The Q-C Feasibility Domain (QCFD) was defined and proposed as a tool for design of multiquality irrigation water supply systems. It determines all feasible combinations of water discharge and water quality, and can be represented by a point, a line, or an area in a diagram of water discharge versus solute flow rate (a Q-J diagram). The shape of the QCFD is the result of dilution of two or more flows from sources of different water quality. (assuming conservative substances) Several types of QCFDs were analyzed at sources, inner nodes of a network, and of consumer outlets. The effect of water discharge constraints (due to flow limitations in the network) on the QCFDs was formulated and analyzed. Computation of QCFDs of dilution junctions by vector addition of their inflows was described. The method was extended numerically to nonlinear mixing due to dependence of water salinity. Use of this method enables computation of QCFDs for inner nodes in networks, including dilution junctions. The effect of network topology and flow direction was discussed. Application and demonstration will follow in the next paper in this series. Copyright # 2008 John Wiley & Sons, Ltd.key words: irrigation; water supply; water quality; irrigation systems; contamination network analysis; water discharge RÉ SUMÉLe domaine de faisabilité Q-C (QCFD) a été défini et proposé comme un outil pour la conception des systèmes d'alimentation en eau d'irrigation de qualités multiples. Il détermine toutes les combinaisons faisables de débit et de qualité de l'eau, et peut être représenté par un point, une ligne, ou un secteur dans un diagramme débit-concentration (un diagramme de Q-J). La forme du QCFD est le résultat de la dilution de deux écoulements ou plus provenant de sources de qualité différente (en supposant la conservation des quantités). Plusieurs types de QCFD ont été analysés aux sources, noeuds, et sorties du réseau. L'effet des contraintes de débit (dues aux limitations dans le réseau) sur le QCFD a été formulé et analysé. On décrit le calcul de QCFD aux jonctions par l'addition des vecteurs d'apports. La méthode a été étendues numériquement aux mélanges non linéaires du fait de la liaison avec la salinité de l'eau. L'utilisation de cette méthode permet le calcul de QCFD aux noeuds intérieurs des réseaux, y compris les jonctions de dilution. L'effet de la topologie de réseau et du sens d'écoulement a été discuté. L'application et la démonstration suivront dans le prochain papier de cette série.

The world shortage in water sources for irrigation indicates a need to exploit poor water quality sources. Traditional design methods of irrigation systems consider primarily the hydraulic aspects. Inclusion of water quality aspects requires new tailored design methods. The method suggested herein is part of a continuous effort taken in that direction. Earlier works paved the way for the presently suggested design model which computes the feasibility domain of water discharge and quality of supply networks. Steady-state conditions, conservative water quality parameters, instantaneous and complete mixing of water from diverse water quality sources were assumed. The Q-C (chemical transport sub-problem) was dealt with and the QC feasibility domains of sources for the inner nodes and outlets were computed for every feasible flow pattern in a given network. Feasibility of supply was evaluated by comparing demand (water discharge and quality) values with the supply values computed by the QCFD. Real water supply in a rural community in the Arava desert, Israel, was designed using the QCFD model. Feasibility of various irrigation schedules was tested and a guideline for operation derived. The method, however, needs further improvement. Copyright # 2008 John Wiley & Sons, Ltd.key words: irrigation; irrigation systems; irrigation water supply systems; poor quality water; water quality; feasibility domain RÉ SUMÉLa rareté de l'eau dans le monde rend nécessaire l'exploitation des eaux de mauvaise qualité. Les méthodes de conception traditionnelles des systèmes d'irrigation considèrent principalement les aspects hydrauliques. L'inclusion des aspects de qualité de l'eau exige de nouvelles méthodes de conception. La méthode suggérée ici s'inscrit dans un effort continu dans cette direction. Les premiers travaux ont préparé le terrain pour le modèle ici suggéré qui calcule le domaine de faisabilité du débit et de la qualité dans les réseaux. On suppose des conditions de stabilité, de conservation des paramètres de qualité, de mélange instantané et complet des eaux de qualité différentes. Le Q-C (sous-problème de transport des sels) a été traité et les domaines de faisabilité des sources, des noeuds intérieurs et des sorties ont été calculés pour chaque série de débits dans un réseau donné. La faisabilité de la fourniture d'eau a été évaluée en comparant des valeurs de demande (débit et qualité) aux valeurs de fourniture calculées par le QCFD. La fourniture réelle pour une communauté rurale dans le désert d'Arava, Israel, a été conçue en utilisant ce modèle de QCFD. La faisabilité de divers programmes de pilotage de l'irrigation a été examinée et IRRIGATION AND DRAINAGE Irrig. and Drain. 58: 61-71 (2009)