فهرست مطالب

آبیاری و زهکشی ایران - سال هفدهم شماره 6 (بهمن و اسفند 1402)

مجله آبیاری و زهکشی ایران
سال هفدهم شماره 6 (بهمن و اسفند 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/12/20
  • تعداد عناوین: 16
|
  • فریبرز عباسی*، نادر عباسی صفحات 1025-1033
    راندمان آبیاری یکی از شاخصهای مهم، پرکاربرد و نسبتا ساده در مباحث مدیریت مصرف آب است که از دیرباز مورد استفاده محققان و کارشناسان مهندسی آبیاری برای طراحی سامانه های آبیاری و همچنین ارزیابی وضعیت مصرف و یا تلفات آب در حین آبیاری مزارع و باغات مورد استفاده قرار می گیرد. این شاخص که با نسبت آب مصرف شده توسط محصولات کشاورزی به آب منحرف شده از منبع تعریف میشود، یک کمیت نسبی است که دارای مولفه های انتقال و توزیع و راندمان کاربرد است. این پژوهش با هدف ارزیابی مقدار این شاخص و تحلیل تغییرات آن در چند دهه گذشته است. بدین منظور از دو بانک داده شامل بانک داده راندمانهای آبیاری (عباسی و همکاران، 1395) شامل 1900 داده راندمان منتشر شده در سالهای 94-1370 و بانک داده مربوط به نتایج پروژه تعیین حجم آب آبیاری و بهره وری آب محصولات مختلف زراعی، باغی، سبزی و صیفی که از سال 1395 تا 1400 انجام شده است، میباشد. نتایج نشان داد روند کلی تغییرات راندمانهای آبیاری در کشور مثبت و افزایشی است. به طوری که متوسط راندمان کاربرد، انتقال و توزیع و شاخص راندمان کل آبیاری در ایران به ترتیب حدود 74، 77 و 57 درصد است. شاخص راندمان کل آبیاری در ایران بیش از راندمان کل آبیاری در کشورهای در حال توسعه، و نزدیک به راندمان آبیاری در کشورهای توسعه یافته میباشد. تحلیل و ارزیابی تغییرات زمانی شاخص راندمان آبیاری نشان می دهد که بخشی از روند صعودی شاخص راندمان آبیاری ناشی از اقدامات مدیریتی و زیربنایی انجام شده توسط دستگاه های متولی و بخشی ناشی از کم آبیاری اجباری در مزارع و باغات به خاطر کمبود فیزیکی منابع آب است. به طوری که مورد اخیر تهدید جدی برای منابع خاک بوده و لازم است تمهیدات مناسب برای کنترل شوری و تخریب بیشتر منابع خاک در آینده اندیشیده شود.
    کلیدواژگان: راندمان انتقال و توزیع، راندمان کاربرد، مدیریت آبیاری
  • سیده محدثه طاهری طاهری، حسین بانژاد*، هادی کریمی میاندواب صفحات 1035-1052

    استفاده از پساب تصفیه شده به عنوان یک راهکار جهت تامین آب فضای سبز مطرح است. استفاده مجدد از پساب تصفیه شده شهری در آبیاری مزارع و فضای سبز می تواند نیاز به استخراج آب از منابع طبیعی و همچنین تخلیه پساب ها به محیط را کاهش دهد. در استفاده فاضلاب تصفیه شده بجای آب، کیفیت و واکنش آن با خاک، دارای اهمیت است و باید اثرات دراز مدت آن بر سیستم آبیاری، شوری خاک، بازده محصول وکیفیت آن و ویژگی های آب- خاک و اثرات محیط زیستی مورد توجه قرارگیرد. در مناطق خشک و نیمه خشک، به علت استفاده کمتر از آب، تبخیر بالاتر و تصفیه پایین، غلظت مواد شیمیایی موجود در فاضلاب تصفیه شده بالاتر است. در مطالعه تحقیقاتی حاضر، ضمن بررسی کیفیت روزانه پساب خروجی تصفیه خانه چهل بازه مشهد در بازه زمانی 23 ماه، امکان استفاده از پساب شهری جهت آبیاری فضای سبز با روش تصفیه ایی لجن فعال مورد بررسی قرار گرفت. با تعیین متوسط میزان اکسیژن خواهی بیولوژیکی BOD 08/6 و اکسیژن خواهی شیمیاییCOD 70/13 و TSS میانگین 05/3، حذف کلیفرم و نماتد انگلی، میانگین نسبت COD به BOD تصفیه ای 29/2، وضعیت کیفی در محدوده مجاز جهت آبیاری فضای سبز استانداردسنجی گردید. با توجه به بررسی پارامترهای کیفی و ترکیبات شیمیایی از لحاظ میانگین BOD، COD و TSS و پارامترهای میکروبی، پساب خروجی این تصفیه خانه می تواند در آبیاری فضای سبز شهری قابل استفاده باشد.

    کلیدواژگان: آب های نامتعارف، فاضلاب، فضای سبز، کلیفرم، نماتد انگل
  • امیرحسین پیرمون، نوذر قهرمان*، مهدی قمقامی صفحات 1053-1062
    پژوهش حاضر با هدف مقایسه تبخیرتعرق برآورد شده از ماهواره SENTINEL-2 با مقادیر متناظر از معادله پنمن مانتیث فائو - 56 (FAO 56 PM) انجام شده است. در این تحقیق با استفاده از محصولات ماهواره ای SENTINEL-2 تبخیرتعرق واقعی در 8 ایستگاه حوضه گرگان رود - قره سو برای 4 ماه گرم سال (مارس، آوریل، مه و ژوئن) در بازه زمانی 2016 تا 2018 برآورد شد. شاخص آماری R2 بین برآوردهای معادله و داده های SENTINEL-2 به ترتیب برای ایستگاه های رضوان، بندرترکمن، علی آبادکتول، گنبدکاووس، کلاله، گرگان، گرگان هاشم آباد و مینودشت برابر 95/0، 76/0، 86/0، 87/0، 80/0، 86/0، 84/0، 85/0 به دست آمد. همچنین شاخص آماری RMSE بین برآوردهای معادله PM نسبت به داده های SENTINEL-2 به ترتیب در ایستگاه های فوق الذکر 21/0، 30/0، 22/0، 37/0، 25/0، 31/0، 29/0، 20/0 تعیین شد. بالاترین تطابق داده های ماهواره SENTINEL-2 با برآوردهای معادله، مربوط به ایستگاه رضوان با 21/0RMSE= و 95/0=R2 و کمترین همبستگی مربوط به ایستگاه گنبدکاووس با 37/0RMSE= و 87/0=R2 است. براین اساس، می توان از محصول تبخیرتعرق واقعی ماهواره SENTINEL-2 به عنوان جایگزین روش های رایج، در صورت عدم وجود یا کمبود داده های مشاهداتی استفاده کرد. افزایش وضوح مکانی از طریق استفاده از SENTINEL-2 می تواند دقت برآوردهای کمیت تبخیرتعرق را به طرز معنی داری افزایش دهد، همچنین استفاده از این ماهواره در مناطقی با اقلیم خشک تا نیمه خشک قابل توصیه است.
    کلیدواژگان: تبخیرتعرق، حوضه گرگان رود، Sentinel-2، تصاویر ماهواره ای
  • بهادر فاتحی نوبریان*، صادق فرشیدنیا، مجتبی صانعی صفحات 1063-1074
    یکی از راه های کنترل سیلاب در مسیل ها، ساخت سدهای پاره سنگی بدون هسته رسی در مسیر جریان می باشد. این سدها، دبی اوج سیلاب عبوری را کاهش داده و زمان تخلیه سیلاب را افزایش می دهند. در تحقیق حاضر در فلوم آزمایشگاهی، مدل هایی از سد پاره سنگی با سنگدانه به قطر متوسط 2 سانتی متر با طول های 155، 165 و 175 سانتی متر در جهت جریان، با شیب های مختلف ساخته شد و برای هر مدل، 3 دبی مختلف جریان در نظر گرفته شد که در هر دبی، عمق پایاب با استفاده از دریچه کنترل، برای 5 حالت متفاوت، تغییر داده شد و در مجموع 405 آزمایش انجام شده است. پس از انجام آنالیز ابعادی، کمیت های بی بعد استخراج گردیده و سپس با اعمال رگرسون غیرخطی چند متغیره، که تابع هدف مرتبط با ضریب دبی و کمیت های بی بعد را نشان می دهد استخراج شده است. با انجام آنالیز حساسیت نسبت به حذف کمیت های بی بعد، مشخص شد با حذف کمیت (ارتفاع سد به عمق آب در بالادست) میانگین مطلق خطای نسبی، 2/5 درصد افزایش یافت در حالی که با حذف کمیت (شیب وجه پایاب سد) میانگین مطلق خطای نسبی، 8/6 درصد افزایش یافت و به منظور تعیین مشخصات بهینه سد تاخیری پاره سنگی با استفاده از الگوریتم جستجوی هارمونی، برای حداکثر ضریب دبی در نظر گرفته شده، مقادیر بهینه استخراج گردید و پارامتر HMCR در همگرایی پاسخ، بسیار تاثیرگذاربوده است.
    کلیدواژگان: سد پاره سنگی، جریان درونگذری، بهینه سازی، الگوریتم جستجوی هارمونی
  • محبوبه شادابی بجند، ابراهیم امیری*، علی مقیمی کندلوسی، ناصر محمدیان روشن صفحات 1075-1088
    فرسایش و انتقال رسوب ناشی از آن بر کیفیت آب های سطحی اثرگذار است و برآورد میزان رسوب و کیفیت جریان نقش مهمی در مدیریت منابع آب ایفا می نماید. در پژوهش حاضر مدلسازی شاخص های کیفیت و بار رسوب جریان و ارائه روابط جهت پیش بینی مقدار رسوب جریان رودخانه های خراسان رضوی در 6 ایستگاه و دوره آماری 1365 تا 1395 با روش های ناپارامتری و غیرخطی شبکه واحد بازگشتی دروازه دار (GRU) و الگوریتم جنگل تصادفی (RF) انجام گرفت. با به کارگیری روش بگینگ مدلسازی شاخص های دبی، رسوب و مجموع آنیون و کاتیون جریان در هر دو شبکه مدل گردید. شاخص های آماری MAE، MAPE و RMSE جهت ارزیابی عملکرد مدل و ضریب R2 جهت ارزیابی صحت تقسیم بندی داده ها استفاده شدند. نتایج مربوط به مقدار میانگین شاخص های MAE، MAPE و RMSE داده های کیفیت آب (مجموع آنیون و کاتیون) ایستگاه های موردبررسی در شبکه GRU به ترتیب برابر با 16/286، 06/0 و 34/1685 (meq/L) و در شبکه RF به ترتیب برابر با 40/317، 08/0 و 11/1954 (meq/L) و داده های بار رسوب در شبکه GRU به ترتیب برابر با 95/200، 55/0 و 44/1434 (ton/day) و در شبکه RF به ترتیب برابر با 84/52921، 90/0 و 29/1544(ton/day). برتری مدل GRU نسبت به مدل RF در مدلسازی رسوب و شاخص های کیفی آب رودخانه های خراسان رضوی را نشان داد.
    کلیدواژگان: بار رسوب، خراسان رضوی، روش بگینیگ، شاخص های کیفیت
  • محدثه السادات فخار، عباس کاویانی* صفحات 1089-1103
    خشکسالی یک پدیده طبیعی است که سیستم های مختلف اقلیمی، هیدرولوژیکی و محیطی را تحت تاثیر قرار می دهد مدلسازی خشکسالی موضوع مهمی است زیرا به منظور مهار یا کاهش اثرات آن و برای حفظ منابع آبی و مدیریت اجتماعی امری مهم و ضروری تلقی می شود. در این پژوهش با استفاده از شاخص های چندگانه مبتنی بر MODIS و مجموعه داده های بارش CHIRPS به بررسی ویژگی های مکانی و زمانی، شدت و فراوانی خشکسالی در دشت قزوین در بازه زمانی 20 ساله به منظور شناسایی و توصیف خشکسالی بر اساس شاخص های مختلف پرداخته شد. نتایج حاصل از بررسی ها بر اساس شاخص TCI نشان داد که در سال های 2004 و 2020 حدود 63% و 76% از دشت به ترتیب تحت تاثیر خشکسالی متوسط تا شدید قرار دارد، با این تفاوت که نتیجه بررسی شاخص VCI در همین سال های بررسی شده نشان می دهد که تنها 1/54% و 3/67% از سطح منطقه تحت تاثیر، سطوح شدت خشکسالی مشابه را نشان می دهد. بنابراین شاخص TCI نسبت به شاخص VCI تنش خشکی نسبتا بیشتری را برآورد کرده است. از سال 2014 به بعد نواحی شرق و جنوب شرقی دشت به تدریج با روند افزایشی خشکسالی رو به رو هستند و در سال های 2018 تا 2020 با شدت بسیار بیشتری با خشکسالی مواجه شده است. در بررسی همبستگی بین شاخص های مختلف نیز شاخص PDSI بیشترین میزان همبستگی را با شاخص SPI-1 با مقدار عددی 74/0 داشته است. دشت قزوین در حال حاضر به دلیل تغییرات اقلیمی و عدم بهره وری مناسب در استفاده و توزیع منابع آبی در معرض خشکسالی قرار دارد. بنابراین توصیه می شود پایش مداوم خشکسالی و استفاده از سیستم های هشدار اولیه در جلوگیری از وقوع احتمالی رویدادهای خشکسالی به نسبت شدید در آینده و احتمال خطرات ضمنی برای دشت قزوین موثر باشد.
    کلیدواژگان: دمای سطح زمین، مجموعه داده های مادیس، شاخص های متعدد خشکسالی، ویژگی های زمانی و مکانی
  • مریم نوابیان*، مصطفی جمشیدی اوانکی صفحات 1105-1118

    کمبود منابع آب در پی خشکسالی ها و مدیریت نادرست مصرف آب، توجه به ارائه راهکارهای موثر در افزایش بهره وری آب به ویژه در بخش کشاورزی را بیش از پیش ضروری ساخته است. یکی از مهمترین راهکارها در این خصوص استفاده از سامانه های پایش رطوبت خاک است. در این گونه سامانه ها، راندمان عملکرد حسگرهای رطوبتی مورد استفاده در خاک از اهمیت ویژه ای برخودار است. در این پژوهش حسگرهای رطوبتی مبتنی بر سازه های الیافی شیشه در سال 1399 طراحی و ساخته شدند و عملکرد آن ها در 10 بافت مختلف خاک مورد بررسی قرار گرفتند. برای این منظور حسگرها به شکل بلوک های متخلخل حاوی چهار نوع ساختمان بافت مختلف از الیاف شیشه به عنوان غشاء (P200، T281، P296 و P186) طراحی شدند. نتایج بررسی های آماری نشان داد ترتیب دقت حسگرها در برآورد رطوبت خاک، P200، T296، P281 و P186 است. بر اساس شاخص RMSE حسگر مجهز به غشاء P200 و P186 به ترتیب با خطای 05/0 و 065/0 کمترین و بالاترین دقت را در برآورد رطوبت داشتند. همچنین بررسی عملکرد حسگرهای طراحی شده در 10 بافت خاک نشان داد، بالاترین دقت اندازه گیری در خاک های با بافت متوسط به سمت سبک است. به طوری که در حسگر P200 بافت خاک Sandy loam با nRMSE برابر 004/0، حسگر P186 بافت خاک Loam و Sandy Loam با nRMSE برابر 099/0- 097/0، حسگر P296 بافت خاک Loam با nRMSE برابر 071/0 و حسگر T281 بافت خاک Silty Loam با nRMSE برابر 07/0 بالاترین دقت را داشتند. نتایج نشان داد که نوع غشاء بر کارایی حسگر موثر بوده و انتخاب غشاء بسته به بافت خاک پیشنهاد می شود. به غیر از غشاء P186، سایر غشاء ها از دقت قابل قبول برخوردار بوده و هزینه کم، قابلیت ذخیره و ارسال داده های رطوبتی خاک به سامانه های پردازشی، استفاده از آن ها را در سامانه آبیاری هوشمند توصیه می نماید.

    کلیدواژگان: بافت خاک، حسگر رطوبتی، رطوبت خاک، سازه های الیافی، سیستم های پایش رطوبت
  • نجمه حاج سید علی خانی*، حمزه سعیدیان، پیمان معدنچی، علیجان آبکار صفحات 1119-1130

    توسعه سدهای زیرزمینی در تامین و ذخیره آب اقلیم های مختلف به خصوص مناطق کویری امری ضروری است و می تواند کمک شایانی در این زمینه باشد. برداشت های ژئوالکتریک در محل تنگه کهنوج شاه طی دو مرحله صورت گرفت و در مجموع تعداد 6 سونداژ الکتریک با فواصل متفاوت در محدوده پروژه به انجام رسید. سپس داده های بدست آمده با استفاده از نرم افزار (IPI2WIN) مورد پردازش قرار گرفتند. پس از تهیه نقشه های زمین شناسی، شیب و کاربری اراضی هر منطقه و تلفیق آنها، با استفاده از منطق بولین، مناطقی که از نظر زمین شناسی، شیب و کاربری اراضی مناسب احداث سد زیرزمینی می باشند در یک نقشه تلفیق مشخص گردید. با توجه به نتایج سونداژهای ژئوالکتریک و شواهد صحرایی سنگ کف در محل گزینه پیشنهادی از نوع رس متراکم دارای املاح فراوان می باشد عمق برخورد به سنگ کف نیز حداقل 3 تا حداکثر 6/12 متر اندازه گیری شده است. بیشترین عمق آبرفت مربوط به سونداژ 185 می باشد همچنین علیرغم وجود تراس آبرفتی واقع در کرانه شمالی رودخانه عمق اندازه گیری ها در این بخش تنها 7/4 متر بوده که نشاندهنده بالابودن سنگ کف در این بخش است. سونداژ 149 نشاندهنده وجود لایه آبرفتی آبدار در نزدیکی سطح زمین می باشد. چنانچه نتایج برداشت ها نشان می دهد مقاومت الکتریکی لایه های مختلف عمدتا کمتر از 30 اهم بر متر می باشد و مقادیر بالای 60 اهم بر متر به ندرت و تنها در لایه های سطحی دیده می شود که این امر ناشی از بافت ریز دانه و تراکم بالای رسوبات و نیز شوری آب می باشد. با توجه به محدودیت عرض بستر رودخانه، بالا بودن سنگ کف و نیز مطالب ارائه شده در خصوص نفوذ پذیری محدود رسوبات آبرفتی، به نظر می رسد در محل این گزینه حداقل شرایط برای ایجاد مخزن مناسب سد زیرزمینی وجود ندارد.

    کلیدواژگان: حوزه آبخیز کهنوج شاه، سد زیر زمینی، ژئوالکتریک، ذخیره آب
  • مهدی کماسی*، مهدی لک صفحات 1131-1143

    سرریزهای پلکانی به جهت عملکرد همزمان در انتقال و استهلاک انرژی، امروزه مورد توجه ویژه قرار گرفته اند. در طراحی این سرریزها بهترین حالت، دست یابی به طرحی با بیش ترین مقدار استهلاک انرژی در پایین دست و کم ترین هزینه طراحی می باشد. در این مطالعه، از مدل بهینه سازی چندهدفه بر مبنای الگوریتم های علف های هرز (IWO) و چرخه آب (WCA) برای طراحی سرریزهای پلکانی با اهداف کمینه نمودن هزینه های اجرا و بیشینه نمودن میزان استهلاک انرژی استفاده شده است. در این راستا، کارآیی دو الگوریتم بر روی سرریز سد سیاه بیشه پائین مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج پژوهش نشان داد الگوریتم IWO دقت و سرعت همگرایی بهتری نسبت به الگوریتم WCA در حل مسئله بهینه سازی چندهدفه سرریزهای پلکانی دارد. همچنین مشخص گردید استفاده از رویکرد بهینه سازی چندهدفه می تواند مجموعه ای از پاسخ ها را در اختیار طراحان قرار دهد که بتوانند در هر شرایطی بسته به میزان هزینه و استهلاک انرژی مورد نظر طرح مناسبی برای اجرا انتخاب نمایند. مقایسه بین پاسخ های با کمترین حجم بتن ریزی ارائه شده توسط IWO در مقایسه با طرح اجرا شده سرریز، 20 درصد حجم بتن ریزی را کاهش و 12 درصد میزان استهلاک انرژی را افزایش داده است. همچنین برای WCA، حجم بتن ریزی را 10 درصد کاهش و استهلاک انرژی را 4/89 درصد افزایش داده است.

    کلیدواژگان: استهلاک انرژی، بهینه سازی چندهدفه، سرریزهای پلکانی، سیاه بیشه، فراکاوشی
  • هانیه حمیدیان، حمید سودایی زاده*، رستم یزدانی بیوکی، محمد علی حکیم زاده اردکانی، مهدی سلطانی گردفرامرزی صفحات 1145-1161
    به سبب کاهش منابع آبی با کیفیت و غیر شور، کاشت گیاهانی با تحمل بالا به تنش های محیطی از جمله شوری دارای اهمیت است. گیاه دارویی زوفا به راحتی در هر خاکی و بدون نیاز به مواد غذایی فراوان رشد می کند. به منظور مقایسه کاشت نشایی و بذری گیاه دارویی زوفا در پاسخ به تنش شوری آب آبیاری، پژوهش گلدانی به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی، با سه تکرار در سال زراعی 1400-1399 در مرکز ملی تحقیقات شوری واقع در استان یزد انجام شد. فاکتورهای آزمایش شامل سه سطح شوری (شوری 44/0 (شاهد)، 3 و 6 دسی زیمنس بر متر) به عنوان فاکتور اول و روش کاشت در دو روش (نشا و کاشت مستقیم بذر) به عنوان فاکتور دوم بودند. نتایج نشان داد، بیشترین میزان ارتفاع گیاه (44 سانتی متر) در تیمار شاهد (با 167 درصد بیشتر از شوری 6 دسی زیمنس بر متر) و در روش کاشت نشا (43 درصد بالاتر از روش کاشت بذر)، همچنین بالاترین سطح برگ در تیمار شاهد (51/764 سانتی متر مربع با اختلاف 5/55 درصد نسبت به تیمار 6 دسی زیمنس بر متر)، وزن خشک کل (86/0 گرم در بوته) در تیمار شاهد (115 درصد بیشتر از تیمار 6 دسی زیمنس بر متر) و کشت نشا (60 درصد بالاتر از کاشت بذر)، کاروتنوئید در تیمار شاهد و کشت نشا (25/3 میلی گرم در گرم وزن تر با اختلاف 62 درصد بالاتر از تیمار مشابه در شوری 6 دسی زیمنس بر متر)، کلروفیل کل در تیمار شاهد و کشت نشا (87/26 میلی گرم در گرم وزن تر و 106 درصد بیشتر از تیمار مشابه در شوری 6 دسی زیمنس بر متر)، پتاسیم در تیمار شاهد (09/21090 میلی گرم در کیلوگرم با تفاوت 30 درصدی نسبت به بالاترین تیمار شوری) مشاهده شد. به طور کلی در روش کاشت نشا در مقایسه با کاشت بذر، گیاهان از تحمل و سازگاری و همچنین رشد بیشتری برخوردار بودند.
    کلیدواژگان: ارتفاع، بذر، سدیم، وزن خشک کل، نشاء
  • مسعود فرزام نیا*، منصور معیری، محسن حیدری سلطان آبادی صفحات 1163-1172

    با تشدید بهره برداری از ذخایر محدود و تجدیدناپذیر و ضرورت توجه به امنیت غذایی جامعه، راهکاری جز استفاده بهینه از آب و انرژی و تلاش برای ارتقاء بهره وری آن ها در همه بخش ها به ویژه کشاورزی موجود نیست. در این تحقیق حجم آب آبیاری، عملکرد، بهره وری آب و بهره وری انرژی در کشت آفتابگردان در دو روش آبیاری تیپ و جویچه ای، در شرایط مدیریت کشاورزان و در چاه هایی با عمق سطح آب مشابه اندازه گیری و با هم مقایسه شد. اندازه گیری ها در سال زراعی 1400- 1399 در 14 مزرعه از شهرستان های استان اصفهان که محصول آفتابگردان جزء اولویت کشت آن ها بود، انجام شد. برای مقایسه آماری نتایج به دست آمده از دو سامانه آبیاری، از آزمون تی (t-Test) و ضرایب همبستگی پیرسون استفاده گردید. براساس نتایج، مقادیر میانگین حجم آب آبیاری در روش های آبیاری تیپ و جویچه ای به ترتیب 6272 و 7987 مترمکعب در هکتار بود و اختلاف بین مقادیر فوق معنی دار بود. مقایسه مقادیر میانگین حجم آب مورد نیاز با حجم آب آبیاری داده شده در مزارع توسط کشاورزان نشان می دهد در 13 مزرعه از مزارع مورد بررسی، کم آبیاری صورت گرفته است. مقادیر میانگین عملکرد آفتابگردان در روش های آبیاری تیپ و جویچه ای به ترتیب 1894 و 1781 کیلوگرم در هکتار و مقادیر میانگین بهره وری آب آفتابگردان به ترتیب ذکر شده 3/0 و 23/0 کیلوگرم در هکتار بود و تفاوت مقادیر در هر دو پارامتر مذکور معنی دار نبود. نتایج نشان داد بین حجم آب آبیاری با عملکرد و بهره وری آب آفتابگردان همبستگی معکوس وجود دارد که به ترتیب غیرمعنی دار و معنی دار بود. رابطه میزان حجم آب آبیاری با میزان انرژی آبیاری و بهره وری انرژی، مستقیم و معنی دار بود. در روش های آبیاری تیپ و جویچه ای مقادیر میانگین انرژی آبیاری به ترتیب 44871 و 44345 مگاژول بر هکتار و مقادیر بهره وری انرژی آفتابگردان به ترتیب 042/0 و 045/0 کیلوگرم بر مگاژول بود و تفاوت مقادیر در این دو پارامتر غیرمعنی دار بود.

    کلیدواژگان: حجم آب آبیاری، عملکرد، بهره وری آب و انرژی، آفتابگردان
  • علی رضا واعظی*، ناصر فکوری ایوند، فرشته آذری فام مراغه صفحات 1173-1182

    جریان سطحی عامل اصلی فرسایش خاک است که در شیب های ملایم باعث فرسایش ورقه ای و بین شیاری می شود. ویژگی های خاک از عوامل مهم در مقدار و سرعت جریان سطحی طی بارندگی است. این مطالعه به منظور بررسی نقش ویژگی های خاک در مقدار تولید جریان سطحی و تغییرات زمانی آن در بافت های مختلف خاک انجام شد. هشت بافت مختلف خاک در کرت های 1 متر × 2/1 متر و تحت هفت بارندگی شبیه سازی شده با شدت 60 میلی متر در ساعت به مدت 60 دقیقه قرار گرفتند و نمونه های جریان سطحی در هر رویداد جمع آوری شدند. نتایج نشان داد که جریان سطحی تولید شده در بین شیارها تحت تاثیر بافت خاک قرار گرفت (01/0 p<) و بیشترین جریان سطحی در خاک رسی و کمترین آن در خاک شنی بود. مقدار تولید جریان سطحی به طور موقت در طی بارندگی افزایش یافت و پس از رسیدن به مقدار اوج روند ثابتی داشت. زمان رسیدن به جریان اوج در خاک های ریزبافت کوتاه بود. تحلیل همبستگی نشان داد که جریان سطحی به طور معنی داری تحت تاثیر برخی ویژگی های خاک (شن، سیلت، رس، چگالی ظاهری، سنگ ریزه، هدایت هیدرولیکی، کربنات کلسیم، گچ و درصد سدیم تبادلی) است. با افزایش هدایت هیدرولیکی خاک، جریان سطحی به طور معنی داری در خاک ها کاهش یافت. تحلیل رگرسیون خطی نشان داد که درصد شن مهمترین عامل موثر بر جریان سطحی در خاک های منطقه نیمه خشک است. بنابراین مهار جریان سطحی در خاک-های با درصد بالایی از سیلت و رس برای جلوگیری از فرسایش بین شیاری در خاک های نیمه خشک ضروری است.

    کلیدواژگان: باران شبیه سازی شده، بافت خاک، رواناب، فرسایش بین شیاری، هدایت هیدرولیکی
  • پویا رحمانی، محمدعلی غلامی سفیدکوهی*، مجتبی خوش روش صفحات 1183-1194

    با توجه به کمبود منابع آب و پراکنش مکانی اراضی حاصلخیز، به منظور افزایش بهره وری مصرف آب و امنیت غذایی، به کارگیری الگوی کشت مناسب امری ضروری است. هدف از این پژوهش دستیابی به الگوی کشت در استان کردستان با استفاده از روش مبادلات آب مجازی می باشد. داده های این پژوهش شامل اطلاعات سطح زیر کشت و عملکرد 22 محصول باغی، آبیاری، داده های هواشناسی، جمعیت، مصرف سرانه محصولات غذایی و قیمت طی دوره آماری 10 ساله (1398-1389) است. مقادیر نیاز آبی، آب مجازی کل، آب مجازی سبز، آب مجازی آبی و بیلان آب مجازی برای تمام محصولات محاسبه شد. نتایج نشان داد، افزایش عملکرد محصولات نقش مهم تری در رسیدن به امنیت آبی و امنیت غذایی در مقایسه با افزایش سطح زیر کشت در این استان دارد. علاوه بر این، عدم توجه به پراکنش مکانی کشت محصولات باغی باعث افزایش متوسط آب مجازی به میزان 75/26 مترمکعب بر کیلوگرم در سطح استان کردستان شد. آب مجازی آبی در سطح استان حدود 4/97 درصد از کل آب مجازی تمام محصولات را شامل می شود که نشان از وابستگی بخش کشاورزی به آبیاری در منطقه دارد. به طورکلی، براساس سه شاخص آب مجازی کل، ارزش واحد آب و نسبت آب موردنیاز به آب مجازی در دسترس از میان محصولات باغی مورد بررسی در استان، مناسب ترین الگوی کشت به ترتیب اولویت بندی ها محصولات باغی شامل محصولات دانه ریز، سردسیری، خشک، هسته دار و دانه دار می باشد. بر اساس یافته های این پژوهش، پیشنهاد می شود برای کاهش وابستگی به منابع آب جدید و سازگاری با کم آبی در استان، تمرکز بر توسعه محصولات باغی دانه ریز و سردسیری انجام گیرد.

    کلیدواژگان: آب آبی، امنیت غذایی، بهره وری آب، مدیریت منابع آب
  • حجت الله قاسمی، امیرپویا صراف*، بابک امین نژاد صفحات 1195-1214
    در این پژوهش، در گام اول مقادیر تبخیر و تعرق حوضه آبریز کارون، در سه سال خشک، نرمال و تر به ترتیب 2015، 2019، 2022، با استفاده از مدل SWAT واسنجی شده بر اساس رواناب و عملکرد محصول و الگوریتم SEBAL به دست آمده است. مدل SWAT با استفاده از 6 ایستگاه هیدرومتری برای دوره های 2016-2000 و 2020-2017، به ترتیب واسنجی و اعتبارسنجی شد که برای دوره واسنجی، مقادیر ضریب تبیین (R2) بین 54/0 تا 71/0، ضریب نش - ساتکلیف (NS) بین 52/0 تا 68/0 و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) بین 50/12 تا (m3/s) 00/32 و برای دوره اعتبارسنجی، مقادیر R2 بین 51/0 تا 65/0، NS بین 50/0 تا 65/0 و RMSE بین 03/12تا (m3/s) 23/23 بوده است. همچنین متوسط عملکرد مشاهداتی و شبیه سازی شده محصول استراتژیک حوضه آبریز، به ترتیب برابر با 68/4 و 98/4 تن در هکتار بوده است. در ادامه، نتایج الگوریتم SEBAL و مدل SWAT براساس وضعیت سال آبی، با یکدیگر تحت مقایسه قرار گرفتند که همگرایی میان نتایج این دو روش، برای سه سال نرمال، خشک و تر به ترتیب برابر با 72/0، 58/0 و 49/0 بوده است. در مرحله دوم از این تحقیق، با توجه به داده های زمینی و با استفاده از تصاویر سنجنده MODIS از ماهواره Terra که دارای قدرت تفکیک زمانی مناسب است و سنجنده OLI از ماهواره Landsat8 که دارای قدرت تفکیک مکانی مناسب است، نتایج الگوریتم SEBAL و محدوده تغییرات پارامترهای اصلی این الگوریتم در دشت های حوضه های اهوازملاثانی و الباجی، ارائه شد. دشت اهوازملاثانی دارای سطح زیرکشت بالاتر و تغییرات توپوگرافی کمتر است. شبیه سازی عملکرد محصول توسط نرم افزار SWAT، در دشت الباجی نتیجه بهتری به دست داده است. با توجه به نتایج این تحقیق، مقادیر تبخیر و تعرق استخراجی از الگوریتم SEBAL و مدل SWAT می توانند نزدیک به مقادیر واقعی تبخیر و تعرق در حوضه باشند.
    کلیدواژگان: تبخیر و تعرق، SEBAL، رواناب، عملکرد محصول، MODIS
  • جاوید نایبی، حسن شنطیا، ایمان حاجی راد، مسعود پورغلام آمیجی* صفحات 1215-1230

    سیستم آبیاری به عنوان یکی از عوامل اصلی در تولید محصولات کشاورزی، نقش به سزایی در بهبود عملکرد محصول و بهره وری آب کشاورزی دارد. طبیعی است که انتخاب نوع سیستم آبیاری مناسب برای هر منطقه و محصول، اهمیت فراوانی دارد. در مطالعه حاضر، برای انتخاب بهترین سیستم آبیاری در اراضی کشاورزی حکم آباد شهر تبریز، از فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) در بین انواع سیستم های آبیاری بارانی شامل کلاسیک ثابت، جابه جایی دستی، آب فشان چرخ دار، قرقره ای، دوار مرکزی، خطی و سیستم های آبیاری موضعی شامل تیپ، قطره ای، مه پاش و بابلر کم فشار و همچنین سیستم های آبیاری سطحی شامل آبیاری غرقابی، کرتی، نواری، نشتی مکانیزه و نشتی استفاده شد. در این مطالعه از معیارهای فنی، اجتماعی، اقتصادی، اجرایی، بهره برداری، زیست محیطی و گردشگری کشاورزی برای انتخاب مناسب ترین سیستم آبیاری در منطقه مورد مطالعه استفاده شد. نتایج فرآیند تحلیل سلسله مراتبی نشان داد که در بین معیارها و زیرمعیارهای انتخابی، معیار گردشگری کشاورزی و زیرمعیار جذابیت گردشگری بیشترین تاثیر و معیار فنی و زیرمعیار امکان خودکارسازی کمترین تاثیر را در انتخاب نوع سیستم آبیاری ایفا می نمایند. در این مطالعه، سیستم آبیاری کرتی با امتیاز 6/53 به عنوان بهترین گزینه برای منطقه مورد مطالعه انتخاب شد. همچنین از بین روش های آبیاری بارانی، سیستم کلاسیک ثابت با امتیاز 4/34 و از بین روش های آبیاری موضعی، سیستم تیپ با امتیاز 3/82 به عنوان گزینه های دیگر برای اراضی کشاورزی حکم آباد شهر تبریز در نظر گرفته شد.

    کلیدواژگان: سیستم های آبیاری، شهر تبریز، گردشگری کشاورزی، محیط زیست
  • فاطمه میرزامحمدلو، قربان مهتابی*، مجید محمدی ایالویی، زهرا عبداللهی صفحات 1231-1244
    در این تحقیق حقابه زیست محیطی رودخانه سجاس رود (ایستگاه هیدرومتری ینگی کند) استان زنجان با استفاده از دو روش کیفیت آب (موسوم به رابطه Q) و روش تصمیم گیری درختی (مدل M5) محاسبه و با 4 روش هیدرولوژیکی (اسماختن، مدل ذخیره رومیزی، انتقال منحنی تداوم جریان (FDC shifting) و شاخص های منفرد جریان های کم آبی (7Q10 و 7Q2) مقایسه گردید. ارزیابی روش های هیدرولوژیکی نشان داد که روش FDC shifting نسبت به سایر روش ها از دقت مناسب تری در تعیین دبی زیست محیطی رودخانه سجاس رود برخوردار است. براساس روش مذکور دبی زیست محیطی با کلاس C در ایستگاه مورد مطالعه برابر 0/99 مترمکعب بر ثانیه معادل با 29/4% متوسط جریان سالیانه (MAR) است. بیش ترین مقدار متوسط دبی زیست محیطی با روش کیفیت آب حاصل شد (1/48 m3/s، معادل با 43/9% متوسط جریان سالیانه) و کم ترین دبی زیست محیطی برآورد شده مربوط به روش شاخص های منفرد جریان های کم آبی است (0/26 m3/s، معادل با 7/7% متوسط جریان سالیانه)، در حالی که دبی زیست محیطی براساس روش تصمیم-گیری درختی برابر 1/10 مترمکعب بر ثانیه معادل با 32/8% متوسط جریان سالیانه (MAR) برآورد گردید. مطابق نتایج، مدل درختی M5 با ارائه روابط منحنی تداوم جریان علاوه بر ارائه مقادیر مناسب دبی زیست محیطی، قادر به تخمین مقادیر دبی های مشخصه رودخانه است.
    کلیدواژگان: حقابه زیست محیطی، کیفیت آب، تصمیم گیری درختی، FDC Shifting، سجاس رود
|
  • Fariborz Abbasi *, Nader Abbasi Pages 1025-1033
    Irrigation efficiency is one of the important and common indicators in water consumption management, which has been used for a long time by researchers and irrigation experts to design and evaluation of irrigation systems. This index is defined by the ratio of water consumed by crops to water diverted from a source. It is a relative quantity that has the components of conveyance, distribution and application efficiency (the ratio of water used by plant to water used in the field). This research aims to evaluate irrigation efficiencies in Iran and its trends over time. The results of researches and studies conducted in Iran during the past decades have been collected and analyzed. To do this, two databases, including the irrigation efficiency database (Abbasi et al., 2015) containing 1900 efficiency data published in 1991-2015 and the database related to the results of the irrigation applied water and water productivity project made from 2016 to 2020. Results showed that the general trend of changes in irrigation efficiency in Iran has been positive and increasing. So that the average application efficiency, conveyance and distribution and total irrigation efficiency were 74, 77 and 57%, respectively. The total irrigation efficiency in Iran is more than the total irrigation efficiency in developing countries and close to the efficiency in developed countries. The analysis and evaluation of the irrigation efficiency over time showed that part of the achievement related to the irrigation efficiency is due to the management and infrastructure measures carried out by the trustees and part is due to the deficit irrigation in fields and gardens due to the physical shortage of water resources. So, the latter case is a serious threat to soil resources and it is necessary to proper measures to control salinity and further destruction of soil resources in the future.
    Keywords: Application efficieny, conveyance, distribution efficiency, Irrigation management
  • S. M. Taheri, Banejad Hossein *, Hadi Karimi Miyandoab Pages 1035-1052

    The use of treated wastewater is considered as a solution for supplying water to green spaces. The reuse of purified urban wastewater in the irrigation of fields and green space can reduce the need to extract water from natural sources and also reduce the discharge of wastewater into the environment. In using treated wastewater instead of water, its quality and reaction with soil is important, and its long-term effects on the irrigation system, soil salinity, product yield and its quality, water-soil characteristics, and environmental effects should be considered. In arid and semi-arid regions, due to less use of water, higher evaporation and lower purification, the concentration of chemical substances in treated wastewater is higher. In the current research study, while checking the daily quality of the effluent from the Chehelbaze treatment plant in Mashhad in a period of 23 months, the possibility of using urban wastewater for irrigation of green spaces with the activated sludge treatment method was investigated. By determining the average amount of biological oxygen demand BOD 6.08 and chemical oxygen demand COD 13.70 and average TSS 3.05, removal of coliform and parasitic nematodes, the average ratio of COD to BOD purification 2.29, the quality status is within the permissible range of Green space irrigation was standardized. According to the examination of qualitative parameters and chemical compounds in terms of average BOD, COD and TSS and microbial parameters, the effluent of this treatment plant can be used in urban green space irrigation.

    Keywords: Unconventional waters, Wastewater, green space, Coliform, parasite nematode
  • Amirhossein پیرمون, NOZAR GHAHREMAN *, Mahdi Ghamghami Pages 1053-1062
    Evapotranspiration (ET) as a major component of the hydrological cycle and an important variable in the calculation of the earth's surface water and energy balance has a key role in agricultural water management. Under limited meteorological data, ET estimations using empirical models are less accurate and require adjustments based on water balance approach or lysimetric measurements. Combining ground observations with remote sensing information (such as satellite images) can improve the accuracy of these estimations. In this study, SENTINEL-2 satellite products were used to estimate actual evapotranspiration values in 8 stations of the Gorganrud-Gharehsoo basin, north of Iran, during the period 2016 to 2018. Considering the number of required images and significate variations of ET during warm season, a four months period of April to June was selected for comparisons. The Penman Monteith equation estimations using observed data of study stations was chosen as an evaluation metric of satellite products.Comparisons were evaluated using statistical indices of R2, RMSE. The coefficient of determination (R2) values between Penman-Monteith equation (PM) estimations and SENTINEL-2 outputs for the study stations of Rezvan, Bandar Turkman, Aliabad-e-katol, Gonbadkavos, Kalaleh, Gorgan, Gorgan Hashem-Abad, and Minoodasht, were 0.95, 0.76, 0.86, 0.87, 0.80, 0.86 and 0.84, respectively. The highest correlation of SENTINEL-2 and PM equation was obtained in Rezvan station (RMSE: 0.21, R2 = 0.95), while the lowest correlation was observed in Ghonbad kavoos stations, (RMSE = 0.37, R2 = 0.87). According to results, the SENTINEL-2 evapotranspiration estimations can be used in regions with in adequate observed data. The finer spatial resoulution of SENTINEL-2 improves the ET estimations accuracy. This satellite products may be recommended for regions with inadequate weather stations especially in semi arid regions
    Keywords: Gharehsoo basin, evapotranspiration, satellite images, Sentinel-2
  • Bahador Fatehi-Nobarian *, Sadegh Farshidnia, Mojtaba Saneie Pages 1063-1074
    One of the ways to control floods in the rivers is to build rock-fill dams without clay core in the flow path. These dams reduce the peak flow of the passing flood and increase the flood evacuation time. In the current research in the laboratory flume, models of rock-fill dam with aggregates with an average diameter of 2 cm with lengths of 155, 165 and 175 cm in the flow direction were built with different slopes and 3 different flow rates were considered for each model. In each discharge, the depth of the footing of wall was changed using the control valve, for 5 different modes, and a total of 405 tests were performed. After performing the dimensional analysis, dimensionless quantities were extracted and then by applying multivariable nonlinear regression, which shows the objective function related to the discharge coefficient and dimensionless quantities. By performing a sensitivity analysis on the removal of dimensionless quantities, it was found that by removing the quantity the height of the dam to the depth of the water upstream, the absolute average of the relative error increased by 2.5%. While by removing the quantity (slope of the abutment of the dam), the absolute average of the relative error increased by 8.6%.the quantity the height of the dam to the depth of the water upstream, the absolute average of the relative error increased by 2.5%. While by removing the quantity (slope of the abutment of the dam), the absolute average of the relative error increased by 8.6%
    Keywords: Rock-fill dam, Internal Flow, optimizing, harmony search algorithm
  • M. Shadabi Bejand, E Amiri *, A A Moghimi, Naser Mohammadiyan Roshan Pages 1075-1088
    The erosion and transfer of sediment caused by it affects the quality of surface water, and the estimation of sediment and flow quality plays an important role in the management of Water Resources. In the present study, modeling of quality and load indicators of flow sedimentation and providing relationships to predict the amount of flow sedimentation of Khorasan Razavi rivers in 6 stations and statistical period 1986 to 2016 with non-parametric and nonlinear methods of the gated recursive unit Network (GRU) and random forest algorithm (RF) were carried out. By using the bagging method, modeling of flow, sedimentation and total anion and Cation flow in both networks was modeled. MAE, MAPE and RMSE statistical indicators were used to evaluate the performance of the model and the R2 coefficient were used to evaluate the accuracy of data segmentation. Results of the average value of MAE, MAPE and RMSE indicators the water quality data of the stations examined in the GRU network is equal to 286.16, 0.06 and 1685.34 respectively and in the RF network is equal to 317.4, 0.08 and 1954.11 respectively and the sediment load data in the GRU network is equal to 200.95, 0.55 and 1434.44 respectively and in the RF network respectively equal to 52921.84, 0.90 and 1544.29 showed the superiority of the GRU model over the RF model in the modeling of sediment and water quality indicators of the Khorasan Razavi rivers.
    Keywords: Sediment load, Khurasan Razavi, Baginig method, Quality indicators
  • Mohadeseh Fakhar, Abbas Kaviani * Pages 1089-1103
    Drought is a natural phenomenon that affects different climatic, hydrological and environmental systems. Drought modeling is an important issue because it is considered important and necessary in order to contain or reduce its effects and to preserve water resources and social management. In this research, by using multiple indicators based on MODIS and CHIRPS precipitation data set, to investigate the spatial and temporal characteristics, intensity and frequency of drought in Qazvin plain in a 20-year period in order to identify and describe drought based on different indicators. The results of the surveys based on the TCI index showed that in 2004 and 2020, about 63% and 76% of the plain is under the influence of moderate to severe drought, with the difference that the result of the VCI index survey in the same year The analyzed data show that only 54.1% and 67.3% of the affected area show similar drought intensity levels. Therefore, the TCI index has estimated relatively more drought stress than the VCI index. From 2014 onwards, the eastern and southeastern areas of the plain are gradually facing an increasing trend of drought, and in the years 2018 to 2020, drought has been faced with much greater intensity. In examining the correlation between different indices, the PDSI index has the highest correlation with the SPI-1 index with a numerical value of 0.74. Qazvin plain is currently exposed to drought due to climate changes and lack of proper productivity in the use and distribution of water resources. Therefore, it is recommended that continuous monitoring of drought and the use of early warning systems are effective in preventing the possible occurrence of severe drought events in the future and the possibility of implicit risks for Qazvin Plain.
    Keywords: Land surface Temperature, MODIS dataset, Multiple drought indices, Temporal, spatial characteristics
  • Maryam Navabian *, Mostafa Jamshidi Avanaki Pages 1105-1118

    Lack of water resources due to droughts and mismanagement of water consumption, has been paid more attention to provide effective solutions to increase water productivity, especially in the agricultural sector. One of the most important solutions in this regard is the use of soil moisture monitoring systems. In such systems, the performance efficiency of moisture sensors used in the soil possesses particular importance. In this study, moisture sensors based on fiberglass structures were designed and manufactured in 2021 and their performance was characterized. For this purpose, the sensors were designed in the form of porous blocks containing four types of fiberglass woven structures as membranes (P200 ،T281 ،P296 و P186). The results of statistical studies showed that P200, P296, T281 and P186 sensors had acceptable accuracy for estimating soil moisture, respectively. Based on RMSE the sensor equipped with P200 and P186 membrane had 0.05 and 0.065 error that were the lower and highest accuracy in measuring soil moisture. Also, the performance of the designed sensors in ten soil textures showed that the highest measurement accuracy was in medium to light soil texture. So that in P200 sensor the Sandy loam soil texture (with nRMSE=0.004), P186 sensor the Loam and Sandy Loam soil texture (with nRMSE=0.097-0.099), P296 sensor the Loam soil texture (with nRMSE=0.071) and T281 sensor the Silty Loam soil texture (with nRMSE=0.07) had the highest accuracy. The results showed that the type of membrane is effective on the efficiency of the sensor and the choice of membrane is suggested depending on the soil texture. Except P186 membrane, other membranes have acceptable accuracy and their low cost, ability to store and send soil moisture data to processing systems, recommend their use in smart irrigation system.

    Keywords: Soil texture, moisture sensor, soil moisture, Fibrous Structures, Moisture Monitoring Systems
  • Najmeh Haj Seyed Ali Khani *, Ha, Mzeh Saeediyan, Peyman Madanchi, Alijan Abkar Pages 1119-1130

    The development of the underground dams is essential in the water supply and storage for different climates especially desert areas, and can be great help. Geoelectric samples were carried out in Kahnouj Shah Strait in two stages and a total of 6 electric sondages with different distances in the area of the project. Then, the obtained data were processed using IPI2WIN software. After preparing geological, slope and land use maps in each region and combining them using Boolean logic, areas that are suitable for underground dam construction in terms of geology, slope and land use were identified in a combined map. According to the results of the geoelectric sondages and field evidences, the bed stone at the proposed option have dense clay and many salts, the impact depth on the bed stone has been measured at least 3 to 12.6 meters. The highest depth of alluvial was related to the sondage 185, and in spite of the alluvial terrace located on the northern bank of the river, the measurements depth in this section was only 4.7 meters that indicating the high bet stone in this section. Sondage 149 indicates the presence of wet alluvial layer near the earth's surface. The results of the samples show that the electrical resistance of different layers is mainly less than 30 ohm/m and the values above 60 ohm/m are seen rarely and only there are in the surface layers, which is due to fine grain texture and high density of sediments as well as water salinity. Due to the limitation of river bed width, high bed stone and also the presented materials regarding the limited permeability of alluvial sediments, it seems that there is no minimum condition for establishing a suitable reservoir for underground dam in this option.

    Keywords: Kahnouj Shah Watershed, underground dam, Geoelectric, water storage
  • Mehdi Komasi *, Mehdi Lak Pages 1131-1143

    Stepped spillways have received special attention today for their simultaneous operation in energy transfer and dissipation. In designing these spillways, the best way is to achieve a design with the highest amount of energy dissipation in the downstream and the lowest design cost. In this study, a multi-objective optimization model based on weed algorithms (IWO) and water cycle (WCA) is used to design stepped spillways with the aim of minimizing implementation costs and maximizing energy dissipation. The efficiency of the developed model was tested on the spillway of the down Siah Bisheh Dam. The results showed that the IWO algorithm has better accuracy and convergence speed than the WCA algorithm in solving the problem of multi-objective stepped spillway optimization. It was also found that using a multi-objective optimization approach can provide a set of answers to designers who can choose a suitable design for implementation in any situation depending on the amount of cost and energy consumption. Comparison between the responses with the lowest concreting volume provided by the IWO compared to the Spillway plan implemented, reduced the concreting volume by 20% and increased the energy dissipation by 12%. For the WCA, it also reduced the volume of concreting by 10 percent and increased energy dissipation by 4.89 percent.

    Keywords: Energy dissipation, Multi-Objective Optimization, Metaheuristic, Stepped Spillways, Siah Bisheh
  • Hanieh Hamidian, Hamid Sodaeizadeh *, Rostam Yazdani-Biouki, Mohammad Ali Hakimzadeh Ardakani, Mehdi Soltani Gerdeframarzi Pages 1145-1161
    Due to the reduction of quality and non-saline water resources, it is important to cultivate plants with high tolerance to environmental stresses such as salinity. The medicinal plant of hyssop grows easily in any soil without the need for food. This study with aimed at the response of different methods of hyssop plant planting to different levels of salinity was conducted as factorial experiment based on a completely randomized design with 3 replications, during 2020-2021 growing season in Salinity Research Center, Yazd. The experimental factors included three levels of salinity (0.44 [control], 3 and 6 dS/m), as the first factor and two cultivation methods (seedlings and seeds) as the second factor. The results showed that the highest plant height (44 cm) in control (with 167% more salinity than 6 dS/m) and seedling method (43% more than seed method), leaf area (764.51 cm2 with different 55.5% than 6dS/m) was obtained in control method. maximum total dry weight (0.86 g/plant) in control (115% more than 6 dS/m) and seedling method (60% more than seed method), maximum carotenoids content (3.25 mg/g FW with different 62% more than 6 dS/m) were observed in control when seedling method was used, also, at control and seedling cultivation treatment maximum total chlorophyll content (26.87 mg/g FW and 106% more than 6 dS/m) and highest amount of sodium (9486.83 mg/kg DW with increasing 216% than control treatment) in 6 dS/m, and also highest amount of potassium (21090.09 mg/kg DW with different 30% than 6dS/m) in control, were observed. In general, in the seedling planting method, compared to seed planting, the plant had more tolerance and adaptation as well as growth.
    Keywords: Height, Seedling, Seed, Sodium, total dry weight
  • Masoud Farzamnia *, Mansour Moayeri, Mohsen Heidarisoltanabadi Pages 1163-1172

    Maintaining food security in light of excessive depletion of limited unrenewable water resources, requires the authorities to make efficient use of water and energy as well as enhancing the productivity of these factors in every sector, particularly in agriculture. In this study, the volume of irrigation water supplied from tube wells with the same water level, seed yield, productivity of water as well as energy consumption for sunflower irrigated with drip tape and furrow methods under farmer’s management were recorded and analyzed. The measurements were made over 2020-2021 on 14 fields across Esfahan province where sunflower was a primary crop. Data from the irrigation systems were analyzed using t-test and Pearson correlation coefficients. Based on the results, the average volume of irrigation water for drip tape and furrow methods were 6272 and 7987 cubic meters per hectar, respectively; showing significant difference. Comparison between the water requirement and the volumes of irrigation water applied by the farmers indicated deficit irrigation in 13 out of the 14 fields. Average sunflower seed yield for drip tape and furrow irrigation methods were 1894 and 1781 kg ha-1, respectively. In addition, average water productivity for the said irrigation methods were 0.3 and 0.23 kg ha-1, respectively; where no significant difference was found for any of the two foregoing parameters. There were inverse correlations between the volume of irrigation water and both seed yield and water productivity of sunflower, which were insignificant and significant, respectively. There were direct and significant relations between the volume of irrigation water and both energy consumption and energy productivity. For drip tape and furrow irrigation methods, the average values for energy consumption were 44871 and 44345 MJh-1, respectively which were not different significantly; and the amounts of energy productivity were 0.042 and 0.045 kg MJ-1, respectively which were not different significantly.

    Keywords: Volume of irrigated water, Seed yield, water, energy productivity, Sunflower
  • Ali Reza Vaezi *, Fereshteh Azarifam Maragheh Pages 1173-1182

    Surface runoff is the main factor eroding soil which causes sheet and interrill erosion in gentle slopes. It started when water infiltration would be lower than rainfall intensity during rainfall event. Soil properties can vary amount and rate of surface runoff during rainfall. This study was carried out to investigate the role of soil properties in amount of surface runoff generation and its temporal variations in different soil textures. Eight soil textures placed in 1 m × 1.2 m plots were exposed under seven simulated rainfalls with 60 mm h-1 in intensity for 60 min. Runoff samples were collected for 5-min intervals during each event. Results indicated that various soil physicochemical properties are different among the soils. Surface runoff varied among the soils and the highest runoff (55.51 mm) was in clay, while sand didn’t produce any runoff during rainfall. Surface runoff production rate temporally increased during rainfall and reached to a pick after about 30-50 min. Time to pick was very short (30 min) in fine textured soils. The correlation analysis showed that surface runoff is significantly affected by sand, silt clay, bulk density, gravel, hydraulic conductivity, calcium carbonate, gypsum and ESP. With an increase in soil hydraulic conductivity, surface runoff was inversely differed. Linear regression analysis showed that sand percentage is the most important factor controlling surface runoff in semi-arid soils. Controlling surface runoff in the soils with lower percentage of sand as well as hydraulic conductivity is essential to prevent sheet and interrill erosion in semi-arid soils.

    Keywords: Hydraulic conductivity, Inter-rill erosion, runoff, Simulated rain, Soil texture
  • Pouya Rahmani, Mohammad Ali Gholami Sefidkouhi *, Mojtaba Khoshravesh Pages 1183-1194

    Considering the crisis of water resources and spatial distribution of fertile lands, in order to reduce water consumption and increase food security, it is necessary to use a suitable cultivation model. The purpose of this research is to achieve a suitable cultivation pattern using the method of determining virtual water exchanges in Kurdistan province. The data of this research during the 10-year statistical period (1389 to 1398) in Kurdistan province includes information on the cultivated area and yield of 22 garden crops, irrigation information, meteorological data, population, per capita consumption of food products and their prices, which are calculated in Microsoft Excel ( 2021) has been accepted. The indices related to water requirement values, total virtual water, green virtual water, blue virtual water and virtual water balance were calculated for all selected products. In addition, the lack of attention to the spatial distribution of horticultural crops increased the average virtual water by 26.75 cubic meters per kilogram in Kurdistan province. Virtual water includes 97.4% of the total virtual water for all products investigated in the province, which shows the dependence of the agricultural sector on irrigation in the region. In general, by adopting three indicators of total virtual water, unit value of water and the ratio of required water to available virtual water among the horticultural crops examined, the most suitable cultivation pattern for Kurdistan province in order of priorities is horticultural crops such as seed crops, cold-season crops It is dry, nucleated and grainy. Based on the results of this research, it is suggested to the provincial managers related to the issue that in order to reduce the pressure on the water resources of Kurdistan province and virtual water exchanges, instead of paying attention to the seeded and seeded

    Keywords: : Blue water, Food Security, Water productivity, Water Resources Management
  • Hojjatollah Ghasemi, Amirpouya Sarraf *, Babak Aminnejad Pages 1195-1214
    Evaporation and Transpiration (including soil water evaporation and transpiration in plants) account for about 60% of the annual atmospheric precipitation on the earth. This process is the backbone of the hydrological cycle and a key element in Water Resources Management and the agricultural sector. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) and the Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) are specialized models that address this problem. A SEBAL model is a tool for estimating the spatial distribution of actual evaporation and transpiration using satellite images such as MODIS, and Landsat 8. Although Landsat 8 images have a higher Spatioal resolution than MODIS images (30 m vs. 1000 m), their Tempoural resolution is lower than that of MODIS images (every 16 days vs. every day). On the other hand, daily MODIS images may not always be usable because of problems such as cloudiness. In addition, the interpretation of numerous satellite images is very time-consuming. In the current study, the evaporation and transpiration values in the catchment area of Karun River were obtained in three dry, normal and wet years (2019, 2020, 2021) using the recalibrated SWAT model based on runoff and crop yield and the SEBAL algorithm. Then the results of the SEBAL algorithm and SWAT model were compared with each other based on the water year conditions. In the second stage of the research, the results of the SEBAL algorithm and the range of changes of the main parameters of this algorithm in the plains of Ahvaz-Mlathani and Al-Baji basins were presented according to the ground data and using the MODIS images from the Terra satellite with a suitable time resolution and OLI sensor from Landsat8 satellite, which has a good spatial resolution.
    Keywords: SEBAL, evapotranspiration, runoff, crop yield, MODIS
  • Javid Nayebi, Hassan Shantia, Iman Hajirad, Masoud Pourgholam-Amiji * Pages 1215-1230

    The irrigation system, as one of the main factors in the production of agricultural products, plays a significant role in improving crop yield and agricultural water productivity. It is natural that choosing the right type of irrigation system for each region and product is important. In the present study, we selected the best irrigation system in the agricultural lands of Hakkamabad, Tabriz City, from the Hierarchical Analysis Process (AHP) among all types of rain irrigation systems, including fixed classic, manual displacement, wheeled, pulley, central rotary, linear, and other systems. Local irrigation, including tip, drip, fogger, and low-pressure bubbler, and surface irrigation systems, including flood irrigation, spot irrigation, strip irrigation, mechanized leakage, and leakage, were used. In this study, technical, social, economic, operational, environmental, and agricultural tourism criteria were used to select the most appropriate irrigation system for the study area. The results of the hierarchical analysis process showed that among the selected criteria and sub-criteria, the agricultural tourism criterion and tourism attractiveness sub-criterion had the most influence, while the technical criterion and automation possibility sub-criterion had the least influence on choosing the type of irrigation system. In this study, the Kirti irrigation system, with a score of 6.53, was chosen as the best option for the study area. Among the rain irrigation methods, a fixed classical system with a score of 4.34 and, among local methods, a tip system with a score of 3.82 were considered as another option for agricultural lands in Hakkamabad, Tabriz City.

    Keywords: Agricultural tourism, Environment, Irrigation Systems, Tabriz City
  • Fatemeh Mirzamohammadloo, Ghorban Mahtabi *, Majid Mohammadi, Zahra Abdollahi Pages 1231-1244
    In this study, the environmental flow of the Sojasrood River (Yengikand station) at Zanjan province was calculated using the water quality )the so-called Q relationship) and M5 tree decision methods and then the results were compared with the four hydrological methods (Smakhtin, desktop reserve model, FDC shifting and single low flow indices (7Q10 and 7Q2). Evaluation of the hydrological methods showed that the FDC shifting method has the proper accuracy than other methods in determining the environmental flow of the Sojasrood River. Based on the FDC shifting method, the environmental flow (Environmental Management Class C) at Yengikand station was equal to 0.99 (m3/s), respectively, which is equal to 29/4% of MAR. The maximum value of environmental flow was obtained by the water quality method (1.48 m3/s, equal to 43.9% of MAR) and the minimum value of environmental flow was obtained by 7Q10 and 7Q2 method (0.26 m3/s, equal to 7.7% of MAR) while, the environmental flow was determined 1.11 m3/s (equal to 32.8% of MAR) based on the tree decision method. In sum, the tree decision method (M5) extracted the equations of flow duration curve and could properly determine the environmental flow and is able to provide the values of characteristic discharges of a river.
    Keywords: Environmental flow, Water Quality, decision tree, FDC Shifting, Sojasrood