Search

حفظ و نگه‌داری رودخانه‌ها در حالت تعادل (رژیم) از اهمیت بالایی برخوردار بوده و تعیین هندسه هیدرولیکی پایدار در رودخانه­ها، از مهم­ترین مواردی است که طراحی و ساماندهی رودخانه براساس آن پایه­گذاری می­شود. در این تحقیق، در ابتدا یک مدل تحلیلی با به­کارگیری تئوری­های حدی ارایه­شده و روابط هندسه هیدرولیکی چند­متغیره قابل کاربرد در رودخانه­هایی که بار بستر بر ریخت­شناسی آن­ها غالب است، استخراج شد. سپس با مطالعه صحرایی روی تعدادی از رودخانه‌های کشور در دو استان خوزستان و چهارمحال‌ و ‌بختیاری، در مجموع از بستر 24 ایستگاه آب­سنجی در بازه‌های شنی 17 رودخانه، به­منظور شناخت نحوه دانه‌بندی ذرات رسوبی بستر، نمونه­برداری شد. با توجه به ساختار بسترهای شنی، با استفاده از روش‌های سطحی و حجمی و با تفکیک رسوبات در دو بخش ذرات سطح ‌بستر و لایه ‌مسلح نمونه­برداری­‏ها انجام شد. سپس روابط رژیم با استفاده از رگرسیون غیرخطی به­دست­آمده و تأثیر دانه‏بندی ذرات در ساختار بستر در این روابط بررسی گشت. مقایسه توان­های هندسه هیدرولیکی توسعه­یافته حاصل از مدل تحلیلی با نتایج حاصل از مطالعه صحرایی و نیز مقایسه با روابط هندسه هیدرولیکی موجود، هم­خوانی مناسبی را نشان می­دهد. در انتهامدل تخمین ابعاد پایدار با داده­های صحرایی کشور ایران مورد واسنجی قرار گرفته و به­طور متوسط خطای نسبی محاسبه عرض و عمق مقطع پر به­ترتیب 26 درصد و 24 درصد به­دست آمده است.

خشک ­سالی به­ عنوان یک بلای طبیعی نا محسوس تقریباً در تمامی اقلیم ­ها رخ می ­دهد و مشخصات آن از یک منطقه به منطقه دیگر متفاوت ­است. با توجه به نوسانات بیشتر در مقادیر بارندگی دربخش­های جنوبی، شرقی و مرکزی ایران و در نتیجه آسیب­پذیریبیشتر آن­ ها نسبت به پدیده خشک سالی، هدف اصلی این تحقیق یافتن مناسب ­ترین روش برای پیش­ بینی خشک­سالی شهر سمنان می­باشد. در پژوهش حاضر، با استفاده از روش ­های سری ­های زمانی، شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و سیستم استنتاج فازی-عصبی تطبیقی (ANFIS) سعی شده تا مدل­ های مناسب برای پیش بینی خشک­سالی شهر سمنان ارائه گردد. در این مدل­ سازی ­ها از داده ­های میانگین ماهانه شامل بارندگی، دما، حداکثر و حداقل دما، رطوبت نسبی، حداکثر و حداقل رطوبت نسبی و شاخص خشک­سالی SPI طی دوره آماری 1966 تا 2013 استفاده شده است. بر­اساس نتایج، SPI و مقادیر پیشین آن نسبت به بارش عملکرد مناسب ­تری را داشت. با بررسی تمامی مدل­ ها، مدل 6(1،0،1)(0،0،1)ARIMA با برازش مناسب داده ­های SPIبا کمترین مقدار جذر میانگین مربعات خطا (RMSEبرابر 442/0 در مرحله آموزش و 521/0 در مرحله آزمون) و مناسب ­ترین ضریب همبستگی (R) برابر 889/0 در مرحله آموزش و 846/0 در مرحله آزمون) به­ عنوان مدل برتر انتخاب شد. با استفاده از این مدل، مقادیر SPI برای 12 گام زمانی بعدی پیش­ بینی گردید. مدل ANFIS با مقادیر 513/0=RMSE، 377/0=MAE، و ضریب همبستگی (R) برابر 861/0 در مرحله آموزش و 518/0=RMSE، 41/0=MAE، و 841/0=R در مرحله آزمون و ANNبا مقادیر 534/0=RMSE، 393/0=MAE و 85/0=R در مرحله آموزش و 532/0=RMSE، 402/0=MAE، و 837/0=R در مرحله آزمون به ­ترتیب در رتبه‌ های بعدی قرار گرفتند.

هدف از تحقیق حاضر تهیه نقشه پتانسیل منابع آب زیرزمینی در مناطق کم‌آب (دشت سرو استان آذربایجان غربی) با استفاده از مدل‌ آنتروپی شانون و نسبت فراوانی می‌باشد. بدین منظور، داده آبدهی چاه­های بهره­برداری محدوده جمع­آوری و پس از آن، آبدهی چاه­های مذکور به آبدهی بالا ( بیشتر از 11 مترمکعب بر ساعت) و پایین (کمتر از 11 مترمکعب بر ساعت) تقسیم شد. در نهایت داده­های با آبدهی بالاتر نیز به دو دسته جهت ساخت مدل یا مرحله واسنجی (داده­های آموزش) و صحت‌‌سنجی یا اعتبارسنجی (داده­های آزمایش) تقسیم گردید. سپس عوامل مؤثر بر پتانسیل آب زیرزمینی شامل شیب زمین، جهت شیب، ارتفاع، بارش، انحنای کلی زمین، زمین‌شناسی (سن)، کاربری اراضی، فاصله تا رودخانه، فاصله تا گسل و نقشه خاک تهیه شد. در نهایت پس از تهیه نقشه پتانسیل آب زیرزمینی توسط مدل­های مذکور، اقدام به صحت‌‌سنجی آن­ها شد. نتایج صحت‌‌سنجی با داده­های آموزش (نرخ موفقیت) نشان داد که سطح زیر منحنی (AUC) در مدل نسبت فراوانی 88 درصد و در مدل آنتروپی شانون برابر 84 درصد است. نتایج صحت‌سنجی با داده­های آزمایش ( نرخ پیش‌بینی) نشان داد که سطح زیر منحنی در مدل نسبت فراوانی 84 درصد و در مدل آنتروپی شانون برابر 81 درصد است. بنابراین، مقایسه دو مدل نشان داد که هر دو مدل دارای صحت قابل قبولی هستند، اما با توجه به نتایج صحت‌سنجی، مدل نسبت فراوانی دارای عملکرد نسبتا بهتری می­باشد. مهم‌ترین فاکتورهای مؤثر در پتانسیل‌یابی آب زیرزمینی در دشت سرو، کاربری اراضی، خاک، زمین‌شناسی و طبقات ارتفاعی می‌باشند.

ساختمان خاک به­عنوان یکی از شاخص­های اصلی کیفیت خاک نقش بسیار مهمی در خصوصیات هیدرولیکی دارد. این مطالعه با هدف اندازه­گیری خصوصیات هیدرولیکیدر ساختمان­های مختلف خاکدر استان لرستان صورت گرفت. مطالعه در شرایط آزمایشگاهی بر روی نه ستون­ دست­نخورده با سه نوع ساختمان­ مختلف دانه­ای، مکعبی و فشرده انجام شد.پارامترهای هیدرولیکی از نظیر شدت جریان پایدار (Q)، هدایت هیدرولیکی اشباع(Ks) و غیراشباع ((h)K)، طول ماکروسکوپی مویینگی (λc) و تعداد منافذ فعال هدایت­کننده آب ( ) با استفاده از دستگاه نفوذسنج مکشی و در مکش­های مرز ورودی یک، چهار، ده و 14 سانتی­متر اندازه­گیری شدند. نتایج نشان داد که ساختمان خاک به­طور معنی­داری بر پارامترهای هیدرولیکی تأثیر داشت. خاک­های با ساختمان دانه­ای و خاک­های با ساختمان فشرده به­ترتیب دارای بیشترین و کمترین تعداد منافذ درشت و متوسط بودند. متوسط تعداد منافذ درشت و متوسط در خاک­های با ساختمان دانه­ای به­ترتیب 93 درصد و 89 درصد بیشتر از خاک­های با ساختمان فشرده بود. در همه ساختمان­ها شدت جریان پایدار، هدایت هیدرولیکی اشباع و غیراشباع با کاهش مکش (از 14 به یک سانتی­متر) افزایش یافتند.هدایت هیدرولیکی اشباع نسبت به هدایت هیدرولیکی غیراشباع در مکش­های دیگر، دارای تغییرپذیری بیشتری بود. میزان اختلاف هدایت هیدرولیکی اشباع بین خاک­های با ساختمان­دانه­ای و خاک­های با ساختمان فشرده به­طور متوسط 91 درصد محاسبه شد. خاک­های با ساختمان فشرده با بیشترین میزان طول ماکروسکوپی مویینگی کمترین پتانسیل وقوع جریان ترجیجی آب در خاک را داشتند. به­طور میانگین طول ماکروسکوپی مویینگی در خاک­های با ساختمان فشرده نسبت به خاک­های با ساختمان دانه­ای و مکعبی به­ترتیب 20 درصد و 14 درصد بیشتر بود.

تحلیل خشک‌‌سالی‌‌ با توجه به تأثیرات قابل ملاحظه بر کشاورزی و منابع آب، از اهمیت زیادی برخوردار است. با توجه به همبستگی معنی‌دارمشخصه‌های خشک‌‌‌سالی هواشناسی با یک‌دیگر و وجود مناطق فاقد آمار، در این تحقیق یک تحلیل فراوانی منطقه‌ای دو‌متغیره در محدوده نیمه‌خشک استان فارس ارایه شده است.هدف اصلی این تحلیل آشکارسازی تاثیر وابستگی مشخصه‌های خشک‌‌سالی بر فراوانی وقوع و دوره بازگشت آن‌ها است. به‌منظور تحلیل فراوانی منطقه‌ای از روش خشک‌سالی‌‌ شاخص در ترکیب با روش گشتاورهای خطی استفاده گردیده و توزیع دو‌متغیره خصوصیات خشک‌‌سالی‌‌ برای مناطق همگن از طریق توابع مفصل تخمین زده شده است. نتایج نشان‌داد تابع گامبل مناسب‌ترین مفصل به‌منظور نشان‌دادن توزیع دو‌متغیره خشک‌‌سالی‌‌ در این منطقه می‌باشد. مقایسه دوره بازگشتیک‌متغیره و دو‌متغیرهمشخصه‌های منطقه‌ای خشک‌سالی نیز نشان می‌دهد، مقادیر شدت و مدت بدون بعد برای دوره بازگشت 100 ساله در حالت یک‌متغیره معادل 95/8 و 42/5 بوده و بر‌اساس توزیع دو‌متغیره، همین مقادیر در حالت (D ≥ 5/42 and S ≥ 8/95) دارای دوره بازگشت 195 سال و در شرایط (D ≥ 5/42 or S ≥ 8/95) دوره بازگشتی معادل 67 سال دارند.

یکی از مؤلفه­های مهم در برنامه­ریزی و بهره­برداری از مخازن آب و طراحی سامانه­های آبیاری، تبخیر می­باشد. تخمین دقیق تبخیر از یک سو و پیچیدگی رابطه علت و معلولی این پدیده از سوی دیگر، استفاده از روش­های جدید داده­کاوی را اجتناب­ناپذیر می­سازد. تخمین دقیق تبخیر در هرمنطقه به­ویژه در نواحی خشک و نیمه­خشک از اهمیت به­سزایی برخورداراست. در این مطالعه امکان شبیه­سازی تبخیر از تشت در شش ایستگاه­ سینوپتیک آذربایجان شرقی (تبریز، جلفا، مراغه، میانه، مرند و اهر) با استفاده از مدل شبکه بیزین بررسی شد. داده­های هواشناسی مورد استفاده شامل حداکثر و حداقل دمای هوا، دمای نقطه شبنم، حداکثر و حداقل رطوبت نسبی، تعداد ساعات آفتابی و سرعت روزانه باد در خلال سال­های 1391-1371 بودند. مدل­ها­ برای یکایک ایستگاه­های مذکور بسط داده شدند. آماره­های R2، RMSE، MAE و D برای ارزیابی عملکرد مدل­ها به­کار برده شد. نتایج نشان داد که در مرحله آزمون میانه مقادیرR2معادل 75/0 و میانه نظیر RMSEمعادل 4/2بوده است. هم­چنین میانه مقادیر MAEو D به­ترتیب 91/1 و 57/1 بود. در حالت کلی نتایج نشان­دهنده­ی قابل قبول بودن کاربرد مدل­های بسط داده­شده برای تبخیر از تشت در منطقه مورد مطالعه می­باشد.

سامانه‎های آبیاری تحت فشار با استفاده از پارامترهای آب، خاک و گیاه طراحی می‎شوند. طراحی موفق این سامانه‎ها به عوامل زیادی از قبیل شرایط اقلیمی، کیفیت آب، وضعیت توپوگرافی، مشخصات خاک، نوع محصول و شرایط اجتماعی- فرهنگی بستگی دارد. این تحقیق در دشت اردبیل با مساحت تقریبی121000 هکتار برای پتانسیل‎یابیاراضیمستعد برایاجرایسامانه‎های مختلف آبیاری انجام شد. در این تحقیق جهت پتانسیل یابی اراضی در ابتدا میزان تاثیر عوامل مختلف با استفاده از اعداد صحیح (3+) تا (3-) در 7 درجه امتیاز‎دهی شد. در ادامه با استفاده از فرایند تحلیل سلسله مراتبی و در محیط نرم‎افزاری Expert Choice وزن‎دهی انجام گرفت. وزن‎های به‌دست آمده برای هر پارامتر، در محیط ArcGIS با روش توابع هم‎پوشانی وزنی به نقشه تبدیل شدند. با استفاده از روش برهم‎نهی نقشه‎های مختلف در هر روش آبیاری، پتانسیل آن روش آبیاری برای دشت محاسبه و پهنه‎بندیگردید.نتایج نشان دادحدود 72 درصد از اراضی دشت قابلیت اجرای سامانه آبیاری سطحی، 59 درصد مناسب برای آبیاری بارانی، 45درصد قابلیت اجرای آبیاری قطره‎ای و 5/32 درصد برای آبیاری عقربه‎ای مناسب است. همچنین نتایج نشان داد که مهم‎ترین عوامل محدود کننده برای استفاده از سامانه‎های آبیاری شامل توپوگرافی، کیفیت آب و کل آب قابل دسترس بودند. از طرفی بر اساس نتایج این تحقیق در شمال و شمال‎غرب دشت اردبیل، یون‎های کلر و سدیم عوامل محدود کننده اجرای آبیاری بارانی و شوری عامل محدود کننده سامانه آبیاری قطره‎ای است.

نظر به اهمیت نوع، میزان و خصوصیات ابرناکی، هم‌چنین نقش رطوبت و شرایط ناپایداری در فرایند بارش، تحقیق زیر برای واکاوی مشخصات ابرها در فصول مختلف سال و بررسی برخی شاخص­های فیزیکی تأَثیر‌گذار بر بارش، انجام شد. به این منظور در ابتدا، اطلاعاتابرناکیشهر مشهد در دوره زمانی 2010-1986 از بانک اطلاعاتی اداره کل هواشناسی خراسان رضوی استخراج گردید. مقدار ابرناکی، فراوانی رخداد ابرهای پایین، متوسط و فراوانی رخداد ابرهای با رشد قایم شامل ابرهای کومولوس نوع2 و کومولونیمبوس، در ماه­های مختلف سال مشخص شد. در بررسی خصوصیات فیزیکی ابرها، با توجه به نقش دمای ابر درفرایند بارش، با استفاده از نمودارهای جوبالای ایستگاه مشهد، در بازه زمانی 1992 تا 2011، دمای پایه ابر در ماه­های مختلف مشخص گردید. سپس با توجه به اهمیت و نقش شرایط ناپایداری و رطوبت جو، در ایجاد بارش به بررسی رابطه بین برخی شاخص­های ناپایداری، شامل شاخصCAPE ، شاخص K، شاخصshowalter و شاخص آب قابل بارش، با میزان بارش پرداخته شد، در انتها با ایجاد یک معادله رگرسیونی، سهم هر کدام از این شاخص­ها در میزان بارش مشخص گردید. بررسی ها نشان داد که ارتباط برخی از شاخص­ها و لگاریتم بارش، به‌صورت خطی نمی­باشد. اما، نتایج حاصل از تحلیل واریانس رگرسیون، نشان از معنی­دار بودن رگرسیون در سطح 99درصد داشت یعنی حداقل یکی از شاخص­های ناپایداری دارای رابطه خطی با لگاریتم طبیعی بارش شش ساعته است. مشخص شد که تنها ارتباط متغیرهای K و SI با لگاریتم طبیعی بارش در سطح اطمینان 95 درصد معنی­دار هستند.

آگاهی از میزان آب مصرفی گیاه در دوره­های مختلف رشد نقش مهمی در مدیریت منابع آب و برنامه­ریزی آبیاری دارد. هدف از این پژوهش تعیین ضریب گیاهی یک جزیی و دو جزیی فلفل و میزان نیاز آبی آن در شرایط پوشش سطح خاک بادرصدهای مختلف زایکوسیل می­باشد. تیمارهای آزمایشی شامل پوشش 25، 50 و 75 درصد از سطح خاک توسط ماده زایکوسیل (ZY25، ZY50 و ZY75) بود که با تیمار شاهد (Ctrl- بدون پوشش) مقایسه شدند. بر اساس نتایج به­دست آمده بیشترین نیاز آبی در تیمار شاهد 68/985 میلی متر و پس از آن در تیمار ZY25 و ZY50 به‌ترتیب 1/909 و 1/781 میلی­متر به­دست آمد. تیمارZY75 کمترین نیاز آبی (4/681 میلی­متر) را در طول دوره به خود اختصاص داد. مقایسه ضرایب گیاهی نشان داد تیمار بدون پوشش، بیشترین و تیمار ZY75 کمترین مقدار ضریب گیاهی منفرد و دو جزیی را در تمامی مراحل رشد داشت. ضریب گیاهی پایه (Kcb) به­ترتیب در تیمار شاهد، ZY25، ZY50 و ZY75 از مقدار حداقل 15/0، 135/0، 12/0 و 105/0 در ابتدای دوره به 43/1، 3/1، 15/1 و 01/1 در دوره میانی تغییر یافت. بیشترین تفاوت بین Kc و Kcb در مرحله ابتدایی رشد مشاهده شد. در مرحله میانی مقدار Kc و Kcb به­یک­دیگر نزدیک می­شود. مقدار نوسانات ضریب تبخیر (Ke) در طول دروه رشد در تیمار شاهد بیشتر و در تیمار ZY75 کمتر (منحنی هموارتر) بود. زیرا افزودن زایکوسیل تا حد زیادی تبخیر از خاک را کنترل و آن را کاهش می­دهد. بر­عکس نوسانات ضریب گیاهی دو جزیی (Kcb+Ke) در تیمار شاهد کمتر و در تیمار ZY75 بیشتر بود.

عدم لحاظ شدن اثر توأم متغیرهای وابسته در تحلیل فراوانی یک رویداد منجر به کم‌تخمینی یا بیش‌تخمینی خطر ناشی از رویداد می‌گردد. بنابراین باید در طراحی سازه‌های هیدرولیکی و مدیریت کنترل سیلاب، تحلیل به صورت چندمتغیره صورت گیرد. در این تحقیق به منظور انجام تحلیل فراوانی سیل، دو سری زمانی حداکثر سالانه یکی بر مبنای دبی و دیگری بر مبنای حجم به‌عنوان معیارهای حدی بودن در مقیاس زمانی روزانه استخراج گردید. بدین منظور یک سری 40 ساله از داده‌های رواناب ثبت شده در ایستگاه هیدرومتری تمر در بالادست سد بوستان مورد استفاده قرار گرفت. هم‌چنین از توابع مفصل به‌عنوان بهترین ابزار در تحلیل فراوانی چندمتغیره استفاده شد. نتایج نشان داد که مفصل فرانک و t-EV برازش بهتری به ترتیب برای سری‌های دبی و حجم داشتند. سپس براساس تابع مفصل منتخب، برای هر دو سری دبی و حجم، دوره بازگشت‌های دومتغیره، محاسبه گردید و مقادیر دوره بازگشت به‌دست آمده از توابع مفصل منتخب با دوره بازگشت یک‌متغیره مورد مقایسه قرار گرفت. برای رویدادی با مقادیر دبی و حجم به ترتیب برابر m3/s 272 و MCM38 در دوره بازگشت 100 سال در سری معیار حدی دبی، دوره بازگشت برای حالت توأم «و» 635 سال و برای حالت توأم «یا» 54 سال به‌دست آمد. در نتیجه می‌توان گفت تحلیل چندمتغیره با استفاده از توابع مفصل به واسطه در نظر گرفتن وابستگی بین متغیرها، نسبت به تحلیل یک‌متغیره جامع‌تر بوده و عملکرد بهتری دارد.

مدیریتمصرفنیتروژندرشرایطکمبودآبیکیازعواملمهمدربهبودعملکردذرتمیباشد. به منظور بررسی اثر مدیریت آبیاری و مقادیر مختلف کود نیتروژن بر عملکرد، اجزای عملکرد دانه و بهره‌وری آب ذرت، این آزمایش در سال زراعی 94-1393 به صورت کرت­های خرد شده در قالب بلوک‌های کامل تصادفی و با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز انجام گرفت. عامل اصلی شامل دو شیوه مدیریت آبیاری جویچه‌ای (با دبی پیوسته و کاهش دبی) بود. مقادیر نیتروژن در چهار سطح صفر، 50، 75 و 100 درصد تامین نیاز نیتروژن به عنوان تیمار فرعی طرح گردید. بررسی عملکرد و اجزای عملکرد تیمارهای معرفی شده نشان داد که کاهش مصرف کود نیتروژن به­صورت معنی‌دار سبب کاهش عملکرد و اجزای عملکرد گیاه ذرت می‌شود. در این تحقیق برای عملکرد دانه ذرت مقادیری بین 5/5 تا 6/10 تن در هکتار و برای عملکرد بیولوژیکی ارقامی در بازه 2/12 تا 9/34 تن در هکتار به­دست آمد. بیشترین بهره‌وری آب دانه برابر 25/1 کیلوگرم در متر مکعب و بیشترین بهره‌وری آب بیولوژیکی برابر 15/4 کیلوگرم در مترمکعب مربوط به آبیاری با کاهش دبی با دریافت 100 درصد نیاز نیتروژن بدست آمد. از طرفی مصرف کامل کود نیتروژن سبب تولید حداکثر محصول ذرت شده است. بر اساس نتایج این مطالعه توصیه می شود ضمن توجه به افزایش بهره‌وری آب (با کاهش مصرف آب)، در راستای افزایش عملکرد محصول نیز اقداماتی صورت گیرد.

در این مطالعه خشکسالی کشاورزی در دشت شهرکرد در نیم قرن اخیر با روش (ETDI) اصلاح شده ارزیابی شد و با شاخص بارش استاندارد در مقیاس­های زمانی مختلف مقایسه گردید. همچنین شدت و تداوم خشکسالی­های کشاورزی نیم قرن اخیر با روش لوکاس مشخص گردید. نتایج بیانگر آن است که شاخص SPI3 برآورد نسبتا خوبی از ETDI ارائه می­نماید. بررسی تاریخی خشکسالی­های کشاورزی موٌید وجود خشکسالی­­های مداوم با شدت­های مختلف در منطقه است. حدودا در 50% از دوران سپری شده نیم قرن اخیر منطقه دارای شدت خشکسالی­های کشاورزی نسبتاً آزاردهنده بوده و مابقی دوران ملایم­تر شده است. دشت یک خشکسالی کشاورزی مداوم بیست­وهشت ساله (1987-1960) را پشت سر گذارده که احتمالا اثرات مخربی بر وضعیت کشاورزی و مراتع منطقه داشته است. از آن به بعد حدود دوازده سال (1999-1988) شدت خشکسالی­های کشاورزی ملایم­تر شده ولی مجددا از سال 2000 به مدت چهارسال روبه افزایش نهاده و سپس روند کاهشی به خود گرفته است. ضروری است سازمان­ها و ادارات ذیربط با همکاری ثمنهای (NGO) فعال نسبت به برنامه­ریزی مداوم برای اجرای سیاست­های مقابله با خشکسالی­ها اقدامات لازم را به عمل آورند.

حل عددی معادله‌های دوبعدی جریان نیازمند گسسته‌سازی ترم‌های مکانی و زمانی است و با انتگرال‌گیری عددی از ترم‌های زمانی، به‌روزرسانی معادله‌ها انجام می‌شود. در راستای افزایش دقت و پایداری حل، بیش‌تر از روش‌های با دقت مرتبه دو برای انتگرال‌گیری زمانی ترم‌های معادله‌ها استفاده می‌شود. در این مطالعه دو روش متداول در انتگرال‌گیری زمانی شامل روش Runge-Kuttaمرتبه 3و روش تجزیه عملگر Strang، که دارای دقت مرتبه دو هستند موردبررسی قرارگرفته‌اند. برای داشتن قضاوتی صحیح از عملکرد این دو روش نسبت به هم، شیوه‌های عددی کاملاً یکسانی در برخورد با ترم‌های مکانی و ترم منبع‌های معادله به‌کار گرفته شد. سپس با استفاده از دو مدل به‌دست‌آمده که تنها روش برخورد با ترم‌های زمانی در آن‌ها متفاوت است، مسائل یک‌بعدی و دوبعدی دارای نتایج آزمایشگاهی یا حل تحلیلی اجرا شد. نتایج نشان می‌دهد که در مسائل یک‌بعدی با نوسان زیاد، روش رانگ کوتا مرتبه3 در ابتدا خطای کم‌تری داشته، اما با کاهش میزان نوسان، هر دو روش به دقت مشابهی خواهند رسید. در مسائل دوبعدی، پارامتر خطا در روش Strangبرای تکرارهای مختلف روند یکنواختی خواهد داشت. اما مقدار خطای روش رانگ کوتا مرتبه3 کم است که با تکرار محاسباتاندکی افزایش می‌یابد. بااین‌وجود هر دو مدل، مسائل جریان یک و دوبعدی را به‌درستی مدلسازی کرده که به‌خوبی بیانگر چینش صحیح روش‌های به‌کاررفته در آن‌ها در برخورد با ترم‌های مکانی، زمانی و ترم منبع‌‌ها است.

برخلاف سرریزهای معمولی نفوذ ناپذیر، مواد فیزیکی و شیمیایی از درون سرریزهای گابیونی به پایین‌دست عبور می‌کنند. بنابراین سرریزهای گابیونی سازه‌هایی با حداقل اثرات منفی بر محیط ‌زیست بوده و به سازه‌های دوست­دار محیط ‌زیست معروف هستند. در این تحقیق تأثیر اندازه مصالح، شیب بالادست و شیب پایین‌دست بر فاکتور کاهش دبی جریان در سرریزهای گابیونی با شرایط جریان مستغرق بررسی شد. در ابتدا پس از شناسایی پارامترهای مؤثر، رابطه عمومی بدون بعد توسعه داده شده است. برایانجام آزمایش‌ها 16 مدل مختلف سرریز گابیونی در یک فلوم آزمایشگاهی افقی به طول، عرض و ارتفاع به­تر تیب برابر 15، 3/0 و 5/0 متر مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌ها برای دامنه وسیعی از دبی،عمق بالادست،عمق پایین‌دست، اندازه مصالح، شیب بالادست و شیبپایین ‌دست انجام شد. نتایج نشان داد در تمامی مدل‌های گابیونی با افزایش نسبت عمق پایین‌دست به عمق بالادست سرریز (Y2/Y1) فاکتور کاهش دبی، کاهش می‌یابد. به ازایمقدار ثابت نسبت (Y2/Y1)، افزایش شیب بالادست و یا پایین‌دست سرریز لبه پهن گابیونی، فاکتور کاهش دبی رو به افزایش می‌گذارد. هم­چنین اندازه مصالح تأثیر معنی‌داری بر فاکتور کاهش دبی ندارد. در این تحقیق با استفاده از رگرسیون غیر خطی رابطه‌ای با ضریب تعیین بین 12/0 تا 91/0 جهت محاسبه میزان فاکتور کاهش دبی ارایه ‌شدهاست.

هدف اصلی این تحقیق، مطالعه دلایل تخریب پایین‌دست حوضچه آرامش سد انحرافی شهدا در استان خوزستان و ارایه راه­کارهایی برای جلوگیری از گسترش آن می‌باشد. به همین منظور مدل فیزیکی – هیدرولیکی سد و حوضچه آرامش آن ساخته شده و آزمایش­ها در دو سناریو انجام گرفت. در آزمایش­های دسته اول، علت­های ایجاد آب­شستگی و عوامل مؤثر در آن و در دسته دوم راه­کارهای کنترل آب­شستگی بررسی شد. نتایج نشان داد کوتاه بودن طول حوضچه آرامش و بیش­تر بودن سرعت محلی جریان در پایین‌دست حوضچه از سرعت آستانه حرکت ذرات بستر، علت‌های اصلی بروز آب­شستگی می‌باشند. هم­چنین مشخص شد با افزایش دبی و افزایش طول پرش هیدرولیکی برای یک دبی ثابت، میزان آب­شستگی افزایش و با افزایش عمق پایاب، کاهش می­یابد. اثر سنگ­چین و کاهش شیب مصالح پایین­دست حوضچه در کاهش میزان آب­شستگی بررسی و مشخص شد استفاده از سنگ­چین 5 میلی­متر (20 سانتی­متر در واقعیت) بهترین راه­کار در کنترل آب­شستگی است.

این مطالعه برای بررسی اثر سدسازی و تغییر رژیم هیدرولوژی رودخانه کارون بر زیست بوم منطقه انجام شد.برای بررسی تغییرات دبی و شوری رودخانه کارون، از آمارهای یک دوره چهل ساله (95-1355) رودخانه کارون در ایستگاه ملاثانی استفاده شد. هم­چنین تغییرات شوری و سدیمی خاک، در محدوده معینی از دشت خوزستان، به وسعت حدود 6800 هکتار در پایین دست شهر اهواز و در شمال تالاب شادگان، در طی سال­های 1369، 1389 و 1395 مقایسه شد. نتایج نشان داد میزان شوری از سال 1369 تا 1395 رو به افزایش است. با تغییر رژیم هیدرولوژی رودخانه کارون و کاهش دبی آن، از یک سو کیفیت آب ­­­به شدت کاهش یافته و میزان املاح نیز به بیش از دو برابر افزایش یافته است. از سوی دیگر ممانعت از جریان سیلابی دشت، سبب شوری شدید خاک­ها شده است. به طوری­که مساحت اراضی با شوری بیش از 30 دسی زیمنس بر متر برای وسعت 6800 هکتاری مورد مطالعه، از 5248 هکتار (2/77%) در سال 1369 به 6754 هکتار (3/99%) در سال 1395 افزایش یافته است. به دلیل ایجاد این میزان از شوری که فراتر از حد تحمل گیاهان شور دوست بومی است، پوشش گیاهی منطقه از بین رفته و خاک لخت شده است. در این مناطق عاری از پوشش گیاهی در مواجه با بادهای دائمی منطقه، طوفان­هایی از گرد و غبار ایجاد شده است. بنابراین تغییر رژیم هیدرولوژی رودخانه، عامل بخشی از مشکلات فعلی کیفیت هوا به­شمار می­آید. از این­رو بازنگری و تجدید نظر در عوامل موثر در تغییر رژیم هیدرولوژی از جمله اقدامات سد سازی و انتقال از سرشاخه­ها ضرورت دارد.

مدل مفهومی هیدروگراف واحد لحظه­ای Nashیکی از مدل­های کارآمد در شبیه­سازی فرآیندهای هیدرولوژیک نظیر پدیده بارش روان‏آب می­باشد. دو پارامتر مدل Nashشامل n و K می­باشند. روش­های مختلفی برای تخمین پارامترهای مذکور ارایه شده­اند. عدم دقت در تخمین پارامترهای مدل (n و K) باعث بروز خطا در هیدروگراف شبیه­سازی شده می­شود. در این تحقیق، روش­های مختلف تخمین پارامترهای مدل Nashبرای شبیه­سازی سیلاب در پنج ایستگاه هیدرومتری شامل بیطاس، کوتر، ملهذان، بدلان و گرژال واقع در آذربایجان غربی مورد مقایسه قرار گرفتند. از هر ایستگاه پنج رویداد انتخاب و سپس پارامترهای مدل Nashتوسط روش­های به­کارگرفته­شده برای تمامی رویدادهای سیل محاسبه گردید. یک رویداد سیل ثبت شده در هر ایستگاه به­صورت تصادفی انتخاب و سپس با استفاده از مقادیر متوسط پارامترهای Nashبرای چهار رویداد باقی­مانده، هیدروگراف سیل منتخب شبیه­سازی شد. نتایج شاخص­های آماری به­کاررفته در مرحله صحت­سنجی مناسب­ترین روش برای هر ایستگاه مورد مطالعه را معرفی نمود. نتایج نشان داد که آن دسته از روش­هایی که از ویژگی­های هیدروگراف­ سیل­های موجود جهت برآورد پارامترهایمدل Nashبرای شبیه­سازی رویداد سیل استفاده می­کنند، نسبت به روش­های مبتنی بر خصوصیات فیزیکی حوضه و توزیعات آماری کارایی بهتری دارند. بنابراین، با توجه به نتایج شاخص­های آماری، سه روش مبتنی بر هیدروگراف جریان، برای همه ایستگاه­های مورد مطالعه (گرژال (m3/s 99/12

سرریزهای جانبی در شبکه­های آبیاری و زهکشی، سیستم­های آّب و فاضلاب و کنترل سیلاب مورد استفاده قرار می­­گیرند و معمولاً برای کنترل تراز آب، انحراف جریان و تخلیه دبی اضافه استفاده می­شوند. با توجه به اهمیت بهبود عملکرد سرریزهای جانبی، می­توان از سرریزهای کلیدپیانویی که طول مؤثر بیشتری دارند، استفاده کرد. قوس بیرونی کانال­های دارای انحنا، بهترین مکان­ برای تعبیه سرریزهای جانبی هستند. در این پژوهش در ابتدا با بررسی آزمایشگاهی بر روی سرریزجانبی کلیدپیانویی تیپ Bدر قطاع 120 درجه ضریب تخلیه این سرریزها برای هر آزمایش استخراج شد.سپس توانایی مدل, RBF ANFIS و شبکه عصبی ANN در پیش­بینی ضریب تخلیه سرریز مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور دو مدلRBF و ANFIS در محیط نرم­افزار MATLABکدنویسی شد. با تحلیل نتایج به­دست آمده، هر دو مدل RBF و ANFIS دارای دقت بالاتری نسبت به شبکه عصبی ANN هستند. همچنین مشخص شد که مدل RBF با RMSE=0.044 و R2=0.974 دارای دقت بالاتری نسبت به مدل هوشمند ANFIS با=0.0529 RMSEو=0.981 R2 است. شبکه عصبی مصنوعی با=0.0694 RMSE و R2=0.82 از لحاظ دقت پیش­بینی بعد از دو مدل یادشده است.

حوضچه­های آرامش برای کنترل پرش هیدرولیکی تحت شرایط شیب معکوس و زبری بستر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در این پژوهش اثر هم­زمان سه شیب منفی، سه قطر زبری و دو ارتفاع پله مثبت انتهایی بر پروفیل سرعت و نوسانات فشار در اعداد فرود 4 تا 10 بررسی شده است. بر­اساس نتایج ضخامت لایه مرزی بی­بعد71/0محاسبه شد که در مقایسهبا بستر صاف قابل ملاحظه بود. هم­چنین تنش برشی6/12برابر شرایطبسترصاف به­دست آمد. نتایج نشان داد سه عامل شیب منفی، زبری بستر و پله مثبت انتهایی باعث کاهش انحراف معیار استاندارد نوسانات فشار نسبت به حالت کلاسیک می­شود. بیشترین مقدار ضریب بدون بعد انحراف معیار استاندارد نوسانات فشار و ضریب بدون بعد نوسانات فشار به­ترتیب برابر 027/0 و 275/0 محاسبه شد که در مقایسه با حالت کلاسیک به­ترتیب 6/65 و 7/64 درصد کاهش داشته است. هم­چنین حداقل ضریب کاویتاسیون در این مطالعه برابر 87/3 محاسبه گردید و بنابراینسازهبامشکل کاویتاسیونمواجهنخواهد بود.

مهندسین همواره در جستجوی راه­هایی برای کنترل سیلاب و افزایش دبی عبوری از کانال­ها و رودخانه­ها هستند. به­کارگیری سرریز کنگره­ای به‌عنوان راه‌حلی جهت افزایش دبی عبوری پیشنهاد می­گردد. در این تحقیق سرریز کنگره­ای با زاویه دیواره شش درجه با استفاده از مدل Flow-3D و به­کمک نتایج آزمایشگاهی محققین قبلی شبیه­سازی گردید. پس از صحت­سنجی، تغییرات ضریب دبی سرریز با زاویه­های دیواره برابر با 45 و 85 درجه و شکل دهانه به‌صورت نیم­دایره و مثلثی، مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. نتایج بررسی حاکی از آن است که ضریب دبی در سرریز کنگره­ای با زوایای دیواره 45 و 85 درجه به­طور متوسط به ترتیب 24/1 و 28/2 برابر مقدار ضریب دبی در سرریز با زاویه دیواره شش درجه می­باشد. هم­چنین ضریب دبی در سرریز با دهانه مثلثی و نیم­دایره­ای شکل، به­طور متوسط به ترتیب افزایش 29/50 و 16/4 درصدی نسبت به ضریب دبی در سرریز با دهانه خطی دارد. در نهایت رابطه­ای به‌ منظور پیش­بینی ضریب دبی در سرریز کنگره­ای پیشنهاد گردید که با دقت قابل قبولی قادر به تخمین ضریب دبی می­باشد.

در این تحقیق سرریز پلکانی با استفاده از مدل عددی CFX شبیه‌سازی شده و میزان استهلاک انرژی تحت­تأثیر پارامترهای هندسی پلکان‌ها و دبی عبوری جریان از روی سرریز بررسی شده است. در این زمینه برای مدل‌سازی آشفتگی جریان از مدل تلاطمی k-ε استاندارد استفاده گردیده است. برای دست­یابی به اهداف این تحقیق، در ابتدا مدل‌های عددی CFX نسبت به یک مدل آزمایشگاهی مورد واسنجی و صحت­سنجی قرار گرفتند. نتایج حاصل از واسنجی و صحت­سنجی نشان داد که پاسخ­های مدل عددی CFX تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد. پس از آن میزان استهلاک نسبی انرژی به ازای تعداد پلکان‌ها، دبی‌ها و شیب‌های مختلف در مدل عددی CFXمورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که در سرریز ده پلکانی، دبی در واحد عرض50 لیتر بر ثانیه بر متر، کاهش استهلاک انرژی در اثر افزایش دو برابر دبی، 96/21 درصد و در اثر افزایش دو برابر شیب، 38/11 درصد و در اثر افزایش دو برابر تعداد پلکان‌ها، 80/5 درصد می‌باشد. هم­چنین نتایج حاصل از ارزیابی مدل‌های عددی نشان داد که افزایش دو برابری ارتفاع پله در یک سرریز، درصورتی­که شیب سرریز ثابت بماند و برابر با دو باشد موجب افزایش استهلاک انرژی به میزان 61/23 درصد می‌شود. با توجه به نتایج بدست­آمده درمجموع می­توان عنوان کرد که مدل عددی CFXبه دلیل دقت بالای نتایج بدست­آمده نسبت به نتایج آزمایشگاهی و هم­چنین هزینه کم محاسباتی می­تواند جایگزین مناسبی برای برخی از روش‌های آزمایشگاهی پرهزینه و زمان‌بر باشد.

امروزه پایش و پردازش اطلاعات کیفی رودخانه با استفاده از روش‌های آزمایشگاهی با صرف وقت و هزینه زیاد همراه است. از این رو استفاده از روش‌های نوین برای کاهش این هزینه‌ها می‌تواند کمک شایانی در مدیریت کیفی رودخانه‌ها داشته باشد. استفاده ترکیبی از مدل‌های هوش مصنوعی و سنجش از دور از جمله روش‌های کارآمد برای رسیدن به این هدف است. در این تحقیق به­منظور برآورد EC رودخانه کارون با استفاده از مدل سیستم استنتاج فازی عصبی (ANFIS)، در زمان گذر ماهواره لندست 8، نمونه‌برداری دستی از 66 نقطه از سطح رودخانه برای مدت 12 ماه (دی ماه 1394 تا آذر ماه 1395) انجام شد. هشت ماه اول نمونه‌برداری برای واسنجی و چهار ماه انتهایی برای صحت­سنجی مورد استفاده قرار گرفت. مقادیر بازتابی تصاویر لندست 8 به­عنوان ورودی و EC نقاط برداشت­ شده به­ عنوان خروجی مدل ANFIS در نظر گرفته شد. در ادامه به­منظور افزایش دقت مدل ANFIS و کاهش خطا تصاویر از روش تبدیل موجک و مکان­مند کردن داده‌ها استفاده گردید. نتایج نشان داد که استفاده ترکیبی از تصاویر ماهواره‌ای و مدل ANFIS از عملکرد نسبتاً خوبی برخوردار است و با روش مکان­مند کردن یعنی اضافه کردن خصوصیات مکانی نقاط برداشت به­عنوان ورودی مدل ANFIS دقت کار تا مقدار قابل توجهی افزایش می‌یابد. هم­چنین نتایج نشان داد که استفاده از تبدیل موجک برای کاهش نویز تصاویر و بهبود عملکرد مدل می‌تواند علاوه بر کاهش خطا، ضریب تعیین را از 85 درصد تا بالای 89 درصد افزایش دهد.

با توجه به محدودیت منابع آب، استفاده بهینه از آب ضروری است. با کاربرد برخی مواد نظیر پلیمرهای سوپرجاذب، می­توان از بارندگی­های مقطعی و سایر منابع محدود آب در امر حفظ و ذخیره آب در خاک استفاده نمود. پلیمرهای سوپرجاذب با جذب آب و تا حدودی، املاح کودی و انقباض و انبساط متناوب باعث بهبود خـصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک می­شوند. به منظور ارزیابی تأثیر پلیمر سوپرجاذب بر عملکرد، اجزای عملکرد و کارایی مصرف آب کاهو، پژوهشی در قالب یک طرح کاملاً تصادفی فاکتوریل با دو تیمار رژیم آبیاری( در سه سطح 60، 80 و 100 درصد تأمین نیاز گیاه) و غلظت سوپرجاذب (در چهار سطح صفر، 4 ،6 و 8 گرم در هر کیلوگرم خاک گلدان) در خاک لومی در سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شد. نتایج نشان داد که کاربرد سوپرجاذب و کم آبیاری در سطح یک درصد بر میزان عملکرد و اجزای عملکرد تأثیر معنی­دار دارد و بیشترین عملکرد (وزن تر سر کاهو، 3/572 گرم)، ارتفاع از سطح خاک (5/25 سانتی­متر) در شرایط بدون تنش (100 درصد تأمین نیاز گیاه) و در حضور شش گرم سوپرجاذب در هر کیلوگرم خاک، بیشترین قطر (37 سانتی­متر) در شرایط 100 درصد تأمین نیاز گیاه و هشت گرم پلیمر و بیشترین کارایی مصرف آب (02/49 کیلوگرم بر مترمکعب) در شرایط 60 درصد تأمین نیاز گیاه و هشت گرم پلیمر به دست آمد. استفاده از شش گرم پلیمر و آبیاری کامل به منظور تولید حداکثر محصول توصیه می­گردد.

در این تحقیق از ترکیب الگوریتم چندهدفه NSGA-II و مدل شبیه­ساز WEAP برای استخراج سیاست­های بهینه بهره­برداری از مخزن در قالب بهینه­سازی معین استفاده شد. طوری­که در آن، هدف اول، حداکثر نمودن اطمینان­پذیری تأمین نیازها در مقابل هدف دوم یعنی حداقل نمودن میزان تخطی ناشی از عدم تأمین نیازها و تخطی از ظرفیت مخزن در طول دوره بهره­برداری قرار گرفت. اما جواب­های بهینه یعنی مقدار رهاسازی از مخزن قابل تعمیم برای سایر ورودی­های محتمل به مخزن نیستند. در صورت تغییر جریان ورودی به مخازن جواب­های بهینه به­دست آمده کارایی نداشته و باید بهره­برداری از سیستم در قالب الگوریتم بهینه­ساز مجددا بهینه گردد. لذا برای حل این مشکل روش جدیدی بر اساس تلفیق روش ماشین بردار پشتیبان و الگوریتم NSGA-II برای بهره­­برداری بهینه از سیستم در زمان واقعی توسعه داده شد. نتایج نشان داد میانگین خطای قوانین بهینه مستخرج از ماشین­های بردار پشتیبان نسبت به خروجی الگوریتم NSGA-II در مرحله صحت­سنجی کمتر از 10 درصد است که نشان دهنده کارایی این روش در پیش­بینی الگوی بهینه منحنی فرمان سد در زمان واقعی است. در این ساختار می­توان بر اساس جریان ورودی به مخزن، حجم ذخیره آب در مخزن و تغییرات ذخیره مخزن (در ابتدای ماه) و نیازهای پایین­دست در ماه حاضر، مقدار رهاسازی بهینه را در زمان واقعی به­­دست آورد. روش مورد استفاده این قابلیت را داشته که با توجه به ورودی­های جدید جریان به سد، سریعا سیاست­های بهره برداری بهینه را به نحوی در اختیار قرار دهد که امکان مدیریت بهینه سیستم در زمان واقعی فراهم گردد.

تخمین نسبتاً دقیق مقدار آب مصرفی، راندمان آبیاری و بهره­وری آب محصولات زراعی در کشور از مهم­ترین شاخص‌های کلیدی در برنامه‌ریزی‌های بخش کشاورزی است. هدف اصلی از نوشتار حاضر، بررسی نتایج اندازه­گیری‌های انجام شده میدانی آب مصرفی و عملکرد گندم در شهرستان بهبهان در روش­های مختلف آبیاری در طول یک فصل زراعی (1396-1395) و همچنین تعیین بهره­وری آب مصرفی گندم در 32 مزرعه تحت مدیریت کشاورزان است. مقادیر اندازه­گیری شده با مقادیر برآورد شده نیاز آبی خالص به روش پنمن- مانتیث (نیاز آبی به­روز شده) و سند ملی مقایسه گردید. تعداد 15 مزرعه به روش سطحی، ده مزرعه به روش بارانی و هفت مزرعه به روش قطره­ای آبیاری ­می‌شدند. عملکرد گندم در تمام مزارع اندازه­گیری شده بین 2000 تا 6854 کیلوگرم در هکتار بود. بیش­ترین بهره­وری آب گندم در مزرعه­ای با سامانه قطره­ای به میزان 79/2 کیلوگرم بر مترمکعب محاسبه شد. راندمان کاربرد در مزارع مورد نظر بین 7/22 تا 7/99 درصد بود. نیاز آبی بر اساس سند به­روز شده در مزارع از 4/373 تا 0/517 میلی­متر ثبت شد. مقایسه میانگین نتایج در آزمون تی نشان داد که سامانه قطره­ای با بهره­وری آب 51/1 کیلوگرم بر مترمکعب، دارای بیش­ترین بهره­وری بوده و اختلاف معنی­داری با دو سامانه بارانی و سطحی دارد که به­ترتیب دارای بهره­وری آب معادل 90/0 و 88/0 کیلوگرم بر مترمکعب بودند. محاسبه ضرایب همبستگی نشان داد که روند تغییرات حجم آب مصرفی با روند تغییرات شاخص راندمان کاربرد و بهره­وری آب روندی غیرهمراستا و معنی­دار در سطح یک درصد را نشان می­دهد.

آب‌های زیرزمینی به­عنوان مهم‌ترین منبع تولید آب شیرین دشت نیشابور، با کسری مخزنی حدود 200 میلیون مترمکعب مواجه است. ازاین‌رو در پژوهش حاضر کارایی روش­های رگرسیون فازی امکانی و رگرسیون کمترین مربعات فازی در پیش‌بینی تراز سطح ایستابی آبخوان دشت نیشابور بررسی گردید. با استفاده از اطلاعات 57 چاه مشاهده­ای از سال 1357 تا 1387 و اعمال پارامترهای بارش، تراز سطح ایستابی و تخلیه با تأخیر زمانی یک و دوماهه به‌عنوان ورودی، مدل­ها مورد آزمون قرار گرفت، نتایج نشان داد به دلیلوجود نوساناتسطحآبدرماه‌هایمختلف، بیشترین ضریب تبیین و کمترین مقادیر آماره­های میانگین مطلق خطا و جذر مربعات خطا برای هر دو مدل در ماه­های بهار و بالاترین دقت در ماه خرداد با R2 و RMSEبه­ترتیب 93/0 و 05/6 برای مدل رگرسیون امکانی فازی بود. بر اساس شاخص­های اعتبارسنجی، مدل رگرسیون امکانی فازی به‌مراتب نتایج دقیق‌تری در برآورد تراز سطح ایستابی آبخوان نیشابور نشان داد.

برای افزایش نتیجه بهره­برداری از مخازن و کاهش هزینه­ی احداث سیستم‌های تخلیه اضطراری سیلاب­ها، جلوگیری از خسارات مالی و جانی در پایین دست سد، پیش­بینی سیل و کنترل آن ضروری است. در این مقاله سیل طرح یا سیل خطرساز پیش­بینی و از راه دور مدیریت و کنترل شده است. سیستم­های هوشمند با استفاده از تبدیلz، میکروکنترلرها، حسگر، ارتفاع سنج آلتراسونیک، مدارهای فرستنده، گیرنده امواج رادیویی و ماهواره­ای، ریزپردازنده، موتور الکتریکی، قطعات الکترونیکی دیگر و نرم­افزارهای مناسب، طراحی و ساخته شدند. سیستم در دهانه­ی رودخانه­ی ورودی به مخزن و در ارتفاع مناسب نصب می­شود. با نمونه­برداری از سطح آب، ارتفاع و حجم آب ورود به مخزن مشخص و نمونه‌ها به­وسیله­ی امواج رادیویی و ماهواره­ای به سیستم مرکزی در اتاق کنترل ارسال می­گردند. اطلاعات ارسالی در سیستم مرکزی دریافت و پس از آشکار شدن مورد تجزیه و تحلیل قرار می­گیرند. در اتاق کنترل، هیدروگراف سیل، حداکثر ارتفاع و حجم آب ورود به مخزن روی صفحه‌ی مانیتور نشان داده می­شوند. سیستم هوشمند، با توجه به اطلاعات دریافت شده، به­وسیله‌ی موتور الکتریکی یا دستگاه­های هیدرولیکی و پنوماتیکی به­صورت اتوماتیک، دریچه و در صورت لزوم دریچه­های سد را باز می­کند. با نصب سیستم هوشمند، سیل شناسایی و بهره‌برداری از آب درون مخزن مدیریت می­شود و ایمنی سد در برابر سیل تحقق می­یابد. با نصب سیستم هوشمند نیروی انسانی کاهش یافته و خطای دید آن­ها برطرف می­شود و از خطرات سیل در پایین­دست سد جلوگیری به­عمل می­آید.

به منظور بررسی اثر روش­های مختلف خاک‌ورزی بر ویژگی‌های هیدرولیکی آبیاری سطحی جویچه‌ای آزمایشی در شمال استان خوزستان در خاکی با بافت سیلتی رسی لوم و شرایط اقلیمی گرم و نیمه­خشک اجرا شد. چهار تیمار شامل دو تیمار خاک‌ورزی مرسوم CT1 و CT2(شخم با گاوآهن برگرداندار+ 2دیسک عمود برهم) و دو تیمار کم خاک‌ورزی MT1 و MT2 (اعمال دو دیسک عمود بر هم) با فواصل پشته‌های 6/0 و 75/0 متر در جویچه‌های به طول 50 متر و در سه تکرار به­صورت اسپلیت پلات در قالب طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی انجام شد. خصوصیات هیدرولیکی آبیاری سطحی (ضرایب معادله نفوذ، ضریب زبری، هیدروگراف دبی ورودی و خروجی) و بازده‌های آبیاری اندازه‌گیری، شبیه‌سازی (مدل WinSRFR4.3.1) و با استفاده از آزمون چند دامنه‌ای دانکن مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که شیوه خاک‌ورزی و عرض‌جویچه تاثیر معنی‌داری بر ضرایب معادله نفوذ کوستیاکوف لوییس داشت. اثرات متقابل خاک‌ورزی و عرض‌جویچه روی ضرایب معادله نفوذ در سطح احتمال یک درصد و روی توان معادله نفوذ درسطح احتمال پنج درصد تأثیر معنی­داری داشت. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که مدل WinSRFR توانایی قابل قبولی در شبیه‌سازی هیدروگراف دبی ورودی – خروجی و بازده‌های آبیاری را دارد. کمترین میزان خطا 54/0=RMSE بین داده‌های مزرعه و شبیه‌سازی شده با در روش کم خاک‌ورزی مشاهده گردید. لذا پیشنهاد می‌شود که ضرایب معادله نفوذ و بازده‌های آبیاری در شرایط مختلف خاک‌ورزی و عرض ‌جویچه اصلاح گردند و مطابق با آن­ها طراحی لازم صورت گیرد.

عمق استغراق در حالت بحرانی منجر به ایجاد یک سطح ریزش بحرانی در اطراف ورودی سرریز قائم می‌شود. مشخصات این سطح ریزش بحرانی تابع خصوصیات جریان نزدیک شونده به سرریز و موقعیت آن نسبت به جداره‌های مخزن می‌باشد. در این پژوهش با استفاده نرم­افزار Flow-3D به شبیه‌سازی عددی جریان در اطراف سرریزهای مدور قائم با ورودی لبه تیز پرداخته شده‌است. برای این منظور سناریوهای مختلفی با تغییر در میزان قطر دهانه آبگیر، تدوین گردید. پس از بررسی هیدرولیکی جریان در اطراف سطح ریزش بحرانی، مشخصات هندسی این محدوده مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که هندسه سطح ریزش بحرانی به­صورت کره نبوده و از شکل دلوار پیروی می‌نماید، که این ناحیه ریزش متناسب با قطر دهانه آبگیر تغییر حجم می‌دهد. هم­چنین ارزیابی­های به­عمل آمده در راستای تغییر در میزان ارتفاع آبگیر نشان داد که با افزایش ارتفاع آبگیر باقطر ثابت، از 3P/D=به 5P/D=سرعت‌های شعاعی، مماسی و عمقی در سطح ریزش، به­ترتیب 45، 24 و 11 درصد افزایش داشته‌اند.

Awareness of the important moisture points is crucial for irrigation studies on the farm, but measuring this information in a direct way is very costly and time consuming. Therefore, several models and relationships have been developed as Pedotransfer functions which indirectly predict the hydrological properties of the soil using readily available soil data with the aid of a series of proper mathematical relationships (Nguyen et al., 2015). Since the measurement of important moisture points is a time consuming, costly and difficult work, many attempts have been made in order to use simpler soil properties such as texture, the amount of organic matter, and bulk density. Pedotransfer functions are indeed predictive functions which establish relationship between the soil’s readily available and latency data (e.g., the percentage of sand, silt and clay, bulk density and organic matter) including the parameters of the moisture curve (field capacity and permanent wilting point) (Botulla et al., 2013). Moreover, the functions that can be successfully implemented in an area may not have suitable adaptations in another area with real values. There are several methods for obtaining Pedotransfer functions, among them are linear regression (LR), artificial neural networks, fuzzy adaptive-neural inference, and support regression vector. Various researchers have studied the development of Pedotransfer functions and evaluated the predictive models in the water and soil sciences. As a sample, Shop and Lajj (1998) estimated the soil moisture curve using the neural network. They found that the artificial neural network was better than some of the regression Pedotransfer functions provided by other researchers, and if more readily available properties were used as inputs, the prediction accuracy increased. However, there was always a significant difference between the predicted and measured moisture values. Zhang et al. (2007) estimated the soil moisture curve for 110 non-calcareous soil samples with different tissue classes through the artificial neural networks and regression models. They showed that the neural network predicts the moisture curve better than the regression method with higher correlation coefficient in most tissue classes. Lin et al. (2009) argued that the SVM method was much faster trained than the artificial neural network. SVM was also found to have a more accurate prediction than the artificial neural network. Chen et al. (2010) used support vector machines to model daily rainfall and compared the results with that of the multivariate analysis method. It was found that the results of predictions from SVM were more accurate. In turn, Kaihua et al. (2014) used support vector machines to predict cationic capacity on different horizons of the soil in Qingdao, China. They performed their studies at 208 points on two horizons of the soil, and concluded that the SVM model improved predictions. Considering the significance of knowing the important points of soil moisture in Shahrood area for agricultural projects and irrigation schedules, developing appropriate Pedotransfer functions and evaluating models is necessary so as to obtain moisture of the field capacity and permanent wilting point. This research, thus, evaluates the performance of three models of support vector regression, artificial neural networks, and linear regression in the development of soil Pedotransfer functions and the effect of number and type of input variables on the performance of the models.

Being vulnerable to food shortage, tomatoes are dependent on nitrogen fertilizer for their growth and crop yields (Zomorrodi, 2006). In effect, there is a close relationship between the amount of nitrogen fertilizer consumed and the accumulation of nitrate, which poses a threat to consumer health (Mousavi Fazl, 2005). The accumulation of nitrate in tomatoes has a considerable negative effect on its quality and increase the amount of toxic substances in tomatoes (Malakuti et al., 2005). The results of many studies show that the appropriate combination of nitrogen fertilizer treatments and the irrigation regime in such a way that the plant encounters a certain level of water stress during a particular period or throughout the growing season may lead to the maximum efficiency of water usage in the plant (Bagheri et al., 2016). Zomorrodi (2006) examined the effect of deficit irrigation on the quantitative and qualitative characteristics of tomatoes. The results showed that the effects of irrigation water on vitamin C, acidity and soluble solids were significant. Khorramian (2015) also studied different levels of drip irrigation with the supply of 40, 70 and 100% water requirement on the yield and water use efficiency in tomatos. The findings of this study showed that maximum yield was obtained from drip irrigation with 100% water level, while 40% water level treatment had the highest water use efficiency.

Bridges constructed across rivers are among the most important structures, especially during and after flood events. Bridge piers are exposed to some hazardous factors such as local and contraction scour hydrodynamics. The lower prediction of maximum scour depth can cause bridge failure, while over-prediction leads to a very costly project. The appropriate estimation of maximum scour depth around bridge piers is, thus, necessary. In some bridges, more than a single pier is considered during the design phase, and the interaction between the adjacent piers makes the situation very different. The flow structure and scour process around a group of bridge piers are, indeed, very different from a single bridge pier. Many researchers have studied the scour around single and/or multiple-column bridge piers. For instance, studying the scour depth for a group of piers, Mahjub et al. (2014) reported that the maximum scour depth around the second bridge pier was less than that of the upstream pier, while the scour depth around the third pier was lower than that of the first and second piers. Moreover, Daneshfaraz et al. (2014) investigated the effect of pier slots on the maximum scour depth around the two-column bridge piers. The results that the slot reduced the maximum scour depth compared to the piers without a slot. In this paper, the flow and bed topography around a group of piers was studied experimentally.

Introduction Khuzestan plain as one of the fertile regions in Iran is suffering from some problems such as soil salinity and water deficit. The most important irrigated crop in Khuzestan is wheat and its average yield in the southern parts of Khuzestan reaches 2 to 3 t ha-1,. Irrigation management and optimal conditions, however, should be provided to reduce both water and salinity stresses in the crop yield in the region. To introduce the best irrigation schedule for wheat in the study area, we applied the AquaCrop model to simulate the irrigation scheduling for the crop. The aims were to (1) calibrate and validate the model, (2) determine the appropriate irrigation scheduling for wheat to improve water productivity and increase grain yield, and (3) also evaluate the performance of the model. Methodology To achieve the aims of the research, the Elhai region was selected in almost the provincial center with the coordinates of 31° 38' N and 48° 37' E. The AquaCrop model was, then, used for simulating grain yield and water productivity. This model required daily climate data, phonological and agronomic data, soil characteristics, irrigation water, and groundwater data to be able to simulate the plant and soil parameters. A field experiment was conducted in the Elhai area for collecting the data as was mentioned above (as model inputs) during the wheat growth season (2014-2015). Two farms with different soil characteristics were selected for this purpose. However, in order to calibrate and validate the model, more data was needed. Therefore, two other field experiments were carried out in the site of Veys. Consequently, one farm was used for calibration and three farms were, in turn, used for the validation of the model. Sampling from soil profile (1.2 m) was carried out in the growing season. Water and ground water samples were, then, taken in each irrigation event. In order to be able to assess the irrigation scheduling scenarios accurately, it was necessary to consider a wide range of events, times and amounts of water in simulating scenarios. In this case, ten scenarios were run for simulating the grain yield and water productivity for a 12-year period (2003-2014) in farm 1 of Elhai (Table 1).

Introduction One of the most important problems arising after the construction of a dam is sedimentation in the dam’s reservoir. In turn, one of the phenomenon that may affect the sedimentation is density currents. A density current is, indeed, the movement of a fluid through another one that has a different density. If there was saline stratification in the vertically downward direction in the reservoir of the static fluid, density current occurs as interflow. Kao (1977) derived the flow diffusion velocity along a common surface between two homogeneous fluids based on Bernoulli's theory. Likewsie, Ungarish (2012) and Sahuri et al. (2015) conducted studies on the interflow density current. Methodology The experiments were conducted in a flume of 8 meters long, 34 centimeters wide and 70 centimeters high. To that end, a solution of water and salt was used to form the ambient fluid with saline stratification and a mixture of water and sediment particles as the dense fluid. 48 experiments were, then, carried out with 4 discharges (1, 1.5, 2, and 2.5 l/s), 3 slopes (2.5, 3.25, and 4 percent) and 4 concentrations (5, 10, 15, and 20 g/l). The motion of the interflow density current in a layered fluid is like that the flow entering the reservoir first expands as an underflow current and after moving a distance, it enters through saline layers of the fluid with saline stratified layers. The current, then, separates itself from the bed at a location in the reservoir where the density of the dense flow equals to that of the layered one. This way, the current finds the suitable density in its environment and moves in a horizontal layer (Fig.1).

Rainfall is the main motivator in the hydrologic cycle of the basin and it is an element of meteorological phenomena undergoing severe changes in time and place. The suitability of density and distribution of rain gauges in the rain gauge networks of each area is an effective step in the success of the water plans, regional projecting and effective use of the information (Karamouz et al., 2010). Many researchers have shown that the geostatistical prediction method provides better estimates of the regional rainfall than the traditional methods. Tanaka and Putthividhya (2013) used the geostatistical method to assess the quality of the rainfall estimation in the Basin of Chao Phraya. They tried to calculate the difference between the rainfall data and the results obtained from the above methods by plotting Thiessen Network and the co-ordinate lines by nverse Distance Weighting and Ordinary Kriging methods. They also examined the correlation between the height, humidity and temperature with the recorded rainfall values. The findings showed that height had a significant correlation with Monsoon rainfall, while humidity and temperature correlated with the monthly rainfalls. Yang and He (2013), using the super innovative firefly algorithm concluded that this algorithm is more suitable than the optimal search strategy. Considering the problems of Urmia Lake located in the northwest of Iran, comprehensive studies with an inclusive approach to the problems in this basin are considered necessary. Indeed, it is necessary to concentrate more on the process used in the design of the rain gauge networks and begin to redesign the existing networks in order to refine and complete them.

Rainfall is among the most important climatic factors affecting the rainfed cultivation. Thus, in order to maintain water consumption in current agriculture, with the view of water resources management, the country needs to convert some irrigated land areas to rainfed cultivation in the near future. Indeed, it is necessary to conduct an analytical study on rainfed agriculture and identify appropriate areas for rainfed agriculture in the country, especially in Urmia Lake basin. Principal component analysis (PCA), K-Means and Ward have been already used to assess climate regionalization in different regions such as Spain (Diaz and Rodrigo, 2004), Greece (Kitsara et al, 2005), central-northeastern region of Mexico (Pineda-Martinez et al, 2007), Luanhe basin (Hassan and Ping, 2012) and Iberian Peninsula (Parracho et al, 2015). This study was, thus, intended to study the regionalization of the eastern part of Urmia Lake basin on the basis of the precipitation and yield of rainfed wheat using PCA, K-Means and Ward methods. To that end, the maps were drawn in the GIS environment and three methods of clustering were compared. Finally, using the clustering of precipitation and rainfed yield, wheat cultivability was investigated in the eastern part of Urmia Lake. To that end, the daily rainfall dataset of 26 rain gauge stations were used and the yield of rainfed wheat was considered during the period. Then, PCA, K-Means and Ward clustering were performed and the results were compiled. The homogenousity of the resulting clusters were analyzed by H and S statistical tests and homogeneous clusters were drawn in the GIS environment. The analytical factor coefficients to the main components, through K-Means clustering method, showed that the clusters point of view, precipitation and rainfed yield were more consistent and the results were close to each other.

Introduction Regarding water scarcity and climate change in Iran, it is necessary to choose an appropriate model for water resources management. To study the effects of climate change, the outputs of AOGCMs Models were used (Lane et al., 1999). Downscaled weather data using LARS-WG model were then used in the watershed simulation model to estimate the streamflow and crop water requirement so as to evaluate the effects of climate change. Hydrologic models were, indeed, needed to simulate the streamflow, and input to the watershed simulation model so as to estimate water supply in the watershed. WEAP model can be used for investigating and simulating the water system performance under the influence of climate and management scenarios. (Tarek et al., 2017). The purpose of this study was, thus, to investigate the climate change impacts on the amount of streamflow to water supply into the Sattarkhan reservoir as well as the allocation of water in Aharchay watershed. Methodology Historical data were used to develop and calibrate the rainfall-runoff. The projections of a GCM were downloaded and downscaled using LARS-WG. The modified weather and resultant streamflow were then implemented in WEAP to analyze climate change impacts on water allocation.

Introduction Groundwater is one of the most important water resources on earth, and water salinity studies are very important for the protection and planning of water resources, especially in arid and semiarid areas such as Iran. Groundwater currently accounts for more than 90 percent of Iran’s total drinking water consumption. This water resource is less susceptible to bacterial pollution and evaporation than surface water, and hence it is more important than surface water. Materials and Methods An ANN includes three layers, namely, input layer, hidden layer and output layer. A network can have more than one hidden layer. In this study, multi-layer perceptron (MLP) was applied to simulate groundwater salinity. MLP is generated through adding one or more hidden layers to one-layer perceptron and can solve complex problems. The feed-forward neural network was the first and simplest type of artificial neural network devised. In a feed-forward network, the information moves in only one direction, forward, from the input nodes, through the hidden nodes and to the output nodes. In the first stage of simulation, all data were normalized and divided into three classes: training data (65% of all data), test data (25% of all data) and cross validation data (10 % of all data). The different transfer functions such as hyperbolic tangent and sigmoid transfer functions were evaluated. Based on the results of this study (through trial-and-error method), the hyperbolic tangent transfer function was the best transfer function. Artificial neural network (ANN) is an efficient tool in hydrologic studies. In this study, an integration of ANN and GIS (the geographic information system) was applied to simulate groundwater salinity. ANN and GIS were, indeed, used for simulation purposes and as a pre-processing and post-processing system of the applied data, respectively. Thus, GIS was applied as an efficient tool to provide the base maps and to estimate the model’s quantitative parameters. Different digital/base maps were provided in GIS environment including DEM, transmissivity of aquifer formations, water table depth, precipitation values and distance from Caspian Sea and water resources using topographic maps of the region and EC values using water salinity secondary data. Different piezometric wells were selected to simulate groundwater salinity (EC). In GIS pre-processing stage, raster layers of the input factors were provided and combined using overlay analysis with a pixel size 1×1 km. Therefore, the surface of study plain was separated to more than 10000 geo-referenced pixels (1×1km). These pixels had values of model inputs or groundwater salinity factors (transmissivity of aquifer formation, water table depth and the distance from water resource). We inserted the site coordinate for every pixel automatically in the GIS medium. Pixels data (networks inputs and coordinate) were exported from GIS and then imported to NeuroSolutions software. In ANN medium, groundwater salinity (EC) was simulated using the validated optimum network for all of the 10000 pixels (the whole study plain).

Introduction Iran is the fourth world producer of figs with an average of 75,833 tons from 1993 to 2013 (FAO, 2016). Estahban area provides about 90% of dried fig in Iran (Jafari, Abdolahipour-Haghighi and Zare, 2012). The rainfed fig orchards in this area have been extremely affected by severe drought in recent years, leading to 10% to 80% reduction in fig trees and fruit in 2010, respectively (Jafari, Abdolahipour-Haghighi and Zare, 2012). For this reason, the tendency to apply supplemental irrigation in Estahban fig orchards has increased in previous years. However, the lack of information about the amount, timing, and application position of supplemental irrigation to achieve efficient use of water in this area makes it difficult to deal with this issue in the study area. The main objective of this study was, thus, to investigate the effect of different amounts and times of supplemental irrigation at different distances from tree trunk on soil water variation, quantity of fruits, and fig growers’ income under drought conditions.

The control of local scour around the piers and bridge abutments has been recognized as an issue of considerable importance due to the structural damage of bridges. Many methods have been already proposed by several researchers to tackle this problem, including methods that change the pattern of flow around the piers, such as sacrificial piles (Melville and Hadfield, 1999; Chabert and Engeldinger, 1956), Submerged vanes (Lauchlan, 1999; Grimaldi et al., 2009a), Slot (Chiew, 1992; Grimaldi et al., 2009b), and collars (Zarrati et al., 2006; Alabi, 2006). In addition to the above methods, other methods have been developed to protect the bed against the scour, including the use of riprap around the pier (Parola, 1993; Graziano et al., 1990), sandy bags, gabions, and geotextiles. The sacrificial piles are, indeed, the piers with smaller diameters than the bridge piers, which divert the flow from the bridge pier leading to the reduction of the scour potential. The efficiency of the sacrificial piles in controlling the scour depends on the number and diameter of the piles, the degree of submergence, the arrangement, their relative placement against the piers, the distance between the piles, the distance between the piles and the piers as well as their angles to the flow (Melville and Hadfield, 1999). According to these methods, many studies have been carried out on the effect of the sacrificial piles in reducing the bridge piers scour. However, the use of submerged piles with different degrees of submergence has been less considered. Since the length of sacrificial piles has an effect on the degree of submergence, the length of the sacrificial piles is effective in scouring, as well. In effect, the present study focuses on the scouring around bridge piers by using 2 different arrangements with and without using the sacrificial pile groups at the upstream of the pier.

The construction of structures such as spur dikes in open channels and rivers is done to control the coastal erosion or water guidance and diversion. Scouring due to changes in the pattern of flow around the structure may result in instability and structural insufficiency, and if designed improperly, it may lead to complete degradation. Thus, the flow pattern and scour depth around the spur dike should be carefully considered. In effect, the type of spur dike used in each project, depending on its usage in the flow path, the depth of scouring and economic considerations must be carefully selected. The open gabion spur dike is one of the most affordable ones and is of high quality in terms of efficiency and ease of construction. A lot of research has been already conducted on impervious and angled spur dikes, including that of Ezzeldin et al.. In their research, they performed experiments on a blade spur dike at various angles ( 30,60 and 90 degree) and reported that the spur dike at 30 degrees was best in terms of depth of scouring and coastal protection. The maximum scour areas for the spur dike in their research were 90 and 60 degrees upstream of the spur dike, while the maximum scour area for the spur dike is 30 degrees along the length of the spur dike. Moreover, scour at 90 ° and 60 ° was equal, and in some cases higher scouring at a 60 ° angle and an increasing cost of constructing the spur dike in angular mode (Because of the real length of more in equal terms). The use of this type of spur dike was unrealistic at an angle of 60 degrees. In addition, Nagy (2005) showed a time test for the vertical and attracting spur dikes, as the scour rate for larger Froude number was higher, and the scour rate for the vertical state was greater than the attracting state. He further concluded that the angled spur dike had less scour depth and volume. Conducting experiments on the scouring around a trapezoidal spur dike at three angles to the downstream of the adjoining coast in two constricted ratios of 0.25 and 1.05, Kuhnle (2002) concluded that the 45 degree spur dike created the most scouring in the area adjacent to the coast, while less scouring was observed for the spur dikes of 90 and 135 degrees .

Reduction of water resources in arid and semi-arid areas requires the application of management methods to achieve optimal performance. With the logical application of saline water as a source of irrigation water, we can supply a part of the crop water requirement (Hamdy, A., Abdel-Dayem, S. and Abu-Zeid, M., 1993), using various applicable management techniques. The optimal management is, in turn, considered as the use of conjunctive irrigation. Two commonly used solutions include mixing salty and fresh water to obtain water with the optimal salinity; and also the periodic application of fresh and salty water (Amer, 2010; Aslam, & Prathapar, 2006). In effect, salt mainly enters the surface layers of the soil through irrigation and the solute moves vertically from the unsaturated to the saturated zone and towards the groundwater. In turn, the SWAP model is often used to simulate the solute transfer in soil. However, field measurement of the solute concentration changes is very difficult in soil profiles. A simulation model can, thus, be used to estimate the accumulation of solutes in the soil profiles. (Van Dam, Huygen, & Wesseling, 1997)

The world population today is about 6.5 billion, and it is estimated that it will increase to 9.1 billion by the year 2050 (UN, 2004). It is estimated that irrigation consumes more than 80% of the good quality water. Due to the reduction in available water resources, the application of water-saving strategies, such as deficit irrigation and the use of underground water resources, can reduce water usage for irrigation. One strategy for the source control is to restrict the outflow in field drains such that the height of the water table is maintained at a shallow depth that allows certain crops to utilize groundwater to satisfy a portion of their water requirements. Shallow groundwater can be a significant source of water for agricultural production, especially during the drought period. The fraction of the crop water demand that can be met by shallow water tables depends on the crop grown, irrigation and drainage management, the soil type, the depth to the water table, and the shallow groundwater salinity(Ayars et al. 2006). A wide range of crops has been successfully grown that obtained a significant portion of the crop water requirement from shallow groundwater. The types of crops range from truck crops (pepper and carrots) to grain, hay, and some tree crops (e.g. date palm) that have salt tolerances from sensitive (lettuce) to tolerant (cotton). Although such observations have been made for moderately salt-tolerant perennial crops, such as alfalfa hay, vine and tree crops have a larger potential for in- situ water use from shallow groundwater than do annual crops because of their well-developed and established root system after the first growing season. Hutmacher et al. (1996) showed that cotton (Gossypium hirsutum L.) crops can obtain 20 to 50% of their water requirement from shallow groundwater under the proper irrigation management. The timing and amounts of surface irrigation impact the extent to which crops will utilize shallow groundwater. Judicious use of deficit irrigation in combination with shallow groundwater management is necessary to achieve optimal results (Ayars et al., 1999).

Rockfill dams are considered as detention structures, used to control floods. Due to rocks’ size and large pores in between, Darcy’s law is invalid in these dams. Many studies have been conducted to investigate the non-linear flow in homogenous coarse porous media. Wilkins (1955), Ahmed and Sonada (1969), and Stephenson (1979) tried to introduce appropriate coefficients of the non-linear flow equation. Other studies have been also conducted to investigate the flow in heterogeneous rockfill structures, such as Hosseini and Joy (2007), introducing a one-dimensional model for non-linear flow in homogenous and heterogeneous coarse porous media. Realizing the importance of layered rockfill dams and the few conducted studies in this field, flow through layered rockfill dam, and horizontal and vertical arrangement of layers have been modeled in the current study. In this regard, a two-dimensional numerical model solving the governing equations by finite volume method has been developed.

Groundwater represents one of the largest stocks of accessible freshwater and accounts for about one-third of freshwater consumption globally (Famiglietti, 2014). Overpumping the groundwater, especially in arid and semiarid areas, has had negative effects on the environment. Recognizing the productivity of water and soil resources is the first step toward planning and managing the increasing optimum operation of these resources. Water resource management, especially that of groundwater, is very important in the arid and semiarid regions (Moslemi, 2015). Water Crisis is one of the most important environmental hazards that have social and economic consequences. Now we have a serious challenge in countries that they have been overpumping groundwater, which further extraction from groundwater table has caused a decrease in the groundwater level in most areas in the world (Moslemi,2015). Statistics in world resources show that groundwater decreasing process has hard conditions. The index of the water crisis in Iran, considering its presence in a dry and semi-arid region, is more unfavorable than the average level in the world, in other words, up to one percent of world populations live in Iran while its portion from sweet water resources is just 0.36 %. On the other hand, all the world just uses 45% of the resources, but Iran has used 66% of its saved sweet water (Khorani and Khajeh, 2014). In population program and their environment national organization, Iran is at the 100th place on the list of countries that their rehabilitation of sweet water per person is low. According to international standards, Iran will soon be in a state of a scarcity of water and will be in a group of countries facing a water crisis (Bargahi and Mousavi, 2007). Research shows that from 609 aquifers in Iran, 300 aquifers are in critical conditions and deemed among forbidden regions for over-extraction and another 40 aquifers are determined to be in critical conditions (Moslemi and Darvishi, 2018). So, in these conditions, we must study more about Iran’s aquifers; although with an exact prediction of groundwater table changes, we can use that in trust water preparation planning and also, in water resource management. Jaghin and Tokahor aquifers in the southeast of Iran are in arid climate conditions, and during recent years, it has been facing a low drop of water table. If we want to have a good decision and correct the planning in management and the extraction methods from these aquifers, it is necessary that the underground water in these plains be investigated in a long period and the complete management solutions be determined. Our goal in this study is investigating the water crisis that happened in Jaghin and Tokahor aquifers and its causing factors. We hope that this project will be one of the important steps for attracting attention to the water crisis in this case study.

Denil fishway contains a direct rectangular channel in different slope rates associated with special baffles inside the channel. The layout of the baffles provides an energy dissipation process which provides an acceptable operating condition for passing the fish in continues path along the channel. Denil fishway divides the current to two different parts, including the main current located at the middle of the channel and lateral currents along the frame position. The interaction between main and lateral currents provides the main process of mass and acceleration movement and concludes a significant energy reduction based on the turbulent process. In the other words, it can be concluded that the frequent baffles make the channel very rough, which results in a suitable condition for migrating fishes to the upstream (Cea et al., 2007). Rajaratnam and Katapodis (1983) conducted common research on the hydraulic of the fishway structures. They focused on the Denil fishway as one of the most important fishway structures among different types. The result of their study on the Denil fishway is the developed equation for measuring the discharge of the flow in the channel in various geometric scenarios. The physical model of the Denil fishway was constructed in the hydraulic laboratory at Alberta university, and the flow rate and velocity profiles were measured using the electromagnetic flowmeter and miniature velocimeter, respectively. Rajaratnam and Katapodis (1983) introduced six different Denil fishway types. The result of this study has shown that the output data are relatively similar to the Denil type 2. Equations (1), (2) are the main equations of the Denil fishway type 2 based on Rajaratnam and Katapodis (1983) studies.

Introduction In the pursuit of detecting the trend and the shift in trend in hydro-meteorological variables, various statistical methods have been developed and used over the years. Of the two methods commonly used (parametric and non-parametric), the non-parametric method has been favored over parametric methods. Long term trend analysis can reveal the beginning of the trend year, trend changes over time, and abrupt trend detection in a time-series. It is expected that the findings of this study will bring about more insights on understanding the regional hydrologic behavior over the last several decades in Iran. Methodology This paper analyzes the behavior of annual and seasonal temperatures, precipitation, and relative humidity. Datasets of 37 stations in Iran were analyzed from 1961 to 2010. The pre-whitening technique was used to eliminate the effect of the autocorrelation of data series. The Mann–Kendall (MK) test and the Sen's slope estimator were applied to quantify the significance of the trend and the magnitude of the trend at a 95% confidence level, respectively. The surface interpolation technique was used to prepare a spatial temperature, precipitation, and relative humidity data map over Iran from the point data measuring stations within the ArcGIS framework. For spatial distribution of trends in maps, contours are generated using an inverse-distance-weighted (IDW) algorithm.

Evaporation loss is a key component of water resource management in arid and semi-arid regions where they are not uniformly distributed temporally. Also, due to the climate condition and physical characteristics of arid areas, a major part of rainfall will be out of reach in the form of flash floods and a few percent is recharged to groundwater aquifers. Rainwater harvesting system (RWHS) is considered as one of the most instrumental techniques that can save rainwater for domestic or agricultural uses. It is a technology used for collecting and storing rainwater in rooftops, land surfaces, or rock catchments using some simple techniques, such as natural and/or artificial ponds and reservoirs. In recent years, climate change has caused significant changes in the meteorological and hydrological components. Also, since precipitation is the main driver of RWHS, changes in its value and time can significantly change the operation of these systems. Therefore, in order to reach sustainable development, water resource management based on rainwater harvesting systems will be inevitable. These systems are moderately reliable methods to increase available water. The main aim of this study is the reliability assessment of rainwater harvesting systems designed for a future period (2017-2030) in Birjand, the center of Southern Khorasan Province, east of Iran.

River flow prediction is one of the most important key issues in the management and planning of water resources, in particular the adoption of proper decisions in the event of floods and the occurrence of droughts. In order to predict the flow rate of rivers, various approaches have been introduced in hydrology, in which intelligent models are the most important ones. The application of artificial neural networks (ANNs) to various aspects of hydrological modeling has undergone much investigation in recent years. This interest has been motivated by the complex nature of hydrological systems and the ability of ANNs to model non-linear relationships. ANNs are essentially semi-parametric regression estimators and well suited for hydrological modeling, as they can approximate virtually any (measurable) function up to an arbitrary degree of accuracy (Hornik et al., 1989). A significant advantage of the ANN approach in system modeling is that one need not have a well-defined process for algorithmically converting an input to an output.

The Curve Number (SCS-CN) method, one of the most widely used methods for estimating runoff in hydrology, has been developed by soil conservation services. The application of SCS equation in Iran may be mixed with considerable errors due to different climatological, geological, and hydrological characteristics. In addition, the other cause of error in this method is the relationship between Ia and S (Equation 2), which is experimental and has been taken from rainwater data in small laboratories (Anonymous, 1972). This relationship can be criticized in terms of the document and was examined in various studies of its accuracy and application (Bo et al., 2011, Shi et al., 2009, Baltas et al., 2007, Mishra et al ., 2006,2004, Hawkins et al., 2002), In order to calibrate the SCS equation and evaluation in empirical relations, Pasekohak catchment was selected. Pasekohak basin includes four sub-basins where flood runoff was gauged during five flood events. Curve Number (CN) for the sub-basins was estimated according to the remote sensing, geological maps, and field works. The real hydrograph for each event was compared with SCS hydrograph in HEC-HMS software, and the calibration and correction of SCS coefficients were conducted. The results suggest a correction coefficient of 0.92 for SCSLag, the average ratio of Ia/S is 0.044, which is completely different from 0.2 in SCS. The CN in the study area is 0.41 of CN provided by SCS.