فهرست مطالب

دانش آب و خاک - سال سی و یکم شماره 2 (تابستان 1400)

نشریه دانش آب و خاک
سال سی و یکم شماره 2 (تابستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/05/11
  • تعداد عناوین: 10
|
  • ناصر شیری مشاهیر، محمدحسین کاظمی، جلال شیری* صفحات 1-11

    تخمین دقیق تبخیر-تعرق مرجع یکی از مسایل مهم در مهندسی کشاورزی،  برنامه ریزی آبیاری، مدیریت منابع آب و غیره می باشد. امروزه مدل فیزیکی فایو-پنمن- مانتیث به عنوان یک مدل استاندارد برای تعیین تبخیر-تعرق مرجع (ET0) و نیز واسنجی سایر مدل ها بکار گرفته می شود. با این وجود، نیاز به طیف وسیعی از داده های هیدروکلیماتولوژی، کاربرد این مدل را بویژه در مناطق فاقد داده های هواشناسی کافی محدود می سازد. تحقیق حاضر به بررسی و تحلیل مدل های دما پایه و تابش پایه در تعیین ET0 در مناطق مرطوب پرداخته و در ادامه، مدل جنگل تصادفی نیز با متغیر های ورودی مشابه مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که مدل جنگل تصادفی نسبت به مدل های تجربی واسنجی نشده و واسنجی شده با متغیر های ورودی مشابه دقت بیشتری با میانگین قدر مطلق خطای برابر با 4/0 میلی متر بر روز و شاخص پراکندگی 008/0 ارایه داد. همچنین واسنجی مدل های تجربی در برخی موارد نه تنها در بهبود دقت مدل ها موثر واقع نشده بلکه سبب کاهش دقت مدل های تجربی نیز شد.

    کلیدواژگان: تبخیر-تعرق مرجع، جنگل تصادفی، مدل های تجربی
  • سید صابر شریفی، وحید رضاوردی نژاد، وحید نورانی، جواد بهمنش* صفحات 13-26

    در این پژوهش، مطالعه ای مقایسه ای بین مدل های شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، سیستم استنتاج فازی - عصبی تطبیقی (ANFIS) و برنامه ریزی بیان ژن (GEP) برای برآورد تابش خورشیدی ماهانه صورت گرفت. بدین منظور، از داده های 24 ساله ایستگاه همدیدی تبریز، شامل تابش کل خورشیدی (RS, MJ m−2)، ساعات آفتابی و دمای هوا (°C) بهره گرفته شد. برای اجرای مدل های هوش مصنوعی، ترکیب جدیدی از ورودی ها، شامل متوسط ماهانه شاخص صاف بودن آسمان (KT)، متوسط ماهانه تفاضل دمای بیشینه از دمای کمینه (ΔT)، ساعات آفتابی نسبی () و متوسط ماهانه تابش فرازمینی روزانه (Ra)، به کار گرفته شد. با توجه به این که کمترین مقادیر آماره های MBE  و RMSE (به ترتیب برابر با 13/0 و 97/1 مگاژول بر متر مربع) و بیشترین مقدار R2 (92/0)، با استفاده از نتایج مدل شبکه عصبی مصنوعی به دست آمد، لذا ANN به عنوان بهترین مدل برای برآورد تابش کل آفتابی ماهانه انتخاب شد. همچنین استفاده از نمودارهای چارک - چارک، نشان داد که هرچند، شبکه عصبی مصنوعی، بهترین برازش را برای داده های تابش کل خورشیدی ماهانه ارایه می کند، اما توانایی این مدل در برآورد مقادیر بالای تابش کل خورشیدی ماهانه کاهش می یابد.  لذا استفاده از این مدل برای مناطق با میزان تابش دریافتی کمتر توصیه می شود. عملکرد مدل ANFIS در تحت پوشش قرار دادن مقادیر بالا و پایین (چارک های چهارم و اول) از سایر مدل ها بهتر بود. بنابراین مزیت مدل ANFIS را در برآورد دقیق تر مقادیر بزرگتر تابش خورشیدی است و از این مدل برای برآورد تابش خورشیدی در مناطق با میزان بالای دریافتی تابش خورشیدی می توان بهره برد. علاوه بر این، بر خلاف نتایج پژوهش های پیشین که عملکرد مدل GEP برای برآورد تابش آفتابی روزانه را رضایت بخش ارزیابی نکرده بودند، نتایج پژوهش حاضر نشان داد که استفاده از مدل GEP برای برآورد تابش آفتابی کل ماهانه، به ویژه در محدوده 250 تا 800 مگاژول بر متر مربع رضایت بخش است. بنابراین می توان چنین نتیجه گرفت که توانایی مدل GEP در مدل سازی پدیده هایی با نوسانات کمتر و محدوده کوچک تر بیشتر است.

    کلیدواژگان: برنامه ریزی بیان ژن، تابش کل آفتابی ماهانه، سیستم استنتاج فازی - عصبی تطبیقی، شبکه عصبی مصنوعی، تبریز
  • هادی ارونقی*، فاطمه جعفری، اکرم عباسپور، علی حسین زاده دلیر صفحات 27-40

    در رودخانه ها سازه های هیدرولیکی به صورت مانعی در برابر جریان آب قرار دارند و الگوی جریان در نزدیکی خود را تغییر داده و به صورت موضعی باعث آبشستگی در اطراف سازه می شوند. آبشستگی پایه پل از پدیده های مهم در هیدرولیک رسوب بوده که در اثر آن حفره ای در اطراف پایه به وجود می آید و پایداری آن را تضعیف می کند. روش های مختلفی برای جلوگیری یا کاهش آبشستگی موضعی ارایه شده است که در این تحقیق تاثیر طوق، مواد نانورس و زاویه پایه پل در گروه پایه ها مورد مطالعه واقع شده است. نتایج نشان می دهد پایه پل با زاویه 15 درجه بیشترین کاهش عمق حفره آبشستگی را دارا می باشد. بررسی ها بیانگر آن است که در گروه پایه ها با زاویه کج شدگی 15 درجه کاهش 14 درصدی حفره آبشستگی و در حالت طوق دار کاهش 86 درصدی وجود دارد. هم چنین با استفاده از مواد نانورس عمق حفره آبشستگی در حالت بدون طوق 5/18 درصد کاهش یافته است.

    کلیدواژگان: آبشستگی، طوق، گروه پایه کج، مدل عددی، نانورس
  • اسعد سلطانی*، سید محمود طباطبایی، سید جمیل قادری صفحات 41-54

    دشت بوکان با بیشترین تولید گندم در استان به عنوان انبار غله استان آذربایجان غربی نامیده می شود. شوری آب و خاک می تواند باعث نقصان محصول گردد. در این تحقیق از مدل کامپیوتری SALTMED برای شبیه سازی عملکرد گندم در شرایط شوری های مختلف آب آبیاری استفاده گردید. آزمایش های صحرایی با پنچ تیمار شوری آب آبیاری (5/3، 5/4، 5/5 و 5/6 دسی زیمنس بر متر) و یک تیمار شاهد (آب رودخانه سیمینه رود با شوری 2 دسی زیمنس برمتر) در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی انجام شد. مقادیر R2، NMRSE، CRM و ME در عمق های مختلف خاک و برای تیمارهای مختلف محاسبه گردید. بررسی نتایج نشان داد که مدل SALTMED از دقت بالایی برای شبیه سازی رطوبت و شوری خاک و همچنین عملکرد محصول برخوردار است. مقادیر ضریب تعیین برای شبیه سازی رطوبت خاک 87/0، شوری خاک 85/0 و عملکرد محصول 92/0 به دست آمد. با توجه به روند نتایج به دست آمده با افزایش سطح شوری آب آبیاری دقت مدل در شبیه سازی رطوبت خاک افزایش یافت اما خطای مدل در شبیه سازی عملکرد محصول کاهش پیدا کرد. نتایج شبیه سازی با مدل SALTMED نشان داد که دقت مدل برای عملکرد محصول بهتر از رطوبت خاک و برای رطوبت خاک بهتر از شوری خاک بود.

    کلیدواژگان: دشت بوکان، شبیه سازی، شوری خاک، عملکرد گندم، نقصان محصول
  • سیما اصغرزاددانش، بهروز مهدی نژادیانی*، مسعود داوری صفحات 55-67

    منحنی رطوبتی خاک رابطه ی کمی بین رطوبت و مکش ماتریک خاک را بیان می کند. اندازه گیری مستقیم این منحنی دشوار، زمان بر و پرهزینه است. از این رو، چندین مدل تجربی، ریاضی و تحلیلی مختلف برای توصیف آن ارایه شده است. در این پژوهش 11 مدل منحنی رطوبتی خاک با استفاده از داده های رطوبت حجمی و مکش ماتریک در 27 نمونه خاک جمع آوری شده از اراضی کشاورزی دشت قروه-دهگلان واسنجی شدند. عمل واسنجی مدل ها با استفاده از جعبه ابزار Solver در نرم افزار Excel انجام یافت و از داده های شش نمونه ی دیگر خاک برای اعتبارسنجی نتایج استفاده شد. آماره های R2، RMSE، NRMSE و MBE برای ارزیابی درستی تخمین مدل های مطالعه شده استفاده گردید. بر اساس نتایج به دست آمده، برای بافت های لوم و رس دو مدل لیباردی و همکاران و سیمونز و همکاران، برای بافت لوم رسی سیلتی مدل بروکس و کوری، برای بافت لوم رسی مدل های بروکس و کوری و کمپل، برای بافت رس سیلتی مدل های ون گنوختن m=1-2/n و بروکس و کوری و برای بافت لوم شنی مدل توانی جهت پیش بینی منحنی رطوبتی خاک در خاک های منطقه پیشنهاد گردید.

    کلیدواژگان: بافت خاک، رطوبت حجمی، مدل ریاضی، مکش ماتریک، RMSE
  • اسماعیل قلی نژاد*، علیرضا عیوضی صفحات 69-86

    به منظور بررسی اثر پلیمر سوپر جاذب A200 و کود دامی بر کاهش اثرات تنش خشکی در ارقام مختلف گندم، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در سال زراعی 97-1396 در مزرعه تحقیقاتی ساعتلوی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان آذربایجان غربی اجرا شد. فاکتور اول آبیاری در دو سطح مطلوب (آبیاری بعد از 75 میلی متر تبخیر از تشت کلاس A) و تنش خشکی (آبیاری بعد از 220 میلی متر تبخیر از تشت کلاس A) انجام شد فاکتور دوم سوپرجاذب 200 کیلوگرم در هکتار، کود دامی 40 تن در هکتار، مصرف توام آنها و شاهد (بدون مصرف سوپر جاذب و کود دامی) و فاکتور سوم ارقام گندم آبی (میهن، حیدری و زرینه) بود. نتایج نشان داد تنش خشکی در مقایسه با آبیاری مطلوب، عملکرد دانه را به میزان 32 درصد کاهش داد. مصرف جداگانه کود دامی، سوپر جاذب و مصرف توام آنها در مقایسه با شاهد، عملکرد دانه را به ترتیب به میزان 20، 22 و 33 درصد افزایش داد. مصرف پلیمر سوپر جاذب و کود دامی با افزایش دسترسی گیاه به آب و کاهش اثرات تنش خشکی، باعث بهبود اجزای عملکرد دانه (شامل وزن هزار دانه و تعداد دانه در سنبله) در ارقام مختلف گندم شد و در نهایت سبب افزایش عملکرد گردید. با آبیاری مطلوب و تنش خشکی، بیشترین درآمد حاصل از عملکرد دانه و کاه و کلش با مصرف کود دامی و با رقم حیدری بدست آمد.

    کلیدواژگان: آبیاری، رقم، سوپر جاذب، عملکرد دانه، کود دامی
  • محمد نخعی*، وهاب امیری، مرضیه امیری صفحات 87-102

    در این مطالعه از روش نوین نقشه های خودسازمانده (SOM) برای خوشه بندی پیزومترهای موجود در آبخوان ارومیه و شناسایی پیزومترهایی با رفتار مشابه و به عبارتی دیگر، تعیین شبکه پایش بهینه در این آبخوان استفاده شد. به این منظور، ابتدا به نرمال سازی داده های ماهیانه تراز آب زیرزمینی در یک بازه 13 ساله (1381-1394) پرداخته شد و سپس الگوریتم خوشه بندی غیرسلسله مراتبی K-means برای تعیین تعداد خوشه های بهینه مورد استفاده قرار گرفت. در ادامه به کمک مدل SOM که از پرکاربردترین مدل های شبکه عصبی در خوشه بندی است؛ عملیات پیش پردازش مکانی جهت خوشه بندی مکانی پیزومترها انجام شد و نتایج خوشه بندی با استفاده از نقشه هم عمق سطح آب زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفت. پیزومترهای نماینده هر خوشه از طریق به کارگیری فاصله اقلیدسی پیزومترها از یکدیگر تعیین شد. با توجه به نتایج خوشه بندی و سازگاری بسیار مناسب آن با تغییرات سطح آب زیرزمینی در محل هر پیزومتر، باید عنوان نمود که الگوریتم خوشه بندی SOM از قابلیت بالایی برای خوشه بندی برخوردار است. این نوع شبکه عصبی قادر به کشف الگوهای مناسبی از داده ها است که می تواند به شناسایی ویژگی های اعضاء هر خوشه کمک کند. بنابراین، به نظر می رسد از الگوریتم خوشه بندی SOM می توان در تحلیل رفتار کمی آبخوان (تغییرات تراز آب زیرزمینی) و یافتن پیزومترهای نماینده معدود استفاده کرده و به این ترتیب امکان ارزیابی قابل قبول رفتار آبخوان در زمان کمی و با صرف کمترین هزینه فراهم آورد.

    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، خوشه بندی، شبکه عصبی، میانگین K، خودسازمانده
  • علی شینی دشتگل، جلیل کرمان نژاد، مجید حمودی، الهام قنبری عدیوی* صفحات 103-115
    توزیع رطوبت یکی از فاکتورهای مهم و تعیین کننده در انتخاب روش آبیاری متناسب با گیاه است. در این مطالعه به بررسی توزیع رطوبت در آبیاری قطره ای زیر سطحی نیشکر در خاک با بافت رسی سیلتی پرداخته شده است. آزمایش ها به ازای دبی قطره چکان ها 2/1 لیتر در ساعت و دو فاصله قطره چکان 50 و 60 سانتی متر (50L و 60L) و کارگذاری لوله آبده در سه عمق 15، 20، 30 سانتی متر (15d، 20d و 30d) در سه تکرار انجام شده است. نمونه برداری از خاک جهت تعیین رطوبت، در سه فاصله افقی 0، 30 و 60 سانتی متری از لوله آبده و به ترتیب از اعماق 0-30، 30-60 و 60-90 سانتی متری در سه مرحله طی شش ماه دوره آزمایش، انجام گرفت. با استفاده از نرم افزار هایدروس (دو بعدی) توزیع رطوبت در اطراف لوله های آبده در سه عمق کارگذاری شده برای فاصله 60 سانتی متری بین قطره چکان ها برآورد گردید. جهت بررسی دقت نرم افزار هایدروس، مقادیر رطوبت در طول دوره آزمایش با استفاده از دستگاه تی-دی آر، در 15 نقطه اطراف لوله های آبده مذکور اندازه گیری گردید. طبق رطوبت های اندازه گیری شده در مزرعه مقادیر رطوبت تا فاصله افقی 60 و عمودی 90 سانتی متری از لوله های آبده در تمامی تیمارها بین حد ظرفیت زراعی و نقطه پژمردگی دایم قرارگرفته اند. دقت نرم افزار هایدورس (دو بعدی) در شبیه سازی رطوبت خاک در اطراف لوله های آبده در حالت فاصله 60 سانتی متر بین قطره چکان ها با توجه به عمق قرارگیری لوله ها 15d، 20d و 30d طبق معیار جذر میانگین مربعات خطا نرمال شده(NRMSE)، به ترتیب در محدوده متوسط، خوب و متوسط قرار گرفت.
    کلیدواژگان: آبیاری قطره ای زیرسطحی، توزیع رطوبت، تی دی آر، هایدروس، نیشکر
  • نرگس رئیسی *، مهدی قمشی صفحات 117-132

    تحقیقات نشان می‌دهند، از موثرترین عوامل تخریب پل‌ها، آبشستگی موضعی در محل پایه‌ها است. یکی از روش‌های کاهش آبشستگی اطراف پایه‌ها، نصب طوقه بر روی آن است. طوقه‌ها بستر را در مقابل جریان‌های گردابی اطراف پایه محافظت می‌کنند. در این تحقیق ضمن بررسی تاثیر طوق بعنوان یک سازه کنترل فرسایش پیرامون پایه پل، تاثیر شکل طوق نیز بر عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفت. از این رو، نمودارهای کاربردی در این زمینه استخراج و مشخص گردید، که ابعاد طوقه بر عملکرد آن تاثیر بسزایی دارد. نتایج نشان داد با افزایش ابعاد طوقه عملکرد آن بهبود می‌یابد. با مقایسه دو نوع طوقه، مشخص شد، طوقه با ابعاد بیضوی عملکرد بهتری در کاهش آبشستگی نسبت به طوقه با ابعاد بیضوی دارد. طوقه‌های با ابعاد بزرگتر بدلیل اینکه مانع حرکت رسوبات ناشی از فعالیت گرداب برخاستگی در پایین‌دست پایه می‌شوند، عملکرد بهتری از خود نشان دادند. از سوی دیگر با کاهش زبری در سطوح طوقه از 40 درصد به 15 درصد، میزان کاهش آبشستگی از 39 درصد به 58 درصد نسبت به پایه بدون طوق افزایش می‌یابد.

    کلیدواژگان: آبشستگی موضعی، بیضوی، پایه، طوق نامتقارن، سطح زبر
  • رقیه واحدی، میر حسن رسولی صدقیانی *، محسن برین صفحات 133-149

    این پژوهش با هدف ارزیابی تاثیر کمپوست حاصل از بقایای هرس درختان میوه در حضور باکتری‌های ریزوسفری محرک رشد (PGPR) بر برخی شاخص‌های بیولوژیکی خاک آهکی در قالب آزمایشی بصورت فاکتوریل با طرح کاملا تصادفی در شرایط گلخانه‌ای در رایزوباکس اجرا شد. فاکتورها شامل منابع آلی (کمپوست، بقایای هرس و بدون ماده آلی)، تلقیح میکروبی (باکتری‌هایPGPR و بدون تلقیح) و خاک (خاک ریزوسفری و غیرریزوسفری) بودند. در پایان دوره رشد گیاه گندم، کربن زیست توده میکروبی، فسفر زیست توده میکروبی، تنفس پایه، تنفس برانگیخته و فسفاتاز قلیایی در خاک‌های ریزوسفری و غیرریزوسفری تعیین گردید. نتایج نشان داد که کاربرد کمپوست به‌همراه تلقیح باکتری‌های PGPR باعث افزایش معنی‌دار کربن زیست توده میکروبی، فسفر زیست توده میکروبی و فسفاتاز قلیایی نسبت به تیمار کمپوست (بدون تلقیح) شد. همچنین تیمار کمپوست، کربن زیست توده میکروبی، فسفر زیست توده میکروبی و فعالیت آنزیم‌ فسفاتاز قلیایی را به ترتیب 23/1، 59/1 و05/1 برابر در خاک ریزوسفر نسبت به غیرریزوسفر افزایش داد. بقایای هرس به‌ترتیب موجب افزایش 55/10 و 23/2 برابری تنفس پایه و تنفس برانگیخته در خاک ریزوسفری در مقایسه با غیرریزوسفر شد. چنین استنباط می‌گردد که کاربرد مواد آلی در شرایط تلقیح میکروبی منجر به بهبود شاخص‌های کیفی خاک می‌گردد.

    کلیدواژگان: بقایای هرس، رایزوسفر، رایزوباکس، شاخص های کیفیت خاک، ماده آلی
|
  • Naser Shiri, Mohammad Hossein Kazemi, Jalal Shiri * Pages 1-11

    Accurate estimation of reference evapotranspiration (ETo) is an important issue in agricultural engineering, irrigation scheduling, water resources management, etc. Nowadays, the physics-based Penman-FAO-Monteith model is a standard model of ETo determining as well as calibrating other ETo equations. However, the need for large amount of hydro climatologic data has limited its application, especially in regions without sufficient necessary weather data. The present study aimed at assessing the performance accuracy of empirical temperature/radiation- based ETo models in humid regions and comparing the results with random forest (RF)-based models that used the same input variables of the applied empirical equations. The obtained results showed that the Random forest models gave the most accurate results when compared to the commonly used original and calibrated empirical equations (with similar input variables) with global MAE and SI values of 0.4 and 0.008. Nonetheless, the calibration procedure could not improve the performance accuracy of the equations in some cases.

    Keywords: Empirical models, Random Forest, Reference evapotranspiration
  • Seyd Saber Sharifi, Vahid Rezaverdinejad, Vahid Nourani, Javad Behmanesh * Pages 13-26

    The concern of the present research was to do a comparative study between the GEP, ANN and ANFIS models to estimate monthly global solar radiation. For this purpose, long-term (24-years) monthly data of global solar radiation (RS, MJ m−2), sunshine hours and air temperature (°C), from Tabriz synoptic station were used. To perform the artificial intelligence models, a new combination of inputs including monthly mean clearness index (KT), monthly temperature range (ΔT), relative sunshine hours (n/N) and extraterrestrial global solar radiation (Ra) were employed. Since the lowest values of MBE and RMSE (0. 13 and 1.97 MJ m−2 respectively) and the highest value of R2 (0.92) were obtained for ANN model, and therefore, the ANN model was selected as the best model to estimate the monthly global solar radiation. Using quarter-quarter (Q-Q) plots revealed that although the ANN model generally presents the best fit for monthly global solar radiation data, this model is found to be not successful in estimating the higher values of monthly global solar radiation data. Therefore, the application of ANN model is recommended for regions with lower solar radiation values. The performance of the ANFIS model was better than other models in covering the highest and lowest values (the first and fourth quarter). Therefore, it can be concluded that the ANFIS model gives more accurate results in the areas with the higher values of solar radiation. The findings also show that unlike previous researches which were carried out in daily scale, the performance of GEP technique for modeling monthly global solar radiation is satisfactory especially in the ranges of 250 to 800 MJ m−2. Thus, it can be inferred that GEP can be more powerful in modeling the phenomena which have low fluctuations or a limited range.

    Keywords: Artificial neural network, Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System, Monthly global solar radiation, Gene expression programming, Tabriz
  • Hadi Arvanaghi *, Fatemeh Jafari, Akram Abbaspour, Ali Hosseinzadeh Dalir Pages 27-40

    Hydraulic structures situated as an obstacle in front of water flow that changed the flow pattern in their vicinity and causing the local scour around the structure. The scour around the bridge pier is one of the most important phenomena in sediment hydraulics, which creates a hole around the pier and undermines its stability. Different methods have been proposed to prevent or reduce the local scour. In this study, the effects of collars, nanoclay materials and angle of piers have been studied in pier group. The results show that for the pier with the angle of 15 degree was observed the greatest decrease in the depth of the scour hole. Studies show that in the group pier with inclination angle of 15 degrees, there was 14 percent scour hole reduction and with presence of a collar the reduction of scour hole was 86 percent. Also, by using nanoclay materials, the depth of the scour hole in the without collar condition was reduced by 18.5%.

    Keywords: collar, Inclined pier group, NanoClay, numerical model, Scour
  • Asaad Soltani *, Said Mahmod Tabatabai, Jamil Ghaderi Pages 41-54

    The Bukan plain with its largest wheat production in the province is referred as the West Azerbaijan grain storehouse. Water and soil salinity can cause crop redution. In this research, a computer model of SALTMED was used to simulate wheat yield under different salinity conditions of irrigation water. Field experiments were conducted for five irrigation water treatments with salinities of 3.5, 4.5, 5.5 and 6.5 dS m-1 and a control treatment (Simineh Rood water with 2 dS m-1 salinity) in a completely randomized blocks design. R2, NMRSE, CRM and ME values ​​were calculated at different soil depths for different treatments. The results showed that the SALTMED model had a high accuracy in simulation of the soil moisture and salinity as well as the crop yield. The coefficient of determination for simulating soil moisture was 0.87, soil salinity 0.85 and crop yield 0.92. According to the results, with increasing salinity level of irrigation water, the model accuracy in simulation of the soil moisture was increased, but the model error was decreased in simulating of the crop yield. The simulation results of the SALTMED model showed that the accuracy of the model for crop yields was better than that of soil moisture and for soil moisture was better than that of soil salinity.

    Keywords: Bukan Plain, Product loss, Simulation, Soil Salinity, Wheat Yield
  • Sima Asgharzaddanesh, Behrouz Mehdinejadiani *, Masoud Davari Pages 55-67

    Soil water characteristic curve (SWCC) represents the quantative relationship between soil water content and matric suction. Direct measurement of this curve is laborious, time consuming and expensive. Hence, several experimental, mathematical and analytical models have been presented to describe the SWCC. In this research, 11 SWCC models were calibrated using volumetric water content and matric suction data of 27 soil samples of Qorveh-Dehgolan plain agricultural lands. Solver Toolbox in Excel used to calibrate the models and six other soil samples data used for result validation. The R2, RMSE, NRMSE and MBE statistics were used to assess the prediction accuracy of the models. According to the obtained results, for clay and loam textures, Libardi et al and Simmons et al models, for silty clay loam texture, Brooks and Corey model, for clay loam texture, Brooks and Corey and Campbell models, for silty clay texture, Van Genuchten m=1-2/n and Brooks and Corey models and for sandy loam texture, power model were proposed to predict soil water characteristic curve in the soils of the studied lands.

    Keywords: mathematic model, Matric suction, Soil texture, RMSE, Volumetric water content
  • Esmaeil Gholinezhad *, Alireza Eivazi Pages 69-86

    In order to investigate the effect of super absorbent polymer (A200) and manure on reducing drought stress effects in wheat (Triticum aestivum) cultivars, a factorial experiment was carried out based on randomized complete block design with three replications. This study was done at the research field of Agricultural Research Center, West-Azerbaijan (Saatlo) during 2017-2018 cropping seasons. The first factor was irrigation at two levels: normal conditions (irrigation after 75 mm evaporation from class A pan) and drought stress conditions (irrigation after 220 mm evaporation from class A pan). The second factor was super absorbent polymer 200 kg ha-1, manure 40 ton ha-1, their concomitant application and the control (no manure) and the third factor included wheat cultivars (Mihan, Heidari and Zarineh). The results indicated that drought stress, as compared to the normal irrigation reduced grain yield about 32%. Separate and concomitant application of super absorbent polymer and manure in comparison with the control, increased grain yield by 20, 22 and 33%, respectively. Between cultivars, Mihan cultivar for grain yield, 1000-kernel weight, grain per spike and spike per square meter was superior under two different moisture conditions. Application super absorbent polymer and manure with increasing plant access to water and decreasing drought stress led to improved grain yield components including, 1000-kernel weight and grain per spike in wheat different cultivars that cause to increased grain yield. Under optimum irrigation and drought stress conditions, the highest income from grain yield and straw was obtained from the use of manure and Heidari cultivar.

    Keywords: Cultivar, Grain yield, Irrigation, Manure fertilizer, Super absorbent
  • Mohammad Nakhaei *, Vahab Amiri, Marzieh Amiri Pages 87-102

    In this study, the new method of self-organized maps (SOM) was used to cluster the piezometers in the Urmia aquifer and identify piezometers with similar behavior, in consequence the optimal groundwater monitoring network was determined. To achieve this goal, at first the normalization of monthly groundwater level data over a period of 13 years (2002-2015) was done and then the K-means non-hierarchical clustering algorithm was used to determine the number of optimal clusters. Then, using the SOM model which is one of the most widely used neural network models in the clustering techniques, spatial preprocessing operations were performed for all piezometers and the clusters were detected using a groundwater depth map. Also, the representative piezometers of each cluster were determined using the piezometers Euclidean distance. According to the results of clustering and its good compatibility with changes in groundwater level at each piezometer, it should be noted that the SOM clustering algorithm has a high capability for clustering. Results show that this type of network is able to detect the appropriate data patterns that can help identify the characteristics of members of each cluster. Therefore, it seems that the SOM clustering algorithm can be used to analyze the quantitative behavior of the aquifer (groundwater level changes) and find a few representative piezometers, thus providing an acceptable assessment of aquifer behavior in a short time and at the lowest cost.

    Keywords: Groundwater, Clustering, Neural network, K-means, SOM
  • Ali Sheni Dashtgol, Jalil Kermannezhad, Majid Hamoodi, E Ghanbari-Adivi * Pages 103-115
    Moisture distribution is one of the most important factors in selecting the suitable irrigation method for a crop. In this study, distribution of soil moisture content in sugarcane subsurface drip irrigation in silty-clay soil, was investigated. The experiments were carried out with drippers having the discharge rate of 1.2 liter per hour, three installation depths of 15, 20 and 30 centimeters (d15, d20, d30), and two spaces of 50 and 60 centimeters (L50 and L60), at three replications. Soil water content sampling during the experiment was performed at the three stages with three horizontal distances of 0, 30 and 60 cm from the drip pipe and at depths of 0-30, 6-30 and 90-60 cm, respectively. Using HYDRUS-2D, moisture distribution around the supply pipes installed at three depths in the condition of 60 cm distance between the drippers, was determined. To evaluate the accuracy of HYDRUS, the moisture content was measured by TDR device at 15 observation points around supply pipe. The moisture content around the supply pipe within the horizontal distance of 60 cm and the vertical distance of 90 cm was within range of wilting point and field capacity. Accuracy of HYDRUS-2D software in simulation of soil moisture around the supply pipe for condition of 60 cm distance between the drippers at the depths of d15, d20, and d30 based on the NRMSE criterion, were in the medium, good and medium range, respectively.
    Keywords: HYDRUS, Moisture distribution, Subsurface drip irrigation, Sugarcane, TDR
  • Narges Raeisi *, Mahdi Ghomeshi Pages 117-132

    Researches show that one of the most effective factors on bridge destruction is bridge pier scour. That one of the methods used to reduce of scour around bridge piers is installing collar. The collars protect the river bed against vortex flow in the vicinity of the piers. In this research, the role of collar as a control structure of bridge pier scour was investigated along with the effect of its shape. Therefore, dimensions of collar were investigated on bridge pier scour reduction and application diagrams proposed. Results show that increasing dimensions of collars will increase the efficiency of performance comparing of both collars indicated, that collar with dimensions have better performance in reducing scour than collar . Larger collar does prevent sediment movement due to lift vortex in downstream of bridge pier and for this reason. On the other hand, with decreasing roughness at the surfaces collar from 40% to 50%, the reduction of scour increases from 39% to 58%.

    Keywords: Elliptically, Local scour, Pier, Rough area, Unsymmetrical Collar
  • Roghayeh Vahedi, MirHassan Rasouli-Sadaghiani *, Mohsen Barin Pages 133-149

    The objective of this research was to evaluate the effect of pruning waste compost and plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) on some biological properties of calcareous soil, A factorial experiment was carried out in a completely randomized design under greenhouse condition in rhizobox. The factors were as the organic matter (compost, pruning wastes and without organic matter), microbial inoculation (PGPR and no inoculation) and soil (rhizosphere and non-rhizosphere soils). At the end of the growth period of wheat, microbial biomass carbon, microbial biomass phosphorus, microbial respiration, substrate-induced respiration and alkaline phosphatase in the rhizosphere and non-rhizosphere soils were determined. The results showed that the application of compost and inoculation of PGPR significantly increased the microbial biomass carbon, microbial biomass phosphorus and alkaline phosphatase activity compared to non-inoculated treatment. Furthermore, compost treatment increased the microbial biomass carbon, microbial biomass phosphorus and alkaline phosphatase activity in the rhizosphere soil by 1.23, 1.59 and 1.05 times compared to those in the non-rhizosphere soil, respectively. Microbial respiration and substrate-induced respiration in the rhizosphere soil of pruning wastes treatment were 10.55 and 2.23 times higher than those in the non-rhizosphere soil, respectively. It was concluded that application of organic matters and microbial inoculation caused to improvement in soil quality indices.

    Keywords: Organic matter, Rhizosphere, Rhizobox, Soil quality indices, Pruning wastes