فهرست مطالب

مدیریت آب و آبیاری - سال نهم شماره 2 (پاییز و زمستان 1398)

مجله مدیریت آب و آبیاری
سال نهم شماره 2 (پاییز و زمستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/11/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • فاطمه آخونی پورحسینی، کیومرث ابراهیمی* صفحات 171-183

    هدف از مطالعه حاضر ارزیابی کاربرد آنتروپی شانون در تعیین کیفیت آب های سطحی می باشد. به منظور تخصیص وزن به هر یک از پارامترهای کیفیت آب از روش آنتروپی شانون و وزن دهی های سازمان بهداشت جهانی استفاده شد. در این پژوهش داده های ماهانه کلسیم، منیزیم، بی کربنات، سدیم، سولفات، EC، pH وTDS از سال 1394-1347 برای رودخانه های کارون در ایستگاه های هیدرومتری اهواز، دارخوین، گتوند و ملاثانی و رودخانه بابلرود در ایستگاه های هیدرومتری قرآن تالار و کشتارگاه تجزیه و تحلیل شد. نتایج نشان داد که آنتروپی شانون می تواند به خوبی وزن دهی را انجام دهد و اختلاف جزئی بین وزن دهی آنتروپی شانون و وزن دهی های سازمان بهداشت جهانی وجود دارد. وزن دهی های حاصل از آنتروپی شانون و پارامترهای موثر در کیفیت آب در رودخانه کارون در ایستگاه های هیدرومتری اهواز pH=0.15، دارخوین 0.11=TDS، گتوند EC=0.13 و ملاثانی pH=0.15، همچنین در رودخانه بابلرود در ایستگاه هیدرومتری قرآن تالار و کشتارگاه وزن دهی ها برطبق آنتروپی شانون و پارامترهای موثر در کیفیت آب به ترتیب pH=0.15 و TDS=0.14 می باشد. مقادیر شاخص کیفیت آب در رودخانه کارون با توجه به شاخص WQI در بازه ی عالی و خوب و برای رودخانه بابلرود در وضعیت عالی می باشد.

    کلیدواژگان: رده بندی، شاخص کیفیت آب، عدم قطعیت، وزن دهی
  • امیرحسین ناظمی، محمدامین پرندین*، علی اشرف صدرالدینی، هوشنگ قمرنیا صفحات 185-198

    به منظور ارزیابی اقتصادی رفتار گیاه ذرت دانه ای نسبت به استراتژی کم آبیاری و آبیاری موجی در منطقه اسلام-آبادغرب تحت آبیاری جویچه ای، پژوهشی در اطراف ایستگاه تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی شهرستان اسلام-آبادغرب انجام شد. طرح آماری مربوط به پژوهش، طرح فاکتوریل (بصورت تجزیه مرکب طی دو سال زراعی) در قالب بلوک کامل تصادقی بود که دارای دو فاکتور در3 و 4 سطح بود. فاکتور A (مقدار آب آبیاری) و همچنین فاکتور B: (روش آبیاری سطحی) بود. لذا تعداد تیمارها 12 و تعداد تکرار ها نیز 3 تکرار بود. نتایج ارائه شده نشان داد در روش های آبیاری، بیشترین سود ناخالص و خالص نسبت به مقدار آب مصرفی درسال 1395 برای روش آبیاری S1-2 و به ترتیب به مقدار 46/6 و 84/2 هزار ریال برمترمکعب و در سال 1396 نیز برای روش آبیاری S1-2 و به ترتیب به مقدار 49/6 و 62/2 هزار ریال برمترمکعب می باشد در رژیم های مختلف آبیاری بیشترین سود ناخالص و خالص نسبت به مقدار آب مصرفی درسال 1395 برای رژیم آبیاری 75درصد نیازآبی به ترتیب به مقدار 98/6 و 5/3 هزار ریال برمترمکعب و در سال 1396 نیز برای رژیم آبیاری 75درصد نیازآبی و به ترتیب به مقدار 91/6 و 2/3 هزار ریال برمترمکعب می باشد.

    کلیدواژگان: آبیاری جویچه ای، بهره وری، تنش خشکی، نیازآبی
  • محبوبه خداوردی، سید رضا هاشمی*، عباس خاشعی سیوکی، محسن پوررضا بیلندی صفحات 199-210

    بهینه سازی شبکه پایش، یک فرآیند تصمیم گیری برای داشتن بهترین ترکیب در بین ایستگاه های موجود است. به دلیل ملاحظات اقتصادی و کاستن از هزینه های پایش، رویکرد بهینه سازی در این پژوهش، کاهش ایستگاه های پایش بدون کاهش میزان و دقت اطلاعات حاصل می باشد. درتحقیق حاضر طراحی بهینه شبکه پایش کیفی آب زیرزمینی به کمک مدلی بر پایه بهینه سازی در دشت نیشابور انجام گرفته است. بهینه سازی شبکه چاه ها توسط الگوریتم دو هدفه ازدحام ذرات (MOPSO) با اهداف کمینه نمودن مقدار ریشه مربعات میانگین خطا (RMSE) و کمینه نمودن تعداد چاه ها اجرا شد. در بخش شبیه سازی مسئله از روش درون یابی کریجینگ برای مقادیر غلظت کلراید آب زیرزمینی محاسباتی استفاده شد و با مقادیر مشاهداتی مقایسه شدند. نتایج این تحقیق، ارائه یک جبهه پارتو با نمایش تعداد چاه در مقابل RMSE متناظر آن بود که می تواند دستورالعملی برای طراحی شبکه پایش کیفی آب زیرزمینی باشد. به این صورت که با تعیین دقت لازم در داده های حاصل از شبکه پایش می توان تعداد چاه ها و موقعیت آن ها را در منطقه مطالعاتی مشخص نمود. پس از اجرای مدل MOPSO-GS نتایج بهینه سازی نشان داد که در آبخوان نیشابور تعداد چاه های نمونه برداری می تواند به اندازه 58 درصد و با حداقل افزایش خطا (50 چاه با خطای صفر به 21 چاه با خطای غلظت کلراید 57/13 میلی گرم بر لیتر)، کاهش داده شود. همچنین موقعیت این چاه ها به عنوان موقعیت بهینه در نظر گرفته شد.

    کلیدواژگان: الگوریتم ازدحام ذرات، بهینه سازی دوهدفه، غلظت کلراید، کریجینگ
  • مسعود پورغلام آمیجی، محمد هوشمند، امید رجا، عبدالمجید لیاقت* صفحات 211-230
    به منظور انجام پژوهش حاضر از داده های هواشناسی 12 ایستگاه سینوپتیک استان خوزستان با طول دوره آماری 20 ساله (2018-1999) استفاده گردید. ابتدا با استفاده از نرم افزار CROPWAT، باران موثر از سه روش USDA، FAO و فرمول تجربی توسعه یافته برآورد گردید. با استفاده از نرم افزار AquaCrop، تبخیر تعرق واقعی گندم دیم در محدوده مطالعاتی محاسبه و میزان باران موثر به دست آمد. سپس با استفاده از نرم افزار ArcGIS پهنه بندی باران موثر در ایستگاه های مورد بررسی در شش ماه نوامبر، دسامبر، ژانویه، فوریه و مارس رسم گردید. نتایج خطای نسبی (RE) نشان داد که در سه ماه پر بارش نوامبر، دسامبر و ژانویه، به ترتیب روش تجربی با میانگین خطای 8/9- درصد، FAO با 7/21- درصد و تجربی با 9/12 درصد بهترین برآورد باران موثر در مقایسه با روش حل معکوس را داشته اند. در ماه های کم بارش فوریه و مارس، روش USDA به ترتیب با میزان خطای 6/48- درصد و 6/51- درصد، بهترین برآورد باران موثر این سه روش در مقایسه با روش حل معکوس داشته اند. نقشه پهنه بندی برآورد باران موثر نیز نشان داد که در ماه های پر بارش و زمانی که گیاه تحت رشد اولیه قرار دارد، با حرکت از سمت شمال استان به قسمت جنوبی، بر مقدار باران موثر افزوده می گردد. نتیجه گیری کلی نشان می دهد که درصد اعتماد به روش های تجربی کم بوده و با محاسبه دقیق باران موثر و تغییر تاریخ کشت در سطح کشور می توان بهره وری و تولید محصولات دیم را افزایش داد.
    کلیدواژگان: تبخیر و تعرق، حل معکوس، AquaCrop، arcgis، CROPWAT
  • علی ابراهیم زاده*، مهدی ضرغامی، وحید نورانی صفحات 231-250
    سدها در مهار سیلاب و کاهش خسارت آن نقش موثری دارند و از طرف دیگر در خلال سیلاب، بروز پدیده روگذری و عبور آب از روی سد همواره آن را تهدید می نماید. بنابراین به منظور حفظ ایمنی سد در برابر سیلاب و همچنین حفظ کارایی سد، بایستی بین تراز آب مخزن سد و ریسک روگذری آن تعادل ایجاد نمود. با استفاده از پویایی سیستم ها می توان مجموعه ای از عوامل پیچیده، مرتبط و موثر در پدیده روگذری را در کنار یکدیگر قرار داده و تاثیر سناریوهای مختلف را بر روی ریسک روگذری بررسی نمود. در این تحقیق با استفاده از توسعه مدل پویایی سیستم ها، تاثیر پارامترهای مختلف بر روی ریسک روگذری سد حاجیلر چای با شبیه سازی مونت کارلو بررسی شده است. سپس با استفاده از یک استاندارد معتبر، تلفات ناشی از شکست سد مذکور به میزان 441 و 118 نفر به ترتیب برای حالت های بدون هشدار و با هشدار کافی تخمین زده شده و میزان ریسک روگذری قابل قبول 〖2/27×10〗^(-6) محاسبه شده است. بر مبنای این ریسک، تراز قابل اطمینان برای آب سد حدود70/1040 متر تعیین گردیده و سطح اراضی قابل توسعه در پایین دست سد حدود 1660 هکتار برآورد شده است. همچنین نتایج نشان می دهد با افزایش عمر سد، مخصوصا بعد از 20 سال، با انباشت رسوب و نشست سد، میزان ریسک روگذری افزایش یافته و با عنایت به افزایش چشمگیر ریسک روگذری ناشی از تغییر نوع سر ریز سد به منظور صرفه جویی در هزینه احداث آن، لزوم اقدام برای کاهش ریسک از جمله کنترل تراز آب مخزن سد ضروری می باشد.
    کلیدواژگان: ایمنی سد، تراز آب مخزن سد، تراز قابل اطمینان، سد حاجیلر چای، سیلاب
  • الهام اکبری، اسفندیار عباس نوین پور، مریم قره خانی صفحات 251-261

    توسعه کشاورزی و صنعت موجب افزایش شدید مصرف آب و به دنبال آن کاهش کمی، کیفی منابع آب زیرزمینی شده است. یکی از راهکارهای مناسب برای جلوگیری از آلودگی منابع آب های زیرزمینی شناسایی مناطق آسیب پذیر آبخوان ها است. در این پژوهش به منظور ارزیابی آسیب پذیری آبخوان دشت خوی از روش های DRASTIC، SINTACSو روش ترکیبی (DSM) که حاصل ترکیب این دو روش است، استفاده شده است. روش های DRASTIC و SINTACS از پارامترهای هیدروژئولوژیکی و هیدرولوژیکی منطقه برای بررسی آسیب پذیری آبخوان و پهنه بندی مناطق مستعد آلودگی استفاده می کنند ولی هر کدام از این روش ها خصوصیات ذاتی خود را داشته و نتایج متفاوتی را ارائه می کنند. لذا به دلیل برخی تفاوت های ذاتی در نتایج این دو روش، در این پژوهش با استفاده از روش ترکیبی از مزایای هر دو روش به صورت همزمان استفاده شده است. صحت سنجی هر کدام از این روش ها و مقایسه نتایج آن ها با استفاده از مقادیر نیترات اندازه گیری شده از 26حلقه چاه در محدوده مطالعاتی و محاسبه شاخص همبستگی (CI) بین نقشه های آسیب پذیری و مقادیر نیترات انجام گرفته است. نتایج نشان داد که روش ترکیبی CI بیشتری دارد و برای ارزیابی آسیب پذیری این منطقه مناسب تر است. براساس نتایج حاصل از روش ترکیبی 19، 42 و 39 درصد از مساحت آبخوان دشت خوی به ترتیب در محدوده آسیب پذیری کم، متوسط و زیاد قرار دارند و قسمت های مرکزی و غربی دشت دارای آسیب پذیری بالا می-باشند.

    کلیدواژگان: آسیب پذیری آب زیرزمینی، روش ترکیبی، DRASTIC، SINTACS
  • صابر جمالی، فراست سجادی، ابوطالب هزارجریبی* صفحات 263-275
    این تحقیق با هدف بررسی اثر مدیریت های تلفیقی آب دریا با آب چاه بر خواص رشدی گیاه اسفناج در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان در سال 1395 انجام شد. تیمارهای مورد استفاده در این پژوهش شامل چهار مدیریت آبیاری (آب چاه، آبیاری یک در میان، نیم در میان و اختلاط 30 درصدی آب دریا و آب چاه) بود. نتایج نشان داد که مدیریت های آبیاری در سطح یک درصد بر وزن تر و خشک بوته و وزن خشک ریشه معنی دار شده، ولی بر تعداد برگ، وزن تر ریشه، ارتفاع بوته و کلروفیل در سطح احتمال 5 درصد معنی دار شد. بیشترین میزان وزن تر و خشک اندام هوایی در تیمار شاهد به ترتیب 96 و 2/19 گرم بود. با توجه به اینکه در اکثر صفات آبیاری نیم در میان آب دریا و آب چاه نسبت به تیمارهای دیگر (30 درصد و یک در میان) منجر به افت کمتر شده، لذا این تیمار جهت آبیاری گیاه اسفناج در شرایط آبیاری با آب شور دریای خزر توصیه می شود. تیمار نیم در میان آب دریا و آب چاه منجر به کاهش 05/1 و 1/1 درصدی وزن تر و خشک اندام هوایی شد.
    کلیدواژگان: آب نامتعارف، اسفناج، رژیم اختلاطی، رژیم تناوبی، شرایط گلخانه ای
  • معصومه چمنی، کیومرث روشنگر* صفحات 277-289
    پیش بینی صحیح دبی روزانه ی رودخانه، ابزاری مناسب جهت برنامه ریزی و مدیریت منابع آب سطحی می باشد. از این رو در این مقاله با بهره گیری از مدل های رگرسیون فرآیند گاوسی (GPR)، ماشین یادگیری قدرتمند (ELM) و روش ترکیبی تجزیه ی مد تجربی یکپارچه ی کامل، دبی بین ایستگاهی رودخانه ی آرکانزاس واقع در ایالت متحده آمریکا مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور ابتدا دبی روزانه و ماهانه با استفاده از روش رگرسیون فرآیند گاوسی و ماشین یادگیری قدرتمند پیش بینی شد. سپس سری زمانی اصلی توسط روش تجزیه ی مد تجربی یکپارچه ی کامل به زیرسری های توابع مد ذاتی (IMFs) و باقیمانده (Residual) تجزیه گردید؛ در ادامه این زیرسری های تجزیه شده، ورودی مدل های گاوسی و ماشین یادگیری قدرتمند را تشکیل دادند تا مدل های ترکیبی طراحی گردند. برای ارزیابی کارآیی مدل ها از معیارهای همبستگی خطی (DC)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب همبستگی (R) و میانگین درصد خطای مطلق (MAPE) استفاده شد. نتایج نشان داد که استفاده از روش CEEMD باعث بهبود عملکرد مدل های مورد استفاده شده است. به طوری که مقادیر خطای مطلق (MAPE) مربوط به مدل GPR با پیش پردازش CEEMD در پیش بینی جریان ایستگاه های اول، دوم و سوم نسبت به مدل GPR بدون پیش پردازش به ترتیب 34، 27 و 32 درصد کاهش داشته است. همچنین تاثیر هر یک از زیرسری های تجزیه ی مد تجربی یکپارچه کامل در پیش بینی دبی مورد ارزیابی قرار گرفت. مشاهده گردید که زیرسری باقیمانده ناکارآمدترین زیرسری است. مدل ترکیبی CEEMD- ELM در مدیریت حوضه های آبخیز و کنترل سیل کشور ایران می تواند استفاده شود.
    کلیدواژگان: توابع مد ذاتی، دبی بین ایستگاهی، سری زمانی، مدل ترکیبی
  • حمید زارع ابیانه*، احمد خسرایی، نیاز علی ابراهیمی پاک، آرش تافته، مهدی جوزی صفحات 291-304

    فرآیند نفوذ آب به خاک از اجزای مهم چرخه هیدرولوژی و مدیریت آب در مزرعه بوده که اندازه گیری آن زمان بر و پرهزینه است. از این رو مدلهای نفوذ به کار گرفته می شوند. در این پژوهش مدل های کوستیاکوف، کوستیاکوف - لوئیس، فیلیپ، سازمان حفاظت خاک آمریکا، اورتون و هورتون براساس آزمایش استوانه های دوگانه در دو مزرعه گندم و لوبیا با هدف تعیین بهترین مدل نفوذ در اراضی جهاد نصر خوزستان بررسی شدند. نتایج نشان داد متوسط سرعت نفوذ در مزرعه گندم بین 47/35 سانتی متر در ساعت در رطوبت 83/15 درصد در قبل از آبیاری اول تا 35/6 سانتی متر در ساعت در رطوبت 20/29 درصد بعد از آبیاری دوم بود. متوسط سرعت نفوذ در مزرعه لوبیا با رطوبت اولیه 43/16 درصد قبل از آبیاری اول بین 63/61 تا 70/13 سانتی متر در ساعت در رطوبت 10/23 درصد بعد از آبیاری دوم بود. کمترین و بیشترین میانگین ریشه مربعات خطا (RMSE) مربوط به ضرایب مدل های نفوذ تجمعی در مزرعه گندم به ترتیب 21/1 و 14/3 سانتی متر با ضریب تبیین (R2) 93/0 و 95/0 و در مزرعه لوبیا 57/1 و 42/3 سانتی متر با R2، 90/0 و 92/0 از معادلات فیلیپ و هورتون حاصل شد. کمترین و بیشترین RMSE مولفه سرعت نفوذ در مزرعه گندم 46/0 و 63/0 و در مزرعه لوبیا 90/0 و 40/1 سانتی متر بر دقیقه از معادلات فیلیپ و هورتون به دست آمد. رتبه بندی دقت مدل ها در مزرعه گندم و لوبیا نشان داد مدل های کوستیاکوف - لوئیس و هورتون در برآورد سرعت نفوذ و کوستیاکوف - لوئیس و فیلیپ در برآورد نفوذ تجمعی بیشترین دقت را دارند.

    کلیدواژگان: روش استوانه های دوگانه، سرعت نفوذ، مدل های نفوذ، نفوذ تجمعی
  • سمانه غفوری خرانق، محمد ابراهیم بنی حبیب*، سامان جوادی صفحات 305-319
    یکی از عوامل ایجاد بحران منابع آب، عدم توجه به بعد اجتماعی حکمرانی آب است. در این پژوهش به ارزیابی اجتماعی سناریوهای حکمرانی آب زیرزمینی پرداخته شده است. برای این منظور در گام اول سناریوهای حکمرانی آب زیرزمینی با مشارکت بازیگران و با توجه به هم بست بخش منابع آب با دو بخش غذا و انرژی تعریف شدند. سپس عملکرد سناریوهای مختلف حکمرانی آب زیرزمینی از نظر بعد اجتماعی، مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور سه معیار رضایت مندی اجتماعی، عدالت اجتماعی و مشارکت اجتماعی تعریف شد. مقدار معیارهای رضایت مندی اجتماعی و عدالت اجتماعی با استفاده از پرسشنامه و معیار مشارکت اجتماعی با استفاده از شاخص چگالی توسط آنالیز شبکه اجتماعی برای هر سناریو محاسبه گردید. در انتها به منظور ترکیب سه معیار اجتماعی برای هر سناریو، از الگوریتم فاصله از حد ایدهآل استفاده شد و سناریوهای حکمرانی آب زیرزمینی از دیدگاه اجتماعی رتبه بندی گردیدند. نتایج پژوهش نشان داد سناریوی برنامه های مدون کشت و مدیریت بازار غذا با امتیاز 485/0، بالاترین رتبه و سناریوی اصلاح ساختار قانونی در راستای پلمپ تمامی چاه های غیرمجاز با امتیاز 392/0 کمترین رتبه را در مقایسه با سایر سناریوهای حکمرانی آب زیرزمینی از لحاظ تاثیرگذاری اجتماعی به دست آوردند. ارزیابی اجتماعی سناریوهای حکمرانی آب زیرزمینی، سیاست مداران را قادر می سازد اثرات اجرای سناریوهای حکمرانی آب زیرزمینی را بر روی جامعه ارزیابی نموده و تصمیمات درستتری اتخاذ نمایند.
    کلیدواژگان: رضایت مندی اجتماعی، عدالت اجتماعی، مشارکت اجتماعی، هم بست آب- غذا- انرژی
  • لیلا حاتمیان، مریم رفعتی*، فروغ فرساد صفحات 321-332
    نظر به کمبود منابع آب با کیفیت، استفاده از فاضلاب تصفیه شده به عنوان یکی از منابع آبی در دسترس، می تواند تا حدی از چالش تقاضای آب در بخش کشاورزی در کشور بکاهد. هدف از این پژوهش، بررسی تجمع سرب و کادمیوم در خاک و محصولات زراعی گندم (با کاربرد فاضلاب تصفیه شده برای آبیاری) و جو (آبیاری با ترکیبی از فاضلاب تصفیه نشده و آب چاه)، در شهرستان قدس می باشد. بدین منظور، طی سه ماه رویشی (نیمه اسفند تا نیمه خرداد 1396) هر10 روز یک نمونه از هر تیمار آبیاری جهت بررسی خصوصیات آب های ورودی آزمایش شد (مجموعا 9 نمونه از هر تیمار). 60 نمونه گیاه گندم و جو (30 نمونه از هر گیاه) و 30 نمونه خاک در پای هر گیاه نیز در خرداد 1396 به صورت تصادفی برداشت شد. نتایج نشان داد که مقادیر pH، هدایت الکتریکی، اکسیژن-خواهی زیستی و شیمیایی و غلظت های کادمیوم و سرب در تیمار ترکیبی فاضلاب تصفیه نشده و آب چاه بیشتر از تیمار فاضلاب تصفیه شده بود. میانگین غلظت کادمیوم در دانه های دو گیاه دارای اختلاف معنی داری نبود، هرچند غلظت سرب در دانه جو به صورت معنی داری بیشتر از گندم بود. میانگین هر دو فلزدر خاک مزارع گندم با جو دارای اختلاف معنی داری نیست. ضریب تجمع زیستی در دانه های گندم و جو نشان داد که هیچ کدام توانایی استخراج فلزات مذکور را ندارند. تنها غلظت فلز سنگین سرب در دانه ی جو بیشتر از استاندارد سازمان جهانی بهداشت بود که نشان می دهد دانه ی جو تولیدشده در این مزرعه برای مصرف انسان مضر می باشد.
    کلیدواژگان: استخراج گیاهی، زمین های کشاورزی، شهر قدس، ضریب تجمع زیستی، منابع آب
  • پریساسادات آشفته*، امید بزرگ حداد صفحات 333-343

    برنامه ریزی ژنتیک متداول (CGP) با در نظر گرفتن داده های تجربی (مشاهداتی) باعث بهبود و تکامل داده های تخمینی (محاسباتی) می شود. با این حال، الگوریتم CGP قادر به حل مسائل چندضابطه ای با عمل کرد مطلوب نیست. در این تحقیق، قابلیت الگوریتم CGP از طریق توسعه و ادغام توابع و عمل گرهای منطقی ریاضی به آن، بهبود داده می شود. الگوریتم پیشنهادی، برنامه ریزی ژنتیک منطقی (LGP) نامیده می شود که بهبود عمل کرد آن در مقایسه با الگوریتم CGP، در حوزه منابع آب بررسی می شود. نتایج نشان می دهند که قابلیت الگوریتم LGP در این حوزه، موثرتر و کارآتر از CGP می باشد، به گونه ای که الگوریتم LGP باعث بهبود 39 درصدی تابع هدف نسبت به الگوریتم CGP، در استخراج سیاست بهره برداری استاندارد (SOP) در حوزه منابع آب با تابع هدف کمینه نمودن متوسط قدر مطلق خطاها (MAE)[، می شود. مقایسه نتایج الگوریتم ها با استفاده از معیارهای ارزیابی نشان می دهد که استفاده از الگوریتم LGP در بازسازی SOP سبب کاهش 22 درصدی RMSE و افزایش 1 درصدی NSE، نسبت به CGP شده است.

    کلیدواژگان: تابع هدف، توابع منطقی، توسعه الگوریتم، سیاستهای بهرهبرداری از مخزن
|
  • Fatemeh Akhoni Pourhosseini, Kumars Ebrahimi * Pages 171-183

    The main purpose of this paper is to investigate the Shannon’s Entropy in surface water quality evaluation. To achieve this aim, the Shannon’s entropy and the World Health Organization methods have been used to assign weights of the water quality parameters. Monthly hydrometric data including; Ca, Mg, HCO3, Na, SO4, EC, pH, TDS were analyzed, form 1968-2015, which were measured and recorded at Ahwaz, Darkhovein, Gotvand and Molasani stations of Karun River and as well as; Quran-Talar and Koshtargah hydrometric statins of Babolrood River. The above mentioned rivers are flowing in south and north of IRAN, respectively. The result demonstrated the accuracy of the Shannon’s Entropy performance. As the result showed, the Shannon’s Entropy result gave an encouraging level of agreement with the WHO’s result. However, there were small discrepancies between these two results. Shannon’s entropy weights and the effective parameters of Karun River water quality at different hydrometric stations are Ahwaz pH=0.15, Darkhovein TDS=0.11, Gotvand EC=0.13 and Molasani pH=0.15, respectively, and in a same way for Babolrood River at stations; Quran-Talar pH=0.15 and Koshtargah TDS=0.14, respectively. According to the water quality index values of Karun River, its waters are classified in both excellent and good conditions. However, based on the mentioned values the Babolrood River is classified in excellent condition.

    Keywords: Classification, Uncertainty, Water quality index, weighting
  • Amirhossein Nazemi, Mohamadamin Parandin *, Aliashraf Sadraddini, Hoshang Ghamarnia Pages 185-198

    Some experiments were performed around the Agricultural and Natural Resources Research Station of Islamabad-Gharb city in order to determine the economic evaluation of corn crop behavior to deficit irrigation and surge irrigation strategy in Islamabad-Gharb Area under ferrow irrigation.The statistical design of the research was Factorial design (as compound analysis in two years) in a randomized complete block design Which has two factors at 3 and 4 levels. Factor A (irrigation water quantity) and factor B (surface irrigation method), so there was12 treatments and 3 replications. The results showed that in different irrigation methods The highest net and net profit than the amount of water consumed at 2016 occurred of S1-2 treatment respectively 6.46 and 2.84 billion rials per cubic meter also at 2017 occurred of S1-2 treatment respectively 6.49 and 2.62 billion rials per cubic meter. and in different irrigation regimes The highest net and net profit than the amount of water consumed at 2016 occurred of 75% water requirement treatment respectively 6.98 and 3.5 billion rials per cubic meter also at 2017 occurred of 75% water requirement treatment respectively 6.91 and 3.2 billion rials per cubic meter

    Keywords: Drought stress, forrow irrigation, Efficiency, water reguirements
  • Mahbubeh Khodaverdi, Seyed Reza Hashemi *, Abbas Khashei Siuki, Mohsen Pourreza Bilondi Pages 199-210

    Monitoring network optimization is a decision making process for the best combination of available stations. Due to economic considerations and reduction of monitoring costs ، the optimization approach in this study is to reduce monitoring stations without reducing the amount and accuracy of the information obtained. In this study, an optimal design of groundwater quality monitoring network was carried out with the help of an optimization model in the Neishabour plain aquifer. The optimization of the wells network was accomplished by a Multi Objective Particle Swarm Optimization (MOPSO) algorithm. Two objectives containing of minimizing the root mean square error (RMSE) and the number of wells was applied in current research. Kriging interpolation was used for calculating groundwater chlorine concentration values and compared with observation values. As a result of this research was presented a Pareto front exctracted from MOPSO showing the number of wells against their corresponding RMSE, which could be a guide for the design of a groundwater quality monitoring network. The outcome showed that the sampling wells can be reduced to 58 percent with a minimum error increase (all 50 wells in base network with zero error may be reduced to 21 with chlorine concentration error of 13.57 mg/l) in the Neishabour aquifer. Also, the position of these wells was considered as the optimal position.

    Keywords: Chlorine concentration, Kriging, Particle swarm algorithm, Two-objective optimization
  • Masoud Pourgholam Amiji, Mohammad Hooshmand, Omid Raja, Abdolmajid Liaghat * Pages 211-230
    The meteorological data of 12 synoptic stations of Khuzestan province with a 20-year statistical period (1999-2018) were used to perform the present study. First, using CROPWAT software, the effective rainfall was estimated from three methods USDA, FAO and the developed experimental formula. Using AquaCrop software, real transpiration evaporation of rainfed wheat in the study area was calculated and effective rainfall amount was obtained. Then, using ArcGIS software, effective rainfall zoning at the stations studied was drawn in November, December, January, February and March. Relative error (RE) results showed that in the three most rainy months of November, December and January, the best estimation of rain was the experimental method with mean error of -8.8 percent, FAO with -21.7 percent and experimental with 12.9 percent, respectively compared to the inverse solution method. In the low rainfall months of February and March, the USDA method had the best estimation of the effective rain of these three methods with the inverse solution method with -48.6 percent and -51.6 percent, respectively. The zoning map of the estimated effective rainfall also showed that in the rainy months and when the plant is in early growth, the amount of effective rainfall increases by moving from the north side of the province to the southern part. The overall results show that the percentage of confidence in the experimental methods is low and by calculating the effective rainfall and changing the date of cultivation at the country level can increase the productivity and production of rainfed crops.
    Keywords: AquaCrop, arcgis, CROPWAT, Inverse solution
  • Ali Ebrahimzadeh *, Mahdi Zarghami, Vahid Nourani Pages 231-250
    Dams are effective in controlling the flood and reducing its damage. But, during the flood, the overtopping and the flow of water from the dam is always threatening it. Therefore, in order to maintain the dam safety against flood and also to maintain the efficiency of the dam, it should be balanced between the water level in reservoir of dam and its overtopping risk. Using the system dynamics, a set of complex, relevant, and effective overtopping factors could be simulated to examine the impact of different scenarios. The current research investigated the effect of different parameters on the overtopping risk on Hajilarchay dam (Northwestern Iran) using the system dynamics and Monte Carlo simulations, and estimated the human losses caused by the dam failure using of 441 and 118 persons for two cases of without warning and adequate warning, respectively. The overtopping risk of 〖2.27×10〗^(-6) was calculated in accordance with the USACE method. Given this risk value, a reliable level for reservoir water is set to 1040.70 meters above sea level, and the agriculture area at the downstream is set 1660 hectares for development. The results also show that the overtopping risk will increase by increasing the life of the dam, especially after 20 years, due to accumulation of sediment and settlement of the dam, and considering too much increase in overtopping risk caused by the change of dam’s spillway in order to save the cost of its construction, then adaptation strategies are provided including reservoir water level control.
    Keywords: Dam safety, Flood, Reliable level, Reservoir water level
  • Ata Allah Nadiri *, Elham Akbari, Esfandiar Abbas Novinpour, Maryam Gharekhani Pages 251-261

    Population growth, agricultural and industrial development has led to a sharp increase in water use, a decrease in the quantity, quality and pollution of groundwater resources. Appropriate measures to prevent pollution of groundwater resources are the identification of vulnerable aquifers. In this study, combined method (DSM) is the combination of DRASTIC and SINTACS methods, was used to evaluate the vulnerability of Khoy plain aquifer. Both methods use hydrological and hydrogeological parameters of this area to investigate the aquifer vulnerability and zoning of susceptible areas, but each of these methods has inherent characteristics and presents different results. Therefore, in this study due to the similarity of the results of these two. The method has been used simultaneously using combination of their advantages. Validation of each of methods were carried out with measured nitrate values from 26 wells in the study area. The Correlation Index (CI) was calculated between vulnerability maps and nitrate values to validation and compare these methods. The results showed that the CI of combined method is high; therefore, this method is more suitable for assessing the vulnerability of this region. Based on the results of the combined method, 19, 42 and 39 percent of Khoy plain aquifer are located within low, medium and high vulnerable areas.

    Keywords: Groundwater vulnerability, Combined Method, DRASTIC, SINTACS
  • Saber Jamali, Farasat Sajadi, Aboutaleb Hezarjaribi * Pages 263-275
    The goal of this study was to investigate the effect of conjunctive irrigation with seawater and fresh water on the growth properties of Spinach (Spinacia oleracea L.) in greenhouse condition. In this study, four conjunctive use of seawater and freshwater (tap water, irrigation with 1/2 of seawater with tap water, alternate irrigation with seawater and tap water, the mixture of seawater and tap water) is evaluated on yield and yield components of Spinach. The research was done based on a completely randomized design including 3 replications as pot planting in Gorgan University of agricultural sciences and natural resources during 2016. The results indicated that the effect of different moderation of irrigation regimes on the shoot and root dry weights, shoot fresh weight was highly significant (P
    Keywords: Conjunctive irrigation, Greenhouse, mixture of water regimes, Unconventional water
  • Masoumeh Chamani, Kiyoumars Roushangar * Pages 277-289
    Accurate prediction of river daily discharge is a suitable tool for water resources planning and management. In this paper, cross station discharge of the Arkansas River in U.S.A, were examined using Gaussian Process Regression (GPR), Extreme Learning Machine (ELM) and complete ensemble empirical mode decomposition combined models. For this Purpose, in the first step, the daily and monthly discharge was predicted via GPR and ELM models. Then, the discharge time series were broken up by CEEMD method into cages, and these subclasses were introduced into the Gaussian process regression end ELM modeling to simulate discharge. Furthermore, direct correlation (DC), Root Mean Square Error (RMSE), correlation coefficient (R) and Mean Absolute Percentage Error (MAPE) were used to evaluate the efficiency of the models. The results showed that the CEEMD approach improved the performance of the above mentioned models dramatically. For instance, the values of MAPE correspond to GPR hybrid model in forecasting discharge in the first, second and third station with CEEMD pre-processing were reduced by 34, 27and 32 percent, respectively, as compared to those in the GPR model without pre-processing. Also, the effect of each of the sub-series of ensemble empirical mode decomposition model (Residual and IMFs) was studied to improve predictive outcomes. It was observed that the most inefficient subseries in the complete ensemble empirical mode decomposition model is the residual subseries. The CEEMD- ELM model can be used in watershed management and flood control in Iran.
    Keywords: Combined model, Cross Station Discharge, Intrinsic Mod Functions, time series
  • Hamid Zare Abyneh *, Ahmad Khasraei, Niaz Ali Ebrahimipak, Arash Tafteh, Mehdi Jovzi Pages 291-304

    The process of infiltration is one of the most important components of the hydrological cycle and field water management. The direct measurement of infiltration process is difficult, time spending and expensive. Therefore, infiltration models are used. Kostiakov, Kostiakov-Lewis, Philip, Soil Conservation Service of America, Horton and Overton models infiltration based on double ring results carried out in two wheat and bean fields to the determination of best infiltration model in the Jahad Nasr Khuzestan province. The results showed that the mean infiltration rate in wheat field was 35.47 cm hr-1 in 15.83 percent moisture before first irrigation up to 6.35 cm hr-1 in soil moisture content of 29.20 percent after second irrigation. The average infiltration rate in the bean field with initial moisture was 16.43 percent before the first irrigation from 61.63 to 13.70 cm hr-1 in the soil moisture content of 23.10 percent after the second irrigation. The lowest and highest RMSE for coefficients of cumulative infiltration models in wheat field were obtained from Philip and Horton equations with 1.21 and 3.14 cm with R2 of 0.93 and 0.95 and the bean field was 1.57 and 3.42 cm with R2 of 0.90 and 0.92, respectively. The lowest and highest RMSE of the infiltration rate in the wheat field were obtained Philip and Horton equations with 0.46 and 0.63 cm min-1 and in the bean field were 0.90 and 1.40 cm min-1, respectively. The accuracy rating of the studied models in two fields showed that Kostiakov-Lewis and Horton models have the highest accuracy in the infiltration rate and Kostiakov-Lewis and Phillip models in cumulative infiltration.

    Keywords: Cumulative infiltration, Double ring method, Infiltration models, Infiltration rate
  • Samaneh Ghafoori Kharanagh, Mohammad Ebrahim Banihabib *, Saman Javadi Pages 305-319
    One of the factors of the water resources crisis is the lack of attention to the social dimension of water governance. This paper investigates the social assessment of groundwater governance scenarios. For this purpose, in the first step, the modified scenarios of groundwater governance were defined to empower players’ role and the water, food, energy nexus. Then, the performance of groundwater governance scenarios from the social perspective was assessed using criteria-based appraisal. For this purpose, social acceptance, social justice and social participation were defined as social criteria and their values were calculated by using questionnaire and social network analysis. The groundwater governance scenarios were ranked socially applying a compromise-programming algorithm to combine the criteria. The results showed that developing cohesive region-specific cropping pattern and enforcing cropping pattern by chain value management scenario had the highest score and modifying regulation to seal all unauthorized wells scenario had the lowest score in terms of social impact in comparison with the other groundwater governance scenarios. Therefore, the social assessment of groundwater governance scenarios enables policymakers to assess the impact of scenario implementation on society to formulate a better policy.
    Keywords: Social collaboration, Social Justice, social satisfaction, Water-Food-Energy Nexus
  • Leila Hatamian, Maryam Rafati *, Forough Farsad Pages 321-332
    By considering the lack of high-quality water resources, the use of refined sewage as cheaply available water resources can reduce the challenge for water demand in Iran. This research aimed to investigate the accumulation of lead and cadmium in soil and seed of wheat and barley crops that are irrigated by refined sewage and a mixture of unrefined sewage and well water, respectively, in Qods city. During two growth months (March and May 2017), every ten days, one sample of each treatment was investigated to evaluate the physical and chemical properties of incoming water (totally nine samples per treatment). Sixty samples (30 samples from each plant) were randomly harvested. For soil measurement, 30 samples were randomly sampled in each filed (May 2017). The results showed that the values of EC, biological and chemical oxygen demands, lead and cadmium concentrations were more in the mixture of well water and unrefined water than refined water. There was no significant difference between the cadmium concentrations in the seeds of the two plants; however, the lead concentration in the seeds of barely was significantly more than wheat. The differences in the mean of lead and cadmium concentrations in the soil of two plants were not significant. The results of the bioconcentration factor i showed that none of the plant’s ability to extract lead and cadmium. Only the concentration of lead metal in barley is higher than the World Health Organization standard, which indicates that the grain produced in this field is harmful to human consumption.
    Keywords: Bioconcentration Factor, farmlands, Phytoextracting, Qods city
  • Parisa Sadat Ashofteh *, Omid Bozorg Haddad Pages 333-343

    Common genetic programming (CGP) with considering empirical data (observed) improves and evolves estimated data (calculated). However, CGP is not able to solve multi-conditional problems with satisfactory performance. In this study, capability of the CGP is improved through development and integration of mathematical functions and logical operators on it. Proposed algorithm is called logic genetic programming (LGP) that its performance improvement is investigated in comparison with CGP in field of water resources. Results show that LGP capability, is more effective and more efficient than CGP, so that LGP improves objective function by 39 percent compared to CGP, in extraction of standard operating policy (SOP) [with minimization of mean absolute error (MAE)]. Comparison of algorithms results using the evaluation criteria indicate that LGP algorithm in SOP reconstruction resulted in a 22% decrease in RMSE and a 1% increase in NSE compared to CGP.

    Keywords: Development of the Algorithm, Logical Function, Objective function, Operation Policy of Reservoir