لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در تحقیق حاضر، مقادیر ET0 روزانه و میانگین ET0 روزانه ماه های مختلف سال، با روشهای فائو – پنمن – مانتیث (FP-M) پنمن – رایت (P-W) و هارگریوز – سامانی (H-S) با استفاده از داده های ایستگاه سینوپتیک مهرآباد تهران برآورد گردید. دوره آماری مورد استفاده از سال 1966 تا 1998 بود. به علت عدم داده های لایسیمتری در منطقه تهران و توصیه به عمل آمده از طرف سازمان فائو، مقادیر ET0 روزانه محاسبه شده با روش فائو – پنمن – مانتیث به عنوان مقادیر واقعی ET0 در نظر گرفته شد و مقادیر برآورد شده از طریق روشهای پنمن – رایت و هارگریوز – سامانی با آن مقایسه گردید. طبق نتایج حاصل، مقادیر برآورد شده ET0 روزانه و میانگین ET0 روزانه ماه های مختلف سال با روش P-W، از مقادیر ET0 روش FP-M، به ترتیب 13% و 11% بیشتر تخمین زده شد. مقدار SEE (خطای استاندارد تخمین ها) بترتیب 0.52 و 0.46 میلیمتر در روز به دست آمد. مقادیر ET0 به روش H-S به ترتیب 14% و 12% کمتر از مقادیر روش FP-M حاصل شد. مقادیر SEE در این حالت به ترتیب 1.11 و 0.75 میلیمتر در روز برآورد شد. جهت کاهش اختلاف بین مقادیر ET0  روشهای P-W و H-S با روش FP-M، مقادیر ET0 برآورد شده با روش های P-W و H-S با استفاده از مقادیر a و b رابطه رگرسیونی تصحیح گردید. بعد از تصحیح، اختلاف مقادیر ET0 برآورد شده با روش های P-W و H-S با روش FP-M به ترتیب 3% و 4% برای مقادیر روزانه و بترتیب 8% و 4% برای مقادیر میانگین های ماهانه برآورد گردید. در این حالت مقادیر SEE به ترتیب 0.30 و 0.89 میلیمتر در روز برای مقادیر روزانه و 0.18 و 0.37 میلیمتر در روز برای مقادیر ماهانه برآورد گردید. نتایج نشان می دهد که برآوردهای معادله H-S در شرایط گرم و خشک منطقه مورد نظر به خصوص پس از تصحیح رگرسیونی تفاوت فاحشی با نتایج معادله P-W ندارد. 

یکی از روش های بهبود مدیریت مصرف آب در مزرعه، تخمین دقیق میزان آب مصرفی گیاه و اطلاع از چگونگی تغییرات زمانی تبخیر- تعرق گیاه مرجع می باشد. مطالعه و بررسی تبخیر- تعرق گیاه مرجع برای ارایه الگوی کشت مناسب و بهینه سازی استفاده از منابع آب موجود در دوره های آتی ضروری است. با توجه به وسعت کشور، تنوع تغییرات زمانی تبخیر- تعرق گیاه مرجع و تحقیقات اندک در این زمینه، تحقیق در مورد تغییرات زمانی این پارامتر ضروری بوده و از جمله اهداف اصلی این طرح می باشد. پس از جمع آوری آمار و اطلاعات 33 ایستگاه سینوپتیک با طول دوره آماری 40 ساله، تبخیر- تعرق گیاه مرجع به روش فائوپنمن- مانتیس محاسبه گردید و روند تغییرات زمانی این پارامتر در مقیاس ماهیانه برای هر ایستگاه در دو دوره آماری بلندمدت (40 ساله) و کوتاه مدت (20 ساله) به روش معنی دار بودن شیب خط روند زمانی و همبستگی رتبه ای اسپیرمن محاسبه گردید. خلاصه نتایج بیانگر آن است که در دوره آماری 40 ساله، به طور میانگین 38 درصد از ایستگاه ها دارای روند مثبت و 62 درصد دارای روند منفی و در دوره آماری 20 ساله، 62.5 درصد ایستگاه دارای روند مثبت و 37.5 درصد دارای روند منفی بوده اند که با کاهش طول دوره آماری از سطوح دارای روند منفی کاسته شده و به سطوح دارای روند مثبت افزوده شده است. همچنین در دوره آماری 40 ساله، تبخیر- تعرق، گیاه مرجع در ماه آوریل در بیشتر از 60 درصد ایستگاه ها دارای روند مثبت و در ماه های مارس، اکتبر و نوامبر در بیشتر از 75 درصد از ایستگاه ها دارای روند منفی بوده لیکن در دوره آماری 20 ساله، در کلیه ماه های سال این عامل در بیشتر از 60 درصد ایستگاه ها دارای روند صعودی بوده است.

کشور ایران جزء مناطق خشک و نیمه خشک جهان است و با محدودیت شدید منابع آب مواجه است. تعیین تبخیر و تعرق که یکی از اجزای اصلی چرخه هیدرولوژی می باشد. بسیاری از مطالعات از جمله توازن هیدرولوژیک آب، طراحی و مدیریت سیستم های آبیاری، شبیه سازی میزان محصول و مدیریت منابع آب از اهمیت بالایی برخوردار است. در حال حاضر روش های گوناگونی برای محاسبه تبخیر و تعرق گیاه مرجع وجود دارد. بر اساس نتایج مطالعات انجام شده در مناطق مختلف، پس از دستگاه های لایسیمتر وزنی، روش فائو- پنمن- مانتیث، هم در شرایط آب و هوایی خشک و هم در شرایط آب و هوایی مرطوب، به عنوان دقیق ترین روش معرفی شده است. در این مطالعه تبخیر و تعرق گیاه مرجع با استفاده از روش فائو- پنمن- مانتیث در 29 ایستگاه کلیماتولوژی و سینوپتیک انتخاب شده در استان یزد محاسبه شد. سپس با برقراری ارتباط بین پارامتر تبخیر و تعرق با ارتفاع و همچنین روش عکس مجذور فاصله نقشه های مقادیر تبخیر و تعرق گیاه مرجع در سطح استان پهنه بندی گردید. نشان داد که مناطق مرکزی، جنوبی و برخی نواحی غربی استان از شدت تبخیر و تعرق بیشتری نسبت به مناطق شمالی و شرقی برخوردار هستند.

هدف از این تحقیق تعیین تبخیر-تعرق پتانسیل (ETo) با استفاده از روش های موازنه انرژی و تشت تبخیر در مقایسه با روش فائو پنمن مونتیث بود. منطقه مورد مطالعه در استان آذربایجان غربی و در فاصله 37 کیلومتری شمال ارومیه واقع گردیده است. در این تحقیق از داده های ایستگاه هواشناسی سینوپتیک کهریز مربوط به یک دوره زمانی 7 ماهه از ماه آوریل تا اکتبر طی سال های 2006 الی 2008 میلادی استفاده گردید. بعد از تجزیه و تحلیل داده ها میزان تبخیر-تعرق پتانسیل به هر سه روش، به صورت روزانه و ماهانه تعیین گردید. نتایج نشان داد میزان برآورد ETo در روش موازنه انرژی دقیق تر از روش تشت تبخیر می باشد. حداکثر و حداقل میانگین سه ساله ETo در روش موازنه انرژی (محاسبه شده با ضریب بازتابش، 25%=α ) به ترتیب 5/8 و 7/2 میلی متر بر روز به دست آمد. این مقادیر در روش تشت تبخیر به ترتیب 5/6 و 9/0 و در روش فائو پنمن مونتیث 3/11 و 9/2 میلی متر بر روز محاسبه گردید. در روش موازنه انرژی مقادیر میانگین سه ساله نسبت باون (β ) و تشعشع خالص خورشیدی به ترتیب بین 4134/0-تا 2443/0-و 7/1 تا 4/8 میلی متر بر روز به دست آمد. در روش تشت تبخیر مقدار ضریب تشت بین 45/0 تا 82/0 محاسبه شد.

در این پژوهش حساسیت معادله فائو پنمن- مانتیث 56 نسبت به تغییرات سرعت باد در شهرهای سنندج، ارومیه و تبریز مورد بررسی قرار گرفت. برای محاسبه تبخیر و تعرق پتانسیل گیاه مرجع از نرم افزار REF-ET استفاده گردید. داده های مربوط به 12 پارامتر در دوره آماری مشترک 41 ساله (2005-1965) برای 3 ایستگاه مورد بررسی به صورت ماهانه به عنوان ورودی نرم افزار در نظر گرفته شد که شامل: متوسط حداکثر دما، متوسط حداقل دما، متوسط دمای خشک، متوسط دمای نقطه شبنم، حداکثر رطوبت نسبی، حداقل رطوبت نسبی، متوسط رطوبت نسبی، سرعت باد، بارش، فشار بخار و ساعات آفتابی می باشند. حساسیت معادله پنمن- مانتیث فائو 56 به نسبت تغییرات 10 درصدی و 20 درصدی پارامترها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تغییرات تبخیر و تعرق گیاه مرجع نسبت به تغییرات کاهشی سرعت باد حساس تر بوده و بیش ترین تغییرات آن در کاهش 20 درصدی سرعت باد مشاهده گردید. بیش ترین درصد تغییرات تبخیر و تعرق در ایستگاه تبریز و کم ترین تغییرات تبخیر و تعرق در ایستگاه ارومیه رخ داد. تغییرات تبخیر و تعرق نسبت به درصد تغییرات سرعت باد در شهرهای سنندج و تبریز خطی و در شهر ارومیه تقریبا غیرخطی بود.

تعیین تبخیر – تعرق، پایه و اساس طراحی ظرفیت سیستم های آبیاری، برنامه ریزی آبیاری و مطالعات هیدرولوژیکی می باشد. نیاز شدید و مداوم به داده های تبخیر – تعرق موجب ابداع روش های متعددی برای برآورد آن شده است. بنابراین ضرورت دارد با توجه به اقلیم هر منطقه، بهترین روش برآورد تبخیر – تعرق مرجع برای کاربرد در طراحی پروژه های مهندسی آن منطقه انتخاب گردد. در تحقیق حاضر با انتخاب روش فائو – پنمن – مانتیث به عنوان رابطه استاندارد، اعتبار مقادیر تبخیر – تعرق مرجع (ET0) برآورد شده از طریق روابط هارگریوز – سامانی، ماکینک، تورک و پاپاداکیس (که دارای رابطه ساده ای برای برآورد مقادیر ET0 می باشند) در اقلیم های مختلف ایران بررسی شد. بر اساس روش دومارتن، اقلیم های ایران به 8 گروه فراخشک، خشک بیابانی، نیمه خشک، مدیترانه ای، نیمه مرطوب، مرطوب، خیلی مرطوب نوع الف و خیلی مرطوب نوع ب تقسیم بندی گردیده است. برای هر یک از اقلیم های فوق (بجز اقلیم نیمه مرطوب) یکی از ایستگاه های هواشناسی سینوپتیک واقع در آن اقلیم انتخاب گردید. با توجه به نتایج حاصل، مقادیر ET0 روزانه برآورد شده در اقلیم های خشک بیابانی، نیمه خشک و مدیترانه ای از طریق روش هارگریوز – سامانی و در اقلیم های فراخشک، مرطوب و خیلی مرطوب نوع ب از طریق روش تورک و در اقلیم خیلی مرطوب نوع الف از طریق روش ماکینک دارای بهترین همبستگی و کمترین اختلاف با مقادیر ET0  روزانه برآورد شده از طریق روش فائو – پنمن – مانتیث می باشد. برای مقادیر میانگین ماهانه ET0 روزانه، در اقلیم های خشک بیابانی و نیمه خشک برآوردهای روش هارگریوز – سامانی، در اقلیم های مدیترانه ای مرطوب، خیلی مرطوب نوع الف و خیلی مرطوب نوع ب، برآوردهای روش ماکینک و در اقلیم فراخشک برآوردهای روش تورک بهترین همبستگی و کمترین اختلاف را با مقادیر میانگین ماهانه ET0 روزانه برآورد شده با روش فائو – پنمن – مانتیث داشت. با اعمال تصحیح از طریق رابطه رگرسیون روی 50 درصد مقادیر ET0 روزانه برآورد شده از طریق روابط ساده برآورد ET0، اختلاف مقادیر ET0 روزانه و مقادیر ماهانه میانگین ET0 روزانه با مقادیر استاندارد متناظر آن کاهش پیدا کرد. در کلیه اقلیم های ایران برآوردهای روش پاپاداکیس نسبت به سایر روش های مورد مطالعه دارای کمترین همبستگی و بیشترین اختلاف با مقادیر ET0 برآورد شده با رابطه استاندارد می باشد.

تبخیر تعرق (ET) تابع متغیرهای مختلف اقلیمی و ویژگی های توپوگرافی هر منطقه است. اولویت بندی و تعیین شدت تاثیر هر یک از این پارامترها بر روی تبخیر تعرق کمک شایانی به مدیریت منابع آب منطقه می نماید. در این مطالعه، تحلیل حساسیت مدل استاندارد پنمن- مونتیث-فائو در برآورد تبخیرتعرق مرجع (ETo) بر اساس متغیرهای اقلیمی میانگین دمای هوا (T)، تابش خالص (Rn)، سرعت باد (u2) و رطوبت نسبی (RH) انجام پذیرفته است. ایستگاه های هواشناسی منتخب شامل 31 ایستگاه سینوپتیک در گستره ایران با دوره زمانی مشترک 19 ساله (2015-1996) می باشد. طبقه بندی اقلیمی ایستگاه ها نشان داد که از این تعداد ایستگاه مورد بررسی، 3 ایستگاه در اقلیم فراخشک، 10 ایستگاه در اقلیم خشک، 13 ایستگاه در اقلیم نیمه خشک، 2 ایستگاه در اقلیم مدیترانه ای، 2 ایستگاه در اقلیم مرطوب و 1 ایستگاه در اقلیم بسیار مرطوب (الف) قرار دارند. ضرایب حساسیت برای هر یک از متغیرها در مقیاس زمانی روزانه با استفاده از روش مشتقات جزئی و تحلیل حساسیت محلی محاسبه گردید. سپس پهنه بندی ضرایب حساسیت با استفاده از روش عکس مجذور فاصله (IDW) تهیه شد. نتایج نشان داد که ETo محاسبه شده در تمامی اقالیم، به میانگین Rn و پس از آن به میانگین دما حساس بوده است. SRn در ماه های مارس، آوریل، اکتبر و نوامبر بیشترین مقدار را داشته بنابراین، در اکثر ماه های بهار و پاییز بزرگتر و طب ماه های زمستان کوچکتر بوده است. در حالی که کمترین مقدار Su2 با مقدار 0.07 در همه ماه ها به جزء ماه می (11 اردیبهشت تا 10 خرداد) و ژوئیه (10 تیر تا 10 مرداد) و بیشترین آن با مقدار 0.54 در ماه های ژانویه، ژوئیه، آگوست و سپتامبر بوده است. کمترین مقدار SRH در ماه های مارس، آوریل و اکتبر و بیشترین آن در ماه های ژانویه، فوریه، می و ژوئن به ترتیب با میانگین مقادیر 0.20 و 0.45 می باشد. ST طب ماه های تابستان بزرگتر و طی ماه های زمستان کوچکتر بوده است.

تبخیر و تعرق یکی از مهمترین عوامل اتلاف آب می باشد. تبخیر و تعرق یک پدیده پیچیده ای است که به عوامل و داده های زیادی بستگی دارد، بنابراین برآورد دقیق میزان تبخیر و تعرق، بسیار مشکل و پرهزینه می باشد. هدف از این مطالعه برآورد تبخیر و تعرق با استفاده از الگوریتم توازن انرژی سطحی برای زمین (سبال) و همچنین ارزیابی عملکرد شبکه های عصبی مصنوعی در برآورد تبخیر و تعرق می باشد. جهت محاسبه میزان سبال تبخیر و تعرق، روش الگوریتم سبال بوسیله تصاویر ماهواره ای مورد استفاده قرار گردید. در این تحقیق از چهار تصویر لندست 8 استفاده شد که مقایسه نتایج بدست آمده از دو روش، سنجش از دور و معادله پنمن- مانتیث- فائو، نشان می دهد که میانگین مربعات خطا (MSE) 1.54 و میانگین خطای مطلق (MAE) 1.04 میلیمتر در روز می باشد. برای حل پیچیدگی فرآیند تبخیر، از شبکه های عصبی مصنوعی برای پیش بینی تبخیر از تشت بر اساس داده های هواشناسی استفاده گردید. در این تحقیق شبکه پرسپترون با الگوریتم پس انتشار خطا برای آموزش آن استفاده شد. برای آموزش شبکه از داده های اقلیمی روزانه 13 ساله ایستگاه صفی آباد دزفول استفاده شد. نتایج حاصل از محاسبات نشان داد بهترین شبکه، شبکه ای با همه ورودی ها، با یک لایه پنهان و 28 نرون در لایه میانی می باشد. نتایج پیاده سازی این شبکه نشان دهنده، شاخص های آماری معیارهای میانگین مربعات خطا (MSE) 0.0032، میانگین خطای مطلق (MAE) 0.0445 و ضریب تبین (R2) 0.9609 می باشد. مقایسه نتایج بدست آمده از روش شبکه های عصبی مصنوعی با روش پنمن- مانتیث- فائو نشان می دهد که میانگین مربعات خطا (MSE) 1.11 و میانگین خطای مطلق (MAE) 0.52 میلی متر در روز می باشد. این نتایج، بیانگرعملکرد بهتر شبکه های عصبی مصنوعی نسبت به روش سنجش از دور در برآورد میزان تبخیر و تعرق می باشد.