به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « simulation » در نشریات گروه « کشاورزی »

  • مهرنوش پارسا*، حسین بارانی، افشین سلطانی، عبدالرضا بهره مند، حسن قلیچ نیا
    تغییر اقلیم، از بزرگ ترین چالش هایی است که بشر در قرن بیست ویک با آن مواجه بوده است چراکه می تواند اثرات شدیدی بر منابع آب، کشاورزی، انرژی و حتی زیست اقلیم انسان داشته باشد. هدف از این مطالعه بررسی تغییرات پارامترهای اقلیمی در چهار سایت پلور، رینه، کنگرچال و پشتکوه استان مازندران با استفاده از مدل های گردش عمومی جو می باشد. داده های مدل های IPSL-CM5A-MR و CSIRO-MK36 تحت سناریوهای RCP4/5 و RCP8/5 گزارش پنجم برای ارزیابی تاثیر تغییرات اقلیمی با ریزگردان آماری LARS WG ریزمقیاس شده اند. پس از انجام واسنجی، صحت سنجی و مدل سازی داده ها در دو ایستگاه (آبعلی و کیاسر) کارایی مدل ها ازنظر مقدار انطباق داده های مشاهده شده با مقدار شبیه سازی شده با استفاده از شاخص RMSE، R2، MAE ارزیابی گردید. نتایج به دست آمده نشان داد که مدل های IPSL-CM5A-MR و CSIRO-MK36 نتایج قابل قبولی به دست می دهند در  ایستگاه آبعلی مقدار بارندگی در دوره پایه 08/542 میلی متر می باشد تحت سناریوهای RCP4/5 و RCP8/5 در هر دو مدل IPSL-CM5A-MR و CSIRO-MK36 در آینده بین سال های (2060-2021) به میزان 0/97- 0/91 درصد افزایش خواهد داشت. میانگین دمای حداکثر 2/2-1/7 سانتی گراد و دمای حداقل 1/88-1/56 سانتی گراد نسبت به دوره پایه افزایش خواهد داشت. در ایستگاه کیاسر نیز مقدار بارندگی در دوره پایه 528/46 میلی متر می باشد که تحت سناریوهای RCP4/5 و RCP8/5 در هر دو مدل در آینده بین سال های (2060-2021) به میزان 0/96- 0/87 درصد افزایش خواهد داشت. میانگین دمای حداکثر 2/18-1/72 سانتی گراد و دمای حداقل 1/82-1/62 سانتی گراد نسبت به دوره پایه افزایش خواهد داشت.
    کلید واژگان: تغییر اقلیم, گردش عمومی جو, روند, مدل سازی, استان مازندران}
    Mehrnoush Parsa *, Hossein Barani, Afshin Soltani, Abdolreza Bahremand, Hassan Ghelichnia
    Climate change is one of the biggest challenges that humanity has faced in the 21st century, because it can have severe effects on water resources, agriculture, energy, and even human bioclimate. The purpose of this study is to investigate the changes of climatic parameters in four sites of Plour, Rineh, Kangarchal and Poshtkoh in Mazandaran province using general atmospheric circulation models. For this purpose, the data of IPSL-CM5A-MR and CSIRO-MK36 models under RCP4/5 and RCP8/5 scenarios have been scaled with LARS WG statistical micro-rotator to evaluate the impact of climate change. After carrying out calibration, verification and modeling of data in two stations (Abali and Kiasar), the effectiveness of the models in terms of the amount of compliance of the observed data with the simulated value using the RMSE index, R2, MAE was evaluated. The obtained results showed that IPSL-CM5A-MR and CSIRO-MK36 models obtain acceptable results. Considering that in Abali station, the amount of rainfall in the base period is 542.08 mm under RCP4.5 and RCP8.5 scenarios in both IPSL-CM5A-MR and CSIRO-MK36 models in the future between (2021-2060) will increase by 0.91-0.97 percent. The average maximum temperature will increase by 1.7-2.2 centigrade and minimum temperature by 1.56-1.88 centigrade compared to the base period. Accordingly, the amount of rainfall in the base period in Kiasar station is 528.46 mm, which under the scenarios of RCP4.5 and RCP8.5 in both models in the future between the years (2021-2060) is 96. 0-87% will increase. The average maximum temperature will increase by 1.72-18.2 centigrade and the minimum temperature will increase by 1.62-1.82 centigrade compared to the base period.
    Keywords: Climate Change, Global Circulation Model, Trend, Simulation, Mazandaran}
  • جعفر پوررضا*، سید یعقوب هاشمی، عبدالله بحرانی، مهران ممبینی
    به منظور برآورد پارامترها و ارزیابی مدل CropSyst برای پیش بینی رشد و عملکرد دو رقم گندم در شمال شرق خوزستان آزمایشی به صورت طرح اسپلیت اسپلیت پلات در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در یک مزرعه تحقیقاتی در شهرستان رامهرمز با سه تکرار اجرا شد. فاکتورها شامل رژیم آبیاری در دو سطح (آبیاری کامل و قطع آبیاری پس از گل دهی)، تاریخ کاشت (شش تاریخ شامل:30 مهر، 15 آبان، 30 آبان، 15 آذر، 30 آذر و 15 دی) و دو رقم گندم (چمران2 و سیروان) بودند. مدل CropSyst برای ارقام مختلف با دقت قابل قبولی واسنجی شد. پارامترهای گیاهی این مدل از جمله فاکتورهای فتوپریود و بهاره سازی در این مرحله تعیین شدند. براساس نتایج، طول روز بحرانی، طول روز سقف، تعداد روز بهاره سازی پایه، حداقل سرعت نمو در شرایط عدم بهاره سازی و نقطه اشباع بهاره سازی برای رقم چمران 2 به ترتیب برابر با 14، 8، صفر، 9/0 و 24 و برای رقم سیروان به ترتیب 8/13، 8/7، صفر، 93/0 و 25 بود. نتایج حاصل از شبیهسازی مراحل گلدهی و رسیدگی فیزیولوژیک براساس آماره های RMSE، d، CRM و EF، نشان داد که مدل Cropsyst با دقت خوبی مراحل مذکور را برای ارقام مختلف شبیهسازی نمود. نتایج شبیهسازی ماده خشک اندامهای هوایی برای ارقام مختلف نشان داد که این مدل قادر به شبیه سازی 95 تا 98 درصد این پارامتر در تیمارهای مختلف تاریخ کاشت و آبیاری بود. مقدار خطای مدل براساس آماره RMSE برای ماده خشک اندامهای هوایی در رقم-های چمران 2 و سیروان به ترتیب 627 و 351 کیلوگرم در هکتار بود.
    کلید واژگان: شبیه سازی, مدل Cropsyst, ارقام, ارزیابی}
    JAFAR POURREZA *, Sayed Yaghoub Hashemi, Abdolah Bahrani, Mehran Mombaini
    To Estimate Parameters and Evaluation of Cropsyst Model to Predict the Growth and Yield of Two Wheat Cultivars in Northeast Khuzestan, an field experiment was conducted in the form of randomized complete block design in a research farm in Ramhormoz with three replications. Factors were included irrigation regime at two levels (full irrigation and stop irrigation after flowering), cultivation date (six dates including: October 30, November 15, November 30, December 15, December 30, and January 15) and two varieties of wheat. (Chamran 2 and Sirvan). Based on the results, the critical day length, the ceiling day length, the number of basic vernalization days, the minimum growth rate in the absence of vernalization, and the saturation point of vernalization for Chamran 2 variety are equal to 14, 8, zero, and 0.9, respectively. and 24, and for the number of Sirvan, it was 13.8, 7.8, zero, 0.93 and 25, respectively. The results obtained from the simulation of flowering and physiological ripening stages based on RMSE, d, CRM and EF statistics showed that the Cropsyst model simulated the mentioned stages with good accuracy for different figures. The simulation results of dry matter of aerial organs for different figures showed that this model was able to simulate 95 to 98 percent of this parameter in different treatments of planting date and irrigation. The error value of the model based on the RMSE statistic for the dry matter of aerial organs in Chamran 2 and Sirvan cultivars was 627 and 351 kg per hectare, respectively.
    Keywords: Simulation, Cropsyst Model, Cultivar, Evaluation}
  • مهسا مصطفوی، یوسف هاشمی نژاد *، محمد آرمین، حمید مروی، کوروش شجاعی

    این تحقیق به منظور ارزیابی عملکرد و بهره وری آب سیب زمینی تحت شرایط کم آبیاری با استفاده از مدل SWAP در قطب های عمده سیب زمینی کاری استان خراسان رضوی شامل فریمان، قوچان و گلمکان در سال 1398 به اجرا درآمد. ابتدا توانایی مدل در شبیه سازی شاخص سطح برگ و عملکرد سیب زمینی براساس اندازه گیری های انجام شده از مزارع هر سه منطقه موردارزیابی قرار گرفت. سپس با استفاده از مدل ارزیابی شده، عملکرد و بهره وری آب سیب زمینی تحت سناریوهای مختلف آبیاری و کم آبیاری شامل آبیاری مرسوم، آبیاری بر اساس 100، 90، 80، 70، 60 و 50 درصد نیاز آبی شبیه‎سازی شد. نتایج نشان داد که مدل SAWP در تمامی مناطق دارای قدرت خوب (R2>0/89) و دقت بالایی در شبیه سازی شاخص سطح برگ (RMSE<0/73) بود. قدرت و دقت مدل SAWP در شبیهسازی عملکرد (R2=0/96 و RMSE=908/5 kg ha-1) و بهره وری آب (R2=0/93 و RMSE=0/5 kg m-3) سیب زمینی نیز به ترتیب بالا و قابل قبول بود. همچنین نتایج نشان داد که با کاهش میزان آب مصرفی نسبت به آبیاری کامل تا 50 درصد نیاز آبی، عملکرد سیب زمینی روند کاهشی داشت. میزان کاهش عملکرد به ازای هر یک درصد کاهش در میزان آب آبیاری در قوچان، فریمان و گلمکان به ترتیب 97/255 و 19/120 و 62/78 کیلوگرم در هکتار به دست آمد. میزان بهره وری آب نیز با اعمال کم آبیاری تا 50 درصد نیاز آبی در گلمکان و فریمان و تا 90 درصد نیاز آبی در قوچان افزایش یافت. به طورکلی، با اتخاذ سناریوی کم آبیاری مدیریت شده در سطح 80 درصد نیاز آبی در گلمکان و فریمان و 90 درصد نیاز آبی در قوچان ضمن حفظ عملکرد در حد مطلوب می توان بهره وری آب را نسبت به آبیاری کامل بهبود داد.

    کلید واژگان: اعتبار سنجی, شبیه سازی, عملکرد, SWAP}
    Mahsa Mostafavi, Yousef Hasheminejhad *, Hamid Marvi, Koorosh Shojaei

    This study was conducted in order to evaluate the SWAP model to simulating yield and water productivity of potato under deficit irrigation conditions in the main potato cultivation regions of Razavi Khorasan province, including Fariman, Ghoochan, and Golmkan in 2019. First, the model performance to simulate the leaf area index and potato yield was evaluated based on the measurements taken from the fields of three locations. Then, using the evaluated model, the potato yield and water productivity were simulated under different irrigation and deficit irrigation scenarios, including irrigation based on farmer management, and 100, 90, 80, 70, 60 and 50% of potato water requirement. The results showed that the SAWP model had good performance in simulating potato leaf area index (R2>0.89 and RMSE<0.73), yield (R2=0.96 and RMSE=5.908 kg ha-1), and water productivity (R2=0.93 and RMSE=0.5 kg m-3). Compared to full irrigation, by reducing irrigation water amount to 50% of the water requirement, the potato yield decreased. The amount of yield decrease for each one percent decrease in the amount of irrigation water in Ghoochan, Fariman, and Golmkan was 255.97, 120.19 and 78.62 kg ha-1, respectively. The potato water also increased by using deficit irrigation up to 50% of the water requirement in Golmkan and Fariman and up to 90% of the water requirement in Ghoochan. In general, by adopting the deficit irrigation at the level of 80% of the water requirement in Golmakan and Fariman and 90% of the water requirement in Ghoochan, it is possible to improve the water productivity compared to full irrigation while maintaining the optimum yield.

    Keywords: Simulation, SWAP, Validation, Yield}
  • آتنا شهرکی، مهدی خجسته پور*، محمودرضا گلزاریان، الهام آذرپژوه

    این مطالعه با هدف شبیه سازی انتقال حرارت و جرم در طول خشک کردن رفرکتنس ویندو برای ژل آلوئه ورا انجام شده است. با کمک نرم افزار کامسول مولتی فیزیکس (COMSOL Multiphysics) یک مدل سه بعدی برای حل معادلات انتقال حرارت و جرم ایجاد شد. بدین منظور معادلات دیفرانسیل انتقال حرارت و جرم به صورت هم زمان و وابسته به هم حل شدند. مدل فوق با شرایط اولیه، دمای آب 60، 70، 80 و 90 درجه سلسیوس و ضخامت ژل آلوئه ورا 5 و 10 میلی متر در نظر گرفته شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد زمان خشک کردن مورد نیاز برای کاهش رطوبت ژل آلوئه ورا از 110 به 0.1 گرم آب بر گرم ماده خشک در طول خشک کردن رفرکتنس ویندو در دمای آب 60، 70، 80 و 90 درجه سلسیوس برای ژل آلوئه ورا با ضخامت 5 میلی متر به ترتیب 120، 100، 70 و 50 دقیقه و برای ژل آلوئه ورا با ضخامت 10 میلی متر به ترتیب 240، 190، 150 و 120 دقیقه بود. هم چنین سرعت خشک شدن برای ژل آلوئه ورا با ضخامت 5 میلی متر به ترتیب 0.915، 1.099، 1.57 و 2.198 گرم آب بر دقیقه و برای ژل آلوئه ورا با ضخامت 10 میلی متر به ترتیب 0.457، 0.578، 0.732 و 0.915 گرم آب بر دقیقه بود. بنابراین نتایج حاصل از شبیه سازی، مطابق داده های تجربی مقالات مشابه است و هرچه دمای آب بالاتر و ضخامت محصول کم تر باشد، محصول سریع تر خشک می شود.

    کلید واژگان: انتقال حرارت, انتقال جرم, رفرکتنس ویندو, ژل آلوئه ورا, شبیه سازی}
    A. Shahraki, M. Khojastehpour *, M. R. Golzarian, E. Azarpazhooh
    Introduction

    Drying is one of the oldest methods of food preservation. To increase the efficiency of heat and mass transfer while maintaining product quality, the study of the drying process is crucial scientifically and meticulously. It is possible to conduct experimental tests, trial and error, in the drying process. However, this approach consumes time and cost, with a significant amount of energy resources. By harnessing available software and leveraging technological advancement to develop a general model for drying food under varying initial conditions, the drying process can be significantly optimized.

    Materials and Methods

    This study was conducted with the aim of simulating heat and mass transfer during Refractance window drying for aloe vera gel. Comsol Multiphysics version 5.6 is a three-dimensional model used to solve heat and mass transfer equations. For this purpose, the differential equations of heat and mass transfer were solved simultaneously and interdependently. The above model considered various initial conditions: water temperature of 60, 70, 80, and 90℃, and aloe vera gel thickness of 5 and 10 mm. The initial humidity and temperature of the aloe vera is uniform. The initial temperature is 4℃ and the initial humidity of the fresh aloe vera sample is 110 gwater/gdry matter. Heat is supplied only by hot water from the bottom surface of the product.

    Results and Discussion

    The drying time was needed to reduce the moisture content of aloe vera gel from 110 to 0.1 gwater/gdry matter during Refractance window drying. Aloe vera gel with a thickness of 5 mm dried in 120, 100, 70, and 50 minutes at water temperatures of 60, 70, 80, and 90℃, respectively. For a 10 mm thick layer of aloe vera gel, the drying time was 240, 190, 150, and 120 minutes, for water temperatures of 60 to 90℃, respectively. These results demonstrate the importance of both the water temperature and thickness on the drying time. Furthermore, the drying rate of aloe vera gel increased as the water temperature increased from 60 to 90℃, the drying rates were 0.915, 1.099, 1.57, and 2.198 gwater/min for 5 mm thickness and 0.457, 0.578, 0.732, and 0.915 gwater/min for 10 mm thick layer of aloe vera gel, respectively.

    Conclusion

    Based on the simulation results, the optimal model is with a water temperature of 90℃ and an aloe vera gel thickness of 5 mm. Overall, the modeling results are consistent with the results of experimental data.

    Keywords: Aloe Vera Gel, Heat Transfer, Mass Transfer, Refractance Window Dryer, Simulation}
  • Mohsen Dalvi-Isfahan *, Mohsen Mokhtarian
    A model for simultaneous heat and mass transfer during the cooking process of frozen hamburger has been developed, using a modified form of Darcy's law to describe the capillary flow of moisture and Fourier's second law in cylindrical coordinates to describe the heat transfer. The effects of cooking time (0 to 12 min), cooking temperature (140 to 160 °C), and patty thickness (10 to 14 mm) during the hamburger cooking process on temperature profile, moisture content, and inactivation kinetics of Salmonella bacteria were investigated. The results showed that the predicted temperature and moisture values are in good agreement with the measured data. Due to the low convective heat transfer coefficient in the upper part of the sample at the beginning of the cooking process, non-uniformity in temperature was observed, which was resolved by flipping the hamburger and resulted in a reduction in cooking time. In addition, an increase in the heating temperature results in an increase in the rate of evaporation and moisture loss from the hamburger patty. The simulation results showed that at a cooking temperature of 140 °C and a patty thickness of 14 mm, all points of the hamburger will not achieve a 12D reduction of Salmonella and there is a possibility of salmonellosis under these conditions.
    Keywords: Cooking, Hamburger, Salmonella, Simulation}
  • مجتبی محمدی*، حسین جهانتیغ، فرهاد ذوالفقاری

    برآورد دقیق میزان تبخیر در برنامه ریزی صحیح و بهره برداری بهینه از پروژه های منابع آب و فعالیت های کشاورزی بسیار مهم است. تبخیر تحت تاثیر بسیاری از نیروهای محرکه است که با ویژگی غیرخطی، غیرثابت و تصادفی مشخص می شوند. چنین عواملی به وضوح مانع از راه اندازی مدل های پیش بینی دقیق می شود. از این رو، در این مطالعه به پیش بینی ماهانه تبخیر از تشت با استفاده از رویکردهای انفرادی و ترکیبی مدل های داده کاوی در استان سیستان و بلوچستان پرداخته شده است. داده های هواشناسی شامل متوسط دمای ماهانه، بیشینه دمای ماهانه، کمینه دمای ماهانه، میانگین سرعت باد، متوسط رطوبت نسبی، بیشینه رطوبت نسبی، کمینه رطوبت نسبی و مجموع بارش ماهانه از ایستگاه های سینوپتیک در استان سیستان و بلوچستان به عنوان متغیرهای پیش بینی کننده استفاده شد. در رویکرد عملکرد انفرادی مدل های داده کاوی، از هشت مدل داده کاوی به منظور شبیه سازی و پیش بینی تبخیر از تشت استفاده شد. از رویکرد ترکیبی VEDL به منظور ارائه یک مدل ترکیبی (ترکیب هشت مدل انفرادی داده کاوی اشاره شده) با استفاده از روش واپسگرای رای و رای وزنی مورد استفاده قرار گرفت. به منظور ارزیابی مدل های مورد استفاده در این پژوهش از معیارهای ارزیابی ضریب تعیین (R2)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین خطای مطلق و نمودار تیلور استفاده شد. در بین مدل های انفرادی مدل شبکه عصبی مصنوعی (ANN) با میزان R2 برابر 89/0 و RMSE برابر 95/45 در مرحله آموزش و میزان R2 برابر 96/0 و RMSE برابر 18/44 در مرحله آزمون، بهترین عملکرد را در هر دو مرحله آموزش و آزمون داشته است و به عنوان بهترین مدل داده کاوی در ایستگاه زاهدان به منظور پیش بینی تبخیر از تشت ماهانه معرفی شد. نتایج اجرای مدل ترکیبی نشان داد که رویکرد ترکیبی مدل ها موجب بهبود نتایج نسبت به بهترین مدل انفرادی شده است. به طوری که مقادیر RMSE از مقدار 95/45 به مقدار 1/33 و مقادیر R2 از مقدار 89/0 به مقدار 94/0 و مقدار MAE از 92/32 به مقدار 9/32 بهبود یافته است.

    کلید واژگان: استان سیستان و بلوچستان, تبخیر واقعی, واپسگرای رای, داده کاوی, شبیه سازی}
    Mojtaba Mohammadi *, Hossein Jahantigh, Farahad Zolfaghari
    Introduction

    Evaporation, the process by which water molecules escape a surface after absorbing sufficient energy to overcome vapor pressure, is a major contributor to water scarcity, especially in arid and semi-arid regions where heat readily facilitates this escape. Accurately estimating evaporation losses is crucial for effective water resource management, crop water demand prediction, and irrigation scheduling. Machine learning (ML) has emerged as a powerful tool for tackling the complex and stochastic nature of environmental problems. ML models excel at identifying relationships between predictor variables and outcomes (predictands), often surpassing traditional methods. However, their performance can vary depending on input factors and climatic conditions. Recently, hybrid techniques that combine multiple models have gained traction in climate and hydrology studies. These techniques leverage the strengths of different approaches within a single algorithm, potentially capturing more complex patterns in data series. This research will explore the potential of various individual ML models and propose a novel hybrid approach for estimating pan evaporation in Sistan and Baluchistan Province.

    Materials and Methods

    This study investigates pan evaporation simulation and prediction in Sistan and Baluchistan Province, Iran. Synoptic station data (1980-2019) served as model inputs, while pan evaporation measurements from these stations provided the observed values. In this research, in the approach of individual performance of data mining models, eight data mining models were used to simulate and predict evaporation from the pan. In addition to the individual performance approach, the combined VEDL approach was used to provide a hybrid model (a combination of the mentioned eight individual models of deep learning). In this hybrid approach to regression issues, the estimators of all models are averaged to obtain an estimate for a set called vote regressors (VRs). There are two approaches to awarding votes: average voting (AV) and weighted voting (WV). In the case of AV, the weights are equivalent and equal1. A disadvantage of AV is that all of the models in the ensemble are accepted as equally effective; however, this situation is very unlikely, especially if different machine learning algorithms are used. WV specifies a weight coefficient for each ensemble member. The weight can be a floating-point number between Zero and one, in which case the sum is equal to one, or an integer starting at one denoting the number of votes given to the corresponding ensemble member. the weight of each model was selected based on the accuracy of the model's performance using the evaluation criteria obtained from the training implementation section of individual models. the model’s performance was assessed using statistical measures, including R2, RMSE, MAE, and Taylor diagram.

    Results and Discussion

    The results showed that all the models had very good results in both the training and testing stages. All models exhibited excellent performance during training and testing. The Artificial Neural Network (ANN) achieved the highest accuracy in both phases at the Zahedan station (R² = 0.89, RMSE = 45.95 in training; R² = 0.96, RMSE = 44.18 in validation). It emerged as the best model for monthly pan evaporation prediction at this station. Other models also performed well, with the Support Vector Machine (SVM) and Random Forest (RF) models achieving R² values of 0.89 and 0.88 in training, respectively. Notably, the BART model ranked second in validation (R² = 0.96). The Tree Model (TM) had the lowest accuracy (R² = 0.84 and 0.93 in training and validation, respectively). Across all stations, ANN, SVM, and RF consistently delivered the best results in both training and testing. In the test phase, the SVM model outperformed others in Khash, Iranshahr, and Chabahar stations (R² = 0.94, 0.96, and 0.94, respectively). At the Saravan station, the RF model achieved the highest R² (0.94) during testing. To develop a hybrid data mining model, the Voting Ensemble for Deep Learning (VEDL) technique was employed with weighted voting in the training stage. The combined model significantly improved upon the best individual model. RMSE decreased from 45.95 to 33.1, R² increased from 0.89 to 0.94, and MAE improved from 32.92 to 23.9. Evaluation using the Taylor diagram further confirmed the superior performance of the VEDL model compared to the individual ANN model.

    Conclusion

    The results showed that among all the models, ANN, SVM, and RF models had the best performance in the two stages of training and verification. In the validation stage, the SVM model with R2 values equal to 0.94, 0.96, and 0.94 performed best in the Khash, Iranshahr, and Chabahar stations. At the Saravan station, in the Sensji validity stage, the RF model with an R2 value of 0.94 had the best performance among the models. The excellent performance of the models in the two stages of training and validation is another finding of the research, These results are consistent with the results of researchers who have expressed the appropriate efficiency of machine learning models in estimating evaporation/evaporation and transpiration in different climatic regions of Iran. The results of the combined model showed that the combined model improved the results compared to the best individual model so that the RMSE values increased from 45.95 to 33.1, the R2 values increased from 0.89 to 0.94, and the MAE value improved from 32.92 to 23.9. The use of the VEDL approach to estimate evaporation from the pan was a new approach that has not been used in past studies. Therefore, according to the results of this research, the proposed deep sensing model is proposed to estimate the evaporation of arid and semi-arid areas for water resources management and agricultural planning.

    Keywords: Actual Evaporation, Data Mining, Simulation, Voting Regressors, Sistan, Balouchestan Province}
  • الهام مدیری، داود براری تاری*، ابراهیم امیری، یوسف نیک نژاد، هرمز فلاح آملی
    هدف

    به منظور شبیه سازی عملکرد، سطح برگ و مقدار نیتروژن گیاه برنج با استفاده از مدل ORYZA2000 در مقادیر مختلف کود نیتروژنه و شیوه های متفاوت تقسیط کود، آزمایشی در مزرعه تحقیقاتی واقع در استان مازندران (بابل) طی سال های 1396 و 1397 به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد.

    روش پژوهش:

     عامل اول شامل چهار سطح کود نیتروژنه (50، 90، 130 و 170 کیلوگرم در هکتار، از منبع اوره) و عامل دوم شیوه های متفاوت تقسیط کود (T1: 70 درصد پایه+ 30 درصد پنجه زنی، T2: 33/33 درصد پایه+ 33/33 درصد پنجه زنی+ 33/33 درصد ظهور خوشه آغازین، T3: 25درصد پایه+ 50 درصد پنجه زنی+ 25 درصد ظهور خوشه آغازین، T4: 25 درصد پایه+ 25 درصد پنجه زنی+ 50 درصد ظهور خوشه آغازین) بودند.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که مدل، عملکرد دانه، زیست توده، نیتروژن دانه و نیتروژن کل (مجموع دانه، ساقه و برگ) را به ترتیب با ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده چهار، چهار، نه و شش درصد در مرحله کالیبراسیون و پنج، چهار، چهار و هشت درصد در مرحله اعتبارسنجی به خوبی شبیه سازی نمود. میانگین مربعات خطا برای شاخص سطح برگ به میزان 5/0 و 4/0 به ترتیب در کالیبراسیون و اعتبارسنجی مدل مشاهده شد.  

    نتیجه گیری

    با توجه به نتایج به دست آمده مدل ORYZA2000 می تواند به عنوان یک مدل شبیه سازی مطلوب برای انتخاب مناسب ترین استراتژی جهت بهبود عملکرد برنج در مدیریت مختلف کود نیتروژن در مناطق برنج خیز شمال کشور استفاده شود.

    کلید واژگان: اعتبارسنجی, تقسیط کود نیتروژن, سطح برگ, شبیه سازی, عملکرد}
    Elham Modiri, Davood Barari Tari *, Ebrahim Amiri, Yousef Niknejad, Hormoz Fallah Amoli
    Objective

    In order to simulate yield, leaf area, and nitrogen content in rice plant by using the ORYZA2000 model under different nitrogen fertilizer amounts and various splitting approaches, a factorial experiment based on a randomized complete block design with three replications was carried out at a research farm located in the Mazandaran Province (Babol) during 2017-18.

    Methods

    The first factor comprised four nitrogen fertilizer rates (50, 90, 130, and 170 Kg n ha−1, supplied as urea) and the second factor comprised various fertilizer splitting appraoches (T1: 70% basal+ 30% in tillering stage; T2: 33.33% basal+ 33.33% in tillering stage+ 33.33% in panicle initiation stage; T3: 25% basal+ 50% in tillering stage+ 25% in panicle initiation stage; T4: 25% basal+ 25% in tillering stage+ 50% in panicle initiation stage).

    Results

     The results demonstrated that the model successfully simulated grain yield, biomass, grain nitrogen, and total nitrogen with RMSEn of four, four, nine, and six percent in calibration, and five, four, four, and eight percent in validation, respectively. The mean square error for the leaf area index was 0.5 and 0.4 in the model’s calibration and validation, respectively.

    Conclusion

    Based on the results obtained, the ORYZA2000 model can be used as a suitbale simulation model for selecting the best strategy for enhancing rice yield under different nitrogen fertilizer management in the rice-rich regions of northern Iran.

    Keywords: Leaf Area, Simulation, Splitting Of Nitrogen Fertilization, Validation, Yield}
  • محمدجواد مهدی زاده راینی*، حمید محمدی، سامان ضیایی، علی آذره

    ارزش و ضرورت اقلیم به عنوان یکی از عامل های زیستی انسان هرگز به اندازه امروز در مسائل بزرگ و توسعه یافته اقتصادی و اجتماعی بیان نشده است و در حال حاضر همچنین تعداد زیادی از تصمیم گیران مسائل کلان اقتصادی و اجتماعی مخصوصا در کشور ایران بسیار موثر هستند. در جهان کنونی تعداد زیادی از صاحب نظران مسائل سیاسی، اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی تغییر اقلیم را یکی از مهم ترین و تاثیرگذارترین معضلات در عرصه ها و مراحل مختلف زندگی انسان قلمداد می کنند و پیش بینی می کنند که این موضوع به صورت فزاینده ای مشکلات مختلفی را به همراه خواهد داشت. تغییرات آب و هوایی تاثیر قابل توجهی بر تولید جهانی محصولات کشاورزی داشته است. بررسی تاثیر تغییر اقلیم بر تولید محصولات کشاورزی برای اتخاذ تصمیمات پیشگیرانه برای بهبود کشاورزی بسیار مهم است. هدف پژوهش حاضر شبیه سازی الگوی کشت محصولات کشاورزی شهرستان جیرفت تحت تاثیر سناریوهای مختلف اقلیمی است. بدین منظور در آغاز با استفاده از روش های رگرسیونی تاثیر متغیرهای اقلیمی دما و بارندگی بر عملکرد محصولات منتخب در دوه 2022-1991 (1401-1370) بررسی شد. آنگاه با استفاده از مدل گردش عمومی HadCM3 تغییرپذیرهای اقلیم شهرستان جیرفت برای دوره های 2045-2011 (1423-1389)، 2065-2046 (1443-1424)، 2079-2066 (1457-1444) و 2099-2080 (1477-1458) پیش بینی شد. در پایان با به کارگیری رهیافت برنامه ریزی ریاضی مثبت الگوی کشت منطقه شبیه سازی و اثرگذاری های تغییر اقلیم بر الگوی کشت در دوره های یادشده بررسی شد. نتایج نشان داد متغیرهای اقلیمی دما و بارش تاثیر معنی داری بر عملکرد محصولات منتخب دارد. هم چنین با اعمال پیش بینی تغییرپذیری های اقلیم در مدل الگوی کشت همه محصولات منتخب در دوره های 2045-2011، 2065-2046، 2079-2066 و 2099-2080 بر اساس پیش بینی های مدل HadCM3 تحت تاثیر سناریوهای مختلف اقلیمی قرار می گیرند. با در نظر گرفتن تاثیرهای تغییر اقلیم و بهبود بهره وری محصولات کشاورزی می توان از اثرگذاری های سوء این پدیده فروکاست. نتایج پژوهش حاضر می تواند در برنامه ریزی کشاورزی و توسعه اقتصادی شهرستان جیرفت به کارگرفته شود.

    کلید واژگان: برنامه ریزی ریاضی, دما, بارش, شبیه سازی, الگوی کشت}
    Mohammadjavad Mehdizadehrayeni *, Hamid Mohammadi, Saman Ziaee, Ali Azareh
    Introduction

    Many human civilizations have collapsed due to the climate. Historical and geographical evidence demonstrates that the majority of significant and stable civilizations were established in specific geographical-climatic areas with suitable biological conditions. Human civilizations have faced serious damages and collapses due to unfavorable climatic conditions. The existence of most human civilizations can be attributed to climatic conditions, with historical and geographic evidence, especially the special environmental condition of the world in the current situation. Countries that deal with biological, economic, social, and even political issues may not give special importance to this issue. The climate conditions around the world are constantly changing, and there will be severe problems in different dimensions in the not-too-distant future. Their existence could even be threatened by economic problems they will face. The world's population increase and energy demand in today's industrial world also result in damage to the planet's climate and atmosphere, as well as the effects of natural disasters. The human burden has not been spared and has been affected by many fundamental changes, of which the phenomenon of climate change is one of the clear examples. The most important indicators of climate change are temperature and precipitation. The change of each of these factors causes climate variability, which also has consequences on people's lives. The increase in greenhouse gases and suspended particles in the atmosphere, along with variations in the earth's surface, are among the most apparent consequences, and the damage caused by the world's industrial activities and human societies in the past two centuries. Different economic sectors, such as agriculture, industry, tourism, water, and health, are affected by this phenomenon. Based on what has been stated, it can be concluded that climate change will definitely occur in Iran. The agricultural sector will face significant challenges due to the occurrence of such things, given the climatic situation, hydrological characteristics, and limitations of the country's agricultural sector. It has created a unique climatic situation in Iran due to its location. The high-pressure rule in the subtropical zone causes the total amount of precipitation in Iran to be low.

    Material and Methods

    The LARS-WG model is a model that is utilized for exponential micro-scale GCM models. This model is a great choice for generating random weather data, which can be used to generate rainfall, radiation, and maximum and minimum daily temperatures at a station for both current and future climate. In order to model meteorological variables, the LARS-WG model uses a complex statistical distribution. Modeling is based on the length of dry and wet periods, daily precipitation and radiation series, and semi-empirical distribution. Climatic parameters such as minimum temperature, maximum temperature, precipitation, and solar radiation are inputs for the LARS-WG model, which are all in the daily time frame. In this model, temperature is not taken into account when modeling radiation, and the sundial can be utilized instead. From the semi-empirical distribution of the rainfall for the month in question, and without taking into account the wet series or the amount of precipitation from the previous day, the amount of precipitation for one day is calculated. In this model, the temperature is estimated using Fourier series. The daily minimum and maximum temperatures are modeled as random processes using the average and standard deviation of the daily standards, which depend on whether the day is wet or dry. The mean and standard deviation of the seasonal temperature are simulated using the third-order Fourier series. Residue values are determined by subtracting the average values from the observed values, and the minimum and maximum data are utilized in time autocorrelation analysis. Minimum temperature, maximum temperature, precipitation, and radiation are the outputs of this model. LARS-WG model data generation involves three stages: calibrating, evaluating, and creating meteorological data. In the next step, using LARS-WG models under RCP 2.6, 4.5, and 8.5 scenarios and the micro-scale exponential LARS-WG generating model of Jiroft City climate changes during the planting period of each crop in the periods of 2011-2045, 2065-2046, 2066-2079 and 2080-2099. In the final stage, a positive mathematical programming model was utilized to investigate the impact of climate change scenarios on Jiroft City's planting patterns using predicted climate change results. The cultivation pattern of Jiroft city today and the predicted effects of climate change parameters during the periods 2011-2045, 2046-2065, 2066-2079, and 2080-2099 are examined in this section. The current cultivation pattern will be discussed in the previous step. A positive mathematical programming model and GAMS25 software have been employed in this regard. Separate information about the area under cultivation, production, and performance of selected agricultural products, as well as the consumption of inputs, for the agricultural year 2021-2022 is presented in the table.

    Results and Discussion

    The results indicate that the performance of selected products is significantly affected by the climatic parameters of temperature and precipitation. Also, by applying the forecast of climate variability in the cultivation pattern model of all selected crops in the periods 2011-2045, 2046-2065, 2066-2079 and 2080-2099 based on the noses of the HadCM3 model are affected by different climate scenarios. The improvement of agricultural productivity and climate change are both negative effects of this phenomenon. The findings of this investigation can be advantageous for agricultural planning and economic development in Hamadan province.

    Keywords: Mathematical Programming, Temperature, Precipitation, Simulation, Crop Cultivation}
  • پریسا علیزاده*، حسین محمدی، ناصر شاهنوشی، سید حسین سقاییان نژاد

    قیمت گوشت قرمز در سال های اخیر رشد قابل توجهی داشته است که این امر موجب کاهش رفاه مصرف کنندگان این محصول شده و میزان مصرف آن در قشرهای کم درآمد جامعه بسیار کاهش پیدا کرده است. وجود چالش های چندی در زنجیره ارزش گوشت گوساله و حضور فعالان متعدد با هدف های گوناگون در این زنجیره، موجب پیچیدگی آن شده و تجزیه و تحلیل این زنجیره را دشوار کرده است. در این تحقیق پس از شناسایی فعالان زنجیره ارزش گوشت گوساله در شهر مشهد، روابط میان عنصرهای این زنجیره در قالب حلقه های علت معلولی بیان شده است. آن گاه با شناسایی انواع متغیرهای موجود در سامانه شامل متغیرهای انباشت، نرخ، کمکی و فراسنجه (پارامتر)ها نمودار انباشت جریان این زنجیره ترسیم شده و سپس ترکیب بندی (فرموله) و شبیه سازی شده است. نتایج گویای آن است که روند رشد قیمت گوشت قرمز افزایشی و بسیار شدیدتر از روند رشد قیمت دام زنده در دامداری می باشد. همچنین جمعیت دام مولد منطقه مورد بررسی در سال های اخیر روندی نزولی را تجربه کرده است که در صورت عدم انجام اقدام های مناسب در زنجیره تامین این محصول، ادامه خواهد یافت و احتمال تعطیل شدن شمار قابل توجهی از دامداری ها وجود دارد. در این مدل پایه با سناریوسازی روی متغیرهای کلیدی نظیر نرخ ارز و نرخ تعرفه واردات نهاده ها و گوشت قرمز می توان تاثیر انواع سیاست های حمایتی دولت را بر قیمت گوشت گوساله و دیگر متغیرهای مهم این زنجیره بررسی و ارزیابی و سیاست های مناسب برای بهبود وضعیت زنجیره تامین این محصول را شناسایی کرد. بنابراین چنین مدلی که پویایی های رابطه میان عامل های درگیر در زنجیره ارزش گوشت قرمز را به خوبی نشان می دهد می تواند به عنوان یک الگوی عملیاتی تصمیم گیری برای سیاست گذاران و برنامه ریزان بخش کشاورزی کشور استفاده شود.

    کلید واژگان: زنجیره ارزش, گوشت گوساله, نمودار علت معلولی, نمودار انباشت جریان, شبیه سازی}
    Parisa Alizadeh *, Hosein Mohammadi, Naser Shahnoushi, Seyed Hossein Saghaian Nejad
    Introduction

    The price of red meat has grown significantly in recent years, which has reduced the welfare of the consumers of this product, and its consumption has decreased greatly in the low-income groups of the society. The presence of many challenges in the beef value chain and the presence of many activists with different goals in this chain have made it complicated and difficult to analyze this chain. One of the best methods for designing complex systems, determining policies and solving their problems is system dynamics modeling.

    Material and Methods

    In this study, after identifying the actors in the value chain, the relationships among the elements of this system were expressed in the form of causal loop diagram. Then, the types of the variables in the system were determined including stock, rate, auxiliary and parameters and the stock-flow diagram of this value chain was drawn and then was formulated. After validating the designed model using the behavior reproduction test, the current state of this value chain has been simulated.

    Results and Discussion

    In this basic model, by creating scenarios on key variables such as the exchange rate and the import tariff rate of inputs and red meat, it is possible to examine the impact of various government support policies on the price of beef and other important variables of this chain.SuggestionsTherefore, such a model that shows the dynamics of the relationships between the factors involved in the red meat value chain can be used as an operational dashboard for decision making for policy makers and planners of the country's agricultural sector.

    Keywords: Value Chain, Beef, Causal Loop Diagram, Stock Flow Diagram, Simulation}
  • فاطمه برزو، هادی رمضانی اعتدالی*، عباس کاویانی

    تغییر اقلیم یکی از چالش های مهم برای آینده کشاورزی است که نتیجه بی توجهی به آن، به خطر افتادن امنیت غذایی جوامع است. از این رو پیش بینی تغییرات اقلیمی ضروری به نظر می رسد. در این مطالعه مقادیر ردپای آب سبز گیاه گندم پاییزه (رقم پیشگام) در شرایط اقلیمی حاصل از مدل LARS-WG و پایگاه اطلاعاتی DKRZ تحت سناریو های 5/4 و 5/8 و در تاریخ های کشت متفاوت (15 مهر، 1 آبان، 15 آبان، 30 آبان و 15 آذر)، در 4 دوره آتی (2040-2021، 2060-2041، 2080-2061 و 2100-2081)  با استفاده از مدل Aquacrop برآورد گردید. نتایج به دست آمده نشان داد؛ اگر تاریخ کشت 15 مهر ماه انجام شود، در شرایط اقلیمی حاصل از مدل LARS-WG و تحت سناریوهای 5/4 و 5/8، در تمام دوره های آتی ردپای آب سبز نسبت به مقدار آن در دوره پایه، افزایش می یابد و اگر کشت در بقیه تاریخ ها صورت گیرد، در هر 4 دوره آتی میانگین ردپای آب سبز نسبت به مقدار آن در دوره پایه کاهش خواهد داشت. نتایج به دست آمده برای پایگاه اطلاعاتی DKRZ نشان می دهد، ردپای آب سبز بدست آمده برای تاریخ های کشت و دوره های مورد بررسی در سناریوهای 5/4 و 5/8، از روند خاصی برخوردار نیست. در تاریخ های کشت 15 مهر و 1 آبان برای دوره های 2080-2061 و 2100-2081، ردپای آب سبز کاهش خواهد داشت و در سه تاریخ دیگر (15 آبان، 30 آبان و 1 آذر) برای این دوره ها، روند افزایشی و کاهشی خواهد داشت و در تاریخ 15 آذر برای پایگاه اطلاعاتی DKRZ در هر دو سناریو تعریف شده برای همه دوره ها، افزایش رد پای آب سبز نسبت به دوره پایه گزارش می شود؛ به جز دوره 2100-2081 در سناریو 5/8 که شاهد کاهش آن نسبت به دوره پایه خواهیم بود. بیشترین مقدار ردپای آب سبز در تمام این دوره ها و مدل ها برای دوره 2060-2041 تحت شرایط اقلیمی پایگاه اطلاعاتی DKRZ در سناریو 5/4 در صورتی که تاریخ کشت 15 مهرماه انجام شود، تخمین زده می شود که مقدار مصرف آب در آن برابر 4272 متر مکعب بر تن با انحراف معیار 5018 متر مکعب بر تن پیش بینی می شود. کم ترین ردپای آب سبز نیز برای دوره 2100-2081 تحت شرایط اقلیمی حاصل از مدل LARS-WG در سناریو 5/8 در صورتی که تاریخ کشت 15 آذر ماه انجام شود، گزارش می شود که مقدار آن برابر 232 متر مکعب بر تن با انحراف معیار 3/52 متر مکعب بر تن است.

    کلید واژگان: ردپای آب سبز, شبیه سازی, DKRZ, LARS-WG}
    F. Borzoo, H. Ramezani Etedali *, A. Kaviani
    Introduction

    Climate change is one of the most important issues in the world in the 21st century which affects various sectors of agriculture, forestry, water and financial markets, and has serious economic consequences (Reidsma et al., 2009). In recent years, the management of agricultural water consumption has always been considered as one of the important issues in water resources management. Koochaki and colleagues (Koochaki and Kamali, 2006) by evaluating the climatic indicators of Iran's agriculture showed that during the next 20 years, the average monthly temperature will increase in almost all regions of the country, and the increase in evaporation and transpiration is one of the most important consequences of this warming. Simulated climate parameters can be obtained through different general GCM atmospheric models. Due to the low spatial resolution of these models, its output should be downscaled using dynamic or statistical methods.

    Materials and Methods

    The LARS-WG model predicts meteorological variables for a period of time in the future by using a series of basic and fine-scale meteorological data, output of one of the GCM models. Research has shown that the LARS-WG model has the necessary accuracy for this task. Calculating the amount of evapotranspiration and yield of very complex plants are time-consuming and dependent on spending a lot of money and limited to the tests performed, the shortness of the test time and also the limitation in the number of scenarios that are checked by the test. Therefore, plant models are considered and evaluated by researchers. The AquaCrop model has demonstrated commendable accuracy in various regions of Iran and globally for forecasting plant growth, water consumption efficiency, and evapotranspiration requirements. These predictions hold significant potential for optimizing irrigation strategies across different agricultural settings. AquaCrop is one of the applied agricultural models that was obtained from the modification and revision of FAO publication No. 33 by prominent experts from all over the world. In this study, the values of green water footprint of winter wheat plant (Pishgam) were estimated in climatic conditions obtained from LARS-WG model and DKRZ database under scenarios 4.5 and 8.5 and at different planting dates (15 October, 1 November, 15 November, 30 November and 15 December), in the next 4 periods (2021-2040, 2041-2060, 2061-2080 and 2081-2100) and by Aquacrop model.

    Results and Discussion

    The results showed that if planting date is on October 15, in the climatic conditions obtained from the LARS-WG model and under scenarios 4.5 and 8.5, in all future periods, the footprint of green water will increase compared to its value in the base period, and if planting is the rest of the dates, in each of the next 4 periods, the average green water footprint will decrease compared to its value in the base period. The results obtained for the DKRZ database show that the green water footprint attained for the dates of cultivation and periods investigated in scenarios 4.5 and 8.5 does not have a particular trend. On the planting dates of October 15 and November 1 for the periods of 2061-2080 and 2081-2100, the green water footprint will decrease and on the other three dates (15 November, 30 November, and 1 November) for these periods, there will be an increasing trend. On 15 December, for the DKRZ database, in both scenarios defined for all periods, an increase in green water footprint compared to the base period is reported. However, in the period of 2081-2100 in scenario 8.5, a decrease compared to the base period will be observed. The highest amount of green water footprint in all these periods and models for the period 2041-2060 under the climatic conditions of the DKRZ database in scenario 4.5, if the planting date is 15 October, it is estimated that the amount of water consumed is equal to 4272 cubic meters per ton with a standard deviation of 5018 cubic meters per ton is predicted. The lowest footprint of green water for the period 2081-2100 under the climatic conditions obtained from the LARS-WG model in scenario 8.5, if the planting date is on 15 December, is reported to be 232 tons per hectare with a standard deviation of 52.3 tons per hectare.

    Keywords: Green Water Footprint, LARS-WG, DKRZ, Simulation}
  • میلاد شرفی، جواد بهمنش*، وحید رضاوردی نژاد، سعید صمدیان فرد

    امروزه بیش از هر زمان دیگری افزایش تولید محصولات استراتژیک مانند گندم نیاز به استفاده صحیح از منابع آب دارد. مدل AquaCrop یکی از مدل های پویا و کاربرپسند بوده که توسط سازمان خواروبار جهانی فایو توسعه داده شده است. اما این مدل به پارامترهای ورودی نسبتا زیادی نیاز داشته و در صورت وجود سناریوهای متعدد، مدلی وقت گیر می باشد. در تحقیق حاضر برای رفع این مشکل و توسعه مدلی با داده های ورودی کمتر، با استفاده از مدل-های هوشمند ANN، SVR و SVR-FFA و با ایجاد 440 سناریو در 2 مزرعه عملکرد مدلAquaCrop مقایسه گردید. مزارع 99WestW2 و WestW10 به ترتیب در شهرستان های میاندوآب و مهاباد واقع گردیده و عملکرد (ton ha-1) 588/6 و (ton ha-1) 05/5 را داشته اند. نتایج اجرای مدل ها با استفاده از 5 معیار مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد که برای هر دو مزرعه 99WestW2 و WestW10 مدل SVR-FFA3 توانست کم ترین میزان خطا را داشته باشد، به طوریکه برای شاخص عملکرد مقدار RMSE برای مزارع مذکور به ترتیب (ton ha-1) 033/0 و (ton ha-1) 069/0 به دست آمد. مدل های SVR و ANN نیز پس از مدل SVR-FFA توانستند عملکرد مناسبی را از خود نشان دهند. در نهایت مدل های هوشمند SVR-FFA، SVRو ANN با وجود کمترین تعداد ورودی قادر به پیش بینی مقادیر عملکرد در کم ترین زمان و با بیش ترین دقت بوده اند. در هر حال، نتایج نشان داد هر چه ورودی های مدل ها کم تر شود، پیش بینی مدل ها نیز ضعیف تر خواهد بود..

    کلید واژگان: آکواکراپ, شبیه سازی, کشاورزی پایدار, گندم, عملکرد محصول}
    Milad Sharafi, Javad Behmanesh *, Vahid Rezaverdinejad, Saied Samadianfard
    Background and Objectives

    Due to population growth and Iran's location in arid and semi-arid regions of the world, the need for water and food has increased and as a result, the pressure on water and soil resources will be more than before. On the other hand, the risk of drying up Lake Urmia, which causes environmental problems in the region, requires macro-water planning for the region and the use of optimal cultivation pattern to deal with water scarcity. Therefore, optimal use of water preserves water resources and increases the quality of products. Today more than ever, increasing the production of strategic crops such as wheat requires the proper use of water resources. The main source of food for the Iranian people is wheat and related products, and any action that increases the yield of wheat due to limited soil resources, especially water resources, is important and necessary at the same time. In recent years, significant advances have been made in modeling product growth and development using mechanical models. Plant growth models are increasingly used in the analysis of agricultural systems and simulate the plant's response to growth factors using mathematical equations. The AquaCrop model is one of the dynamic and user-friendly models developed by the FAO. The AquaCrop model receives information about farm, plant, soil, irrigation and climate, and ultimately predicts important parameters such as crop. Wheat yield simulation allows efficient management and better planning under various environmental inputs such as soil and water. To achieve higher accuracy and less model error, field parameters must be properly calibrated by the model to achieve proper performance. Also, calibration of the model, if not done correctly, causes a high error prediction by the model, which leads to incorrect management, water loss, plant drought and other cases. Therefore, using a model that has accurate and close prediction to the AquaCrop model and requires fewer input parameters is essential, which saves time, reduces costs and eliminates calibration errors. However, this model requires relatively large input parameters and is a time-consuming model in the presence of multiple scenarios.3

    Methodology

    In recent years, smart models have been able to show high accuracy and become reliable models. Therefore, in the present study, to solve this problem and develop a model with less input data, using the ANN, SVR and SVR-FFA intelligent models and creating 440 scenarios in 2 farms, the performance of the AquaCrop model was compared.99WestW2 farm is located in Miandoab city and has a yield of 6.588 (ton ha-1) and WestW10 farm is located in Mahabad city and has a yield of 5.05 (ton ha-1).

    Findings

    The results of the model are performed using 5 evaluation criteria of Correlation coefficient, Root mean square error, Nash-Sutcliffe coefficient, Wilmot’s index of agreement and, Mean absolute percentage error. The results of this study showed that for both 99WestW2 and WestW10 farms, the SVR-FFA3 model could have the lowest error rate, so that for the yield index, the RMSE value for the mentioned farms was 0.033 and 0.069 (ton ha-1), respectively. The use of three models SVR, SVR-FFA, and ANN and their comparison with the AquaCrop model to predict wheat yield has been done for the first time in this study. The SVR model was able to show the highest accuracy after the SVR-FFA model. For 99WestW2 farm, it can reduce the error rate to 0.043 (ton ha-1) and for WestW10 farm to 0.077 (ton ha-1) and show good performance. The ANN model, after the SVR model, was able to show acceptable accuracy. The ANN model for 99WestW2 farm was able to reduce the error rate to 0.123 (ton ha-1) and for WestW10 farm to 0.094 (ton ha-1). Finally, the ANN model had a relatively higher error than the SVR-FFA and SVR models, respectively, and showed a relatively lower performance than the two models.

    Conclusion

    Finally, the intelligent SVR-FFA, SVR and ANN models, despite having the least number of inputs, were able to predict yield values in the shortest time and with the highest accuracy. However, the results showed that the lower the model inputs, the weaker the model prediction. For further studies, it is suggested that the ANN model be combined using the firefly algorithm (MLP-FFA) to increase the accuracy of the ANN model and make more accurate predictions of wheat yield.

    Keywords: Aquacrop, Crop yield, Simulation, Sustainable Agriculture, Wheat}
  • اکبر رحیمی*، زهرا نوبر
    اهداف

    هدف این پژوهش در جهت بررسی تاثیرات گیاهان پوششی (چمن) در بهبود میکرواقلیم می باشد.

    مواد و روش ها

    این پژوهش به صورت میدانی ،تحلیلی و سنجشی،با روش تحلیل مقایسه گزینه های پیشنهادی در طراحی با استفاده از شبیه سازی در نرم افزار 6-4-4 ENVI-MET و نرم افزار 3.1 Ray Manدر دو الگوی متفاوت در یک سایت ثابت ،به مدت 8 ساعت (10:00تا18:00) در تاریخ 10 تیر 99به عنوان گرم ترین روز سال صورت گرفت؛ اعتبارسنجی این پژوهش با مقایسه مقادیر پارامترهای خروجی مدل با اندازه گیری های میدانی انجام گرفته است.

    یافته ها

    نتایج، حاکی از عملکرد بهینه الگوی کاشت گیاه پوششی (چمن) در مقایسه با عدم وجود پوشش گیاهی ،در بهبود آسایش حرارتی و کاهش دمای فیزیولوژیکی می باشد؛ چراکه سبب افزایش رطوبت نسبی به مقدار0.06 درصد و کاهش شاخص آسایش محیطی (PMV) 0.005 و همچنین ،کاهش دمای معادل فیزیولوژیکی (PET) ، 0.23 درجه ی سانتی گراد شده است،بطور کلی شبیه سازی صورت گرفته، ساعات 11:00،12:00،18:00 بهینه ترین عملکرد پوشش گیاهی (چمن) را از نظر بهبود شرایط میکرواقلیم و ساعات 14:00،15:00،16:00ضعیف ترین عملکرد را شامل می شود.

    نتیجه گیری

    بطورکلی در نتایج حاصل از پژوهش صورت گرفته، نشان از تاثیر مثبت یک گونه گیاهی پوششی (چمن)، در یک سایت مشخص که در اطراف ان گونه ی گیاهی دیگری وجود ندارد می تواند در تعدیل دما ،افزایش آسایش محیطی موثر واقع شود،برهمین اساس در منظر شهری برای بهبود از نظر آسایش محیطی و بصری، می توان از ترکیب کاشت درختان ،همراه با گیاهان پوششی و بهره مندی از الگوهای کاشت اصولی وترکیبی، تاثیرات اقلیمی را سیستماتیک تر و هدفمندتر کرد.

    کلید واژگان: آسایش حرارتی, ENVI-MET, اقلیم شهری, شاخصPMV, شبیه سازی, Ray Man}
    Akbar Rahimi *, Zahra Nobar

    The aim of this research is to investigate the effects of cover plants (grass) in improving the microclimate.Data collection methods include field analytical, and quantitative, with a comparative analysis method of proposed design options using simulation in ENVI-met software (4.4.6) and Ray-Man 3.1 in two different patterns at the same site for a period of 8 hours (10:00 to 18:00), which took place on June 30, 2020, as the hottest day of the year; The research was also validated by comparing the model's output parameter values with field measurements. The results indicate the optimal performance of the pattern of green cover(grass) compared to the absence of it in improving thermal comfort and reducing physiological temperature. Because it has caused an increase in relative humidity of 0.06% and a decrease in the environmental comfort index (PMV) by 0.005, as well as a decrease in the physiological equivalent temperature (PET) by 0.23 degrees Celsius, the hours of 11:00, 12:00, and 18:00 contain the best performance of vegetation (grass) in terms of enhancing micro-climate conditions, whereas the hours of 14:00, 15:00, and 16:00 include the worst performance in terms of effective micro-climate alterations. The average change in physiological temperature in the most optimal and worst hours of operation is equal to 4.68 degrees Celsius, and these changes in the relative humidity index are equal to 0.45%.

    Keywords: Thermal comfort, ENVI-MET, urban climate, PMV index, Simulation, Ray Man}
  • نادر ذاکری، حسن فرحبخش*، محمد مددی زاده

    امروزه بهره گیری از رهیافت مدل سازی به عنوان ابزاری مفید برای بهینه سازی تولید محصولات کشاورزی در نظر گرفته می شود. هدف این مطالعه استفاده از مدل زراعی APSIM جهت ارزیابی تولید ذرت در 3 منطقه (بردسیر، جیرفت و ارزوییه) در استان کرمان با استفاده از آزمایش های شبیه سازی بلندمدت (1397-1379) در 3 تاریخ کاشت (زودهنگام، مرسوم و دیرهنگام) و 3 تیمار آبیاری (11، 13 و 15 نوبت) بود. قبل از استفاده، مدل با استفاده از اطلاعات آزمایشات مزرعه ای اجراشده در منطقه موردمطالعه مورد واسنجی و ارزیابی قرار گرفت. واسنجی و ارزیابی مدل APSIM در پیش بینی عملکرد بیولوژیک، عملکرد دانه و صفات فنولوژیکی هیبرید ذرت سینگل کراس 704 تحت تاثیر مقادیر مختلف نیتروژن (0، 92 و 368 کیلوگرم در هکتار) انجام شد. نتایج نشان داد که مدل APSIM قابلیت خوبی در شبیه سازی عملکرد بیولوژیک، عملکرد دانه و مراحل فنولوژیکی گیاه در دو مرحله واسنجی (مقدار nRMSE به ترتیب 14.8، 11.23 و کمتر از ده درصد) و مرحله اعتبار سنجی (مقدار nRMSE به ترتیب 13.9، 9 و کمتر از پنج درصد) داشت. عملکرد دانه در مناطق مختلف متفاوت بود به طوری که در سراسر تیمارهای تاریخ کاشت و آبیاری، بیشترین عملکرد دانه ذرت در شهرستان بردسیر با 8317 کیلوگرم در هکتار و کمترین مقدار آن در شهرستان جیرفت با 4735 کیلوگرم در هکتار مشاهده شد. در بین تاریخ کاشت های مختلف تاریخ کاشت های دیرهنگام عملکرد دانه بیشتری (8529 کیلوگرم در هکتار) تولید کردند. همچنین در تیمارهای مختلف آبیاری، بیشترین عملکرد دانه به ترتیب با 6317، 5919 و 5671 کیلوگرم در هکتار در تیمارهای 15، 13 و 11 نوبت آبیاری به دست آمد. در تمام مناطق مورد مطالعه عملکرد بهینه دانه ذرت (8872.8کیلوگرم در هکتار) در اثر متقابل تاریخ کاشت دیر هنگام در 15 نوبت آبیاری به دست آمد.

    کلید واژگان: آبیاری, تاریخ کاشت, شبیه سازی, عملکرد دانه, مدل APSIM}
    N. Zakeri, H. Farahbakhsh *, M. Madadizadeh
    Introduction

    Agriculture is a cornerstone of many developing economies, providing food, income, and employment for millions of people. It is also projected to play a vital role in feeding a global population of 9.1 billion people by 2050. However, there are growing concerns about the environmental impact of agriculture, particularly in arid and semi-arid regions like Iran. Managing water and fertilizer usage in agriculture is crucial to ensuring food security and sustainability. However, conducting field experiments to assess the interaction of all factors involved is expensive and time-consuming. This research focuses on optimizing maize production in Kerman province, a region where maize is a major crop. The research is motivated by the need to improve resource management in Iran, where water and fertilizer resources are limited. The APSIM model is used to determine the best management scenario for maize production in Kerman province. APSIM is a crop growth simulation model that can be used to predict the impact of different management practices on crop yield, water use efficiency, and nutrient use efficiency. The use of APSIM in this research provides a cost-effective and time-efficient alternative to conducting extensive field experiments. The results of this research will contribute to the development of sustainable and efficient agricultural practices in Kerman province and similar regions. These regions are characterized by resource constraints, such as limited water and fertilizer availability. The research aimed to simulate the effect of management parameters (planting date and irrigation) on Crop yield and subsequently achieve the optimal management scenario.

    Materials and Methods

    The APSIM model was used for simulation in three regions of Bardsir (temperate to cold climate), Jiroft (hot and humid climate), and Orzuye (hot and dry climate). The model requires four series of data: climate, soil, management, and crop data. The required climate data (from 1998 to 2018) including daily maximum and minimum temperatures, length of sunny hours, and daily precipitation were collected and prepared from the synoptic weather stations of the three mentioned regions.The management data set for each of the study regions was prepared in the form of questionnaires and field research from experts of the Agricultural Jihad Organization, the Agricultural Research Center Organization, and prominent farmers in those regions. The crop data includes the plant genetic coefficients of the maize single cross hybrid 704, which were obtained from the calibration of the APSIM model. To optimize planting date and irrigation management in the studied areas, different planting and irrigation date treatments were investigated. In this research, planting date treatments included the conventional planting date of the region, 20 days before the conventional planting date (as early planting date), and 20 days after the conventional planting date (as late planting date). Irrigation treatments included the usual number of irrigations in the region (13 irrigations), less irrigation (11 irrigations), and more irrigation (15 irrigations).

    Results and Discussion

    Our results showed that the model successfully simulated maize phenology, especially maturity date, with high accuracy for all fertilizer amounts tested. The model performance in predicting biomass under different nitrogen treatments was also satisfactory, with a minimal difference between observed data and model results. The nRMSE of grain yield in the calibration stage was 11.2% and in the validation stage was 9%. The nRMSE for calibration of the biological yield of SC 704 was 14.8% and for validation was 13.9%. Also, the model was able to simulate phenology with very high accuracy (especially the days to maturity). Overall, the nRMSE of days to flowering was less than 10% and for the days to maturity was less than 5%. Late planting dates consistently showed better performance across regions and irrigation treatments, resulting in significantly increased grain yield compared to conventional and early planting dates. The highest seed yield was obtained with 15 times of irrigation, among the various irrigation treatments. Late planting combined with 15 times of irrigation yielded the best results in Kerman province, particularly in Bardsir, with a yield of 9300 kg ha-1. Optimal moisture and air conditions, along with the cultivation of a late-maturing variety, contributed to the higher seed yield. These findings are consistent with previous research that has confirmed the positive impact of late planting and extended ripening periods on maize yield.

    Conclusion

    Our results showed that the model simulates the growth and yield of single cross 704 corn in Kerman province well, even after 20 days of late planting. Long-term simulation experiments showed that maize grain yield varied depending on the region, with the highest yield in Bardsir (8317 kg ha-1) and the lowest yield in Jiroft (4735 kg ha-1). The optimum maize grain yield (8872.8 kg ha-1) was obtained by the interaction effect of late planting date and 15 times of irrigation.

    Keywords: APSIM model, grain yield, Irrigation, simulation, Sowing date}
  • داود باولی بهمئی، یحیی عجب شیرچی، شمس الله عبدالله پور*، سامان آبدانان مهدی زاده

    این تحقیق با هدف بهینه سازی هم زنی در هاضم های بی هوازی گاز-بالابر لجن فاضلاب شهری انجام شد، زیرا هم زنی یکنواخت برای ارتباط موثر بین باکتری های متانوژن و مواد مغذی مهم است. نمونه برداری لجن فاضلاب شهری در تصفیه خانه غرب اهواز (چنیبه) در تابستان 1401 انجام شد. یک مدل برای شبیه سازی، بهینه سازی و تایید فرآیند شبیه سازی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) توسط نرم افزار ANSYS Fluent 19.0 ارایه شد. سرعت گاز ورودی به هاضم تعیین شد و یک لوله گاز- بالابر و بافل آویزان مخروطی به طرح هاضم اضافه شد. سرعت های مختلف گاز ورودی برای بهینه سازی اختلاط در هاضم مورد بررسی قرار گرفت و شاخص های ارزیابی مانند سرعت ذرات لجن، گرادیان سرعت ذرات لجن، انرژی جنبشی تلاطم و ویسکوزیته گردابی ذرات لجن مورد ارزیابی قرار گرفت. سرعت بهینه گاز ورودی 0.3 ms-1 تعیین شد. نتایج شبیه سازی با استفاده از روش سرعت سنجی تصویری ذرات (PIV) تایید شد و درصد همبستگی کافی بین کانتورهای CFD و PIV وجود داشت (98.8% در محل اتصال دیواره به کف هاضم). نتایج نشان داد که مدل مورداستفاده برای شبیه سازی، بهینه سازی و تایید فرآیند شبیه سازی موفق بوده است و می توان آن را برای هاضم های بی هوازی گاز- بالابر استوانه ای شکل با نسبت ارتفاع به قطر 1.5، نسبت قطر لوله گاز- بالابر به قطر هاضم 0.2، نسبت ارتفاع لوله گاز- بالابر به ارتفاع سیال 0.75، فاصله بافل آویزان مخروطی از سطح سیال 0.125 برابر ارتفاع سیال و قطر بیرونی بافل به قطر هاضم 2/3 توصیه کرد.

    کلید واژگان: دینامیک سیالات محاسباتی (CFD), سرعت سنجی تصویر ذرات (PIV), شبیه سازی, هضم}
    D. Baveli Bahmaei, Y. Ajabshirchy, Sh. Abdollahpour *, S. Abdanan Mehdizadeh

    This research aims to optimize the mixing process in gas-lift anaerobic digesters of municipal sewage sludge since mixing and maintaining uniform contact between methanogenic bacteria and nutrients is essential. Wastewater municipal sludge sampling was performed at the Ahvaz West treatment plant (Chonibeh, Iran) during the summer of 2022. A Computational Fluid Dynamics (CFD) model was implemented to simulate, optimize, and confirm the simulation process using ANSYS Fluent software 19.0. The velocity of the inlet-gas into the digester was determined and a draft tube and a conical hanging baffle were added to the digester design. Different inlet-gas velocities were investigated to optimize the mixing in the digester. Furthermore, turbulence kinetic energy and other evaluation indexes related to the sludge particles such as their velocity, velocity gradient, and eddy viscosity were studied. The optimal inlet-gas velocity was determined to be 0.3 ms-1. The simulation results were validated using the Particle Image Velocimetry (PIV) method and the correlation between CFD and PIV contours was statistically sufficient (98.8% at the bottom corner of the digester’s wall). The results showed that the model used for simulating, optimizing, and verifying the simulation process is valid. It can be recommended for gas-lift anaerobic digesters with the following specifications: cylindrical tank with a height-to-diameter ratio of 1.5, draft tube-to-digester diameter ratio of 0.2, draft tube-to-fluid height ratio of 0.75, the conical hanging baffle distance from the fluid level equal to 0.125 of the fluid height, and its outer diameter-to-digester diameter of 2/3.

    Keywords: Computational Fluid Dynamics (CFD), Digestion, Particles Image Velocimetry (PIV), simulation}
  • حسین شیرانی، انیس اسدی، سمیه صدر*، علی اصغر بسالت پور، عیسی اسفندیار پور
    مقدمه

    مدلSWAT، یک ابزار مناسب برای شبیه سازی فرایندهای هیدرولوژیکی است. این مدل به ورودی های زیادی نیاز دارند که غالبا به صورت مستقیم قابل اندازه گیری نیستند و یکی از اصلی ترین منابع عدم قطعیت در این مدل ها محسوب می شود. فرایند واسنجی می تواند با تعدیل و تطبیق این ورودی ها موجب کاهش عدم قطعیت در نتایج مدل شود. پژوهش ها نشان دادند که واسنجی یک مدل هیدرولوژیکی با استفاده از الگوریتم های متداول واسنجی خودکار رزومه، دقت مناسبی در پیش بینی متغیرهای هیدرولوژیکی در دوره اعتبار سنجی به وجود نخواهد آورد. لذا، به منظور واسنجی مدل SWAT از الگوریتم PSO استفاده شد. از آنجا که هیچ قانون ریاضی و منطقی برای تعیین بهترین ترکیب پارامترهای الگوریتم PSO وجود ندارد و این ترکیب ها به اساس آزمون و خطا و از میان ترکیب های بسیار متنوع انتخاب می شوند، لذا، روش های مبتنی بر آزمون و خطا بسیار وقت گیر و گاهی غیر ممکن است. در این پژوهش، از روش تاگوچی برای تعیین بهترین ترکیب حاصل از پارامترهای الگوریتم PSO مورد استفاده قرار گرفت.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش، قابلیت استفاده از مدل SWAT برای شبیه سازی رواناب ماهانه در حوزه آبخیز جوانمردی، از زیرحوضه های اصلی حوزه آبخیز لردگان با مساحت 380 کیلومتر مربع بررسی شد. در این پژوهش، پارامترهای الگوریتم PSO شامل تعداد شبیه سازی (A)، تعداد تکرار (B)، وزن محاسبه سرعت (C) و پارامتر حرکت (D)، در چهار سطح تعریف شدند. سپس این پارامترها، مطابق آزمایش های موجود در آرایه متعامد L16 (با استفاده از روش طراحی آزمایش های تاگوچی)، طراحی و اجرا شدند. مقیاس عملکردی مورد استفاده برای ارزیابی الگوریتم ها، RPD (درصد انحراف نسبی) انتخاب شد. با توجه به ماهیت متغیر پاسخ در این پژوهش، برای تحلیل نتایج آزمایش تاگوچی از شاخص S/N "هر چه کمتر، بهتر" استفاده شد. مرحله انتخاب آرایه ها و محاسبات در نرم افزار Minitab 16 انجام گرفت.

    نتایج و بحث:

    در مرحله تحلیل حساسیت که پیش از واسنجی مدل انجام شد، از میان 28 پارامتر مورد بررسی در این پژوهش، مدل نسبت به تغییرات 22 پارامتر حساسیت نشان داده و به عنوان متغیرهای اثرگذار بر شبیه سازی رواناب در حوزه آبخیز جوانمردی مشخص شدند. نتایج نشان داد که پارامتر عدد منحنی راواناب (CN)، مهمترین عامل و پارامترهای جرم مخصوص ظاهری خاک در حالت مرطوب (SOL_BD) و متوسط آب قابل استفاده به وسیله گیاه (SOL_AWC) به ترتیب در زمره مهمترین عوامل کنترل کننده دبی جریان در حوضه مطالعاتی هستند. بر اساس نتایج شبیه سازی شده به وسیله الگوریتم PSO مشخص شد که مدل SWAT دقت قابل قبولی برای برآورد رواناب ماهانه در منطقه مورد مطالعه دارد. به طوری که در مرحله واسنجی شاخص های r-factor و p-factor به ترتیب 1.23 و 0.88 و ضرایب تبیین و نش- ساتکلیف نیز به ترتیب برابر 0.77 و 0.75 بودند. در مرحله اعتبارسنجی نیز شاخص های r-factor و p-factor به ترتیب 1.31 و 0.84 و ضرایب تبیین و نش- ساتکلیف نیز به ترتیب برابر 0.72 و 0.73 بودند. در این پژوهش، بهترین ترکیب حاصل از کاربرد روش تاگوچی برای پارامتر های تعداد شبیه سازی، تعداد تکرار، وزن محاسبه سرعت و پارامترهای مناسب در الگوریتم PSO به ترتیب 40، 100، 0.2 و 0.15 (A4B4C4D3) تعیین شد.

    نتیجه گیری

    نتایج گویای این است که مدل SWAT، دقت قابل قبولی برای برآورد رواناب ماهانه در حوزه آبخیز جوانمردی داشته، روش PSO الگوریتم موثری در واسنجی و تعیین عدم قطعیت مدل در این حوضه بوده است. همچنین، استفاده از روش طراحی آزمایش ها تاگوچی، راهی مناسب برای تعیین بهترین ترکیب پارامترهای الگوریتم PSO برای محققانی است که از این روش برای بهینه سازی مدل SWAT استفاده می کنند.

    کلید واژگان: الگوریتم ازدحام ذرات, عدم قطعیت, شبیه سازی, حوزه آبخیز جوانمردی}
    Hossain Shirani, Anis Asadi, Somayeh Sadr *, AliAsghar Besalatpour, Isa Esfandiarpoor
    Introduction

    SWAT model is a suitable tool for simulating hydrological processes. This model requires many inputs that often cannot be measured directly and is considered one of the main sources of uncertainty in these models. The recalibration process can reduce the uncertainty in the model results by adjusting and adapting these inputs. The researches showed that calibrating a hydrological model by using the common automatic CV calibrating algorithms will not provide proper accuracy in the prediction of hydrological variables during the validation period, so PSO algorithm was used to calibrate the SWAT model. Since there is no mathematical and logical rule to determine the best combination of PSO algorithm parameters and these combinations are selected based on trial and error and among many different combinations, therefore trial and error based methods are very time-consuming and sometimes impossible. In this research, Taguchi method was used to determine the best combination of PSO algorithm parameters.

    Materials and methods

    In this research, the ability to use the SWAT model to simulate monthly runoff in the Javanmardi Watershed, one of the main sub-basins of the Lordegan Watershed with an area of 380 square kilometers, was investigated. In this study, the PSO algorithm parameters, including the number of simulations (A), the number of repetitions (B), the speed calculation weight (C) and the movement parameter (D), were defined in four levels. Then, these parameters were designed and implemented according to the experiments in the L16 orthogonal array (using the Taguchi experiments design method). The performance scale used to evaluate the algorithms was RPD (Relative Percentage Deviation). Considering the variable nature of the response in this study, the S/N index "the lower the better" was used to analyze the Taguchi test results. The selection of arrays and calculations were done in Minitab 16 software.

    Results and discussion

    In the sensitivity analysis stage, which was performed before the model recalibration, among the 28 parameters studied in this research, the model showed sensitivity to the changes of 22 parameters, and they were identified as variables influencing the simulation of runoff in Javanmardi Watershed. The results showed that the parameter of the runoff curve number (CN) is the most important factor and the parameters of soil apparent density in the wet state (SOL_BD) and average water usable by the plant (SOL_AWC) are among the most important factors controlling the flow rate in the study basin, respectively. Based on the results simulated by the PSO algorithm, it was found that the SWAT model has an acceptable accuracy for estimating the monthly runoff in the study area. So, in the recalibration phase, the r-factor and p-factor indices were 1.23 and 0.88, respectively, and the explanatory and Nash-Sutcliffe coefficients were 0.77 and 0.75, respectively. In the validation stage, the r-factor and p-factor indexes were 1.31 and 0.84, respectively and the explanatory and Nash-Sutcliffe coefficients were 0.72 and 0.73, respectively. In this study, the best combination resulting from the application of Taguchi method for the parameters of the number of simulations, the number of repetitions, the speed calculation weight and the appropriate parameters in the PSO algorithm were determined as 40, 100, 0.2 and 0.15 respectively (A4B4C4D3).

    Conclusion

    The results show that the SWAT model has an acceptable accuracy for estimating the monthly runoff in the Jawanmardi Watershed, and the PSO method is an effective algorithm in calibrating and determining the uncertainty of the model in this basin, and the use of the Taguchi test design method is a suitable way to determine the best combination of PSO algorithm parameters is for researchers who use this method to optimize the SWAT model.

    Keywords: Javanmardi watershed, particle swarm algorithm, simulation, Uncertainty}
  • Mohammad Nazeri Tahroudi *, Rasoul Mirabbasi, Aliheidar Nasrolahi, Seyed Yagoub Karimi

    This research investigates the utilization of copula functions in the water resources field, encompassing meteorological and hydrological aspects. A review of the Web of Sciences archive revealed 15143 studies featuring copula keywords. Notably, 40% of these studies pertain to copula-based simulation within this field. Groundwater studies were the least conducted, accounting for only 3% of all studies in the field. Regarding copula functions, studies were generally divided into two parts: frequency analysis and simulation, encompassing all dimensions of copula functions. Researchers confirmed the performance of copula functions in both parts. Studies in copula functions have revealed a new approach in joint frequency analysis and conditional probability estimation, based on the marginal distribution of data and their conditional density. The results indicate that in more than 2 dimensions, the tree sequence of vine copula has reduced computational complications and allows for the determination of different structures based on independent and dependent variables. Various studies have shown that the use of copula functions has been successful due to its lack of assumptions and restrictions and has good performance. For this reason, this approach is considered. The approach has been increasingly utilized in 2-dimensions and multi-variables, and continues to progress and develop.

    Keywords: Conditional density, Joint CDF, Joint Probability, Simulation, Vine Copula}
  • ثابت احمد باوری، مهدی کرمی دهکردی*، قاسم لیانی

    ام هدف این تحقیق تحلیل و تبیین سرمایه زیست محیطی معیشت پایدار روستایی با رویکرد تفکر سیستمی می باشد. در گام اول، متغیرهای کلیدی سیستم از طریق تکمیل پرسشنامه و مصاحبه با خبرگان در منطقه موردمطالعه تعیین شدند. در ادامه با طراحی یک پرسشنامه جدید و مصاحبه با 120 نفر مردم محلی در منطقه موردپژوهش، با نمونه گیری هدفمند به تکنیک گلوله برفی مطابق با فرمول کوکران، وضعیت منطقه از منظر متغیرهای کلیدی دارایی زیست محیطی مورد سنجش قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که سرمایه زیست محیطی از طریق مکانیزمی پیچیده و پویا می تواند معیشت پایدار روستایی را در یک جامعه رقم بزند؛ بنابراین با استفاده از رویکرد سیستم دینامیک رفتار پویای متغیرهای کلیدی سیستم معیشت پایدار روستایی موردبررسی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی متغیرهای کلیدی دارایی های زیست محیطی طی سال های 1420-1400 نشان داد که سرانه آب سطحی در دسترس و سرانه جنگل در منطقه موردبررسی روند نزولی را تجربه می کنند. با توجه به سیستم طراحی شده، این بدان معناست که دارایی های زیست محیطی در منطقه موردمطالعه در سال های آینده در وضعیت مطلوبی قرار نخواهد داشت و توانایی سیستم در پاسخ به تقاضای فزاینده آب و غذا رو به کاهش است. بر این اساس به نظر می رسد سیاست های فعلی در منطقه موردبررسی در بخش مدیریت دارایی های زیست محیطی در راستای دستیابی به توسعه معیشت پایدار روستایی نیست. ازاین رو پیشنهاد می شود تا دولت افغانستان سیاست های مطلوب برای مدیریت دارایی های زیست محیطی برای ایجاد توسعه پایدار روستایی اتخاذ نمایند.

    کلید واژگان: معیشت پایدار روستایی, سرمایه طبیعی, سیستم دینامیک, شبیه سازی, کشور افغانستان}
    Sabet ahmad Bawery, Mehdi Karami Dehkordi *, Ghasem Layani
    Introduction

    The concept of Natural capital has emerged as a crucial element in the economic and social surveys of modern societies. It plays a pivotal role in promoting sustainable rural livelihoods and development across all dimensions. The recognition of natural capital as a valuable asset has gained significant attention in recent years, as it provides a framework for understanding the economic value of natural resources and the services they provide. This concept has become increasingly relevant in the context of sustainable development, as it highlights the importance of preserving and managing natural resources for the benefit of present and future generations. Therefore, policymakers and stakeholders must recognize the significance of natural capital and incorporate it into their decision-making processes to ensure sustainable development. Livelihood capital, which comprises environmental, social, physical, human, and financial capital, is a fundamental component of people's livelihoods, particularly those who are impoverished. These capitals are the cornerstone of sustainable livelihoods and are essential factors for local poor communities. Understanding the livelihood status of households and their access to livelihood funds is crucial for advancing development goals in rural areas, particularly in developing countries. It is one of the most significant and influential platforms for achieving this objective. Upon reviewing previous literature, it is evident that the application of a system approach in analyzing sustainable rural livelihoods has not received adequate attention. Given that the discussion of sustainable rural livelihoods involves different capitals, each comprising interrelated variables, neglecting the interrelationships between these variables may not be effective in addressing the issues at hand. Furthermore, disregarding feedback loops and dynamic complexity in a system can lead to political resistance. Therefore, this study aims to investigate the role of natural capital in sustainable rural development using a systemic approach.

    Materials and Methods

    System dynamics is a method that has been used to study and investigate the relationships between separate systems that are at the same time closely connected and enjoy dynamics in behavior. Dynamic simulation is useful for modeling the behavior of a system and observing its reaction to various changes over time. One of the most important features of the dynamic system is considering an endogenous structure of the studied system to show the reaction of different elements of the system on each other and the feedback effects between them. This approach enables us to gain a deeper understanding of the system's behavior and identify the factors that influence it. This study aims to conduct an analysis and provide an explanation of the natural capital of sustainable rural livelihoods using a systems thinking approach. The first step involved identifying the key variables of the system through a questionnaire and expert interviews in the study area. Subsequently, a new questionnaire was designed, and 120 residents in Qarabagh city, Ghazni province in Afghanistan were interviewed using Cochran's formula and targeted sampling via the snowball technique. The assessment of the region's situation was conducted in terms of key environmental asset variables.

    Results and Discussion

    The study suggests that the availability of water and forest per capita is likely to decrease due to factors such as population growth, deforestation for agriculture, fuel and charcoal extraction, livestock grazing, and fire. Mismanagement of natural areas has led to their destruction and reduction. Efforts to stop and reduce this process have been insufficient and unscientific. Deforestation has irreversible consequences and will significantly impact the natural ecosystem and sustainable rural livelihoods in the region. Afghanistan is facing severe water problems due to frequent droughts and excessive extraction of surface and underground water. The country's water situation has reached a critical level, and it is essential to invest in different parts of the water area to protect the surface and underground water sources. The reduction of desired variables is related to the increase in population and the need for more water and food resources. The development of the agricultural sub-sector can lead to over-harvesting of water resources and destruction of the forest. Therefore, natural resource management policies should be given more attention to ensure sustainable rural livelihoods. Water demand management is a practical and quick step in controlling water resources. Demand-oriented management policies, such as setting a reasonable tariff for water and improving irrigation technology, should be put on the agenda. To preserve and protect forest resources, caretakers should be made aware of the issue and executive bodies should stay more coordinated. Other solutions include developing fodder cultivation for livestock in low-yielding rainfed areas, expanding research, organizing environmental organizations, implementing successful forest management plans, attracting private sector investment, continuing the implementation of forestry projects, and planting productive forest trees in the empty parts of the forest by the residents. Identifying the state of environmental (natural) capital helps planners design rural development strategies and sustainable livelihoods with the capacities of the region.

    Conclusions

    Natural capital is an essential predictive component that provides the basis for rural development. Therefore, effective measures should be taken to strengthen environmental capital, and attention should be paid to it in formal and informal curricula. It seems that the current policies in the study area in the field of environmental asset management are not in line with achieving the development of sustainable rural livelihood. The government should invest in the development of irrigation technology to support the plans that seek to save available water while helping the development of the agricultural.

    Keywords: Sustainable Rural Livelihood, Natural Capital, System Dynamic, simulation, Afghanistan}
  • سید اشکان سید ابراهیمی، ابوذر نکوئی، محمودرضا ملایی نیا*
    مقدمه

    شبکه عصبی مصنوعی (ANN) یک ابزار قدرتمند داده محور است که قادراست روابط خطی و غیرخطی حاکم بر سیستم های مختلف را فراگیرد. اما هنوز تعیین الگوریتم دارای بهترین عملکرد ازنظر سرعت و دقت همگرایی برای یک مسیله خاص، چالش مهم پیش روی کاربران شبکه های عصبی مصنوعی است.

    روش

    در این پژوهش، توانایی فرآیندهای پرکاربرد طی چند سال اخیر در بحث شبیه سازی و تخمین پارامترهای غیرخطی کیفیت آب بررسی و اثربخش ترین آن ها تعیین گردید. برای این منظور، 42 مدل از ترکیب توپولوژی شبکه عصبی مصنوعی (تک لایه یا چندلایه)  و فرآیندهای آموزش بررسی گردید. پارامترهای کیفی مشاهده شده در محل 107 چاه  در گستره آبخوان دشت قروه-دهگلان از سال 75 الی 92 جهت آموزش و داده های سال های 93 تا 95 جهت آزمون هر مدل استفاده شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که شبکه های عصبی مصنوعی دارای یک لایه پنهان که از تعداد بهینه نورون بهره می برند، قادرند رفتار آبخوان را با دقت مطلوب و در مدت زمان کمتر شبیه سازی نمایند. همچنین، افزایش تعداد لایه های میانی همگام با افزایش دقت پاسخ، نه تنها تعداد سلول های بهینه شبکه بلکه مدت زمان تحلیل مساله را افزایش می دهد. به هرحال، شبکه های عصبی مصنوعی مبتنی بر روش Broyden-Fletcher-Goldfarb (BFG) از بیشترین کارآیی در شبیه سازی رفتار آبخوان برخوردار است، گرچه کارآیی روش Levenberg Marquart (LM) بسیار نزدیک به آن است. کارآیی بیشتر BFG نسبت به LM می تواند به دلیل برخورداری از میانگین خطا و انحراف معیار کمتر (به ترتیب برابر 46/3 و 09/3) آن باشد.

    نتیجه گیری

    شبکه های عصبی مصنوعی با یک لایه پنهان و تعداد بهینه نورون می توانند رفتار آبخوان را با دقت مطلوبی شبیه سازی کنند و نسبت به شبکه های عصبی مصنوعی متشکل از چندین لایه پنهان کارایی بیشتری دارند.

    کلید واژگان: شبیه سازی, شبکه عصبی مصنوعی, الگوریتم های آموزش شبکه, تخمین پارامترهای کیفی, دشت قروه-دهگلان}
    Seyed Ashkan Seyed Ebrahimi, Abuzar Nekuie, MahmoudReza Mollaeinia *
    Introduction

    An artificial neural network (ANN) is a powerful data-driven tool capable of learning the linear and nonlinear relationships governing different systems. However, determining the best-performing algorithm in terms of convergence speed and accuracy for a particular problem is still a fundamental challenge for users of artificial neural networks.

    Methods

    We investigated the most effective algorithm among widely used processes to simulate and estimate nonlinear water quality parameters. For this purpose, we constructed 42 models combining artificial neural network topology (single or multilayer) and training processes. The quality parameters’ data acquired at 107 wells throughout the aquifer of Qorveh-Dehgolan plain were used for training (data from 1996 to 2013) and to test (data from 2014 to 2016) each model.

    Findings

    The results showed that artificial neural networks with a hidden layer that benefits from the optimal number of neurons could simulate the aquifer behavior with high accuracy and in less time. Also, increasing the number of hidden layers while increasing the response accuracy increases the number of optimal network neurons and the duration of the problem analysis. Finally, artificial neural networks based on the Broyden-Fletcher-Goldfarb (BFG) method had the highest efficiency in simulating aquifer behavior, although the performance of the Levenberg Marquart (LM) method is very close to BFG. BFG is more efficient than LM due to its lower Mean Square Error and Standard Deviation (3.46 and 3.09, respectively).

    Keywords: Simulation, Artificial neural network, Network Training Algorithms, Qualitative Parameter Estimation, Qorveh-Dehgolan Plain}
  • Hadi Ramezani Etedali*, Fateme Safari

    AquaCrop model was developed to simulate crop response to water consumption and irrigation management. The model is easy to use, works with limited input, and has acceptable accuracy. On the other hand, there are different methods for estimating evapotranspiration, whose performance is different in various climatic conditions. The purpose of this research is to investigate the effect of different methods to estimate evapotranspiration of the reference plant in various climates of Iran on estimating the yield of maize and wheat using AquaCrop. To fulfil the experiment, 40-year meteorological data (1980-2020) of five cities of the country (Urmia, Mashhad, Rasht, Qazvin, and Yazd) were used. First, evapotranspiration was estimated using the FAO-56 and five temperature and radiation methods daily. Then, the yield value of these two plants was simulated by AquaCrop and compared with the FAO-56 by error statistical criteria determination coefficient (R2</sup>), normal root means square error (NRMSE) and Nash-Sutcliffe index (NS). According to the results, among the two temperature methods Blaney-Criddle method with the NRMSE is in the range of 0-20%, R2 </sup>and Nash-Sutcliffe are, close to the optimal value of one for maize and wheat in parameter simulation are acceptable. About radiation methods, the Priestley-Taylor and the Turc methods in simulation of maize yield. Also about radiation methods for wheat, the Turc and the Makkink method for simulation of yield are desirable.

    Keywords: Model, ET, FAO-56, Iran, simulation}
  • مهدیه افشاری نیا، فاطمه پناهی*، محمد احترام

    هدف از مطالعه، ارزیابی تغییرات پارامترهای دمای متوسط و بارش بااستفاده از مدل های گزارش ششم (CMIP6) IPCC تحت سناریوهای SSP (SSP1-2.6، SSP2-4.5 و SPP5-8.5) طی دوره 2100-2022 در دشت کاشان است. آمار مربوط به دمای متوسط و بارش از 7 ایستگاه (کاشان، حسین آباد کویر، کامو، اردستان، علوی، نوش آباد و سن سن) در دشت کاشان با در نظر گرفتن دوره 30 ساله پایه (2014-1984) جمع آوری شد. هم چنین 7 مدل از بین مدل های گزارش ششم (CMIP6) انتخاب گردید. پس پردازش خروجی مدل ها با استفاده از روش نسبت گیری خطی انجام شد. برای تعیین دقت مدل ها از شاخص های ناش-ساتکلیف (NSE)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب همبستگی (r) استفاده شد. با استفاده از آزمون من-کندال روند سالانه تغییرات بررسی شد. در نهایت، از میانگین برون داد دو مدل IPSL-CM6A-LR و BCC-CSM2-MR برای شبیه سازی تغییرات دمای متوسط و بارش در دوره آتی استفاده شد. براساس نتایج، در همه ایستگاه‎های مورد مطالعه بارش در دوره آتی در مقایسه با دوره پایه دارای روند کاهشی خواهد بود. دمای متوسط نیز در دوره آتی نسبت به دوره پایه افزایش خواهد یافت. به طوریکه شدت افزایش دما در ایستگاه های حسین آباد کویر، اردستان، نوش آباد و سن سن بیشتر از کاشان، کامو و علوی خواهد بود. باتوجه به شرایط پیش بینی شده ضروری است سیاست های جامع در زمینه سازگاری با تغییر اقلیم دشت کاشان مورد توجه قرار گیرد.

    کلید واژگان: دما و بارش, سناریوهای SSP, شبیه سازی, متغیرهای هواشناسی, نسبت گیری خطی}
    Mahdieh Afsharinia, Fatemeh Panahi *, Mohammad Ehteram

    The aim of the study is to evaluate the changes of mean temperature and precipitation parameters using IPCC Sixth Report models (CMIP6) under SSP scenarios (SSP1-2.6, SSP2-4.5 and SPP5-8.5) during the period of 2022-2100 in Kashan Plain. The mean temperature and precipitation data was obtained from 7 stations (Kashan, Kavir-e-Hosseinabad, Kamu, Ardestan, Alavi, Noushabad and Sensen) in Kashan plain considering the base period of 30 years (1984-2014). Also, 7 models were selected from the models of the sixth report (CMIP6). The post-processing of the output of the models was carried out using the linear ratio method. Nash-Sutcliffe indices (NSE), root mean square error (RMSE) and correlation coefficient (r) were used to determine the accuracy of the models. The annual trend of changes was investigated using Mann-Kendall test. Finally, the mean of IPSL-CM6A-LR and BCC-CSM2-MR models outputs was used to simulate mean temperature and precipitation changes in the future period. According to the results, in all of the studied stations, precipitation in the coming period will have a decreasing trend compared to the base period. The mean temperature will also increase in the future period compared to the base period. In Kavir-e-Hossein Abad, Ardestan, Noush Abad and Sen Sen stations, the intensity of temperature increase will be higher than Kashan, Kamu and Alavi. According to the predicted conditions, it is necessary to pay attention to comprehensive policies in the field of adapting to climate change in Kashan Plain.

    Keywords: temperature, precipitation, SSP scenarios, Simulation, Meteorological variables, Linear scaling}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال