فهرست مطالب

مدیریت آب و آبیاری - سال یازدهم شماره 2 (تابستان 1400)

مجله مدیریت آب و آبیاری
سال یازدهم شماره 2 (تابستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/06/24
  • تعداد عناوین: 21
|
  • صفحه 1
  • ایمان حاجی راد، سید مجید میرلطیفی*، حسین دهقانی سانیچ، ساناز محمدی صفحات 87-98

    به منظور بررسی تاثیر سطوح مختلف آبیاری تحت دو مدیریت پالسی و پیوسته بر عملکرد بیولوژیک و بهره وری آب ذرت علوفه-ای رقم zp 606، آزمایشی در قالب کرت های نواری خرد شده بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در سال 1398در ورامین اجرا شد. فاکتور اصلی شامل چهار سطح آبیاری تامین 120، 100، 80 و60 درصد (به ترتیب 2I، 1I، 3I و 4I) نیاز آبی ذرت و فاکتور فرعی شامل دو مدیریت آبیاری پالسی(P) و پیوسته (C) بودند. براساس نتایج، بیشترین عملکرد بیولوژیک و عملکرد تازه محصول ذرت علوفه ای مربوط به تیمار 2PI به ترتیب برابر با 26 و67/86 تن در هکتار و بیشترین بهره وری آب آبیاری نیز در تیمار 3PI برابر 72/6 کیلوگرم برمترمکعب به دست آمد. با توجه به مقایسه میانگین انجام شده و مقادیر بهره وری آب آبیاری تیمارها، در مناطق مشابه که با کمبود منابع آب مواجه هستند به منظور صرفه جویی 20 درصدی در مصرف آب، اعمال تیمار کم آبیاری پالسی)3(PI و در صورت عدم محدودیت دسترسی به منابع آب به منظور افزایش عملکرد محصول، اعمال تیمار بیش آبیاری پالسی (PI2) پیشنهاد می شود.

    کلیدواژگان: آبیاری قطره ای پالسی، رژیم های آبیاری، کم آبیاری، مدیریت آبیاری
  • صابر جمالی، حسین انصاری*، سیده محبوبه زین الدین صفحات 99-112
    به منظور بررسی اثر آبیاری جویچه ای و کود نیتروژن بر عملکرد و اجزای عملکرد کینوا، طرحی در قالب کرت های خرد شده و بر اساس بلوک های کامل تصادفی و با سه تکرار در سال 1397 در دانشگاه فردوسی مشهد انجام شد. تیمارها شامل سه روش آبیاری (جویچه ای FI، یک در میان ثابت FAFI و یک در میان متناوب VIFI) و سه سطح کوددهی نیتروژن (50، 100 و 200 کیلوگرم در هکتار) بود. استفاده از 100 و 200 کیلوگرم کود نیتروژن (در مقایسه با کوددهی به میزان 50 کیلوگرم در هکتار) 5/62+ و 8/70+ درصد عملکرد در واحد سطح گیاه کینوا را افزایش داد. در اثر اعمال روش های مختلف آبیاری جویچه ای یک در میان ثابت و متناوب، تغییراتی به میزان 8/9- و 3/9- در صفت ارتفاع بوته مشاهده شد. همچنین نتایج نشان داد که عملکرد دانه در تیمار FAFI50 دارای کمترین مقدار (3/14 گرم) و در تیمار VAFI50 دارای بیشترین مقدار (4/33 گرم) بود. به طور کلی در تیمار آبیاری جویچه ای یک در میان متناوب و 200 کیلوگرم در هکتار کود نیتروژن (VAFI200) کاهش کاربرد آب و دستیابی به عملکرد مناسب محصول اتفاق افتاده که منجر به افزایش کارایی کاربرد آب در شرایط اقلیمی مشهد شده است.
    کلیدواژگان: رقم تیتیکاکا، روش آبیاری، عملکرد دانه کینوا، کارایی کاربرد آب
  • مسیح الله محمدی، بهروز سبحانی* صفحات 113-130

    استفاده از روش های مناسب برای مکان یابی و ارزیابی تناسب اراضی جهت بهینه سازی فعالیت های انسانی اهمیت ویژه ای دارد. در این پژوهش باهدف استفاده از روش های تصمیم گیری چند معیاره فازی در مکان یابی استحصال آب از رطوبت هوا با استفاده از روش سیستم چگالشی در استان هرمزگان به منظور ارزش گذاری معیارها و تعیین مکان های بهینه انجام پذیرفته است. بدین منظور، ابتدا معیارهای رطوبت هوا و دمای هوا با استفاده از تصاویر ماهواره ای و نوع خاک، دمای 50 سانتیمتری زیرزمین و سرعت باد با استفاده از داده های زمینی جمع آوری شد. سپس اهمیت آن ها با روش تحلیل سلسله مراتبی به دست آمد. در ادامه با استفاده از توابع فازی Linear لایه اطلاعاتی فازی گردیده و در آخر با استفاده از تابع فازی گاما لایه ها تلفیق شدند. تناسب نهایی استان هرمزگان برای استحصال آب با استفاده از سیستم چگالشی به 5 طبقه بسیار مناسب، مناسب، متوسط، نامناسب و بسیار نامناسب طبقه بندی شده و نقشه پهنه بندی آن تهیه شد. نتایج ارزیابی تناسب اراضی نشان می دهد که 74/9 درصد منطقه مورد مطالعه که معادل 61/6613 کیلومتر مربع می باشد، در کلاس تناسب بسیار مناسب، حدود 57/18 درصد که معادل 85/12606 کیلومتر مربع می باشد در کلاس با تناسب مناسب، حدود 39/27 درصد منطقه که معادل 95/18597 کیلومتر مربع از منطقه را پوشش می دهد در کلاس متوسط، 55/17589 کیلومتر مربع که حدود 90/25 درصد از منطقه در طبقه نامناسب و در نهایت 41/18 درصد که معادل 29/12498 کیلومتر مربع است در کلاس بسیار نامناسب قرار می-گیرند.

    کلیدواژگان: ارزیابی تناسب، استان هرمزگان، تصمیم گیری چندمعیاره فازی، داده های ماهواره ای، لوله های مدفون
  • مهدی درخشان نیا، مهدی قمشی، سید سعید اسلامیان*، سید محمود کاشفی پور صفحات 131-143
    جریان غلیظ یکی از مهمترین عوامل در فرآیند رسوب گذاری سدها می باشد. چون این جریان از عوامل موثر بر کاهش کارایی عمر سدهای بزرگ بوده، بنابراین درک الگوهای رسوب گذاری جهت مدیریت مخزن سدها بسیار کارآمد می باشد. براین اساس در این تحقیق درصد کاهش هد جریان غلیظ نمکی تحت تاثیر موانع نفوذپذیر ذوزنقه ای شکل (پر شده با دانه-های شن با قطر 0.5 سانتی متر)، با در نظر گرفتن متغیرهایی همچون دبی، شیب، غلظت و ارتفاع موانع به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت، براساس نتایج حاصله اقدام به مدل سازی هد جریان غلیظ نمکی با روش شبکه عصبی مصنوعی پیش خور و روش کلاسیک رگرسیون چند متغیره شد و کارکرد این دو روش مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که روش هوشمند شبکه عصبی مصنوعی پیش خور در مدل سازی درصد کاهش هد جریان غلیظ نمکی نسبت به روش رگسیون چند متغیره برتری قابل توجهی دارد.
    کلیدواژگان: جریان غلیظ، درصد کاهش هد، رگرسیون چندمتغیره، شبکه عصبی پیش خور
  • هاجر ساوری، محمدجواد منعم* صفحات 145-158

    انتخاب روش توزیع و تحویل آب یکی از پارامترهای مهم و اساسی در طراحی شبکه های آبیاری محسوب می شود که نقش تعیین کننده ای در انعطاف پذیری و بهبود بهره وری آب دارند. روش های توزیع و تحویل آب با توجه به مدیریت عوامل تحویل آب می توانند به روش های تحویل گردشی، بر حسب درخواست و برحسب تمایل تقسیم شوند. از میان این روش ها، روش بر حسب درخواست (توافقی) به عنوان یک روش مشارکتی علاوه بر ارتقاء انعطاف پذیری و عدم نیاز به زیرساخت های پرهزینه در مقایسه با روش های برحسب تمایل، در شبکه ها با بهره برداری دستی قابل اجرا است. بسته به دامنه تغییرات مجاز عوامل تحویل، محدودیت های اعمال شده بر درخواست زارعین و نحوه حصول توافق میان مدیران شبکه و زارعین تنوع قابل توجهی از روش تحویل توافقی ایجاد می شود. هر یک از روش های مذکور، تاثیر مستقیمی بر چگونگی مدیریت و عملیات بهره برداری شبکه دارد، که ضرورت طبقه بندی آنها را برای سهولت برنامه ریزی عملیات بهره برداری ایجاب می کند. تا کنون مبانی مدونی برای دسته بندی روش های تحویل برحسب درخواست، و طبقه بندی آنها ارایه نشده است. در این تحقیق اطلاعات برخی از شبکه های آبیاری در داخل و خارج از کشور که با روش برحسب درخواست در حال بهره برداری هستند، جمع آوری شده است. باتحلیل اطلاعات و بررسی های انجام شده، مبانی روش های برحسب درخواست تدوین، و طبقه بندی آن ها صورت گرفت. با توجه به تغییرات عوامل تحویل، و چگونگی حصول توافق، روش های تحویل توافقی به سه دسته با انعطاف پذیری حداکثر، متوسط، و حداقل تقسیم شده اند.

    کلیدواژگان: توزیع برحسب درخواست، روش های توزیع و تحویل آب، شبکه های آبیاری، طبقه بندی
  • هادی رضایی راد، حامد ابراهیمیان*، عبدالمجید لیاقت، فاطمه خلجی، مهشید شبانی آرانی صفحات 159-172
    ضریب زبری مانینگ پارامتری پیچیده و اثرگذار در آبیاری جویچه ای است و تعیین دقیق آن به دلیل تغییرات مکانی و زمانی ویژگی های خاک و پارامترهای هیدرولیکی جریان، پیچیده است. بنابراین این تحقیق با هدف تعیین ضریب زبری مانینگ در فازهای پیشروی و ذخیره و در رخدادهای اول تا سوم آبیاری انجام شد. در این پژوهش، زبری مانینگ در آبیاری جویچه ای در فازهای پیشروی و ذخیره به ترتیب با استفاده از مدل SIPAR_ID و معادله مانینگ تعیین شد. بدین منظور، مقادیر ضریب زبری در دو تیمار دبی ورودی (به طور متوسط 27/0 و 53/0 لیتر بر ثانیه)، دو تیمار دور آبیاری (5 و 10 روز)، دو مزرعه با بافت خاک متفاوت (E و F) و در سه آبیاری اول تا سوم و در سه تکرار مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که ضریب زبری مانینگ در فازهای پیشروی و ذخیره به ترتیب بین 017/0 تا 636/0 و 015/0 تا 317/0 متغیر بود و مقدار میانگین ضریب زبری در فاز پیشروی بیش تر از فاز ذخیره برآورد شد (به ترتیب 083/0 و 054/0). همچنین ضریب زبری مانینگ با افزایش شماره رخداد آبیاری در هر دو فاز، کاهش یافت. در مزرعه F با توجه به بافت خاک سنگین تر، اختلاف ضریب زبری مانینگ در هر دو فاز در آبیاری اول و دوم نسبت به زمین E کمتر بود. نتایج همچنین نشان داد که ضریب زبری با دبی و رطوبت اولیه خاک رابطه ای معکوس و ضعیف داشت اما دبی نسبت به رطوبت اولیه تاثیرگذارتر بود.
    کلیدواژگان: آبیاری سطحی، دور آبیاری، معادله مانینگ، SIPAR
  • پوریا قاسمی، مسعود کرباسی*، علیرضا زمانی نوری، مهدی سرائی تبریزی صفحات 173-188
    خشکسالی یکی از مهم ترین بلایای طبیعی می باشد که در همه ی رژیم های آب و هوایی رخ می دهد. بنابراین، پیش بینی و مقابله با آن از اهمیت بالایی برخوردار است. در پژوهش حاضر از سه الگوریتم های بهینه سازی هوشمند (الگوریتم بهینه سازی مبتنی بر آموزش و یادگیری (TLBO)، الگوریتم بهینه سازی علف های هرز (IWO)، الگوریتم ازدحام ذرات (PSO)) و الگوریتم متداول لونبرگ- مارکوات به منظور آموزش شبکه عصبی مصنوعی چند لایه، برای پیش بینی شاخص خشکسالی SPEI12 یک الی سه ماه آینده در 79 ایستگاه سینوپتیک کشور استفاده گردید. با توجه به تعداد زیاد ایستگاه های سینوپتیک، ایستگاه ها با توجه به سری های زمانی خشکسالی و با استفاده از روش K-means به پنج خوشه C1 تا C5 تقسیم شدند. نتایج با توجه به قرارگیری ایستگاه ها در خوشه ها مورد مقایسه قرار گرفتند و دقت مدل ها بر اساس آماره های RMSE) و (R2 داده های آزمون، مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان داد که در هر سه مدل پیش بینی با افزایش مقیاس زمانی پیش بینی دقت مدل ها کاهش یافته است. مقایسه بین سه الگوریتم بهینه سازی ذکر شده و الگوریتم لونبرگ- مارکوات به عنوان یک الگوریتم پرکاربرد در بهینه سازی وزن های شبکه عصبی، نشان دهنده برتری قابل توجه الگوریتم های بهینه سازی فراابتکاری است. مقایسه بین سه الگوریتم TLBO،IWO و PSO نشان داد که الگوریتم TLBO اندکی بهتر از سایر الگوریتم ها عمل می کند و نتایج دقیق تری را ارایه می کند. بهترین پیش بینی مدل های ذکر شده و بیشترین مقادیر R2 در خوشه یک (شرق، نوار جنوب و جنوب شرقی ایران) و بیشترین مقادیر RMSE و کمترین دقت مدل ها در خوشه پنج (نوار شمالی کشور) مشاهده شد.
    کلیدواژگان: الگوریتم های بهینه سازی هوشمند، خشک سالی، شاخص بارش- تبخیر و تعرق استانداردشده، یادگیری ماشین
  • سعیده سامانی*، حمید کاردان مقدم صفحات 189-206
    به منظور حفظ و بقای منابع آب زیرزمینی، ارزیابی پایداری ‏آبخوان ها در برابر وقایع و تنش‏های مختلف اعم از انسانی و اقلیمی ضروری است. بدین منظور در این مقاله با استفاده از شاخص‏های پایداری منابع آب زیرزمینی در سه بعد کمی، کیفی و محیط زیستی ارزیابی پایداری مکانی در آبخوان ورامین مورد سنجش قرار گرفته است. این شاخص‏ها شامل شاخص تغییر در ذخیره آب زیرزمینی (شاخص هیدروژیولوژی کمی)، شاخص تغییر در کیفیت آب زیرزمینی و شاخص مشکلات کیفیت آب زیرزمینی (شاخص‏های هیدروژیولوژی کیفی)، شاخص آسیب پذیری آب‏های زیرزمینی و شاخص خشک سالی آب زیرزمینی (شاخص‏های محیط زیستی) هستند. پس از ارزیابی هر شاخص، پایداری کلی آبخوان با تلفیق شاخص ها با دو روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) و آنتروپی انجام گرفته است. براین اساس نتایج نهایی ارزیابی پایداری آبخوان در دشت ورامین نشان می دهد که بخش شرقی آبخوان پایداری بالاتری نسبت به بخش غربی آبخوان دارد. پایداری پایین آبخوان در بخش های غربی بین عدد صفر تا 25 نمایانگر نیاز شدید پیاده سازی طرح های مدیریت احیای آبخوان است. وضعیت هیدروژیولوژیکی و هیدروژیوشیمی آبخوان نتایج به دست آمده از وضعیت پایداری آبخوان را تایید می نماید. از لحاظ هیدروژیولوژیکی بخش شمالی و شرقی آبخوان ضخامت زیاد و قابلیت انتقال بالایی وجود دارد در حالی که در غرب دشت ضخامت به شدت کاهش پیدا می کند و آبرفت ها نیز دانه ریز با قابلیت انتقال پایین هستند. همچنین حضور رودخانه شور در بخش غربی آبخوان که مسیر عبور فاضلاب است باعث کاهش پایداری کیفی و افزایش آسیب پذیری آبخوان در بخش غربی آبخوان شده است.
    کلیدواژگان: احیای آبخوان، آنتروپی شانون، تحلیل سلسله مراتبی، شاخص‏ های پایداری
  • سامان سیف، احمد شرافتی* صفحات 207-222
    اطلاعات بارش نقش مهمی در محاسبه تغذیه آبخوان ها با استفاده از مدل های ریاضی بر عهده دارد. در سالهای اخیر با در دسترس قرار گرفتن داده های بارش ماهواره ای، بخصوص ماهواره های TRMM و GPM، روش های جدید و نوآورانه ای برای غلبه عدم دسترسی به داده های بارش ابداع شده است. با این وجود، موانعی نظیر عدم قطعیت داده ها، این روش ها را با محدودیتهایی نیز مواجه کرده است. در این مطالعه، پس از برطرف نمودن خطای داده های ماهواره ای، از این اطلاعات بعنوان پارامتر تغذیه به کدMODFLOW، استفاده شد و عدم قطعیت تراز آب زیرزمینی توسط توابع مختلف کاپولا محاسبه گردید. بررسی خروجی های مدل آب زیرزمینی نشان دهنده ی کاهش 50 درصدی شاخص خطای جذر میانگین مربعات خطا(RMSE) بود. شایان ذکر است که حدود 90 درصد از سطح آبخوان دارای اختلاف تراز کمتر از 10 درصد، نزدیک به 8 درصد دارای اختلاف 20 تا 30 درصد ای و حدود 2 درصد آبخوان دارای اختلاف تقریبی 80 درصدی نسبت داده های مشاهداتی را نشان می داد. نتایج مذکور نشان دهنده عملکرد مناسب و با ضریب اطمینان بالای 90 درصد توابع کاپولا در محاسبه عدم قطعیت تراز آب زیر زمینی با استفاده از داده های بارش ماهواره ای بعنوان پارامتر تغذیه است.
    کلیدواژگان: بارش ماهواره ای، تابع کاپولا، عدم قطعیت میزان تراز آب زیرزمینی، ماهواره TRMM، مدل MODFLOW
  • محمدرضا طهماسبی، سعید شعبانلو*، احمد رجبی، فریبرز یوسفوند صفحات 223-235

    هدف از پژوهش پیش رو، پهنه بندی احتمال وقوع سیل در حوزه آبخیز سالیان تپه، واقع در استان گلستان میباشد. بدین منظور، از دو مدل معروف و شناخته شده ی داده کاوی یعنی مدل جنگل تصادفی(RF) و مدل ماشین بردار پشتیبان (SVM) به عنوان بنچ مارک و به لحاظ الگوریتم محاسباتی توانمند در زمینه ارزیابی فرایند وقوع سیلاب استفاده شد. شواهد سیلاب با استفاده از بازدیدهای میدانی،گزارش ها و اطلاعات سازمانی موجود ثبت و در سامانه اطلاعات جغرافیاییGIS)) در قالب نقشه تهیه شد. همچنین، با توجه به مرور منابع گسترده، سیزده عامل زمینه ساز شامل فاصله از آبراهه، واحدهای سنگ شناسی، درصد شیب، بافت خاک، جهت شیب، کاربری اراضی، انحنای طولی و عرضی دامنه، شاخص رطوبت، شاخص توان فرسایشی آبراهه و طبقات ارتفاعی به عنوان عوامل موثر بر وقوع سیل در منطقه مورد مطالعه انتخاب و لایه های مذکور در سامانه اطلاعات جغرافیایی تهیه شدند. در این مطالعه بعد از آماده سازی لایه ها، برای آنالیز این داده ها و بررسی هم خطی آنها از نرم افزار SPSS استفاده شد. به منظور ارزیابی نتایج مدلها، از مقدار مساحت زیر منحنی تشخیص عملکرد نسبی ROC)) استفاده شد. سه سری متفاوت از نقاط وقوع خطر سیل (S1, S2, S3 (شامل 70 درصد برای آموزش مدل و 30 درصد برای اعتبار سنجی به صورت تصادفی آماده شد تا دقت و صداقت مدل مورد ارزیابی قرار بگیرد. نتایج نشان داد نقشه میانگین حاصل از مدل جنگل تصادفی در مرحله اعتبارسنجی با مساحت زیر منحنی 96 درصد و صداقت 001/0 کارایی بهتری نسبت به مدل ماشین بردار پشتیبان در پهنه بندی سیلاب در حوضه مورد مطالعه دارد .

    کلیدواژگان: استان گلستان، جنگل تصادفی، سیل، صداقت مدل، مدل ماشین بردار پشتیبان
  • حسین یوسفی، سامان جوادی*، علی مریدی، حسین خواجه پور، هانیه سادات کرباسی، تورج فتحی صفحات 237-248
    در این پژوهش اثر تغییر اقلیم بر دمای آینده (2040-2021) در ایران بررسی شده است. به این منظور نتایج سه مدل گردش عمومی (GCM) به نام های GFDL-ESM2M، HadGEM2-ES و IPSL-CM5A-LR و برای دو سناریو انتشار گازهای گلخانه ای RCP2.6 و RCP8.5 تحلیل شد. برای ریزمقیاس نمایی و تصحیح سوگیری از مدل CCT و داده های دمای کمینه روزانه و دمای بیشینه روزانه (2019-1986) استفاده شد. کاهش دما در میانگین وزن دار سالانه هیچ کدام از سناریوهای بررسی شده، رخ نداده است. بیش ترین افزایش میانگین وزن دار سالانه دما برابر 1/3 درجه سانتی گراد  و بیش ترین افزایش دمای فصلی مربوط به تابستان (5/8 درجه سانتی گراد) مربوط به سناریو RCP8.5 در مدل HadGEM2-ES است. همین طور، بیشینه کاهش دما در فصل زمستان (2/1 درجه سانتی گراد) تحت شرایط سناریو RCP2.6 و مدل GFDL-ESM2M رخ داده است. با توجه به اقلیم ایران که اغلب مناطق آن خشک است، در پی این افزایش دما حتی در شرایط خوش بینانه (RCP2.6)، کشور نیازمند برنامه مدیریت جامع منابع آب و دید بلندمدت مدیران و مسیولان ذیربط می باشد. افزایش دما موجب چالش هایی از جمله مسایل کشاورزی، امنیت غذایی، اجتماعی، اقتصادی، فرهنگی، سیاسی، بین الملل و... می شود.
    کلیدواژگان: ایران، RCP8.5، RCP2.6، GCM
  • اعظم امینی، سیده زهرا قریشی، حجت میان آبادی* صفحات 249-273
    تالاب های بین المللی هامون دارای ارزش اقتصادی، اجتماعی، فرهنگی، زیست بومی و حیاتی هستند. این تالاب ها میراث مشترک بشری بوده و حق انکارناپذیری از منابع آبی حوضه آبریز هیرمند دارند. به دلیل ارزش های متعدد تالاب های هامون در حیات سیستان بزرگ، این مقاله با روش تاریخی-توصیفی-تحلیلی و از طریق استناد به مراجع کتابخانه ای، درصدد بازخوانی معاهده 1973 رودخانه هیرمند (مشترک بین ایران و افغانستان) با هدف بررسی حقابه زیست محیطی تالاب های هامون از تقسیم آب صورت گرفته در معاهده مذکور است. بدین منظور معاهده 1973 هیرمند با استناد به اصول تفسیر در «کنواسیون وین 1969» که از جمله معاهدات قانون ساز و حاوی قواعد عام حقوق بین الملل حاکم بر معاهدات می باشد، تفسیر شده است. تفسیر معاهده 1973 و درک رویه تقسیم آب مشترک رودخانه هیرمند نشان می دهد در بیش از 115 سال در مراودات آبی ایران و افغانستان، حقابه زیست محیطی هامون ها نادیده گرفته شده و حقابه و نیاز زیست محیطی تالاب های بین المللی هامون در مذاکرات منجر به معاهده 1973 و خود معاهده مذکور در نظر گرفته نشده است. از این رو، توجه به ارزش حیاتی تالاب های بین المللی هامون، اتخاذ سیاست ها و انجام اقدامات لازم برای تامین نیاز و حقابه زیست محیطی با مشارکت دو کشور کرانه ای این تالاب ضروری است و مسیولیتی عرفی در پی دارد.
    کلیدواژگان: تفسیر معاهدات، پروژه دره هلمند، کمیسیون دلتای رودخانه هلمند
  • جهانگیر عابدی کوپایی*، محمدحسین حکیمیان، آرمیتا معتمدی، امیر قدس مطهری صفحات 275-290
    با توجه به کمبود شدید منابع آب در ایران، استفاده از پساب تصفیه شده شهری در بخش کشاورزی و آبیاری، روشی موثر در برطرف نمودن نیاز آبی گیاهان می باشد. یکی از روش های تصفیه، گیاه پالایی ست. گیاه وتیورگراس در این زمینه، توجهات بسیاری را معطوف خود کرده است. تحقیق حاضر به منظور بهبود کیفیت فاضلاب شهری توسط گیاه وتیورگراس به صورت هیدروپونیک، با هدف استفاده در آبیاری انجام گرفته است. این پژوهش در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار، انجام شد. مخازنی فایبرگلاسی به حجم 1000 لیتر تهیه و سپس از دو نوع فاضلاب خام و تصفیه شده به طور مجزا پر گردید. تیمارها شامل دو تراکم 4 و 8 تایی، شاهد، هوادهی و بدون هوادهی بودند. در این پژوهش از سه زمان ماند 3، 7 و 14 روزه استفاده گردید. نتایج این پژوهش نشان داد که بهترین تراکم در انجام پالایش فاضلاب شهری توسط گیاه وتیورگراس، تراکم 4 تایی بوده به علاوه روند هوادهی و عدم هوادهی تیمارها تاثیر زیادی بر پارامترهای اندازه گیری شده ندارد. در اکثر پارامترهای اندازه گیری شده (به غیر از BOD5) مشاهده شد که زمان ماند 7 روزه با زمان ماند 14 روزه تفاوت معناداری ندارد، از همین رو بهترین زمان ماند نیز 7 روزه در نظر گرفته شد. بر طبق انجام آزمایش ها، کارآمدی حذف ترکیبات BOD5، COD، آمونیوم، نیترات، فسفات و پتاسیم در فاضلاب تصفیه شده و در طی دوره به ترتیب 42، 55، 91، 66، 89، 97 درصد می باشد.
    کلیدواژگان: حذف آلاینده ها، کشت هیدروپونیک، گیاه پالایی، وتیورگراس
  • محمدجواد زارعیان* صفحات 291-300

    هدف از انجام این تحقیق، بررسی گزینه های اصلی سازگاری با تغییر اقلیم در حوضه زاینده رود بر اساس رویکرد پدافند غیرعامل بوده است. بدین منظور در مرحله اول، میزان تغییرات دما و بارش حوضه در افق 20 سال آتی (2021 تا 2040) با استفاده از ترکیب وزن دهی شده مدل های GCM گزارش پنجم IPCC، تخمین زده شدند. در مرحله بعد با استفاده از نظرات کارشناسان و محققین مختلف در خصوص مدیریت منابع آب و پدافند غیرعامل، معیارها و گزینه های اصلی برای سازگاری با تغییر اقلیم در حوضه زاینده رود مشخص گردیدند. بر اساس امتیازات ارایه شده توسط کارشناسان، مقایسات زوجی بر اساس تحلیل سلسله مراتبی (AHP) صورت گرفت. نتایج نشان داد که به طور متوسط، دمای حوضه در طی 20 سال آینده حدود 9/0 درجه سانتی گراد افزایش و بارندگی حوضه نیز حدود 3/13 درصد کاهش پیدا خواهد نمود. از میان معیارهای منتخب جهت سازگاری با تغییر اقلیم بر اساس رویکرد پدافند غیرعامل، معیار «عدم آسیب به معیشت کشاورزان»، بالاترین امتیاز را به خود اختصاص داد. همچنین از میان گزینه های سازگاری با تغییر اقلیم، گزینه های «مدیریت تقاضای آب»، «افزایش تامین آب» و «کاهش عرضه آب» به ترتیب بالاترین امتیازات را جهت سازگار نمودن حوضه با تغییر اقلیم، کسب نمودند. در حالت کلی نتایج تحقیق نشان داد که سیاست های عرضه محور و همچنین سیاست های جیره بندی آب نمی توانند الگویی مناسب جهت کاهش مخاطرات و تعارضات در زمینه مدیریت آب باشند و در صورتی که سیاست های مدیریت تقاضای آب به صورت اصولی و صحیح به اجرا درآیند، تهدیدات آتی مدیریت منابع آب (با رویکرد پدافند غیرعامل) را می توان کاهش داد.

    کلیدواژگان: پدافند غیرعامل، تحلیل سلسله مراتبی، تغییر اقلیم، حوضه زاینده رود
  • حامد عبداللهی، جعفر مامی زاده*، رضا رضایی صفحات 301-314
    با توجه به خشکسالی های اخیر و کاهش سطح سفره آب های زیرزمینی، مدیریت منابع آب یکی از مهم ترین موضوعاتی است که موردتوجه مسیولین و کارشناسان این حوزه قرارگرفته است. در این مطالعه برای کاهش شکستگی و هدر رفت شبکه توزیع آب شهر صالح آباد (مقایسه داده های تولید آب و مصرف مشترکین نشان داد که در این شبکه بیش از 60 درصد هدر رفت آب وجود دارد) بررسی های میدانی، فشارسنجی و نشت یابی و تحلیل هیدرولیکی با تلفیق نرم افزارهای AutoCAD، WaterGEMS و GIS انجام گرفت. شبیه سازی شبکه توزیع نشان داد فشار در بیشتر مناطق شهر بین 35 تا 55 متر آب است. با کمک نرم افزار WaterGEMS، مناطقی از شبکه که دارای فشار بیش از 50 متر آب بود تعیین و با بررسی های میدانی و استفاده از روش بستن شیرهای کشویی به صورت پله ای در مناطق مذکور، 6 نقطه به عنوان مناطق پر ریسک ازنظر نشت شناسایی شد. در ادامه توسط دستگاه نشت یاب، 3 مورد شکستگی شناسایی و نسبت به رفع آن ها اقدام شد. دبی سنجی مجدد شبکه کاهش 20 درصدی میزان هدر رفت را نشان داد. با توجه به بافت شهری و توپوگرافی منطقه پیشنهاد گردید با نصب شیر فشارشکن در نقاط بحرانی شبکه، فشار شبکه به 16 تا 30 متر کاهش یابد.
    کلیدواژگان: تحلیل هیدرولیکی، داده های میدانی، شبکه توزیع آب، نشت یابی، هدررفت، Watergems
  • سلیمان خیام، محمود مشعل*، ساسان علی نیایی فرد، مریم وراوی پور صفحات 315-324
    بحران آب یکی از مهم ترین مشکلات در مناطق خشک و نیمه خشک مانند ایران می باشد. همچنین در این مناطق مصرف بی رویه کود عواقب زیست محیطی شدیدی را ایجاد نموده است. در چنین شرایطی ارزیابی واکنش گیاهان به تنش آبی و مقدار کود و تخمین تابع تولید جهت مصرف بهینه آب و کود اجتناب ناپذیر است. هدف از تحقیق حاضر تعیین ارتباط عملکرد، عمق آب آبیاری و کود نیتروژنه گیاه تربچه می باشد. بدین منظور یک پژوهش در سال 98 در یکی از گلخانه های تحقیقاتی پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران، به اجرا در آمد. آزمایش در قالب طرح آماری کاملا تصادفی با دو تیمار عمق آب آبیاری و کود نیتروژن در سه تکرار انجام گرفت. در این تحقیق، چهار سطح آب آبیاری شامل 120(I1)، 100 (I2)، 80 (I3) و 60 (I4) درصد آب مورد نیاز گیاه تربچه استفاده شد. سطوح کود نیتروژن شامل 120 (N1)، 100 (N2)، 80 (N3) و 60 (N4) درصد نیاز کودی گیاه تربچه بود. در این تحقیق از چهار تابع خطی ساده، کاب داگلاس، درجه دوم و متعالی برای تعیین تابع تولید آب - نیتروژن گیاه تربچه استفاده شد. نتایج نشان داد که تابع تولید درجه دوم عملکرد خشک تربچه را با دقت بالاتری برآورد می نماید. همچنین نتایج نشان داد که با کاربرد تیمارهای آبیاری I3 (142 میلی متر) و کود نیتروژنی N2 (150 کیلوگرم در هکتار) بیشترین عملکرد و کارایی مصرف آب به دست آمد.
    کلیدواژگان: اجزای عملکرد، تابع تولید، تنش آبی، کارایی مصرف آب
  • آزاده جمشیدی، جمال محمدولی سامانی*، حسین محمدولی سامانی، مهدی مظاهری صفحات 325-343
    یکی از مهم ترین اقدامات در مدیریت کیفی منابع آب زیرزمینی و سطحی، شناسایی منابع آلوده کننده احتمالی و پایش مستمر آن-هاست. ازآنجایی که نحوه ارتباط کمی و کیفی یک سیستم یکپارچه آبخوان-رودخانه و الگوی زمانی آلودگی رهاشده در منشا به سادگی قابل تشخیص نیست، نیاز به استفاده از روش های موثر شناسایی به صورت معکوس وجود دارد. در پژوهش حاضر، از رویکرد شبیه سازی-بهینه سازی برای حل معکوس معادله انتقال آلودگی در یک سیستم یکپارچه به منظور شناسایی مشخصات منبع آلاینده رهاشده در آبخوان تا رسیدن به رودخانه مجاور و حرکت در طول مسیر جریان، تنها از روی اطلاعات غلظت-زمان اندازه-گیری شده در ایستگاه کنترل رودخانه برای اولین بار استفاده شده است. به دلیل تکرارهای زیاد الگوریتم بهینه سازی در این رویکرد که منجر به هزینه محاسباتی بسیار بالایی خواهد شد، یک مدل جایگزین شبیه سازی بر اساس تیوری تابع انتقال بکار برده شد. مقایسه مدل ها و ارزیابی مزایا و معایب هرکدام برای دو مثال صورت پذیرفت. در مثال اول یک سیستم آبخوان-رودخانه فرضی و در مثال دوم به منظور لحاظ پیچیدگی بیشتر از ابعاد هندسی رودخانه کارون استفاده شد. نتایج حاکی از سرعت بیشتر مدل جایگزین پیشنهادی در بازیابی مشخصات منبع آلاینده حتی با استفاده از داده های مشاهداتی دارای خطا بوده است. یک بار اجرای مدل های شبیه سازی آلودگی در شرایط استفاده از مدل جایگزین انتقال تنها به 0/56 درصد زمان اجرای حاصل از یکپارچه سازی این مدل ها نیاز داشت که با توجه به تاثیر مستقیم آن در افزایش قابل توجه سرعت حل معکوس، استفاده از آن در سناریوهای واقعی مدیریتی و محیط زیستی که عموما با محدودیت زمان مواجه است پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: بازیابی تابع شدت منبع آلاینده، مدیریت کیفی منابع آب، مساله معکوس، معادله جابه جایی- پراکندگی
  • علی محمدی، محمدابراهیم بنی حبیب، سامان جوادی، حسین یوسفی*، حامد پورآرام صفحات 345-355

    تولید و مصرف غذا، یکی از ابعاد مهم تاثیر کشاورزی بر منابع آب محسوب می شود. از این رو تغییر سبدغذایی خانوار به طور مستقیم می تواند بر وضعیت منابع آب تاثیر گذارد. در این پژوهش از شاخص های ردپای آب و کربن برای تعیین مطلوبیت دو سبدغذایی گیاهی و رایج جامعه استفاده شد. نتایج نشان داد که اگرچه شاخص بحران آب سازمان ملل (UN/WCI) با تغییر سبدغذایی رایج جامعه به سبدغذایی گیاهی همچنان بحران شدید آبی را نشان می دهد اما ترویج و انتخاب سبدغذایی گیاهی، می تواند منجربه کاهش فشار بر منابع آب و محیط زیست ایران شود. سبدغذایی رایج و سبدغذایی گیاهی به ترتیب ردپای آبی معادل 7/62 و 3/56 میلیارد مترمکعب/سال برای کشور به همراه دارد. سبدغذایی گیاهی با تولید 5/205 میلیون تن CO2 در سال، نزدیک به 9/3 میلیون تن CO2 کم تری نسبت به سبدغذایی رایج تولید می کند. درحالت کلی سبدغذایی گیاهی سبب کاهش 10 درصدی ردپای آب مصرفی و کاهش تقریبا 2 درصدی ردپای کربن تولیدی نسبت به سبدغذایی رایج جامعه می شود. در بررسی سهم گروه های غذایی سبد گیاهی از منظر ردپای آب مصرفی، گروه حبوبات و مغزها (38%) و از منظر ردپای کربن تولیدی، گروه سبزیجات (27%) بیشترین تاثیر را بر منابع آب دارند. نتایج این تحقیق توصیه می کند که با تغییر سبدغذایی رایج جامعه ایرانی به سبدغذایی گیاهی، گروه های غذایی میوه ها و سبزیجات سهم بیش تری را در وعده های غذایی مصرفی داشته باشند و بجای آن از مصرف انواع گوشت ها و نان و غلات (به ویژه برنج) کاسته شود.

    کلیدواژگان: ایران، ردپای آب، ردپای کربن، UN، WCI
  • طاهره غنیان، عباس روزبهانی* صفحات 357-373

    امروزه یکی از راهکارها جهت تامین نیازهای روزافزون منابع آب و رسیدن به تعادل منطقه ای، طرح های انتقال آب بین حوضه ای است. این مطالعه، به بررسی هشت سناریو به منظور ارزیابی ریسک سناریوهای انتقال آب بین حوضه ای از حوضه کارون بزرگ به فلات مرکزی ایران با هدف تامین آب شرب می پردازد. اولویت بندی این سناریوها با استفاده از چهار معیار مهم و تاثیرگذار ریسک اجتماعی- سیاسی، ریسک زیست محیطی و منابع آبی، ریسک فنی و ریسک اقتصادی با توجه به معیارهای یونسکو انجام شده است. به کمک این معیارها، ده رویداد پایه موثر در طرح های انتقال آب بین حوضه ای شناخته شد. سپس به کمک مدل های درخت خطای صریح(FTA) و درخت خطای فازی (FFTA)، احتمال شکست رویداد نامطلوب نهایی راس «شکست طرح های انتقال آب» برای سناریوها محاسبه شد. نتایج نشان داد انتقال آب از حوضه بهشت آباد از طریق پمپاژ و تونل کوتاه از دبی پایه بهشت آباد برای استان اصفهان و حوضه خرسان- سد خرسان3 برای استان های یزد و کرمان با احتمال شکست محاسبه شده صریح و فازی به میزان 0.65 و 0.61 سناریوی برتر می باشد. به دلیل میزان بالای احتمال شکست برآورد شده و به منظور شناسایی عوامل موثر بر وقوع این شکست، رویدادهای پایه براساس سهم وقوع خود در شکست رویداد راس به کمک دو شاخص BI و FIM، رتبه بندی شدند که نتایج حاکی از اهمیت بیشتر معیارهای اجتماعی- سیاسی و زیست محیطی در شکست طرح های انتقال آب بین حوضه ای بود.

    کلیدواژگان: انتقال آب بین حوضه ای، تحلیل درخت خطا، تحلیل درخت خطای فازی، حوضه فلات مرکزی ایران
  • محمدحسین رمضانی، مریم افخمی، بنفشه زهرائی* صفحات 375-389

    موضوع برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی به عنوان یک مسئله مشترک در مناطق خشک و نیمه خشک در دنیا است. این مسئله در بسیاری از دشت های ایران مانند دهستان قنوات قم، سبب افت کمی وکیفی آب زیرزمینی شده است و ذی نفعان این منابع، با چالش های جدی مواجه شده اند. هدف از تحقیق حاضر، ارزیابی ظرفیت سازگاری کشاورزان در برابر افت کمی و کیفی آب زیرزمینی می باشد. در همین راستا ابتدا محتوا و ساختار ابعاد ظرفیت سازگاری، با استفاده از مطالعات پیشین شناسایی شده و سپس براساس خروجی تحلیل پاسخ های پرسشنامه طراحی شده با استفاده از سنجش پایایی و در نهایت روش معادلات ساختاری، ابعاد مهم و تاثیرگذار در محدوده مطالعاتی بدست آمده است. سپس به منظور بررسی و مقایسه سازگاری روستاهای مختلف، با سنجش ارتباط ابعاد ظرفیت سازگاری و خصوصیات فردی و فنی کشاورزان، شاخص ظرفیت سازگاری ارایه و محاسبه شده است. یافته های این تحقیق نشان می دهد که مهم ترین ابعاد تاثیرگذار بر ظرفیت سازگاری، نوآوری و ریسک پذیری است، درحالی که ابعاد حکمرانی و اعتماد به دولت، تاثیر قابل توجهی بر ظرفیت سازگاری منطقه مطالعاتی نداشتند. این خروجی، نشان از اعتماد پایین کشاورزان این منطقه به سیاست های اجرایی دولت در خصوص امور کشاورزی و مدیریت منابع آب زیرزمینی دارد. با محاسبه شاخص ظرفیت سازگاری برای روستاهای مختلف مشخص شد که سه روستای دولت آباد، مومن آباد و عبدالله آباد، بیشترین سازگاری را در این منطقه دارند. در سمت مقابل به سبب تعدد خرده مالکان و عدم تمایل به کاشت محصولات جدید، روستاهای والیجرد و مراد آباد دارای کم ترین ظرفیت سازگاری هستند.

    کلیدواژگان: خصوصیات فردی و فنی کشاورزان، شاخص ظرفیت سازگاری، کیفیت منابع آب زیرزمینی، مدل سازی معادلات ساختاری
|
  • Page 1
  • Iman Hajirad, Seyed Majid Mirlatifi *, Hossein Dehghanisanij, Sanaz Mohammadi Pages 87-98

    In order to evaluate the effects of different irrigation levels under pulsed and continuous management on the biological yield and water productivity of silage maize, an experiment in the form of split plot in completely randomized block design with three replications was performed in Varamin. The main factors included four irrigation levels of applying 120 Percent, 100 Percent, 80 Percent and 60 Percent (I_2, I_1, I_3 and I_4, respectively) of maize water requirement and the sub-main factors included two pulsed (p) and continuous (c) irrigation management strategies. The results of the statistical analysis showed that the highest biological and fresh yields were obtained in PI_2 treatment equal to 26 and 86.67 (ton/ha) and the highest water productivity was obtained in PI_3 treatment equal to 6.72 kg / m^3. According to the results, in regions faced with water scarcity, application of deficit irrigation treatment with pulsed management (PI3) is recommended to save 20 Percent of water consumption. If there is no restriction in water availability, over-irrigation treatment under pulsed management (PI2) can be recommended to increase maize yield.

    Keywords: Deficit irrigation, Irrigation management, Irrigation regimes, pulsed drip irrigation
  • Saber Jamali, Hossein Ansari *, Seyede Mahboube Zeynodin Pages 99-112
    To investigate the effects of furrow irrigation and nitrogen fertilizer on yield and yield components of Quinoa, an experiment was conducted as a split-plot based on a randomized complete block design with three replications in 2018 at Ferdowsi University of Mashhad. Treatments included three irrigation methods (furrow irrigation (FI), fixed alternate furrow irrigation (FAFI), and variable alternate furrow irrigation (VAFI)) and three-level of nitrogen fertilizing (50, 100, and 200 Kg/ha). The yield of quinoa was increased +62.5 and +70.8 percent under the use of 100 and 200 Kg/ha nitrogen fertilizer (compared to 50 Kg/ha using nitrogen fertilizer). The plant height was decreased -9.8 and -9.3 percent under using FAFI and VAFI, respectively. The result showed that the lowest and the highest of grain yield with 14.3 g and 33.4 g in FAFI50 and VAFI200, respectively. Generally, the use of variable alternative furrow irrigation + 200 Kg/ha nitrogen (VAFI200) was decreased irrigation water consumption and increasing water use efficiency, therefore with this treatment in Mashhad climatic conditions can be produced a reliable yield.
    Keywords: Irrigation Method, Quinoa grain yield, Titicaca cultivar, Water Productivity
  • Masihullah Mohammadi, Behrouz Sobhani * Pages 113-130

    Utilization of appropriate methods for localizing and performing land suitability assessment to optimize human activities is very important issue. Using fuzzy multi-criteria decision-making methods, this study intends to evaluate the criteria and determine suitable locations for water extraction from air through condensing systems in Hormozgan province. To this end, first air humidity and temperature related data were collected using satellite photos and the soil type, soil temperature (at 50 cm depth) and wind velocity data were collected using ground datasets. At the next stage, they were prioritized in terms of significance through hierarchical analysis method. Then, fuzzy linear functions were applied to data layers which, later on, were combined using fuzzy gamma function. The suitability of Hormozgan province for water extraction using condensing system was ranked at five categories of very good, good, moderate, poor and very poor and its zonation map was prepared. The results of land suitability assessment indicate that 9.75% of the studied area (about 6613.61 km2) falls in very good class, 18.57% (equal to 12606.85 km2) in good class, 27.39% (18597.95 km2) in moderate class, 25.90% (17589.55 km2) in poor and finally 18.41% (equal to 12498.29 km2) in very poor class.

    Keywords: Buried Pipes, Fuzzy Multi-Criteria Decision Making, Hormozgan Province, Satellite data, Suitability assessment
  • Mehdi Derakhshannia, Mehdi Ghomeshi, Seyed Saeid Eslamian *, Seyed Mahmood Kashefipour Pages 131-143
    Density current is one of the most important factors in the sedimentation process of dams. Because this current is one of the important factors affecting the reduction of life efficiency of large dams, so understanding sedimentation patterns to manage the reservoir of dams is very effective. Accordingly, in this study, the reduction percentage of the density current head flux under the influence of trapezoidal permeable barriers (filled with sand grains with a diameter of 0.5 cm) is investigated also variable parameters effect such as discharge, slope, concentration and height of obstacles on density current control is examined experimentally, based on the results, the reduction percentage of the density current head flux was modeled using the artificial neural network feed-forward method and the classical multivariable regression method, and the performance of these two methods was compared. The results showed that the intelligent method of feed-forward artificial neural network has a significant advantage over the multivariable regression method in modeling the reduction percentage of the density current head flux.
    Keywords: Density current, Feed-forward artificial neural network, Head reduction percentage, Multivariable regression
  • Hajar Savari, Mohammad Javad Monem * Pages 145-158

    Selection of appropriate water delivery method is one of the most important parameters in irrigation networks that plays an effective role in determining flexibility and improving water productivity. Depending on the management of delivery parameters, water delivery systems can be classified into three main types of, Rotational, on-request (arranged), and on-demand methods. Among main delivery systems, on request system is proposed to increase flexibility. This method, while doesn’t need high cost automatic systems, could be applied on existing irrigation networks with minor changes, and manual operation. Depending on the range of delivery parameters variation, limitation on requests, and method of reaching an agreement between managers and farmers, several on request methods could be defined. Each one of the defined methods has direct impact on management of the network, which requires their appropriate classification in order to facilitate operation planning. So far no basis for classification of on request method is introduced. In this research, data are collected from previous researchers and field investigation from some national and international networks, which are operated using on-request delivery methods. Analyzing the collected data, the basis for classification of on request delivery systems is developed. The on-request delivery method of the studied network are classified. Regarding variation range of delivery parameters, and method of reaching agreement, on request method is classified in to 3 categories with maximum, medium, and minimum flexibility.

    Keywords: Classification, Irrigation network, On-request delivery, Water delivery scheduling
  • Hadi Rezaei Rad, Hamed Ebrahimian *, Abdolmajid Liaghat, Fatemeh Khalaji, Mahshid Shabani Arani Pages 159-172
    Manning roughness coefficient is a complex and effective parameter in furrow irrigation, and its exact determination is complicated due to spatial and temporal changes of soil characteristics and hydraulic parameters of the flow. Hence, this study was conducted to determine the Manning roughness coefficient in the advance and storage phases and in the first to third irrigation events. In this study, Manning roughness in furrow irrigation in the advance and storage phases was determined using the SIPAR_ID model and the Manning equation, respectively. For this purpose, the value of Manning roughness coefficient for two inflow treatments (an average of 0.27 and 0.53 L/S), two irrigation cycle treatments (5 and 10 days), and two different fields (E and F) was examined in the first to third irrigation events and in three replications. The results showed that the value of Manning roughness coefficient in the advance and storage phases of three irrigation events (first to third irrigation) was between 0.017 to 0.636 and 0.015 to 0.317, respectively. Also, it was found that the average roughness coefficient in the advance phase was more than the one in storage phase (0.083 and 0.054, respectively). In addition, the roughness coefficient in the two phases reduced by increasing irrigation events. In field F, due to the heavier soil texture, the difference in Manning roughness coefficient in both phases in the first and second irrigation was lower than the ones in field E. The results also indicated that the roughness coefficient had an inverse and poor relationship with the initial soil moisture and inflow. However, the inflow was more effective than the initial moisture.
    Keywords: Irrigation interval, Manning equation, Surface irrigation, SIPAR
  • Porya Ghasemi, Masoud Karbasi *, Alireza Zamani Nouri, Mahdi Sarai Tabrizi Pages 173-188
    Drought is one of the most important and damaging natural disasters in the field of water resources that occurs in all climatic regimes of the country. Therefore, predicting and dealing with it is very important. In the present study, 79 synoptic stations in Iran were selected as the study. Three meta-heuristic optimization algorithms TLBO, IWO, PSO and the conventional Levenberg-Marquadt algorithm were used to train the multilayer artificial neural network to predict the SPEI12 drought index for the next one to three months. Due to the large number of synoptic stations, the stations were divided into five clusters C1 to C5 according to the time series of the drought using the K-means method. The results were compared with respect to the location of the stations in the clusters and the accuracy of the models was evaluated based on the RMSE and R2 indices of the test data. Showed that in all three prediction models, the accuracy of the models decreased with increasing prediction time. Comparison between the three optimization algorithms mentioned and Levenberg-Marquadt algorithm as a widely used algorithm in optimizing neural network weights, showed the better performance of meta-heuristic algorithms. The comparison between the three TLBO, IWO and PSO algorithms showed that the TLBO algorithm performed slightly better than the other algorithms and provided more accurate results. R2 was observed in cluster one (eastern regions, southern strip and southeastern regions of Iran) and the highest RMSE values and the lowest accuracy of the models were observed in cluster five (northern strip strip of the country).
    Keywords: Drought, Intelligence Optimization Algorithms, Machine learning, Standardized Precipitation Evapotranspiration Index
  • Saeideh Samani *, Hamid Kardan Moghaddam Pages 189-206
    To protect aquifers, it is necessary to assess their current and future stresses. For this purpose, in this paper, the indicators of groundwater resources sustainability in three dimensions of quantity, quality, and environment in the Varamin aquifer have been used to evaluate the spatial sustainability of different parts of this aquifer. In this study, a quantitative hydrogeological index; two qualitative hydrogeological indicators and two environmental indicators, and a total of 5 sustainability indicators have been used to study the spatial sustainability of the Varamin aquifer. The overall sustainability of the aquifer has been evaluated by AHP weight averaging and entropy methods from different dimensions of sustainability assessment indicators with the opinions of experts. The final results of the spatial sustainability assessment of the Varamin aquifer show that the eastern part of the aquifer is more stable than the western part of the aquifer. The low stability of the aquifer in the western parts between zero and 25 indicates the urgent need to implement aquifer sustainability management plans. The hydrogeological and hydrogeochemical status of the aquifer confirms the results obtained from the spatial sustainability of the aquifer. Hydrogeologically, the northern and eastern parts of the aquifer are very thick and have high transmissivity, while in the west the thickness decreases sharply and the alluvium is granular with low transmissivity. Also, the presence of the saline river in the western part of the aquifer, which is the passage of sewage, has reduced the quality stability and increased the vulnerability of the aquifer in the western part of the aquifer.
    Keywords: AHP method, Aquifer recovery, Shannon Entropy, Sustainability indicators
  • Saman Seyf, Ahmad Sharafati * Pages 207-222
    Precipitation information plays an important role in calculating aquifer nutrition using mathematical models. In recent years, with the availability of satellite precipitation data, especially TRMM and GPM satellites, new and innovative methods have been developed to overcome the lack of access to precipitation data. However, barriers such as data uncertainty also limit these methods. In this study, after correcting the satellite data error, this information was used as a feed parameter to MODFLOW code, and the groundwater level uncertainty was calculated by different Coppola functions. Examination of groundwater model outputs showed a 50% reduction in root mean square error index (RMSE). It is worth noting that about 90% of the aquifer had a difference of less than 10%, about 8% had a difference of 20 to 30% and about 2% of the aquifer had an approximate difference of 80% of the observational data ratio. The mentioned results show the proper performance and with a reliability coefficient of over 90% of the Coppola functions in calculating the groundwater level uncertainty using satellite precipitation data as the feeding parameter.
    Keywords: Copula Functions, Ground water level uncertainty, MODFLOW model, satellite rainfall, TRMM
  • Mohammad Reza Tahmasebi, Saeid Shabanlou *, Ahmad Rajabi, Fariborz Yosefvand Pages 223-235

    The current study is aimed to zoning flood probability map in the Saliantapeh catchment is located in the Golestan Province. To this aim, two well-known data mining models namely Random Forest (RF) and Support Vector Machine (SVM) were applied due to their robust computational algorithm. Flood inventories were gathered through several field surveys using, local information and available organizational resources and corresponding map was created in the geographic information system. Reviewing several worldwide studies, 13 predisposing variables including proximity to stream, soil texture, lithological units, land use/cover, slope percent, elevation/DEM, slope aspect, plan curvature, profile curvature, stream power index and topographic wetness index were chosen and the corresponding maps were generated in the geographic information system. In this study, after preparing the predictor maps, SPSS software was used to analyze this data and testing Multi-collinearity. In order to evaluate models’ results the area under the receiver operating were used. Three different sample data sets (s1, s2, s3) including 70% for training and 30% for validation were randomly gathered to evaluate the robustness of the applied models. Results showed that the RF model with the area under curve value of 0.96 and robustness of 0,001 in validation step had better performance on flood probability zonation over the study area.

    Keywords: Flood, Golestan province, Random forest, Robustness, Support vector machine
  • Hossein Yousefi, Saman Javadi *, Ali Moridi, Hossein Khajehpour, Hanie Sadat Karbasi, Touraj Fathi Pages 237-248
    In this study, the effect of climate change on future temperature (2021-2040) in Iran has been investigated. For this purpose, the results of three general circulation models (GCM) named GFDL-ESM2M, HadGEM2-ES and IPSL-CM5A-LR were analyzed for two scenarios of greenhouse gas emissions of RCP2.6 and RCP8.5. CCT model and minimum and maximum daily temperature (1986-1986) were used for downscaling and bias correction. The weighted average annual temperature did not decrease in the studied scenarios. The highest increase in weighted average annual is equal to 3.1 °C, and the highest increment in seasonal temperature is related to summer (8.5°C) due to the RCP8.5 scenario in the HadGEM2-ES model. Also, the maximum temperature decrease occurred in winter (1.2°C) under the conditions of the RCP2.6 scenario and GFDL-ESM2M model. Due to the climate of Iran, most of which is arid, following this increase in temperature, even in optimistic conditions (RCP2.6), the country needs an integrated water resources management program and long-term vision of relevant managers and officials. Rising temperatures pose challenges in various fields such as agriculture, food security, social, economic, cultural, political, international, and so on.
    Keywords: GCM, Iran, RCP2.6, RCP8.5
  • Azam Amini, Seyedeh Zahra Ghoreishi, Hojjat Mianabadi * Pages 249-273
    Hamoun international wetlands possess social, economic, cultural, protective, and ecological values. As the common heritage of mankind and according to the rules of international environmental customary law, these wetlands have an undeniable right from the Helmand River Basin water resources. Due to the vital values of Hamun wetlands, this paper aims to interpret the 1973 Helmand Treaty in order to find out what is the Hamoun wetlands water right in the 1973 treaty. Accordingly, the 1973 Helmand Treaty is interpreted based on the Vienna Convention on the Law of Treaties (1969). Results reveal that the environmental demands of the Hamoun wetlands have not been considered in the subject and context of the treaty. It is necessary to provide the Hamoun wetlands water rights, which has been neglected in Iran and Afghanistan hydropolitical interaction for more than 115 years. Therefore, it must be paid attention to that the riparian states which have a customary commitment to supply the environmental demands shall provide guaranteed environmental water rights for the Hamouns wetlands.
    Keywords: Helmand River Delta Commission, Helmand Valley Project, interpretation of treaties
  • Jahangir Abedi Koupai *, Mohammad Hossein Hakimian, Armita Motamedi, Amir Ghods Motahari Pages 275-290
    Due to the severe water scarcity in Iran, using treated wastewater for irrigation purposes is an effective method to meet the water requirement of plants. One of the methods is phytoremediation. In this field, Vetiver Grass has received growing attention. The aim of the present study is to improve the quality of municipal wastewater by hydroponic Vetiver grass, for applying in irrigation. This research was conducted in a completely randomized design with three replications. Fiberglass tanks with a volume of 1000 liters were prepared, and then filled separately with two types of raw and treated wastewater. Treatments included 4 and 8 plant densities, control, aerated and non-aerated wastewater. Retention times of 3, 7 and 14 days were used. The results showed that the optimal density in the treatment of municipal wastewater by Vetiver grass is a density of 4. Moreover, the aeration and non-aeration process of the treatments does not have much effect on the measured parameters. It should be noted the retention time of 7 days (except for BOD5) had the best performance with no significant difference with 14 days. The results indicated that BOD5, COD, ammonia, nitrate, phosphate and potassium were reduced by 42, 55, 91, 66, 89 and 97 per cent, respectively.
    Keywords: hydroponic cultivation, Phytoremediation, Removal of Pollutants, Vetiver grass
  • Mohammad Javad Zareian * Pages 291-300

    The aim of this study was to investigate the main options for adaptation to climate change in the Zayandeh-Roud Basin based on the passive defense approach. Therefore, in the first stage, the temperature and precipitation changes in the basin during future 20-years (2021-2040) were estimated using the weighted combination of the GCM models of the fifth IPCC assessment report. In the next stage, using the comments of various experts and researchers on water resources management and passive defense, the main criteria and options were identified for adaptation to climate change in the Zayandeh-Roud Basin. Based on the scores provided by the experts, pairwise comparisons were performed based on Analytical Hierarchy Process (AHP). The results showed that on average, the temperature of basin will increase by about 0.9 °C during the next 20-years and the precipitation of the basin will decrease by about 13.3%. Among the criteria selected for adaptation to climate change based on the passive defense approach, the criterion of "no damage to farmers' livelihood" had the highest score. Also, among the options for adapting to climate change, "water demand management", "increase water supply" and "reduce water supply" received the highest scores for adapt the basin to climate change, respectively. In general, the results showed that supply-side water policies as well as water rationing policies can not be good policies for reduce risks and conflicts in water management, and if water demand management policies are implemented properly, future threats to water resources management (with a passive defense approach), can be reduced.

    Keywords: Analytical Hierarchy process, climate change, Passive Defense, Zayandeh-roud basin
  • Hamed Abdollahi, Jafar Mamizadeh *, Reza Rezaei Pages 301-314
    Water resources management is one of the most important issues that are considered by experts in this field due to the reduction of rainfall and the reduction of groundwater levels. In this study, to reduce pipe fractures and water loss in Salehabad city (Comparison of water production and customer consumption data showed that there is more than 60 percent water loss in this network) field studies, pressure gauges, leak detection, and hydraulic analysis were performed by combining AutoCAD, WaterGEMS and GIS software. Points of the water distribution network that had more than 50 mH2o pressure were identified and then by field studies and using the method of closing the gate valves as a step by step, 6 points were identified as high-risk points of leakage. Therefore, with the check of the areas by the leak detector, 3 cases of pipe fractures were found and the remeasurement showed that the repair of these pipe fractures had reduced water loss by 20 percent. Depending on the urban texture and topography of the area, it was suggested to reduce the network pressure to 16 to 30 mH2o by installing a pressure relief valve in critical points of the network.
    Keywords: Field data, hydraulic analysis, Leakage, Water Distribution network, Watergems, Water loss
  • Soleiman Khayyam, Mahmoud Mashal *, Sasan Aliniaeifard, Maryam Varavipour Pages 315-324
    Water crisis is one of the most important problems in arid and semi-arid areas such as Iran. Also, in these areas indiscriminate use of nitrogen fertilizer have had severe environmental consequences. Thus, assessment of plant responses to water stress, the amount of nitrogen and, estimation of production function for determining optimal use of water and fertilizer is inevitable. The objective of this study was to investigate the interrelations of yield, irrigation depth and, applied nitrogen fertilizer of Radish (Raphanus sativus L.). For this purpose, the study was conducted in the College of Aburaihan (Southeast Tehran, Pakdasht, Iran) in 2020. Experiment was arranged based on randomized complete block design with two treatments of nitrogen fertilizer and irrigation water depths with three replications. In this study the Levels of irrigation depth were 120% (I1), 100%(I2), 80%(I3) and 60%(I4) of irrigation requirement the levels of applied nitrogen fertilizer were 120%(N1), 100%(N2), 80%(N3) and, 60%(N4) of nitrogen use requirement. In this study four equations of of linear, Cobb-Douglas, quadratic and transcendental were used to determine the water-nitrogen production function production. The results showed that the quadratic equation simulates the dry yield of radish with a higher accuracy. The results showed also, the I3 (142 mm) and N2 nitrogen (150 Kg per hectare) treatments, were yielded the highest yield and irrigation water use efficiency.
    Keywords: Production Function, water stress, Water use efficiency, Yield components
  • Azadeh Jamshidi, Jamal Mohammad Vali Samani *, Hossein Mohammad Vali Samani, Mehdi Mazaheri Pages 325-343
    The identification of potential pollution sources and their continuous monitoring is one of the most important measures in the quality management of groundwater and surface water resources. Since the relation between these two systems and the injected pollution pattern at the source is not easily discernible, inverse methods are recommended. In this paper, the inverse solution of the ADE equation is conducted using the simulation-optimization approach to identify the characteristics of a pollution source that is released in a confined aquifer and reaches a river, then moves along the stream to a monitoring cross-section where it is detected. The proposed case studies were not investigated before. The inverse method combines the forward model and an optimization algorithm. To speed up the computation, the transfer function theory is applied to create a surrogate transport forward model. The two approaches are compared in terms of accuracy and speed of solution for two hypothetical cases (The second example, considering the geometric dimensions of the Karun River in Iran). The result show transfer function methodology used to create a surrogate transport model is convenient, very fast compared to other existing approaches, and more accurate in the reconstruction of source characteristics even in presence of noise on observations. Moreover, each application of the transfer function to surrogate the transport process requires only 0.56 percent of the computation time of the complete simulation model. So due to its effect on significantly increasing the reverse resolution speed, it can be used for real scenarios of pollutant transport problems that generally face time constraints.
    Keywords: Advection-Dispersion Equation, Inverse problem, Quality management of water resources, Reconstruction of pollution source characteristics
  • Ali Mohammadi, Mohammad Ebrahim Banihabib, Saman Javadi, Hossein Yousefi *, Hamed Pouraram, .Timothy O Randhir Pages 345-355

    Food production and consumption is one of the important dimensions of agriculture's impact on water resources. Therefore, changing the household food basket can directly affect the status of water resources. In this study, water and carbon footprint indices were used to determine the desirability of two Vegan and common food baskets in the community. The results showed that although the United Nations Water Crisis Index (UN/WCI) still shows a severe water crisis by changing the common food basket to a vegan food basket, the promotion and selection of vegan food baskets can reduce the pressure on Iran's water resources and environment. Vegan and common food baskets result in a water footprint of 56.3 and 62.7 BCM, respectively. With a production of 205.5 million tons of CO2 per year, the vegan food basket produces about 3.9 million tons less CO2 than the common food basket. In general, vegan food basket causes a 10% reduction in water consumption and about 2% reduction in carbon footprint compared to the common food basket. In the study of the share of the vegan food groups in water footprint, the group of legumes and nuts (38%) and in terms of produced carbon footprint, the group of vegetables (27%) have the greatest impact on water resources. The results of this study suggest that by changing the common food basket to a vegan food basket, fruit and vegetable food groups should have a greater share in meals. Instead, the consumption of meats, breads and cereals (especially rice) should be reduced.

    Keywords: Carbon footprint, Iran, UN, WCI, water footprint
  • Tahereh Ghanian, Abbas Roozbahani * Pages 357-373

    Nowadays, one of the solutions to meet the growing water needs and achieve regional balance is inter-basin water transfer projects. This study examines eight scenarios in order to evaluate eight scenarios of inter-basin water transfer from great Karun watersheds to the central plateau of Iran with the aim of supplying drinking water. Prioritization and evaluation of these scenarios were performed using four important and effective criteria (social and political risk, environmental and water resources risk, technical risk and economic risk) in inter-basin water transfer according to UNESCO criteria. Then, with the help of these criteria, ten effective basic events in inter-basin water transfer projects. Then, using the Fault Tree Analysis (FTA) and Fuzzy Fault Tree Analysis (FFTA) models, the failure probability of top event "failure of water transfer projects" for all eight scenarios were calculated. The results showed that water transfer from Behesht-Abad basin through Pumping and short tunnel from Behesht-Abad base flow for Isfahan province and khersaan basin - khersaan dam to Yazd and Kerman provinces with crisp and fuzzy failure probability of 0.65 and 0.61 as the eighth scenario, is the superior scenario. Due to the high probability of failure and in order to identify the factors affecting the occurrence of this failure, the basic events were ranked based on their effect in the failure of the top event using two indicators of BI and FIM. The results indicate the greater importance of socio-political and Environment criteria in the failure of inter-basin water transfer projects.

    Keywords: Central plateau basin of Iran, Fault Tree Analysis, Fuzzy fault tree analysis, Inter-basin water transfer
  • Mohammad Hossein Ramezani, Maryam Afkhami, Banafsheh Zahraie * Pages 375-389

    The matter of excessive withdrawal of groundwater resources as a common problem in arid and semi-arid regions of the world has caused depletion in the quantity and quality of groundwater in many plains of Iran, such as Qanavat district in Qom, and the stakeholders of these resources have confronted serious challenges. This research aims to evaluate farmers' adaptive capacity to the quantitative and qualitative decline of groundwater resources. In this regard, first, the content, structure and relative importance of the dimensions of adaptation capacity have been measured using the self-assessment method and psychometric approach. Then, in order to study and compare the adaptation of different villages, the adaptive capacity index has presented and calculated by measuring the relationship between the dimensions of adaptive capacity and individual and technical characteristics of farmers. findings of this research indicate that the most important dimensions influencing adaptive capacity are innovation and risk behavior with highest factor loadings (0.91 and 0.85, respectively), whereas governance and trust in government with lowest factor loadings (0.42 and 0.38, respectively) has not found to be significant dimensions. This finding illustrates the low confidence of farmers in government executive policies on agriculture and groundwater management in this region. Calculating the adaptive capacity index for different villages, it was found that Dolatabad, Momenabad, Seraje and Abdullahabad vllages with more than 0.58 have the highest adaptation in this region. contrarily, due to the multiplicity of smallholders and unwillingness to plant new crops, Valijard and Morad Abad have the lowest adaptation.

    Keywords: Adaptive capacity index, Individual, technical characteristics, Quality of groundwater resources, Structural Equation Modeling (SEM)