فهرست مطالب

فناوری های پیشرفته در بهره وری آب - سال دوم شماره 4 (زمستان 1401)

نشریه فناوری های پیشرفته در بهره وری آب
سال دوم شماره 4 (زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/03/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • فرزانه یزدان پناه قرایی، محسن پوررضا بیلندی*، آمنه میان آبادی، مرتضی بابایی، سمیه ایمانی امیرآباد صفحات 1-14

    هر ساله وقوع بارش های سنگین در حوضه های سیل خیز کشور منجر به رخداد سیلاب و خسارت های ناشی از آن می گردد. بنابراین پیش بینی دقیق بارندگی برای انجام اقدامات پیشگیرانه از اهمیت بالایی برخوردار است. از این رو پیش بینی بارش یکی از مهمترین مسایل در حوزه مدیریت منابع آب می باشد. تاکنون روش های مختلفی برای پیش بینی بارش استفاده شده است. پژوهش های هیدرولوژیکی پیشرفته در پیش-بینی های کوتاه مدت هواشناسی نامشخص است و هنوز در دست بررسی و درک تاثیر آن است . انتظار می رود مفهوم اتصال مدل هیدرولوژیکی (WRF-Hydro) با مدل جوی (WRF)عدم قطعیت های مربوط به توزیع مکانی و زمانی وقایع طوفان، به ویژه برای مناطق با خصوصیات پیچیده را کاهش دهد. در مطالعه حاضر به بررسی ارزیابی مدل WRF/WRF-Hydro جهت پیش بینی 4 رویداد بارش که منتج به وقوع سیلاب شده اند، پرداخت شد. در شبیه سازی های بارش این مدل کم تخمین بود و مدل در حالت جفت شده نتایج بهتری ارایه داد. جهت اجرای مدل از داده های ERA5 استفاده شد که این داده ها عملکرد مطلوبی برای مدل در حوزه مذکور داشتند. همچنین برای پیکربندی مدل از سه طرح واره خرد فیزیک Lin، Thompson و WSM6 استفاده شد و با توجه به معیارهای ارزیابی خطا RMSE و NSE هر سه این طرحواره ها عملکرد مشابهی داشتند.

    کلیدواژگان: ابوالعباس، داده های بازتحلیل ERA5، شبیه سازی بارش، مدل اقلیمی، WRF
  • یزدان خدارحمی، امیر سلطانی محمدی، سعید برومند نسب، حمزه علی علیزاده* صفحات 15-34
    هدف از این مطالعه بررسی اثرات تنش های توامان شوری و کود نیتروژن بر عملکرد و اجزاء عملکرد گیاه ارزن بود. آزمایش در سال 1400 در قالب طرح کرت خرد شده بر پایه بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه ایلام انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل چهار سطح شوری آب آبیاری شامل 63/0، 3، 5 و 8 دسی زیمنس بر متر (S1، S2، S3 و S4) به عنوان تیمارهای اصلی و سه سطح کود نیتروژن شامل 100، 75 و 50 درصد نیاز کودی (N1، N2 و N3) به عنوان تیمارهای فرعی بود. نتایج نشان داد که اثر سطوح تنش شوری اعمال شده بر صفت های نسبت برگ به ساقه و طول پانیکول در سطح احتمال پنج درصد و برای مابقی صفات در سطح احتمال یک درصد معنی دار بود. همچنین تیمارهای مختلف نیتروژن به جز در صفت های نسبت برگ به ساقه، طول پانیکول و ارتفاع بوته تاثیر معنی دار بر صفات مورد مطالعه داشت. اثر متقابل تنش های شوری و نیتروژن بر وزن هزار دانه، وزن اندام هوایی، عملکرد دانه و شاخص برداشت در سطح احتمال یک درصد معنی دار بود و بر نسبت برگ به ساقه، طول پانیکول و ارتفاع بوته تاثیر معنی داری نداشت. بیشترین عملکرد ارزن به مقدار 76/3 تن در هکتار در S1N1 و کمترین عملکرد به مقدار 53/2 تن در تیمار S4N1 اتفاق افتاد.
    کلیدواژگان: کرت خرد شده، وزن اندام هوایی، تنش شوری، شاخص برداشت
  • علی بابلی، علی آرمان*، الهام درویشی صفحات 35-49
    یکی از مهمترین عوامل آسیب و تخریب سازه های هیدرولیکی، وقوع آبشستگی موضعی است. در بررسی و مطالعه سازه های هیدرولیکی درون رودخانه ای ، تعیین میزان فرسایش و رسوب گذاری امری ضروری است. تعیین مقدار فرسایش و یا رسوبگذاری در زمانی که یک سازه هیدرولیکی اجرا شده است، می تواند از تخریب سازه و تغییر ژیومرفولوژی رودخانه ممانعت بعمل آورد و باعث کاهش هزینه های اقتصادی شود. در این تحقیق کارایی مدل عددی Flow 3D به منظور شبیه سازی آبشستگی پایین دست کف بند افقی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج صحت سنجی این مدل عددی با مدل آزمایشگاهی ولی زاده و همکاران نشان دهنده قابلیت مدل مذکور در شبیه سازی پدیده مورد نظر بود. با توجه به ماهیت بستر و کارایی کف بند افقی، از سناریوهای مختلف شبیه سازی استفاده شد که این سناریوها شامل پنج عدد فرود، سه ضریب زبری مانینگ و یک قطر ذره به میزان 1.8 میلیمتر برای پایین دست کف بند افقی می باشد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که با افزایش ضریب زبری، سرعت جریان گذرنده و آبشستگی پایین دست نیز کاهش یافته است. علاوه بر این، نتایج این پژوهش نشان داد که با افزایش ضریب زبری، رسوب گذاری و تنش برشی افزایش یافته است. با توجه به تاثیر پذیری پدیده آبشستگی و رسوبگذاری نسبت به عدد فرود، نتایج نشان داد که با افزایش عدد فرود نیز آبشستگی افزایش یافت.
    کلیدواژگان: ضریب زبری مانینگ، تنش برشی، کف بند افقی، نرم افزار Flow 3D، آبشستگی، رسوبگذاری
  • محمدجواد نصراصفهانی*، روزبه ریاضی، سارا بنی نعیمه صفحات 50-67

    در روش رسوب شویی تحت جریان مستغرق، مقدار حجم رسوبات تخلیه شونده به پارامترهای مختلفی بستگی دارد که می توان به عمق آب داخل مخزن، عمق آب داخل حوضچه، دبی جریان خروجی از تخلیه کننده تحتانی، اندازه و نوع رسوبات تجمع یافته در داخل مخزن اشاره نمود. برای بررسی پارامترهای مذکور در این پژوهش یک مدل فیزیکی به طول1 متر، عرض 1 متر و ارتفاع 1.10 متر و با اجرای آزمایشهای مختلف با استفاده از 2 ارتفاع آب داخل مخزن ، 3 ارتفاع آب داخل حوضچه و با 3 نوع دانه بندی رسوب (در مجموع 18 آزمایش) به بررسی و مطالعه آن پرداخته شد. نتایج این تحقیق نشان میدهد که در رسوب شویی تحت فشار زمانی که تخلیه کننده تحتانی برای رسوب شویی باز میگردد، در جلو ی آن یک مخروط رسوب شویی تشکیل میگردد. ابعاد مخروط رسوب شویی تشکیل شده به دبی خروجی از تخلیه کننده تحتانی، ارتفاع آب داخل مخزن و قطر رسوبات تجمع یافته در داخل مخزن بستگی دارد به طوری که نتایج اندازه گیری نشان میدهد به ازای ثابت نگه داشتن ارتفاع آب مستغرق، افزایش ارتفاع آب داخل مخزن موجب افزایش حجم و طول مخروط رسوب شویی می گردد . همچنین به ازای یک ارتفاع آب ثابت در داخل مخزن، افزایش ارتفاع آب مستغرق موجب افزایش میزان حجم و طول مخروط رسوب شویی می شود

    کلیدواژگان: رسوب‏شویی، جریان مستغرق، سد، مدل فیزیکی
  • کامران عزیزی، آرش آذری*، بهمن فرهادی صفحات 68-87

    در مناطق دارای آب و هوای خشک و نیمه خشک، آب های زیرزمینی یکی از منابع اصلی تامین آب کشاورزی، صنعت و شرب می باشند. هدف این پژوهش بررسی ضرایب هیدرودینامیکی، بیلان دشت وضخامت آبخوان در محدوده مطالعاتی کرمانشاه از طریق شبیه سازی آبخوان با استفاده از مدل MODFLOW می باشد. دراین روش ابتدا مدل مفهومی و سپس مدل عددی در دو حالت ماندگار و غیرماندگار ساخته، سپس واسنجی و صحت سنجی گردید. نتایج نشان دهنده بیشترین ضخامت آبخوان در ناحیه شمال و شمال شرق دشت به ضخامت حدود 160.96 متر و کمترین ضخامت در نواحی جنوب غربی و غرب دشت به ترتیب 118.14 و 120.69 می باشد. همچنین ضریب هدایت هیدرولیکی بین 0.09 تا 40 متر در روز و ضریب آبدهی ویژه بین 1 تا 35 درصد متغیر می باشد. محاسبات بیلان منفی بودن موازنه آبی در نواحی غربی و جنوب غربی دشت و مثبت بودن بیلان در نواحی شمال و شمال شرقی وجنوب شرقی را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: آبخوان، بیلان، ضرایب هیدرودینامیکی، MODFLOW، GMS
  • رقیه جاور، علیرضا حسینی*، محمود رستمی نیا صفحات 88-104
    پژوهش به منظور بررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک های حاصل از لایروبی زهکش های اصلی شبکه ی آبیاری و زهکشی دشت عباس در استان ایلام با هدف استفاده در اراضی کشاورزی صورت گرفته است. مساحت این شبکه 16 هزار هکتار می باشد. در این مطالعه از اصلی زهکش نمونه های خاکی تهیه شد. زهکش شماره 1 به طول 21 کیلومتر به رودخانه روفاییه و زهکش شماره 2 به طول 5 کیلومتر به رودخانه چیخاب تخلیه می شوند. نمونه برداری از خاک کف زهکش، خاک لایروبی شده زهکش و زمین های زراعی اطراف زهکش انجام شد. ویژگی های فیزیکی و شیمیایی نمونه های خاک در سه محل مورد مطالعه شامل وزن مخصوص حقیقی و ظاهری، پتاسیم، منیزیم، سدیم، کلسیم و فسفر، کربنات و بی کربنات، نسبت جذب سدیم، درصد سدیم تبادلی، کربن آلی، ظرفیت تبادل کاتیونی، سولفات، درصد اشباع بازی و نیتروژن اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که میزان پتاسیم خاک لایروبی و میزان فسفر و منیزیم خاک زراعی بیش تر و میزان سدیم و کلسیم خاک هر سه منطقه کم تر از حد بهینه توصیه شده برای خاک زراعی می باشد. به دلیل وجود مواد مادری آهکی، مقدار آهک موجود در خاک هر سه منطقه زیاد و مقدار گچ آن به دلیل اقلیم گرم و خشک و بارندگی کم در خاک لایروبی و کف زهکش بالا است. pH همه خاک ها بیش از 7 و جزو خاک های قلیایی و خاک لایروبی و کف زهکش از لحاظ هدایت الکتریکی خاک شور محسوب می شود. کلاس بافت خاک هر سه منطقه شنی رسی لومی می باشد. با توجه نتایج، استفاده از خاک لایروبی در زمین های کشاورزی مناسب نمی باشد.
    کلیدواژگان: خاک، زهکش، لایروبی، ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک
|
  • Farzaneh Yazdanpanah Gharaei, Mohsen Pourreza Bilondi *, Ameneh Mianabadi, Morteza Babaei, Somaye Imani Amirabad Pages 1-14

    Every year, the occurrence of heavy rains in the flood-prone basins of the country leads to the occurrence of floods and the resulting damages. Therefore, accurate prediction of rainfall is of great importance to take preventive measures. Therefore, rainfall forecasting is one of the most important issues in the field of water resources management. So far, various methods have been used to predict rainfall. Advanced hydrological research in short-term weather forecasting is uncertain and its impact is still being investigated and understood. The concept of connecting the hydrological model (WRF-Hydro) with the atmospheric model (WRF) is expected to reduce the uncertainties related to the spatial and temporal distribution of storm events, especially for areas with complex characteristics.In this study, the WRF/WRF-Hydro model was evaluated in order to predict 4 rainfall events that resulted in floods. In precipitation simulations, this model was underestimated and the model provided better results in coupled mode. ERA5 data was used to run the model, and these data had a good performance for the model in the mentioned field. Also, Lin, Thompson, and WSM6 were used to configure the model, and according to the error evaluation criteria of RMSE and NSE, all three of these schemes performed similarly.

    Keywords: Abol-Abbas, climate model, ERA5 reanalysis data, rainfall simulation, WRF
  • Yazdan Khodarahmi, Amir Soltani Mohamadi, Saeed Boroomand Nasab, Hamza Ali Alizadeh * Pages 15-34
    The objective of this study was to investigate the effects of combined stresses of irrigation salinity and nitrogen fertilizer on the yield and yield components of millet plant. The field experiment was conducted as a split plot experiment in a randomized complete block design with three replications at the research farm, Faculty of Agriculture, Ilam University during growing season in 2022. Treatments included four levels of irrigation salinity including 0.63, 3, 5, and 8 dS/m (S1, S2, S3 and S4) as main plots and three nitrogen fertilizer levels including; 100, 75 and 50 % of fertilizer requirement (N1, N2 and N3) as subplots. The results showed that the effect of salinity stress was significant on leaf/stem ratio and panicle length at P<5% and for the rest of the yield components at P<1%. Also, the effect of different nitrogen treatments was significant on all components yield of millet, except leaf/stem ratio, panicle length and plant height. The interaction effect of salinity and nitrogen stress was significant on thousand seed weight, biomass weight, yield and harvest index at the at P<1% and had no significant on leaf/stem ratio, panicle length and plant height. The highest millet yield was 3.76 tons per hectare in S1N1 treatment and the lowest yield was 2.53 tons per hectare in S4N1 treatment.
    Keywords: Split plot, Biomass weight, Salinity stress, Harvest index
  • Ali Babeli, Ali Arman *, Elham Darvishi Pages 35-49
    One of the effective methods to reduce the kinetic energy downstream of hydraulic structures are the aprons. The horizontal aprons is one of these structures in the river that are often used downstream of stilling basins. At the time of execution, the apron and the riverbed are at the same level but when there is a flow in the boundary between the connection of the river bed and the aprons, scouring occurs, which causes the destruction of the apron and there is a possibility of destroying other water structures. In this research, using Flow 3D software, different scenarios were simulated for five Froude values of 0.32, 0.3, 0.25, 0.2, and 0.15, three Manning roughness coefficients of 0.025, 0.02, and 0.014 per particle diameter of 1.8 mm for horizontal aprons. In this numerical model, the graph of scouring depth changes in relation to Froude numbers in different roughness coefficients, the effect of Froude numbers on the location of the scour hole for different roughness coefficients of the horizontal aprons, the shear stress changes in relation to the length of the horizontal aprons with different roughness coefficients and different Froude numbers, as well as Erosion changes with respect to the length of the horizontal aprons were calculated with different roughness coefficients and different Froude numbers.
    Keywords: Manning’s roughness coefficient, shear stress, horizontal apron, Flow 3D, bed depth, Sediment Load
  • MohamadJavad Nasr Esfahani *, Roozbeh Riazi, Sara Bani Naimeh Pages 50-67

    In the sediment washing method under submersible flow, the volume of the discharged sediments depends on various parameters, which can be referred to the depth of the water inside the tank, the depth of the water inside the pond, the output flow from the lower discharger, the size and type of accumulated sediments inside the tank. did To check the mentioned parameters in this research, a physical model with a length of 1 meter, a width of 1 meter and a height of 1.10 meters and by performing various tests using 2 water heights inside the tank, 3 water heights inside the pond and with 3 types of sediment granulation (in total 18 experiments) were investigated and studied. The results of this research show that in sediment washing under pressure, when the lower discharger returns for sediment washing, a sediment washing cone is formed in front of it. The dimensions of the formed sediment washing cone depend on the discharge from the lower discharger, the height of the water inside the tank and the diameter of the sediments accumulated inside the tank, so that the measurement results show that in order to keep the height of submerged water constant, the height of water inside the tank increases. It increases the volume and length of the sediment washing cone. Also, for a fixed water height inside the tank, increasing the submerged water height increases the volume and length of the sediment washing cone.

    Keywords: Sediment flushing, Submerged condition, dams, Physical model
  • Kamran Azizi, Arash Azari *, Bahman Farhadi Bansouleh Pages 68-87

    In areas with dry and semi-arid climates, underground water is one of the main sources of water supply for agriculture, industry and drinking. The aim of this research is to investigate hydrodynamic coefficients, plain balance and aquifer thickness in the study area of Kermanshah through aquifer simulation using MODFLOW model. In this method, first the conceptual model and then the numerical model were built in two steady and unsteady states, then it was calibrated and validated. The results show that the maximum thickness of the aquifer in the north and northeast of the plain is about 160.96 meters, and the lowest thickness is 118.14 and 120.69 in the southwest and west of the plain, respectively. Also, the coefficient of hydraulic conductivity varies between 0.09 and 40 m/day and the coefficient of specific yield varies between 1 and 35%. Balance calculations showed the negative water balance in the western and southwestern areas of the plain and the positive balance in the northern, northeastern, and southeastern areas.

    Keywords: Aquifer, balance, Hydrodynamic coefficients, MODFLOW, GMS
  • Roghaye Javar, Alireza Hoseini *, Mahmoud Rostaminya Pages 88-104
    This research was carried out to investigate the physical and chemical properties of the soils obtained from dredging of the drainage drains in Abbas Irrigation channels in Ilam province. The area encompasses 16 thousand hectares. In this study sampling was carried out from two major branches. The drainage No. 1 with 21 km length, is flooded to the Rafahyeh river and drainage No. 2 with 5 km length is flooded to the Chikhab River. Sampling was done from drainage soil, dredged soil and the arable land around drainage. A comparison was performed between the three regions of drainage floor area, drainage agricultural land and dredged soil. Soil physico-chemical properties such as particle and bulk density, potassium, magnesium, sodium, calcium and phosphorus, carbonate and bicarbonate, sodium absorption ratio, exchangeable sodium percentage, organic matter, organic carbon, cation exchange capacity, sulfate, base saturation percentage and nitrogen. The results showed that the amount of potassium in dredged soil is more than recommended for soil. Phosphorus concentration was also higher than recommended for soil. Sodium, magnesium and calcium was lower than soil recommended levels. Due to the presence of calcareousmaterial,the amount of limein soils washigh and the amount of gypsum was high as well, due to the warm and dry climate and low rainfall. Soil pH of the region was mostly higher than 7 so they are categorized as alkaline and semi-alkaline soil. The studied soil is classified as saline soil due to high electrical conductivity.Soil texture was sandy clay loam.
    Keywords: Soil, drainage, dredging, Physical, chemical properties of soil