فهرست مطالب

مدیریت آب و آبیاری - سال یازدهم شماره 3 (پاییز 1400)

مجله مدیریت آب و آبیاری
سال یازدهم شماره 3 (پاییز 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/09/21
  • تعداد عناوین: 20
|
  • اعظم احمدی سراییلانی، بهزاد آزادگان*، حامد ابراهیمیان، محمود مشعل صفحات 391-407
    اضافه کردن سوپرجاذب به خاک می تواند نقش موثری در کاهش تلفات آب داشته باشد. با توجه به اهمیت تخمین نفوذ در طراحی و ارزیابی آبیاری سطحی، در این مطالعه چهار روش بهینه سازی چندسطحی، دونقطه ای الیوت واکر، IPARM و SIPAR-ID در شرایط حضور سوپرجاذب مورد ارزیابی قرار گرفتند. آزمایش ها در بهار و تابستان 1397 طی پنج نوبت آبیاری بصورت جویچه ای در مزرعه تحقیقاتی پردیس ابوریحان در شرایط بدون کشت، جمعا برروی 10 جویچه اصلی با دو نوع سوپر جاذب (A200 و استاکوزورب)، دو مقدار (16 و 30 گرم در مترمربع) و دو شدت جریان (3/0 و 6/0 لیتر بر ثانیه) انجام شد. نتایج نشان داد که اضافه کردن سوپرجاذب باعث افزایش حجم آب نفوذ یافته (در دبی کم از 9/5 تا 9/18 درصد و در دبی بالا از 5/5 تا 1/18 درصد) شد و هر چه مقدارسوپر جاذب بیشتر شد مقدار اثرگزاری افزایش داشت و در شدت جریان ورودی بالاتر این تاثیر کمتر بود. در مقایسه دو پلیمر، سوپرجاذب استاکوزورب بر افزایش مقدار نفوذ آب تاثیر بیشتری نسبت به A200 داشت (4/3 و 3/3 درصد در دبی کم و 5/0 و 7/1 درصد در دبی بالا). روش بهینه سازی چندسطحی با کمترین خطای نسبی، حدود 1% در برآورد پارامترهای معادله نفوذ بهترین عملکرد را ارایه داد. مدل IPARM و روش دونقطه ای الیوت واکر نیز عمکرد قابل قبولی داشتند. مدل SIPAR-ID با خطای نسبی بالا و نوسان زیاد عملکرد مناسبی در این مطالعه نداشت. همچنین با افزایش شدت جریان ورودی به جویچه ها، دقت مدل IPARM و روش دو نقطه ای کم شد.
    کلیدواژگان: آبیاری سطحی، استاکوزورب، مدل نفوذ، A200
  • بهاره حسین پناهی، سامان نیک مهر، کیومرث ابراهیمی* صفحات 409-419
    در این پژوهش عملکرد روش های ماشین بردار پشتیبان و شبکه عصبی تابع پایه شعاعی در پیش بینی کیفیت آب سیمینه رود مقایسه شده است. برای این منظور پارامترهای نسبت جذب سدیم و یون کلر به عنوان شاخص های کیفیت آب در مصارف کشاورزی در نظر گرفته شد. از داده های اندازه گیری شده یون سدیم، کلسیم، منیزیم، pH، EC و دبی جریان به عنوان ورودی مدل ها طی یک دوره آماری 12ساله (1393- 1382) در مقیاس ماهانه استفاده شد. ارزیابی نتایج بر اساس معیارهای ضریب همبستگی، جذر میانگین مربعات خطا و میانگین خطای مطلق انجام شد. نتایج دوره صحت سنجی در 4 ایستگاه پل-بوکان، داشبند بوکان، قزل گنبد و کاولان نشان داد که مدل ماشین بردار پشتیبان در مقایسه با شبکه عصبی تابع پایه شعاعی، دارای ضریب همبستگی بهتر(71.SVM: 0 تا 0.94، RBF: 0.3 تا 0.5)، ریشه میانگین مربعات خطای کمتر (SVM: 0.028 تا 0.075 mg/l، RBF: 0.0672 تا 0.317 mg/l)، خطای میانگین مطلق کمتر (SVM: 0.003 تا 0.033 و mg/l، RBF: 0.087 تا 0.19 mg/l) برای پارامتر یون کلر و با همان ترتیب مقادیر SVM: 0.63 تا 0.88 و RBF: 0.21 تا 0.38، SVM: 0.0013 تا 0.082 mg/l و RBF: 0.0147 تا 0/025 و mg/l، SVM: 0.0085 تا 0.046 mg/l و RBF: 0.0653 تا 0.0996 mg/l برای نسبت جذب سدیم است. لذا بر اساس نتایج مدل ماشین بردار پشتیبان نسبت به مدل شبکه عصبی تابع پایه شعاعی از دقت و عملکرد بهتری برای پیش بینی پارامترهای کیفیت آب رودخانه سیمینه رود برخوردار است.
    کلیدواژگان: پارامترهای کیفی، مدل سازی، منابع آب، هوش مصنوعی
  • حجت قربانی واقعی*، حسین صبوری، فاختک طلیعی طبری صفحات 421-432
    در مناطق خشک و نیمه خشک ایران، آب مهم ترین عامل محدودکننده کشت برنج است. در این پژوهش، با هدف بررسی کشت برنج به روش تامین رطوبت پیوسته نزدیک به اشباع خاک در کنار برخی ترکیبات القاکننده رشد، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کامل تصادفی در شش تکرار و با دو تیمار آبیاری (غرقابی و زیرسطحی سفالی) و سه تیمار القاگر (شاهد، اسیدسالیسیلیک و مایکوریز) در سال 1395 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه گنبد کاووس اجرا شد. برای تامین رطوبت پیوسته نزدیک به اشباع خاک از نازل آبیاری زیرسطحی و از تیمارهای اسید سالیسیلیک به صورت محلولپاشی برگی با غلظت 2 میلی‎مولار و مایکوریز به صورت 5 درصد حجمی مخلوط با خاک استفاده شد. پس از برداشت گیاه برنج، صفات زراعی شامل ارتفاع بوته، طول خوشه اصلی، جرم دانه پر، جرم هزاردانه، جرم خوشه اصلی، جرم کل خوشه‎ها، عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیکی، حجم آب مصرفی، شاخص بهره وری و کارایی مصرف آب و شاخص برداشت اندازه گیری و محاسبه شد. مقدار عملکرد دانه در واحد سطح برای روش آبیاری غرقابی به ترتیب برای تیمار های اسید سالیسیلیک، مایکوریز و شاهد به ترتیب 5170، 4710 و 4202 کیلوگرم بر هکتار بود. در حالی که این مقادیر برای روش آبیاری زیرسطحی به ترتیب 4985، 4807 و 4063 به دست آمد. هم چنین نتایج نشان داد که اختلاف عملکرد دانه برنج، عملکرد بیولوژیکی و شاخص برداشت بین روش های آبیاری معنی دار نبود، اما کارایی مصرف آب و شاخص بهره وری آب در سامانه آبیاری زیرسطحی به طور معنی داری بیش تر از آبیاری غرقابی بود. به طورکلی روش تامین رطوبت نزدیک به اشباع خاک قادر به افزایش کارایی سیستم آبیاری زیر سطحی در مقایسه با روش مرسوم شده بود.
    کلیدواژگان: آبیاری زیرسطحی، القاکننده رشد، رطوبت خاک، کپسول رسی
  • امیر حاتم خانی، علی مریدی*، مجتبی شوریان، محمدصادق اسکندری صفحات 433-450

    درمطالعات طرح های توسعه منابع آب باید علاوه بر توجیهات فنی، جنبه های اقتصادی، اجتماعی و محیط زیستی نیز مدنظر قرار داده شود. از این رو استفاده از روش های شبیه سازی برای توسعه یک استراتژی مناسب و به منظور تصمیم گیری برای آینده منابع آب هر پهنه ای امری ضروری بشمار می آید. برای شبیه سازی حوضه آبریز کرخه از مدل MODSIM استفاده شده است. دو نوع سیاست کلی، یکی مربوط به میزان تقاضای آب در بخش کشاورزی از جهت مصرف حداقلی، میانه و حداکثری و دیگری مرتبط با چگونگی توسعه سدهای حوضه از جهت اضافه شدن سدهای در دست ساخت و مطالعه به سیستم تعریف شده اند. شاخص های اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی مدنظر که جهت بررسی هریک از سناریوها در این پژوهش استفاده شده است عبارت اند از: سطح زیر کشت، تولید ناخالص داخلی، دبی زیست محیطی تالاب هورالعظیم و از همه مهم تر ضریب ویلیامسون که بحث کاهش نابرابری اقتصادی و توازن در توزیع درآمد حاصل از کشاورزی میان استان های حوضه آبریز کرخه را مورد بررسی قرار می دهد. درآخر نیز با استفاده از روش های تصمیم گیری چند معیاره به نام های فرآیند تحلیل سلسله مراتبی و تحلیل شبکه ای و نرم افزار Super Decisions، سیاست های مدنظر رتبه بندی شده و در کنار انتخاب سیاست برتر نتایج با یکدیگر مقایسه شده است. طبق نتایج در هر دو روش تحلیل سلسله مراتبی و تحلیل شبکه ای، سناریو مشتمل بر توسعه سدهای دردست مطالعه و مصرف کم آب وپس از آن سناریوی توسعه سدهای در دست ساخت و مطالعه حوضه آبریز کرخه در شرایط مصرف آب میانه، به ترتیب بهترین سیاست ها برای برنامه ریزی در حوضه برمبنای شاخص های درنظر گرفته شده هستند.

    کلیدواژگان: تخصیص منابع آب، تصمیم گیری چند شاخصه، حوضه آبریز کرخه، شبیه سازی، ضریب تغییرات ویلیامسون، نابرابری اقتصادی
  • زهرا میری، عباس خاشعی سیوکی، امیر سالاری* صفحات 451-460

    تعیین دقیق نیاز آبی گیاهان نقش اساسی در تعیین ابعاد تاسیسات آب، برنامه ریزی آبیاری، افزایش بهره وری و راندمان آبیاری دارد. دقیق ترین و استانداردترین روش تعیین آب مورد نیاز گیاهان، روش بیلان آب با استفاده از لایسیمتر می باشد. گیاه خرفه به عنوان یک گیاه دارویی از اهمیت ویژه‎ای در مناطق مختلف جهان برخوردار است. خرفه با بسیاری از شرایط نامطلوب مانند خشکی، شوری و کمبود مواد غذایی سازگار است. براین اساس، پژوهشی با هدف تعیین ضریب گیاهی (K_C) گیاه دارویی خرفه و با استفاده از سه لایسیمتر زهکش‎دار در طول فصل زراعی 1396 در شهرستان شیراز اجرا گردید. تبخیر- تعرق روزانه واقعی به روش بیلان آب در لایسیمترها برآورد شد و تبخیر- تعرق مرجع با استفاده از گیاه چمن 12 سانتی‎متری (گیاه مرجع) محاسبه گردید .از تقسیم تبخیر-تعرق واقعی بر تبخیر- تعرق مرجع، ضریب گیاهی روزانه برای طول دوره رشد مورد مطالعه اندازه‎گیری شد. در پایان فصل و در مراحل مختلف رشد، مقادیر مربوط به ضرایب گیاهی خرفه شامل مراحل ابتدایی، توسعه، میانی و نقطه انتهایی به ترتیب برابر 9/0، 1/1، 4/1 و 8/0 بدست آمد. نیاز آبی فصلی گیاه خرفه در منطقه مورد مطالعه 97/358 میلیمتر محاسبه گردید. میانگین تبخیر و تعرق دوره ابتدایی 68 میلیمتر، دوره توسعه و رشد 6/87 میلیمتر، دوره میانی 11/96 میلیمتر و دوره پایانی 24/107 میلیمتر بدست آمد. نتیجه گیری کلی این تحقیق کشت این گیاه کم مصرف آب در مناطق خشک و نیمه خشکی ازجمله شهرستان شیراز است.

    کلیدواژگان: بیلان آبی، تبخیر-تعرق، خرفه، نیاز آبی
  • مبینا احمدی مرادی، مهری سعیدی نیا*، علی حیدر نصرالهی، مجید شریفی پور صفحات 461-471
    برآورد تبخیر و تعرق گیاه مرجع یکی از اجزای مهم در طراحی سیستم های آبیاری و مدیریت آب برای آبیاری گیاهان می-باشد. در این پژوهش چهار ضریب تشت تبخیر تشت اشنایدر (1992)، اورنگ (1998)، آلن و پروت (1991) و کونیکا (1989) جهت برآورد تبخیر و تعرق مرجع نسبت به مدل فایو- پنمن- مانتیث ‏با استفاده از شاخص های RMSE، MAE، AARE، MR و ضریب اسپیرمن مورد ارزیابی قرار گرفتند. اطلاعات مورد نیاز ضرایب مختلف جهت برآورد (ETo) از ایستگاه سینوپتیک خرم آباد جمع آوری گردید. نتایج ارزیابی آماری نشان داد در دوره روزانه ضرایب تشت اورنگ (1998) و اشنایدر (1992) به ترتیب با RMSE برابر 004/1 و 13/1 (mm.day-1) به عنوان مناسب ترین و ضرایب تشت آلن و پروت (1991) و کونیکا (1989) به ترتیب با RMSE برابر 83/1 و 47/1 (mm.day-1) به عنوان نامناسب ترین ضرایب انتخاب شدند. از طرف دیگر نتایج ارزیابی آماری برای دوره 10 روزه ضرایب تشت کونیکا (1989) و اشنایدر (1992) به ترتیب با RMSE برابر 01/6 و 25/8 (mm.day-1) به عنوان مناسب ترین ضرایب و ضرایب آلن و پروت (1991) و اورنگ (1998) با RMSE برابر 90/13 و 43/9 (mm.day-1) به عنوان نامناسب ترین ضرایب انتخاب شدند. همچنین آزمون همبستگی اسپیرمن نشان داد که نتایج همه ی ضرایب، همبستگی قابل قبولی نسبت به روش مرجع دارند.
    کلیدواژگان: تبخیر و تعرق مرجع، خرم آباد، ضریب تشت، همبستگی
  • محمدجواد زارعیان* صفحات 473-484

    این پژوهش به منظور بررسی عوامل اصلی اثرگذار بر نوسانات سطح آب زیرزمینی در دشت نجف آباد انجام گرفته است. جهت انجام این تحلیل، بازه زمانی 10ساله سال های 2004 تا 2014 در نظر گرفته شد و نوسانات دما، بارش، تغییرات دبی رودخانه بین دو مقطع ابتدا و انتهای محدوده مطالعاتی، تغییرات بهره برداری از آب زیرزمینی و تغییرات جریان آب در شبکه های آبیاری و زهکشی بررسی گردید. جهت برقراری ارتباط میان هر کدام از مولفه های ذکرشده با تغییرات تراز آب زیرزمینی در محدوده مطالعاتی، دو دسته بندی کلی برای تعیین هیدروگراف واحد آب زیرزمینی در نظر گرفته شد. در دسته بندی اول، هیدروگراف واحد آب زیرزمینی برای کل چاه های مشاهده ای در محدوده مطالعاتی تهیه شد. در دسته بندی دوم نیز این هیدروگراف برای چاه های مشاهده ای اطراف رودخانه تهیه گردید. سپس با استفاده از آنالیز رگرسیون چند متغیره در قالب نرم افزار SAS، بهترین ارتباط بین این مولفه ها با تغییرات تراز آب زیرزمینی تعیین شد. نتایج نشان داد که در حالتی که تغییرات هیدروگراف آب زیرزمینی در گروه اول مدنظر قرار داشته باشد، تغییرات برداشت آب زیرزمینی با سهم 36.19 درصد، بیشترین تاثیر را بر تغییرات تراز آب زیرزمینی داشته است. پس از آن تغییرات جریان در رودخانه با سهم 28.60 درصد، متغیر اثرگذار مهم خواهد بود. از طرف دیگر، زمانی که هیدروگراف واحد تراز آب زیرزمینی برای گروه دوم در نظر گرفته شود، تغییرات جریان در رودخانه با سهم 34.64 درصد بیشترین اثر را بر تغییرات تراز آب زیرزمینی خواهد داشت و سهم پمپاژ آب به 28.53 خواهد رسید.

    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، تحلیل حساسیت، رگرسیون چندمتغیره، نجف آباد
  • جعفر مامی زاده*، محمد محمدی، رضا رضایی، لیلی شفیعی صفحات 485-493
    هدر رفت آب از خطوط لوله انتقال آب به طور متوسط 20 تا 30 درصد از آب منتقل شده آنها می باشد و این مقدار در سیستم-های قدیمی به ویژه در سیستم هایی که نگهداری ناکارآمد دارند، به بالای 50 درصد می رسد. در این تحقیق به بررسی رابطه بین نشت و فشار برای قطرها و جنس های مختلف لوله پرداخته شد. یکسری آزمایشات در محل مخزن امام علی شهر ایلام انجام گرفت. آزمایشات در سه لوله فلزی80، 150 و 200 میلیمتر و دو لوله پلی اتیلن با قطر 110 و 160 میلیمتر انجام شد. نشت به صورت مصنوعی در لوله های مربوطه با قطر سوراخ های مختلف انجام گرفت. قطر حداقل و حداکثر سوراخ های نشت به ترتیب برابر 8 و 60 میلیمتر بود. حداقل و حداکثر فشار ایجاد شده در لوله ها به ترتیب 4 تا 12 بار بود. ضرایب n و k که مربوط به فرمول توانی نشت می باشند، برای هر یک از سوراخ ها در لوله های فلزی و پلی اتیلن محاسبه شد. تغییرات ضرایب n در برابر قطر سوراخ برای لوله ها بین 351/0 تا 754/0 می باشد. تغییرات ضرایب k در برابر قطر سوراخ برای لوله ها نشان داد که این ضریب با افزایش قطر سوراخ افزایش می یابد. در لوله فلزی با قطر سوراخ 20 میلیمتر و فشار 12 بار، حداکثر مقدار دبی نشت برابر با 75/8 لیتر در ثانیه به دست آمد.
    کلیدواژگان: بررسی آزمایشگاهی، خطوط انتقال آب، فشار، نشت
  • مرتضی خوش سیمای چنار، حمیده نوری*، ژیلا محمودی ملامحمود صفحات 495-512
    به منظور ارزیابی مدل SWAP پژوهشی در سال 1396 در مزرعه گروه مهندسی آبیاری و آبادانی دانشگاه تهران، واقع در کرج به صورت آزمایش فاکتوریل و در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی انجام گرفت. تیمارهای آزمایشی شامل سه هیبرید ذرت، سینگل-کراس های 704، 400 و 260 (به ترتیب V1، V2 و V3) و سه سطح شوری آب آبیاری 7/0، 3 و 5 دسی زیمنس بر متر (به ترتیب S1، S2 و S3) بودند. در هر رقم ذرت برای واسنجی مدل از داده های عملکرد محصول اندازه گیری شده در مزرعه در سطح شوری آب آبیاری 3 دسی زیمنس بر متر (S2) و برای صحت سنجی آن از سطوح شوری آب آبیاری 7/0 و 5 دسی زیمنس بر متر (S2 و S3) استفاده شد. همچنین برای ارزیابی مدل در برآورد رطوبت و شوری خاک، از داده های مزرعه ای تیمارهای V1S2 (واسنجی) و V1S3 (صحت سنجی) استفاده شد. بر اساس نتایج به دست آمده، مدل SWAP عملکرد خوبی در برآورد رطوبت خاک داشته به طوری که در مرحله صحت سنجی در سه لایه خاک (20-0، 40-20 و 60-40 سانتی متری) به ترتیب دارای RMSE (ریشه میانگین مربعات خطا) 03/0، 03/0 و 04/0 cm cm-3 است و در پیش بینی شوری خاک لایه سطحی 20-0 سانتی متری دقت خوبی (RMSE برابر 67/0 mg cm-3) دارد اما با افزایش عمق خاک دقت مدل کاهش پیدا می کند به طوری که RMSE به ترتیب در دو لایه 40-20 و 60-40 سانتی-متری 16/1 و 19/1 mg cm-3 به دست آمد. مدل اختلاف ذاتی بین ارقام مختلف گیاه ذرت را به خوبی تشخیص داده است.
    کلیدواژگان: آبیاری قطره ای، ارقام ذرت، مدل سازی رشد گیاه، مدل SWAP
  • جواد پورمحمود، سید مهدی هاشمی* صفحات 513-525

    این مطالعه به بررسی میزان تاثیر دو راهکار غیرسازه ای، «شرایط قابل پیش بینی نوسانات ورودی به شبکه» و «توزیع آب بر اساس نوبت دهی» در بهبود فرآیند بهره برداری کانال آبیاری پرداخته است. برای این منظور مدل شبیه ساز هیدرولیک جریان برای کانال اصلی شبکه آبیاری نکوآباد توسعه داده شد و با استفاده از دو شاخص ارزیابی عملکرد، میزان کفایت و پایداری توزیع آب در کانال اصلی ارزیابی شد. جهت بررسی میزان بهبود توزیع آب در هرکدام از راهکارها، برنامه ریزی توزیع آب روزانه مطابق هر راهکار در محیط MATLAB تهیه و با مدل ریاضی شبیه سازی لینک شد. جهت تعیین میزان اثرگذاری هر راهکار تحت سناریوهای مختلف بهره برداری، تحلیل مکانی تغییرات شاخص های ارزیابی عملکرد کفایت و پایداری توزیع آب، در GIS صورت گرفت. نتایج نشان داد که با بکارگیری راهکارهای غیرسازه ای وضعیت کلی بهره برداری به میزان محدودی بهبود می یابد، به نحوی که کفایت توزیع آب روزانه در کل شبکه در حدود 10-11 درصد در راهکار اول و در حدود 7-9 درصد در راهکار دوم نسبت به وضع موجود بهره برداری، بهبود یافته است. همچنین بهبود پایداری توزیع آب به طور میانگین در حدود 13 تا 15 درصد بدست آمد. بنابراین با استفاده از راهکار دوم، آب کشاورزی با توزیع مناسب تری در بخش میانی و پایین دست کانال به آبگیرها تحویل داده می شود.

    کلیدواژگان: ارزیابی عملکرد بهره برداری، بهسازی شبکه آبیاری، راه کار غیر سازه ای، هیدرولیک جریان
  • حمید کاردان مقدم*، عباس روزبهانی صفحات 527-540
    بهره برداری از منابع آب زیرزمینی در مناطق خشک به عنوان یک عامل اساسی در توسعه و چشم‎انداز منطقه حایز اهمیت است. این موضوع سبب شده تا استفاده از رویکردهای مختلف جهت ارزیابی و تعیین میزان حجم منابع آب زیرزمینی بکار گرفته شود. در این مطالعه از شبکه بیزین که یک شبکه احتمالاتی براساس داده های ثبت شده است به منظور کاهش عدم قطعیت ها استفاده شد. استفاده از دو حالت منفرد پیزومترها و ترکیبی پیزومترها در برآورد هیدروگراف آبخوان با استفاده از شبکه بیزین با استفاده از نرم افزار HUGIN v8.3 مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور پیاده سازی دو رویکرد شبیه سازی با شبکه بیزین، شبیه سازی حالت منفرد برای هر چاه مشاهده ای و شبیه سازی برای حالت یکپارچه برای پنج چاه مشاهده ای در سطح آبخوان انجام گرفت. نتایج دو حالت شبیه سازی برای دو سال پیش بینی روند آتی آبخوان حاکی از بالابودن میزان شاخص های آماری بین داده های مشاهداتی و شبیه سازی است. نتایج نهایی در روش منفرد حاکی از متوسط ضریب تبیین 85/0 با میانگین مجذور خطای 42/0 و در روش یکپارچه با متوسط ضریب تبیین 8/0 با میانگین مجذور خطای 25/0 است. همچنین نتایج نشان داد که استفاده از روش بیزین جهت پیش بینی سطح آب زیرزمینی و حجم آبخوان دقت بالایی داشته و استفاده از رویکرد منفرد برای پیش بینی سطح آب زیرزمینی در هر چاه مشاهده ای و روش یکپارچه در پیش بینی هیدروگراف آبخوان دارای دقت مناسبی است.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، شبکه های بیزین، شبکه منفرد، شبکه یکپارچه
  • نسرین خدامرادی وطن، مهدی مظاهری*، جمال محمدولی سامانی صفحات 541-559
    نظام پایش در یک کشور جزو موضوع های اساسی آن کشور است. فرایند نظارت با در نظرگرفتن شاخص های مدیریتی و فنی، اجتماعی، اقتصادی و زیست محیطی در نظام پایش محقق می شود. در پایش بلند مدت انجام ارزیابی، آسیب ‏شناسی و بهینه سازی به صورت متوالی منجر به مدیریت صحیح داده‏ های خروجی، کارآمدی سیستم و سبب کاهش هزینه ها می شود. در این پژوهش، از روش های تصمیم گیری چند معیاره برای ارزیابی عملکرد شبکه پایش کیفی رودخانه های کشور با در نظرگرفتن معیارهای مختلف، استفاده شده است. در این پژوهش کل ایستگاه‎ های کیفی رودخانه ای کشور با چهار معیار اصلی اقتصادی، اجتماعی، زیست محیطی، مدیریتی و فنی در نظر گرفته شده است. وزن معیارها توسط کارشناسان خبره مشخص شده اند. وزن گزینه ها با استفاده از استانداردهای ریاضیات و روش فرایند تحلیل شبکه ای محاسبه شده است. روش فرایند تحلیل شبکه ای به منظور اصلاح روش فرایند تحلیل سلسله مراتبی و براساس تکنیک سوپر ماتریس ها ارایه گردیده است. در نهایت، نتایج روش با استفاده از روش فرایند تحلیل شبکه ای، نسبت سازگاری و آنالیز حساسیت کنترل شد. بیش ترین چالش ها در معیار مدیریتی و فنی، سپس معیار زیست محیطی و سلامت آب مهم تلقی شده است و نهایتا معیارهای بعدی اقتصادی و اجتماعی به دست آمده است. در معیار مدیریتی و فنی در ایستگاه های پایش آب، زیرمعیار کنترل و اطمینان از کیفیت داده ها، در معیار اجتماعی زیرمعیار پارامترهای کیفیت آب، در معیار اقتصادی زیرمعیار تشخیص آلودگی و در معیار زیست محیطی زیرمعیار بهینه سازی شبکه نظارت در زمان و مکان خاص بیش ترین وزن را به خود اختصاص داده است.
    کلیدواژگان: ایستگاه های کیفی رودخانه ای، روش های تصمیم گیری چند معیاره، روش فرایند تحلیل شبکه ای، سوپر ماتریس ها
  • محمدامین مداح*، فاطمه پرهیزکار صفحات 561-573

    کسب اطلاع از نحوه توزیع و شدت بارش محتمل باعث بهبود دقت در اتخاذ تصمیمات مدیریتی در حین و پس از بارش در شرایط رخداد سیل می شود. امروزه با رشد علوم به خصوص در زمینه محاسبات کامپیوتری و حل معادلات پیشرفته جوی، مبتنی بر قوانین معتبر فیزیکی-دینامیکی این امکان در اختیار همگان به ویژه مدیران، بهره برداران و برنامه ریزان منابع آب قرار داده شده تا به کمک شبیه سازی، نحوه تغییرات شرایط جوی در آینده نزدیک را با عدم قطعیت کمتر از گذشته پیش بینی نمود. مدل عددی هواشناسی میان مقیاس WRF اخیرا مورد توجه محققان قرار گرفته و رفته رفته به مهم ترین ابزار برای مطالعات جو و پیش بینی تبدیل شده است، چراکه با اعمال به روزترین یافته های علوم جوی در قالب مجموعه ای از پارامتری سازی های فیزیکی (خردفیزیک ابر، تابش، همرفت، تلاطم لایه مرزی، انتقال دمای سطح و رطوبت در مقیاس زیرشبکه) یک روش ریزمقیاس نمایی دینامیک در شبیه سازی فرایند های جوی فراهم می کند. بدین منظور، در مطالعه حاضر جهت آشنایی مخاطبان با مدل WRF با هسته ARW و همچنین برای دراختیار قرار دادن مجموعه ای از نقطه نظرات سازنده و پیشنهادات حاصله در رابطه با کاربست مدل WRF-ARW در شبیه سازی بارش، سعی شد با گردآوری، مرور و جمع بندی، نتایج چندی از پژوهش های انجام پذیرفته (در داخل کشور) ارایه گردند. از این رو طبیعتا مقالات بیشتری نه تنها در داخل کشور بلکه در خارج از کشور توسط محققان کشورمان منتشر گشته اند که در اینجا مجال بررسی همه آن ها در قالب یک مقاله مروری نبود و مشخصا یکی از اهداف پژوهشی نویسندگان این مقاله درآینده خواهد بود.

    کلیدواژگان: ریزمقیاس نمایی دینامیک، شبیه سازی بارش، مدل عددی، WRF
  • محسن حسینی جلفان، مهدی یاسی* صفحات 575-591

    تعادل بخشی آبخوان های واقع در مناطق کشاورزی نیازمند بهبود عملکرد سامانه انتقال، توزیع و تحویل آب سطحی است. این تحقیق به بررسی میزان تاثیرگذاری ارتقاء عملکرد سامانه توزیع آب (کانال اصلی آبیاری) در تعادل بخشی آبخوان می-پردازد. در گام نخست، مدل عددی آبخوان دشت قزوین، با کد MODFLOW در نرم افزار GMS، به منظور نمایش تاثیر روش های بهره برداری در کانال اصلی آبیاری، توسعه داده شد. در ادامه، مدل شبیه ساز هیدرولیک جریان سامانه توزیع آب در کانال اصلی آبیاری با نرم افزار MATLAB توسعه، کالیبره و صحت سنجی گردیده است. در نهایت با سامانه کنترل خودکار پیش بین لینک شد. نهایتا تاثیر سامانه کنترل خودکار پیش بین بر تعادل بخشی آبخوان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با ارتقاء عملکرد سامانه توزیع آب در کانال اصلی آبیاری میزان بهبود شاخص کفایت با ارتقا شیوه بهره برداری موجود به سامانه کنترل خودکار متمرکز(MPC) در حدود 30 درصد در نواحی انتهای شبکه آبیاری است. براین اساس میزان کاهش برداشت از آبخوان با بهره گیری از سامانه کنترل خودکار پیش بین در حدود 401.86 میلیون مترمکعب در سال است. نتایج مدل سازی عددی آبخوان نشان داد که در روش حاضر بهره برداری تراز آب زیرزمینی همچنان روند افزایشی افت را حفظ می کند. بطوریکه نتایج نماینگر مقدار افت سالانه در حدود 150 سانتی متر در روش بهره برداری معمول است. بکارگیری سامانه کنترل خودکار متمرکز پیش بین سبب افزایش کفایت تحویل آب به آبگیرها شده، و همچنین سبب افزایش تراز آب در چاه های مشاهداتی موجود در نواحی کشاورزی خواهد شد.

    کلیدواژگان: آبخوان قزوین، تعادل بخشی آبخوان، تلفات انتقال و توزیع، سامانه کنترل خودکار پیش بین (MPC)
  • اکرم حسین نژاد میر، سید ابراهیم هاشمی گرم دره*، عبدالمجید لیاقت، سهیل کریمی، فریبرز عباسی صفحات 593-606
    به منظور بررسی اثر بیوچار ذرت علوفه ای و کاربرد کود اوره تحت کشت فلفل دلمه ای، یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کامل تصادفی در 9 تیمار و 3 تکرار انجام شد. تیمارها شامل سه سطح بیوچار (صفر، 2 و 5 درصد وزن خاک) و سه سطح نیاز کود اوره (75، 100 و 120 درصد) بود. یک نشاء فلفل دلمه ای در مرحله 4 برگی در گلدان های حاوی 5 کیلوگرم خاک و بیوچار منتقل شد، سپس در سه مرحله و در هر مرحله به ترتیب 236، 314 و 376 میلی گرم در کیلوگرم نیتروژن از منبع کود اوره به هر گلدان اضافه شد. در مراحل پایانی کشت، اندازه گیری هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک، pH، سدیم، پتاسیم، کلسیم و منیزیم، کربن آلی، نیتروژن کل خاک و عملکرد تر میوه فلفل دلمه ای انجام گرفت. نتایج نشان داد که در تیمار120درصد کود اوره و 5 درصد بیوچار تجمع هدایت الکتریکی، pH، سدیم و نیتروژن کل در خاک به ترتیب برابر با 7/41، 5/12، 1/2 و 5/53 درصد و کربن آلی خاک 16/4 برابر نسبت به تیمار شاهد افزایش یافت. در تیمار 100 درصد کود اوره و 5 درصد بیوچار تجمع پتاسیم خاک به میزان 8/96 درصد نسبت به تیمار شاهد افزایش یافت. همچنین بیشترین مقدار افزایش کلسیم و منیزیم در تیمار 100 درصد کود اوره و 2 درصد بیوچار به میزان 3/58 درصد مشاهده شد. علاوه بر این نتایج نشان داد که تیمار 120 درصد کود اوره و بدون بیوچار عملکرد میوه فلفل دلمه ای را 5/61 درصد نسبت به تیمار شاهد افزایش داد.
    کلیدواژگان: پتاسیم خاک، عملکرد تر میوه، کربن آلی، نیتروژن کل خاک
  • میترا تنهاپور، محمدابراهیم بنی حبیب* صفحات 607-616

    سیلاب های واریزه ای می توانند خسارات شدیدی برای زندگی و اموال انسان ها به ویژه در مناطق پرجمعیت کوهستانی ایجاد کنند. در اثر تغییر اقلیم، فراوانی وقوع سیلاب واریزه ای روند افزایشی دارد. بنابراین ارزیابی روش های پیش بینی این پدیده جهت شناسایی رویکرد مناسب برای کاهش خطر و آگاهی مردم ضرورت دارد. در سال های اخیر، عمدتا از رویکردهای آستانه های بارندگی، مدل های رگرسیون لجستیک و داده کاوی برای پیش بینی این جریان ها استفاده شده است. در این مطالعه مروری بر روش های یاد شده برای پیش بینی سیلاب واریزه ای نشان می دهد، جهت انتخاب روش مناسب برای پیش بینی سیلاب واریزه ای بهتر است بر اساس شرایط و ویژگی های منطقه مورد مطالعه تصمیم گیری شود طوری که ممکن است یک یا ترکیبی از این روش ها نتایج مناسبی ارایه دهد. به طور کلی در میان روش های مذکور، رویکردهای مبتنی بر داده، به دلیل سهولت کاربرد، دقت بالا و عدم نیاز به تعداد زیاد داده های مشاهداتی به ویژه در مناطقی که با مشکل کمبود داده مواجه هستند، به عنوان روش برتر در این تحقیق توصیه می شود. مطالعه حاضر می تواند برای شناسایی رویکردهای پیش بینی سیلاب واریزه ای جهت کاهش خسارات ناشی از آن موثر باشد.

    کلیدواژگان: آستانه های بارندگی، داده کاوی، سیلاب واریزه ای، مدل رگرسیون لجستیک
  • سینا سالمی سرمست، بنفشه زهرائی* صفحات 617-632
    امنیت آبی رویکردی فراگیر در مدیریت منابع آب است که ارزیابی آن می تواند تصویر جامعی از وضعیت منابع آب و مشکلات ناشی از مدیریت این منابع ارایه کند. این رویکرد برای کشور ایران که درگیر مشکلات درهم تنیده در زمینه مدیریت منابع آب و محیط زیست است، می تواند راه گشا باشد. در این پژوهش ابتدا شاخص امنیت آبی استانی با استفاده از روش نیمه جبرانی تجمیع هندسی توسعه داده شد. برای این شاخص سه بعد کلیدی منابع، دسترسی و اقتصاد در نظر گرفته شده است. در نهایت استان های ایران با استفاده از این شاخص ارزیابی و رتبه بندی شدند که در این ارزیابی برای هر استان عددی بین صفر (برای بدترین وضعیت) و یک (برای بهترین وضعیت) به عنوان شاخص امنیت آبی محاسبه شد. نتایج این پژوهش مشخص کرد که مقدار شاخص امنیت آبی برای هیچ کدام از استان های ایران، بیش تر از 43/0 نمی شود که نشان دهنده وضعیت نامطلوب همه استان های ایران از منظر شاخص امنیت آبی است. استان های مرز شرقی و قسمت شرقی فلات مرکزی بدترین وضعیت ها را از منظر شاخص امنیت آبی دارند؛ استان های سیستان و بلوچستان، خراسان رضوی، خراسان جنوبی، یزد و کرمان استان هایی هستند که کم ترین مقادیر شاخص امنیت آبی برای آنها ثبت شده است (همگی کم تر از 22/0). استان مازندران با مقدار 432/0 در شاخص امنیت آبی، در رتبه اول قرار گرفته است، که دلیل اصلی آن وضعیت مطلوب این استان از منظر بعد منابع است. آذربایجان شرقی با کسب مقدار 416/0، به دلیل وضعیت متعادل و بالاتر از میانگین در همه ابعاد کلیدی امنیت آبی، در رتبه دوم قرار گرفته است. استان هرمزگان نیز با کسب مقدار 386/0، به دلیل ثبت بهترین وضعیت در بعد اقتصاد در جایگاه سوم قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: امنیت آبی، امنیت دسترسی به آب، تجمیع هندسی، شاخص ترکیبی
  • نازنین شاه کرمی*، ساناز عالی محمدی پیرانشاهی صفحات 633-642

    با گذشت زمان از ساخت سدها به دلیل افزایش جمعیت و کاهش حجم مفید مخزن در اثر تجمع رسوبات، نیاز به ذخیره بیشتر آب افزایش می یابد. یک گزینه برای دستیابی به ذخیره آب بیشتر، افزایش ظرفیت مخزن سد با بالابردن تراز سرریز است. یکی از بررسی هایی که لازم است برای امکان اجرای این راهکار در سدهای خاکی صورت گیرد، تحلیل پایداری شیب های بالادست و پایین دست سد با لحاظ این افزایش ارتفاع است. در پژوهش حاضر، تحلیل پایداری استاتیکی سد سنگریزه ای کمال صالح در تراز فعلی سرریز در سه حالت پایان ساخت، تراوش دایم و افت سریع با استفاده از نرم افزار GeoStudio و با بکارگیری روش های تعادل حدی بیشاپ، جانبو، مورگنسترن-پرایس و معمولی انجام شد. همچنین برای شرایط تراوش دایم، پایداری سد در شرایط افزایش تراز سرریز به صورت گام به گام (تا 4 متر ارتفاع مجاز تعیین شده از تحلیل تراوش)، بررسی گردید. طبق نتایج، سد در شرایط فعلی تراز سرریز برای هر سه حالت پایدار بود. البته هرچند که در حالت افت سریع، ضریب اطمینان ابتدا تا یک مقدار حداقل کاهش و سپس با ادامه افت تراز آب افزایش یافت، اما برای کمترین مقدار آن هم ضریب اطمینان تامین گردید . در شرایط افزایش ظرفیت مخزن تا 4 متر افزایش تراز سرریز، ضریب اطمینان پایداری شیب پایین دست کاهش یافت، اما در تمام روش های تحلیل انجام شده میزان این کاهش قابل توجه نبوده و همچنان حداقل ضریب اطمینان لازم تامین شد.

    کلیدواژگان: افزایش ظرفیت مخزن، پایداری استاتیکی، سد خاکی کمال صالح، Slope، W
  • فرشید محمدی، حسن اوجاقلو*، محمد قربانیان صفحات 643-658
    مطالعه میدانی عوامل موثر بر بهره وری مصرف آب، یکی از راهکار های مهم در رسیدن به کشاورزی پایدار می باشد. در این تحقیق اثر روش بهره برداری از منابع آب بر شاخص های فیزیکی و اقتصادی بهره وری مصرف آب محصول زیتون مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور تعداد 30 باغ زیتون شامل 16 باغ با منبع آب از نوع چاه شخصی و 14 باغ از نوع مشاعی در شهرستان طارم واقع در استان زنجان انتخاب شد. به منظور محاسبه شاخص های بهره وری مصرف آب، پارامتر های آبیاری نظیر دبی ورودی و برنامه آبیاری در سه نوبت زمانی مختلف در طول فصل، عملکرد محصول، هزینه های تولید و درآمد حاصل از فروش محصول تعیین شد. میانگین حجم آب مصرفی در باغات تحت مدیریت چاه شخصی و مشاعی به ترتیب 9800 و 12680 متر مکعب در هکتار برآورد شد. میانگین شاخص های بهره وری CPD، BPD و NBPD در باغات تحت مدیریت چاه شخصی به ترتیب برابر با 40/0 کیلوگرم برمتر مکعب، 9/46 و 4/24 هزار ریال برمترمکعب و در باغات تحت مدیریت چاه مشاعی به ترتیب برابر با 30/0 کیلوگرم برمتر مکعب، 4/36 و 2/15 هزار ریال بر مترمکعب برآورد شد. نتایج آزمون معنی داری به روش T مستقل نشان داد اختلاف معنی داری بین شاخص های مذکور در دو نوع روش بهره برداری وجود ندارد. عدم کنترل و نظارت بر بهره برداری از منابع آب، دانش کم کشاورزان در مدیریت آب و آبیاری و عدم تناسب حقابه ها با نیاز آبی به خصوص در باغات با چاه مشاعی به عنوان مهمترین دلایل پایین بودن بهره وری در برخی باغات منطقه شناخته شد.
    کلیدواژگان: بهره وری، چاه شخصی، زیتون، مشاعی
  • کاظم شاهوردی* صفحات 659-667
    انرژی جنبشی و پتانسیل موجود در آب، که با سازه‎هایی مانند شیب‎شکن در کانالها مستهلک می شود، را می توان برای تولید جریان برقابی کوچک مقیاس استفاده کرد. با توجه به ساختار توربین آبی پیچ ارشمیدس به عنوان یک توربین نوظهور، این توربین در کانالهای روباز موجود قابل اجرا هست، با این وجود، تحقیقی تا به حال در این زمینه انجام نشده است. در این تحقیق، اثر عمق پایاب در کانال بعد از استقرار توربین پیچ ارشمیدس بر روی آن بررسی شده است. برای این منظور، توربین پیچ ارشمیدس با استفاده از FLOW-3D مدلسازی و اعتبارسنجی و عملکرد آن برای نسبت استغراق های مختلف در پایاب کانال بررسی شد. نتایج نشان داد وجود استغراق (نسبت استغراق 5/0 تا 75/0) در کانال پایاب و در انتهای توربین پیچ ارشمیدس برای جلوگیری از تلفات توان ضروری است. در این شرایط می توان، توان و راندمان حداکثر را در شرایط یکسان سایر پارامترها از جریان آب گرفت.
    کلیدواژگان: انرژی، کانال، نیروگاه برق‏ابی کوچک، FLOW-3D
|
  • Azam Ahmadi Saraeilani, Behzad Azadegan *, Hamed Ebrahimian, Mahmoud Mashal Pages 391-407
    A solution for optimal management of water resources is to add superabsorbents to the soil to increase water consumption efficiency. Due to the importance of soil infiltration in the design and evaluation of surface irrigation methods, several methods including multi-level optimization, Elliott and Walker two-point method, IPARM and SIPAR-ID were used in this study to estimate the volume of infiltrated water in soil with the presence of superabsorbents. This study was carried out during spring and summer of 2019, in experimental filed of Aboureyhan College of Tehran University. With 5 times irrigation in 10 furrows, two dosages of A200 and Stockosorb superabsorbents (16 and 32 g/m2) and two flow rates (0.3 and 0.6 Ls-1). According to the results, adding superabsorbent to the soil increased soil infiltration. The effect of superabsorbent was reduced with the increase of the flow rate to the furrows (In low flow rate from 5.9% to 18.9% and 5.5% to 18.1% in high flow rate). Stockosorb superabsorbent had a greater effect on increase of water infiltration in the soil compared to A200 (3.4% and 3.3% for low and high dosages of superabsorbent and low flow rate and respectively 0.5% and 1.7% in high flow rate). Multi-level optimization method estimated soil infiltration parameters with the lowest relative error (1%). Having high relative error, the SIPAR-ID model did not perform properly during the evaluation. Results also showed that with increasing the flow rate to the furrows, the performance of the IPARM model and two-point method decreased.
    Keywords: A200, infiltration model, stockosorb, Surface irrigation
  • Bahareh Hosseinpanahi, Saman Nikmehr, Kumars Ebrahimi * Pages 409-419
    In this study, the performance of Support Vector Machine (SVM) and Radial Base Neural Network approach in predicting the water quality of SiminehRood River was examined. For this purpose, the Sodium Adsorption Ratio (SAR) and Chlorine ions were considered as indicators of water quality in agricultural use. Sodium, calcium, magnesium, pH, Ec, and river flow rate were utilized as input monthly parameters throughout a 12-year period (2003-2014). The results evaluated based on correlation coefficient, root means square error and mean absolute error. The results of the validation period in 4 stations of Pol Bukan, Dashband Bukan, Ghezel Gonbad and Kaullan showed that the SVM model in comparison with the neural network of the radial base function, has higher correlation coefficient (SVM: 0.71 to 0.94, RBF: 0.3 to 0.5), the lowest root means square error (SVM: 0.028 to 0.075 mg/l, RBF: 0.0672 to 0.317 mg/l), a lower absolute mean error (SVM: 0.003 to 0.033 mg/l, RBF: 0.087 to 0.19 mg/l) for the chlorine ion parameter and in the same order SVM values: 0.63 to 0.88 and RBF: 0.21 to 0.38, SVM: 0.0013 to 0.0282 mg/l and RBF: 0.047 to 0.025 mg/l, SVM: 0.0085 to 0.046 mg/L and RBF: 0.0653 to 0.0996 mg/l for sodium absorption ratio.Therefore, the Support Vector Machine model has better accuracy and performance for predicting water quality parameters of SiminehRood River than the Radial Basis Function Network.
    Keywords: Artificial Intelligence, modelling, Qualitative parameters, water resources
  • Hojjat Ghorbani Vaghei *, Hossein Sabouri, Fakhtak Taliei Pages 421-432
    Water is one of the main important environmental factors limiting rice cultivation, in arid and semiarid regions like Iran. In order to evaluate the effect of growth inducers on sub-irrigation technology performance in rice water requirement, this field experiment was conducted as a factorial plot, based on completely randomized design with 6 replications, with two irrigation treatments (flooding and sub-irrigation with porous clay capsules), and two inducers (Mycorrhiza and salicylic acid) in 2016 at the research farm of GKU. Salicylic acid was used as seed treatment along with leaf spray in the concentration of 2 mM, two times in vegetative and reproductive growth. Mycorrhiza was used as root inoculation and was also mixed (20 gr.m-3) with the top 40 cm of soil. In this study, some morphological traits including plant height, the main panicle length, the weight of filled seeds, 1000-grain weight, weight of main panicle, the weight of whole panicles, grain yield, biological yield, water consumption, water productivity, water use efficiency and harvest index were measured, calculated, and assessed after harvesting. Grain yield for flood irrigation method for salicylic acid, mycorrhiza and control treatments were 5170, 4710, and 4202 kg.ha-1, respectively. While these values were 4985, 4807 and 4063 kg.ha-1 for the subsurface irrigation method, respectively. The results showed that rice grain yield, biological yield and harvest index were not significant in the two irrigation methods. But the water use efficiency and water productivity index in the subsurface irrigation system were significantly higher than the flood irrigation. Finally, the near-saturated soil matric potential method was able to increase the subsurface irrigation efficiency compared to the flood irrigation method at rice culture.
    Keywords: Clay capsule, Growth inducers, Soil moisture content, subsurface Irrigation
  • Amir Hatamkhani, Ali Moridi *, Mojtaba Shourian, MohammadSadegh Eskandari Pages 433-450

    In the study of water resources development projects, in addition to technical issues, economic, social and environmental aspects should also be considered. Therefore, the use of simulation model is the key to develop a reasonable strategy and to decide on the future of water resources in each region. To simulate Karkheh basin, MODSIM model is used as a decision support system. Two main types of policies are investigated, one related to the pattern of water consumption in terms of minimum, medium and maximum consumption, and the other related to how to develop basin dams and add them to the system. The indicators used to study each of the scenarios include the area under cultivation, the GDP from agricultural sector, the environmental flow to maintain the Hoor al-Azim wetland and, most importantly, the Williamson coefficient, which examines the issue of reducing economic inequality and equilibrium in the distribution of agricultural income among the provinces of the Karkheh basin. Finally, using the multi-criteria decision making methods (MCDM) called AHP and ANP and also the MCDM software Super Decision, the results are compared and the policies ranked. The results show that in both AHP and ANP methods, scenarios including the development of the under study dams and minimal water consumption (which is an ideal scenario) and then the scenario of development of under study and construction dams in medium water consumption, respectively, are the best policies for planning in the basin based on the considered criteria.

    Keywords: AHP, Karkheh basin, MCDM, MODSIM, water resources allocation, Williamson index
  • Zahra Miri, Abbas Khashei Siuki, Amir Salari * Pages 451-460

    Accurate determination of water requirement of plants plays an essential role in determining the dimensions of water facilities, irrigation planning, increasing productivity and irrigation efficiency. The most accurate and standard method of determining the water required by plants is the water balance method using a lysimeter. Purslane as a medicinal plant crops as weeds, special importance has grown in many regions of the world. Purslane many adverse conditions such as drought, salinity and lack of food is consistent. Accordingly, in order to determine crop coefficient (Kc) herb purslane and using three drainage lysimeter during a season in Shiraz. Actual daily evapotranspiration was estimated by water balance equation in lysimeter and potential evapotranspiration with grass plant 12 cm (plant source) was calculated. By dividing the actual evapotranspiration of the plant on potential evapotranspiration, crop coefficient was measured daily during the growing period studied. At the end of the season and at different stages of growth, the values related to portulaca oleracea plant coefficients including initial, developmental, middle and endpoints were 0.9, 1.1, 1.4 and 0.8, respectively. The seasonal water requirement of portulaca oleracea in the study area was 358.97 mm. The average evapotranspiration of the initial, the development, the middle and the final periods were obtained 68, 87.6, 96.11 and 107.24 mm, respectively. The general conclusion of this study is the cultivation of this low water consumption plant in arid and semi-arid regions, including Shiraz.

    Keywords: Evapotranspiration, purslane, Water balance, Water requirement
  • Mobina Ahmadimoradi, Mehri Saeedinia *, Aliheidar Nasrolahi, Majid Sharifipour Pages 461-471
    Estimation of evapotranspiration of the reference plant is one of the important components in the design of irrigation systems and water management for irrigation of plants. In this study, four coefficients of evaporation pan Schneider (1992), Aurang (1998), Allen and Perot (1991) and Konica (1989) to estimate the reference evapotranspiration compared to the FAO-Penman-Monteith model using indices RMSE, MAE, AARE, MR and Spearman coefficient were evaluated. Information required for different coefficients for estimation (ETo) was collected from Khorramabad synoptic station. The results of statistical evaluation showed that in the daily period, Orang (1998) and Schneider (1992) pan coefficients with RMSE equal to 1.004 and 1.13 (mm.day-1), respectively, as the most appropriate and Allen and Prot coefficients ( 1991) and Konica (1989) were selected as the most unsuitable coefficients with RMSE of 1.83 and 1.47 (mm.day-1), respectively. On the other hand, the results of statistical evaluation for the 10-day period of Konica (1989) and Schneider (1992) pan coefficients with RMSE of 6.01 and 8.25 (mm.day-1), respectively, as the most appropriate coefficients and coefficients of Allen and Perot (1991) and Aurang (1998) were selected as the most unsuitable coefficients with RMSE of 13.90 and 9.43 (mm.day-1). Spearman correlation test also showed that the results of all coefficients have an acceptable correlation with the reference method.
    Keywords: Correlation, Khorramabad, Pan coefficient, Reference Evapotranspiration
  • MohammadJavad Zareian * Pages 473-484

    This study was conducted to investigate the main factors affecting groundwater level fluctuations in the Najafabad plain. For this analysis, the 10-year period from 2004 to 2014 was considered and changes in temperature, precipitation, in river discharge between the beginning and end of the study area, groundwater withdrawal and in water flow in irrigation and drainage networks, were analyzed. In order to establish the relationship between each of the mentioned components with the changes in groundwater level in the study area, two general classifications were considered to determine the groundwater unit hydrograph. In the first classification, a groundwater unit hydrograph was prepared for all observation wells in the study area. In the second category, this hydrograph was prepared for observation wells around the river. Then, using multivariate regression analysis in SAS software, the best relationship between these components with changes in groundwater level was determined. Results showed that if the changes of groundwater unit hydrograph level are considered in the first group, changes in groundwater withdrawal with a share of 36.19%, had the maximum impact on changes in groundwater level. After that, the changes in the river flow with a share of 28.60%, had the greatest share in groundwater fluctuations. On the other hand, when the groundwater unit hydrograph is considered for the second group, changes in flow in the river with a share of 34.64% will have the maximum effect on changes in groundwater level and the share of groundwater withdrawal will reach to 28.53.

    Keywords: Groundwater, multivariate regression, Najafabad, Sensitivity analysis
  • Jafar Mamizadeh *, Mohammad Mohammadi, Reza Rezaei, Leyli Shafiei Pages 485-493
    Water loss from water transmission pipelines is on average 20 to 30% of their transferred water, and this amount reaches over 50% in older systems, especially in systems with inefficient maintenance. In this study, the relationship between leakage and pressure for different diameters and pipe types was investigated. Experiments were performed at Imam Ali reservoir in Ilam city in three ST pipes of 80, 150 and 200 mm and two PE pipes with diameters of 110 and 160 mm. Leakage was performed artificially in the relevant pipes with different hole diameters. The minimum and maximum diameters of the leak holes were 8 and 60 mm, respectively. The minimum and maximum pressures in the pipes were 4 to 12 bar, respectively. The coefficients n and k, which are related to the leakage power formula, were calculated for each of the holes in the ST and PE pipes.Variations of n coefficients against hole diameters for pipes are between 0.351 to 0.754. Changes in the coefficients k versus hole diameter for pipes showed that this coefficient increases with increasing hole diameter. In a ST pipe with a hole diameter of 20 mm and a pressure of 12 bar, the maximum leakage rate of 8.75 liters per second was obtained.
    Keywords: Conveyance lines, Experimental study, Leakage, Pressure
  • Morteza Khoshsimaie Chenar, Hamideh Noory *, Zhila Mahmoudi Molamahmoud Pages 495-512
    In order to evaluate the SWAP model a study was conducted in 2017 in the farm of the Department of Irrigation and Reclamation Engineering, University of Tehran, located in Karaj as a factorial experiment in a randomized complete block design. The treatments consisted of three maize hybrids SC-704, SC-400 and SC-260 (V1, V2 and V3, respectively) and three levels of irrigation water salinity 0.7, 3 and 5 dS m-1 (S1, S2 and S3, respectively). In each maize cultivar, for the model calibration, the crop yield data measured in the field from the salinity level of irrigation water 3 dS m-1 and for its validation, the salinity levels of 0.7 and 5 dS m-1 were used. Also, to evaluate the model in estimating soil moisture and salinity, field data of V1S2 (calibration) and V1S3 (validation) were used. Based on the obtained results, SWAP model has a good performance in estimating soil moisture so that in the validation stage in three soil layers (0-20, 20-40 and 40-60 cm) with RMSE (Root Mean Square Error) of 0.03, 0.03 and 0.04 cm cm-3 respectively and has a good accuracy in predicting soil salinity of 0-20 cm surface layer (RMSE = 0.67 mg cm-3) but with increasing soil depth, the accuracy of the model decreases so that RMSE of 1.16 and 1.19 mg cm-3 were obtained in two layers of 20-40 and 40-60 cm, respectively. The SWAP model detected the inherent differences between different cultivars of maize and the best simulation results were obtained for SC 704.
    Keywords: Crop growth modeling, Drip Irrigation, Maize cultivars, SWAP model
  • Javad Pourmahmood, Seyed Mehdy Hashemy Shahdany * Pages 513-525

    This study investigated the effects of non-structural methods, as practical alternatives for upgrading the operational performance of the irrigation canal. To fulfill this objective, a hydraulic flow simulator model for the Nekoabad irrigation network's main canal was developed, calibrated and then, using two performance evaluation indicators, the adequacy and dependability of water distribution were evaluated. To evaluate water distribution improvement in each one of the non-structural solutions, daily water distribution planning; according to each solution was provided in MATLAB and linked to a simulated mathematical model. To determine the effectiveness of each approach, spatial analysis of changes insecure distribution (sufficient and sustainable) of agricultural water from upstream to downstream of the irrigation network, was done in GIS. The obtained results indicate that the adequacy of surface water distribution was improved 10-11% and 9-7% in the first and second non-structural alternatives, respectively. Besides, the dependability of surface water distribution shows about 13-15% within the application of the alternatives. The results reveal that the second alternatives, fulfilling appropriate water distribution along with the middle and downstream canal reaches, show a more or less good performance.

    Keywords: Adequacy of water distribution, Dependability of water distribution, Flow hydraulics, Non-structural solution, Upgrading the irrigation network
  • Hamid Kardan Moghaddam *, Abbas Roozbahani Pages 527-540
    Utilization of groundwater resources in arid areas is an important factor in the development and landscape of the region. This has led to the use of different approaches to assess and determine the volume of groundwater resources. In this study, Bayesian network, which is a probabilistic network based on recorded data, was used to reduce uncertainties. The use of two single states of piezometers and a combination of piezometers in the estimation of aquifer hydrographs using Bayesian network was evaluated using HUGIN v8.3 software. In order to implement two simulation approaches with Bayesian network, single state simulation for each observation well and integrated mode simulation for five observation wells at the aquifer level were performed. The results of two simulation models for two years predicting the future trend of the aquifer indicate a high level of statistical indicators between observational data and simulation. The final results in the single method indicate an average explanation coefficient of 0.85 with an average error square of 0.42 and in the integrated method with an average explanation coefficient of 0.8 with an average error square of 0.25. The results also showed that the use of Bayesian method to predict groundwater level and aquifer volume is highly accurate and the use of a single approach to predict groundwater level in each observation well and integrated method in predicting aquifer hydrograph has good accuracy.
    Keywords: Bayesian networks, Groundwater, Integrate network, Single network
  • Nasrin Khodamoradi Vatan, Mehdi Mazaheri *, Jamal Mohammadvali Samani Pages 541-559
    One of the basic issues of that country is monitoring system. The monitoring process is carried out by considering the managerial and technical, social, economic and environmental indicators in the monitoring system. Consecutive assessment, pathology and optimization in long-term monitoring; Leads to proper management of output data, system efficiency and reduces costs. In this study, multi-criteria decision making methods have been used to evaluate the performance of the quality monitoring network of the country's rivers by considering various criteria. In this study, the total quality stations of the country's rivers with four main criteria including: economic, social, environmental, managerial and technical have been considered. The weight of the criteria is determined by experts. The weight of the options is calculated using mathematical standards and the network analysis process method. The network analysis process method is proposed in order to modify the hierarchical analysis process method based on the technique of sup matrices. Finally, the results of the method were controlled using the network analysis process method, compatibility ratio and sensitivity analysis. Most of the challenges in the managerial and technical criteria, then the environmental and water health criteria are considered important, and finally the next economic and social criteria are obtained. In the managerial and  technical criteria in water monitoring stations, the sub-criterion of data quality control and assurance, in the social criterion sub-criterion of water quality parameters, in the economic criterion sub-criterion of pollution detection and in the environmental criterion sub-criterion of optimization of monitoring network at specific time and place.
    Keywords: Monitoring system, Multi-criteria decision making methods, Network analysis process method, Qualitative river stations, Super matrix
  • MohammadAmin Maddah *, Fatemeh Parhizkar Pages 561-573

    Knowledge of the spatial distribution and intensity of an impending heavy rainstorm improves the accuracy of management decisions made before, during, and after the storm. Thanks to advances in science, particularly in the field of computer calculations and solving advanced atmospheric equations based on valid physical and dynamic equations, everyone, especially managers and planners of water resources, now can predict how the weather will change in the near future with less uncertainty than in the past. Researchers have recently regarded the Weather Research and Forecasting (WRF) mesoscale model as an essential tool for atmospheric studies and forecasting, because it combines the most recent advances in atmospheric sciences with a set of physical parameterization options (cloud microphysics, radiation, convection, boundary layer turbulence, surface temperature, and moisture treatment at a sub-grid scale) to produce a dynamic downscaling model in simulating atmospheric processes. Therefore, in the current study, we attempted to collect, review, and summarize the results of several studies conducted (within the country) in order to familiarize the audience with the WRF model with ARW core, as well as to provide a set of constructive points of view and suggestions regarding the application of the WRF-ARW model in precipitation simulation. Naturally, domestic researchers have published so many investigations both within the country and overseas that there was no way to examine them all in the form of a review article; however, this will undoubtedly be one of the authors' future study goals.

    Keywords: Dynamic downscaling, Numerical model, Precipitation Simulation, WRF
  • Mohsen Hosseini Jolfan, Mehdi Yasi * Pages 575-591

    Balancing aquifers located in agricultural areas requires improving the performance of the surface water transmission, distribution and delivery system. This study investigates the effectiveness of improving the performance of the water distribution system (main irrigation canal) in balancing the aquifer. In the first step, the numerical model of Qazvin aquifer, with MODFLOW code in GMS software, was developed to show the effect of operation methods in the main irrigation canal. Next, the hydraulic flow simulator model of the water distribution system in the main irrigation canal was developed, calibrated and validated with MATLAB software. Finally, it was linked to the predictive automatic control system. Finally, the effect of predictive automatic control system on aquifer balance was investigated. The results showed that by improving the performance of the water distribution system in the main irrigation canal, the adequacy index improved by upgrading the existing operation method to a centralized automatic control system (MPC). It is about 30% in the end areas of the irrigation district. Accordingly, the rate of reduction of abstraction from the aquifer by using the automatic predictive control system is about 401.86 million cubic meters per year. The results of numerical modeling of the aquifer showed that in the present method, the operation of the groundwater level continues to maintain an increasing trend of decline. As the results show the amount of annual drop of about 150 cm in the usual operation method. The use of predictive centralized automatic control system has increased the adequacy of water delivery to reservoirs and this has led to an increase in water levels in observation wells located in agricultural areas.

    Keywords: Aquifer Storage, Recovery, Automatic Predictive Control System (MPC), Distribution, Transfer Losses, Qazvin Aquifer
  • Akram Hosseinnejad Mir, Seyyed Ebrahim Hashemi Garmdareh *, Abdolmajid Liaghat, Soheil Karimi, Fariborz Abbasi Pages 593-606
    In order to investigate the effect of forage maize biochar and urea fertilizer application on bell pepper cultivar, a factorial experiment in a completely randomized design with three replicates and nine treatment was conducted. The treatments consisted of three levels of forage maize biochar (zero, 2, and 5% Soil weight) and three required urea fertilizer (75% 100%, and 120%). One bell pepper was transferred in 4-leaf pots containing 5 kg of soil and biochar, then in three stages and in each stage, 236, 314, and 376 mg kg-1 N of urea fertilizer was added to the pot. At the end stage of cultivation, EC, pH, Na, K, Ca+ mg, carbon organic, total nitrogen and wet yield fruit bell pepper measurements were done. The results indicated that the treatment of 120% urea fertilizer and 5 percentage biochar EC, pH, sodium, and total nitrogen cumulative in soil 41.7, 12.5, 2.1 and 58.3% and soil organic carbon 4.16 times, were compared to the control treatment. respectively. In 120% urea fertilizer and 5 percentage biochar treatment soil potassium increase by 96.8% in comparison with the control treatment. Also, the highest increase calcium and magnesium the treatment 100% urea fertilizer and 2 percentage biochar cumulative in soil by 58.3%. In addition, the results indicate that the treatment of 120% urea fertilizer without biochar increased the wet yield fruit of bell pepper by 61.5% compared to the control treatment.
    Keywords: Organic carbon, Soil potassium, Soil total nitrogen, Wet yield fruit
  • Mitra Tanhapour, MohammadEbrahim Banihabib * Pages 607-616

    Debris flows can create severe damage for humans' life and estate especially in the mountainous areas. The frequency of debris flow occurrence has an increasing trend due to climate change. Therefore, it is necessary to evaluate the prediction methods of this phenomenon to identify an appropriate approach for reducing its danger and people awareness. In recent years, rainfall threshold, regression logistic model and data mining methods were mainly employed for predicting these flows. In this study, a review on the mentioned methods for predicting debris flows reveals that it is better to select the convenient method for predicting debris flow based on the conditions and characteristics of the case study so that one or a combination of these methods may provide appropriate results. Generally, among the mentioned methods, data mining approaches are recommended as superior method in this study because of easy application, high accuracy and lack of requirement for the large number of observed data especially in areas that have data shortage problem. The current study can be effective for identifying debris flows prediction approaches to reduce its damage.

    Keywords: Data Mining, debris flow, Logistic Regression Model, Rainfall threshold
  • Sina Salemi Sarmast, Banafsheh Zahraie * Pages 617-632
    Assessment of water security can be considered as a comprehensive approach towards analysis of status of water resources and water resource management practices. This approach can be especially helpful for Iran, which faces complex problems in the management of water and natural resources. In this paper, an index is developed for assessing the state of water security in Iranian provinces using the geometric mean as the aggregation method. Finally, the Iran provinces were ranked by this index and a number between 0 (for the worst condition) and 1 (for the best condition) is estimated as water surety index for each of them. The results indicated that the security index value can not be more than 0.43 for none of the provinces, which shows weak water security for all of the provinces. The provinces located on the eastern border and the eastern part of the central Iranian plateau, Sistan and Baluchestan, Khurasan Razavi, Yazd, and Kerman are provinces that face the worst conditions and had the least values for water security index (all below 0.22). Mazandaran province with water security index of 0.416 was ranked first mostly due to good condition in resource dimension. East Azerbaijan province due to balance and relatively good status in all dimensions was ranked second. Hormozgan province with water security index of 0.386, because of the best condition in economic dimension was ranked 3rd.
    Keywords: Composite Indicators, Geometric Aggregation, Indicator Normalization, Security of Access to Water, Water security
  • Nazanin Shahkarami *, Sanaz Aalimohammadi Piranshahi Pages 633-642

    Over time, as the population increases and the useful volume of the reservoir decreases as a result of sediment build-up, the need for more water storage increases. One option to obtain more water storage is to increase the reservoir capacity of the dam by increasing the level of the spillway. One of the necessary research to assess the feasibility of implementing this solution in earth dams is the analysis of the stability of dam slopes in the height-increasing state. In this study, the static stability analysis of the Kamal-Saleh dam was performed at current level of the spillway at end of construction, steady-state seepage, and rapid drawdown conditions using GeoStudio software and applying limit equilibrium methods of Bishop, Janbo, Morgenstern-Price, and ordinary. Also under steady-state seepage, the stability of the dam was analyzed during the steps to raise the level of the spillway (up to 4 meters of acceptable height based on seepage analysis). The results indicated the dam was stable for all three conditions in the current spillway level. Although in the case of rapid drawdown, the factor of safety (FOS) initially decreased to a minimum and then increased as the water level continued to decrease, however, acceptable stability was provided for the least amount of it. In the case of increasing the storage capacity of the dam up to 4 m, the FOS for downstream slope stability was reduced; however, in all methods, the magnitude of this reduction was not significant and the required FOS was still provided.

    Keywords: Kamal-Saleh earth dam, Reservoir capacity increase, Slope, W, Static stability
  • Farshid Mohammadi, Hassan Ojaghlou *, Mohammad Ghorbanian Pages 643-658
    Field study of factors affecting crop water productivity is one of the most important strategies to achieve sustainable agriculture. In this study, the effect of water resources utilization methods on physical and economic indicators of water use efficiency was investigated. To achieve this goal, 30 olive groves including 16 groves under personal ownership and 14 groves under collective ownership wells were selected in Tarom located in Zanjan province. In order to calculate the water use efficiency indicators, irrigation parameters such as water consumption volume, irrigation schedule, crop yield, as well as production costs and sales revenue were determined. The average of water consumption in groves under the personal and collective ownership wells were obtained at 9800 and 12680 m3/ha, respectively. The average of CPD, BPD and NBPD indices in groves under the personal ownership wells were calculated 0.4 kg/m3, 46.9 and 24.4 thousand Rials/m3 and in groves under the collective ownership wells were 0.3 kg/m3, 36.4 and 15.2 thousand Rials/m3. The results of the independent T-test showed that there is no significant difference between the mentioned indicators in the two types of exploitation methods. Lack of control and supervision on water resources utilization, low knowledge of farmers in irrigation management and the incompatibility of water allowance with the crop water requirement, especially in groves with collective ownership wells were recognized as the most significant reasons for reducing the water use efficiency in some olive groves of study region.
    Keywords: Collective, olive, Personal Well, productivity
  • Kazem Shahverdi * Pages 659-667
    Kinetic and potential energies available in water dissipating using structures like drops can be used for generating electricity on small scale. To this aim, the Archimedes screw turbine, as an emerging turbine, can be employed for converting kinetic and potential energies to mechanical energy in irrigation canals. However, there is no literature in this regard. In this research, the effect of tailwater on turbine performance was investigated. To this end, an Archimedes screw turbine was designed and validated using FLOW-3D, and the effect of different submersion ratios was investigated. The results showed that there needs 0.5 to 0.75 submersion ratio in the downstream canal to avoid extra power loss, resulting in maximum power and efficiency in the same conditions.
    Keywords: Canal, Energy, FLOW-3D, Small Hydropower Plant