فهرست مطالب

مهندسی آبیاری و آب ایران - پیاپی 50 (زمستان 1401)

مجله مهندسی آبیاری و آب ایران
پیاپی 50 (زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/09/27
  • تعداد عناوین: 26
|
  • مهدی ماجدی اصل*، مهدی فولادی پناه صفحات 1-20

    توزیع عمقی سرعت در پرش هیدرولیکی به دلیل پیچیدگی های اندازه گیری و محاسباتی به عنوان یکی از موضوع های مهم و در حال بررسی میان پژوهشگران مطرح می باشد. در این تحقیق، عملکرد مدل های هوشمند GEP و SVM در تعیین توزیع عمقی سرعت در پرش هیدرولیکی مستغرق در پایین دست دریچه کشویی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از 312 داده آزمایشگاهی استفاده شده است. با استفاده از تحلیل ابعادی پارامترهای بی بعد ورودی به مدل های هوشمند شامل عدد فرود بالادست (Fr1)، عدد فرود پایاب (Fr3)، نسبت عمق بالادست دریچه به عمق پایاب ، نسبت بازشدگی دریچه به عرض کانال و نسبت عمق اندازه گیری به عرض کانال معین شدند. با استفاده از آزمون گاما، استفاده از هر پنج پارامتر بی بعد به عنوان بهترین ترکیب برای پیش بینی توزیع عمقی سرعت تعیین شد. داده های آزمایشگاهی اندازه گیری شده نرمال سازی شدند. از بین دو کلاس طبقه بندی Nu-SVM و C-SVM، الگوریتم اول به ازای مقدار پارامترهای تنظیمی γ و Nu به ترتیب برابر با 2/1 و 486/0 با تابع کرنل از نوع RBF به عنوان الگوریتم برتر برای SVM انتخاب شد. عملکرد مدل های هوشمند Nu-SVM  و GEP با استفاده از شاخص های آماری مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مقدار شاخص های (RMSE, R2,) در فرآیند آزمون برای الگوریتم های Nu-SVM و GEP به ترتیب (4489/0، 9770/0، 09588/0) و (3588/0، 9718/0، 1161/0) هستند که نشان از برتری الگوریتم Nu-SVM دارد. همچنین طبق آزمون گاما، ترتیب تاثیرگذاری پارامترهای بی بعد موثر بر روی پروفیل عمقی سرعت به صورت ، Fr1، ، Fr3 و  به دست آمد.

    کلیدواژگان: آزمون گاما، الگوریتم برنامه ریزی بیان ژن، الگوریتم ماشین بردار پشتیبان، پرش هیدرولیکی، سرعت جریان
  • محمد میرناصری، علیرضا عمادی*، عبدالرضا ظهیری، محمدعلی غلامی سفیدکوهی صفحات 21-25

    ارزیابی کیفیت محیط زیست و ایمنی بهداشت اغلب نیاز به پیش بینی انتقال املاح به ویژه آلاینده ها در رودخانه ها و آبراهه های طبیعی دارد. فرایند انتقال و پراکنش رسوب معلق در جریان های مجاری باز و نحوه تبادل آن ها در داخل محیط متخلخل سنگدانه ای (بستر رودخانه) از بسیاری جهات شبیه به آلودگی عمل می کند. در این پژوهش، مدل نگهداشت موقت (TSM) در شرایط جریان همراه با رسوب معلق (غلیظ) توسط مدل عددی OTIS-P و همچنین بهینه سازی معادلات گشتاورگیری زمانی (TM) با الگوریتم ژنتیک (GA) حل و منحنی های رخنه (BTC) شبیه سازی شدند. به منظور ایجاد بستر رسوبی از مصالح شنی با قطر میانه (D50) 85/11 میلی متر و تخلخل (n) 28/0 استفاده شد. آزمایش های ماده ردیاب (NaCl) در یک کانال آزمایشگاهی با طول 12 متر، عرض 5/0 متر و ارتفاع دیواره 7/0 متر در سه دبی جریان 10 ،5/12 و 15 لیتر بر ثانیه انجام شدند. به منظور ایجاد شرایط جریان غلیظ، رسوب معلق با غلظت های اولیه 187500 (SC1) و 375000 (SC2) بخش در میلیون (ppm) تهیه و به صورت آنی در بالادست بستر رسوبی تزریق شدند. نتایج آزمایشگاهی نشان دادند که وجود رسوب معلق در جریان (شرایط جریان غلیظ) سبب افزایش مدت زمان متوسط ماند آلودگی در ناحیه اصلی جریان (MRT) می شود. نتایج حل عددی نشان داد که ضریب تبادل ناحیه نگهداشت (α) در شرایط جریان غلیظ 1 تا 2/3 برابر ضریب تبادل ناحیه نگهداشت (α) نسبت به شرایط جریان زلال بود. نتایج حل عددی نشان داد که ضریب پراکنش طولی (Dx) در شرایط جریان غلیظ 2 تا 7 برابر ضریب پراکنش طولی (Dx) نسبت به شرایط جریان زلال بود. منحنی های رخنه شبیه سازی شده توسط مدل عددی OTIS-P و روش گشتاورگیری زمانی (TM) تطابق بالایی با منحنی های رخنه آزمایشگاهی  با شاخص نش ساتکلیف (Nash-Sutcliffe) بین 89/0 تا 97/0 و 89/0 تا 95/0 داشتند. در آبراهه های طبیعی دارای غلظت بالای رسوب معلق، تبادلات هایپریک در جابجایی آلاینده ها نقش زیادی را بر عهده دارند. بنابراین پیشنهاد می شود از مدل نگهداشت موقت (TSM) به جای استفاده از روش حل تحلیلی معادله انتقال-پراکنش (ADE) استفاده شود.

    کلیدواژگان: مدل نگهداشت موقت (TSM)، منحنی رخنه (BTC)، هایپریک، معادله انتقال-پراکنش (ADE)، OTIS
  • سید علی شاهرضائی، مهدی رادفر*، الهام قنبری عدیوی صفحات 47-64

    شبیه سازی شکست سد و همچنین بررسی سیلاب ناشی از آن می تواند مورد استفاده بهره برداران سد قرار بگیرد. در تحقیق حاضر به بررسی پهنه بندی سیلاب ناشی از شکست سد خاکی قره آقاچ از نوع نشت شریانی در 3 سناریو متفاوت که منجر به شکست سد گردد، در نرم افزار HEC-RAS پرداخته شده است. همه پارامتر های ناشی از شکست سد با استفاده از روابط Froehlich محاسبه شد. در نهایت دبی محاسبه شده از رابطه Froehlich با دبی مشاهده شده از نرم افزار HEC-RAS مورد تحلیل آماری قرار گرفت. نتایج نشان داد بیشترین دبی اوج مشاهده شده ناشی از شکست سد در نرم افزار HEC-RAS مربوط به سناریو سوم بوده و معادل 64/8935 متر مکعب بر ثانیه می باشد. این در حالیست که کمترین دبی اوج مشاهده شده ناشی از شکست سد در نرم افزار HEC-RAS مربوط به سناریو اول بوده و معادل 78/8231 متر مکعب بر ثانیه می باشد. بر اساس تلفیق نتایج شکست سد با مدل هیدرولیکی HEC-RAS در Google Earth، بیشترین مساحت آبگرفتگی در سناریو سوم اتفاق افتاده و حدودا معادل 8/22 کیلومتر مربع و کمترین مساحت آبگرفتگی مربوط به سناریو اول و حدودا معادل 8/21 کیلومتر مربع است. هر چند مدل HEC-RAS دقیق تر است، اما با توجه به مقدار همبستگی دبی اوج محاسبه شده ناشی از شکست سد با استفاده از رابطه Froehlich و دبی اوج مشاهده شده ناشی از شکست سد با استفاده از نرم افزار HEC-RAS به میزان 9968/0 نشان از دقت بالای مدل سازی می باشد. کالیبراسیون و تلفیق نتایج مدل هیدرولیکی شکست سد همانند HEC-RAS با نرم افزارهای GIS منجر به ارایه دیدگاه های مناسب از وضعیت سیل خیزی مناطق پایین دست می گردد که در مدیریت بحران منابع آب بسیار کارگشا است.

    کلیدواژگان: شکست سد، سیل گیری اراضی، HEC-RAS، RAS Mapper
  • مجید پاسبانی خیاوی*، ودود حسن نیا گیگلو صفحات 65-84
    صفحات مشبک قایم از جمله مستهلک کننده های انرژی می باشند که می توان از آن ها در پایین دست سازه های هیدرولیکی کوچک نظیر شیب شکن های قایم استفاده نمود. در تحقیق حاضر به بررسی عددی تاثیر ارتفاع صفحات مشبک در پایین دست شیب شکن قایم پرداخته شده است. برای این منظور سه ارتفاع نسبی 2/0، 4/0 و 6/0 برای صفحات مشبک و محدوده عمق بحرانی نسبی بین 12/0 تا 42/0 انتخاب شده است. برای مدل سازی عددی از نرم افزار Flow-3D با دو مدل آشفتگی  و  و سه نوع مش بندی استفاده شده است. نتایج حاصل نشان داد که مدل آشفتگی  در مقایسه با مدل آشفتگی  مطابقت بهتری با مدل آزمایشگاهی داشت. همچنین نتایج استفاده از صفحات مشبک با ارتفاع های متنوع در پایین دست شیب شکن قایم نشان داد که این صفحات به ترتیب استهلاک انرژی نسبی و عمق نسبی پایین دست را نسبت به شیب شکن قایم ساده به طور متوسط 176 و 94 درصد افزایش می دهد. با بررسی میزان افزایش راندمان استهلاک انرژی می توان دریافت که صفحه مشبک با ارتفاع نسبی 4/0 و 6/0 با کاهش میزان استغراق پرش هیدرولیکی نسبت به صفحه مشبک سرتاسری، انرژی بیشتری را مستهلک می کنند. در نهایت شیب شکن قایم مجهز به صفحه مشبک با ارتفاع نسبی 4/0 با کاهش 3/66 و 3/10 درصدی عدد فرود پایین دست و افزایش 187 و 8/2 درصدی استهلاک انرژی نسبی، به ترتیب نسبت به شیب شکن قایم ساده و شیب شکن قایم مجهز به صفحه مشبک سرتاسری دارای بهترین عملکرد بود.
    کلیدواژگان: صفحه مشبک، شیب شکن قائم، ارتفاع نسبی، عدد فرود، استهلاک انرژی
  • سیامک اسمعیل زاده، مهرداد شهربانوزاده* صفحات 85-103

    رفتارنگاری سد خاکی به بررسی عملکرد سد در مراحل مختلف ساخت، اولین آبگیری و دوران بهره ‏برداری اطلاق می‏شود که در زمینه ‏های مختلفی نظیر تحلیل نشت و نشست می‏تواند صورت پذیرد. در این تحقیق، رفتارنگاری سد در زمینه نشت به روش اجزاء‏محدود تحت سناریوهایی با فرض جریان اشباع کامل، جریان اشباع-غیراشباع و جریان اشباع-غیراشباع با اثر تحکیم در دو حالت ماندگار و غیرماندگار بر روی سد مخزنی کرخه انجام گرفت. با هدف تدقیق پارامترها و نتایج تحلیل‏ها با شرایط واقعی سد از آمار و اطلاعات 17ساله پیزومترهای موجود در 5 مقطع از بدنه و تکیه‏ گاه سد استفاده شده است. سپس آنالیز تراوش شامل کالیبراسیون و اعتبارسنجی مدل عددی در دو حالت دوبعدی و سه ‏بعدی با استفاده از نرم‏افزارهای Seep/w و Seep3D تحت سناریوهای درنظر گرفته شده انجام پذیرفت و در نهایت مدل عددی کامل در زمینه نشت مطابق شرایط واقعی سد کرخه بدست آمد. نتایج حاکی از آن است که تحلیل سه‏ بعدی جریان در حالت غیرماندگار با اثر تحکیم، نسبت به تحلیل دوبعدی بدون اثر تحکیم دقیق‏تر و بطور میانگین خطای آن 5/23 درصد کمتر از حالت دوبعدی می‏باشد.

    کلیدواژگان: نشت، رفتارنگاری، تحکیم، روش اجزاء محدود، سد کرخه
  • رسول قبادیان*، کامران محمدی صفحات 104-125
    بروز مشکلات هیدرولیکی در زمان انجام تعمیرات مخازن در شبکه های توزیع آب شهری امری اجتناب نپذیر می باشد. در اینگونه مواقع یکی از روش های تامین آب به صورت پایدار، ارتباط اضطراری بین زون های فشاری می باشد. با این وجود طراحی اولیه بر اساس زون بندی های مستقل کارایی خود را از دست داده و شبکه توزیع در برخی نقاط دچار افزایش و کاهش فشار مجاز و حتی قطع جریان می شود. بنابراین در این تحقیق نسبت به تحلیل شبکه و تعیین منحنی فرمان بهینه 24 ساعته شیر فشارشکن به هنگام ایجاد ارتباط اضطراری بین زون های فشاری با هدف کاهش مشکلات هیدرولیکی اقدام شده است. ابتدا مدلی کامپیوتری در محیط برنامه نویسی ویژوال بیسیک کدنویسی شد که در آن به کمک روش ماتریسی شیب شبکه تحلیل می شود. با لینک مدل مذکور با کد تهیه شده برای بهینه سازی به روش NSGA-II منحنی فرمان بهینه شیر فشارشکن شبکه توزیع هنگام اتصال زون مرتفع به پست تعیین گردید. نتایج این تحقیق نشان داد در شرایط خروج مخزن زون پست از سرویس دهی و اتصال گره شماره 12 ناحیه مرتفع با گره 41 ناحیه پست، لازم است بر روی لوله خروجی از مخزن مرتفع شیر فشارشکن نصب شود. منحنی فرمان بهینه محاسبه شده در طول شبانه روز نشان داد محدوه عملکرد شیر فشارشکن بین 8 تا 25متر است. همچنین نتایج نشان داد در حالت خروج مخزن زون مرتفع از سرویس دهی با وجود اتصال بین دو زون در زمان حداکثر مصرف، گره های شماره 13 و 37 مطلقا با قطعی کامل آب مواجه می شوند و حدود 28 درصد از شبکه دچار کمبود فشار از حد مجاز می شوند
    کلیدواژگان: شبکه توزیع آب شرب، ارتباط اضطراری زون ها، NSGA-II، منحنی فرمان، شیر فشارشکن
  • سجاد با جلوند، سعید گوهری*، مجید حیدری صفحات 126-142
    آبشکن ها سازه هایی هستند که با هدف حفاظت از جداره های رودخانه در برابر فرسایش احداث می شوند. این سازه ها به صورت عمود یا با زاویه ای نسبت به جهت جریان اصلی و در ساحل رودخانه احداث می شوند. اثر خصوصیات هندسی آبشکن ها بر شکل گیری و توسعه حفره آبشستگی در آبشکن های چوگانی تاکنون به ندرت مورد بررسی قرار گرفته است. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی اثر طول آبشکن چوگانی بر شکل گیری و توسعه حفره آبشستگی و مقایسه آن با آبشکن L شکل انجام شد. در این راستا، تمامی آزمایش ها در شرایط آب زلال و با استفاده از آبشکن هایی با طول های 8 و 12 سانتیمتر در یک فلوم آزمایشگاهی انجام شد. نتایج نشان داد که ابعاد حفره آبشستگی و نیز طول و ضخامت پشته رسوبی با افزایش طول آبشکن افزایش یافت. در صورتی که مقدار این افزایش در آبشکن چوگانی کمتر از آبشکن L شکل بود. با افزایش طول آبشکن ها، بیشینه عمق، مساحت و حجم حفره آبشستگی افزایش یافت. این افزایش به طور میانگین در آبشکن های L شکل برابر با  5/57 و 7/67 و در آبشکن های چوگانی برابر با  3/33 و 42 درصد برای دو طول متفاوت از آبشکن ها بود. همچنین، در مقطع پایین دست آبشکن چوگانی هیچ گونه آبشستگی در مجاورت دیواره فلوم مشاهده نشد. بنابراین، مشخص گردید که ابعاد حفره آبشستگی پیرامون آبشکن چوگانی کوچکتر از آبشکن L شکل است.
    کلیدواژگان: سری آبشکنهای چوگانی، سری آبشکنهای L شکل، آبشستگی، طول آبشکن، مدل آزمایشگاهی، توپوگرافی بستر
  • فریبا اسفندیاری، رئوف مصطفی زاده*، بهروز نظافت تکله، امیر حسام پاسبان صفحات 143-162
    هدف از مطالعه حاضر مدل سازی رسوبات معلق در حوزه های آبخیز استان اردبیل با استفاده از تحلیل مولفه اصلی و رگرسیون چندگانه است. برای این منظور از اطلاعات 29 ایستگاه رسوب سنجی برای ایجاد مدل های برآورد رسوبات معلق استفاده شد. سپس مدل های توسعه یافته با اطلاعات شش ایستگاه رسوب سنجی دیگر اعتبارسنجی شد. تعداد 15 ویژگی مختلف فیزیوگرافی، اقلیمی، ژیومورفیک و زمین شناسی، به عنوان متغیرهای ورودی در مدل سازی برآورد رسوبات معلق استفاده شد. از روش تجزیه و تحلیل مولفه های اصلی، برای انتخاب مهم ترین متغیرها، از روش رگرسیون چندگانه برای مدل سازی و از معیارهای درصد خطا و ضریب تبیین تعدیل شده برای ارزیابی مدل ها استفاده شد. نتایج نشان داد که چهار مولفه اول با مقدار 39/86 درصد از کل واریانس به عنوان مولفه های اصلی برای انجام رگرسیون انتخاب شدند. در مولفه اول متغیرهای شامل طول آبراهه اصلی، بارش بیشینه، حداکثر ارتفاع، مساحت موثر بوده اند. طبق نتایج روش های رگرسیونی که در روش توام عامل های حداکثر ارتفاع و بارش بیشینه متغیرهای موثر هستند. در روش گام به گام و روش پیش رو عامل محیط عامل موثر بر تولید رسوب است. در روش حذف پس رو عامل های حداقل ارتفاع (073/0)، حداکثر ارتفاع (001/0>)، مساحت (002/0)، محیط (053/0)، مجموع طول آبراهه اصلی (010/0)، بارش بیشینه (001/0>)، بارش متوسط (008/0)، سازندهای فرسایش پذیر (082/0)، بر اساس معنی داری به عنوان عامل های برتر برای معادله نهایی انتخاب شدند. متغیرهای تراکم زهکشی و درصد پوشش گیاهی از مدل سازی حذف شدند. نتایج حاضر ضمن معرفی عوامل تاثیرگذار بر میزان تولید رسوب در حوزه های آبخیز استان اردبیل، می تواند برای برآورد رسوب به مناطق فاقد آمار تعمیم داده شود.
    کلیدواژگان: تعمیم منطقه ای، تولید رسوب، غلظت رسوب معلق، مدل سازی، منحنی سنجه رسوب
  • عاطفه داوری زاده، مهدی وفاخواه*، اکبر نجفی صفحات 163-178
    یکی از مولفه های بیلان آب حوضه، که اهمیت زیادی در آبخیزداری و مدیریت منابع آب دارد رواناب است. برآورد مناسب میزان رواناب مستلزم تعیین ضریب رواناب می باشد. این پژوهش به منظور ارزیابی کارآیی روش تصمیم گیری چندمعیاره به منظور تخمین ضریب رواناب در حوزه آبخیز امامه صورت گرفت. بدین منظور ابتدا معیارهای مقدار تندی شیب، پوشش گیاهی (کاربری اراضی)، گروه های هیدرولوژیکی خاک، حداکثر بارش روزانه و مساحت منطقه مورد مطالعه، وارد سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS)  شد. بعد از انجام پردازش های لازم بر روی معیارها، به فرمت رستری متناسب با محدوده مطالعاتی تبدیل شدند. درگام بعدی ساختار فرآیند سلسله مراتبی (AHP)  با توجه به هدف تحقیق ایجاد شد. سپس مقادیر شاخص وزنی هرلایه اطلاعاتی و طبقات مختلف آن ها بر اساس شاخص وزنی فرآیند سلسله مراتبی (AHP) توسط نرم افزار  Expert Choice تعیین شد. بر اساس پنج معیار فوق الذکر سه مدل مدنظر قرار گرفت. به طوری که در مدل اول معیار های مقدار تندی شیب، پوشش گیاهی و گروه هیدرولوژیکی خاک؛ در مدل دوم معیار های حداکثر بارندگی روزانه، مساحت حوزه آبخیز بالادست و گروه هیدرولوژیکی خاک و در مدل سوم معیار های نفوذپذیری خاک و مساحت حوزه آبخیز بالادست در نظر گرفته شد. سپس بر اساس وزن هر یک از معیارها، ضریب رواناب برآوردی بر اساس هر یک از مدل ها به دست آمد. در نهایت ضریب رواناب برآوردی با ضریب رواناب مشاهداتی که با استفاده از دستگاه شبیه ساز باران کامفورست در 60 نقطه از کاربری های مختلف با شدت 60 میلی متر در ساعت و به مدت زمان 90 دقیقه اندازه گیری شده بود، مقایسه شدند. نتایج حاصل نشان داد که مدل دوم با ضریب نش-ساتکلیف 59/0 و ریشه میانگین مربعات خطا 363/0 کارآیی بهتری نسبت به دو مدل دیگر داشته است. به طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد که روش فرآیند تحلیل سلسله مراتبی با توجه به سادگی، به کارگیری معیار های کیفی و کمی به طور همزمان و نیز قابلیت بررسی سازگاری در قضاوت ها می تواند در بررسی موضوعات مربوط به ضریب رواناب کاربرد مطلوبی داشته باشد.
    کلیدواژگان: تصمیم گیری چندمعیاره، ضریب رواناب، شبیه سازی بارندگی، شدت بارندگی
  • سیده نعیمه سیدی، رامین فضل اولی*، محسن مسعودیان، عیسی کیاء صفحات 179-196
    تبخیر یکی از مولفه های اصلی چرخه ی آب در طبیعت است که نقشی اساسی در مطالعات کشاورزی، هیدرولوژی، هواشناسی، بهره برداری از مخازن، طراحی سیستم های آبیاری و زهکشی، زمان بندی آبیاری و مدیریت منابع آب ایفا می کند. در این پژوهش ترکیب‏های متنوعی از هشت متغیر هواشناسی به‏عنوان ورودی مدل شبکه عصبی مصنوعی برای چهار ایستگاه هواشناسی اطراف سد شهید رجایی شهرستان ساری طی یک دوره 10ساله مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از شاخص های آماری مدل ها، دیاگرام پراکنش و میزان تبخیر روزانه برآورد شده و مشاهداتی نشان داد که در مجموع روش شبکه عصبی توانسته است تبخیر روزانه در چهار ایستگاه مورد مطالعه را با دقت خوبی برآورد کند. با این حال بهترین ساختار مدل های شبکه عصبی برای چهار ایستگاه سلیمان تنگه، محوطه اداره ساری، فریم صحرا و تلمادره با هفت متغیر ورودی، یک لایه پنهان و به ترتیب 12، 8، 10 و 12 نرون برحسب معیارهای MSE و R2 انتخاب شدند. ضریب همبستگی در ایستگاه های سلیمان تنگه، محوطه اداره ساری، فریم صحرا و تلمادره به ترتیب برابر با 88/0، 91/0، 92/0 و 89/0 برای داده های روزانه به‏دست آمد. همچنین نتایج حاصل از شبیه سازی تبخیر ماهانه نشان داد که روش شبکه عصبی مصنوعی توانسته است با دقت خوبی تبخیر ماهانه را با ضریب همبستگی به ترتیب 98/0، 98/0، 99/0 و 99/0 با سطح اعتماد 95 درصد به ترتیب برای ایستگاه های سلیمان‏تنگه، محوطه اداره ساری، فریم صحرا و تلمادره برآورد نماید.
    کلیدواژگان: تبخیر روزانه، تبخیر ماهانه، تشت تبخیر، ساختار مدل، سلیمان‏تنگه
  • یوسف اسماعیلی، احمد رجبی*، فریبرز یوسفوند، سعید شعبانلو صفحات 197-215
    تخمین و شبیه سازی بارندگی یکی از مهمترین حوزه های علم هیدرولوژی محسوب می شود. در این مطالعه، برای اولین بار بارش دراز مدت شهر بابلسر در یک بازه 68 ساله از سال 1951 تا 2019 به صورت ماهانه توسط یک مدل هوش مصنوعی ترکیبی بهینه یافته پیش بینی شد. برای انجام اینکار، مدل برنامه ریزی بیان ژن (GEP) با تبدیل موجک (WT) ترکیب شدند. برای آموزش مدل های هوش مصنوعی از 70 درصد مقادیر مشاهداتی و برای آزمون آنها از 30 درصد باقیمانده استفاده گردید. همچنین، با استفاده از تابع خود همبستگی (ACF) تاخیرهای موثر داده های سری زمانی شناسایی شدند و با استفاده از آنها، شش مدل GEP مختلف توسعه داده شدند. تعداد ژن های بهینه سازی شده مدل GEP مساوی با چهار انتخاب گردید. علاوه بر این تابع Multiplication به عنوان بهترین تابع اتصال مدل GEP معرفی گردید. مدل برتر GEP با انجام یک تحلیل حساسیت معرفی شد که مقادیر ضریب همبستگی (R) و شاخص پراکندگی (SI) آن به ترتیب مساوی با 571/0 و 792/0 محاسبه شدند. تاخیرهای شماره (t-1)، (t-2)، (t-12) و (t-24) به عنوان موثرترین تاخیرهای داده های سری زمانی معرفی شدند. لازم به ذکر است که در بین موجک های مادر مختلف، coif به عنوان موجک مادر برتر معرفی شد و سپس با مدل GEP ترکیب گردید. مدل ترکیبی WGEP مقادیر بارش ها را با دقت قابل قبولی شبیه سازی کرد. به عبارت دیگر، تبدیل موجک دقت مدل سازی را به شکل محسوسی بهبود بخشید. به عنوان مثال مقدار شاخص عملکرد (VAF) برای مدل GEP و WGEP به ترتیب مساوی با 710/31 و 064/82 بودند.
    کلیدواژگان: بارش شهر بابلسر، برنامه ریزی بیان ژن، تبدیل موجک، سری زمانی، مدل سازی
  • هادی رزاقیان*، مهدی جعفری تلوکلایی، عبدالله درزی نفت چالی، بهروز محسنی، سمانه دوستی پاشاکلایی صفحات 216-230

    تبدیل مواد آلی موجود در زباله های شهری به کمپوست و استفاده از آن در کشاورزی، علاوه بر کاهش آلایندگی و بهبود کیفیت محیط زیست می تواند در ارتقای حاصلخیزی خاک موثر باشد. در این تحقیق، اثر مقادیر مختلف این نوع کمپوست بر اجزای عملکرد، عملکرد دانه، درصد روغن و بهره وری مصرف نیتروژن و آب سبز کلزای زمستانه در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با 6 تیمار و 3 تکرار بررسی شد. آزمایش های مورد نیاز در طول یک فصل کشت کلزا در یک مزرعه تحقیقاتی در شهرستان ساری در استان مازندران انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل کمپوست زباله شهری به میزان 10 و 25 تن در هکتار (C10 و C25)، کود شیمیایی به میزان 500 کیلوگرم در هکتار (F500)، دو تیمار ترکیبی 5/0 تن کمپوست در هکتار همراه با 400 کیلوگرم کود شیمیایی در هکتار (C0.5F400) و 2/0 تن کمپوست در هکتار همراه با 400 کیلوگرم کود شیمیایی در هکتار (C0.2F400) و تیمار شاهد (Control) بودند. در پایان فصل کشت، تعداد بوته در مترمربع، تعداد غلاف در بوته، تعداد دانه در غلاف، وزن هزار دانه، عملکرد دانه، نیتروژن جذب شده توسط بوته و میزان روغن دانه کلزا اندازه گیری و با نرم افزار SAS آنالیز شد. همچنین، میزان کارایی مصرف آب سبز و کارایی مصرف نیتروژن محاسبه شد. براساس نتایج آنالیز واریانس، اثر تیمارها بر تعداد شاخه جانبی، تعداد غلاف، تعداد بوته و عملکرد دانه معنی دار بود. بیشترین تعداد شاخه جانبی در بوته و بیشترین تعداد بوته به ترتیب در تیمارهای F500 و C25 حاصل شد. تعداد غلاف و عملکرد دانه در تیمار F500 اختلاف معنی داری با مقدار آن در تیمارهای شاهد و C10 داشت. بیشترین میزان روغن دانه مربوط به تیمار F500 بود که اختلاف معنی داری با تیمار شاهد داشت. بیشترین میزان کارایی مصرف آب سبز به ترتیب مربوط به تیمارهای F500 و C25 بود. استفاده از 25 تن کمپوست در هکتار موجب افزایش کارایی مصرف آب به میزان 49/0 کیلوگرم در مترمکعب نسبت به تیمار شاهد شد. براساس نتایج، کمپوست زباله شهری می تواند جایگزین مناسبی برای کودهای شیمیایی در زراعت کلزای زمستانه در اراضی شالیزاری باشد.

    کلیدواژگان: آب سبز، تبخیر-تعرق، درصد روغن، شالیزار
  • سید یعقوب کریمی، صفر معروفی*، راضیه ابراهیمی، علی اکبر سبزی پرور صفحات 231-246

    قرار گرفتن ایران در کمربند خشک و نیمه خشک جهان، اهمیت  مدیریت منابع آبی کشور را دو چندان نموده است. مقدار آبی که  از طریق تبخیر از  سدها  هدر می رود، گاهی بیشتر از مقدار آبی است که برای تولید محصولات کشاورزی بکار می رود.بررسی اثر ماده فونیزه در جلوگیری از تبخیر سطح مخازن آزاد با در نظر گرفتن  شاخص های زیست محیطی، اجرایی، فنی و اقتصادی در ابعاد آزمایشگاهی از اهداف این پژوهش است. روش تحقیق: پژوهش در سایت هواشناسی دانشگاه بوعلی سینا همدان و با دوبار تکرار آزمایش در اسفند 1397 و آبان 1398 انجام گرفت. در آزمایش شماره 1 و 2 از 2 عدد تشتک پلاستیکی با قطر 400 و عمق 130 میلی متر و 2 عدد تشتک تبخیر استاندارد (پر شده با آب شهری همدان)  استفاده گردید که یک تشتک به عنوان شاهد و تشتک دیگر با حلقه فونیزه به قطر 5/6 سانتی متر، پوشش داده شد.نتایج نشان دهنده ارتباط مستقیم میزان تبخیر با سطح پوشش داده شده می باشد و بزرگی میانگین شاهد نسبت به نمونه، نشان دهنده تبخیر بیشتر در شاهد است. در آزمون t استیودنت، میانگین تشتک نمونه و شاهد برای آزمایش شماره 1 برابر 17/0 و 44/0 و همچنین برای آزمایش شماره 2 برابر 18/0 و 75/0 می باشد. کوچکتر بودن میزان سطح معناداری از 05/0 حاکی از وجود اختلاف معنی دار نمونه های مورد آزمایش از نظر آماری با یکدیگر است. نتایج حاکی از آن است که ماده فونیزه در کاهش تبخیر موثر بوده و به منظور مدیریت تبخیر در منابع آب می توان از این ماده استفاده نمود.

    کلیدواژگان: مدیریت تبخیر، فونیزه، منابع آب، تشتک تبخیر و سطح مخازن
  • پروین امیرخانی، فرحناز رستمی، شهپر گراوندی* صفحات 247-267

    احداث ایستگاه های پمپاژ آب یکی از مهم ترین پروژه های عمرانی در مناطق روستایی می باشد که به منظور آبگیری از منبع تامین آب، انتقال آب کانال به تراز بالاتر یا تخلیه جریان زهکش ها ساخته می شوند. با این حال، اغلب ایستگاه ها با مشکلات و چالش های جدی روبرو هستند. لذا هدف پژوهش حاضر، برنامه ریزی راهبردی احیاء پروژه ایستگاه پمپاژ آب روستای قمشه در شهرستان کرمانشاه است. رویکرد غالب در این پژوهش، کمی می باشد. جامعه آماری شامل کلیه ی بهره برداران زراعی تحت پوشش ایستگاه پمپاژ آب روستای قمشه درود فرآمان (23 نفر) و مسیولین مرتبط با آن (10 نفر) بودند (N=33)، که به علت کم بودن جامعه ی آماری به روش سرشماری مورد مطالعه قرار گرفتند. ابزار گردآوری داده ها برای هر دو گروه پرسشنامه محقق ساخته بود. نتایج آزمون  tنشان داد تمامی 46 معرف بررسی شده در وضعیت نامساعدی قرار دارند و اختلاف معناداری با سطح متوسط طیف یعنی عدد 3 دارند. در ادامه به منظور شناسایی معرف های موثر و بحرانی در موفقیت پروژه از ماتریس آیزن هاور استفاده شد. نتایج نشان داد 7 معرف در منطقه بحرانی ماتریس قرار دارند که دارای بیشترین اهمیت می باشند، اما عملکرد پایینی دارند. این معرف ها عبارتند از: تمایل روستاییان به همکاری با مسیولین، بهبود وضعیت معیشتی اقتصادی بهره برداران، ایجاد زمینه اشتغال در روستا، ارتقاء توان درآمد روستاییان، واگذاری بخشی از هزینه ها به بهره بردار، مالکیت مشخص اراضی، و جلوگیری از دوباره کاری ها و تکرار اشتباهات گذشته. دستاوردهای این پژوهش می تواند مبنای برای برنامه ریزی و سیاست گذاری مناسب جهت بهبود پروژه های آتی ایستگاه پمپاژ آب در روستاهای مختلف باشد.

    کلیدواژگان: برنامه ریزی راهبردی، بهره برداران روستایی، نهاد سازی، ماتریس آیزن هاور
  • هادی شوکتی، مهدی کوچک زاده*، علی اکبر نوروزی صفحات 268-282
    ارزیابی عملکرد و تحلیل اقتصادی سامانه های استحصال آب باران، که یکی از روش های موثر و کارآمد در زمینه مقابله با بحران کمبود منابع آبی می باشد، موجب اعمال مدیریت بهتر در اجرای این سامانه ها می گردد. در این مقاله با هدف ارزیابی عملکرد سامانه های استحصال آب باران، دو ساختمان خوابگاه موسی نژاد و باشگاه ورزشی در دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس به عنوان مکان های مورد مطالعه انتخاب شدند. سپس داده های22 ساله بارش روزانه ایستگاه هواشناسی چیتگر تهیه شد. شبیه سازی سامانه در محیط نرم افزار متلب صورت گرفته و قابلیت اطمینان و آزمون سرریز مخازن ذخیره سازی تعیین شد. همچنین با استفاده از الگوریتم ژنتیک، حجم بهینه مخازن هر دو ساختمان تعیین شده و در نهایت تحلیل اقتصادی سامانه های مذکور با شاخص ارزش کنونی خالص و نسبت منفعت- هزینه انجام شد. نتایج نشان داد که حجم بهینه مخازن برای باشگاه ورزشی و خوابگاه موسی نژاد به ترتیب برابر با 415/2 و یک مترمکعب می باشد که با استفاده از این مخازن می توان سالانه به ترتیب 82 و 120 مترمکعب آب ذخیره نمود. همچنین نتایج نشان داد که اجرای سامانه های استحصال آب باران برای خوابگاه موسی نژاد سودآور بوده ولی برای باشگاه ورزشی به دلیل تقاضای کم و درنتیجه سرریز زیاد توجیه اقتصادی ندارد.
    کلیدواژگان: تحلیل اقتصادی، ارزش فعلی خالص، الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی، قابلیت اطمینان
  • مهران حکمت نیا، مهدی صفدری*، سید مهدی حسینی، علی سردارشهرکی صفحات 283-296
    توزیع نابرابر آب در جهان باعث شده بسیاری از کشورها با کمبود آب روبرو شوند. کمبود آب تولید محصولات کشاورزی را با چالش روبرو کرده است. کشورهای کم آب برای تامین محصولات کشاورزی مورد نیاز به سرمایه گذاری در مزارع کشورهای پرآب به عنوان یک استراتژی می پردازند. این استراتژی به کشت فراسرزمینی معروف است . حوزه آبریز هیرمند به دلیل وابستگی به روخانه فرامرزی هیرمند که از کشور افغانستان سرچشمه می گیرد با محدودیت منابع آب مواجه است. در این پژوهش هدف شبیه سازی استراتژی کشت فراسرزمینی محصولات کشاورزی به منظور مدیریت کمبود آب در حوزه آبریز هیرمند می باشد. در این راستا ابتدا حوزه آبریز هیرمند با استفاده از مدل WEAP مدل سازی و وضعیت فعلی و آینده منابع و مصارف آب شبیه سازی شد. سپس استراتژی کشت فراسرزمینی به عنوان یک سناریو شبیه سازی شد. محصولات گندم، جو و ذرت به عنوان هدف کشت فراسرزمینی انتخاب شدند. نتایج نشان داد در وضعیت فعلی حوزه آبریز هیرمند با کمبود آب 812/582 میلیون مترمکعب در سال مواجه است و 16/41 درصد از تقاضای آب در حوزه آبریز هیرمند تامین نمی شود. 42/72 در صد از کل کمبود آب در حوزه آبریز هیرمند مربوط به بخش کشاورزی و 58/27 درصد مربوط به بخش محیط زیست است. پس از اعمال استراتژی کشت فراسرزمینی کمبود آب در بخش کشاورزی 89/93 درصد کاهش می یابد و از 524/364 میلیون مترمکعب در سال به 242/22 میلیون مترمکعب می رسد. در بخش محیط زیست نیز کمبود آب 19/95 درصد کاهش می یابد و از 911/219 میلیون مترمکعب در سال به 570/10میلیون مترمکعب در سال می رسد. اعمال استراتژی کشت فراسرزمینی باعث توزیع مجدد منابع آب در حوزه آبریز هیرمند شده است.
    کلیدواژگان: مدیریت منابع آب، بخش محیط زیست، بخش کشاورزی
  • حامد مهدی پناه، عسکری تشکری*، هادی ارونقی، عیسی معروف پور صفحات 297-311
    انتشارپذیری یکی از مهم ترین خاصیت های قابل اندازه گیری محیط متخلخل است. این پارامتر مهم در معادلات جابجایی- انتشار مربوط به انتقال آلاینده در مطالعه آب زیرزمینی استفاده می شود. در گذشته ضریب انتشارپذیری برای کل یک محیط متخلخل بصورت یک ضریب ثابت در نظر گرفته می شد، ولی مطالعات زیادی که در طول چند دهه اخیر انجام شد نشان داده است که انتشارپذیری به پارامترهای زیادی از جمله فاصله انتقال بستگی دارد. از آن جایی که اغلب این مطالعات در محیط های متخلخل همگن انجام شده است. در این پژوهش به بررسی اثر فاصله ی انتقال 20 ، 50 و 80 سانتی متری بر ضریب انتشارپذیری در یک محیط متخلخل مطبق با دانه بندی درشت، متوسط و ریز بصورت آزمایشگاهی پرداخته شد. نتایج بدست آمده در این پژوهش نشان داد در همه فواصل انتقال، حجم آب تخلخل قبل از رسیدن به غلظت نسبی 5/0، به یک رسید و سرعت انتقال آلاینده با افزایش فاصله انتقال کمتر شد که با نتایج سایر مطالعات مطابقت داشت. همچنین مدلسازی عددی به وسیله ی مدل عددی هایدروس نشان داد که این مدل توانسته است مقدار ضریب انتشارپذیری را برای فاصله های انتقال 20، 50 و 80 سانتی متری با خطای RMSE به ترتیب برابر با 061/0، 063/0 و 057/0 محاسبه کند که بیانگر دقت بالای آن در شبیه سازی و نحوه ی حرکت انتقال آلاینده در محیط متخلخل است.
    کلیدواژگان: : انتشارپذیری، فاصله انتقال، محیط متخلخل، مدل فرید-کامبرنوس، هایدروس
  • سجاد نجفی، احمد شرافتی*، حمید کاردان مقدم صفحات 312-332
    تغییر اقلیم امری اجتناب ناپذیر است و تاثیرات متفاوتی بر منابع آب هر منطقه دارد. به دلیل جمعیت زیاد و پتانسیل های بالای بهره برداری از نظر کشاورزی، شرب، صنعت و غیره بررسی اثرات تغییر اقلیم بر تراز آب زیرزمینی آبخوان ساحلی ساری-نکا از اهمیت بالایی برخوردار است. در این راستا، در ابتدا با استفاده از مدل MODFLOW، آب زیرزمینی منطقه برای دوره پایه (از مهر 1389 تا شهریور 1393) واسنجی شد که ضریب تبیین 98/0 در حالت غیرماندگار نشان از دقت بالای مدل سازی کمی آبخوان داشت. سپس به واسنجی مدل LARS-WG برای دوره پایه (2019-2000) پرداخته شد که مقدار ضریب تبیین برای پارامترهای بارش، دمای حداقل و دمای حداکثر به ترتیب برابر با 97/0 ، 99/0 و 99/0 بدست آمد که این مقادیر بیانگر دقت بالای مدل واسنجی شده می باشد. در ادامه به شبیه سازی پارامترهای اقلیمی مذکور با استفاده از مدل های گزارش پنجم تغییر اقلیم شامل HadGEM2-ES، MIROC5، MPI-ESM-MR، EC-EARTH و GFDL-CM3 تحت 2 سناریوی انتشار RCP4.5 و RCP8.5 برای دوره آینده (2040-2021) پرداخته شد. به طور کلی نتایج حاکی از افزایش مقدار بارندگی در اکثر ماه های سال و تغییرات اندک مقدار دما در دوره آتی بود. در نهایت به بررسی تاثیر تغییر اقلیم بر تراز آب زیرزمینی منطقه تحت مدل ها و سناریوهای مختلف گزارش پنجم تغییر اقلیم برای دوره آینده (2040-2021) پرداخته شد. نتایج نشان داد که در 8 حالت از 10 حالت بررسی شده، تراز آب زیرزمینی در دوره آتی نسبت به دوره پایه افزایشی خواهد بود که از این امر می توان در جهت توسعه کشاورزی و صنعت در منطقه بهره برد.
    کلیدواژگان: آبخوان ساحلی، آب زیرزمینی، تغییر اقلیم، مدل های CMIP5، مدل MODFLOW
  • شاهین فضابخش، علی رسول زاده*، جواد رمضانی مقدم، مهدی اسماعیلیان صفحات 333-353

    کیفیت منابع آبی از اهمیت فراوانی برخوردار است. آلودگی و افت کیفی منابع آب باعث کاهش منابع آب قابل استفاده، فلج شدن توسعه اقتصادی و تهدید سلامت انسان ها می شود. در این پژوهش به بررسی و تحلیل کیفیت آب زیرزمینی در آبخوان دشت اردبیل پرداخته شد. بدین منظور تعداد 32 نمونه از منابع آب زیرزمینی دشت اردبیل جمع آوری و غلظت یون های اصلی، یون های فرعی و برخی فلزات سنگین اندازه گیری شد. سپس با استفاده از روش های آماری چند متغیره شامل ضرایب همبستگی و تحلیل عاملی، اثر عوامل هیدروژیوشیمیایی موثر بر کیفیت آب زیرزمینی منطقه مورد مطالعه تحلیل شد. بر اساس ماتریس همبستگی، غلظت فلزاتی مانند آرسنیک، باریم، اسکاندیم، سیلسیم، روی و وانادیم همبستگی چندانی با یون های اصلی نشان نداد. لذا می توان نتیجه گرفت ورود این عناصر به آب های زیرزمینی و آلودگی ناشی از آن به علت فعالیت های انسانی است. عناصر لیتیم و مولیبدن دارای همبستگی مثبت نسبتا بالایی با یون های اصلی بودند که این امر، احتمالا مربوط به فعالیت های زمین شناسی است. در تحلیل عاملی، تغییرات کیفیت آب زیرزمینی دشت اردبیل تحت تاثیر چهار عامل اصلی با مجموع 31/77 درصد از واریانس کل داده ها قرار گرفت. نتایج تحلیل عاملی نشان داد که عامل اول زمین زاد، عامل دوم و سوم زمین زاد و انسان زاد و عامل چهارم فقط انسان زاد بود.

    کلیدواژگان: آب های زیرزمینی، عناصر سنگین، روش آماری چند متغیره، آبخوان دشت اردبیل
  • فرناز دانشور وثوقی صفحات 354-369

    تعیین میزان تغییرات هیدرولوژیکی و ژیومورفولوژیکی حوضه های آبریز یکی از مهم ترین چالش های امروزی است. تحلیل سری های زمانی هیدرولوژیکی از جمله تراز آب زیرزمینی نقش بسزایی را در شناخت دقیق رفتار این سری ها در مقابل عوامل مختلف ایفا می کند. در این پژوهش، اثر رفع نویز موجکی در میزان آنتروپی سری های زمانی تراز آب زیرزمینی دشت اردبیل مورد بررسی قرار گرفته است. هم چنین زیرسری تاثیرگذار در روند تراز آب زیرزمینی با استفاده از سه معیار آنتروپی، محتوای اطلاعاتی و ضریب هم بستگی خطی مورد شناسایی قرار گرفت. نتایج نشان داد استفاده از رفع نویز موجکی سبب افزایش میزان آنتروپی سری های زمانی تراز آب زیرزمینی شد که نشان از افزایش میزان نوسانات طبیعی در سری زمانی تراز آب زیرزمینی می باشد. هم چنین نتایج نشان داد که استفاده از معیار محتوای اطلاعاتی و آنتروپی، به دلیل ماهیت غیرخطی می تواند زیرسری زمانی تاثیرگذار را در روند تراز آب زیرزمینی به درستی نمایش دهد. در اغلب پیزومترها، ترکیب زیرسری A+D3 به عنوان زیرسری تاثیرگذار شناخته شد.

    کلیدواژگان: تراز آب زیرزمینی، رفع نویز موجکی، محتوای اطلاعات مشترک، دشت اردبیل
  • فاطمه ثانی، قادر دشتی*، ابوالفضل مجنونی هریس، جواد حسین زاد صفحات 370-390

    افزایش تقاضا و عرضه ی محدود آب در اثر تغییر اقلیم، عدم تعادل منابع را در بسیاری از دشت های کشور به دنبال داشته و ضرورت استفاده از سیاست های کارآمد مدیریت آب را مطرح ساخته است. مدیریت منابع آب نیازمند در نظر گرفتن تمامی عناصر و اثرات متقابلی که بین فعالیت های انسانی و اقتصادی و منابع آب و زمین وجود دارد، می باشد. لذا مطالعه حاضر به معرفی و کاربرد مدل هیدرو-اقتصادی مبتنی بر ریسک در ارزیابی اثر سناریوهای قیمتی و غیرقیمتی آب آبیاری به منظور سازگاری با تغییر اقلیم می پردازد. در بخش اقتصادی مدل از الگوی برنامه ریزی ریاضی درجه دوم توام با ریسک (QRP) و در بخش هیدرولوژیکی از مدل WEAP-MABIA استفاده گردید. داده های مورد نیاز از طریق تکمیل 210 پرسشنامه از کشاورزان شهرستان سراب به عنوان یک از مناطق مهم کشاورزی حوضه آجی چای، در سال 1397 جمع آوری گردید. برای تولید داده های روزانه اقلیمی از مدل HadCM3 و ریزمقیاس سازی LARS-WG تحت سناریوی انتشار A2 استفاده شد. نتایج نشان داد که با وقوع تغییر اقلیم میزان آب در دسترس به صورت میانگین 2/18 درصد کاهش یافته و موجب کاهش سطح زیرکشت محصولات با نیاز آبی بالاتر (یونجه، سیب زمینی و لوبیا) می گردد. سناریو افزایش 20 و 40 درصدی قیمت آب آبیاری به ترتیب سبب افزایش 9/5 و 3/7 درصدی میزان آب در دسترس شده و با اعمال این سناریو سود کشاورزان به ترتیب 4/8 و 3/10 درصد کاهش می یابد. اجرای سناریو کاهش 20، 30 و 40 سهم آب بخش کشاورزی به ترتیب موجب کاهش سود کشاورزان به اندازه 3/19، 3/24 و 3/37 درصد می گردد که نشان دهنده تغییرات محسوس سود کشاورزان می شود. با بهبود راندمان آبیاری به میزان 25 و 35 درصد، سود کشاورزان منطقه به ترتیب 2/5 و 5/7 درصد و همچنین میزان آب در دسترس 1/11 و 4/14 درصد افزایش خواهند یافت. از این رو پیشنهاد می شود با بالا بردن راندمان آبیاری که با تغییر تکنولوژی آبیاری همراه می باشد، محصولاتی که دارای صرفه های اقتصادی بالا و مصرف آب زیاد می باشند را به الگوی کشت اضافه نموده و سود کشاورزان در حوضه را افزایش داد.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، مدل هیدرو- اقتصادی، QRP، WEAP-MABIA
  • شایسته طباطبائی*، حسن نصرتی ناهوک صفحات 391-403
    بیشتر آب مورد استفاده در ایران در زمینه کشاورزی است با توجه به محدودیت کمی وکیفی منابع آب در استقرار گیاهان مناطق بیابانی، مدیریت صحیح زمان آبیاری و به کارگیری روش های مناسب آبیاری بسیار حایز اهمیت است. در این مقاله، یک سیستم هوشمند بهینه آبیاری قطره ای برای محصولات کشاورزی با هدف طراحی و توسعه سیستم کنترل با استفاده از گره های حسگر ارایه می شود که بخش نرم افزاری پروژه بر اساس اجزای سخت افزاری طراحی و توسعه یافته است. مولفه سخت افزاری شامل جعبه کنترل است که برای جمع آوری داده های مربوط به میزان رطوبت خاک از طریق حسگرهای رطوبت خاک برای نظارت بر محیط کاشت گیاه استفاده می شود. مولفه دوم یک برنامه به زبان C++، که برای تجزیه و تحلیل داده های مربوط به رطوبت خاک به منظور مدیریت بهتر و تعیین زمانبندی مناسب برای آبیاری قطره ای است. این سیستم در مرکز نوآوری مجتمع آموزش عالی سراوان واقع در استان سیستان و بلوچستان بصورت پایلوت اجرا و آزمایش شده است. نتایج نشان داد که مدیریت هوشمند زمانبندی آبیاری، علاوه بر بهبود هزینه های آب مصرفی موجب افزایش بهره وری محصولات کشاورزی می شود.
    کلیدواژگان: گره های حسگر بی سیم، زمانبندی هوشمند آبیاری، آبیاری قطره ای، کارایی مصرف آب
  • سید میثم ترابی جرجافکی، مهدی مومنی رق آبادی*، امیر رباطی، نجمه یزدان پناه صفحات 404-428

    هدف از این مطالعه بررسی آلودگی های آب در مخازن سدهای رودخانه های فصلی و ارایه پیشنهادات مدیریتی کاهش آلودگی ها می باشد. جهت پایه ریزی استراتژی های مدیریتی آینده، کنترل کیفیت پارامترهای آب در رودخانه های فصلی مورد بررسی قرار گرفت. حوضه سد قدرونی یکی از منابع تامین آب شرب دو شهرستان و دارای موقعیت جغرافیایی خاص بوده که با افزایش جمعیت منطقه به دلیل صنعتی بودن امکان ورود آلودگی به مخزن در سال های آتی وجود دارد، نواحی روستایی مسکونی در مجاورت این دو رودخانه واقع شده اند که همین امر اهمیت این مطالعه را دوچندان نموده است. برای این هدف نمونه برداری از تعداد 6 ایستگاه نمونه برداری بر جریان های تغذیه کننده سد و خود مخزن صورت گرفته است. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آب که احتمال می رفت در اثر ورود زه آب کشاورزی تغییر کند اندازه گیری شده است. پارامترهای شیمیایی و فیزیکی مانند (مواد محلول، دما، EC، PH، کدورت، کلرور، سولفات، نیتریت، نیترات، آمونیوم، DO، COD و نیتروژن) برای یک دوره یک ساله اندازه گیری شدند، نتایج ارزیابی و با مقررات مدیریت کیفیت منابع آب ایران آنالیز و مطابقت داده شد. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد مهم ترین دلایل برای آلودگی در حوضه سد قدرونی تاثیر پساب های کشاورزی و فاضلاب های خانگی و صنعتی که در سیستم رها شده اند می باشد زیرا پارامترهایی مثل EC - مواد محلول - نیتریت - نیترات سولفات و کلرور در ایستگاه های نمونه برداری مقادیر نسبتا بالایی داشتند. همچنین مقادیر PH و دمای آب که اختلاف بالایی داشتند. با افزایش فعالیت های انسانی در این منطقه میزان آلایندگی های زیست محیطی افزایش یافته است. با توجه به مصرف سالیانه انواع کودهای شیمیایی در زمین های اطراف انتظار می رود زه آب حاصل از زمین های کشاورزی که به رودخانه های فصلی می ریزد در مقایسه با رودخانه های دایمی بیشتر کیفیت آب را متاثر سازد. مشکل آلودگی سد قدرونی که از دو رودخانه قدرون و حتکن تغذیه می شوند می تواند با هماهنگی بین دستگاهی و برنامه مدیریت منابع آب در این حوضه قابل حل باشد.

    کلیدواژگان: آلودگی، کیفیت منابع آب، فاضلاب های کشاورزی، جریان های تغذیه کننده سد
  • مرضیه منافی ملایوسفی، لیلا ملکانی* صفحات 429-445
    بررسی تغییرات کیفیت آب رودخانه ها نقش مهمی در مدیریت پایدار منابع آب سطحی دارد. در این راستا، هدف از این مطالعه بررسی کیفیت آب رودخانه صوفی چای با استفاده از شاخص WQI در بازه زمانی 95-1351 می باشد. در این مطالعه، روش های آنتروپی شانون و تحلیل سلسله مراتبی جهت تعیین وزن نسبی پارامترهای کیفیت آب استفاده شده است و سپس آنها با وزن های ارایه شده توسط سازمان بهداشت جهانی مقایسه شده اند. پارامترهای کیفی هدایت الکتریکی، اسیدیته، کل مواد جامد محلول، کلسیم، بی کربنات، سولفات، کلر، منیزیم و سدیم برای بررسی کیفیت آب رودخانه صوفی چای استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان داد که کل مواد جامد محلول و هدایت الکتریکی در روش تحلیل سلسله مراتبی و سدیم، کلر و سولفات در روش آنتروپی به عنوان موثرترین پارامترها بر کیفیت آب رودخانه صوفی چای تعیین شده اند. میانگین مقدار شاخص کیفیت آب با استفاده از روش های وزن دهی آنتروپی، تحلیل سلسله مراتبی و وزن دهی استاندارد سازمان بهداشت جهانی در طول دوره زمانی 95-1351 به ترتیب برابر 13، 38 و 16 می باشد و  به عبارتی کیفیت آب رودخانه صوفی چای در وضعیت عالی قرار دارد.
    کلیدواژگان: شاخص کیفیت آب، آنتروپی شانون، تحلیل سلسله مراتبی، روند زمانی، صوفی چای
  • کرامت میجانی، رسول مهدوی*، حمید غلامی، مرضیه رضایی صفحات 446-462

    پدیده بیابان زایی در گستره وسیع اقلیمی از مناطق خشک و نیمه خشک تا نیمه مرطوب بروز کرده و در اثر عوامل طبیعی و عملکرد نادرست انسانی ایجاد می شود. تخریب پوشش گیاهی مرتعی، کشاورزی، تخریب خاک و نامناسب شدن کیفیت منابع آبی، حاصل این پدیده می باشد. حوزه آبخیز یزدان آباد یکی از کانون های فعال بیابان زایی استان کرمان است و در طول زمان تحت تاثیر فعالیت های انسانی و تغییرات اقلیمی مخصوصا خشک سالی بوده است. هدف از این تحقیق بررسی پتانسیل بیابان زایی حوزه آبخیز یزدان آباد زرند با استفاده از داده های رقومی ماهواره ای در بازه زمانی 20 ساله از سال 1379 تا 1399 می باشد. در این راستا ابتدا نقشه کاربری اراضی برای سال 1379 و 1399 تهیه شد. از داده های رقومی لندست برای بررسی رابطه بین شاخص پوشش گیاهی SAVI و شاخص اقلیمی آلبدو استفاده شد. درنهایت با استفاده از این رابطه، شاخص بیابان زایی DDI در کلاس های مختلف بیابان زایی تهیه شد. نتایج این تحقیق نشان داد که در سال 1379 حدود 83 درصد از حوزه آبخیز یزدان آباد را اراضی مرتعی تشکیل داده اند که مساحت آنها در طول این بازه زمانی از 7/48124 هکتار به 6/46095 هکتار کاهش داشته است. این کاهش در حالی است که مساحت کاربری های اراضی شوره زار، اراضی کشاورزی و مناطق مسکونی و انسان ساخت به ترتیب حدود 4/91، 5/831 و 3/1106 هکتار افزایش داشته اند. بررسی متوسط سالانه دو شاخص SAVI و آلبدو نشان داد که در حوزه آبخیز یزدان آباد درمجموع شاخص SAVI روند کاهشی و شاخص آلبدو روند افزایشی داشته است. بررسی کلاس های بیابان زایی حاصل از شاخص DDI در سال 1379 و 1399 نشان داد که بیش از 88 درصد از این دشت در کلاس های بسیار شدید و شدید بیابان زایی قرارگرفته است. این نتایج حاکی از آن است که این منطقه با توجه به شرایط اقلیمی و پوشش گیاهی شکننده، به شدت به تغییرات و تخریب اراضی حساس می باشد.

    کلیدواژگان: استان کرمان، پوشش گیاهی، تخریب اراضی، تغییرهای اقلیمی، سنجش ازدور
  • حسین یوسقی، الیاس ریحانی، لیلی امینی، لیلا قاسمی صفحات 463-484

    آب از یک سو با سلامت و بهداشت مردم سروکار دارد و از سوی دیگر باعث رونق اقتصادی می‌شود. بنابراین یکی از عوامل مهم و تعیین کننده در مصارف مختلف آب، کیفیت شیمیایی آن است و برای مدیریت این منابع لازم است بررسی‌های علمی حاصل شود و با شناخت کامل سیستم‌های آب زیرزمینی، آن‌ها را کنترل کرد و آنالیز شیمیایی این آب ها ابزاری مناسب برای ارزیابی کیفیت و مدیریت منابع آب است. در این تحقیق به منظور بررسی کیفیت شیمیایی آب 17 رشته قنات جنوب نایین شهر در سال 1391 داده های موردنیاز از سازمان آب منطقه ای اخذ گردید و جهت آنالیزهای کیفیت شیمیایی آب از برنامه Chemistry استفاده شد. پس از بررسی های صورت گرفته و ترسیم نمودارهای شولر، ویلکوکس و پایپر، کیفیت قنات ها برای مصارف شرب، کشاورزی و صنعت تعیین گردید. براساس نمودار شولر، قنات های موردنظر جهت مصارف شرب محدودیتی ندارند. درمورد کیفیت آب برای مصارف کشاورزی، 6 رشته قنات از 17 قنات موردمطالعه برای مصارف کشاورزی نامناسب هستند و مابقی قنات ها، برخی مناسب و برخی قابل استفاده برای کشاورزی هستند و براساس RSC مجموع 17 قنات همگی در رده مناسب، تنها قنات فیض آباد و جامکان در رده قابل قبول است. درمورد صنعت، اکثر قنات های موردمطالعه جزء گروه رسوبگذار هستند و تنها دو قنات حیدرآباد و آرند در رده خورنده قرار می‌گیرند. در جنوب نایین با توجه به نتایج بدست آمده برای جلوگیری از آسیب‌های جبران ناپذیر، نیاز به مدیریت مناسب و جامع دارد و همچنین برای حفظ و صیانت از این آب‌ها نیازمند مطالعات دیگر است تا بتوان درک مناسبی از سیستم هیدرولیکی آب داشت.

    کلیدواژگان: برنامه Chemistry، کیفیت آب، قنات، شهر نائین
|
  • Mahdi Majedi-Asl *, Mehdi Fuladipanah Pages 1-20

    Vertical velocity distribution at hydraulic jump is one of the challenging and significant issues among researchers because of the complexity of measurement and calculations. In this research, the application of the SVM and GEP intelligent models has been considered to determine the vertical velocity profile at the submerged hydraulic jump downstream of a sluice gate. Laboratory measured data of number 312 has been used in the simulation. Using dimensional analysis, dimensionless input parameters were introduced to models including  upstream Froud number (Fr1), Tail water Froud number (Fr3), the ratio of upstream flow depth to the tailwater depth , the ratio of the gate opening to the channel width , and the ratio of vertical distance from the channel bed to the channel width . Using the gama test, all five parameters were determined as the optimum combination to simulate velocity profile. Of two Nu-SVM and C-SVM classification models, the first one was opted as optimum model of the SVM algorithm with RBF Kernel function with the setting parameters γ and Nu of values 1.2 and 0.486, respectively. The performance of the Nu-SVM and the GEP intelligent,models were assessed using statistical criteria. The results showed that the values of (RMSE, R2, ) indices for the test phase of the Nu-SVM and the GEP algorithms are (0.09588,0.9770,0.4489) and (0.1161,0.9718,0.3588) respectively; illustrating the superiority of the Nu-SVM algorithm. Also, according to the gana test, the arrangment of the effective dimensionless parameters on the velocity profile is , Fr1, , Fr3 and .

    Keywords: Flow Velocity, Gamma Test, Hydraulic jump, Gene expression programming, Support Vector Machine
  • Mohammad Mirnaseri, AliReza Emadi *, Abdolreza Zahiri, Mohammad Ali Gholami Sefidkouhi Pages 21-25

    Environmental quality and health safety assessment often require prediction of solute transport in rivers. The process of moving suspended sediment in rivers acts like contamination. In this study, the transient storage model (TSM) was used to simulate the contamination transport in dense flow conditions (with suspended sediments). OTIS-P numerical model and Temporal Moment analysis (TM) were used to solve the transient storage model (TSM) and the breakthrough curves (BTCs) were simulated. Grain material with an average diameter (D50) of 11.85 mm and the porosity (n) of 0.28 were used to create a sedimentary bed. Experiments of tracer material (NaCl) were performed in a flume with a length of 12 m, a width of 0.5 m and a height of 0.7 m applying three different flow discharges (10, 12.5 and 15 l/s). In order to create dense flow conditions, suspended sediments with initial concentrations of 187500 ppm (SC1) and 375000 ppm (SC2) were injected. Experimental results showed that the existence of suspended sediment in the stream (dense flow conditions) increased the medium residence time (MRT) of contamination in the main stream. The results of numerical solution showed that storage zone exchange coefficient (α) in dense flow conditions was 1 to 3.2 times the storage zone exchange coefficient (α) compared to clear flow conditions. The results of numerical solution showed that the longitudinal dispersion coefficient (Dx) in dense flow conditions was 2 to 7 times the longitudinal dispersion coefficient (Dx) compared to clear flow conditions. The BTCs simulated by the OTIS-P numerical model and the temporal moment analysis (TM) were highly agreement with the laboratory BTCs with the Nash-Sutcliffe index between 0.89 to 0.97 and 0.89 to 0.95.In natural rivers with high concentrations of suspended sediment, hyporheic exchanges have an important role in the transport of contamination. Therefore, the use the transient storage model (TSM) is recommended instead of the analytical solution of the advection-dispersion equation (ADE).

    Keywords: Transient Storage Model (TSM), Breakthrough Curve (BTC), Hyporheic, Advection-Dispersion Equation (ADE), OTIS
  • Sayyed Ali Shahrezaie, Mahdi Radfar *, Elham Ghanbari Adivi Pages 47-64

    Simulation of dam failure as well as flood investigation can be used by dam operators. In the present study, the flood zoning due to the piping of Ghare Aghach earth dam in 3 different scenarios that lead to the failure of the dam has been investigated in HEC-RAS software. All parameters due to dam failure were calculated using Froehlich equations. Finally, the flow rate calculated from Froehlich method with the observed flow rate from HEC-RAS software was statistically analyzed. The results showed that the highest peak flow observed due to dam failure in HEC-RAS software is related to the third scenario and is equal to 8935.64 cubic meters per second. However, the lowest peak flow observed due to dam failure in HEC-RAS software is related to the first scenario and is equal to 8231.78 cubic meters per second. Linked results of HEC-RAS software with the Google Earth model show that the highest flooding area occurred in the third scenario and was approximately equal to 22.8 square kilometers and the lowest flooding area is related to the first scenario and approximately equal to 21.8 square kilometers. Correlation due to dam failure using the Froehlich method and the observed peak flow using HEC-RAS software equal to 0.9968 which indicates high accuracy of modeling. Calibration and applaying the linked results of the hydraulic modeles of failure dam as well as HEC-RAS with GIS sofware can be useful in downstream flood zoning for water crisis management.

    Keywords: Dam Failure, Land flooding, HEC-RAS, RAS Mapper
  • Majid Pasbani Khiavi *, Vadoud Hasanniya Giglou Pages 65-84
    Vertical screens are energy dissipaters that can be used downstream of small hydraulic structures such as vertical drops. In the present study, the effect of the height of the screens on the downstream of the vertical drop has been investigated numerically. For this purpose, three relative heights of 0.2, 0.4 and 0.6 for the screens and the relative critical depth range between 0.12 and 0.42 have been selected. For numerical modeling, Flow-3D software with two turbulence models   and  and three types of meshing has been used. The results showed that the  turbulence model was better performance than    model in comparison with experimental results. Also, the results of using screens with different heights in the downstream of the vertical drop showed that these plates increase the relative energy dissipation and relative depth of the downstream by 176% and 94% respectively compared to the simple vertical drop. Investigating of the increase in energy dissipation efficiency, it can be seen that the screens with relative heights of 0.4 and 0.6 dissipates more energy by reducing the immersion rate of the hydraulic jump compared to the overall mesh plate. Finally, the vertical drop equipped with screen with a relative height of 0.4 with a decrease of 66.3 and 10.3 percent of the Froude number of downstream and an increase of 187 and 2.8 percent relative energy consumption, had the best performance compared to the simple drop and vertical drop equipped with an overall screen, respectively.
    Keywords: Screens, Vertical Drop, Relative height, Froude number, Energy dissipation
  • Siamak Esmaeilzadeh, Mehrdad Shahrbanouzadeh * Pages 85-103

    The monitoring of an earth dam refers to the dam’s performance in different construction stages, starting with impoundment followed by the exploitation period, which can be achieved in different fields such as seepage and subsidence analysis. This research analyzed Karkheh storage dam’s seepage behavior using the finite element method under various scenarios assuming saturated flow, saturated-unsaturated flow, and saturated-unsaturated flow under consolidation in steady and unsteady conditions. The 17-year data obtained from the Karkheh dam’s piezometer instrumentation in five sections of the dam’s body and foundation were used to improve the accuracy of the parameters and adapt the analyses results to the actual dam conditions. Subsequently, seepage analysis comprising calibration and validation of the numerical model in two-dimensional and three-dimensional states using Seep/w and Seep3D software was conducted under the considered scenarios. Finally, a complete numerical model was obtained based on the actual dam conditions. The results show that three-dimensional flow analysis in the unsteady state under consolidation is more accurate than the two-dimensional state with a 23.5% lower error rate than the 2D approach.

    Keywords: Seepage, monitoring, Consolidation, Finite element method, Karkheh dam
  • Rasool Ghobadian *, Kamran Mohammadi Pages 104-125
    The occurrence of hydraulic problems during the repair of reservoirs in water distribution networks (WDN) is inevitable. In such cases, one of the reliable methods for water supply is emergency connection between pressure zones. However, the original design based on separated zone, loses its effectiveness and in some places, the WDN will face to increase and decrease in allowable pressure and even flow interruption. Therefore, in this study, the network analysis and determination of optimal 24-hour rule curve of pressure reduce valve (PRV) during an emergency connection between pressure zones, has been taken to reduce hydraulic difficulties. First, a computer model based on VB programming language was developed in which the network is analyzed by using slope matrix method. By linking mentioned model with the code that prepared for optimization by NSGA-II, the optimal rule curve of PRV in Ezgele WDN was determined. The results showed that in the case which lower zone reservoir become out of service and connecting node 12 of the higher zone with node 41 of the lower zone, it is necessary to install a pressure reduce valve on the outlet pipe of the higher reservoir. The optimal rule curve which was calculated during the day showed that the operating range of the pressure reduce valve is between 8 and 25 meters. The results also showed that when the higher zone reservoir is out of service during the maximum consumption, despite the connection between two zones, nodes 13 and 37 faces to absolute flow interruption and about 28% of the network suffers from pressure deficiencies in comparison to minimum allowable pressure.
    Keywords: Drinking Water Distribution Network, Emergency connection of zones, NSGA-II, Rule curve, Pressure Reduce Valve
  • Sajjad Bajelvan, Saeed Gohari *, Majid Haydari Pages 126-142
    Spur dikes are structures that constructed for protection of the river walls against the erosion. Spur dikes are generally built perpendicular or at an angle to the river bank or revetment, protruding into the watercourse. The effect of the geometrical characteristics of the hockey spur dikes on formation developing of scour hole has been rarely studied. Spur dikes. The current study aims to evaluate the effect of the length of the hockey spur dike on the formation and development of scour hole and comparing with that effect in L-shaped spur dike. In this direction, all experiments were done in clear water conditions using the spur dikes in length of 8 cm and 12 cm and in a laboratory flume. The results asserted that the dimensions of the scour hole and the length and thickness of the sedimentary hill were increased by raising the length of the spur dike. However, this increment was lower in hockey spur dike than the L-shaped spur dike. The maximum depth, area and the volume of the scour hole were also increased by raising the length of the spur dikes. This increment in-average was equal to 57.5 and 67.7 per cent in L-shaped spur dikes and equal to 33.3 and 42 per cent in hockey spur dikes for two different lengths of spur dikes. Furthermore, no scouring was observed in downstream section of the hockey spur dikes near the wall. Therefore, the dimensions of the scour hole around the hockey spur dike was lower than those in the L-shaped spur dikes.
    Keywords: Series Hockey Spur Dikes, Series L-Shaped Spur Dikes, Scour, Spur Dike Length, Experimental Model, Bed Topography
  • Fariba Esfandiari Darabad, Raoof Mostafazadeh *, Behrouz Nezafat Takle, Amirhesam Pasban Pages 143-162
    Modelling the SSY in Ardabil Province watersheds using Principal Component Analysis (PCA) and Multiple Regression Analysis (MRA) was the aim of the present study. The available suspended sediment data of 29 watersheds were used to develop the SSY estimation models through validation by six watersheds. The 15 different physiographic, climatic, geomorphic, geological variables were used in the modeling after applying PCA. Finaly, the MRA models were evaluated based on the percentage of error, and Adj-R2 as statistical measures. The results of PCA showed that the first four principal component explain about 86.39% of the total variance, which were selected as the main components for MRA input variables. The most influencial variables includes main river length, maximum precipitation, maximum elevation, and area. According to the results the Best Model with maximum height and maximum precipitation variables, Forward and Stepwise methods with perimeter variable, the Backward method with minimum elevation and maximum elevation, area, perimeter, total main stream length, maximum precipitation, mean precipitation, annual precipitation, and sensitive geological formations were selected. According to the Backward model, Minimum elevation (0.073), maximum elevation (0.001), area (0.002), perimeter (0.053), total river length (0.01), maximum precipitation (0.001), mean precipitation (0.008), and erosive geologic formations (0.082) were the final significant parameters in estimation of SSY. The drainage density and vegetation cover were excluded from the modelling process and the selected variables had a great impact on SSY over the study area, and the results can be generalized to the ungauged watersheds to SSY estimation.
    Keywords: regionalization, Sediment yield, Suspended sediment concentration, Modeling, Sediment rating curve
  • Atefeh Davarizadeh, Mehdi Vafakhah *, Akbar Najafi Pages 163-178
    One of the components of watershed water balance, which is very important in watershed management and water resources management, is runoff. Appropriate estimation of runoff value requires determining Runoff Coefficient (RC). This study was conducted to evaluate the effectiveness of multi-criteria decision-making methods in order to estimate the RC in Amameh watershed, Iran. To do this, at first, slope angle, vegetation (land use), hydrologic soil groups, maximum daily rainfall and area of the study area layers was entered into geographic information system (GIS). After performing the necessary processing on the layers, it were converted to raster formats based on the study area boundary. In the next step, the analytical hierarchy process (AHP) structure was established based on the research purpose. The weighted index values for each layer and their different classes were then determined based on the weighted index of the AHP by Expert Choice software. Based on these five criteria, three models were made. Therefore in model 1, slope angle, vegetation (land use) and  hydrologic soil groups; in model 2, maximum daily rainfall, area of the study area and hydrologic soil groups and in model 3,  soil infiltration and area of the study area were used. The estimated RCs were then estimated based on weight for each criteria in each model. The estimated RC with the observed RC, which have been measured using the Kamphorst rainfall simulator at 60 points in different land uses with an intensity of 60 mm hr-1 for 90 min, were compared. The obtained results showed that the second model with Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) coefficient of 0.59 and root mean squares error (RMSE) of 0.363 had a better efficiency than the other two models. In general, the results showed that the AHP method due to its simplicity, the application of qualitative and quantitative criteria simultaneously and the ability to assess compatibility in judgments can be used in the study of RC.
    Keywords: Multi-criteria decision-making method, Runoff coefficient, rainfall simulation, Rainfall Intensity
  • Seyedeh Naeime Seyedi, Ramin Fazloula *, Mohsen Masoudian, Isa Kia Pages 179-196
    Evaporation is one of the main components of the water cycle in nature, which plays a key role in agricultural studies, hydrology, meteorology, reservoir operation, irrigation and drainage systems design, irrigation scheduling and water resources management. In this study, eight types of meteorological parameters as inputs for estimating evaporation from the pan by artificial neural network for four meteorological stations around Shahid Rajaei Dam were investigated. Meteorological data were collected for ten years from 4 stations around Shahid Rajaei Dam. The results of statistical criteria of the models, distribution diagram and daily evaporation rate were estimated and observations showed that the neural network method was able to estimate the daily evaporation in the four stations with good accuracy. However, the best structure of neural network models for stations of Soleiman Tangeh, Sari Office, Frime Sahra and Telamadreh with seven input variables, one hidden layer and 12, 8, 10 and 12 neurons, respectively, were selected according to MSE and R2 criteria. MSE and R2 criteria were selected. The correlation coefficients for daily data in Soleiman tangeh, Sari, Sahra and Telmadreh stations were extracted 0.88, 0.91, 0.92 and 0.89, respectively. Also, the results of monthly evaporation simulation showed that the artificial neural network method was able to calculate the monthly evaporation with correlation coefficients of 0.98, 0.98, 0.99 and 0.99 with 95% confidence level for Soleiman Tangeh, Sari office, Frime Sahra and Telamadreh stations, respectively.
    Keywords: Daily Evaporation, Monthly Evaporation, Evaporation pan, Model Structure, Soleiman tangeh
  • Yosef Esmaeli, Ahmad Rajabi *, Fariborz Yosefvand, Saeid Shabanlou Pages 197-215
    Estimation and simulation of precipitation is considered as one of the most issues in the field of hydrology. In this study, for the first time, the long-term rainfall in Babolsar city during a 68 years period from 1951 to 2019 was predicted by using an optimized hybrid artificial intelligence (AI) technique. To end this, the gene expression programming (GEP) model was combined with the wavelet transform. To training the AI models, 70% of the observed values were utilized and 30% of these values were used to testing those models. Additionally, the autocorrelation function (ACF) was applied to identify the most influential lags and then six GEP models were developed by means of these detected lags. The number of optimized genes was selected to be four. In addition, the Multiplication function was introduced as the best linking function of the GEP model. The superior GEP model was introduced through a sensitivity analysis that the correlation coefficient (R) and scatter index (SI) for this model were calculated to be 0.571 and 0.792, respectively. The (t-1), (t-2), (t-12), and (t-36) time series lags were introduced as the most effective input lags. The coif was detected as the best mother wavelet to simulate the target function. The hybrid WGEP model simulated the values of rainfall with acceptable accuracy. In the other words, the wavelet transform enhanced the performance of the GEP model significantly. For instance, the value of variance accounted for (VAF) for the GEP and WGEP models were respectively computed to be 31.710 and 82.064
    Keywords: : Rainfall of Babolsar city, time series, Gene expression programming, wavelet transform, Modeling
  • Hadi Razzaghian *, Mehdi Jafari Talukolaee, Abdullah Darzi-Naftchali, Behrouz Mohseni, Samaneh Dousti Pashakolaee Pages 216-230

    Conversion of organic matter of municipal waste into compost and its use in agriculture, in addition to reducing pollution and improving the quality of the environment can be effective in improving soil fertility. In this study, the effect of different amounts of this type of compost on yield components, grain yield, oil percentage, nitrogen use efficiency and green water use efficiency of winter canola was investigated under a randomized complete block design with 6 treatments and 3 replications. The required experiments were conductrd during a canola growing season in a research farm in Sari city in Mazandaran province. Experimental treatments were compost application at the rate of 10 and 25 tons per hectare (C10 and C25), chemical fertilizer consumption at the rate of 500 kg per hectare (F500), two combined treatments at 0.5 tons of compost per hectare with 400 kg of chemical fertilizer per hectare (C0 .5F400) and 0.2 tons of compost per hectare with 400 kg of chemical fertilizer per hectare (C0.2F400) and control treatment (Control). At the end of the growing season, number of plants per square meter, number of pods per plant, number of seeds per pod, 1000-seed weight, grain yield, nitrogen uptake by the plant and canola oil content were measured and analyzed by SAS software. Also, the green water use efficiency and nitrogen use efficiency were calculated. Based on the results of analysis of variance, the treatments significantly affected on the number of lateral branches, number of pods, number of plants and grain yield was significant. The highest number of lateral branches per plant and the highest number of plants were obtained in F500 and C25 treatments, respectively. The number of pods and grain yield in F500 treatment were significantly different from its value in control and C10 treatments. The highest amount of seed oil was related to F500 treatment, which was significantly different from the control treatment. The highest green water use efficiency was related to F500 treatment followed by and C25. The use of 25 tons of compost per hectare increased the water use efficiency by 0.49 kg/m3 compared to the control treatment. Based on the results, municipal waste compost can be a good alternative to chemical fertilizers for winter canola cultivation in paddy lands.

    Keywords: Green water, evapotranspiration, Oil content, Paddy field
  • Seyed Yaghoub Karimi, Safar Marofi *, Razie Ebrahimi, Ali Akbar Sabzi Parvar Pages 231-246

    Iran's location in the arid and semi-arid belt of the world has doubled the importance of managing the country's water resources. The amount of water that is wasted through evaporation from dams is sometimes more than the amount of water that is used to produce agricultural products. Objectives Investigating the effect of phoenix in preventing surface evaporation of open reservoirs by considering environmental, operational, technical and economic indicators in laboratory dimensions is one of the objectives of this research.Research method The research was conducted at the meteorological site of Bo Ali Sina University in Hamedan and repeated the experiment twice in March 2017 and November 2018. In experiment No. 1 and 2, 2 plastic pans with a diameter of 400 mm and a depth of 130 mm and 2 standard evaporation pans (filled with Hamedan city water) were used, one pan as a control and the other pan with a 5/5 diameter ring. 6 cm, covered.The results show a direct relationship between the amount of evaporation and the covered surface, and the magnitude of the average of the control compared to the sample indicates more evaporation in the control. In the Student's t-test, the average of the sample and the control for test number 1 is equal to 0.17 and 0.44 and also for test number 2 is equal to 0.18 and 0.75. The fact that the level of significance is smaller than 0.05 indicates that there is a significant difference between the tested samples from a statistical point of view. The results indicate that the phoenix material is effective in reducing evaporation and this material can be used to manage evaporation in water sources.

    Keywords: : Evaporation Management, Water resources, Foam PVC, Evaporation pan, Reservoir level
  • Parvin Amirkhani, Farahnaz Rostami, Shahpar Geravandi * Pages 247-267

    Construction of water pumping stations (WPS) is one of the most important development projects in rural areas, which are built to draw water from the water supply source, transfer canal water to a higher level or drain the drainage flow. However, most stations faced serious problems and challenges. So, the purpose of this study is strategic planning to revive the project of WPS in Qomsheh village in Kermanshah. The dominant approach is quantitative. The statistical population were all agricultural operators covered by the water pumping station of Qomsheh Droud Faraman village (N=23) and related officials (N=10), which due to the small statistical population by the census method were studied. Data collection tool was a researcher-made questionnaire for both groups. The results of t-test showed that all 46 index studied are in unfavorable condition and have a significant difference with the average level of the scale 3. Then, in order to identify effective and critical reagents in the success of the project, the Eisenhower matrix was used. The results showed that 7 reagents are in the critical region of the matrix that are most important, but have low performance. These indicators are: the willingness of the villagers to cooperate with the authorities, improve the living-economic situation of the beneficiaries, create employment in the village, improve the income of the villagers, transfer part of the costs to the operator, specific land ownership, and Avoid duplication and repetition of past mistakes. The achievements of this research can be the basis for proper planning and policy-making to improve future projects of WPS in different villages.

    Keywords: Strategic Planning, rural operators, institution building, Eisenhower matrix
  • Hadi Shokati, Mahdi Kouchakzadeh *, Aliakbar Noroozi Pages 268-282
    Performance assessing and economic analysis of rainwater harvesting systems, which is one of the most effective methods to deal with the crisis of water scarcity, will lead to better management of these systems. The purpose of this study was to evaluate the performance of rainwater harvesting systems, Musanejad dormitory and sports club buildings in Tarbiat Modares University, Faculty of Agriculture were selected as study areas. Then, the 22 years old daily precipitation data of the Chitgar Weather Station was prepared. System simulation was performed in Matlab software and reliability and overflow ratio of storage tanks were determined. The Genetic Algorithm was used to determine the optimal volume of the tanks of both buildings and finally, an economic analysis of these systems was carried out using the Net Present Value method and benefit-cost ratio. The results showed that the optimum volume of tanks for the Sports Club and Musanejad dormitory was 2,415 and 1 cubic meters, respectively. These tanks can store up to 82 and 120 cubic meters of water per year, respectively. The results also showed that the performance of rainwater harvesting systems was beneficial for the Musanejad dormitory but had no economic justification for the sports club due to low demand and high overflow.
    Keywords: Economic Analysis, Genetic A
  • Mehran Hekmatnia, Mehdi Safdari, *, Seyed Mehdi Hoseyni, Ali Sardar Shahraki Pages 283-296
    The uneven distribution of water in the world has caused many countries to face water shortages. The lack of water has made the production of agricultural products a challenge. Water-scarce countries invest in the farms of water-rich countries as a strategy to provide needed agricultural products. This strategy is known as extraterritorial cultivation. The Hirmand watershed is facing limited water resources due to its dependence on the Hirmand transboundary stream from Afghanistan. In this research, the aim is to simulate the strategy of extraterritorial cultivation of agricultural products in order to manage water shortage in the Hirmand catchment area. In this regard, the Hirmand watershed was modeled using the WEAP model, and the current and future status of water resources and uses were simulated. Then the extraterritorial cultivation strategy was simulated as a scenario. Wheat, barley, and corn products were selected as the target of extraterritorial cultivation. The results showed that in the current situation, the Hirmand catchment area faces a water shortage of 582.812 million cubic meters per year, and 41.16% of the water demand in the Hirmand catchment area is not met. 72.42 percent of the total water shortage in the Hirmand catchment area is related to the agricultural sector, and 27.58 percent is related to the environmental sector. After applying the extraterritorial cultivation strategy, the water shortage in the agricultural sector is reduced by 93.89% and reaches from 364.524 million cubic meters per year to 22.242 million cubic meters. In the environmental sector, the water shortage will decrease by 95.19% from 219.911 million cubic meters per year to 10.570 million cubic meters per year. Applying the extraterritorial farming strategy has redistributed water resources in the Hirmand catchment area.
    Keywords: Water resources management, Environment, agriculture sector, virtual water trad
  • Hamed Mehdipanah, Askari Tashakkori *, Samad Emamgholizadeh, Eisa Maroufpoor Pages 297-311
    Dispersion is one of the most important measurable properties of porous media. This important parameter is used in the Advection–Dispersion transport equation related to pollutant transfer in the study of groundwater resources. In the past studies, the dispersion coefficient was considered a constant coefficient for the whole porous media, but many studies over the last few decades have shown that it depends on many parameters, including the transmission distance. Since most of these studies have been performed in homogeneous porous media, in this study, experimental study was carried out to investigate the effect of transfer distances of 20, 50 and 80 cm on the dispersion coefficient in layered soils which containing coarse, medium and fine sand. The results of this study showed that at all transfer distance, the volume of porous water before reaching to the relative concentration of 0.5, reached to one and the rate of pollutant transfer decreased with increasing transfer distance. This result consistence with finding of other studies. Numerical modeling by HYDRUS- 2D model also showed that this model was able to calculate the value of diffusion coefficient for transmission distances of 20, 50 and 80 cm with RMSE error equal to 0.061, 0.063 and 0.057, respectively, which indicates its high accuracy in simulating and movement of pollutants in the porous media.
    Keywords: Dispersion, Fried-Cambernous model, HYDRUS-2D, Porous media, Transport distance
  • Sajad Najafi, Ahmad Sharafati *, Hamid Kardan Moghaddam Pages 312-332
    Climate change is inevitable and has different effects on water resources in each region. Due to the large population and high exploitation potentials in terms of agriculture, drinking, industry, etc., the study of the effects of climate change on the groundwater level of the Sari-Neka coastal aquifer is of great importance. In this regard, initially using the MODFLOW model, the quantitative model of groundwater in the region for the base period (from October 2010 to September 2014) was calibrated. The correlation coefficient of 0.98 in the unsteady state showed the high accuracy of quantitative modeling of the aquifer. Then, the LARS-WG model was calibrated for the base period (2000-2019). The correlation coefficient for precipitation, minimum temperature, and maximum temperature was 0.97, 0.99, and 0.99, respectively. Indicates the high accuracy of the calibrated model. To simulate the above climate parameters using CMIP5 models including HadGEM2-ES, MIROC5, MPI-ESM-MR, EC-EARTH, and GFDL-CM3 under two emission scenarios RCP4.5 and RCP8.5 for the next period (2040-2021) was paid. In general, the results showed an increase in rainfall in most months of the year and relative changes in temperature in the future. Finally, the impact of climate change on the groundwater level of the region under different models and scenarios of CMIP5 for the future (2021-2040) was investigated. The results showed that in 8 of 10 cases, the groundwater level in the future period will be higher than the base period, which can be used for the development of agriculture and industry in the region.
    Keywords: climate change, CMIP5, Coastal Aquifer, Groundwater, MODFLOW
  • Shahin Fazabakhsh, Ali Rasoulzadeh *, Javad Ramezani Moghadam, Mahdi Esmailian Pages 333-353

    Pollution and declining quality of water resources reduce usable water resources, weaken economic development and threaten human health. In this study, groundwater quality was studied and analyzed in Ardabil aquifer. For this purpose, 32 samples of groundwater sources in the Ardabil plain were collected and the concentrations of major ions, minor ions and some heavy metals were measured. Then, hydrogeochemical factors affecting the groundwater quality of the study area were analyzed using multivariate statistical methods, including correlation coefficients and factor analysis. According to the correlation matrix, the concentrations of metals such as arsenic, barium, scandium, silicon, zinc and vanadium indicated a little correlation with the main ions. Therefore, it can be concluded that the entry of these elements into groundwater is due to human activities. In factor analysis, the groundwater quality changes were affected by four main factors with 77.31% of the total variance of data in Ardabil plain. The results of factor analysis showed that the first factor was lithogenic, the second and third factors were lithogenic and anthropogenic, and the fourth factor was just anthropogenic. The results showed that the concentrations of heavy metals such as arsenic, barium, scandium, silicon, vanadium and zinc did not have a high correlation with the main ions, so the presence of these elements could be due to human activity. Also, the greatest effect on groundwater hydrochemistry in the study area was related to magnesium, sodium, calcium ions and electrical conductivity.

    Keywords: Groundwater, heavy metals, multivariate statistical methods, Ardabil aquifer
  • Farnaz Daneshvar Vousoughi Pages 354-369

    The hydrological and geomorphological changes in catchments is one of the most important challenges today. Analysis of hydrological time series such as groundwater level plays an important role in the behavior identification of them against various factors. In this study, the effect of wavelet based de-noising on the entropy of groundwater level time series in Ardabil plain has been investigated. Also, the effective sub-series of the groundwater level time series process were identified using three criteria: entropy, mutual information (MI) and linear correlation coefficient. The results showed that the entropy of the groundwater level time series increased using wavelet based de-noising method. The increase of entropy indicates an increase natural fluctuations in the groundwater level time series and thus indicates the occurrence of a favorable trend in it. Also, the results showed that MI and entropy criteria, due to nonlinear nature, can accurately demonstrate the dominant sub-series in the groundwater level process. A+D3 combination was considered as the dominant sub-series in most piezometers.

    Keywords: groundwater level, Wavelet based de-noising, Mutual Information, Ardabil Plain
  • Fatemeh Sani, Ghader Dashti *, Abolfazl Majnooni Heris, Javad Hosseinzad Pages 370-390

    Climate change is one of the main issues in the 21st century and has been felt in many regions of world. The greatest impact of climate change is on the water resource sector. Ajichay, as one of the main agricultural areas and a source of water consumption around the Lake Urmia, has lost its efficiency as the supplier of water and is considered as the center of crisis due to changes in the climate, lack of precipitation, and human factors. Therefore, the current study aims to investigate the impacts of water resources management scenarios for adaptation of climate change on water resources, cropping patterns and profits of farmers using a hydro-economic model. The HadCM3 model and LARS-WG downscaling were used to generate daily climatic data under the emissions of A2 scenario. The results showed that the average rainfall decreased in 38% under A2 emission scenario during 2018-2050 period. In the next period of 2018-2050, the average annual temperature will also increase by 2.5 °C compared to the baseline period. Changes in the cropping area due to climate change show that among the studied crops, bean had the highest reduction in cultivation, which stemmed from its high-water requirement. Results showed the profit in all the sub-bases had a rise after increasing irrigation efficiency scenario. Thus, applying increasing efficiency scenario, in addition to more useful and efficient use of allocated water, will also increase farmers' profits which offer a better situation than the other scenarios. Overall, the findings of the current study revealed that without changing the management strategies there would be a considerable reduction in water resource in near future. The analysis of scenarios revealed that policies alone cannot compensate for water problems and there is a need for plenty of scenario for optimum results.

    Keywords: climate change, Hydro-economic model, QRP, WEAP-MABIA
  • Shayesteh Tabatabaei *, Hassan Nosrati Nahook Pages 391-403
    Agriculture consumes the majority of the country's water. The control of irrigation time and the use of suitable irrigation technology are extremely crucial due to the restricted quantity and quality of water resources in IRAN for plant development in desert regions. This paper's goal is to create and develop a sensor node-based control system that will provide an ideal intelligent drip irrigation system for agricultural products. Using the hardware components as a foundation, the software component of the project is developed and produced. The hardware component includes the control box, which is utilized to collect soil moisture data via soil moisture sensors to monitor the planting environment. The second component is a C++ application that is used to analyze soil moisture data for better management and to select the best drip irrigation plan. This technology was implemented and tested as a pilot in the Saravan Higher Education Complex Innovation Center in Sistan and Baluchistan province. The findings revealed that, in addition to lowering water consumption costs, timely irrigation management boosts agricultural product productivity.
    Keywords: : wireless sensor nodes, intelligent irrigation scheduling, Drip Irrigation, and water efficiency
  • Seyed Meysam Torabi Jorjafki, Mehdi Momeniroghabadi *, Amir Robati, Najme Yazdanpanah Pages 404-428

    The aim of this study is to investigate water pollution in the reservoirs of seasonal river dams and to provide management suggestions to reduce pollutions. In order to establish future management strategies, we examined the quality control of water parameters in seasonal rivers. Ghadruni dam basin is one of the sources of supplying the drinking water of two cities and has a special geographical position. With the increase in the population of the region due to its industrial nature, pollution can enter the reservoir in the near future. Due to using large amounts of chemical fertilizers in the lands around the seasonal rivers, we expect that runoffs from agricultural lands, which flow into seasonal watercourses, affect the quality of their water more than permanent rivers. Rural residential areas are located near these two rivers (Hotkan and Ghadruni). For this purpose, sampling of 6 stations on the dam feeding streams and the reservoir itself has been done. We measured the biological and chemical properties of the water; because they may change due to the entry of agricultural runoff. We measured chemical and biological parameters such as dissolved solids, Temperature, EC, PH, Turbidity, chloride, sulfate, nitrite, nitrate, ammonium, DO, COD, and nitrogen for one year, The obtained results were evaluated and analyzed. The results of studies show that the most important reasons for pollution in the Ghadruni dam basin is the impact of agricultural effluents and domestic and industrial sewage left in the system. Parameters such as EC - dissolved solids, nitrite, nitrate, sulfate, and chloride at the sampling stations had relatively high values. Also, PH values and water temperature were highly different, The problem of pollution in the dam, which is fed by the Ghadrun and Hotkan rivers, can be solved by collaboration between the respected organizations and water resources management plan in this basin.

    Keywords: Pollution, Quality of water resources, Agricultural wastewater, dam feeding stream
  • Marziyeh Manafi Mollayousefi, Leila Malekani * Pages 429-445
    Evaluation of the changes in river water quality plays key role in sustainable management of surface water resources. This study evaluates the river water quality of Sofi Chai River using the water quality index (WQI) from 1972 to 2016. Shannon's Entropy Method and Analytical Hierarchy Process (AHP) have been used to determine the relative weight of water quality parameters and then these parameters have been compared with the weights provided by the World Health Organization (WHO). Qualitative parameters of Electrical Conductivity (EC), acidity (pH), Total Dissolved Solids (TDS), calcium (Ca2+), bicarbonate (HCO3-), sulfate (SO42-), chloride (Cl-), magnesium (Mg2+) and sodium (Na+) have been used to evaluate the water quality of Soufi Chai River. The results of this study show TDS and EC in AHP and sodium, chlorine and sulfate in the Entropy Method are the most effective parameters on the water quality of Soufi Chai River. The average of Water Quality Indicator calculated by the weighting methods such as entropy, AHP and standard weighting of the WHO during the period of 1972 and 2016 are 13, 38 and 16, accordingly, which indicates that the water quality of Soufi Chai River is excellent.
    Keywords: Water Quality Index, Shannon Entropy, AHP, time trend, Soufi Chai River
  • Keramat Mijani, Rasool Mahdavi *, Hamid Gholami, Marzie Rezaei Pages 446-462

    The phenomenon of desertification occurs in a wide range of climates from arid and semi-arid to semi-humid regions and is caused by natural factors and improper human performance. The Yazdanabad watershed is an active center of desertification in Kerman province, Iran and has been subject to human activities and climatic changes, especially drought.The present research aims to study the desertification potential of the Yazdanabad watershed in Zarand, Kerman province using remote sensing data for a 20-year period from 2000 to 2020.Land use maps were first developed for 2000 and 2020. Then, the relationship between the soil-adjusted vegetation index (SAVI) and the Albedo climatic index derived from TM and OLI Landsat images was used.Finally, using this relationship, the desertification divided index (DDI) was employed to derive different desertification classes.The results show that over 88% of the Yazdanabad watershed has been composed of bare land, which has shrunk over the studied periodwhereas saline land use, agricultural land use, and residential and man-made areas have expanded by about 94.39, 830.91, and 1106.30 ha, respectively.The mean annual trend of both SAVI and Albedo revealed the descending trend of the former and the ascending trend of the latter.The DDI-derived desertification classes in 2000 and 2020 show that over 88% of this plain is in the very severe and severe desertification classes. This means that the plain is extremely vulnerable to land changes and degradation given its climatic conditions and fragile vegetation cover.

    Keywords: Land degradation, Kerman province, Vegetation cover, Modeling, Climatic Variables, Remote Sensing
  • Hossein Yousefi, Elyas Reyhani, Leili Amini, Leila Ghasemi Pages 463-484

    Water on the one hand, deals with the health of people, and on the other hand, promotes economic prosperity. One of the important and determining factors in different uses of water is its chemical quality, and to manage these resources, it is necessary to obtain scientific sttudies and control them with full knowledge of groundwater systems, and chemical analysis of these waters is a suitable tool for quality assessment and water resource management. In this study, the data required to investigate the chemical quality of water in 17 aqueducts south of Nain in 2012, was abtained from the Regional Water Organization. Chemistry program was used to perform chemical quality analysis of water. After the studies and drawing the Schuler, Wilcox and Piper diagrams, the quality of the aqueducts was determined for drinking, agriculture and industry purposes. According to the Schuler diagrams, the aqueducts in question are no limited for drinking. Regarding water quality for agricultural uses (Wilcox chart), 6 aqueducts out of 17 aqueducts studied are unsuitable for agricultural use (very salty) and the rest of the aqueducts, are some suitable and some can be used for agriculture, and according to RSC of a total of 17 aqueducts, all in the appropriate, only the Feyzabad and Jamakan aqueducts are possible in the category. Regarding the industry, most of the aqueducts are part of the sedimentation group and only two aqueducts of Heydar Abad and Arand are in the corrosive category. In the south of Naein City, according to the results abtained to avoid irreparable damage, it needs proper and comprehensive management, and also to preserve and protect these waters, other studies are needed to have a proper understanding of the water hydraulic system.

    Keywords: Chemistry program, water quality, aqueduct, Naein City