فهرست مطالب

حفاظت منابع آب و خاک - سال سوم شماره 4 (تابستان 1393)
  • سال سوم شماره 4 (تابستان 1393)
  • تاریخ انتشار: 1393/09/20
  • تعداد عناوین: 6
|
  • حمزه علی علیزاده، عبدالمجید لیاقت*، تیمور سهرابی صفحه 1
    توسعه سیستم های آبیاری تحت فشار از دیدگاه مدیریت بهینه منابع آب بسیار مهم می باشد. هدف از این پژوهش بررسی اثرات توسعه سیستم های آبیاری تحت فشار بر پایداری کشاورزی دشت ورامین و اثر مشوق های دولتی بر توسعه این سیستم ها بود. بدین منظور با استفاده از روش پویایی سیستم که قابلیت مناسبی در مدل سازی محیط های پیچیده دارد، مدل مدیریت یکپارچه منابع آب دشت ورامین با لحاظ جنبه های اقتصادی و زیست محیطی تدوین شد. نتایج نشان داد که توسعه بدون برنامه سیستم های آبیاری تحت فشار نه تنها باعث صرفه جویی در مصرف آب نمی شود، بلکه منجر به تخریب آبخوان های زیرزمینی کشور می شود. نتایج همچنین نشان داد که در صورت استفاده از منابع آب سطحی، توسعه سیستم های آبیاری بارانی اگر با افزایش سطح کشت همراه نباشد باعث افزایش درآمدهای ملی و کاهش افت آب های زیرزمینی خواهد شد. در غیر این صورت اگر کشاورزان اقدام به افزایش سطح کشت نمایند دولت با کمک مالی به کشاورزان به نابودی منابع آب زیرزمینی کشور کمک کرده است. در صورت توسعه سیستم های آبیاری تحت فشار در اراضی که از آب زیرزمینی استفاده می کنند، در هر دو شرایط بدون افزایش سطح کشت و با افزایش سطح کشت (20 درصد افزایش سطح کشت) وضعیت کمی آب زیرزمینی بهبود خواهد یافت؛ هر چند بهبود در شرایط افزایش کشت جزئی می باشد. بنابراین ارائه تسهیلات توسعه سیستم های آبیاری بارانی تنها به شرط حفظ سطح کشت و کاهش مصرف آب به پایداری کشاورزی کشور کمک می کند. برای دستیابی به کشاورزی پایدار پیشنهاد می شود که دادن تسهیلات به کشاورزان اولویت بندی شود. به این صورت که دادن تسهیلات به بهره برداران آبهای زیرزمینی برای توسعه آبیاری تحت فشار در اولویت اول، توسعه سیستم های آبیاری خرد (تیپ و قطره ای) به علت اینکه دارای کمترین تبخیر از سطح خاک می باشند در اولویت دوم و سیستم های آبیاری سطحی مکانیزه و سیستم های آبیاری بارانی نوین مانند LESA که تبخیر و بادبردگی در آنها حذف شده در اولویت سوم قرار گیرد.
    کلیدواژگان: آبخوان، توسعه پایدار، مدیریت تقاضا
  • سید محمد حسینی موغاری، محمد ابراهیم بنی حبیب* صفحه 17
    بیشترین مقدار آب کشور در بخش کشاورزی مصرف می شود. بنابراین استفاده بهینه از آب در این بخش، به میزان قابل توجهی در حفاظت منابع آب و استفاده حداکثری از آب موجود موثر است. در بسیاری از مناطق، سدهای ذخیره ای وظیفه تامین آب کشاورزی پایین دست خود را بر عهده دارند. بهره برداری بهینه از مخازن یکی از مهم ترین بخش های مدیریت منابع آب سطحی بوده و روش های بهینه سازی گوناگونی در این زمینه استفاده شده اند، که پرکاربردترین آنها روش های فراکاوشی می باشند. در این پژوهش الگوریتم کرم شب تاب (FA) به عنوان روشی نوین برای تعیین سیاست های بهینه بهره برداری از مخزن بازفت، به کار گرفته شده است. مدل سازی بهره برداری از مخزن سد بازفت برای یک بازه 120 ماهه مربوط به سال های آبی 66-65 تا 75-74 صورت گرفت. تابع هدف در نظر گرفته شده به صورت کمینه کردن مجموع مجذور نسبت تفاضل مقدار نیاز و مقدار رهاسازی شده از مخزن، به بیشینه نیاز طی دوره بهره برداری تعریف گردید. عملکرد الگوریتم FA با الگوریتم ژنتیک (GA)و بهینه سازی مجموعه ذرات (PSO) که روش های بهینه سازی متداول و شاخصی می باشند، مقایسه و ارزیابی شد. نتایج حاکی از عملکرد بهتر FA نسبت به دو روش دیگر بود، به گونه ای که مقدار متوسط تابع هدف حاصل از FA برابر 0/408 و متوسط تابع هدف برای GA و PSO به ترتیب برابر 0/618 و 0/913 به دست آمد. افزون بر مقدار مناسب تابع هدف، FA مقدار کمبودهای کمتر و خفیف تری نسبت به GA و PSO ایجاده کرده است.
    کلیدواژگان: الگوریتم کرم شب تاب، بهره برداری بهینه، روش های فراکاوشی، مخزن بازفت
  • آرزو اختری، مهدی همایی*، یعقوب حسینی صفحه 33
    بررسی اثرات متقابل شوری و عناصرغذایی اهمیتی فراوان در مدیریت بهینه منابع آب و خاک در مناطق خشک و نیمه خشک دارد. هدف از این پژوهش، مدل سازی واکنش گیاه کلزا (Brassica napus L.) به شوری به هنگام وجود کمبود نیتروژن بود. بدین منظور، مدل های مبنایی باروری خاک شامل لیبیگ- اسپرنگل (LS) و میچرلیخ- بال (MB) که تنها برای پاسخ گیاه به یک عامل محدودکننده غذایی پیشنهاد شده اند، به گونه ای اشتقاق یافتند که بتوان از آنها برای تنش های توامان شوری و کمبود ازت استفاده کرد. به منظور دستیابی به داده های مورد نیاز و آزمون مدل های پیشنهادی، آزمایشی پنج سطح شوری آب آبیاری شامل آب غیرشور، 3، 6، 9 و 12 دسی زیمنس بر متر و چهار سطح کود ازتی شامل 0، 75، 150 و 300 میلی گرم ازت در کیلوگرم خاک در سه تکرار انجام شد. نتایج حاصل از خروجی مدل ها با استفاده از آماره های خطای بیشینه (ME)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب تبیین (CD)، کارآیی مدل (EF) و ضریب خطای تجمعی (CRM) با یکدیگر مقایسه شدند. تجزیه و تحلیل این آماره ها نشان داد که مدل پیشنهادی LS برای برآورد عملکرد نسبی دانه در سطوح نیتروژن خاک نسبت به سایر مدل ها مناسب تر است. حال آنکه مدل پیشنهادی MB در سطوح شوری آب آبیاری و ترکیب سطوح شوری و نیتروژن توانست نسبت به دیگر مدل ها برآوردی بهتر ارائه دهد. بدین ترتیب می توان نتیجه گرفت که مدل های پیشنهادی با دقتی مناسب قادر به پیش بینی اثرات متقابل شوری و کمبود نیتروژن می باشند.
    کلیدواژگان: شوری، مدل سازی، نیتروژن
  • عظیم عشایری*، عبدالرضا کرباسی، اکبر باغوند صفحه 51
    مدیریت کیفیت آب، از عناصر مهم برای نگهداشت سامانه های پایدار آبیاری است. با بررسی شاخص- محور کیفیت آب می توان از طریق ترسیم روند تغییرات زمانی و مکانی، دامنه دست یابی به اهداف را تعیین کرد. در این پژوهش، با بهره گیری از مدل CCME-WQI و انتخاب پارامترهای 30 گانه با ماهیت های مختلف فیزیکوشیمیایی، بیولوژیک، عناصر غذایی و فلزات سنگین، کیفیت آب رودخانه دره رود واقع در منطقه مغان ارزیابی شد. هدف از این ارزیابی، تعیین کلاس کیفیت آب رودخانه برای مصارف آبیاری بود. نمونه برداری ها از آب رودخانه از چهار ایستگاه مطالعاتی با دو دوره برداشت متناسب با شرایط تر و خشک هیدرولوژیک انجام و آزمایش های لازم بر روی آنها انجام شد. سپس، حدود هدفگذاری شده توسط محققین همراه با اطلاعات اندازه گیری شده، در مدل وارد گردیدند. آنگاه، سه فاکتور «محدوده ی هدفگذاری شده»، «فراوانی» و «دامنه ی انحراف از حدود هدفگذاری شده» محاسبه و نتایج داده ها نرمال سازی شدند. نتایج نشان داد که تناسب کیفی آب رودخانه در دوره های کم آبی و پرآبی با رویکرد کاربری آبیاری در محدوده کلاس B (به ترتیب در کلاس های خوب و خوب متمایل به متوسط) قرار می گیرد. در نهایت، خروجی حاصل از این مدل به عنوان یک ابزار تشخیصی پشتیبان، ایجاب می نماید که اقدامات مدیریتی بهبود (BMPs) در دامنه ای از 12 تا 18 درصد، برای ارتقای سطح کیفی و تبیین برنامه های تعدیل موثر جهت تصمیم گیری های پایدار-مدار آتی، در نظر گرفته شود.
    کلیدواژگان: کیفیت آب آبیاری، مدل شاخص، محور، CCME، WQI، BMPs
  • چنور عبدی، پرویز فتحی* صفحه 63
    استفاده از روش های آبیاری تحت فشار یکی از موثرترین راه های حفاظت از منابع آب به شمار می آید. گرفتگی قطره چکان ها از مهم ترین مشکلات بهره برداری در سیستم های آبیاری قطره ای محسوب می گردد که باعث کاهش یکنواختی پخش و بازده آبیاری در این سیستم ها می شود. بررسی عملکرد عدم گرفتگی قطره چکان ها و تعیین آستانه گرفتگی آنها، نخستین و مهم ترین گام در طراحی بهینه سیستم تصفیه آب آبیاری است. هدف از این پژوهش، بررسی عملکرد عدم گرفتگی فیزیکی سه نوع قطره چکان تنظیم کننده فشار میکروفلاپر، کرونا و ادن در مقیاس آزمایشگاهی بود. بدین منظور، با ساخت مدل فیزیکی سیستم آبیاری قطره ای و مخلوط کردن ذرات شن با اندازه ها و غلظت های مختلف در آب آبیاری، مقدار دبی قطره چکان ها در هشت فاز مختلف اندازه گیری شد. سپس، شاخص های دبی میانگین، نرخ گرفتگی و ضریب یکنواختی برای هر سه نوع قطره چکان در فازهای مختلف آزمون، محاسبه شد. نتایج نشان داد که قطره چکان های کرونا و ادن به ترتیب با دارا بودن نرخ گرفتگی 12 و 37 درصد بهترین و بدترین عملکرد عدم گرفتگی را دارا هستند. نتایج همچنین نشان داد که ضریب یکنواختی قطره چکان کرونا در همه ی فازهای آزمایش بیش از 95 درصد می باشد. بر اساس نتایج حاصل از تحقیق حاضر، قطره چکان کرونا بهترین عملکرد مقاومت به گرفتگی فیزیکی را دارا بوده و برای استفاده در مزارع و باغات توصیه می شود.
    کلیدواژگان: آبیاری قطره ای، ذرات شن، قطره چکان تنطیم کننده فشار، گرفتگی
  • سید حمیدرضا صادقی*، احسان شریفی مقدم، لیلا غلامی صفحه 73
    فرسایش خاک از چالش های مهم در حفاظت بهینه از منابع آب و خاک است. پوشش سطح زمین، بر فرآیندهای تولید رواناب و هدررفت خاک موثر است. امروزه مواد افزودنی و اصلاح کننده متنوعی با هدف حفظ آب و خاک در سرتاسر جهان مورد استفاده قرار می گیرد. با وجود این، نقش مواد اصلاحی آلی قابل دسترس و دوستدار محیط زیست کمتر مورد توجه قرار گرفته است. بر همین پایه، در این پژوهش به بررسی تاثیر کاربرد کاه و کلش برنج با مقدار نیم کیلوگرم در مترمربع در مقیاس کرت و در سه تکرار با شیب 20 درصد بر مقدار رواناب و هدررفت خاک با استفاده از شبیه ساز باران روی خاک لومی رسی شنی پرداخته شد. پس از پخش کردن کاه و کلش در سطح خاک، کرت ها به مدت 15 دقیقه تحت بارش 50 و 90 میلی متر بر ساعت قرار داده شدند. نتایج نشان داد که اثر تیمارها در دو شدت 50 و 90 میلی متر بر ساعت بر کاهش حجم رواناب و در مقایسه با کرت شاهد به ترتیب در حدود 90 و 96 درصد بود و مقدار هدررفت خاک در هر دو شدت را کاملا متوقف نمود. همه اختلافات در سطح احتمال یک درصد معنی دار ارزیابی شد.
    کلیدواژگان: افزودنی آلی خاک، حفاظت خاک، شبیه ساز باران، فرسایش خاک
|
  • Hamzeh Ali Alizadeh, Abdolmajid Liaghat*, Teymour Sohrabi Page 1
    Development of pressurized irrigation systems is of great important from optimal water resources point of view. The objectives of this study were to investigate the influence of pressurized irrigation systems development scenarios on agricultural sustainability in Varamin، and to study the effect of government facilities on development of these systems. This study developed a system dynamics model for water resources management in Varamin، Iran. Results indicated that unplanned development of pressurized irrigation systems not only didn’t save the water resources، but it resulted in damaging groundwater resources. Result also indicated، while using surface water resources، if cultivated area did not increase، then development of sprinkler systems leads to increase national income and groundwater level، otherwise with increase of cultivated area results in reduction of gross national income. Development of sprinkler systems leads to improvement of groundwater quality and quantity level with and w/o cultivated area increment، thus، development of sprinkler systems can help to sustainable development only if cultivated area remains constant and water consumption reduces. To achieve sustainable agriculture، it is proposed that the granted governmental facilities to farmers be prioritized. This means that governmental facilities for irrigation development be granted to groundwater users in first priority، the development of micro irrigation systems (type and diameter) due to reduce evaporation، in second priority، mechanized surface irrigation systems، new sprinkler irrigation systems as LESA in the next priority.
    Keywords: aquifer, demand management, sustainable development
  • Seyed Mohammad Hosseini, Moghari, Mohammad Ebrahim Banihabib* Page 17
    The largest amount of water in Iran is used in agricultural sector. Thus، efficient use of water in this sector will be significantly effective in maintaining water resources and optimum use of available water. In many regions، surface reservoirs are responsible for providing water to downstream agriculture. Optimal operation of reservoir is one of the major parts of surface water resource optimization. So far، several optimization approaches have been used، among them، the most popular methods are Evolutionary Algorithms. In this study، Firefly Algorithm (FA)، as a new method، was proposed for optimal operating of Bazoft reservoir. The operation modeling was carried out for a period of 120 months related to 1986 to 1995 years. The considered objective function was defined as minimizing the sum of squared differences between the demands and the release from the reservoir divided by maximum demand during operation. The model performance was examined compared to Genetic Algorithm (GA) and Particle Swarm Optimization (PSO). These two mentioned algorithms are known as common and standard methods. The results indicated that firefly algorithm can better perform than other methods. The mean value of the objective function of this method was 0. 408، and the mean of the objective function for the GA and PSO were 0. 618 and 0. 913، respectively. In addition، FA has created less deficiency values and milder deficiency compares to GA and PSO.
    Keywords: Bazoft reservoir, evolutionary methods, firefly algorithm, optimal operation
  • Arezoo Akhtari*, Mehdi Homaee, Yaghoob Hoseini Page 33
    Assessment of interactive effects of salinity and nitrogen deficiency is of great importance for optimal management of soil and water resources in arid and semi- arid regions. The objective of this study was to model canola (Brassica napus L.) response to salinity under nitrogen deficiency conditions. For this reason، the soil fertility models including Liebig- Sprengel (LS) and Mitscherlich- Baule (MB) that are originally proposed for nutrient deficiency were derived such to account for simultaneous salinity and nitrogen deficiency. To obtain the required data and to assess the proposed models، an extensive experiment was conducted by different levels of salinity and nitrogen. The experimental treatments were consisted of five levels of none saline water، 3، 6، 9 and 12 dSm-1 and four nitrogen levels of 0، 75، 150 and 300 mgKg-1. Some statistics including maximum errors، root mean square error، modelling efficiency، coefficient of determination and coefficient of residual mass were used to evaluate the three proposed models. Results of these statistical analyses indicated that the proposed LS-based model can provide better estimates for relative grain yield in different nitrogen levels. The proposed MB-based model، in the salinity levels of irrigation water and interaction of salinity and nitrogen levels provided better results. It can be concluded that the proposed models can predict the interactive effect of salinity and nitrogen deficiency reasonably well.
    Keywords: modeling, nitrogen, salinity
  • Azim Ashayeri*, Abdolreza Karbasi, Akbar Baghvand Page 51
    Water quality management is a key element for maintenance of sustainable irrigation systems. Index-based appraisal of water quality can be used to demonstrate progress towards the targets، by plotting trends in the temporal and spatial variations of water quality. This study aimed to evaluate the water quality of Darreh-rood river located in Moghan region (NW-Iran) for irrigation purpose، using CCME-WQI model. Consequently، four sampling points were selected to collect the river-water samples on a half-yearly frequency sampling related to low and high flow basis (2 times year). Water samples were analyzed for 30 parameters including basic physicochemical، nutrients، biological and heavy metals. Afterwards، levels targeted by researchers along with measured parameters، were included in the model. Three factors including F1 (scope)، F2 (frequency) and F3 (amplitude) were determined and normalized. Results showed that the suitability of river water quality for irrigation purpose is in class B (categories: Good and Good/Fair)، during low-flow and high-flow periods، respectively. In conclusion، the consequences of this model as a diagnostic tool، necessitates to be considered the best management practices (about 12 to 18 percent BMPs) for conserving and improving the river-water quality and to develop future sustainable mitigation plans.
    Keywords: CCME, WQI, index, based model, irrigation water quality
  • Chanour Abdi, Parviz Fathi* Page 63
    Using pressurized irrigation is one of the most effective practices for conservation of water resources. Emitters clogging are the most important problems in operating drip irrigation system which reduces the emission uniformity and irrigation efficiency. Evaluating the anti-clogging performance of emitters and clogging thresholds، are the first and most important step in optimal design of irrigation water filtration system. The objective of this study was to evaluate the physical anti-clogging performance of three types of pressure compensation emitters including Micro flapper، Corona and Eden in laboratorial scale. For this purpose، a physical model of drip irrigation system with water and sand mixing tank was established and the discharge rate of emitters by various concentration and particle sizes was measured at eight phases. The average discharge، clogging rate and uniformity coefficient indices were calculated for the three types of emitters in different phases. The result showed that Corona and Eden emitters with 12 and 37 percent of clogging rates have the best and worst performances، respectively. The results also indicated that the uniformity coefficient of corona emitters is larger than 95% in all phases during the experiment. Based on the results of the study، Corona emitter stand as the best physical anti-clogging performance and it can be recommended to be use in farms and gardens.
    Keywords: clogging, drip irrigation, pressure compensation emitters, sand particles
  • Seyed Hamid Reza Sadeghi*, Ehsan Sharifi Moghadam, Leila Gholami Page 73
    Soil erosion is one of the most challenging issues in optimal conservation of soil and water resources. Land surface cover affects runoff production and soil loss processes. Nowadays، miscellaneous amendments and conditioners are being applied to conserve water and soil worldwide. However، the role of environmentally friend and available organic amendments have been rarely considered. This study was therefore taken place in order to assess the effect of rice straw (0. 5 kg m-2) on runoff volume and soil loss on a sandy clay loam placed in three small plots (0. 5×0. 5×0. 3m) with 20% slope steepness using rainfall simulator. The study plots were then subjected to 50 and 90 mm h-1 rainfall intensities for 15 minutes after spreading rice straw on the soil surface. The results showed that the rice straw treatment under 50 and 90 mm h-1 rainfall intensities and in comparison with control plot reducing the runoff about 90% and 96%، respectively. In addition، soil loss was completely controlled in treated plots and under both studied rainfall intensities. All differences were found statistically significant at 1% significancy level.
    Keywords: rainfall simulator, soil conservation, soil erosion, soil organic amendment