فهرست مطالب

مجله آبیاری و زهکشی ایران
سال نهم شماره 4 (مهر و آبان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/09/13
  • تعداد عناوین: 11
|
  • احسان فلاحی، ابوالفضل اکبرپور*، محسن خطیبی نیا، حسین ابراهیمی صفحات 561-570

    کاریزها یا قنات‌ها سازه های آبی اختراع ایرانیان هستند که توسط آن ها آب های زیرزمینی استحصال شده با نیروی ثقل و از زیرزمین و دور از تبخیر منتقل میگردد. ساختمان کاریزهای ایجاد شده در ایران از حالت دایر به بایر تغییر وضیعت داده و برای جلوگیری از تخریب ساختمان کاریز از سازه های مقاوم یا کول استفاده گردید. هدف اصلی از این مطالعه، طراحی شکل بهینه کول قنات با استفاده از روش اجزای محدود و الگوریتم جامعه پرندگان می‌باشد. برای این منظور، ابتدا مدل‌سازی سه بعدی کول و اجزای اطراف آن در نرم‌افزار ANSYS انجام شد و سپس شکل بهینه کول با استفاده از روش بهینه‌سازی الگوریتم جامعه پرندگان و الحاق آن به نرم افزار ANSYS به دست آورده شد. وزن کول به عنوان تابع هدف مساله بهینه سازی و متغیرهای طراحی شامل ‌پارامترهای هندسی کول ‌درنظر گرفته شد. هم چنین تنش در بدنه کول (تنش های فشاری و کششی بتن) به عنوان محدودیت لحاظ گردید. نتایج بهینه سازی بیانگر کارایی بالای الگوریتم جامعه پرندگان در طراحی بهینه شکل کول‌ بود به طوری که وزن بهینه کول در مقایسه با کول موجود کاهش قابل توجه ای داشته است.

    کلیدواژگان: اجزای محدود، الگوریتم جامعه پرندگان قنات، شکل بهینه، کول
  • حسن علی آبادی*، امین علیزاده، عاطفه عرفانی صفحات 571-582

    وضعیت آب در اکثر نقاط دنیا در حالت بحران است. افزایش بهره‌وری آب در کشاورزی یکی از راهکارهای موثر برای پایداری منابع آب می‌باشد. انرژی نیز یکی از مولفه‌های ضروری در بخش کشاورزی است که هزینه‌های مربوط به خود را داراست. جهت بالا بردن سود اقتصادی و پاید اری منابع آب و انرژی در بخش کشاورزی از نمایه بهره‌وری استفاده می‌شود. بهره‌وری به معنای تولید بیش تر به ازاء نهاده‌های ورودی (آب و انرژی و غیره) است. پژوهش انجام گرفته در مورد بهره‌وری آب و انرژی مصرفی (الکتریکی)، در تولید ذرت بذری می‌باشد، که به دلیل بالا بودن عملکرد آن، اهمیت و جایگاه این محصول استراتژیک در جهان، شناخته‌ شده است. این پژوهش در مزرعه قادری (یکی از مزارع شرکت کشاورزی برکت، وابسته به کشت و صنعت جوین)، در سال1392 انجام گرفت. بهره‌وری ذرت بذری نسبت به آب و انرژی الکتریکی مصرفی در سه سیستم آبیاری نشتی، بارانی و قطره ای، مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که شاخص بهره‌وری آب آبیاری در تولید ذرت بذری برای سه سیستم آبیاری نشتی (فارو)، بارانی (سنترپیوت) و قطره‌ای (تیپ)، به ترتیب 42/0 46/0 و 47/0کیلوگرم بذر ذرت بر مترمکعب آب و شاخص بهره‌وری انرژی الکتریکی مصرف ی(برای پمپاژ و توزیع آب) نیز به ترتیب 682/0 و838/0 و 448/0 کیلوگرم بذر ذرت در یک کیلووات ساعت انرژی الکتریکی می‌باشد. هم چنین مشخص گردید که برخلاف تصور بهره‌وری انرژی الکتریکی مصرفی در سیستم بارانی بیش تر از سیستم آبیاری نشتی و قطره ای می‌باشد. با توجه به پارامترهای بدست ‌آمده، نتیجه گرفته می‌شود که درمجموع سیستم آبیاری بارانی (سنترپیوت) بهترین عملکرد از لحاظ آب و برق مصرفی در مقایسه با سیستم آبیاری فارو و قطره ای را دارا می‌باشد.

    کلیدواژگان: آبیاری، انرژی، بهره وری، ذرت بذری
  • عبدالله درزی نفت چالی*، سید مجید میرلطیفی، علی شاهنظری، فرید اجلالی، محمدحسین مهدیان صفحات 583-593

    در این تحقیق، کارایی مدل DRAINMOD برای شبیه سازی نوسانات سطح ایستابی و تغییرات دبی زهکش های زیرزمینی در اراضی شالیزاری دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری ارزیابی شد. در طول مدت برقراری وضعیت زهکشی آزاد از یک فصل کشت کلزا (هفت آذر 1390 تا 14 فروردین 1391)، مقادیر عمق سطح ایستابی و دبی زهکش ها برای سه سیستم زهکشی زیرزمینی شامل سیستم زهکشی با عمق 9/0 متر با فاصله زهکش 30 متر (D0.9L30)، عمق 65/0 متر با فاصله زهکش 30 متر (D0.65L30)و عمق 65/0 با فاصله زهکش 15 متر (D0.65L15) اندازه گیری شد. عملکرد مدل در فرایند واسنجی و اعتبارسنجی با استفاده از آماره های راندمان مدل (EF)، درصد خطا (PE)، ضریب تعیین (R2)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و میانگین انحراف (AD) ارزیابی شد. متوسط مقادیر عمق سطح ایستابی شبیه سازی شده در تیمار واسنجی (D0.65L15)، برابر متوسط مقادیر اندازه گیری شده آن (4/32 سانتی متر) در این تیمار در دوره مطالعه بود. در مرحله اعتبارسنجی، مقادیر عمق سطح ایستابی اندازه گیری و شبیه سازی شده در تیمار D0.65L30 به ترتیب 1/24 و 1/14 سانتی متر و در تیمار D0.9L30 به ترتیب 1/2 و 7/19 سانتی متر بود. مقادیر EF، PE، R2، SE و AD برای دبی های پیش بینی شده به ترتیب از 1/5- تا 3/1-، 1/9 تا 6/21، 2/0 تا 35/0، 08/0 تا 11/0 و 07/0 تا 1/0 متغیر بود. مقایسه مقادیر اندازه گیری شده با نتایج شبیه سازی ها نشان داد که می توان از مدل DRAINMOD به عنوان یک راهنمای کلی برای پیش بینی روند تغییرات عمق سطح ایستابی و دبی زهکش ها در منطقه مطالعه استفاده کرد.

    کلیدواژگان: زهکشی کنترل شده، زهکشی معمولی، کلزا، مدیریت آب
  • سمیرا میرشفیعی، حسین انصاری، حجت میان آبادی* صفحات 594-604

    عدم مدیریت و حکمرانی صحیح و افزایش تقاضا برای بهره برداری بیش تر از منابع آب، سبب افزایش تنش بر سر منابع آبی مشترک است. در اکثر موارد، میزان آب در دسترس ازمیزان کل نیاز ذی ‌مدخلان کم تر است و همین امر باعث ایجاد اختلاف میان آن‏ها می‏گردد. ارایه روشی مناسب جهت تخصیص عادلانه‏ منابع آبی مشترک اقدامی موثر در زمینه مدیریت تضاد در چنین شرایطی است. تیوری ورشکستگی زیر مجموعه‌ای از نظریه بازی‌ها است که با روش های متعدد به بررسی مسئله بازتوزیع منابع مشترک محدود بین مدعیان می‌پردازد. در این مطالعه 6 روش از تیوری ورشکستگی: ورشکستگی نسبی4 (PRO)، ورشکستگی تعدیل شده5 (AP)، تالمود6 (TaL)، پینایل7 (Pin)، ورود تصادفی8 (RA) و قوانین اشتراک متناوب (SSRbased on PRO)تشریح و کاربرد آن‌ها در بازتوزیع منابع آب مشترک بررسی شده است. محدوده مطالعاتی این تحقیق، حوضه آبریز اترک واقع در استان گلستان و متشکل از 5 منطقه است و بخشی از رودخانه با استفاده از تیوری ورشکستگی بین این مناطق تقسیم شده است.از آنجایی که هر کدام از روش‏های این تیوری، رویکردی متفاوت نسبت به مسئله عدالت دارند و هم چنین از قوانین ساده و قابل درکیبرای تخصیص استفاده می کنند، می‏توانند به عنوان شروعی برای مذاکره و تصمیم‌گیری نهایی بین ذی ‌مدخلان به کار گرفته شوند. در این مطالعه با استفاده از قانون تعدد،روش‏هایPRO،AP،RA، Pin به عنوان روش‏های مناسب تر انتخاب شدند.

    کلیدواژگان: تئوری ورشکستگی، تخصیص آب، رودخانه اترک، منابع آبی مشترک
  • حسین ابراهیمی*، حسین حسن پوردرویشی صفحات 605-613

    برنامه ریزی منابع آب در مناطق خشک و نیمه خشک که دارای محدودیت کمی و کیفی آب هستند بسیار مهم و در عین حال بسیار مشکل است. استفاده از روش های کم آبیاری هدفمند می تواند یکی از راهکارهای مقابله با کم آبی باشد. گیاهان مختلف بسته به شرایط اقلیمی و فیزیولوژی خود واکنش متفاوتی به کم آبی نشان خواهند داد. پژوهش حاضر در قالب طرح بلوک کامل تصادفی شامل 9 سطح آبیاری در سه تکرار روی رقم ذرت SC704 و در مزرعه دانشگاه آزاد مشهد در گلبهار و در سال 1391 به اجرا درآمده است. تیمارهای آزمایشی شامل 7 سطح آبیاری (I7-I6-I5-I4-I4-I3-I2-I1 به ترتیب معادل 120،100، 90، 80، 70، 60 و 50 درصدنیاز آبی کامل گیاه) بر اساس محاسبات نیازآبی و دوسطح دیگر بر اساس میزان تخلیه رطوبت خاک (I9 و I8به ترتیب آبیاری زمانی که 50 و 70 درصد رطوبت ظرفیت زراعی تخلیه شود) بودند. نتایج نشان می دهد که تغییر در میزان آب مصرفی به طور مستقیم در عملکرد محصول تاثیر خواهد گذاشت. هم چنین کم آبیاری هدفمند می تواند با مصرف بهینه و کم تر آب، عملکرد مناسب تری در تولید محصول ایجاد نماید. بیش ترین ارتفاع گیاه مربوط به تیمار I1 وبرابر با 209 سانتی متر و کم ترین آن متعلق به تیمار I7 و برابر با 149 سانتی متر می‌باشد. بیش ترین عملکرد علوفه تر مربوط به تیمار I1 به میزان 66 تن در هکتار و کم ترین آن متعلق به تیمار I7 و معادل 5/32 تن در هکتار و در زمانی خواهد بود که آبیاری معادل 50 درصد نیازآبی کامل صورت گرفته است. نتایج نشان می دهد که کارایی مصرف آب (عملکرد دانه) در تیمارهایی که آبیاری بر اساس رطوبت خاک انجام شده است از سایر تیمارها بیش تر است.

    کلیدواژگان: آبیاری، آب مصرفی، ذرت، عملکرد
  • مریم صارمی*، بهمن فرهادی بانسوله صفحات 614-623

    اگر چه روش های متعددی جهت محاسبه تبخیر و تعرق گیاه مرجع (ETo) وجود دارد ولی روش فایو- پنمن- مانتیث از طرف سازمان خوار و بار جهانی به عنوان روش استاندارد توصیه شده است. استفاده از این روش به دلیل نیاز به پارامترهای متعدد هواشناسی و محاسبات پیچیده مشکل می باشد. از طرفی شبکه های عصبی مصنوعی در چند دهه ی اخیر برای مدل سازی سیستم های پیچیده و غیر خطی قابلیت بسیار بالایی از خود نشان داده اند. مطالعه حاضر به منظور بررسی میزان حساسیت ETo نسبت به پارامترهای اقلیمی با استفاده از شبکه عصبی در استان لرستان صورت گرفته است. بدین منظور تبخیر و تعرق روزانه برای یک دوره ده ساله (2010-2001) به روش فایو- پنمن- مانتیث بر اساس داده های هواشناسی روزانه از 8 ایستگاه هواشناسی در استان لرستان محاسبه گردید. سپس یک شبکه عصبی مصنوعی با 18 سناریو طراحی گردید. ترکیبات شش پارامتر هواشناسی (دمای حداکثر و حداقل، رطوبت نسبی حداقل و حداکثر، سرعت باد در ارتفاع دو متری و ساعت آفتابی روزانه) مورد نیاز برای محاسبه ETo با استفاده از فرمول پنمن مانتیث به عنوان ورودی شبکه و ETo محاسبه شده به عنوان خروجی شبکه در سناریوهای مختلف در نظر گرفته شد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که افزایش تعداد اطلاعات در لایه ورودی لزوما منجر به بهبود نتایج مدل های هوشمند نمی شود. در شرایط کمبود داده های هواشناسی سناریوی شماره 13 که شامل دو پارامتر دمای حداکثر و سرعت باد به عنوان ورودی شبکه بود برآوردهای معقولی در بر داشت.

    کلیدواژگان: تبخیر و تعرق مرجع، داده هواشناسی، شبکه عصبی مصنوعی، فائو- پنمن- مانتیث، لرستان
  • مریم نوابیان*، زهرا محمدپور، مجید وظیفه دوست، مهدی اسمعیلی ورکی، کبری شیخی گراکویی صفحات 624-635

    تخلیه پساب‏های شهری، کشاورزی، بهداشتی و صنعتی به رودخانه‏ها نه تنها باعث کاهش کیفیت آب می‏شود، بلکه تاثیر جبران ناپذیری بر اکوسیستم آن می‏گذارد. برآورد بار آلودگی ناشی از آلاینده‏های مختلف در برنامه‏ریزی کمی و کیفی منابع آب اهمیت به سزایی دارد. رودخانه پسیخان یکی از رودخانه‏های مهم استان گیلان است و به دلیل همجواری با مناطق مسکونی، استخرهای پرورش ماهی و اراضی شالیزاری و نیز تخلیه زهکش‏های این مزارع به آن، از نظر آلودگی در معرض تهدید است. در پژوهش حاضر راهکار جدید کاربرد هم‏زمان مدل شبیه‏سازی کیفی و تصاویر ماهواره‏ای برای برآورد بار آلودگی ناشی از کشاورزی حاشیه رودخانه پسیخان مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور از مدل WASP برای شبیه‏سازی روند تغییرات مکانی و زمانی نیترات و فسفات رودخانه پسیخان استفاده شد. به منظور واسنجی و اعتبارسنجی مدل اقدام به نمونه برداری کیفی از رودخانه در سال 1390 شد. مدل در مرحله واسنجی و اعتبارسنجی توانست نیترات و فسفات را به ترتیب با ضریب تعیین بین 84/0 و 89/0 شبیه‏سازی نماید. پس از تعیین سطح زیر کشت اراضی شالیزاری در محدوده مورد مطالعه و با استفاده از نقشه‏های طبقه ارتفاعی بار آلودگی نیترات و فسفات ورودی به رودخانه با استفاده از مدل واسنجی شده برآورد شد. مقایسه بار آلودگی مشاهداتی ناشی از زه‏آب اراضی کشاورزی (16 و 68/1 کیلوگرم بر هکتار) و تخمین مدل (18/14 و 40/1 کیلوگرم بر هکتار) به ترتیب برای نیترات و فسفات نشان داد، روش مورد بررسی از دقت مناسبی جهت برآورد بار آلودگی بخش کشاورزی برخوردار است.

    کلیدواژگان: آب سطحی، آلودگی غیرنقطه‏ای، رواناب، زه‏آب، کاربری اراضی
  • خلیل قربانی*، میثم سالاری جزی، محمد عبدالحسینی صفحات 636-645

    خشکسالی که به کمبود بارش نسبت به متوسط آن طی یک دوره زمانی گفته می‌شود از مهم‌ترین مباحث در زمینه هواشناسی است و پیش‌بینی آن می‌تواند نقش موثری در مدیریت منابع آب ایفا نماید. به همین دلیل، هم از روش‌های مختلف مدل‌سازی و هم از متغیرهای متعدد تاثیرگذار بر خشکسالی برای پیش‌بینی آن استفاده شده است. در این پژوهش با بررسی تاثیر بارش‌های بهاره بر وضعیت خشکسالی سالانه، امکان برآورد وضعیت خشکسالی سالانه بر پایه بارش بهاره مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور ایستگاه ارازکوسه واقع در استان گلستان با 45 سال آمار روزانه به عنوان منطقه مطالعاتی در نظر گرفته شد و پس از محاسبه شدت خشکسالی در بازه‌های زمانی 1، 3 و 12 ماهه بر اساس نمایه بارش استاندارد شده (SPI)، ماتریس همبستگی بین نمایه SPI در بازه‌های زمانی مختلف تشکیل شد. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که بیش ترین همبستگی بین وضعیت خشکسالی سالانه با خشکسالی در فصل بهار به دست می‌آید. برای افزایش دقت پیش‌بینی، نمایه‌های خشکسالی ماه‌های فصل بهار نیز اضافه و در مدل درختی M5 وارد شد. نتایج نشان داد خشکسالی سالانه بر اساس بارش‌های بهاره با ضریب همبستگی 89/0 و جذر میانگین مربعات خطای 57/0 قابل پیش‌بینی است.

    کلیدواژگان: ارازکوسه، بهار، پیش بینی، خشکسالی، مدل درختی
  • مجتبی خوش روش*، علیرضا کیانی صفحات 646-654

    یکی از پارامترهای بسیار مهم در طراحی و ارزیابی سیستم های آبیاری، نفوذ و به صورت دقیق تر ضرایب معادله نفوذ آب به داخل خاک است. هدف از این پژوهش، مقایسه مقدار نفوذ تجمعی، سرعت نفوذ آب و هدایت الکتریکی در خاک های لومی شنی، سیلتی و رسی در شرایط آب با شوری 58/0، 5 و 10 دسی زیمنس بر متر با استفاده از آب مغناطیسی و آب معمولی می باشد. آب مغناطیسی با عبور آب از میان یک آهنربای دایمی قوی مستقر روی خط لوله به وجود آمد. ضرایب نفوذ خاک ها بر اساس معادله کوستیاکف-لوییس به دست آمد. نتایج نشان داد که آب مغناطیسی باعث افزایش مقدار نفوذپذیری و هم چنین افزایش سرعت نفوذ آب در بافت های مختلف خاک و هم چنین در تمامی تیمارهای آب شور شده است و این اثر در سطح احتمال 1 درصد معنی دار بود. به طور متوسط مقدار نفوذ تجمعی آب در خاک در پایان فصل، در تیمار آب غیر مغناطیسی و شرایط شوری آب 5 دسی زیمنس بر متر و 10 دسی زیمنس بر متر، به ترتیب 8/10 درصد و 6/25 درصد نسبت به تیمار شاهد کاهش داشته است. ولی در تیمار آب مغناطیسی و شرایط شوری آب 5 دسی زیمنس بر متر و 10 دسی زیمنس بر متر، به ترتیب 4/6 درصد و 95/13 درصد نسبت به تیمار شاهد کاهش داشته است. هم چنین استفاده از آب مغناطیس باعث کاهش معنی دار هدایت الکتریکی در عمق های مختلف خاک شده است و این اثر در سطح احتمال 1 درصد معنی دار بود. آب مغناطیسی تاثیر بیش تری در نفوذپذیری و هدایت الکتریکی خاک به ترتیب در خاک های رسی و لومی شنی داشته است. با افزایش مقدار نفوذپذیری خاک در اثر استفاده از آب مغناطیسی، تبخیر خاک کاهش یافته که منجر به افزایش راندمان آبیاری خواهد شد.

    کلیدواژگان: آب مغناطیسی، بافت خاک، سرعت نفوذ، شوری
  • محسن پوررضا بیلندی*، عباس خاشعی سیوکی صفحات 655-664

    هدایت هیدرولیکی اشباع خاک از مهم ترین ویژگی های فیزیکی خاک است که در مدیریت آبیاری مزارع، انتقال آلودگی و هم چنین جریان آب در محیط های غیراشباع نقش مهمی را دارا است. لیکن در بیش تر موارد به علت محدودیت های عملی و یا هزینه ای، اندازه گیری آن با دشواری همراه است. از این رو استفاده از مدل های شبیه سازی داده محور مانند شبکه عصبی مصنوعی با صرف هزینه کم و کارایی بالا می توانند جایگزین مناسبی برای این منظور باشد. از آنجا که انتخاب دوره های مختلف آموزش و آزمون به همراه توابع انتقال و آموزش متفاوت در این نوع مدل ها به عنوان مهم ترین منبع خطا می باشد، لذا عدم اطمینان و قطعیت لازم در مقادیر خروجی شبیه سازی شده مدل نیز از آن قابل نتیجه گیری می باشد. از این رو در این تحقیق بررسی منابع عدم قطعیت مذکور در شبیه سازی هدایت هیدرولیکی اشباع خاک مورد بررسی قرار گرفته است. در انجام این تحقیق، تعداد 151 نمونه از خاک های زراعی (اراضی اطراف شهرستان بجنورد) انتخاب و متغیرهای موثر چگالی ظاهری و واقعی خاک با کمک رگرسیون مرحله ای از بین دوازده متغیر مختلف اندازه گیری شده جهت برآورد هدایت هیدرولیکی اشباع به کار گرفته شد. نتایج تحلیل عدم قطعیت به دست آمده از 1000 سری داده مختلف نمونه گیری شده (با کمک نمونه گیر مونت کارلو) جهت استفاده در دوره های آموزش و آزمون شبکه عصبی پرسپترون با دو لایه بررسی و ارزیابی گردید. علاوه بر این، عملکرد ترکیب توابع انتقال و آموزش مختلف شبکه عصبی در تمام 1000 سری داده نیز به عنوان دومین منبع خطا ارزیابی شد. نسبت درصد قرارگیری مشاهدات در بازه اطمینان به پهنای بازه (معیار NUE) برای توابع انتقال لگاریتم سیگمویید (NUE=0.57) و خطی (NUE=0.59) نسبت به تابع تانژانت سیگمویید (NUE=0.25)، بالاتر و بهتر مشاهده گردید. هم چنین از بین توابع مختلف آموزش تنها تابع کاهش گرادیان دارای زمان اجرای بالاتر و مقدار معیار NUE پایین تر به نسبت بقیه بوده و بنابراین بیش ترین عدم قطعیت را در نتایج مقادیر هدایت هیدرولیکی خروجی شبیه سازی شده داشت.

    کلیدواژگان: توابع انتقال و آموزش، هدایت هیدرولیکی اشباع خاک، عدم قطعیت شبکه عصبی مصنوعی
  • علی کولاییان، محمدعلی غلامی سفیدکوهی*، میرخالق ضیاتبار احمدی، حسن دادش زاده صفحات 665-667

    به منظور شبیه سازی توام جریانات کم عمق روی سطح خاک و نفوذ به درون آن، معادلات سنت- ونانت بسط داده شد. با توجه به عدم وجود راه حل تحلیلی جهت حل این نوع معادلات، از این رو محققین جهت حل این مسایل روش های عددی را پیشنهاد می کنند. در تحقیق حاضر از بین مدل های هیدرولیکی آبیاری سطحی مدل هیدرودینامیک کامل به دلیل شبیه سازی دقیق جریان و از بین روش های عددی دو الگوی عددی شامل خطوط مشخصه (HD-CH) و صریح لکس انتشاری (HD-LAX) برای گسسته سازی معادلات حاکم بر آبیاری سطحی استفاده و در ادامه برنامه ای کامپیوتری به کمک زبان برنامه نویسی متلب تهیه شد. جهت ارزیابی روش های عددی از چهار سری داده های جویچه ای استفاده شد، که این داده ها از طریق آزمایش در مزرعه مورد اندازه گیری قرار گرفت. هم چنین روش پیشنهادی در شرایط یکسان با مدل هیدرودینامیک نرم افزارهای SIRMOD و SRFR مورد مقایسه و اعتبار سنجی قرار گرفت. یافته ها نشان داد که هر دو الگوی عددی در شرایط جویچه ای با دقت مناسبی فرآیندهای مختلف جریان را شبیه سازی می کنند. با این حال نتایج شاخص های ارزیابی نشان می دهد مدل HD-LAXبه واسطه روش حل دارای دقت مرتبه دوم است، و با متوسط ضریب تبیین، آماره ی خطا و کارایی مدل (834/0، 36/1، 91/0و 815/0، 43/1، 88/0) به ترتیب برای مرحله پیشروی و پسروی و خطای نسبی (44/7- و 8/19) درصد در برآورد حجم آب نفوذ یافته و رواناب، هم چنین زمان محاسباتی کم تر جهت شبیه سازی فرآیندهای مختلف جریان جویچه ای از دقت بالاتری نسبت به روش HD-CH برخوردار است. نتایج بررسی محاسباتی توسط روش پیشنهادی HD-LAX در مقایسه با روش های HD-SIRMOD و HD-SRFR نشان داد که در مرحله پیشروی روش پیشنهادی و مدل HD-SIRMOD اختلاف معنی داری ندارند در حالی که مدل HD-SRFR در سطح یک درصد با مقادیر مشاهده ای دارای اختلاف می باشد.

    کلیدواژگان: آبیاری جویچه ای، هیدرودینامیک کامل، لکس، روش مشخصه
|
  • E. Fallahi, A. Akbarpour*, M. Khatibinia, H. Ebrahimi Pages 561-570

    Ghanats are water structures of Iranian invention. Groundwater extraction is transferred by Ghanat, with the force of gravity and from underground and away from the evaporation. Structure of Ghanats created in Iran was changed from the used state to unused state, and the resistant structures or Kaval were used in order to prevent the destruction of structure of Kariz. The aim of this study is the optimal shape design of Ghanat Kaval using finite element method and particle swarm optimization. For this purpose, first, 3D modelling of Kaval and it’s around element was implemented in ANSYS software. Then, optimal shape design of Kaval was achieved using particle swarm optimization and linking it to ANSYS software. Weight of Kaval was considered as the objective of optimization problem, and the geometry parameters of Kaval were design variables. Also, stress of the body Kaval (compressive and tension stresses) was considered as constraint. The optimum results were shown that particle swarm optimization had high performance in the optimal shape design of Kaval so that the weight of Kaval in comparison with the existent Kaval was considerably decreased.

    Keywords: Ghanat, Kaval, Optimal design, Finite element method, Particle swarm optimization
  • H. Aliabadi*, A. Alizadeh, A. Erfani Pages 571-582

    Shortage of water is developing in many parts of the world. One of the most effective strategies for production and sustainability of water resources is increasing water productivity in agricultural fields(or agriculture). Energy is an essential component of the agricultural sector, which has its costs. In order to enhance economic benefits and sustainability of water resources and energy in agriculture, we illustrate the productivity parameter. Productivity means more output per unit of input(water, energy,...). Research conducted on the productivity of water and energy (electricity) in produced the seed corn, that the strategic importance of this crop in the world, is known for its high performance. This research done in agricultural company Barekat, dependent on, agro-industry Jovin(Farm Qadery) one of multiple farms in1391-1392.Water and electrical energy efficiency of maize seed were compared in the furrow, sprinkler and type irrigation systems. Irrigation water productivity in the production of seed corn for three, furrow, sprinkler (center pivot) and type irrigation system is respectively0.42, 0.46 and 0.47. Electrical energy productivity parameter (pumps and Center Pivot) for three system is 0.682 and 0.838 and 0.448 respectively. The results obtained show that the productivity of water parameters is high, in pressurized systems, particularly the type. Contrary to the impression, electrical energy productivity in the sprinkler system upper than type and furrow irrigation system. With attention to obtained parameters, we conclude in total that sprinkler systems(Center Pivot), is the best performance in terms of water and power consumption compared with furrow irrigation system and a type.

    Keywords: Efficiency, Irrigation, Energy, maize seed
  • A. Darzi, Naftchali*, S. M. Mirlatifi, A. Shahnazari, F. Ejlali, M. H. Mahdian Pages 583-593

    In this research, the applicability of DRAINMOD model for simulating water table fluctuations and subsurface drain discharge variations was evaluated at the consolidated paddy fields of Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University. During free drainage period of a canola season (November 28, 2011- April 2, 2012), water table depths and subsurface drain discharges were measured in three subsurface drainage systems including drainage system with drain depth of 0.9 m and drain spacing of 30 m (0.9L30), drain depth of 0.65 m and drain spacing of 30 m (D0.65L30), and drain depth of 0.65 m and drain spacing of 15 m (D0.65L15). The reliability of the model was tested using the statistics including model efficiency (EF), percent error (PE), coefficient of determination (R2), root mean square error (RMSE) and mean deviation (AD). Mean values of measured and simulated water table depths in the calibration treatment (D0.65L15) were both 32.4 cm. For validation treatments, such values were, respectively, 24.1 and 14.1 cm for D0.65L15and 2.1 and 19.7 cm for D0.9L30. EF, PE, R2, RMSE and AD values for predicted drainage discharges ranged from 5.1 to -1.3, 9.1 to 21.6, 0.2 to 0.35, 0.08 to 0.11 and 0.07 to 0.1, respectively. Comparison of measured values with the simulation results showed that DRAINMOD model can be used as a practical tool for predicting the general pattern of water table and drain discharge variations in the study area.

    Keywords: Controlled drainage, Conventional drainage, Canola, Water management
  • S. Mirshafee, H. Ansari, H. Mianabadi* Pages 594-604

    Conflict over shared water resources has been occured in result of mismanagement,bad governance and increasing water demand. Therefore, equitable water allocation is one of the important tools reducing conflict. In this paper, we investigate application of six methods of bankruptcy theory:Proportional (PRO), Adjusted proportional (AP), Talmud (TaL), Pinile (Pin), Random arrival (RA), Sequential sharing rules (SSR based on PRO). The area study includesfive regions along Atrak riverin Golestan province. Total available water depending on water requirementsof each region is divided with bankruptcy theory. Since each method has different definition of fairness, so different results can be obtained. According to Plurality Rule, it shows that the results of PRO, AP, RA, Pin theories are the superior ones in this case study. Results of this study can be a starting point for negotiations and making agents’ final decision.

    Keywords: Bankruptcy theory, Transboundary rivers, water allocation, Atrak river
  • H. Ebrahimi*, H. Hasanpour Darvishi Pages 605-613

    Water recourses planning in the arid and semiarid areas which are faced with water restrictions, both in quality and quantity, is very important, yet it is too difficult. Utilizing targeted low irrigation can be one of the approaches to deal with water shortages. According to their regions and physiological conditions, various plants show different reactions to water shortages. This survey in the form of the perfect randomized block program contains 9 different levels of irrigation in 3 repeating times on the SC704 corn cultivars had been applied in 2012 at the Islamic Azad University Golbahar branch farm in Mashhad. samples contain 7 levels of irrigation (11,12,13,14,15,16,17) respectively equivalents to 120%,100%,90%,80%,70%,60%, and 50% of the plant water requirements, and two other levels based on the soil water depletion(SWD)(19 and 18 respective irrigation when 50 and 70 percent of the corps capacity moisture depleted).results indicate that change in the amount of water consumption, directly affects the crop performance. Also, targeted water shortage by optimized and low water consumption, can have more suitable performance on crops production. The highest plant height is related to the sample11 and equals to 209 cm and the least of them is related to the sample 17 and equals to 32.5 tons in per hectare, and it happens when the irrigation of about 50 percent of full water requirement has done. The results indicate that the efficiency of water consumption (seed performance) in samples that irrigation takes place based on the soil humidity is higher than the other samples.

    Keywords: Performance, Irrigation, Corn, Water Use
  • M. Saremi*, B. Farhadi Bansouleh Pages 614-623

    However, several methods exist for calculation of reference crop evapotranspiration (ETo) but the FAO- 56 Penman- Monteith (FAO- 56 PM) method has been recommended by the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) as the standard equation. This method is difficult to use because it requires several weather parameters and complex calculations. On the other, over the last decades Artificial Neural Network (ANNs) have shown a good ability for modeling complex and nonlinear systems. The present study was carried out to investigate the sensitivity of the reference crop evapotranspiration to climate parameters using ANNs in Lorestan province. For this purpose in period 10 years (2001 – 2010) daily ETo were calculated using FAO-56 PM method based on weather data daily in the eight weather stations in Lorestan province. Then an Artificial Neural Network was designed with 18 scenarios. Combinations of six weather parameters (maximum and minimum air temperature, maximum and minimum relative humidity, wind speed and daily sunshine hours) which are required to calculate ETo with using FAO-56 PM method were considered as inputs and calculated ETo as output of the ANN in various scenarios. The results of this study showed that increasing the number of data in the input layers will not necessarily lead to improved outcomes of intelligence models. In case of weather data limitation, scenario 13 which was used maximum temperature and wind speed as input layer showed reliable results.

    Keywords: Reference evapotranspiration, Weather data, Artificial Neural Network, FAO Penman, Monteith, Lorestan
  • M. Navabian*, Z. Mohamadpor, M. Vazifeh Doost, M. Esmaeili Varaki, K. Shaykhi Garakoee Pages 624-635

    Discharges of urban, hospital, industrial and agricultural drainage wastes into rivers not only reduce the quality of river, but also it has irreversible effect on ecosystems. Estimation of pollution loads from various contaminants is important in quality and quantity planning of water resources. Pasikhan River is one of the major rivers of Guilan that is at risk of pollution due to adjoining to residential areas, fish ponds and paddy fields and their discharge of drains. In this research a new approach include of simultaneous application of water quality model and satellite images were studied to estimate the loading of pollution from agricultural activities in Pasikhan River. For this purpose, the WASP model was used to simulate spatial and temporal trend of nitrate and phosphate in Pasikhan River. For model calibration and validation, the quality of the river including of nitrate and phosphate was analyzed in 1390. The model simulated nitrate and phosphate with a determination coefficient 0.84 and 0.89 respectively. After determining the cultivation area of paddy fields in the study area and using the DEM map, nitrate and phosphate pollution loads into the river was estimated by calibrated model. Comparing observed pollution load (16.0 and 1.68 kg/ha) and model estimation (14.18 and 1.40 kg/ha) in terms of nitrate and phosphate, show appropriate accuracy of method for estimating pollution in agricultural land.

    Keywords: Surface water, Non point pollution, Run off, Agricultural waste, Land use
  • Kh. Ghorbani*, M. Salari Jazi, M. Abdolhosseini Pages 636-645

    The drought defined as the lack of precipitation from its average along a period of time is one the most important subjects in meteorology and its prediction can play an effective rule in the field of water resources management. Therefore, both different modelling strategies and different affective variables on drought characteristics are applied for drought prediction. Considering the effect of spring rainfalls on annual drought conditions, the feasibility of the estimation of annual drought based on spring rainfall is investigated in thisstudy. However, Arazkooseh station located in Golestan province, Iran with 45 years recorded daily data were selected as case study. After calculation of drought severity factor based on standardized precipitation index (SPI), for 1, 3, and 12 months’ time scales, the correlation matrix was created. The results indicated highest correlation values between annual drought and drought in spring season. In order to find more accurate results, monthly drought indices for spring season were added to an M5 model. The results showed the predictability of annual drought using spring rainfalls as its correlation coefficient was 0.89 and the root mean square error was 0.57.

    Keywords: Drought, Prediction, Spring, M5 model, Arazkooseh
  • M. Khoshravesh*, A.R. Kiani Pages 646-654

    Infiltration and coefficients of infiltration equation are of the most important parameters in the design and evaluation of irrigation systems. The objective of this research was to compare the cumulative infiltration, infiltration rate and electrical conductivity of different soil textures including: sandy loam, silt and clay under saline water 0.58 dS/m, 5 dS/m and 10 dS/m with magnetized and non-magnetized water. Magnetized water was obtained by passing the water through a strong permanent magnet installed in a feed pipeline. Infiltration coefficients of different soils obtained based on Kostiakov-Lewis equation. The results showed that, magnetized water caused increasing of cumulative infiltration and also increasing of infiltration rate in different soil textures and all saline water treatments and this effect was significant (p<0.01). At the end season, in non-magnetized water and saline water of 5 dS/m and 10 dS/m, the average cumulative infiltration was reduced 10.8% and 25.6% respectively as compared to control treatment. But, in magnetized water and saline water of 5 dS/m and 10 dS/m, the average cumulative infiltration was reduced 6.4% and 13.95% respectively as compared to control treatment. In addition, using of magnetized water caused to decrease the electrical conductivity in different soil depths (p<0.01). Magnetized irrigation water had most effect on the infiltration capacity and electrical conductivity of clay and sandy loam soil, respectively. With increasing of infiltration using magnetized water, evaporation was decreased and therefore, irrigation efficiency is increased.

    Keywords: Infiltration rate, salinity, magnetized water, soil texture
  • M. Pourreza Bilondi *, A. Khashei, Siuki Pages 655-664

    Hydraulic conductibility as a key soil property is essential for irrigation management purposes and plays an important role in understanding site-specific unsaturated water flow and transport processes. Since it cannot often be measured because of practical and/or cost-related reasons, data driven models such as artificial neural network may be applied for prediction of soil hydraulic properties. This paper aimed to assess uncertainty analysis in neural network prediction originated from different weights due to different training data sets. Here, we present a unique dataset that consists of 151 samples collected from arable land around Bojnourd City, containing of sand, silt and clay contents, saturated water content, Electrical Conductivity (EC), pH, real density, Organic matter (OM), Total Neutralizing Value (TNV) and bulk density (ρb). Bulk and real densities determined based on stepwise regression analysis as most important inputs to neural network model. Then a two layer perceptron neural network with 1000 different samples trained with some available transfer and training functions in Matlab. Results assessed with NUE as an integrated index defined as ratio of percentage of the observation coverage by 95 percent prediction uncertainty (95PPU) divided by average relative interval length of 95PPU. Uncertainty analysis results revealed that log-sigmoid and linear transfer functions with NUE values 0.57 and 0.59 performed better tan-sigmoid transfer function with NUE=0.25. Also all training functions (except of gradient descent training function) could predict saturated hydraulic conductivity with high reliability.

    Keywords: Uncertainty Analysis in artificial neural network, transfer, training functions, saturated hydraulic conductivity
  • A. Koulaian, M.A. Gholami Sefidkouhi*, M. Ziatabar Ahmadi, H. Dadashzadeh Pages 665-667

    In order to simulate shallow flowson the soil surface and penetration into the depth, the Saint-Venant equations were developed. Due to the lack of analytical solutionfor solving these types of equations, researchers generally suggest numerical methods as a solution.In the present study, from the hydraulic models of surface irrigation, the full hydrodynamic model due to its accurate simulation of the flow, and from the numerical methods, two numerical models, includingthe characteristic line method (HD-CH) and the explicit diffusiveLAXmethod (HD-LAX), were used to discretize the governing equations of surface irrigation. Afterwards, a computer program was developed using MATLAB programming language.In order to evaluate the numerical methods, four furrow data series were used, which were measured through testing in the farm. In addition, under the same conditions, the proposed method was compared with the hydrodynamic model of SIRMOD and SRFR softwares and was consequently validated. The perceived results revealedthat both numerical models simulate various flow processes under furrow conditionsatan acceptable accuracy.However, the results of the evaluation indicators demonstrated that the HD-LAX model, due to the solution method of the second degree of accuracy, withthe average coefficient of determination, error statistics, and model efficiency of (0.834, 1.36, 0.91) and (0.815, 1.43, 0.88), respectively forthe forward and backward stages, and with the relative errors of 7.44 % and 19.8 %, has a higher accuracy than the HD-CH model,in estimating the volume of water infiltration and runoff, and it also needsless computational time for simulating different furrow flow processes.The results of calculations, through comparing the proposed HD-LAX method with the HD-SIRMOD and HD-SRFR methods, showed thatin the forward stage, the proposed method and the HD-SIRMOD model do not have any significant difference,while the HD-SRFR model, at the confidence level of 1%,has some differences with the observed values.

    Keywords: Furrow Irrigation, Full Hydrodynamics, LAX, Method of Characteristics