فهرست مطالب

اکو هیدرولوژی - سال یکم شماره 1 (تابستان 1393)

مجله اکو هیدرولوژی
سال یکم شماره 1 (تابستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/05/25
  • تعداد عناوین: 7
|
  • نسرین کلاهچی *، محسن محسنی ساروی، علی طویلی، قاسم اسدیان صفحات 1-10
    در این تحقیق، مقدار ربایش در برخی از گیاهان غالب بوته ای و پهن برگ در حوضه آبخیز گنبد واقع در استان همدان با روش وزنی بررسی و اندازه گیری شد و در هر گروه مطالعاتی، روابط میان فاکتورهای مورفولوژی گیاه (ارتفاع، قطر بزرگ، قطر کوچک، حجم و سطح تاج پوشش) و فاکتورهای فیزیوگرافی حوضه آبخیز (ارتفاع از سطح دریا، درصد شیب و جهت شیب) با مقدار ربایش در قالب مدل های رگرسیونی ساده خطی، غیرخطی و چندمتغیره در نرم افزار آماری مینی تب ارائه شد. نتایج بیانگر تاثیر معنادار خصوصیات مورفولوژی گیاهان (سطح تاج پوشش، حجم گیاه، قطر بزرگ و کوچک گیاه، ارتفاع متوسط گیاه از یقه) بر مقدار ربایش است. به طوری که در سطح معنا دار 1 درصد و 5 درصد مقدار ربایش در گیاهان بررسی شده، همبستگی قوی با فاکتورهای مورفولوژیکی نشان داد. مقدار ربایش در گیاهان بررسی شده به صورت زیر است: گیاه هزارخار (322/0 درصد)، چوبک (939/0 درصد)، گل ماهور (092/1درصد)، تلخه بیان (476/1درصد)، گون زرد با حجم بزرگ (85/1 درصد)، کلاه میرحسن (52/2 درصد)، گون زرد با حجم کوچک (42/4 درصد).
    کلیدواژگان: اکوسیستم های مرتعی، اکوهیدرولوژی، ربایش، گیاهان مرتعی بوته ای و پهن برگ، مورفولوژی گیاهان
  • سید علیرضا موسوی*، حسین ارزانی صفحات 11-16
    اکوسیستم های طبیعی از طریق کارکردهای متعدد خود، خدمات و کالاهای بسیاری را در اختیار جوامع بشری قرار می دهند. یکی از جنبه های مهم کارکردی اکوسیستم ها، تاثیر آنها در تنظیم چرخه هیدرولوژیک و کمک به نفوذ و نگهداشت آب در خاک و پیشگیری از جریان آن بر سطح خاک و آثار متعاقب آن از جمله فرسایش خاک و بروز سیل است. کمی کردن کارکردهای اکوسیستمی و برآورد ارزش اقتصادی آنها، تاثیر زیادی بر تنظیم روند بهره برداری از این منابع دارد. در تحقیق حاضر تلاش شد ضمن کمی کردن کارکرد تنظیم آب توسط اکوسیستم های مرتعی حوضه طالقان میانی به عنوان یکی از حوضه های معرف منطقه البرز مرکزی، ارزش اقتصادی این کارکرد برآورد شود. به این منظور با استفاده از روش CN و با روی هم گذاری لایه های اطلاعاتی موثر در این روش، نقشه CN منطقه تهیه شد و با در نظر گرفتن سناریوهای کاهش یا حذف پوشش گیاهی در سطح تیپ های مرتعی، اثر این تغییرات بر مقدار رواناب و نفوذ آب ناشی از بارش های سالانه بررسی شد. در ادامه، ارزش اقتصادی این کارکرد با استفاده از رویکرد هزینه جایگزین برآورد شد. براساس نتایج، ارزش اقتصادی سالانه کارکرد هر هکتار از مراتع منطقه در تنظیم آب به طور متوسط 960628 ریال برآورد شد. محاسبه این رقم به ویژه با توجه به قرارگیری حوضه مطالعاتی در بالادست سد مخزنی طالقان و کاربرد آن در سیاستگذاری مدیریت منابع آب حوضه حائز اهمیت است.
    کلیدواژگان: ارزشگذاری اقتصادی، طالقان میانی، کارکرد تنظیم آب، مرتع
  • معصومه نجفی، وحید عظیمی، محمد شایان نژاد* صفحات 17-24
    در این پژوهش برای ارزیابی حساسیت تبخیر- تعرق گیاه مرجع در دو منطقه اصفهان و رشت با اقلیم های نیمه خشک و معتدل، به کمک دو روش هوشمند، از پارامترهای هواشناسی در طول آماری 1970-2010 استفاده شد. همچنین از شبکه های عصبی با ساختار پرسپترون چندلایه (MLP[1]) و برنامه ریزی بیان ژن GEP[2])) برای آنالیز حساسیت تبخیر- تعرق گیاه مرجع به پارامترهای هواشناسی استفاده شد. در مورد همبستگی پارامترها، نتایج نشان داد در اصفهان و رشت، کمینه دما و بیشینه دما با ضریب همبستگی 968/0 و 926/0 در مقابل دیگر پارامترها، بیشترین همبستگی را دارند و در منطقه اصفهان سرعت باد با بیشینه دما با ضریب 067/0 و در رشت سرعت باد با کمینه رطوبت با ضریب 001/0 کمترین ارتباط را دارند. همچنین نتایج حاصل از این بررسی نشان داد در منطقه اصفهان با کاربرد مدل MLP و با ورودی های بیشینه و کمینه دما، رطوبت، سرعت باد و تعداد ساعات آفتابی، با جذر میانگین مربعات خطا (RMSE[3]) برابر با 418/0 میلی متر در روز بهترین نتیجه را جهت تخمین تبخیر- تعرق مرجع ارائه داد. همچنین در منطقه رشت با کاربرد مدل MLP و با ورودی های کمینه و بیشینه دما، بیشینه رطوبت و تعداد ساعات آفتابی دارای ضریب همبستگی بیشتر و خطای کمتر است و مقادیر تبخیر- تعرق گیاه مرجع را نسبت به واقعیت بهتر پیش بینی می کند. در ارتباط با همبستگی پارامترها با نتایج تبخیر- تعرق گیاه مرجع، نتایج نشان داد، در هر دو منطقه اصفهان و رشت سرعت باد با تبخیر- تعرق با ضرایب 3/0 و 061/0 کمترین تاثیر را بر هم دارند
    کلیدواژگان: شبکه عصبی، برنامه ریزی بیان ژن، تبخیر، تعرق گیاه مرجع، پارامترهای هواشناسی
  • محمد محمدلو، علی حقی زاده *، حسین زینی وند، ناصر طهماسبی پور صفحات 25-34
    دگرگونی اقلیم پدیده ای طبیعی است که در مقیاس زمانی بلندمدت به وقوع می پیوندد. مهم ترین عامل هایی که تغییر اقلیم را تشدید می کنند عبارت اند از: تغییر تابش منعکس شده خورشیدی، تغییر مدار زمین، گازهای گلخانه ای و رانش قاره ها. در این پژوهش حوضه آبخیز باراندوزچای استان آذربایجان غربی با مساحت 1088 کیلومتر مربع بررسی شد. به دلیل نبود ایستگاه سینوپتیک در داخل حوضه، از ایستگاه های مجاور و از روش تیسن پلیگون استفاده شد. وزن هر یک از ایستگاه ها در پارامترهای اقلیمی دمای حداقل، دمای حداکثر، بارندگی و تابش خورشیدی مورد نیاز برای مدل ریزمقیاس نمایی LARS-WG دخالت داده شد. سپس با استفاده از روش وزن دهی، از بین 9 مدل گردش عمومی جو، دو مدل که بیشترین وزن را داشتند، انتخاب شد و تولید داده های اقلیمی دوره آینده تا سال 2040 با استفاده از پنج سناریوی این مدل ها انجام گرفت. در ادامه با استفاده از شبکه پرسپترون چندلایه، رواناب خروجی روزانه تا سال 2040 میلادی تحت پنج سناریوی ذکرشده پیش بینی شد. نتایج نشان داد که تحت پنج سناریوی دو مدل GCM، تغییرات در میانگین رواناب خروجی از حوضه در دوره پایه نسبت به دوره آتی وجود دارد، طوری که میانگین آبدهی رودخانه در دوره آتی در فصل های بهار و تابستان نسبت به دوره پایه تغییر می کند و کاهش می یابد؛ درصورتی که در فصل های پاییز و زمستان میانگین رواناب خروجی نسبت به دوره پایه بیشتر خواهد شد. در کل، حجم رواناب در دوره آتی بیشتر خواهد شد.
    کلیدواژگان: تغییرات رواناب، تغییر اقلیم، حوضه آبخیز باراندوزچای، مدل های گردش عمومی جو، LARS، WG
  • سارا آزادی، سعید سلطانی* صفحات 35-46
    با توجه به اهمیت دستیابی به اطلاعات صحیح از وضعیت خشکسالی و مدیریت ریسک آن به منظور رعایت حقابه تالاب های مهم ایران، در این تحقیق ضرایب اقلیمی شاخص پالمر در 17 حوضه آبخیز کشور واسنجی و پهنه بندی شد و دامنه تغییرات آنها در حوضه های واجد تالاب بین المللی ثبت شده در کنوانسیون رامسر بررسی شد. نتایج نشان داد در وضعیت تر، در حوضه هایی مانند خزر، کارون، گاوخونی و بختگان، مقدار ضریب در ماه های سرد، اغلب کمتر از 10، و در حوضه های بندرعباس، ارومیه و هامون بین 20 تا 30، و در ماه های گرم بین 20 تا 30 بود و بیشترین مقدار (30 تا 40) به حوضه هامون تعلق داشت. در وضعیت خشک، مقدار ضریب در ماه های سرد در اکثر حوضه ها کمتر از 5 و در حوضه های بندرعباس، هامون و ارومیه بین 5 تا 10 به دست آمد، همچنین مقدار ضریب در ماه های گرم در حوضه های گاوخونی، کارون و بختگان بین 5 تا 10 بود و در حوضه بندرعباس و بلوچستان بیشترین مقدار (15 تا 20) نسبت به حوضه های دیگر حاصل شد. به طور کلی در وضعیت های تر و خشک، مقدار ضریب در نواحی ساحلی خزر کمتر، و در هامون بیشتر از دیگر نواحی بود و از اقلیم مرطوب به سمت خشک و فراخشک بیشتر شد. این ضریب در وضعیت تر، بیشتر از وضعیت خشک و در ماه های سرد کمتر از ماه های گرم حاصل شد. با توجه به هماهنگی نتایج این تحقیق با روند اقلیمی موجود در کشور، می توان در مدیریت ریسک خشکسالی از این شاخص به منظور برآورد حداقل آب لازم برای حیات تالاب ها استفاده کرد
    کلیدواژگان: ایران، پهنه بندی، تالاب، شاخص خشکسالی پالمر، ضرایب اقلیمی
  • محمدحسین جهانگیر*، سعیده صادقی، حدیث سلیمانی صفحات 47-57
    سیلاب از مهم ترین پدیده های هیدرواکولوژیک طبیعت است که در هر دوره سبب وارد آمدن خساراتی به دستاوردهای بشری می شود؛ ازاین رو کنترل و هدایت این پدیده، موضوع کار و تحقیق بسیاری از محققان، به ویژه هیدرولوژیست ها بوده که سعی کرده اند با مدلسازی سیلاب، پیش بینی رفتار آن را ممکن کنند تا با استفاده از نتایج، مدیریت اراضی شایان استحصال میسر شود. در مقاله حاضر نیز تلاش می شود به کمک یکی از روش های پرکاربرد، مقدار دبی حداکثر سیلاب در یکی از حوضه های آبخیز مهم کشور تخمین زده شده و وضعیت مناطق مختلف آن در هر دوره بارندگی مشخص شود. بدین ترتیب با استفاده از روش هیدروگراف واحد بدون بعد متعلق به سازمان حفاظت خاک آمریکا و با توجه به تاریخچه بارش هر منطقه، می توان برآوردی کمی از حجم سیلاب محتمل در هر فصل ارائه داد. اگرچه پارامترهای موثر در این روش قدری متنوع و به طور متوالی به هم وابسته اند، نتیجه حاصل تخمین درستی از دبی سیلاب به دست می دهد که با اطلاعات ورودی همخوانی مناسبی دارد. ازاین رو در این مقاله، برای محاسبه مقدار دبی حداکثر سیلاب براساس روش SCS از مدلسازی عددی در محیط نرم افزار Matlab استفاده شده است. به این منظور اطلاعات سیلاب های 24 ساعته در یک دوره آماری چهارساله مدنظر قرار گرفته است. همچنین در پایان کار به منظور مربوط کردن مقدار بارش به دبی حداکثر سیلاب با استفاده از یک تابع وزنه دار، یک رابطه ریاضی با بهترین انطباق بر داده های قرائت شده در هر زیرحوضه استخراج شد که می تواند جایگزین مناسبی برای محاسبات طولانی در حوضه مورد نظر باشد.
    کلیدواژگان: حوضه آبخیز، دبی حداکثر سیلاب، روش هیدروگراف واحد، مدلسازی عددی، مدیریت اراضی
  • مریم موسویان، علی حقی زاده، سمیه دهداری، زینب حزباوی صفحات 59-68
    امروزه توسعه جهانی به طور جدی با مسائل کیفیت آب مواجه شده است. ازآنجاکه کیفیت آب و سلامت اکوسیستم ها یکی از جنبه های مهم حل مسائل اکوهیدرولوژی رودخانه ها به شمار می رود، مطالعه حاضر با هدف بررسی روند تغییرات زمانی فاکتورهای کیفیت آب در ایستگاه ماشین رودخانه زرد، به منظور برنامه ریزی برای مدیریت بلندمدت منابع آب رودخانه و اکوسیستم های اطراف آن انجام گرفت. در این بررسی وجود یا نبود روند فاکتورهای مهم تعیین کیفیت آب شامل پتاسیم، سدیم، منیزیم، کلسیم، سولفات، کلر، بی کربنات، اسیدیته، هدایت الکتریکی و مجموع مواد محلول از سال 1349 تا 1392 توسط روش های من-کندال، لیو و منحنی پایپر بررسی شد و در نهایت نتایج حاصل از روش های سه گانه من-کندال، لیو و منحنی پایپر مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که چهار متغیر پتاسیم، کلسیم، منیزیم وسولفاتدر پایه زمانی بررسی شده روند افزایشی؛ و متغیرهای سدیمو کلر روند کاهشی دارند. نتایج این پژوهش نشان دهنده چالش های جدی در زمینه آب و مدیریت اراضی در حوضه های آبخیز، و مبنایی ضروری برای حل مسائل اکوهیدرولوژی منطقه است.
    کلیدواژگان: روش لیو، کیفیت آب، مدیریت منابع آب، منحنی پایپر، من، کندال
|
  • Nasrin Kolahchi *, Mohsen Mohseni Saravi, Ali Tavili, Ghasem Asadian Pages 1-10
    One of the main components affecting the ecohydrology is interception or loss of rainfall by plant canopy. interception of reduced effective precipitation and dry areas to prevent soil moisture. Low level of abstraction is considered as important factors in managing rangeland resources. In this study, the vegetative form, some broad-leaved plants and plant selection and method of abstraction in weight was calculated. Plants studied, based on morphological structure, following percentage of rainfall received and soil moisture levels have no impact on the hydrological cycle were returned. Cousinia sp (%0.322), Hulthemia sp (%0.348), Acanthophyllum sp (%0.939), Verbascum sp (%1.092), Sophora sp (%1.476), Astragalusparrowianus with a large volume (%1.85), Acantholimon sp (%2.52), Astragalusparrowianus with a small volume (%4.42).
    Keywords: ecohydrology, interception, morphology of olants, Rangeland
  • Seyed Alireza Mousavi *, Hossein Arzani Pages 11-16
    Natural ecosystems provide many goods and services for human beings via their multiple functionalities. One of these important functions is the role of natural ecosystems in regulation of hydrologic cycle and increasing the infiltarion and retention of water in soil context and preventing from water runoff which may cause in unfavorable consequences like soil erosion and flooding. Quantification and economic valuation of these functions is of high importance to regulate the utilization process from these resources. This research is trying to quantify and economically valuate the role of Mid-taleghan rangelands as a representative ecosystem of Central Alborz region in water regulation and conservation function. Curve Number methodology was applied and effective data layers were overlaid to prepare CN map of the study area. Supposing the lack of rangeland vegetation cover, its effects on hydrologic cycle and runoff and infiltration quantities were studied, followed by estimating economic value of the function using replacement cost method. Results show the value of 960628 Rials per acre as the average annual economic value of this function. The importance of this value is especially due to the location of the study area which covers the upper areas of Taleghan reservoir dam and could be useful for water resources management and policy making.
    Keywords: Central Alborz, Economic Valuation, water regulation function, Rangeland
  • Masumeh Najafi, Vahid Azimi, Mohammad Shayannejad * Pages 17-24
    In this study, climatic parameters are used to evaluate the sensitivity of reference evapotranspiration in Isfahan and Rasht with two semi-arid and moderate climates using two intelligent methods during 1970-2010. In this research, multi-layer precpetron e (MLP) and gene expression programming (GEP) intelligent models are used in order to analyze the sensitivity of reference evapotranspiration to meteorological parameters. Results of correlation of the parameters showed, in Isfahan and Rasht, maximum and minimum temperatures have the highest correlation with correlation coefficients of 0.968 and 0.926 with other parameters, and in Isfahan wind speed and maximum temperature with a coefficient of 0.067 and in Rasht, minimum humidity and wind speed with a coefficient of 0.001 have lowest correlations. The results of the survey indicate that in Isfahan using MLP model and the maximum and minimum temperature, humidity, wind speed and number of sunshine hours as inputs, with the root mean square error (RMSE) equal to 0.418 mm/day was the best results for estimating reference evapotranspiration. The application of MLP model in Rasht, with the inputs of maximum and minimum temperature, the maximum humidity and the number of sunshine hours has less error and higher correlation coefficient and the values of reference evapotranspiration are much more similar to reality. Also, about the evapotranspiration of reference plant in relation to parameters that are used in this study the results showed that in two study places, the correlation coefficient between wind speed and reference evapotranspiration are 0.3 and 0.061 in Isfahan and Rasht, respectively which are the lowest coefficients.
    Keywords: gene expression programming, meteorological parameters, Neural Networks, reference evapotranspiration
  • Mohammad Mohammadlou, Ali Haghizadeh *, Hossein Zeinivand, Naser Tahmasebipour Pages 25-34
    Climate change is a natural phenomenon that occurs in the long time scale. The most important factors that intensify climate change are changes in reflected radiation from the sun, changes in Earth's orbit, greenhouse gases and continents drift. In this research the Barandoezchay watershed in West Azerbaijan Province with an area of 1088 km2 was investigated. Due to the lack of Synoptic station in the area, neighbor stations and Thiessen Polygons method were used and the weights of each station was incorporated in the climatic parameters include minimum temperature, maximum temperature, rainfall and solar radiation that are the requirement of downscaling LARS-WG model. Then, using the weighting method, among nine general circulation models, two models were selected which had the highest weight and were performed for production of climate data until 2040 using the scenarios studied in these models. In the next step using Multilayer Perceptron Network, daily runoff was predicted until 2040 under five scenarios of two models. The results showed that under five scenarios of two GCM models, there are changes in the average of runoff from watershed in base period compared to future period. Such that the average of river discharge in the future in spring and summer compared to the base period will be changed and will be reduced, however in autumn and winter, the runoff average will increase compared to the base period, overall total runoff volume will be more in future period.
    Keywords: Barandozchay watershed, general circulation models, LARS, WG, runoff changes
  • Sara Azadi, Saeid Soltani * Pages 35-46
    According to the importance of obtaining accurate informations on drought conditions and it risk management for water right of major wetlands in Iran, in this study climatic coefficients of Palmer Index for 17 watersheds in country was calibrated and zonation and their range in basins containing international wetlands were investigated. Results showed that in wet conditions, in basins such as Caspian, Karoon, Gavkhooni, Bakhtegan this coefficient in cold months was obtained less than 10 and in Bandarabbas, Oroumiye and Hamoon basins was between 20 to 30 and in warm months was between 20 to 30 and the maximum value (30 to 40) was obtained in Hamoon basin. In dry conditions this coefficient in cold months, almost in most basins was less than 5 and in Bandarabbas, Oroumiye and Hamoon basins was between 5 to 10. Also, coefficient value in warm months was obtained 5 to 10 in Gavkhooni, Karoon, Bakhtegan basins, and in Bandarabbas and Balouchestan basins, compared to other areas the maximum value (15 to 20) was obtained. Generally, in dry and wet conditions, the coefficient value on the Caspian coastal regiones was less than and in Hamoon was higher than of other areas, and incresaed in humid toward dry climates. This coefficient in wet conditions was higher than dry conditions and in cold months was higher than warm months. According to agreement of this results with the Iran climate conditions, this index can be used to estimate of the minimum water necessary for wetlands life in drought risk management.
    Keywords: coefficient of climatic characteristics, Iran, Palmer Drought Index, wetland, Zoning
  • Mohammad Hossein Jahangir *, Saeideh Sadeghi, Hadis Soleymani Pages 47-57
    Flood is one of the major hydroecological phenomena that in each period causes damages to human achievements. Therefore, controlling this phenomenon is the subject of many researcher's works and studies specially hydrologists who have tried to predict the flood`s possible behavior by modeling it. This paper is trying to help one of the most widely used methods to estimate the maximum discharge in one of important catchment basins in Iran. So using the Dimensionless Unit Hydrograph method that is released by the Soil Conservation Organization of America, and according to the history of rainfall in each region, the likely quantitative estimates of flood volumes can be presented in each season. Although parameters in this method are diverse and frequently correlative, the results give accurate estimates of the flood discharge that are consistent with the input data. So in this study, to calculate the maximum discharge based on SCS method, numerical modeling has been used in a Matlab program and for this purpose, the 24-hour flood data at a four-year time period has been imported. At the end, to link the precipitation of maximum discharge using a weight-bearing function, a mathematical equation with the best adaptation with each subbasin’s data was extracted which can substitute with the lengthy equations in the intended area.
    Keywords: catchment basin, lands management, maximum discharge, Numerical modeling, unit hydrograph method
  • Maryam Mousavian *, Ali Haghizadeh, Somayeh Dehdari, Zeinab Hazbavi Pages 59-68
    Todays, the world development is facing serious water quality issues. Since protect of water quality and ecosystem healthy is an important aspect of ecohydrology. The present research aimed to analyze the temporal trends of water quality parameters of Mashin Zard river station in order to planning long term management approaches. In this research, trend of some significant factors of water quality such as K, Na, Mg, Ca, So42, Cl, HCo3, pH, Ec and TDS during 1970 to 2013 in Iran calendar by the Mann-Kendall nonparametric statistical test, Liu method and Piper diagram has been studied. The results showed that four factors such as K, Ca, Mg and So4 had increasing trends in the study period. Whereas, Na and Cl had decreasing trend. The results of this study showed that there are serious challenges related to water and land management issues. So, these results are essential basis for achieving the important goals of region ecohydrology.
    Keywords: Liu method, Mann, Kendall test, piper diagram, Water Quality, water resources management