فهرست مطالب

مهندسی و مدیریت آبخیز - سال هشتم شماره 4 (زمستان 1395)

مجله مهندسی و مدیریت آبخیز
سال هشتم شماره 4 (زمستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/09/24
  • تعداد عناوین: 10
|
  • آرش زارع گاریزی*، علی طالبی، منیره فرامرزی صفحات 350-361
    در این پژوهش از مدل SWAT برای شبیه سازی فرسایش و انتقال رسوب در حوضه قره سو استان گلستان و شناسایی و اولویت بندی مناطق بحرانی حوضه از نظر فرسایش و رسوب استفاده شد. پس از واسنجی، اعتبارسنجی و تحلیل عدم قطعیت مدل با روش نیمه خودکار SUFI2، از خروجی های مدل واسنجی شده، برای بررسی تغییرات مکانی فرسایش و رسوب در سطح حوضه استفاده شد. برای این کار، چهار شاخص شامل رسوبدهی در واحد سطح، غلظت رسوب، بار رسوب و شاخص کلی بر اساس خروجی های مدل تعریف و تحلیل شد. نتایج نشان داد که علی رغم کمبود و عدم قطعیت داده های موجود، کارایی مدل SWAT برای شبیه سازی فرسایش و رسوب در حوضه قره سو نسبتا قابل قبول است. دقت شبیه سازی رسوب ماهانه با استفاده از شاخص نش-ساتکلیف در دوره واسنجی 0.24 و با شاخص PBIAS، منفی 17 درصد و در دوره اعتبارسنجی به ترتیب 0.2 و 12.1- درصد به دست آمد که بیانگر ضعف نسبی مدل در شبیه سازی نوسانات رسوب و توانایی خوب آن در پیش بینی کلی متوسط رسوب می باشد. بررسی توزیع مکانی شاخص های فرسایش و رسوب نشان داد که به طور کلی، زیرحوضه های بحرانی از نظر شاخص رسوبدهی در واحد سطح، در مناطق بالادست حوضه واقعند در حالی که زیرحوضه های حساس از نظر غلظت رسوب در مناطق میانی حوضه و زیرحوضه های حساس از نظر بار رسوب عمدتا در پایین دست قرار دارند. در ادامه، اقدامات حفاظتی مناسب برای اجرا در هر یک از مناطق پیشنهاد شد. نتایج این پژوهش می تواند به عنوان یک راهنمای اولیه و نقطه شروع برای برنامه ریزی اقدامات مدیریتی در منطقه به کارشناسان و مدیران کمک کند.
    کلیدواژگان: آبخیز قره سو، حفاظت آب و خاک، زیرحوضه های بحرانی، شبیه سازی
  • غزاله مددی، سعید حمزه *، علی اکبر نوروزی صفحات 362-376
    اکثر سیستم های ارزیابی خشکسالی عمدتا بر مبنای داده های بارش استوارند. اما کوتاه بودن دوره آماری بسیاری از داده ها، تراکم ناکافی ایستگاه ها و کیفیت نامطلوب داده های شبکه های سنجش بارش، توانایی نشان دادن الگوی مکانی خشکسالی را کاهش می دهد. بنابراین لازم است منابع داده اقلیمی، که بتواند این نقیصه ها را مرتفع سازند، شناسایی نموده و پس از ارزیابی، به عنوان مکمل یا جایگزین مورد استفاده قرار گیرند. بر همین اساس در این پژوهش برای پایش خشکسالی در حوضه مرزی غرب (شامل استان های ایلام، کرمانشاه، کردستان و لرستان)، با کمک داده های هواشناسی (شامل 30 ایستگاه سینوپتیک و کلیماتولوژی)، اقدام به ارزیابی داده های ماهانه ماهوارهTRMM(3B43) شد. محاسبات پایش خشکسالی به کمک شاخص SPI و برای مقیاس های زمانی سه، شش، نه و 12 ماهه در دوره آماری 12ساله (2012-2000 میلادی) انجام شد. پس از ارزیابی دقت و صحت داده های ماهانه ماهواره، برآورد مقدار خشکسالی در مقیاس های زمانی با استفاده از تصاویر ماهواره ای بارش ارزیابی شد. برآورد مقدار خشکسالی (SPI) در سراسر منطقه مورد مطالعه با استفاده از تصاویر ماهواره TRMM و نقشه بارش ایستگاه های زمینی در قالب نرم افزار MATLAB انجام شد و در تمام پیکسل ها به طور پیوسته مقدار SPI محاسبه شد. نتایج نشان داد که بین شاخص SPI حاصل از تصاویر ماهواره ای و ایستگاه های زمینی در همه مقیاس های بررسی شده ارتباط نزدیکی موجود می باشد. طبق نتایج آمار، سال 2008 به عنوان سال کم باران معرفی شد، همچنین، نتایج نشان داد که با توجه به میزان SPI در حوضه مورد مطالعه، سال 2008، به عنوان سال خشک تعیین شد.
    کلیدواژگان: پایش خشکسالی، حوضه مرزی غرب، داده های بارش، ماهوارهTRMM، SPI
  • حمید مسلمی، علیجان آبکار، سعید چوپانی صفحات 377-388
    به طور کلی نگهداری و بهره برداری از آب های سطحی در مناطق خشک، با روش های مختلفی از قبیل طرح های پخش سیلاب صورت می پذیرد که بی شک بر توسعه پایدار منابع آب زیرزمینی نقش مهمی دارد. به منظور ارائه راه کارهای مناسب اجرایی و مدیریتی پایش مستمر این طرح ها ضروری می باشد. به همین دلیل بررسی اثر پخش سیلاب دهندر بر آبخوان آزاد دشت پایین دست مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور ابتدا موقعیت مکانی پخش سیلاب، وضعیت هیدروژئولوژیکی آبخوان پایین دست با استفاده از داده ها و اطلاعات شرکت سهامی آب منطقه ای هرمزگان همراه با بازدیدهای صحرایی مشخص شد. سپس تعداد هفت حلقه چاه مشاهده ای انتخاب شد. در نهایت میزان تاثیر پخش سیلاب بر تغییرات کمی سفره با به کارگیری معادله بیلان آب زیرزمینی و هیدروگراف واحد قبل و بعد از احداث سیستم پخش سیلاب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد، متوسط رقوم سطح آب از سطح دریا در قسمت های مرکزی و حاشیه ای دشت (که کمتر تحت تاثیر پخش سیلاب بوده اند) و مناطق نزدیک پخش سیلاب (که تحت تاثیر مستقیم پخش سیلاب بوده اند) در قبل و بعد از اجرای طرح به ترتیب برابر 213.4، 209.5 و 251، 254 می باشد. بنابراین می توان گفت پخش سیلاب در توسعه پایدار منابع آب زیرزمینی نقش مهمی دارد.
    کلیدواژگان: آبخوان، منابع آب زیرزمینی، مناطق خشک، هیدروژئولوژی، هیدروگراف واحد
  • احمد نوحه‎گر، آرش ملکیان، مجید حسینی، ارشک حلی ساز، ادریس تقوای سلیمی* صفحات 389-399
    دو عامل میزان هزینه و صرف زمان، مستقیما با برآوردهای دقیق از میزان رواناب حوزه های آبخیز مرتبط است. اطلاع دقیق تر از وضعیت بارش رواناب در یک حوضه علاوه بر تسهیل در تصمیم گیری های مدیران حوضه در برنامه های آتی، گامی در جهت حفظ منابع طبیعی در راستای توسعه پایدار خواهد بود. در این پژوهش به منظور دستیابی بهینه به میزان رواناب در حوزه آبخیز شفارود، ابتدا داده های بارندگی چهار ایستگاه بارندگی در طی سال های 1998 تا 2011 جمع آوری شد و به همراه سایر نقشه های تهیه شده از منطقه مورد مطالعه چون DEM، کاربری اراضی و خاکشناسی به‏عنوان داده های ورودی در قالب مدل SWAT به نرم افزار داده شد. پس از اجرای مدل، به منظور برررسی عدم قطعیت داده ها و دستیابی به دقیق ترین شبیه سازی از الگوریتم های SUFI-2 و GLUE در نرم افزار SWAT-CUP استفاده شد. بدین ترتیب که سه سال اولیه (2000-1998) از داده های بارندگی برای warm-up و هفت سال بعدی (2007-2001) برای مرحله واسنجی و چهار سال انتهایی (2011-2008) نیز برای مرحله صحت سنجی در نظر گرفته شدند. در نهایت با انجام شبیه سازی های متعدد، عدم قطعیت داده ها با مقادیر به دست آمده برای عوامل P-factor و R-factor و ضرایب R2 و NS مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد، دقت شبیه سازی الگوریتم SUFI-2 (0.85=R2 و 0.74=NS) در برآورد میزان رواناب حوضه از الگوریتم GLUE (0.82=R2 و 0.71=NS) بیشتر است.
    کلیدواژگان: استان گیلان، توسعه پایدار، عدم قطعیت، وضعیت بارش، SWAT، CUP
  • رحیم کاظمی*، امیر صفاری، امیر کرم، جهانگیر پر همت صفحات 400-413
    برآورد شاخص جریان پایه، همواره یکی از موضوعات مهم در هیدرولوژی بوده و اطلاع از میزان آن نقش مهمی در مدیریت بهینه منابع آب دارد. فرایند جداسازی جریان پایه، اغلب با استفاده از داده های جریان روزانه انجام می شود. عدم پوشش کامل سری زمانی داده های روزانه برای کل کشور محدودیت هایی را برای برآورد جریان پایه و شاخص مربوطه ایجاد می کند. در این تحقیق، شاخص جریان پایه با استفاده از جریان روزانه و ماهیانه، به روش های حداقل محلی، فواصل ثابت، فواصل متحرک، فیلتر رقومی برگشتی یک پارامتره، فیلتر رقومی برگشتی دو پارامتره، و فیلتر رقومی برگشتی لینه و هالیک در تعدادی از زیرحوضه های کرخه استخراج شد، نتایج با استفاده از معیارهای مختلف آماری، از جمله، انحراف معیار، میانگین مطلق خطا، خطای نسبی و سایر آماره های توصیفی تحلیل شد. نتایج نشان داد که حداقل خطای نسبی داده ماهانه نسبت به روزانه در منطقه پژوهش، به روش فیلتر رقومی برگشتی دو پارامتره با 2.45 درصد خطا و بیشینه آن به روش لینه و هالیک با 84.19 درصد خطا تعلق دارد. در جمع بندی کلی، روش فیلتر رقومی دو پارامتره به دلیل خطای نسبی کم، کمینه میانگین مطلق خطا و ریشه میانگین مربعات خطا به عنوان روش های مناسب برای استخراج جریان پایه با استفاده از داده های ماهانه در غیاب داده های مناسب روزانه، شناخته شد.
    کلیدواژگان: تفکیک هیدروگراف، داده های روزانه، داده های ماهانه، شاخص جریان پایه، فیلترهای رقومی، مولفه های هیدروگراف، واسنجی
  • شهلا توانگر، حمیدرضا مرادی، علیرضا مساح بوانی، محمود آذری صفحات 414-424
    اقلیم سیستم پیچیده ای است که عمدتا به دلیل افزایش گازهای گلخانه ای در حال تغییر است و گرمایش جهانی منجر به تشدید تغییرات عوامل اقلیمی از جمله مقدار بارش و شدت وقایع حدی بارش می شود. در اثر تغییر اقلیم در آینده انتظار تغییر در میزان و حجم فرسایش خاک وجود دارد که مهمترین عامل اثر افزایش قدرت فرسایندگی باران می باشد. هدف از این تحقیق تعیین اثر تغییر اقلیم بر عامل فرسایندگی باران است. به این منظور از خروجی های مدل اقلیمی HadCM3 تحت سناریوی انتشار A1B استفاده شد و ریزمقیاس سازی با مدل LARS-WG انجام گرفت. سپس با هدف پایش تغییرات عامل فرسایندگی در شمال ایران، عامل فرسایندگی در سه دوره 2030-2011، 2065-2045 و 2099-2080 شبیه سازی شد. نتایج شبیه سازی ها نشان داد که عامل فرسایندگی باران در ایستگاه های سنگده، بابل، کورکورسر، انزلی، بهشهر و گرگان در دوره 2030-2011 افزایش خواهد یافت و در ایستگاه های بابلسر، هشتپر، رشت و در دوره های 2065- 2045 و 2099-2080 کاهش می یابد. بیشترین تغییرات عامل فرسایندگی باران در دوره های آتی مورد بررسی در دوره 2030-2011 و کمترین تغییرات آن مربوط به دوره 2099-2080 محاسبه شد. همچنین، بیشترین میزان عامل فرسایندگی باران شبیه سازی شده، 42.6 مگاژول میلی متر بر هکتار ساعت در ایستگاه هشتپر و مربوط به دوره 2030-2011 به دست آمد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که عامل فرسایندگی در طول قرن اخیر در منطقه شمال کشور در اکثر نقاط افزایشی خواهد بود.
    کلیدواژگان: ریزمقیاس سازی، شمال ایران، گازهای گلخانه ای، LARS، WG، HadCM3‎
  • برومند صلاحی، مسعود گودرزی، سید اسعد حسینی* صفحات 425-438
    پیش بینی تغییرات دما و بارش برای اطلاع از میزان تغییرات آن در آینده و در نظر گرفتن تمهیدات لازم برای تعدیل اثرات سوء ناشی از تغییرات آب و هوایی بر منابع آبی و کشاورزی و همچنین اثرات محیطی، اقتصادی و اجتماعی از اهمیت فزاینده ای برخوردار است، بر همین اساس، مدل های گردش عمومی جو (GCMs) طراحی شده اند که می توانند پارامترهای اقلیمی را شبیه سازی کنند. لذا، در این پژوهش داده های خروجی مدل گردش عمومی HadCM3 تحت سه سناریوی تغییر اقلیم A1B ،A2 و B1 به وسیله مدل آماری LARS-WG در ایستگاه های منتخب حوزه آبخیز دریاچه ارومیه ریزمقیاس گردانی شد و نتایج حاصل از آن در سه ایستگاه سینوپتیک منتخب شامل ایستگاه های سقز، تبریز و ارومیه در دوره پایه (1990-1961) و دهه 2050 (2065-2046) برای سه متغیر اقلیمی شامل دمای حداقل، دمای حداکثر و بارش مورد ارزیابی و تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در ارزیابی مدل LARS-WG به بررسی میزان خطای داده های مشاهداتی و شبیه سازی با استفاده از شاخص های MSE ،RMSE ،MAE و ضریب تعیین و همبستگی پرداخته شد و مدل برای منطقه مورد مطالعه، مناسب ارزیابی شد. نتایج حاصل از پیش بینی مدل در دهه 2050 نیز حاکی از کاهش 8.22 درصدی بارش و افزایش 3.1 درجه سلسیوس دما در منطقه مطالعاتی نسبت به دوره پایه می باشد. بیشترین افزایش دمای حداکثر مربوط به ایستگاه سینوپتیک تبریز و بیشترین افزایش دمای حداقل و همچنین، بیشترین میزان کاهش بارش در منطقه نیز مربوط به ایستگاه سینوپتیک ارومیه می باشد. نتایج حاصل از این پژوهش می تواند کمک فراوانی به حل چالش های مدیران و برنامه ریزان منابع آب در دوره های آتی نماید.
    کلیدواژگان: ایستگاه سینوپتیک، شمال غرب ایران، GCMs، HadCM3‎، LARS، WG
  • میلاد نوری*، مهدی همایی، محمد بنایان صفحات 439-453
    در این مطالعه، روند تغییرات شاخص خشکی (AI)، تبخیر و تعرق مرجع (ET0) و بارش طی دوره های 2010-1966، 2040-2011، 2070-2041 و 2100-2071 در شش ایستگاه سینوپتیک غربی و شمال غربی ایران مطالعه شد. بدین منظور خروجی های مدل اقلیمی HadCM3 تحت سناریوهای انتشار A2 و B2 به روش آماری به وسیله مدل Statistical downscaling model (SDSM) ریزمقیاس سازی شد. به منظور روندیابی تغییرات شاخص خشکی، بارش و تبخیر و تعرق مرجع در 2010-1966 از آزمون روندیابی من-کندال استفاده شد. بر مبنای نتایج آزمون روندیابی من-کندال، روند AI و بارش طی 2010-1966 در اکثر ایستگاه ها به طور معنی داری (0.05>p) نزولی بوده است. روند کاهشی تغییرات شاخص خشکی طی فصل های زمستان، بهار، تابستان و پاییز به ترتیب در پنج، چهار، صفر و دو ایستگاه از شش ایستگاه مطالعه شده معنی دار بوده است. این امر نشانگر نقش مهم کاهش شاخص خشکی فصل زمستان در روند نزولی شاخص خشکی سالانه در منطقه مورد مطالعه دارد. نتایج همچنین نشان دادند که در سه دوره 30ساله ابتدایی، میانی و انتهایی قرن 21، AI (میانگین تمامی ایستگاه ها) نسبت به دوره پایه (1990-1966) به ترتیب 8.0، 14.7 و 34.3 درصد تحت سناریوی A2 و 12.6، 12.5 و 20.1 درصد تحت سناریوی B2 کاهش خواهد یافت که بیانگر خشک تر شدن اقلیم مناطق شمال غربی و غربی کشور طی سده حاضر است. بیشترین کاهش فصلی AI طی قرن 21 در تابستان تحت سناریوی A2 و در بهار تحت سناریوی B2 مورد انتظار است. میانگین AI تمامی ایستگاه ها در دهه های انتهایی قرن حاضر تحت سناریوی A2 نزدیک به 0.2 خواهد شد که بیانگر کاهش شدید شاخص خشکی مناطق مورد مطالعه تحت سناریوی A2 می باشد. در برخی از مناطق از قبیل تبریز، افزایش نیاز تبخیری جو و کاهش بارش سبب تغییر کلاس اقلیمی از نیمه خشک به خشک خواهد شد.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، ریزمقیاس سازی آماری، AI، SDSM
  • طیب رضیئی* صفحات 454-477
    با استفاده از مدل های سری زمانی و زنجیره مارکف مرتبه اول امکان پیش بینی پدیده خشکسالی در بخش خشک و نیمه خشک مرکز و شرق ایران مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور با استفاده از داده های بارش 69 ایستگاه سینوپتیک و اقلیم شناسی منطقه مورد مطالعه در دوره 2005-1975 نمایه SPI در مقیاس های زمانی سه، شش و 12 ماهه برای همه ایستگاه ها محاسبه شد. با استفاده از تحلیل مولفه های اصلی و چرخش به روش وریمکس منطقه مورد مطالعه بر اساس تغییرات زمانی SPI سه و 12 ماهه به دو منطقه و بر اساس تغییرات زمانی SPI شش ماهه به سه منطقه کاملا همگن تقسیم و سری زمانی نمره استاندارد مولفه های انتخابی به عنوان سری زمانی منطقه ای SPI در هر منطقه برای پیش بینی شدت خشکسالی با استفاده از مدل های سری زمانی باکس-جنکینز مورد استفاده قرار گرفت. با برازش مدل های مختلف باکس-جنکینز به سری های منطقه ای SPI در مقیاس های مختلف، مدل مناسب برای هر یک از سری های منطقه ای شناسایی شد. همچنین با استفاده مدل زنجیره مارکف مرتبه اول احتمال وقوع دوره های خشک، نرمال و تر و نیز تعداد و تداوم رویدادهای خشک و تر مورد انتظار برای همه ایستگاه ها محاسبه شد. نتیجه این بررسی نشان می دهد که احتمال رسیدن از یک حالت معین به همان حالت در ماه بعدی در همه ایستگاه ها بسیار زیاد و اغلب بیش از 60 درصد است. در مقابل احتمال گذر از یک وضعیت به وضعیت مخالف در همه ایستگاه ها بسیار پائین و اغلب کمتر از 10 درصد است. نتیجه این بررسی همچنین نشان داد که مدل ARMA با سری های منطقه ای SPI سه و شش ماهه و مدل SARIMA با سری های منطقه ای SPI دوازده ماهه بهترین برازش را دارند. با استفاده از مدل های شناسایی شده مقدار SPI برای گام های زمانی آینده برای هر یک از سری های SPI منطقه ای پیش بینی شد و مشخص شد که مدل های انتخاب شده حداکثر می توانند تا سه ماه آینده را با دقت مناسب پیش بینی کنند، اما از دقت پیش بینی برای گام های زمانی بیش از سه ماه جلوتر به سرعت کاسته می شود.
    کلیدواژگان: احتمال انتقال، تحلیل مولفه های اصلی، ARIMA، SARIMA، SPI
  • وفا همایون فر، عبدالواحد خالدی درویشان* صفحات 478-485
    یکی از روش های بررسی فرسایش، انجام مطالعات در کرت های آزمایشگاهی است، اما انتقال و آماده سازی خاک که منجر به تخریب ساختمان خاک می شود، هنوز از جمله معایب انجام مطالعات آزمایشگاهی فرسایش است. دست خوردگی خاک در اثر انتقال و آماده سازی در آزمایشگاه از جمله مواردی است که می تواند نتایج اندازه گیری های فرسایش را با آنچه که در طبیعت است، مغایر سازد. از سوی دیگر اندازه گیری پاشمان که به عنوان اولین عامل مسبب جدایش و سپس حرکت ذرات خاک، از اهمیت زیادی برخوردار است. بنابراین آگاهی از انحراف نتایج پاشمان در اثر اقدامات آماده سازی خاک برای ارتقای دقت نتایج آزمایشگاهی ضرورتی انکارناپذیر است. در همین راستا پژوهش حاضر برای مقایسه تغییرات میزان پاشمان خاک در یک خاک شنی-رسی-لومی در هر دو حالت دست نخورده و دست خورده و در شدت های بارندگی 40، 60 و 80 میلی متر بر ساعت انجام شد. بر طبق نتایج پژوهش حاضر دست خوردگی خاک در مطالعات آزمایشگاهی فرسایش متغیرهای پاشمان در جهت بالادست و پایین دست و پاشمان ناخالص را در سطح 99 درصد و پاشمان خالص را در سطح 95 درصد به طور معنی دار افزایش داد، در حالی که نسبت پاشمان بالادست به پایین دست در اثر دست خوردگی خاک تغییر معنی داری نداشت. با توجه به نتایج پژوهش حاضر، متغیرهای مختلف پاشمان شامل پاشمان در جهت های بالادست و پایین دست، پاشمان ناخالص و پاشمان خالص در خاک دست خورده برای پژوهش های آزمایشگاهی فرسایش نسبت به خاک طبیعی به ترتیب 216، 241، 234 و 257 درصد افزایش یافتند.
    کلیدواژگان: پاشمان خالص، پاشمان ناخالص، حوزه آبخیز کجور، شبیه سازی باران، کرت فرسایش
|
  • Arash Zare Garizi *, Ali Talebi, Monireh Faramarzi Pages 350-361
    In this study, SWAT model was used for simulating soil erosion and sediment transport in Gharesou Watershed, Golestan Province and for identifying and prioritizing critical areas of soil erosion. After model calibration, validation and uncertainty analysis using semi-automatic SUFI-2 method, the outputs of the calibrated model were used for assessing spatial pattern of soil erosion and sediment. For this purpose, four indices including: load per unit area index, concentration index, load index and total index were defined and analyzed based on the model outputs. The results indicated that, despite lack and uncertainty of available data, SWAT model performance in simulating soil erosion and sediment transport in Gharesou watershed is quite acceptable. During calibration, the simulated monthly sediment loads matched the observed values with a Nash-Sutcliffe coefficient of 0.24 and PBIAS of -17%. The values for validation period were 0.2 and -12.1% respectively, indicating the model’s weakness in simulating sediment dynamics and its capability in predicting average sediment load. Assessing spatial pattern of erosion and sediment indices showed that, in general, critical sub-watersheds based on load per unit area index are located in upstream areas of watershed while sensitive sub-watersheds in terms of sediment concentration are situated in the middle part of the watershed, and sensitive sub-watersheds with respect to sediment load are in downstream. Suitable conservation practices were recommended for each zone based on their ecohydrological conditions. The outputs of this study can help experts and managers in planning of management practices for the watershed.
    Keywords: Critical Sub, Basins, Gharesou Watershed, Simulation, Soil, Water Conservation
  • Ghazaale Madadi, Saeed Hamzeh *, Aliakbar Noroozi Pages 362-376
    Most of drought assessment systems are largely based on rainfall data. Although the short period of data, poor quality of rainfall measurement network and low-dense distribution of stations reduce the ability of detecting drought spatial patterns. Therefore, it is obligatory to detect climate data sources, which would get rid of this problem, then to be used as an alternative option. Accordingly, in this study for monitoring drought in West Frontier Basin (including the Ilam, Kermanshah, Kurdistan and Lorestan provinces), using meteorological data (including 30 climatology and synoptic stations), to assess monthly data satellite TRMM (3B43). Drought indicators using SPI index for time scales of three, six, nine and 12 months in the period of 12 years (2000-2012) were calculated. After evaluating the accuracy and validating of monthly data from satellite images, estimation value of the drought on the determined time scales was done by use of TRMM dataset. The estimated value of the drought (SPI) across the study area using TRMM satellite images and maps of rainfall of ground-stations was calculated in MATLAB software after that for all the pixels continuously SPI value was calculated. The results indicate that, the SPI index from satellite images and ground stations are closely related. According to the statistics of weather and precipitation, year 2008 was introduced as the low rainfall year, besides the results of the study showed that the SPI value of the basin, in 2008 was lowest that determined it as the dry year.
    Keywords: Assessment Drought, Satellite TRMM, SPI, West Frontier Basin
  • Hamid Moslemi *, Alijan Abkar, Saeid Choopani Pages 377-388
    In general, the protection and utilization of surface water in arid regions, done by different methods such as Flood water spreading that undoubtedly will affect on sustainable development of groundwater resources. In order to provide, suitable, executive and manageable solution, Continuous monitoring is essential for such projects. For this reason the effect of Dehender Flood spreading on downstream unconfined aquifer was evaluated. For this purpose, the location of flood spreading and hydrogeological conditions of downstream aquifer determined by data and information that are Gathered from Hormozgan regional water authority along with field observations. Then 7 Observation wells were chosen. Finally, the effect of flood water spreading on water table surface groundwater changes was investigated by using underground water balance equation and unit hydrograph befor and after the construction of flood spreading system. The results of this evaluation showed that the average level of the water from sea level at the central of the plain(are not affected by flood water spreading) and near flood spreading (are affected by flood water spreading respectively) befor and after the construction of flood spreading system are: 213.4 ,209.5 and 254 ,251 meter of the sea level. As a result we can state that flood water spreading play an important role in sustainable development of ground water resources.
    Keywords: Groundwater Resources, Unit Hydrograph, Utilization
  • Ahmad Nohegar, Arash Malekian, Majid Hosseini, Arashk Holisaz, Edris Taghvaye Salimi * Pages 389-399
    Two factors of cost and time are related directly to the accurate estimate of runoff in the watersheds. More detailed information on the status of rainfall runoff also facilitate decisions on future programs for watershed managers, a step towards the preservation of natural resources for sustainable development. In this study, in order to achieve optimal amount of runoff in the Shafaroud watershed, first significant rainfall data of four stations during 1998 to 2011 were collected and combined with other maps of the study area, such as DEM, land use and soil as input data in the form of SWAT model was software. After running the model, the SUFI-2 and GLUE algorithms in SWAT-CUP program used to evaluate the data uncertainty and the most accurate simulation. The first three years (1998-2000) of rainfall data for warm-up and the next 7 years (2001-2007) for the calibration and final 4 years (2008-2011) were used for the validation. Finally, with multiple simulations, the uncertainty of the parameters assessed with P-factor, R-factor, and NS coefficients. The results indicated in runoff simulation, the SUFI2 algorithm ( =0.85, NS=0.74) is more accurate than GLUE algorithm ( =0.82, NS=0.71).
    Keywords: Algorithm, Simulation, Sustainable development, Uncertainty, SWAT, CUP
  • Rahim Kazemi *, Amir Safari, Amir Karam, Jahangir Porhemat Pages 400-413
    Estimation of Base Flow Index (BFI), has always been one of the most important issues in hydrology. Base flow separation process, often is done using daily stream flow data. Lack of full coverage of daily data for the whole country, may lead to some errors for estimating the base flow and its index. In this research, base flow index in some catchments of Karkhe basin based on daily and monthly stream flow data and using six algorithms were extracted. Three based on recursive digital filter (One-parameter, two parameter and Lynie & Hollick algorithms), and the others on simple smoothing including, Local minimum, Fixed interval and sliding interval methods. Results were analyzed using different statistical methods such as standard deviation, mean absolute error, relative error and other descriptive methods. The results showed that minimum relative error of monthly data compared to daily data was related to two parameter algorithm with 2.45% and the maximum was related to Lynie & Hollick algorithm with 84.19 percent .In overall conclusion, two parameter algorithms because of low relative error, minimum Mean Absolute and Root Mean Square Error was recognized as a suitable method for the extraction of base flow using monthly data in the absence of appropriate data daily.
    Keywords: Base Flow Index, Calibration, Daily Data, Digital Filter, Hydrograph Components, Hydrograph Separation, Monthly Data
  • Shahla Tavangar, Hamidreza Moradi, Alireza Massah Bavani, Mahmood Azari Pages 414-424
    Climate is a complex system that changing mostly due to increased greenhouse gases and global warming, leading to intensification of change in climatic factors such as precipitation amount and intensity of extreme precipitation events. In effect of climate change in the future, change amount and volume of the soil erosion is expected which the most important sensitive factor will be the rain fall erosivity. The aim of this study was to determine the effect of climate change on rainfall erosivity factor. For this purpose the HadCM3 model from A1B scenario was used and downscaling with LARS-WG model was used. So monitoring of rainfall erosivity factor for three periods of 2011-2030, 2045-2065, and 2080-2099 in north of Iran was simulated. Results show that rainfall erosivity factor in Sangdeh, Babol, Korkorsar, Anzali, Behshar and Gorgan stations will be increasing during the 2011-2030 period but for stations in Babolsar, Hashtpar, Rasht and Gorgan in the period 2045-2065 and 2080-2099 decreased. According of calculations, maximum changes of the rainfall erosivity factor in future will be occurring during the 2011-2030 and it’s minimum will be occurring period the 2080-2099. So largest rainfall erosivity factor was simulated about 42.6 MJ mm ha-1 h-1 for Hashtpar station during the 2011 to 2030 period. The obtained results show that the erosivity factor increase will be during the current century in the north of Iran.
    Keywords: Downscaling, ýþ þHadCM3, ýþ þLARS, WG, Northern Iran
  • Boroumand Salahi, Massoud Goudarzi, Seyed Asaad Hosseini * Pages 425-438
    Predicting the temperature and precipitation changes is necessary for assessing the change in the future and to mitigate the harmful impacts of climate change on water resources and agriculture, environmental, economic and social issues. Accordingly atmospheric general circulation models (GCMs) have been developed for simulation of climatic parameters. In this research, output data of HadCM3 general circulation model (with three climate change scenarios A1B, A2 and B1) were downscaled using LARS-WG Statistical Model in selected stations of the Urmia Lake Basin and Results has been evaluated and analyzed from three selected synoptic stations, including Saghez, Tabriz and Urmia stations in the base period (1961-1990) and the 2050 (2046-2065) for three variables minimum temperature, maximum temperature and precipitation. In LARS-WG model analysis, evaluation of the amount of MSE, RMSE, MAE indexes were done and correlation coefficients were determined. The conclusion can be presented herein that: the model was fit for the region. The overall results for 20 years of 2050s, indicate a decrease of 12.1 percent in precipitation and also 1.3 Celsius degrees would be increased in temperature compared to the base period. In the study area, the highest maximum temperature increase would be in Tabriz synoptic stations and the highest minimum temperature and highest decries precipitation would occur in Urmia station. The results of this study would help enormous the policymakers and planners for water resources in the future.
    Keywords: LARS, WG, North West of Iran, Synoptic Stations
  • Milad Nouri *, Mehdi Homaee, Mohammad Bannayan Pages 439-453
    In this study, changes of aridity index (AI), reference evapotranspiration (ET0) and precipitation were investigated in six stations located in the west and northwest of Iran over 1966-2010, 2011-2040, 2041-2070 and 2071-2100 periods. The outputs of HadCM3 under A2 and B2 emission scenarios were downscaled using statistical downscaling approach by Statistical downscaling model (SDSM). Mann-Kendall trend test was applied to assess the significance of trends of aridity index, reference evapotranspiration and precipitation in 1966-2010. The results of Mann-Kendall test revealed that there was a significant decreasing trend in AI and precipitation at the level of 95% over 1966-2010 in most of the surveyed stations. The negative trends of AI during winter, spring, summer and autumn were significant at five, four, zero and two of six surveyed stations, respectively. This indicates that reduced wintertime aridity index plays an important role in downward trend of annual aridity index in the studied area. The results also showed that AI, averaged across all stations, would decline by 8.0, 14.7 and 34.3% under A2 and 12.6, 12.5 and 20.1% under B2 over the early, middle and late 21st century relative to the baseline period (1966-2010), respectively, indicating a drier climate in northwest and west of country over the 21st century. On seasonal scale, the greatest decrease of AI is expected in summertime under A2 and springtime under B2 over the 21st century. AI, averaged over all stations, will most likely approach 0.2 indicating a severe reduction of aridity index in the studied area under A2. In some regions such as Tabriz, increased ET0 and decline of precipitation will cause a shift from semi-arid to arid climatic condition over the 21st century.
    Keywords: AI, Climate Change, SDSM, Statistical Downscaling
  • Tayeb Raziei * Pages 454-477
    In this research, the target area were regionlized into few distinctive homoginious sub-regions by applying principal component alalysis to the SPI time series at 3-, 6- and 12-months time scales and the resultant PC scores were considered as the regional SPI time series for drought forecasting using time series modellingineach identified sub-region. The probability of occurences of dry, normal and wet events were also predicted for all the considered stations using Markov chain model and the results were spatially mapped and analysed. The expected drught numebr and drught length of the prediceted drought events were also estimated and mapped to spatially display their results in order to ease their spatial variability comparrison. Furthermore, different time series models were fitted to the Regional SPI series (PC scores) to identify the best fitted model for each region in order to use for drought forcasting. The result shows that the ARMA is the best fitted model for SPI time series at 3- and 6-months time scales while for the 12-months time scales the SARIMA model is the best fitted model. Using the identified models the magnitude of the SPI was forcasted for the leading times. The result shows that the time series models can favorably forcast SPI values for three months ahead, wherease the predicted results for more than three months ahead is not reasonably accurate.
    Keywords: ARIMA, PCA, SARIMA, SPI, Transition matrix
  • Vafa Homayounfar, Abdulvahed Khaledi Darvishan * Pages 478-485
    Laboratory plots and rainfall simulators are useful tools for erosion studies, but transferring soil and consequent preparation steps which leads to damage soil structure, are among the disadvantages of laboratorial soil erosion studies yet. In other words, soil preparation steps can cause considerable errors in the results of runoff and erosion in laboratorial conditions. On the other hand, measuring splash erosion, as the first ability to detach and move the soil particles, is very important in soil erosion studies. Knowing the uncertainties of splash results due to soil preparation methods is therefore essential to improve the accuracy of laboratory results. The present study has been therefore conducted to measure and compare the amount of splash in a sandy-clay-loam soil in both undisturbed and disturbed conditions in a hillslope in the southern part of Alborz Mountains under three rainfall intensities of 40, 60 and 80 mm h-1. The results showed that disturbing soil in erosion laboratory studies could significantly increase the upslope, downslope, gross splash (p
    Keywords: Gross Splash, Kojoor Watershed, Net Splash, Rainfall Simulation