فهرست مطالب

مهندسی و مدیریت آبخیز - سال هشتم شماره 1 (بهار 1395)

مجله مهندسی و مدیریت آبخیز
سال هشتم شماره 1 (بهار 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/01/15
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مهدی رحمانی جوینانی *، رحیم کاظمی، سید رضا امام جمعه صفحات 1-12
    در مکان یابی عرصه پخش سیلاب مطالعات توموگرافی الکتریکی در شناخت ویژگی های زمین شناسی منطقه شامل تعیین عمق سنگ بستر، ضخامت آبرفت، سطح ایستابی، گسل و لایه نفوذناپذیر نقش اساسی ایفا می کند. مواردی که روش های توموگرافی به آن ها پاسخ می دهد از پارامترهای مهم در مکان یابی عرصه پخش سیلاب محسوب می شوند. روش توموگرافی الکتریکی بر مبنای روش معکوس سازی جدیدی استوار است که قادر به مدل سازی توزیع مقادیر مقاومت ویژه تحت هر گونه شرایط توپوگرافی می باشد. در این پژوهش، مطالعات توموگرافی الکتریکی در یک شبکه مستطیلی شکل با سه پروفیل موازی، عمود بر آبراهه و با فواصل 600 متری و طول متوسط 1250 متر که عرصه پخش سیلاب ایستگاه هرات-یزد و مناطق مجاور آن را تحت پوشش قرار می داد، طراحی شد. روی پروفیل ها جمعا 18 سونداژ شلومبرژه با پهن شدگی AB/2 ،100 و 147 متر به فاصله 250 متر از یکدیگر در نظر گرفته شد. با تهیه مقاطع دو بعدی حاصل از مدل سازی معکوس با نرم افزار RES2DINV 3.53 محل دقیق گسل تعیین شد. با استخراج داده های مدل شده در فرمت نرم افزار SURFER 7 و تهیه شبه مقاطع مقاومت ویژه در عمق های مختلف، نوع گسل، میزان جابه جایی طبقات رسوبی و ضخامت آبرفت مشخص شد. با مقایسه مقادیر مقاومت ویژه با لوگ چاه های موجود در منطقه نفوذپذیری نسبی لایه های زیرین مشخص شد. نتایج نشان داد که کرانه راست رودخانه فصلی مناسب ترین مکان برای توسعه سامانه پخش سیلاب کنونی است.
    کلیدواژگان: گسل، لایه نفوذناپذیر، مطالعات توموگرافی، RES2DINV، SURFER
  • فرزانه قائمی زاده، صفر معروفی*، امین ترنجیان، علیرضا ایلدرومی، عباس ملکی صفحات 13-27
    آب های زیرزمینی در بسیاری از مناطق دنیا مخصوصا مناطق خشکی مانند کشور ایران، به عنوان یکی از مهمترین منابع در تامین نیاز آبی شرب و کشاورزی به حساب می آیند. در مناطقی که برداشت آب از سفره های آبدار بیش از میزان تغذیه است، افت سطح ایستابی و در نتیجه کاهش کمی و کیفی آب آبخوان اجتناب ناپذیر است. در پژوهش حاضر تلاش شد تا با استفاده از ابزارهای پشتیبانی تصمیم گیری اجرای طرح های تغذیه مصنوعی در محدوده آبخوان دشت همدان-بهار واقع در استان همدان، به منظور ارائه راه کار های مدیریتی مطلوب، با استفاده از الگوی منطق بولین و اپراتور ضرب جبری فازی در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی مورد بررسی قرار گیرد. همین طور به منظور ارائه راه کارهای اقتصادی تر امکان استفاده از پساب های صنعتی تصفیه شده شهرک های صنعتی موجود در منطقه مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از هفت لایه اطلاعاتی شامل عمق آب زیرزمینی، کیفیت آبخوان، کاربری اراضی، شیب عمومی حوزه آبخیز، نفوذپذیری سطحی، تغذیه خالص و قابلیت انتقال استفاده شد. بررسی نقشه های محاسبه شده نشان داد که بر اساس منطق بولین 2.34 درصد اراضی (معادل 10.95 کیلومترمربع از مساحت آبخوان) واقع در نواحی مرکزی و شرقی آبخوان و بر اساس اپراتور ضرب فازی 9.49 درصد اراضی (معادل 44.22 کیلومترمربع از مساحت آبخوان) به صورت پراکنده، دارای رتبه خیلی خوب از نظر اجرای عملیات تغذیه آبخوان می باشند. همچنین، نتایج حاصل نشان داد که پساب خروجی شهرک صنعتی بوعلی واقع در منطقه می تواند برای تغذیه سفره به کار رود.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، بولین، تغذیه مصنوعی، فازی، GIS
  • پری سعیدی، سید حمیدرضا صادقی*، عبدالرسول تلوری صفحات 28-41
    رسوب نمود یک ابزار مهم در مدیریت منابع آب و خاک حوزه های آبخیزمحسوب می شود، لذا دست یابی به روش های مناسب برای تهیه رسوب نمودها در حوزه های آبخیز مختلف فاقد آمار دقیق رسوب معلق از اهمیت زیادی برخوردار است. حال آن که دست یابی به روش های ساده و مبتنی بر داده های زودیافت کمتر مورد توجه قرار گرفته است. لذا پژوهش حاضر با هدف بررسی توانایی تهیه رسوب نمود مصنوعی با استفاده از آب نمود در حوزه آبخیز گلازچای در استان آذربایجان غربی با مساحت 103 کیلومتر مربع انجام شد. بدین منظور بعد از تهیه بانک اطلاعاتی مربوط به 18 رگبار به وقوع پیوسته طی دوره زمانی پاییز 1390 تا بهار 1393، آب نمود و رسوب نمود کل و مستقیم هر یک از رگبارها تهیه شد. سپس شبیه سازی کلیه مولفه های رسوب نمود کل و مستقیم با استفاده از مولفه های متناظر آب نمود و با استفاده از برازش انواع روابط رگرسیونی دو متغیره و انتخاب مدل بهینه با استفاده از معیارهای مختلف صورت گرفت. بر اساس نتایج حاصل از این تحقیق به طور کلی شبیه سازی مولفه های مختلف رسوب نمود کل به جز زمان پایه، عرض های 50 و 75 درصد از اوج با استفاده از مولفه های آب نمود امکان پذیر بود. بررسی نتایج شبیه سازی رسوب نمود مستقیم نیز دلالت بر توانایی شبیه سازی کلیه مولفه ها به جز عرض 75 درصد اوج بود. نتایج همچنان نشان داد که شبیه سازی مولفه های زمانی با مقادیر خطای نسبی کمتر، بهتر از سایر مولفه ها صورت گرفت. به نحوی که کمترین مقادیر خطای تخمین و تائید برای رسوب نمود کل به ترتیب برابر 48.86 و 45.65 درصد برای زمان تا اوج بود. مدل بهینه ارائه شده برای شبیه سازی مولفه زمان پایه دارای کمترین میزان خطای تخمین و تائید به ترتیب برابر 23.03 و 21.75 و بیشینه ضریب کارایی برابر 0.93 بود.
    کلیدواژگان: تغییرات زمانی رسوب معلق، حوزه های آبخیز، رابطه رواناب، رسوب، رفتار رسوبی، مدل سازی رسوب
  • سلمان میرزایی، شجاع قربانی دشتکی*، جهانگرد محمدی، حسین اسدی، فرخ اسدزاده صفحات 42-54
    آگاهی از توزیع و تغییرات مکانی فرسایش پذیری و ویژگی های خاک اهمیت زیادی در طراحی و اجرای راه کارهای حفاظت آب، مهار سیل و رواناب و مدیریت فرسایش خاک یا به طور کلی مدیریت حوزه های آبخیز دارد. انتخاب و استفاده از فن میان یابی مناسب برای تعیین عوامل فرسایش پذیری به وسیله مدل های فرسایشی مانند WEPP و ویژگی های خاک، ضرورت دارد. هدف از این پژوهش، پهنه بندی فرسایش پذیری بین شیاری خاک و عوامل تاثیرگذار در آن مانند میزان رس، ماده آلی، کربنات کلسیم معادل با استفاده از تخمین گر کریجینگ و کوکریجینگ به کمک اطلاعات سنجش از دور (ماهواره Landsat 7) است. بدین منظور، تعداد 100 نمونه خاک از عمق صفر تا 15 سانتی متری به صورت تصادفی در بخشی از حوزه آبخیز سئلین منطقه کلیبر واقع در استان آذربایجان شرقی برداشت و میزان رس، ماده آلی، کربنات کلسیم معادل خاک و فرسایش پذیری بین شیاری مدل WEPP اندازه گیری شدند. تحلیل همبستگی بین ویژگی های یاد شده و اعداد رقومی تصویر +ETM نشان داد که میزان رس، ماده آلی، کربنات کلسیم معادل و فرسایش پذیری بین شیاری خاک به ترتیب با اعداد رقومی (DN) باند 7، 1، 1 و 3 تصویر +ETM بیشترین ضریب هم بستگی (0.406-، 0.431-، 0.291 و 0.299) را داشت. لذا، اعداد رقومی باندهای یاد شده به عنوان داده های کمکی در تخمین گر کوکریجینگ استفاده شدند. ویژگی های خاک با مدل کروی برای مدل سازی تغییرنما بهترین برازش را داشتند. با وجود به کارگیری اطلاعات سنجش از دور به عنوان متغیر کمکی در تخمین گر کوکریجینگ تفاوت قابل توجهی بین کریجینگ و کوکریجینگ مشاهده نشد. این امر می تواند ناشی از همبستگی نه چندان قوی بین متغیر هدف و اطلاعات سنجش از دور باشد.
    کلیدواژگان: آذربایجان شرقی، تصویر ETM+، فرسایش خاک، کریجینگ، کوکریجینگ
  • سعید جهانبخش، بهروز ساری صراف، عبدالمحمد غفوری روزبهانی، سیما رحیمی بندرآبادی* صفحات 55-67
    خشکسالی هیدرولوژیک از روش های مختلف قابل بررسی می باشد. یکی از راه های متداول، استفاده از شاخص های جریان حداقل است. در این مطالعه به منظور بررسی ماهیت، تعیین مناطق همگن، استخراج روابط منطقه ای و همچنین، بررسی روند جریان حداقل حوزه آبخیز کرخه، از داده های 13 ایستگاه هیدرومتری در دوره آماری 2000-1960 استفاده شد. پس از کنترل کمی و کیفی و بازسازی داده ها، با استفاده از منحنی های تداوم جریان شاخص های Q 75 ،Q90 و Q95 و با تحلیل فراوانی جریان کم 10 و 30 روزه شاخص های Q10،5، Q10،50، Q10،100، Q30،5، Q30،50 و Q30،100 و چند شاخص دیگر استخراج شد. سپس به کمک برخی عوامل فیزیوگرافی، اقلیمی، زمین شناسی و پوشش گیاهی به تجزیه و تحلیل منطقه ای این شاخص ها پرداخته شد. برای این منظور از روش تحلیل خوشه ایمرتبه ای و رگرسیون گام به گام استفاده شد. در نهایت نیز سری زمانی شاخص ها از لحاظ وجود روند ارزیابی شد. نتایج نشان می دهد که از بین شاخص های محاسبه شده Q95 و Q10،100 کمترین مقدار را دارند که با افزایش دوره بازگشت مقادیر این شاخص ها کاهش می یابد. از طرف دیگر سال های 1999-1998، 2000-1999 و 2001-2000 در اکثر ایستگاه ها شدیدترین و طولانی ترین خشکسالی ها را تجربه کرده اند. بررسی توزیع مکانی شاخص ها نیز بیانگر وضعیت بهتر قسمت های جنوب شرقی حوضه نسبت به مناطق شمالی و جنوبی حوضه از نظر خشکی می باشد. نتایج آنالیز خوشه ایمنطقه را به دو واحد همگن تقسیم کرد که در هر یک از این واحدها و در کل منطقه روابط منطقه ای با سطح معنی داری 0.01 استخراج شد که بررسی این روابط نشان می دهد که در منطقه یک عامل ارتفاع، در منطقه دو تراکم زهکشی و در کل منطقه عامل مساحت و تراکم زهکشی بیشترین تاثیر را دارند. از طرف دیگر طبق آماره اسپیرمن و من کندال جریان حداقل در سرشاخه های حوضه دارای روند منفی طی دوره آماری می باشند.
    کلیدواژگان: شاخص جریان حداقل، تحلیل منطقه ای، خشکسالی هیدرولوژیک، حوضه کرخه، روند
  • حمید دارابی، کاکا شاهدی*، مهدی مردیان صفحات 68-79
    به دلیل کمبود اطلاعات در اکثر حوزه های آبخیز، بسیاری از محققین برای مطالعات هیدرولوژیکی و سیل خیزی به استفاده از تجزیه و تحلیل های مکانی در سیستم اطلاعات جغرافیایی روی آورده اند. پژوهش حاضر به منظور تهیه نقشه های احتمال و حساسیت سیل با استفاده از روش نسبت فراوانی، از پارامتر های طبقات ارتفاعی، درصد شیب، انحنای زمین، شاخص رطوبت توپوگرافی، توان آبراهه، میانگین بارندگی، فاصله از رودخانه، سنگ شناسی، نوع خاک و کاربری اراضی در حوزه آبخیز پل دوآب شازند انجام شد. ابتدا نقشه رقومی تمامی پارامتر ها با استفاده از نرم افزارهای Arc GIS 10.1 و SAGA GIS 2 با فرمت رستری تهیه شدند. برای تهیه نقشه کاربری اراضی از تصویر ماهواره IRS-1C و نرم افزار ENVI 4.8 و الگوریتم حداکثر احتمال استفاده شد. سپس موقعیت جغرافیایی 95 نقطه سیل گیر در منطقه بر اساس اطلاعات سیلاب های اردیبهشت ماه 1382، اردیبهشت ماه 1383 و اسفند ماه 1383 تهیه شد. نقاط به صورت تصادفی به گروه هایی متشکل از 67 نقطه (70 درصد) و 28 نقطه (30 درصد) به ترتیب برای واسنجی و اعتبار سنجی تقسیم شدند. مجموعه نقاط گروه واسنجی به عنوان متغیر وابسته و پارامتر های تاثیرگذار بر سیل به عنوان متغیر مستقل به روش نسبت فراوانی معرفی شدند. سپس احتمال رخداد سیل برای هر طبقه از هر پارامتر ها محاسبه شد. در نهایت وزن های به دست آمده برای هر طبقه در سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) در لایه های مربوطه اعمال شده و با استفاده از توابع روی هم گذاری، نقشه های حساسیت و احتمال سیل منطقه مورد مطالعه به دست آمد. بر اساس نقشه پتانسیل، منطقه به پنج طبقه با حساسیت خیلی زیاد، زیاد، متوسط، کم و خیلی کم تقسیم شد. نتایج هیستوگرام ارزیابی روش نسبت فراوانی نشان داد که احتمال حضور نقاط سیل گیر گروه اعتبارسنجی داده ها در طبقه خیلی زیاد برابر با 67.86 درصد و برای طبقه خیلی کم این عدد برابر با صفر می باشد. بنابراین هیستوگرام مربوطه تاییدکننده روش نسبت فراوانی در تهیه نقشه حساسیت سیل در منطقه مورد پژوهش می باشد.
    کلیدواژگان: الگوریتم حداکثر احتمال، نسبت فراوانی، هیستوگرام ارزیابی، Arc GIS، SAGA GIS
  • مجید حسینی*، زینب مکاریان صفحات 80-92
    بزرگ ترین محدودیت منابع طبیعی در ایران آب و هوای خشک و نیمه خشک و کمبود منابع آب است. استفاده غیر اصولی از منابع طبیعی توازن و تعادل بین مولفه های آبی موجود و تقاضا را از بین خواهد برد. هدف اصلی این پژوهش، آزمون کارایی مدل و قابلیت استفاده از آن به عنوان شبیه ساز بیلان آب و برآورد میزان جریان زیرزمینی در حوضه گل گل با مساحت 233.9 کیلومترمربع در استان ایلام با استفاده از مدل ارزیابی آب و خاک SWAT و برنامه SUFI2 می باشد. اطلاعات ورودی مدل شامل نقشه های توپوگرافی، کاربری اراضی و اطلاعات خاکشناسی و همچنین، اطلاعات آب و هواشناسی شامل داده های روزانه بارش، دما، رطوبت نسبی و آبدهی روزانه می باشد. به منظور مشخص کردن پارامترهای مهم و حساس مدل، تحلیل حساسیت پارامترها با استفاده از روش «هر بار یک پارامتر» (OAT) انجام شد و در آن اثر پارامترهای مختلف بر اجزاء بیلان آب شامل رواناب سطحی، جریان جانبی، آب زیرزمینی و تبخیر و تعرق مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق برای واسنجی مدل از الگوریتم SUFI2 استفاده شد. شبیه سازی مدل برای مدت 13 سال از سال 1997 الی 2009 انجام شد که هشت سال اول آن (2004-1997) برای واسنجی مدل و پنج سال بعدی (2009-2004 ) برای صحت سنجی نتایج مدل انتخاب شد. چهار شاخص آماری P_factor، d_factor، نش-ساتکلیف (NS) و ضریب تبیین (R2) به صورت ماهانه برای ارزیابی مدل انتخاب شدند. دقت شبیه سازی ماهانه با استفاده شاخص ارزیابی NS در مرحله واسنجی و اعتبارسنجی به ترتیب معادل 0.65 و 0.49 می باشد. نتایج حاصل از تحقیق حاکی از کارایی رضایت بخش مدل SWAT در شبیه سازی مولفه های بیلان آب در حوزه آبخیز گل گل است. همچنین، مقادیر به دست آمده شاخص R2 در دو مرحله واسنجی و اعتبارسنجی به ترتیب 0.66 و 0.51 می باشد که این موضوع نیز موید مطلوبیت نسبی مدل می باشد. بنابراین، نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که از مجموع 503 میلی متر متوسط بارندگی سالانه، بیشترین مقدار متعلق به تبخیر و تعرق 366 میلی متر (72 درصد) متوسط سالانه در سطح حوضه می باشد. سهم مجموع جریان آب زیرزمینی و زیرسطحی معادل 77 میلی متر (15.3 درصد)، جریان سطحی معادل 47.8 میلی متر (9.5 درصد) و تلفات سالانه نیز معادل سه درصد کل بارش است. بنابراین، سهم 15.3 درصدی جریان زیرسطحی و زیرزمینی از کل بارش پتانسیل خوبی برای برنامه ریزان حوضه به منظور اجرای برنامه های مدیریتی به حساب می آید.
    کلیدواژگان: ایلام، حوضه گل گل، OAT، SUFI2، SWAT
  • علیرضا عرب عامری، کورش شیرانی* صفحات 93-106
    زمین لغزش ها از مهمترین رخدادهای طبیعی هستند و اتخاذ استراتژی کاهش خسارات و حفظ منابع طبیعی و انسانی در این رابطه ضروری می باشد. اهداف این پژوهش، تشخیص عوامل موثر در زمین لغزش، پهنه بندی و ارزیابی رخداد این پدیده با استفاده از تئوری دمپستر شفر و تکنیک GIS می باشد. در این پژوهش، بر اساس تلفیق نقشه لغزش با نقشه های عوامل موثر مانند مقدار شیب، فاصله از جاده، تراکم آبراهه، ارتفاع، بارش، کاربری اراضی، فاصله از گسل، جهت شیب و لیتولوژی تحلیل خطر انجام می گیرد. در نهایت احتمال رخداد زمین لغزش ها از خطر خیلی زیاد تا خطر خیلی کم طبقه بندی شد. از کل مساحت منطقه (1870516)، 12.68 درصد از مساحت (237259) در رده خیلی زیاد، 12.78 درصد از مساحت (239045) در رده زیاد، 21.24 درصد از مساحت (397316) در رده متوسط، 29.33 درصد از مساحت (548649) در رده کم و 23.96 درصد از مساحت (448247) در رده خیلی کم قرار گرفته اند. مدل با استفاده از یک سوم نقاط لغزشی، نسبت فراوانی (FR)، شاخص SCAI و منحنی ROC مورد ارزیابی و اعتبارسنجی قرار گرفت. نتایج نشان داد، نسبت فراوانی پیکسل ها (FR) و شاخص سطح سلول هسته (SCAI) مبین صحت مناسب طبقه بندی در پنج طبقه خطر می باشد. همچنین، دقت نمودار ویژگی عملگر گیرنده (ROC) مدل دمپستر شفر با سطح زیر منحنی (AUC) 73 درصد، نماینده همبستگی بالا بین نقشه خطر تهیه شده و نقشه پراکنش زمین لغزش و ارزیابی خوب مدل می باشد. نتایج این پژوهش به عنوان اطلاعات پایه ای برای مدیریت و برنامه ریزی محیطی می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: احتمال، ارزیابی، پهنه بندی، رخداد، زمین لغزش
  • ابراهیم بروشکه *، سید احمد حسینی صفحات 107-114
    انجام فعالیت های عمرانی در سرشاخه ها و بخش میانی حوزه های آبخیز تغییرات مورفولوژی بستر در بخش انتهایی را به دنبال دارد. شناخت تغییرات حادث شده و اثرات آن بر موفولوژی بستر و اراضی مجاور رودخانه برای ساماندهی و تثبیت بستر، ضروری است. این پژوهش با هدف شناخت مورفولوژی رودخانه و روند تغییرات حریم بستر طی 50 سال گذشته در بازه ای به طول 25 کیلومتر در بخش انتهایی رودخانه زرینه رود و استان آذربایجان غربی انجام شد. برای این کار از عکس های هوایی سال های 1334 و 1346 به مقیاس 50000: 1 و 20000: 1، نقشه های توپوگرافی سال 1375 به مقیاس 50000: 1 و تصاویر SPOT سال 1382 استفاده شد. بررسی ها نشان داد که وسعت حریم بستر از 561.1 هکتار به 221.3 هکتار کاهش یافته و مورفولوژی بستر و شکل ظاهری قوس ها متحول شده است. وسعت سدهای ماسه ای در داخل بستر در سال های 1346 و 1382 به ترتیب 13.68 و 2.86 هکتار بوده که نشان دهنده نوسانات زیاد آبدهی و تغییر شرایط هیدرولوژیکی و هیدرولیکی رودخانه است. تعداد پیچان رودها از چهار مورد به سه مورد تقلیل یافته و بستر رودخانه در ابتدای بازه از حالت پیچان رودی خارج و حالت مستقیم و شریانی پیدا کرده است. بیشترین عامل تاثیرگذار در تغییرات مورفولوژی، تغییر در رژیم هیدرولوژیکی به دلیل احداث سد، کاهش قابل ملاحظه رواناب در رودخانه و انباشت بار رسوبی در مسیر بستر است.
    کلیدواژگان: آذربایجان غربی، پیچان رودی شدن، تصاویر ماهواره ای، رسوب گذاری، مورفولوژی بستر
  • محمدتقی ستاری، محمدرضا عبدالله پورآزاد، رسول میرعباسی نجف آبادی* صفحات 115-127
    سیل یکی از حوادث طبیعی است که هر ساله خسارات بسیاری در نقاط مختلف جهان به وجود می آورد. پیش بینی دقیق سیلاب در کاهش خسارات جانی و مالی و مدیریت منابع آب از اهمیت بسزایی برخوردار است. هدف از مطالعه حاضر، مقایسه قابلیت های روش های رگرسیون ماشین بردار پشتیبان، مدل درختی M5 و مدل رگرسیون خطی در برآورد دبی سیلاب یک و دو ساعت آینده ایستگاه تازه کند در رودخانه اهرچای می باشد. داده های تاریخی دبی-اشل ساعتی ایستگاه تازه کند و 14 رویداد مهم سیل برای ایجاد مدل مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که روش رگرسیون ماشین بردار پشتیبان با ضریب تبیین 0.96 و جذر میانگین مربعات خطا M3s-1) 0.0472) برای سیلاب یک ساعت بعد و 0.90=R2 و M3.s-1) RMSE=0.1596 برای سیلاب دو ساعت بعد بهترین نتیجه را ارائه نمود. گرچه مدل درختی M5 دقت نسبتا کمتری نسبت به روش رگرسیون ماشین بردار پشتیبان داشت، ولی به لحاظ ارائه روابط خطی ساده و قابل فهم می تواند به عنوان یک روش کاربردی در پیش بینی دبی سیلاب های ساعتی مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: آذربایجان شرقی، دبی، داده کاوی، رگرسیون ماشین بردار پشتیبان، مدل درختی M5
|
  • Mehdi Rahmani Jevinani *, Rahim Kazemi, Seyed Reza Emam Jomeh Pages 1-12
    In flood water spreading site selection, Electrical resistivity tomography (ERT) plays an essential role in identification of the geological characteristics such as: depth of bedrock, thickness of the alluvial deposits, water table, fault and impermeable layer. ERT methods try to answer some of the important parameters for flood water spreading site selection. ERT method is based on a new approach for modeling distribution of resistivity values under different topographic condition. In this research, ERT studies were designed in a rectangular grid with three profiles in parallel, perpendicular to the channel and the average distance of 600 meters and a length of 1250 meters that covers water spreading and adjacent area. On the profiles, a total of 18 Schlumberger sounding with broadening the AB/2, 100 and 147 meters to 250 meters away from each other were considered. The exact location of the fault was determined by preparation of Two-dimensional cross sections obtained from inverse modeling that were performed with the RES2DINV software. By extraction and interpretation of data which is modeled by SURFER, ver7 and providing pseudo resistivity sections in different depth, type of fault, amount of sedimentary strata displacement and alluvium thickness were determined. By comparing the resistivity values with the existing well logs in the study area, the relative permeability of underlying layers were determined.
    Keywords: Electrical resistivity tomography, Fault, Impermeable layer, RES2DINV, SURFER
  • Farzaneh Ghaemizadeh, Safar Marofi *, Amin Toranjian, Alireza Ildoromi, Abbas Maleki Pages 13-27
    In many regions especially dry areas such as Iran, groundwater resources are the main sources of drinking and agricultural water. In areas where natural supply and discharge of aquifer are not balanced, the water table will be dropped and the quality and quantity of aquifer water will be affected. The aims of present study, was to use decision support tools to provide appropriate management method for artificial recharge of Hamedan-Bahar’s aquifer, using Boolean and Fuzzy pattern in GIS environment. Also, to provide a more economical solution, the possibility of using industrial wastewater treatment in the area, has been investigated. For this purpose, seven geographical information layers including slope, land use, surface infiltration, aquifer depth, aquifer quality, net feeding and transfer capability were interpolated. The resulted output maps showed that according to Boolean pattern 2.34 percent of the lands (equivalent to 10.95 km2 of the aquifer) are located in the central and eastern areas and according to fuzzy pattern 9.44 percent of the lands (equivalent to 44.22 km2 of the aquifer) which are scattered distributed, rated very good in terms of artificial recharge of Hamedan-Bahar aquifer. Also, the results showed that the Bu-Ali industrial estate water treatment plan outlet can be used to recharge the aquifer.
    Keywords: Artificial recharge, Boolean, GIS, Ground water, Fuzzy
  • Pari Saeidi, Seyed Hamidreza Sadeghi *, Abdulrasul Telvari Pages 28-41
    Sediment graph is an important tool for soil and water resources management of watersheds. It is therefore important to find an appropriate procedure to simulate sediment graph data in different watersheds with inadequate and unreliable suspended sediment data. However, achieving simple procedures based on easily accessible data has been less considered. Hence, the present study was conducted in Galazchai Watershed in West-Azerbaijan Province, Iran, with an area of some 103 km2 to investigate the ability of synthetic sediment graph development by using hydrograph. Towards this attempt, a databank of 18 storm events occurred during autumn 2011 and spring 2014 was developed and corresponding total and direct hydrographs and sediment graphs were prepared. All total and direct sediment graph components were simulated using corresponding hydrograph components with the help of different bivariate regression models and the best performed model was ultimately determined by applying different criteria. The results showed that the simulation of different total sediment graph components was possible using hydrograph components except for base time and ordinates of 50 and 75 percent of peak. Direct sediment graph simulation results also verified the simulation ability of all components except for ordinates of 75 percent of peak. According to the results, simulation of temporal components with the lower relative errors had better performance than the other components. So that, for total sediment graph, the lowest relative estimation and validation errors for time to peak were 48.86% and 45.65%, respectively. Also, the best performed model developed for the direct sediment graph base time had the lowest relative estimation and validation errors of 23.03% and 21.75% and the highest coefficient of efficiency of 0.93.
    Keywords: Sediment behavior, Sediment modeling, Sediment, Runoff relationship, Suspended sediment ?temporal variations, Watershed
  • Salman Mirzaee, Shoja Ghorbani Dashtaki *, Jahangard Mohammadi, Hossein Asadi, Farokh Asadzadeh Pages 42-54
    Understanding the spatial distribution and variability of erodibility and soil properties is essential for planning of water conservation methods, controlling of flood and runoff and managing of soil erosion or watershed. Selecting and using appropriate interpolation techniques for soil properties and erodibility mapping by erosion models such as WEPP is essential. The objective of this study was regionalization of interrill erodibility and effective factors like clay, organic matter and lime using kriging and cokriging and remote sensing data (Landsat 7). For this purpose, 100 soil samples were selected randomly from 0-15 cm depth of Selin watershed in Kaleibar region of East Azerbaijan. Interrill erodibility of WEPP model and some soil properties as clay, organic matter and lime were measured. Correlation analysis between soil properties and digital number (DN) ETM image showed that clay, organic matter, lime and interrill erodibility had the highest correlation with DN of Band 7, 1, 1 and 3 ETM image (−0.406, -0.431, 0.291 and 0.299), respectively. Therefore, the DN of these bands used as auxiliary data for cokriging estimator. The spherical model was fitted the best model to calculate variogram of interrill erodibility, clay, organic matter and lime. No significant difference were noted between kriging and cokriging despite using remote sensing data as auxiliary data. This can be attributed no strong correlation between interrill erodibility, clay, organic matter and lime and remote sensing data.
    Keywords: East? ?Azerbaijan, ETM+ image, Kriging, Cokriging, Soil erosion
  • Saeed Jahanbakhsh, Behrouz Sari Sarraf, Abdolmohammad Ghafouri Roozbahani, Sima Rahimi Bandarabadi* Pages 55-67
    Hydrologic drought can be studied in different ways. One of the common methods is the use of low flow indexes. In this study for the purpose of determine of the identity of aspects of low flow, the homogenous zones, the extraction of regional regression models, and finally, the study of low flow trends of Karkheh river basin, applied the data of 13 hydrometric stations during the statistical period of 1960-2000. After qualitative and quantitative controlling and the retrieval of missing data used flow duration curves for indexes such as Q75, Q90 and Q95. Also frequency analysis of 10-day, and 20-day low flows was carried out for indexes such as Q10,5, Q10,50, Q10,100, Q30,5, Q30,50, Q30,100 and some more indexes. Afterwards, some other factors like physiographic, climatic, geologic and vegetation cover were applied as influential parameters in the regional analysis. These factors were used in cluster analysis and stepwise regression estimations. Final step was the trend analysis of times series of the indexes. Results indicate that among the indexes being calculated, Q10,100 and Q95 had the minimum quantities, whose amounts reduced as the return periods increased. On the hand, the time spans of 1998-1999, 1999-2000, 2000-2001 have undergone severe and long droughts in most of the stations. The review of the spatial distribution of indexes show better conditions of the south-eastern parts of the study area compared to the northern and southern sections in terms of dryness. Results of cluster analysis divided the area into two distinct homogenous units (in 0.01 significant level). In the area No. 1, the elevation factor, in the area No. 2, the drainage density, and in general, the factors such as the mean of area and drainage density have the highest effects. The Spearman statistic, and Mann-Kendall findings also indicate that the low flow in upper basin have negative trend during the statistical period.
    Keywords: Hydrologic drought, Karkheh basin, Low flow index, Regional analysis, Trend
  • Hamid Darabi, Kaka Shahedi *, Mehdi Mardian Pages 68-79
    Because of data lacking in the most of watersheds, many researchers applied spatial analysis in GIS environment to study the hydrological and flooding condition. This study aims to map flood susceptibility through frequency ratio technique using some parameters such as digital elevation technique, slope, curvature, topographic wetness index, stream power index, average rainfall, distance from river, geology, soil type and land use in Pole-Doab, Shazand Watereshed, Makazi Province, Iran. First, digital map of all of the parameters were prepared based on raster format using Arc GIS 10.1 and SAGA GIS2 softwares. To prepare land-use map IRS-1C satellite image, ENVI 4.8 software and maximum likelihood algorithm were applied. Then flood inventory map was produced by mapping 95 flood prone locations in the study area using documented information on the May-2003, May-2004 and March-2004 floods. These 95 locations divided into two groups including 67 points (70%) and 28 points (30%) for calibration and validation, respectively. For calibration, flood prone locations defined as dependent variable and ten parameters that are affecting flooding condition were introduced to frequency ratio as independent variables. Then flood probability was determined for each class of each parameter. Finally, obtained weights for each class in GIS were implemented in corresponding layers and using the overlay algorithm, susceptibility and probability maps were prepared. Based on the susceptibility map, study area was divided into 5 classes as very high, high, medium, low and very low sensitivity. The findings of the assessment of frequency ratio histogram indicated that the likelihood of very high and very low flooding classes are equal to 67.86 and zero percent, respectively. Therefore, the obtained frequency ratio histogram confirms the adequacy of the implemented method in flood susceptibility and probability mapping for the case study.
    Keywords: Arc GIS, Frequency Ratio, Histogram, Maximum Likelihood, SAGA GIS 2?
  • Majid Hosseini *, Zeynab Mokarian Pages 80-92
    The biggest restriction of natural resources in Iran is dry and semi-dry climate and deficit of water resources. Non-normative use of natural resources causes imbalance between water components and demand. The main objective of this study is to test the performance and usability of the simulation model to estimate water balance and groundwater flow in 223.9 km2 of Golgol catchment in Ilam Province using Soil and Water Assessment Tools (SWAT) model and SUFI2 Program. The input data model include topographic, land use and soil maps and also climatologically data, including daily precipitation, temperature, relative humidity and stream flow. In order to determine the important parameters of the model, the parameter sensitivity analysis using "One At a Time " (OAT) was performed and the effect of various parameters such as stream flow, lateral flow and ground water flow on water balance evapotranspiration was examined. In order to calibrate the model SUFI2 algorithm was used.Simulation model for 13 years from 1997 to 2009, was the first of eight years (2004, 1997) for model calibration and the next five years (2009-2004) were selected for validation of model results. Statistical indices P-factor, d-factor, Nash Sutcliffe (NS) and the coefficient of determination (R2) on a monthly basis for the evaluation model was chosen.The Nash-Sutcliff coefficient for calibration and validation period is 0.65 and 0.49 respectively. The results show satisfactory performance of the SWAT model to simulate the water balance components in the Golgol catchment. The obtained values of R2 in both calibration and validation are 0.66 and 0.51 respectively which is indicating the relative desirability of the model. The results of simulation show that the average annual rainfall of 503 mm, the maximum amount is belong to evapotranspiration that equal 366 mm (72%) of the total precipitation in the catchment. The total groundwater and lateral flow is equal 77 mm (15.3 %), the surface runoff is 47.8 mm (9.5 %) and annual losses equivalent to 3% of total precipitation. The share of 15.3 percent of the total sub surface flow and groundwater from total precipitation is valuable for planners to implement management plans in study area.
    Keywords: Golgol Catchment, Ilam, OAT, SUFI2, SWAT
  • Alireza Arabameri, Kourosh Shirani* Pages 93-106
    Landslides are major natural hazards and adopting a regional strategy is very necessary to reduce its damages and maintains natural and human resources. The purposes of this study are the recognition of effective factors in landslide and the zonation and assessment of in terms of the occurrence of this phenomenon using the Dempster-Shafer theory and GIS technique. In this research with integration of Landslide map and effective factors maps such as lithology, land use, slope angle, slope aspect, elevation, precipitation, distance to fault, distance to road, and density of drainage were done analysis of hazard. Finally, landslide occurrence zones were recognized from very low risk to very high risk. Total area of region is 1780516, 12/66 percentage of area (237259) existed in very high risk,12/78 percentage of area (239045) existed in high resk, 21/24 percentage of area (397316) existed in medium,29/33 percentage of area (548649) existed in low and 23/96 percentage of area (448247) existed in very low class. Model evaluated using one to third of landslide points, Frequency Ratio (FR), Seed Cell Area Index (SCAI) and ROC. The results show that Frequency Ratio and Seed Cell Area Index indicate appropriate accuracy of classification to 5 class. Also accuracy of ROC in Dempster-Shafer theory with AUC (%73) indicate high correlation between Risk map and Landslide hazard map and good evaluation of model.The results of these studies can be used as fundamental information by environmental managers and planners.
    Keywords: Dempster, Shafer theory, Landslide, Vanak Basin, Zonation
  • Ebrahim Borooshke *, Seyed Ahmad Hosseini Pages 107-114
    Construction activities on the river branches and the middle areas of the watersheds can lead to changes on the river bed morphology of down streams. Understanding the river bed morphology changes and its effects on the lands next to river is essential to rehabilitate and stabilize the bed and banks. This study aim to identify the river bed morphology changes over the past five decades in Zarrinehrud River. In this research a range of 25 km at the end of Zarrinehrud River in West Azerbaijan province was studied using aerial photos of year 1334 and 1346, topographic maps of year 1375 and SPOT satellite image of year 1382. Results showed that morphological changes of the river bed and the surface area of adjacent lands were reduced from 561.1 ha to 221.3 ha. The sand dam area at river bed in 1346 was 13.8 ha and at 1382 was 2.7 ha, this result represents a large discharge fluctuations and changes in the hydrological and hydraulic conditions of the river. Meander form of River morphology also has been changed. Number of Meanders reduced from 4 to 3. The effective factors on the morphological changes were, changes in the hydrological regime due to dam construction, runoff reduction and sediment deposition in the river bed.
    Keywords: Bed morphology?, Deposition, Meandering, Satellite images, West Azerbaijan?
  • Mohammadtaghi Sattari, Mohammadreza Abdollah Pourazad, Rasoul Mirabbasi Najafabadi* Pages 115-127
    Floods are the main natural disasters that produce serious agricultural, environmental, and socioeconomical damages in many parts of the world. Accurate estimation of river flow in streams can have a significant role in water resources management and in protection from possible damages. This study aims to compare the abilities of Support Vector Machine (SVM), M5 model trees and Linear Regression (LR) methods in forecasting hourly discharge flow of Aharchay River. The hourly water level-discharge and 14 flood events data of Aharchay River measured at the Tazekand hydrometric station was used for modeling. The results showed that the SVM method gives more accurate results than the M5 model and LR method in forecasting river flow for next one and two hours with the R2=0.96 and RMSE=0.0472 (m3s-1) and the R2=0.90 and RMSE=0.1596 (m3s-1), respectively. Comparing the performance of SVR and M5 models indicated that, however the SVR approach may present more accurate results than the M5 model tree, but the M5 model provides more understandable, applicable and simple linear relation in forecasting hourly discharge. Thus, the M5 model tree can be used as an alternative method in forecasting hourly discharge.
    Keywords: Data mining, Discharge, East Azerbaijan, M5 model trees, Support Vector Machine ýý(SVM)ý