فهرست مطالب

تحقیقات منابع آب ایران - سال دوازدهم شماره 4 (پیاپی 38، زمستان 1395)

مجله تحقیقات منابع آب ایران
سال دوازدهم شماره 4 (پیاپی 38، زمستان 1395)

  • بهای روی جلد: 150,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1395/12/15
  • تعداد عناوین: 9
|
  • مقالات علمی - پژوهشی
  • محمد کارآموز، پانیذ محمدپور صفحه 1
    برنامه ریزی برای سیستم های آبی در جهت آمادگی برای توسعه، نیازمند مطالعات آتی به جهت تخمین سطوح پایداری برای تقاضا می باشد. از این رو در این مطالعه، از سه روش جهت تخمین سطوح پایداری برای تامین و تقاضای آب در یک مطالعه موردی در حوضه آبریز اهرچای در ناحیه شمال شرقی ایران استفاده شده است. در روش اول، جریانات داخلی و منشاء و استفاده های نهایی از کل منابع برای هر زیر سیستم تخمین زده شده است و در نهایت با کمک روش ورودی-خروجی بیلان، شاخص استفاده پایدار از منابع آب محاسبه شده است. در روش دوم از یک مدل شبیه سازی، برای تخمین اطمینانپذیری، برگشتپذیری و آسیبپذیری حوضهی آبریز جهت محاسبهی شاخص پایداری استفاده شده است. در روش سوم نیز جهت ارزیابی نحوه حرکت به سمت توسعه پایدار، شاخص ارزیابی توسعه پایدار محاسبه شده است. پارامترهای مدنظر در این شاخص، شاخص بهرهوری، اختلاف بین عرضه و تقاضا، درصد نیاز تامین شده و یک شاخص جهت ارزیابی کاهش حجم ذخیره آبخوان است. در نهایت این روش ها باهم مقایسه شده و یک شاخص ترکیبی شامل شاخصهای مذکور توسعه داده شد. این شاخص می تواند جهت ارزیابی و بهبود وضعیت پایداری تامین و تقاضای آب تحت سناریوهای مختلف مدیریتی مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: سطوح پایداری، پایداری منابع و مصارف آب، آب قابل برنامه ریزی، شاخص ترکیبی
  • حمیدرضا صفوی، مهدی راست قلم صفحه 12
    ایجاد ناپایداری در رودخانه زاینده رود و افت شدید در منابع آب زیرزمینی به ویژه در طی دهه اخیر باعث ایجاد دغدغه های جدی برای مردم و مدیران آب در سطح استانی و ملی شده است. لذا بررسی علل و عوامل ایجاد این بحران از یکطرف و چگونگی ایجاد جریان پایدار در رودخانه زاینده رود و جلوگیری از افت منابع آب زیرزمینی موضوعاتی است که در کلیه سطوح تصمیم گیری و تصمیم سازی ملی و منطقه ای و حتی بین عموم آحاد مردم مطرح می باشد. در این مقاله ضمن بررسی تغییرات منابع و مصارف آب در مقیاس این حوضه آبریز، به عنوان واحد مدیریت یکپارچه منابع آب، به ارائه راهکارهای مدیریتی و سازه ای در جهت مدیریت پایدار حوضه زاینده رود و به ویژه ایجاد جریان پایدار در رودخانه زاینده رود پرداخته شده است. این راهکارها از دیدگاه دیگری مشتمل بر مدیریت تامین و نیز مصرف آب می باشد که بخشی از آنها در حیطه عملکرد محلی و حوضه ای و بخشهای دیگر ملی است. بدین منظور اولویت بندی مدیریت مصرف آب در بخش های مختلف شرب، کشاورزی و صنعت ارائه شده است. در مجموع براساس مطالب ارائه شده می توان به ایجاد پایداری در حوضه و نیز وجود جریان پایدار در رودخانه زاینده رود از زردکوه تا گاوخونی، منوط به جلوگیری از بارگذاری های جدید و همزمان اعمال مدیریت توامان تامین و مصرف آب امیدوار بود. لذا انتقال آب به این حوضه در وضعیت موجود شرط لازم و مدیریت مصرف شرط کافی در این زمینه خواهد بود.
    کلیدواژگان: توسعه پایدار، زاینده رود، مدیریت مصرف، مدیریت یکپارچه، مدیریت تامین
  • علی مریدی، رضا کراچیان، محمد ذکایی صفحه 23
    بررسی روندهای گذشته و پیش بینی های آتی نشان دهنده وضعیت نامطلوب کیفیت منابع آب کشور در سالهای آتی خواهد بود. با توجه به همگن نبودن توزیع جمعیت در کشور، میزان تولید پساب در استان ها و حوضه های آبریز کشور نیز یکنواخت نیست و در مناطق دارای تمرکز جمعیت و صنعت، تنش بیشتری به محیط زیست به خصوص منابع آب وارد خواهد شد. بر اساس برنامه های موجود استفاده از پساب در این زمینه در سال های آتی رشد شدیدی خواهد داشت. این موضوع اگرچه از نظر کمیت آب قابل قبول است ولی با توجه به فرایندهای تصفیه موجود، پساب های حاصل می تواند مشکلات بهداشتی و محیط زیستی پیش بینی نشده ای در پی داشته باشد. با توجه به نمونه های ذکرشده، در صورت ادامه روند موجود، قطعا چشم انداز روشن و قابل قبولی در زمینه کیفیت آب کشور وجود نخواهد داشت. در این مقاله، با توجه به محدودیت اطلاعات موجود در رابطه با متغیرهای کیفیت آب همچون نیترات، فسفر و BOD1، با استفاده از محاسبه بارآلودگی آلاینده های مختلف نقطه ای و غیر نقطه ای، پتانسیل آلودگی حوضه های آبریز مختلف و همچنین سهم هر یک از منابع آلاینده در آلودگی منابع آب سطحی و زیرزمینی محاسبه شده است. همچنین در این مقاله، با استفاده از یک چارچوب مناسب، به ارزیابی وضعیت کیفیت منابع آب کشور پرداخته شده است و با ارزیابی وضعیت موجود و همچنین محرکها و فشارهای موجود بر وضعیت کیفیت منابع آب کشور، به بحث در مورد پاسخهای مناسب برای بهبود شرایط فعلی پرداخته شده است.
    کلیدواژگان: مدیریت کیفیت منابع آب، ارزیابی یکپارچه، DPSIRO، چارچوب تحلیلی
  • مسعود رضایی، محمدحسین صرافزاده صفحه 36
    آب یکی از منابع طبیعی مهم در جهان می باشد، اما در حال حاضر به علت تغییرات اقلیم، رشد جمعیت و آلودگی ها با تهدیدات مختلفی روبه رو است. یکی از راهکارهای مناسب جهت غلبه بر چالش های موجود توجه به منابع آبی جایگزین مانند آب دریاها، آب های لب شور و پساب ها است. البته باید توجه نمود که نیاز آبی تنها عامل تعیین کننده جهت تخصیص پساب های بازیافتی نیست. جنبه های مختلف اقتصادی، اجتماعی، فرهنگی و فنی نیز می بایست در نظر گرفته شوند. در این مطالعه امکان بازیافت پساب در شهر تهران موردبررسی قرار گرفت و سپس چالش ها و فرصت های موجود مرور گردید. مصرف سالانه آب شهری در تهران 1300 میلیون مترمکعب برآورد می گردد که در حال حاضر حدود 800 میلیون مترمکعب آن از طریق مخازن سدهای اطراف شهر و مابقی از طریق چاه های مجاز و غیرمجاز در آبخوان دشت تهران تامین می گردد. در افق 1410، مجموع پساب تصفیه-خانه های شهر تهران 55/852 میلیون مترمکعب در سال پیش بینی می شود؛ لذا می بایست برای مصرف این حجم آب در بخش های کشاورزی، صنعت، فضای سبز، تغذیه آبخوان و غیره تدبیری اندیشیده شود. جهت رفع موانع و اثرات بازیافت پساب استفاده از فناوری های مناسب، حرکت به سمت سیستمهای تصفیه غیرمتمرکز پساب و افزایش پذیرش اجتماعی ضروری خواهد بود.
    کلیدواژگان: بازچرخانی، فاضلاب، تهران، محیط زیست، منابع آب، آب خاکستری
  • الهه جهانی، سید جمشید موسوی صفحه 50
    ارزیابی تاثیر طول دوره دوربینی از آوردهای آینده رودخانه بر حداقل ظرفیت مخزن مورد نیاز برای تامین بده آب معلوم در سطح اعتمادپذیری مشخص موضوع این تحقیق است. این مساله را می توان در قالب یک مدل برنامه ریزی خطی عدد صحیح (MILP) با سری معلوم از آورد رودخانه فرمول بندی کرد. حل این مدل با سری زمانی بلندمدت با N گام زمانی، نماینده جواب متناظر با اطلاع کامل از آورد رودخانه در افق N گام زمانی آینده می باشد. چنانچه طول سری زمانی به n=N/m بازه زمانی تقسیم و n مدل پیاپی، هریک با m گام زمانی، حل شود، بزرگ ترین ظرفیت مخزن بدست آمده از این n مدل، جواب همین مساله در شرایط اطلاع محدود و نسبی m–ماهه از آوردهای آینده خواهد بود. در این مقاله با مقایسه جوابهای حاصل از حل مدلهای فوق در شرایط اطلاع کامل و محدود از آینده جریان، تاثیر طول دوره دوربینی و سطح اعتمادپذیری تامین نیاز آبی بر ظرفیت مخازن سدها ارزیابی شده است. همچنین ارتباط این عوامل با پارامترهای موثر از جمله نسبت ظرفیت فعال مخزن (Ka) و نسبت حداقل نیاز (r_min) به متوسط جریان ورودی سالانه (μ_Q) تحلیل حساسیت شده است. نتایج نشان میدهد گرچه با کاهش افق دوربینی، ظرفیت مورد نیاز مخزن افزایش می یابد، عکس این نتیجه نیز در برخی شرایط بسته به هیدرولوژی جریان رودخانه و موقعیت دوره های خشک در سری جریان محتمل است. همچنین از یک افق دوربینی به بعد، آگاهی از آینده دورتر به برنامه ریزی برای کاهش بیشتر ظرفیت مورد نیاز مخزن کمکی نخواهد کرد.
    کلیدواژگان: جریان آینده ورودی به مخزن، دوربینی کامل و نسبی، ظرفیت مخزن، اعتمادپذیری بده مخزن
  • محمد ابراهیم بنی حبیب، محمد هادی شبستری، مرضیه حسین زاده صفحه 60
    مدیریت آب در مناطق خشک نظیر کویر مرکزی ایران تنها با مدیریت استراتژیک تقاضای آب در پر مصرف ترین بخش مصرف کنندگان یعنی (بخش) کشاورزی ممکن خواهد شد. در این مطالعه، از مدل تصمیم گیری هیبریدی فرایند تحلیل سلسله مراتبی و شباهت به گزینه ایده آل اصلاح شده (MTAHP) برای رتبه بندی راهبردهای مدیریت تقاضای آب کشاورزی مناطق خشک استفاده شد. در ادامه به بررسی دقیق تر این راهبرد پرداخته شد. برای این منظور یک مدل برنامه ریزی غیر خطی برای بهینه سازی الگوی کشت در شرایط کم آبیاری استفاده گردید. نتایج مدل تصمیم گیری نشان داد که مهمترین راهبرد برای مدیریت تقاضای آب کشاورزی مناطق خشک کشور راهبرد تغییر الگوی کشت بوده و استفاده از مدل بهینه سازی تخصیص آب-زمین و شیوه کم آبیاری، موجب افزایش سطح زیرکشت محصولاتی با راندمان اقتصادی بالاتر خواهد شد. همچنین با درنظرگرفتن 4 سناریو مختلف در میزان آب قابل دسترس ،مقادیر بهینه سطح زیرکشت و آب اختصاص یافته هر یک از محصولات تعیین شد. نتایج نشان داد که کاهش سطح زیرکشت در محصولات، براساس میزان سودخالص در واحد مصرف آب آن ها می باشد. همچنین نتایج مدل نشان داد سودخالص اقتصادی تا کاهش 40 درصدی آب دردسترس، می تواند تا 19 درصد در مقایسه با شرایط کنونی افزایش یابد.در این تحقیق استفاده از یک مدل تصمیم گیری چند معیاره در کنار یک مدل بهینه سازی برای شناخت و ارزیابی گزینه برتر پیشنهاد شد. این روش پیشنهادی می تواند برای بهبود مدیریت تقاضای آب کشاورزی در مناطق خشک استفاده گردد.
    کلیدواژگان: تصمیم گیری چند معیاره، برنامه ریزی استراتژیک، بهینه سازی الگوی کشت
  • نوید افشاریان زاده، سید جمشید موسوی صفحه 70
    بهینه سازی طراحی و بهره برداری از مخازن سدهای برقابی پیاپی همراه با کنترل اعتمادپذیری تولید انرژی یک مسئله ی بهینه سازی پیچیده از منظر فرمول بندی و روش حل آن می باشد. در این مطالعه بهینه سازی بر مبنای اعتمادپذیری طراحی و بهره برداری از سدهای برقابی پیاپی با احتساب تاثیرات هیدرولیکی سراب مخزن پایین دست بر تراز پایاب نیروگاه بالادست مورد توجه قرار گرفت. فرمول بندی مدل بهینه سازی فوق از نوع برنامه ریزی غیرخطی غیرمحدب (NLP) می باشد که در شرایط اعمال کنترل بر روی قید اعتمادپذیری تولید انرژی و همچنین مدل سازی تاثیرات متقابل هیدرولیکی، متغیرهای دو مقداره نیز به ساختار مدل اضافه شده و مدلی از نوع برنامه ریزی غیرخطی غیرمحدب عدد صحیح (MINLP) نتیجه شد. حل این مدل که در زمره مسائل NP-hard می باشد، توسط روش های بهینه سازی کلاسیک و تکاملی مدنظر قرارگرفت و عملکرد این روش ها در مسئله ی طراحی و بهره برداری از سیستم برقابی کارون2- کارون3 آزمایش گردید. با توجه به تعداد زیاد متغیرهای گسسته و دومقداره در ساختار مدل بهینه سازی و نامحدب بودن بخش غیرخطی آن، امکان حل مدل با روش های بهینه سازی کلاسیک میسر نشد. علیرغم آن الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات (PSO)، همراه با ملاحظات تولید جواب های شدنی مرحله به مرحله یا نموی (incremental) و همچنین استفاده از ساختار مسئله در تشخیص دوره های شکست و موفقیت در تامین نیاز انرژی پایدار سیستم، به جواب های قابل قبول و نه ضرورتا بهینه سراسری منتهی گردید.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، سیستم های برقابی پیاپی، الگوریتم PSO، ارتباط هیدرولیکی
  • مرتضی بیژنی، علی مریدی، سید محمدرضا مجدزاده طباطبایی صفحه 83
    کشور ایران در منطقه ای خشک و کم باران با توزیع نامناسب آب واقع شده است. در بسیاری از مناطق ایران به ویژه مناطق کویری منبع تامین نیاز آبی، منابع زیرزمینی می باشند. یکی از این مناطق دشت علی آباد واقع در محدوده مطالعاتی ساوه است که جهت دستیابی به منابع آب زیرزمینی اقدام به حفر چاه های بهره برداری برای مصارف کشاورزی شده است. افزایش بهره برداری بیش از پتانسیل تجدید پذیر آبخوان باعث شده تا در اثر افت سطح آب زیرزمینیپتانسیل برداشت از آبخوان کاهش یافته و به تبع آن اقدام به کف شکنی چاه ها شده است. در اثر افت سطح ایستابی، تنش موثر در ذرات خاک افزایش و باعث ایجاد فرونشست در منطقه خواهد شد. در این تحقیق تاثیر برداشت بی رویه از چاه ها بر پتانسیل بهره برداری از آبخوان با استفاده از مدل عددی MODFLOW بررسی شده است. بدین منظور مدل مفهومی دشت علی آباد ساوه و اثر کف شکنی چاه ها با استفاده از نرم افزار GMS تهیه شده است. نتایج حاصل از تحقیق نشان می دهد مناطق جنوب غربی و جنوب شرقی دشت از پتانسیل بالاتری جهت خشک شدن آبخوان برخوردار بوده وعمق بحرانی کف شکنی در کل منطقه مورد مطالعه 80 متر برآورد شده که در قسمت جنوب غربی رخ داده است. همچنین نتایج نشان می دهد ارائه مجوز کف شکنی به چاه های کشاورزی نه تنها یک آسیب جدی به آبخوان و محیط زیست دشت بوده بلکه یک رویکرد در راستای توزیع ناعادلانه آب در سطح دشت می باشد. در اثر کف شکنی چاه ها ممکن است بخشهایی از دشت کاملا از بین رفته و مهاجرتهای روستاییان آن منطقه را منجر شود.
    کلیدواژگان: کف شکنی چاه، GMS، MODFLOW، دشت علی آباد ساوه، مدل سازی آخوان
  • هوشنگ قمرنیا، سیدمحسن غلامیان، نسیم کمالی صفحه 93
    امروزه یکی از الگوریتم های مورد استفاده درتجزیه و تحلیل تصاویر ماهواره ای جهت برآورد تبخیر –تعرق و ضریب گیاهی محصولات مختلف، مدل سبال می باشد. این پژوهش با هدف بررسی کارائی استفاده از مدل سبال در تعیین تبخیر – تعرق واقعی و ضرایب گیاهی ذرت، از گیاهان اصلی اراضی کشاورزی استان کرمانشاه در دشت منتهی به سراب نیلوفر صورت گرفته است. برای این منظور در تحقیق حاضر از پردازش تصاویر ماهواره ای لندست 8 در سه گذر ماهواره ای شامل 22/7/2014، 7/8/2014 و 23/8/2014 استفاده شده است. تبخیر– تعرق واقعی با استفاده از تصاویر ماهواره ای و داده های هواشناسی مورد نیاز و بر اساس معادله بیلان انرژی سطح (مدل سبال) محاسبه شده، سپس بر اساس معادله پنمن مانتیث اصلاح شده میزان تبخیر– تعرق گیاه مرجع در محل بدست آمد، که از طریق آن ضرایب گیاهی ذرت محاسبه گردید. مقادیر محاسبه شده تبخیر- تعرق از مدل سبال (مقادیر پیش بینی شده) برای گیاه ذرت در تاریخ های گفته شده بترتیب برابر با 11/7، 9/6 و 16/5 میلی متر در روز و همچنین مقادیر محاسبه شده ضرایب گیاهی برای این محصول بترتیب 09/1 ، 33/1 و 87/0 بدست آمدند.
    کلیدواژگان: ضریب گیاهی، نیاز آبی، لندست 8، مدل سبال، ذرت، سراب نیلوفر
|
  • M. Karamouz, P. Mohamadpour Page 1
    Planning of water systems in order to be ready for future development conditions needs further studies on the estimation sustainable levels of demands. In this study a threefold approach is taken for estimating sustainability level of supply and demand in Ahachay Watershed in northwestern part of Iran as a case study. In the first method, the internal flows and the origins and final uses of the total resources for each subsystem are estimated and sustainability use index is calculated by physical input output table. In the second method a simulation model is utilized to estimate reliability, resiliency, vulnerability, and maximum deficit for a watershed to determine a sustainability index. In the third method, for evaluating the movement toward sustainability, an index is developed. This index includes indicators which are the difference between supply and demand, percentage of the satisfied demand, productivity of water resources, and an indicator for evaluating the reduction of aquifer storage. Finally these methods are compared and a hybrid index combining the indices is developed. This hybrid index can be used for evaluating the planning scenarios and for maintaining and improving the sustainable state of supply/demand for the region. Keywords:
    Keywords: Sustainable levels, Water Resources, Supplies sustainability, Available water, Hybrid Index
  • H.R. Safavi, M. Rastghalam Page 12
    In the last decade, the instability of flow in Zayandehrud River and increasing drawdown of groundwater in Zayandehrud aquifers have caused serious concerns for the public, decision makers and water managers at provincial and national levels. Therefore, investigating the causes of the crisis, the ways to create a stable flow in the Zayandehrud River, and to prevent the loss of groundwater resources are the issues that have been raised to all levels of decisionmaking at provincial and national extents. In this paper, the changes in water resources and the demands in the basin scale are investigated in order to provide non-structural and structural solutions for the sustainable management of the river basin and especially the sustainable flow in the Zayandehrud River. The study also presented prioritizations for putting demand management on agricultural, industrial and drinking water demands. Overall, the interbasin water transfer to the Zayandehrud basin in current state is considered as the necessary condition and the demand management is presented as the sufficient condition.
    Keywords: Sustainable development, Zayandehrud, Demand management, Integrated management, Supply management.
  • A. Moridi, R. Kerachian, M. Zokaei Page 23
    Evaluating the past trends and existing predictions about the quality of water resources in Iran illustrate a gloomy condition in the near future. The spatial distributions of population and the pollution loads are uneven throughout the country and there is much more pressure on quality of water resources in regions with high population and economic activities. Also, climate change and periodic droughts can worsen the current water quality condition. In this paper, considering limited available data, the potential pollution loads of surface and groundwater resources in main basins in Iran are estimated for some water quality indicators such as Nitrate, Phosphorus and Biochemical Oxygen Demand (BOD). To develop a conceptual model for assessing quality of water resources in Iran, a Driving Force-Pressure-StateImpact-Response framework is utilized. By evaluating different components of this framework, the main driving forces and pressures on water quality state of Iran are determined and the main responses for managing the current situation are discussed.
    Keywords: Water Quality Management, Integrated Assessment, DPSIRO, Framework
  • M. Rezaee, M.H. Sarrafzadeh Page 36
    Water as one of the world’s most important natural resources, is facing several threats. These are due to some of the serious environmental issues such as climate change, population growth and pollutions. One of the most promising solution to overcome these challenges is alternative water resources such as the sea water, wastewater, and brackish water and similar sources. In allocating the treated wastewater, it should be noted that water demand is not the sole determining parameter. Various economic, social, technical and cultural aspects should also be considered. This study investigated the possibility of wastewater recycling in Greater Tehran and reviewed the existing challenges and opportunities in this regard. Tehran’s annual water consumption is estimated around 1300 million cubic meters, from which 800 million cubic meters is provided by dam reservoirs in the vicinity of the city and the rest is supplied through legal and illegal wells drilled into Tehran aquifer. In the 2030 Country Vision it is predicted that in Tehran a total amount of 850 million cubic meters of treated wastewater would be available. Therefore planning for allocation of this amount of water in agriculture, industry, landscape and aquifer recharge is essential. It is necessary to overcome the obstacles and the negative effects of wastewater reuse, to apply appropriate technologies, to move toward the decentralized wastewater treatment systems, and to enhance the social acceptance.
    Keywords: Recycling, Wastewater, Tehran, Water resources, Greywater
  • E. Jahani, S.J. Mousavi Page 50
    The problem of analyzing the storage-yield-reliability of surface water reservoirs is a classical problem in water resources engineering. This study explores the effect of the horizon of foresight on future inflows on the minimum reservoir capacity required for meeting a specified yield. The problem was formulated as mixed integer linear programs (MILP). We analyzed the role of perfect foresight assumption on future inflows by formulating the problem as a series of finite-horizon mixed integer linear programs (MILPs), each with a limited, partial foresight. The MILPs were then solved sequentially over a long-run planning horizon for determining the minimum reservoir capacity required for meeting a specified reservoir yield at a certain level of reliability. Although it was generally true that the required reservoir capacity will increase if the foresight on future inflows becomes more limited, the study showed that an opposite result was also possible, depending on the characteristics and hydrology of the system. Moreover, after a certain level of foresight horizon, knowing about the future inflows does not help to get a lower required reservoir capacity. These findings provide insight into the issue of uncertainty of future inflows and their forecasts in design and operation of water reservoir systems.
    Keywords: Perfect foresight, Partial foresight, Reliability, Reservoir capacity
  • M.E. Banihabib, M.H. Shabestari, M. Hosseinzadeh Page 60
    Water management in arid regions such as Iran's central desert is possible solely by applying strategic management of water demand of agricultural sector as the largest water user. In this study, the hybrid group decision-making model (MTAHP) of Analytical Hierarchy Process (AHP) and Modified Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution (MTOPSIS) methods (MTAHP) were used to rank agricultural water demand management strategies in arid regions. Then, a more detailed study was performed for the best strategy. For this purpose, a non-linear programming model was used to optimize irrigation cropping pattern by applying deficit irrigation. The results indicated that the strategy of "changing the cropping pattern" is the best strategy for water demand management in arid regions and using optimization model of land-water allocation will increase the area of the economically high-efficient crops. Four scenarios of different amount of available water were considered in optimization and then the optimum amount of cultivated area and allocated water for each product were determined. The results showed that the cropping area reduction was based on the net profit per unit of water consumption. Also the results showed that by reducing the available water to 40%, the net profit can increase by 19% compared to the current status. In this study, the use of a multi-criteria decision-making model along with an optimization model was proposed to recognize and evaluate the best alternative. The proposed model can be used to enhance agricultural water demand management in arid zones.
    Keywords: Multi, criteria Decision Making, Strategic planning, Optimization of cropping pattern
  • N. Afsharian Zadeh, S.J. Mousavi Page 70
    Optimal design and operation of a cascade hydropower reservoir system accounting for the reliability level of the system’s firm energy is a complex, difficult-to-solve problem in terms of both the problem formulation and its solution approach. This study dealt with the reliability-based optimal design and operation of cascade hydropower reservoirs considering hydraulic coupling between the tail-race of the upstream powerplant and the water elevation at downstream reservoir. The formulation of the resulting optimization model was a nonlinear, nonconvex program (NLP) which by accounting for the reliability level of energy production and the hydraulic coupling it became a mixed integer NLP (MINLP). The resulted MINLP, which was an NP-hard (nonpolynomial deterministic-hard) problem, was solved by both classical and evolutionary optimization algorithms and their performances were tested in Karoon2-Karoon3 cascade hydropower system as a real case study. Since the number of binary variables was large and the nonlinear part of the MINLP was nonconvex, classical gradient-based algorithms were unable to solve the problem. However, particle swarm optimization (PSO) algorithm, a metaheuristic optimization algorithm, fulfilled to find near optimal good solutions to the problem. This was made possible by the help of incremental generating of feasible solutions, which satisfy the equality constraints of balance equations and the system operation characteristics during the low-flow periods.
    Keywords: Optimization, Cascade hydropower systems, PSO algorithm, Hydraulic coupling
  • M. Bijani, A. Moridi, M.R. Majdzadeh Tabatabaie Page 83
    Iran is located in a semi-arid area with an inappropriate distribution of water. In many parts of the country, particularly arid plains, the groundwater is the main source for supplying demands. One of these areas is Aliabad plain located in Saveh catchment in which farmers have been digging deep wells for withdrawal. Increase in withdrawal above the aquifer renewable water potential has caused a decrease in efficiency of the operation wells due to the groundwater drawdown. Decreasing in gtrounwater table will later lead to land settlement and environmentak impacts. In order to increase the well efficiency, well deepening has been carried out in the plain. This research simulated the effects of excessive withdrawal on operation wells efficiency using MODFLOW. The conceptual model and well deepening effect simulation were developed in GMS model. Results indicated that the north eastern and western regions of the aquifer have higher potentials for drying up and the maximum (critical) well deepening depth is about 80 meters for the whole area. The results also showed that by deepening the agricultural wells some parts of the aquifer will dry up which leads to migration.
    Keywords: Well deepening, GMS, MODFLOW, Well efficiency, Ali, Abad Aquifer, Saveh Plain, Groundwater modeling
  • H. Ghamarnia, S.M. Gholamian, N. Kamali Page 93
    SEBAL model is nowadays among the algorithms used by researchers to estimate evapo-transpiration and crop coefficients by satellite images. In this study, the ability of the SEBAL model to determine the corn actual evapotranspiration and crop coefficient was evaluated for Sarab Nilufar Plain located in Kermanshah Province. For this purpose, satellite images from Landsat 8 were processed in three days of 07.22.2014, 08.07.2014 and 08.23.2014 were used. Actual–evapotranspiration was calculated using satellite images based on the surface energy balance equation (SEBAL model) and required meteorological data. Moreover, the potential evapotranspiration was computed for corn using Penman-Montieth method and then using the calculated data from SEBAL method, the crop coefficient values were determined for the above mentioned days. Finally, the evapotranspiration values by the SEBAL model (predicted values) were computed for corn as 7.11, 6.9 and 5.16 mm/day and crop coefficients values were obtained as 1.09, 1.33 and 0.87, respectively.
    Keywords: Crop coefficient, Water requirement, Landsat 8, SEBAL model, Corn, Sarab Nilufar