فهرست مطالب

تحقیقات منابع آب ایران - سال چهاردهم شماره 5 (پیاپی 47، زمستان 1397)

مجله تحقیقات منابع آب ایران
سال چهاردهم شماره 5 (پیاپی 47، زمستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/11/25
  • تعداد عناوین: 30
|
  • محمد علی اسعدی، صادق خلیلیان*، سید حبیب الله موسوی صفحات 1-13
    با توجه به محدودیت منابع آب و ارزش آن در کشاورزی، به کارگیری هر راهکاری برای صرفه جویی در مصرف و استفاده بهینه از آب موجود امری مهم و ضروری است. یکی از این راهکارها کم آبیاری می باشد. هدف این مطالعه، ارزیابی اثر درصدهای مختلف کاهش آب مصرفی در دوره های مختلف رشد بهعنوان سناریوهای کم آبیاری بر بهینه سازی مصرف آب و الگوی کشت غالب )گندم، جو، چغندرقند، ذرت دانهای، ذرت علوفهای و یونجه) در شبکه آبیاری دشت قزوین می باشد. به منظور بیشینه کردن درآمد مزرعه، از روش برنامه ریزی ریاضی اثباتی (PMP) به همراه روش حداکثر آنتروپی (ME) مشروط بر توابع واکنش عملکرد محصولات نسبت به آب در فضای سایر محدودیت ها، استفاده شد. اطلاعات موردنیاز این پژوهش با استفاده از روش نمونه گیری خوشه ایدومرحله ای از طریق تکمیل 144پرسشنامه در سال زراعی 95-1394بدست آمد. نتایج نشان داد که با اعمال کم آبیاری در بهترین حالت یعنی سناریوی اول (کاهش 5 درصد کم آبیاری در مرحله رسیدن برای محصولات گندم، جو، ذرت علوفه ای، ذرت دانه ای و چغندرقند و 5 درصد کم آبیاری در مرحله رشد رویشی محصول یونجه)، علی رغم صرفه جویی در مصرف آب به میزان 2/5 درصد، امکان افزایش درآمد مزرعه به میزان 4/0 درصد وجود دارد. از طرفی دیگر، بسته به شدت بحران و مقدار کمبود آب، تصمیم گیری برای تعیین راهبرد کم آبیاری و الگوی کشت منطقه متفاوت است، به نحوی که اگر بیشتر حفاظت منابع آب منطقه موردنظر باشد، نتایج سناریوهای دوم و سوم، بهترین گزینه برای استفاده بهینه از زمین و کمینه آب موجود خواهد بود.
    کلیدواژگان: کم آبیاری، راهکار مدیریتی، برنامه ریزی ریاضی اثباتی، الگوی کشت
  • محمود محمد رضاپور طبری*، محمد مهدی ملک پور شهرکی صفحات 14-26
    پیش بینی صحیح تغییرات تراز سطح آب مخازن به عنوان یکی از مسائل مهم جهت مدیریت، طراحی، بهره برداری از سدها و تامین نیازهای آبی مطرح می باشد. در این مطالعه بر پایه پنج مدل نرم رگرسیون بردار پشتیبان (SVR)، سیستم استنتاج عصبی-فازی تطبیقی (ANFIS)، شبکه عصبی (ANN)، شبکه عصبی شعاعی (RBFNN) و شبکه عصبی مبتنی بر رگرسیون عمومی (GRNN) و استفاده تلفیقی از نتایج آن ها به عنوان ورودی به یکی از این پنج مدل، ساختاری تحت عنوان ماشین هوشمند نظارت شده (SICM) جهت برآورد تراز سطح آب ماهانه مخزن سد امیرکبیر کرج پیشنهاد گردید. داده های مورد استفاده شامل تراز سطح آب، بارندگی، تبخیر، حجم ورودی و خروجی از مخزن سد بوده و ارزیابی مدل های مذکور توسط نه شاخص خطا صورت گرفت و با استفاده از روش تصمیم گیرنده ویکور، بهترین مدل از میان مدل های مذکور انتخاب گردید. پس از انجام بررسی های لازم در میان مدل های نرم مورد استفاده، مدل ANN با ضریب راندمان نش و میانگین مجذور خطای به ترتیب 89/0 و 37/23 متر مربع به عنوان بهترین مدل شناخته شد. نتایج بدست آمده از رویکرد پیشنهادی نشان می دهد که مدل نظارت شده (هیبریدی) شبکه عصبی (SICM-ANN) با افزایش ضریب راندمان نش به 94/0 و کاهش میانگین مجذور خطا به 85/12 متر مربع (بیش از 45 درصد کاهش) توانسته عملکرد بالایی را در پیش بینی صحیح میزان تراز سطح آب ماهانه مخزن سد کرج ارائه نماید. بر این اساس استفاده هیبریدی از مدل های نرم می تواند در کاهش چشمگیر خطای پیش بینی تراز سطح آب نسبت به مدل های منفرد به طور موثری بکار گرفته شود.
    کلیدواژگان: پیش بینی، تراز سطح آب مخزن، سد امیرکبیر کرج، ماشین هوشمند نظارت شده، مدل های نرم
  • فرشید بابانیا، سعید مرید*، اشکان شکری صفحات 27-38
    در مدیریت سامانه های منابع آب، عدم قطعیتهای ذاتی گوناگونی وجود دارد که همزمان با طولانیتر شدن افق طرح، تشدید میشود. در میان آنها، عدم قطعیتهایی که به تغییر اقلیم و تبعات آنها مربوط هستند، چالش های زیادی را بوجود میآورد که از آنها تحت عنوان عدم قطعیت عمیق نیز یاد میگردد. بدین منظور، این مقاله از روش تصمیمگیری پایدار که به مدل SWAT برای شبیهسازی های آب و خاک اتصال یافته استفاده میکند. منطقه مطالعاتی تحقیق، حوضه زرینه رود میباشد که اراضی کشاورزی زیادی را در خود جای داده است و تامین کنننده اصلی آب دریاچه ارومیه نیز میباشد. در این مرحله، مقاله به ارزیابی مدیریت فعلی حوضه به عنوان راهکار سازگاری می پردازد که برای آن تعدادی معیار شامل: ورودی های به دریاچه، تغییر در ذخائر آب زیرزمینی، تبخیر و تعرق و عملکرد محصول تعریف شده است. نتایج نشان داد که مدیریت فعلی برای شرایط تغییر اقلیم استوار نمیباشد و در بسیاری از موارد شکست خواهد خورد. این شکستها همزمان با کاهش بارندگی و افزایش دما بیش از 75/0 درجه سانتیگراد بیشتر خودنمایی میکنند. این مهم تاکیدی است بر تدوین راهبردهای جدید که بخوبی با چارچوب مدل توسعه یافته قابل انجام و ارزیابی میباشد.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، تصمیم گیری استوار (RDM)، عدم قطعیت عمیق، مدل SWAT
  • آرش جمال منش*، مهدی خداپرست مشهدی، احمد سیفی، محمدعلی فلاحی صفحات 39-53
    صنعت برق ایران به دنبال راه هایی برای کارایی بهتر در تولید، توزیع و انتقال انرژی برق در سال های اخیر است. تغییر قوانین در جهت رقابتی شدن، صنعت برق در ایران را دستخوش تغییر نموده است. با وجود ناطمینانی ها در قیمت بازار، میزان آب ورودی سدها، رفتار بازیگران، دسترسی به اطلاعات و درنتیجه افزایش ریسک، برنامه ریزی و تصمیم گیری برای تولیدکنندگان انرژی برقابی برای کسب حداکثر سود در بازار برق دشوارتر شده است. در این وضعیت، اتخاذ یک روش تصمیم گیری درست برای بهره برداری بهینه از نیروگاه ها همواره یکی از دغدغه های اصلی این تولیدکنندگان است. در این تحقیق یک مدل پویای تولید-سودآوری، به منظور مدل سازی عملیات یک سیستم مخزنی برقابی و روند سودآوری تولیدکننده بسط داده شده که با استفاده نرم افزار Stella در یک محیط شبیه سازی شیءگرا با رویکرد پویایی-های سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. اطلاعات سری زمانی سالهای 1394-1384 بصورت ماهانه مورد استفاده قرار گرفته و پیش بینی ها برای یک دوره 24 ماهه انجام شده است. این پژوهش برای مطالعه سودآوری نیروگاه های برقابی با استفاده از اطلاعات سد کارون1 در حوزه آبریز کارون بزرگ صورت گرفته است. در این تحقیق نااطمینانی وضعیت جریان ورودی آب و قیمت برق برای این تولیدکننده به وسیله مدل گومز پیش بینی شده و وارد مدل شده است. روش-های رهاسازی آب و هزینه های جریمه به صورت سناریوهای جداگانه مورد بررسی قرار گرفته اند.
    کلیدواژگان: مدل تولید- سودآوری، پویایی های سیستم، نیروگاههای برقابی، روش مونت کارلو
  • محمدرضا بیگلری، سمیه سیما*، مطهره سعادت پور صفحات 54-70
    حفاظت و مدیریت کیفیت آب رودخانه‎ها به عنوان یکی از منابع طبیعی ارزشمند در شرایط تشدید بحران کمی منابع آب بیش از پیش حائز اهمیت است. در این تحقیق، ضمن شناسایی منابع آلاینده، سناریوهای متعدد کنترل آلودگی های رودخانه زرینه رود برای دستیابی به استاندارهای کیفیت آب برای حیات آبزیان مورد ارزیابی قرار گرفته است. به منظور دستیابی به اهداف تحقیق، سه دوره نمونه برداری پارامترهای کیفیت آب، پایش منابع آلاینده رودخانه و پایش وضعیت پوشش گیاهی بستر از نقاط مختلف رودخانه زرینه رود در فصول مختلف سال 1396 انجام گردید. با استفاده از داده‎های گردآوری شده، مدل هیدرولیک و کیفیت آب رودخانه در محیط QUAL2KW آماده‎سازی و سپس واسنجی و صحت سنجی گردید. ارزیابی رفتار هیدرولیک و کیفیت آب رودخانه زرینه رود متاثر از سناریوهای مختلف نشان می دهد که در طی فصول خشک، کنتیک واکنش و فرآیند انتقال هر دو بر تغییرات غلظت پارامترهای کیفیت آب اثرگذار هستند، در حالی که در فصل تر، فرآیند انتقال غالب و اثرگذار است. متعاقبا، تحلیل منابع آلاینده نشان می‎دهند منابع گسترده مانند زباله ها و فضولات انباشته شده در ساحل رودخانه بیشترین سهم را در آلودگی آب (مواد مغذی) دارند و از بین منابع نقطه ای و آلاینده های کشاورزی، منابع نقطه ای سهم بیشتر آلایندگی را در فصل تابستان و پاییز و آلاینده های کشاورزی سهم بیشتر را در فصل بهار دارند. بررسی سناریوهای مختلف مدیریت کیفیت رودخانه در فصل پائیز نشان می دهند محدود نمودن BOD5 فاضلاب کارخانه قند به مقدار 210 میلی گرم بر لیتر در شرایط کنونی، سبب می گردد تا غلظت اکسیژن خواهی بیوشیمیایی رودخانه در حد استاندارد برای حیات آبزیان بماند.
    کلیدواژگان: کیفیت آب، مدل QUAL2kw، آلاینده های نقطه ای و گسترده، کنترل منابع آلاینده، حیات آبزیان
  • محمد کارآموز*، مهکامه طاهری صفحات 71-83
    هم زمانی سیلاب ساحلی و درون شهری به عنوان تهدیدی برای مناطق توسعه یافته شهری ساحلی به شمار می رود. برای رویارویی با چالش های جدید مدیریت سیلاب در این مناطق در درجه اول باید درک مناسبی از مخاطرات ناشی از سیلاب فراهم شود. بدین منظور در این تحقیق به شناسایی شدت و فراوانی وقوع سیل بر پایه ی اطلاعات طوفان های تاریخی منطقه موردنظر با استفاده از روش های آماری پرداخته شده است. پنج تابع توامان برای تعیین دوره بازگشت هم زمان سیلاب درون شهری و ساحلی بر داده های هیدرولوژیکی برازش داده شده و درنهایت با استفاده از آزمون های کلموگروف اسمیرنوف و خطای ریشه حداقل مربعات بهترین آن ها انتخاب شده است. سپس به منظور افزایش کیفیت و مدیریت برنامه های توسعه شهری، استفاده از نقشه های سیلاب به عنوان یک ابزار مفید در تصمیم گیری استفاده شده است. ازین رو نرم افزار WMS مبتنی بر سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، در تعیین گستره و عمق آب گرفتگی ناشی از سیلاب ترکیبی 100 ساله بر منطقه برانکس در شهر نیویورک به کار گرفته شده است. راهکارهای مدیریتی کنترل سیلاب (BMP) به عنوان روش های کاهنده اثرات مخرب سیلاب در پنج گروه مقاومت، تاخیر، عقب نشینی، ذخیره و تخلیه طبقه بندی شده اند. سپس با استفاده از روش های تصمیم گیری چند معیاره شاخص عملکرد راه کارها براساس پنج فاکتور درجه کاهش خطر، زیبایی، هزینه های ساخت، هزینه های نگهداری و بهره برداری و سطح سازگاری با طبیعت تعیین شد و در نهایت یکی از راه کارها به عنوان استراتژی برتر کنترل سیلاب معرفی گردیده است.
    کلیدواژگان: برانکس نیویورک، بهترین راه کارهای مدیریتی، تصمیم گیری چندمعیاره، تحلیل توامان وقوع سیلاب درون شهری و ساحلی، شبیه سازی هیدرولوژیکی سیلاب
  • میلاد مهرپرور، کیوان اصغری*، محمد حسبن گل محمدی صفحات 84-96
    مدلسازی فرآیند بارش-رواناب با انبوهی از پارامترها و داده های اقلیمی همراه است که ارائه یک مدل شبیه ساز مناسب با حداقل خطا از چالش های مطالعات گذشته بوده است. عدم اطمینان و قطعیت بر صحت داده ها و پارامترهای ورودی مدل های شبیه سازی منجر به تولید خطا می شود که تاثیر قابل توجهی بر پیش بینی های بلند مدت و سیاست های مدیریتی می گذارد. در این مطالعه از مدل مفهومی آب و خاک SWAT به منظور شبیه سازی فرآیند بارش-رواناب در زیر حوضه آبریز چلگرد استفاده می شود. به منظور ارائه یک مدل مناسب، تکنیک داده گواری فیلتر کالمن مجموعه ای (EnKF) جهت به روزرسانی و اصلاح منابع تولید خطا در مدلسازی به کار برده می شود که این منابع شامل پارامترها و داده های ورودی مدل می باشد. نتایج بدست آمده از مدل اصلاحی ارائه شده با معیار ارزیابی Nash-Sutcliff سنجیده شده که مدل اصلاحی با ضریب 0.86 عملکرد بهتری نسبت به مدل توسعه یافته بدون تکنیک EnKF از خود نشان می دهد و همچنین ضریب Nash-Sutcliff برای دوره صحت سنجی به 0.82 ارتقاء می یابد.
    کلیدواژگان: بارش-رواناب، تکنیک فیلتر کالمن EnKF، مدل هیدرولوژیکی SWAT، کاهش خطای شبیه سازی
  • محمد کبارفرد، رامین فضل اولی*، مهدی ضرغامی، ابوالفضل اکبرپور صفحات 97-108
    با توجه به پیچیدگی های موجود در محیط های شهری، در سال های اخیر ریسک سیلاب در حوضه های شهری افزایش یافته است. برای ایجاد یک مدیریت صحیح شهری و استفاده بهینه از آب های سطحی، باید شناختی دقیق از فرآیند پیچیده بارش-رواناب در محیط های شهری به دست آید. از مشکلات حوضه های شهری عدم وجود پارامترهای ورودی دقیق، عدم شناخت از فرآیند تولید رواناب، عدم وجود سیستم اندازه گیری جریان در خروجی زیر حوضه های شهری برای واسنجی، عدم قطعیت پارامترهای ورودی و نتایج مدل های ریاضی و عددی همچون SWMM می باشد. این تحقیق به بررسی و تحلیل عدم قطعیت به روش GLUE در سطوحی از منطقه 2 شهرداری کلان شهر تبریز با مدل سیلاب شهری SWMM پرداخته است. به منظور کمی کردن عدم قطعیت، محدوده اولیه پارامترهای ورودی شامل شماره منحنی، درصد نفوذناپذیری، ضریب زبری سطح نفوذپذیری و ضریب زبری سطح نفوذناپذیری تعیین و با استفاده از الگوریتم GLUE عملیات نمونه برداری اولیه از فضای پارامتری توسط روش نمونه گیری مربع لاتین انجام شد. با توجه به نتایج شبیه سازی ها و مقادیر رخدادهای به هنگام مشاهداتی، 20 درصد از کل خروجی ها و سری پارامترهای تولید شده به عنوان شبیه سازی های قابل قبول جدا شدند. مطابق نتایج ارزیابی نمودارهای توزیع پسین، پارامترهای ورودی درصد نفوذناپذیری و ضریب زبری سطح نفوذناپذیری به عنوان پارامترهای حساس و تاثیرگذار بر شبیه سازی مدل شناخته شدند و محدوده بهیه پارامترها تعیین شد.
    کلیدواژگان: روش GLUE، سیلاب شهری، عدم قطعیت، مدلSWMM
  • علیرضا شکوهی*، هادی مدبری صفحات 109-124
    این مطالعه با هدف ارزیابی و مقایسه حساسیت دو مدل کیفیت آب NSFWQI و IRWQISC نسبت به پارامترهای کیفی با استفاده از روش های مبتنی بر واریانس، روی رودخانه پسیخان با نمونه برداری ماهانه در سال 94 در 13 ایستگاه، منتخب انجام شده است. براساس نتایج تحلیل حساسیت فصلی پارامتر BOD بیشترین حساسیت را در هر دو مدل نشان داد. کیفیت آب براساس شاخص NSFWQI در ایستگاه های بالادست "متوسط" و در ایستگاه های پایین دست، "بد" بود در حالیکه شاخص IRWQISC کیفیت آب رودخانه در بالادست را "خوب" و در پایین دست "نسبتا بد" گزارش نمود. آنالیز حساسیت مدل NSFWQI به صورت مکانی براساس رویکرد Factor Prioritization پارامتر DO را موثرترین عامل بر واریانس خروجی مدل معرفی کرد و برهمین اساس به کمک رویکرد Factor Fixing نشان داده شد که با ثابت کردن پارامتر DO می توان واریانس خروجی را تا حد زیادی کنترل و عدم قطعیت مدل مزبور را تا حد زیادی کاهش داد. در مدل IRWQISC در ایستگاه های بالادست، پارامتر DO و در ایستگاه های پایین دست پارامتر BOD بیشترین تاثیر را در واریانس خروجی مدل داشت. بر این اساس در ارزیابی کیفی با شاخص IRWQISC تعداد دفعات و اندازه گیری دقیق دو پارامترDO و BOD دارای اهمیت زیادی در مقابل 9 پارامتر دیگر قلمداد گردید. نتیجه مهم دیگر مطالعات آن است که ضرایب وزنی پارامترهای کیفی در مدل IRWQISC تطابق مناسبی با اثرگذاری آنها درخروجی مدل برای نمایش وضعیت کیفی ندارد و این امر مطالعه بیشتری برای پذیرش آن به عنوان یک استاندارد بومی در ایران گوشزد می نماید.
    کلیدواژگان: تحلیل حساسیت، شاخص کیفی آب، NSFWQI، IRWQI، رودخانه پسیخان
  • محمدرضا عینی، سامان جوادی*، مجید دلاور صفحات 125-136
    مدل های مختلف هیدرولوژیکی نیمه توزیعی و توزیعی توانایی بسیار بالایی در شبیه سازی جامع حوضه های آبریز دارند اما این مدل ها همچنان نیاز به توسعه دارند تا بتوانند به شرایط واقعی حوضه های آبریز نزدیک شوند. برای شبیه سازی حوضه های آبریز کارستی با استفاده از مدل های هیدرولوژیکی مرسوم احتیاج به تغییراتی در کدهای مدل می باشد. مدل SWAT بدلیل متن باز بودن و رایگان بودن این امکان را فراهم آورده است که شرایط مختلف حوضه آبریز را در آن پیاده سازی و پیکره بندی کرد. در این پژوهش مدل جدیدی به نام SWAT-ML توسعه یافته است که در آن مناطق کارستی دارای خصوصیات متفاوت هیدرولوژیکی می باشند. محدوده مورد مطالعه حوضه کارستی دریاچه مهارلو انتخاب و دوره آماری شبیه سازی از سال 1980 تا 2013 برای واسنجی و اعتبارسنجی رواناب سطحی، رواناب پایه، محصولات کشاورزی و تبخیر تعرق واقعی می باشد. مدل با متوسط ضریب تبیین و نش ساتکلیف 65/0 واسنجی شد و همچنین مشخص شد که مدل SWAT توانایی زیادی در برآورد مقادیر عملکرد محصولات کشاورزی دارد. مدل توسعه یافته نشان داد که در شبیه سازی حوضه آبریز کارستی عملکرد بهتری نسبت به مدل SWAT دارد و مقادیر بیلان محاسبه شده توسط مدل SWAT و SWAT-ML دارای تفاوت معناداری نسبت به بیلان هیدروکلیماتولوژی می باشند.
    کلیدواژگان: بیلان آبی، حوضه دریاچه مهارلو، کارست، مدل SWAT، هیدرولوژی
  • آزاده احمدی*، محمد امین ذوالفقاری پور، بابک ابراهیمی صفحات 137-148
    یکی از شرایط لازم برای تشکیل و استمرار بازار آب کارا، فراهم نمودن بسترهای قانونی مناسب برای نظارت دقیق بر فرآیند مبادلات و حل مشکلات احتمالی است. روح حاکم بر ساختار حقوقی آب کشور، مشوق و حمایت کننده تشکیل بازار آب است. با این حال برخی از مستندات قانونی هم چون مواد 27 و 28 قانون توزیع عادلانه آب وجود دارند که روند مبادله آب را محدود کرده اند. هر چند که دستورالعمل نحوه اجرای این مواد قانونی توسط وزارت نیرو اصلاح گردیده اما هم چنان ابهاماتی در استفاده از این دستور العمل در شرایط بازار آب وجود دارد. به همین منظور در این مقاله ابتدا با مطالعه و بررسی قوانین مرتبط با نظام حقوقی آب کشور ضمن شناسایی قوانین مشوق و بازدارنده بازار آب، برخی از چالش های حقوقی مبادله آب ارائه شده است. در ادامه با بررسی وضعیت مبادلات موجود در محدوده پایلوت دشت برخوار، چالش ها و ملاحظاتی که برای موفقیت این بازار وجود دارد، مشخص شده است. براساس بازدیدهای میدانی صورت گرفته در منطقه، عموما مبادلات بین بخشی مورد توجه است. به طوری که صنایع وابسته به بخش کشاورزی و صنایع ساختمانی به صورت بالقوه و بالفعل، تمایل به خرید آب از چاه های کشاورزی دارند. نتایج نشان می دهد که برای تشکیل بازار آب کارآمد لازم است با تقویت قوانین تشویقی و اصلاح قوانین بازدارنده، مواردی هم چون صدور سند جداگانه و مستقل از زمین برای برداشت ها، اصلاح و تعدیل پروانه های بهره برداری، تجهیز چاه های منطقه به کنتورهای هوشمند و ایجاد تشکل های آب بران زیرزمینی مورد توجه قرار گیرد.
    کلیدواژگان: مبادله آب، حقوق آب، بازار آب بین بخشی، بستر قانونی، سیاست های مداخله ای
  • جهانگیر پرهمت*، مجید الطافی دادگر، رسول پرهمت صفحات 149-163
    افزایش تقاضا و بهره برداری بیش از حد از آبخوان ها در ایران باعث شده تا بیش از 50 درصد آن ها در شرایط بحرانی قرار گیرند. برای جبران و توقف افت تراز سطح آب زیرزمینی، نیاز به مدیریت جامع منابع آب بوده که لازمه اش شبیه سازی شرایط پیچیده و انتخاب رویکرد مدیریتی مناسب می باشد. لذا پژوهش حاضر با هدف ارائه ی رویکرد مدیریتی مبتنی بر شرایط یک آبخوان تحت تنش شدید، با استفاده از مدل MODFLOW انجام شده است. بدین منظور آبخوان روانسر- سنجابی کرمانشاه، که 15 متر افت در طول 23 سال داشته، انتخاب شد. پس از واسنجی و ارزیابی مدل و نیز تهیه نقشه توزیع مکانی افت واقعی دوره 94-86، آبخوان به چهار پهنه افت شامل 0 تا 5، 5 تا 10، 10 تا 20 و 20 تا 45 متر تفکیک و سپس گزینه های مختلفی از ترکیب سناریوها برای جبران افت هر کدام از این پهنه ها اعمال شد. سناریوی اول شامل شرایط هشت سال اخیر منابع، مصارف و تغذیه آبخوان بوده که نتایج حاکی از 2/7 متر افت طی هشت سال آتی خواهد بود. در سناریوهای دوم و سوم با تاثیر شرایط خشکسالی و ترسالی، نتایج نشان داد که سطح آب به ترتیب 4/8 و 2/5 متر افت خواهد نمود. نتایج سه سناریوی اول نشان داد تاثیر نوسانات اقلیمی عامل اصلی تاثیرگذار بر افت سطح آب نیست. نتایج سناریوی چهارم با ترکیب های متفاوت 10 تا 70 درصدی کاهش نرخ بهره برداری نشان داد ترکیب ده درصدی در پهنه یک و 20 درصدی در سایر پهنه ها بهترین نتیجه را در بهبود وضعیت آبخوان فراهم می نماید.
    کلیدواژگان: سناریوهای مدیریتی، مدلسازی، بهره برداری بیش از حد، روانسر-سنجابی، مدل MODFLOW
  • محسن ناصری*، آرمان احمدی صفحات 164-176
    تلاش به منظور شبیه سازی عدم قطعیت متاثر از پارامترها و یا ساختار اصلی مدل ریاضی و یا مفهومی منجر به ارائه روش های مختلف احتمالاتی، امکانی و خلاقانه شده است. در مقاله حاضر با استفاده از ساختار UNEEC-P به تخمین رفتار غیرقطعی پارامتری در مدل بیلان ماهانه پرداخته شده است. نوآوری ارائه شده در این مقاله مبتنی بر استفاده از مدل مفهومی اصلی (مدل بیلان آبی ماهانه) به جای استفاده از مدل های رگرسیونی به منظور تخمین حد بالا و پایین غیر قطعی نتایج است. مدل مفهومی مورد استفاده، مدل بیلان آبی ماهانه با سه پارامتر است که در حوضه آبریزی کوچک با مساحت 82 کیلومتر مربع در جنوب فرانسه مورد استفاده قرار گرفته تا نتایج عدم قطعیت پارامتری حاصل از استفاده روش GLUE و در دامنه غیر قطعی [95، 5] شبیه سازی شود. همچنین به منظور ارزیابی عملکرد مدل پیشنهادی نتایج حاصل از مدل بیلان با نتایج مدل رگرسیون عمومی شبکه عصبی مصنوعی (GRNN) مقایسه شده است. با هدف ارزیابی دقت و اعتبار آماری ساز و کار نوین پیشنهادی در این مقاله، علاوه بر شاخص های ارزیابی معمول تشابه و عدم تشابه، از شاخص AIC نیز استفاده شده است. مشخصات آماری متعددی همچون میانگین مربعات خطا (MSE)، میانگین مربعات خطای نرمال شده (NMSE)، شاخص Nash-sutcliff، ضریب همبستگی و AIC دال بر مطلوبیت بیشتر استفاده از روش ارائه شده و همچنین بهبود نتایج حاصل از ساختار مفهومی ارائه شده در مقایسه با نتایج حاصل از شبکه عصبی مصنوعی به تفکیک دوره کالبیدن و ارزیابی است.
    کلیدواژگان: ارزیابی عدم قطعیت، مدل UNEEC-P، مدل بیلان ماهانه، GLUE، GRNN
  • سید مرتضی سیدیان*، مهسا باقرپور، ابوالحسن فتح آبادی، امین محمدی صفحات 177-192
    در دهه گذشته، یادگیری ماشین یک روش مناسب برای مدل سازی تجربی بارش-رواناب به عنوان یک مکمل مفید برای مدل های هیدرولوژیکی مطرح شده است، به ویژه در حوضه هایی که داده ها برای مدل های داده محور محدود هستند. در این تحقیق از مدل های جعبه سیاه (نروفازی و ماشین بردار پشتیبان) و مدل های جعبه خاکستری (TOPMODEL و HBV) برای شبیه سازی فرآیند بارش-رواناب روزانه در حوضه نوده خاندوز که در رودخانه گرگانرود قرار دارد، استفاده شد و عملکرد آن ها با توجه به دقت پیش بینی رواناب مقایسه گردید. برای مدل های جعبه سیاه، سه سری ورودی شامل دبی، دما و بارندگی در 9 سناریوی متفاوت بر اساس داده های سری زمانی انتخاب گردید. مقایسه مقادیر میانگین مربعات خطا و ضریب تعیین نشان می دهد مدل نروفازی با دبی تا سه گام زمانی قبل و دمای گام زمانی قبل عملکرد بهتری نسبت به سایر سناریوها دارد. به طور کلی مدل های جعبه سیاه رواناب را در مرحله واسنجی و صحت سنجی با دقت بیشتری نسبت به HBV و TOPMODEL شبیه سازی کرده اند. مقایسه دقیق عملکرد کل مدل ها نشان داد که مدل های نروفازی و ماشین بردار پشتیبان رواناب را در فصل های گرم با دقت کمتری نسبت به فصل های سرد پیش بینی کرده است.
    کلیدواژگان: بارش، رواناب، هوش مصنوعی، مدل مفهومی
  • جوانشیر عزیزی مبصر*، مهسا مسعود لک، علی رسول زاده صفحات 193-204
    ارزیابی پتانسیل آسیب پذیری آلودگی آب زیرزمینی برای حفاظت از آب‎های زیرزمینی که متاثر از استفاده زیاد از کود است، ابزار مناسبی می باشد. آب زیرزمینی دشت ارومیه به علت وجود کارخانه های مختلف و کشاورزی، پتانسیل آلوده شدن را دارد. در این تحقیق از مدل دراستیک اصلاح شده و دراستیک که یک مدل جهانی است آسیب پذیری ذاتی آلودگی دشت ارومیه بررسی شد. اصلاح این مدل بر اساس بازبینی رتبه ها و وزن های فاکتورهای مختلف، با استفاده از روش های ساده آماری و در محیط GIS و با درنظر گرفتن مقدار همبستگی با غلظت نیترات آب زیرزمینی انجام شد. نتایج نشان داد که محیط آبخوان (A) همبستگی معنی دار با غلظت نیترات ندارد و از معادله اولیه حذف گردید. بیش ترین و کم‎ترین همبستگی معنی دار را فاکتورهای جنس خاک (s) و عمق تا سطح ایستابی (D) داشتند و به ترتیب وزن های 5 و 7/2 به آن ها اختصاص یافت. اصلاح رتبه ها و وزن ها منجر به بهبودی نتایج پهنه بندی شد، به گونه ای که همبستگی شاخص دراستیک با غلظت نیترات نسبت به دراستیک اولیه، حدود 11 درصد افزایش داشت. بر اساس شاخص دراستیک اصلاح شده از کل دشت ارومیه، 3/4، 8/30 و 9/64 درصد به ترتیب در محدوده ی آسیب‎پذیری کم، خیلی کم و بدون خطر آلودگی قرار داشت
    کلیدواژگان: دراستک اصلاح شده، آب زیرزمینی، GIS، آسیب پذیری
  • رضا ایوبی کیا، سمیه جنت رستمی*، افشین اشرف زاده، بهنام شفیعی ثابت صفحات 205-218
    افزایش تقاضا و منابع آب ناکافی دلیل اصلی افزایش مناقشات بین ذینفعان حوضه های آبریز به خصوص حوضه آبریز سفیدرود شده است. در این تحقیق، تخصیص پایدار منابع آب با دیدگاه بهره وری سود اقتصادی و برقراری عدالت اجتماعی انجام شده است که می تواند در کاهش درگیری های بین ذینفعان مفید واقع شود. پایداری در تخصیص آب به معنای تامین حداقل نیازهای زیست محیطی در برنامه ریزی های منابع آب است که از محدودیت های مدل برنامه ریزی است. در این مطالعه، مدل بهینه سازی چندهدفه تخصیص منابع آب برای تامین حداقل نیازهای بخش محیط زیست، صنعت و کشاورزی در حوضه سفیدرود توسعه داده شد که هدف اول آن حداکثرسازی میانگین بهره وری اقتصادی و هدف دوم آن حداکثرسازی برقراری عدالت در تخصیص آب است. برای اندازه گیری عدالت از ضریب جینی استفاده شده است. برای حل مدل بهینه-سازی چندهدفه توسعه یافته از الگوریتم ژنتیک چند هدفه با مرتب سازی نامغلوب (NSGA-II) استفاده شد که از بین مجموعه جواب های بهینه بدست آمده، بهترین جواب با نگرش تعادلی انتخاب گردید. زیرا این نگرش همزمان با بررسی سود اقتصادی ایجاد شده در هر یک از استان های ذینفع، برقراری عدالت در بین استان ها را نیز در نظر می گیرد. در ادامه، برای ارزیابی مدل بهینه سازی توسعه یافته، سناریوهایی بر اساس پارامترهای مقدار آب در دسترس و درصد تلفات انحراف آب تعریف شد، که نتایج نشان داد، این پارامترها تاثیر قابل توجهی در میزان بهره وری اقتصادی و برقراری عدالت در بین ذینفعان و در برنامه ریزی منابع آب حوضه دارد.
    کلیدواژگان: تخصیص آب، بهره وری اقتصادی، ضریب جینی
  • مهدی شفیعی، مهدی قنبرزاده لک* صفحات 219-236
    در تحقیق حاضر با بهره گیری از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) و سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS )، مدلی جامع به منظور مکان یابی مناطق مستعد اجرای تغذیه مصنوعی آبخوان زیرزمینی به روش پخش سیلاب، تهیه شده است. بدین منظور دشت خوی که در سالیان اخیر با افزایش بهره برداری از سفره آب زیرزمینی، بیلان آبی منفی داشته است، به عنوان مطالعه موردی انتخاب گردید. شانزده معیار شیب، کاربری اراضی، ژئومورفولوژی، زمین شناسی، فاصله از گسل ، جاده ، آبراهه ، چاه ، چشمه و قنات ، میزان بارش، دما، تبخیر و تعرق، هدایت الکتریکی، گرادیان هیدرولیکی، ضخامت بخش غیراشباع آبرفت، قابلیت انتقال آبخوان و نفوذپذیری سطحی خاک در قالب چهار خوشه فیزیکی، اقلیمی، هیدرولوژیکی و هیدروژئولوژیکی دسته بندی شدند. پس از آماده سازی لایه های اطلاعاتی و تعیین وزن هر کدام از طریق نظرسنجی از کارشناسان، تلفیق لایه ها به روش Weighted Sum در محیط ArcGIS، انجام گردید. با حذف مناطق دارای محدودیت، پهنه مورد مطالعه در پنج کلاس طبقه بندی شد و تعداد شش سناریو در مناطق بسیار مناسب، پیشنهاد گردید. اولویت بندی سناریوها با اجرای مدل پیشنهادی منجر به معرفی سناریوی سوم به عنوان برترین گزینه شد. نتایج حاکی از آن است که در پهنه های غیروسیع، به دلیل تشابه بالای خصوصیات اقلیمی و هیدرولوژیکی سایت های منتخب، تصمیم نهایی تاثیر اندکی از این شاخص ها خواهد پذیرفت.
    کلیدواژگان: پخش سیلاب، تحلیل سلسله مراتبی (AHP)، دشت خوی، مکان یابی، GIS
  • ثمین انصاری، علیرضا مساح بوانی*، علی باقری صفحات 237-253
    پدیده تغییر اقلیم با تغییر در میزان بارش و دمای هوا بر سیستم هیدرولوژی یک حوضه و به دلیل تعامل میان سیستم ها، بر زیرسیستم های کشاورزی، اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی اثرگذار بوده که شدت این اثرات نامساعد بسته به آسیب پذیری سیستم متفاوت می باشد. در این راستا بکارگیری نشانگرهای امنیت آبی در ارزیابی راهکارهای سازگاری موثر بر آسیب پذیری، کمک شایانی می نماید. در این پژوهش حوزه آبریز طشک بختگان که دارای تعامل بالایی بین سیستم های مختلف است، بعنوان منطقه مطالعاتی انتخاب گردید. در این راستا، در ابتدا به منظور شبیه سازی تغییرات اقلیم منطقه، متغیرهای بارش و دما از نتایج سه مدل گردش عمومی جو اقیانوس تحت سناریوی انتشار گازهای گلخانه ای RCP2.6 در دوره 2020-2049 استخراج شده و جهت مدیریت عدم قطعیت ناشی از روش های ریزمقیاس نمائی، از سه روش ریزمقیاس نمایی چندایستگاهی استفاده گردید. در ادامه مدل شبیه ساز پویای یکپارچه منطقه در مقیاس حوزه آبریز تهیه شده و اثرات سناریوی تغییراقلیم و راهکارهای سازگاری با آن در حوضه برای دوره آتی شبیه سازی گردید. در نهایت با استفاده از نتایج مدل شبیه ساز، مقدار نشانگرهای امنیت آبی در ابعاد اجتماعی، اقتصادی و زیست محیطی در دوره پایه و در دوره آتی تحت اثر تغییراقلیم تعیین شده و میزان اثرگذاری راهکارهای سازگاری در کاهش آسیب پذیری بر اساس تغییردر این نشانگرها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که جهت کاهش آسیب پذیری سیستم در دوره آتی می بایست ضمن افزایش بهره وری اقتصادی آب در بخش کشاورزی توسط افزایش راندمان آبیاری، فعالیت کشاورزی نیز کاهش یافته و به منظور جبران خسارت اقتصادی و اجتماعی، فعالیت در بخش صنعت افزایش یابد.
    کلیدواژگان: تغییراقلیم، امنیت آبی، ریزمقیاس مایی چندایستگاهی، راهکارهای سازگاری، مدل پویای یکپارچه
  • اسماعیل سیلاخوری، مجید اونق*، ابوالفضل مساعدی، ایمان باباییان، عبدالرسول سلمان ماهینی صفحات 254-268
    پایش و تحلیل شرایط خشکسالی ازاصلیترین نیازهای مدیریت منابع آب به شمار میرود.در این پژوهش شاخصهای SPIو SPEIجهت ارزیابی خشکسالی منطقه اسفراین-سبزوار مقایسه شدند.از آنجایی که منطقه مطالعاتی مورد نظر فاقد آمار کافی و بلندمدت جهت ارزیابی خشکسالی است،داده-های بازتحلیلERA-Interimجهت تلفیق باداده های دیدبانی مورداستفاده قرارگرفت.برای این منظوربااستفاده ازرابط وب،اسکریپتPython،ECMWF WebAPIو نرم افزار ArcGIS؛داده های اقلیمی بارش ودما برای هر یک از ایستگاه هادردوره آماری 1979 تا 2016 استخراج شد.پس ازاصلاح اریبی داده هابراساس داده های دیدبانی،داده های تلفیقی بارش و دما برای دوره آماری مورد نظر بدست آمد که مبنای محاسبه خشکسالی قرار گرفت.در نهایت ارزیابی خشکسالی و برآورد همبستگی شاخص های SPI و SPEI سه ایستگاه سرچشمه،قاسم آبادو جغتای درمقیاس زمانی3،6،12،18 و 24 ماهه صورت گرفت.پس از تهیه داده های تلفیقی بازتحلیل و دیدبانی،میانگین مربعات خطا و اریبی به ترتیب از39/0 و 69/6 به 32/0و24/0 کاهش یافت؛در نتیجه می توان از این داده ها جهت ارزیابی خشکسالی در مناطقی که داده های دیدبانی در دسترس نیستند و یا پراکنش نامناسبی دارند،استفاده کرد.نتایج ارزیابی خشکسالی نشان داددر مقیاس های زمانی کوتاه مدت فراوانی دوره های خشک و مرطوب زیاد است که با افزایش مقیاس زمانی فراوانی دوره های خشک و مرطوب کاهش می یابداما تداوم آن ها افزایش می یابد.در ایستگاه های مورد مطالعه در اکثر موارد هماهنگی در دوره های خشک و مرطوب در هر دو شاخص دیده شد. بر اساس نتایج عرضه شده در خصوص همبستگی بین شاخص های خشکسالیSPIوSPEIمشاهده شد که در همه ایستگاه های مورد بررسی،بین شاخص های خشکسالی مورد استفاده همبستگی مثبت و معنی داری وجود دارد.که این همبستگی در مناطق مرطوب تر بالاتر است. در نتیجه می توان از شاخصSPIدر مناطق فاقد داده دما و با دقت شاخصSPEIاستفاده کرد.
    کلیدواژگان: شاخص SPEI، شاخص SPI، داده های بازتحلیل، ERA-Interim، نرم افزار آماری R
  • داود رجبی، سید فرهاد موسوی*، عباس روزبهانی صفحات 269-282
    هدف اصلی از انجام این مطالعه، توسعه ساختار هیدرواکونومیک در حوضه زاینده رود به منظور تخصیص بهینه آب سد زاینده رود به شبکه های آبیاری پایاب این سد، در راستای حداکثرسازی منافع اقتصادی حاصل از فعالیت های کشاورزی است. برای تحقق این هدف، با تدوین مدل اقتصادی برنامه ریزی ریاضی مثبت1 (PMP)، شبیه سازی فعالیت های کشاورزی به تفکیک هر شبکه آبیاری انجام شد. با تلفیق مدل برنامه-ریزی تخصیص آب توسعه داده شده ی MODSIM حوضه با مدل اقتصادی، ساختار هیدرواکونومیک ساخته شده و بر اساس شرایط پایه سال آبی 94-1393 واسنجی و همگرایی مدل ها انجام گرفت. نتایج به کارگیری ساختار هیدرواکونومیک در مدیریت توزیع آب حاکی از تغییر محسوس در اولویت بندی تخصیص آب بوده به نحوی که شبکه های آبیاری نکوآباد و رودشت که به ترتیب اولویت های اول و پنجم تخصیص آب در شرایط معمول را دارند، پس از به کارگیری ساختار هیدرواکونومیک، اولویت های چهارم و دوم را به دست آوردند. در ادامه، پتانسیل سامانه بهره برداری موجود در شبکه آبیاری رودشت، به نمایندگی از سایر شبکه های آبیاری حوضه، به عنوان زیرساخت لازم جهت پیاده سازی تخصیص بهینه آب با رویکرد هیدرواکونومیک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مدل سازی سامانه بهره برداری موجود در شبکه آبیاری رودشت، عملکرد متوسط و ضعیفی را به خصوص در بخش میانی و پایین دست جهت تخصیص بهینه آب با رویکرد اقتصادی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: تخصیص آب، سامانه بهره برداری، مدل اقتصادی، مدل هیدرواکونومیک
  • اصغر عزیزیان*، سکینه کوهی صفحات 283-294
    یکی از مهم ترین روش های محاسبه فرسایش در سطح حوضه و رسوب خروجی از آن استفاده از مدل RUSLE می باشد. بررسی تحقیقات گذشته در زمینه کارائی این مدل حاکی از اهمیت بسیار بالای فاکتور توپوگرافی که خود متشکل از دو عامل شیب و طول شیب می باشد، دارد. تاکنون روابط متعددی برای محاسبه این فاکتور توسعه داده شده است که انتخاب مناسب ترین رابطه برای تخمین آن موجب ایجاد سردرگمی برای محققین می گردد. لذا پژوهش حاضر با هدف بررسی روش های مختلف برآورد فاکتور توپوگرافی و نیز اثر توان تفکیک مدلهای رقومی ارتفاعی (DEMs) بر مقدار رسوب محاسبه شده توسط مدل RUSLE در حوضه آبریز باراجین به انجام رسیده است. همچنین لازم به ذکر است که برای ارزیابی مدل مذکور در تخمین رسوب خروجی از حوضه، از منحنی سنجه رسوب بدست آمده از داده های رسوب مشاهداتی در ایستگاه هیدرومتری باراجین استفاده شده است. نتایج حاکی از آن است که استفاده از روابط مختلف، خطایی در حدود 2 تا بیش از 400 درصد در مقدار رسوب خروجی از حوضه ایجاد می نماید. همچنین نتایج نشان داد که روابط ارائه شده توسط McCoolو همکاران و Moore and Burch با دارا بودن خطای نسبی کمتر از 10 درصد بهترین روابط برای محاسبه فاکتور توپوگرافی در حوضه های پرشیب می باشند. ارزیابی اثر توان تفکیک DEM نیز حاکی از تاثیر قابل توجه آن بر مقدار رسوب خروجی از حوضه می باشد.
    کلیدواژگان: فرسایش خاک، رسوب خروجی از حوضه، مدل RUSLE، فاکتور توپوگرافی
  • سمیرا زین الدینی، صدیقه انوری*، زهرا زحمتکش صفحات 295-310
    تخصیص بهینه منابع آب جهت مدیریت عرضه و تقاضا و بررسی تاثیر پدیده تغییر اقلیم بر سامانه های آبی امری ضروریست. هدف تحقیق، شبیه-سازی و بهینه سازی مولفه های سامانه آبی اهرچای تحت شرایط تغییر اقلیم و ارزیابی سناریوهای مختلف اقلیمی و مدیریتی جهت تصمیم گیری است. ابتدا اثر تغییر اقلیم بر متغیرهای هواشناسی با مدل های گردش عمومی جو (GCMs) تحت سناریوهای A1B، A2 و B1 بررسی می گردد. نتایج این مدل تحت سناریوهای نامبرده برای سال های 2030-2011 حاکی از کاهش بارندگی و افزایش دما می باشد. برای برآورد جریان ورودی به مخزن طی سال های 2025-2015 از مدل شبیه ساز بارش-رواناب HACRES استفاده گردیدکه با داشتن R2 و RMSE برابر با 65/0 و 12/1 در مرحله واسنجی و 56/0 و 4/1 برای صحت سنجی، عملکرد قابل قبولی داشته اند. برای تخمین نیاز آبی محصولات در دوره تغییر اقلیم از مدل CropWat استفاده شد. برای اعمال مدیریت تقاضای کشاورزی، تخصیص بهینه منابع آب و خاک با زیر مدلهایی از نوع برنامه ریزی خطی و غیر خطی (LP, NLP) به نحوی انجام شد که مراحل رشد گیاهان و حساسیت آنا به تنش های آبی لحاظ شود. تغییرات بیلان آبی مخزن جهت تخصیص در گره های مصرف با مدل WEAP، بررسی شد. برای شناسایی آثار تغییر اقلیم و پاسخ سیستم به تغییرات عرضه و تقاضا، سناریوهای گوناگون اقلیمی و مدیریتی تعریف گردید، با اعمال وزن های حاصل از مدل AHP و مقادیر شاخص پایداری برای سناریوها، استفاده از سطوح کشت بهینه، روش آبیاری نوین و کاهش مصرف سرانه شرب به عنوان بهترین گزینه مدیریتی معرفی شد که بیشترین مقدار اعتمادپذیری کمی و زمانی را بهمراه داشت.
    کلیدواژگان: نیاز آبی، بارش-رواناب، IHACRES، CropWat، _ WEAP
  • محمد هادی فتاحی*، ساره کامیاب صفحات 311-326
    هندسه فراکتال به عنوان ابزار کمی مناسب جهت بررسی ژئومورفولوژی زیرحوضه ها و شبکه رودخانه و مدل سازی بسیاری از پدیده های پیچیده طبیعی به کار گرفته می شود. از مهمترین شاخص های چند فراکتالی می توان از بعد تعمیم یافته فراکتال، طیف تکینگی و ضریب مقیاسی نام برد. هدف از این مقاله بررسی و ارزیابی حوضه آبریز وال نات گولچ بر اساس تحلیل چند فراکتال شکل آبراهه و مقایسه انطباقی با شاخص های ژئومورفولوژیک آن می باشد. برای این منظور داده های مورد نیاز در محیط GIS و نرم افزار Arc Map وارد شدند و از کد های توسعه داده شده در محیط MATLAB برای محاسبه شاخص های چند فراکتالی و همچنین بعد فراکتال استفاده شد. روش محاسبه بعد فراکتال مورد استفاده در این پژوهش، روش شمارش جعبه ای می باشد. ابتدا مقادیر بعد فراکتال برای هر یک از زیر حوضه های مورد نظر این منطقه به دست آمد و سپس بررسی چند فراکتال در قالب تحلیل نمودارهای بعد تعمیم یافته، طیف تکینگی و ضریب مقیاسی مستخرج از شکل آبراهه ها انجام گرفته و در نهایت شاخص های مختلف ژئومورفولوژیک اعم از : μ، SL، S، T، BS و Re جهت زیرحوضه های مورد نظر محاسبه شد. نتایج و بررسی های مختلف نشان داد که روابط معنی داری بین این شاخص های ژئومورفولوژیک و تحلیل های چندفراکتالی وجود دارد و به تحقیق می توان جهت سایر حوضه های آبریز این نتیجه بسط داده شود.
    کلیدواژگان: شبکه آبراهه، هندسه فراکتال، چندفراکتال، شاخص های ژئومورفولوژی
  • مجید رحیم زادگان*، محمدحسین مریخ پور صفحات 327-338
    بخار آب قابل بارش (TPW) جو یکی از پارامترهای مهم در هواشناسی و هیدرولوژی می باشد. هدف مطالعه حاضر، ارزیابی کارایی الگوریتم های سنجش از دور برآورد TPW در سطح خشکی در محدوده امواج مایکروویو و اپتیکی در نیمه غربی ایران است. در این راستا، الگوریتم برآورد TPW در محدوده امواج مایکروویو با به کارگیری داده های رادیومتر اسکن کننده پیشرفته مایکروویو 2 (AMSR2) در روزهای ابری و فاقد ابر و محصول TPW مادون قرمز نزدیک اسپکترورادیومتر تصویربردار با قدرت تفکیک متوسط (MODIS) با نام MOD05 تنها در روزهای فاقد ابر مورد ارزیابی قرار گرفتند زیرا این محصول در روزهای ابری کارایی ندارد. نتایج ارزیابی با استفاده از داده های رادیوساند در روزهای فاقد ابر نشان دهنده دقت بالاتر محصول MOD05 نسبت به الگوریتم AMSR2 بود، طوری که ضریب تعیین (R2) در TPW حاصل از سنجنده AMSR2 و محصول MOD05 به ترتیب 0.516 و 0.650 و مقدار جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) به ترتیب 5.129 و 4.542 میلی متر بود. در روزهای ابری مقدار R2 و RMSE مقادیر حاصل از سنجنده AMSR2 به ترتیب 0.284 و 7.367 میلی متر به دست آمدند. مجموعا در روزهای ابری و فاقد ابر مقدار R2 و RMSE در مقادیر TPW سنجنده AMSR2 به ترتیب 0.420 و 5.976 میلی متر محاسبه گردیدند.
    کلیدواژگان: بخار آب قابل بارش، ایران، AMSR2، MODIS، رادیوساند
  • زهره نجاتی جهرمی، حمیدرضا ناصری*، محمد نخعی، فرشاد علیجانی صفحات 339-350
    در چند دهه اخیر آلودگی نیترات آب زیرزمینی به یک مسئله زیست محیطی جهانی تبدیل شده است. مطالعات اخیر نشان داده است که ایزوتوپ های نیتروژن و اکسیژن ملکول نیترات را می توان برای ردیابی دینامیک نیتروژن شامل شناسایی منشآ نیترات و فرآیندهای تحول نیتروژن به کار برد. در این مطالعه، جهت شناسایی منشا آلودگی نیترات و فرآیندهای تحول نیتروژن ناشی از فعالیت های انسانی در آبخوان ورامین، نسبت ایزوتوپ های پایدار (δD-H2O و 15N-NO3 ، δ18O-NO3) نمونه های آب های زیرزمینی آبخوان ورامین در جنوب شرق تهران، تعیین شده است. این روش بر اساس این واقعیت است که نیترات منشا گرفته از منابع مختلف، ترکیبات ایزوتوپی متفاوتی را نشان می دهد. علاوه بر این δ18O-NO3 جهت شناسایی نیترات منشا اتمسفری و همچنین فرایندهای تحول نیتروژن مفید است. تغییرات غلظت نیترات آب زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه از mg/l 4/0 تا mg/l 59/79 با مقدار میانگین mg/l 14/25 بود. ترکیبات ایزوتوپی نیتروژن و اکسیژن نیترات در ترکیب با تجزیه و تحلیل پارامترهای هیدورشیمیایی، حداقل دو منبع عمده آلودگی نیترات در منابع آب زیرزمینی دشت ورامین را نشان می دهد. این منابع شامل فاضلاب های انسانی و کودهای حیوانی و نیتروژن آلی خاک است که شایع ترین منبع آلودگی نیترات در دشت ورامین، فاضلاب می باشد. عمده ترین فرآیندهای تحول نیتروژن در این دشت نیتریت زدایی (Denitrification) به طور خاص در غرب و جنوب غرب و نیتریت زایی (Nitrification) بیشتر در بخش مرکزی آبخوان می باشند.
    کلیدواژگان: آلودگی نیترات، منشا، ایزوتوپ های نیترات، فاضلاب، ورامین
  • شیوا قلی زاده سرابی، بیژن قهرمان*، مجتبی شفیعی صفحات 351-359
    امروزه برهمکنش هایی میان جوامع بشری و چرخه ی هیدرولوژیکی در حال رخ دادن می باشد که در گذشته هرگز مشاهده نشده است. بازخوردها و برهمکنش های میان سیستم های انسانی و هیدرولوژیکی نشان می دهد که فعالیت های انسانی منجر به ایجاد پیوستگی قوی میان بشر و سیستم های هیدرولوژیک شده و اثرات مثبت و منفی توسعه ی سیستم های اجتماعی از طریق تصمیم گیری های مدیریتی بر سیستم های هیدرولوژیکی بازتاب می یابند. اگرچه پیوند میان فعالیت های بشری و آب در "سیستمی از برهمکنش متقابل" سالیان مدیدی است که شناخته شده، تا کنون درک کمی از بازخوردها، برهمکنش های دوسویه و مفهوم تکامل و هم تکاملی در سیستم های پیوسته میسر نشده است. این شرایط منجر به پیدایش علم جدید «هیدرولوژی اجتماعی» با هدف درک «پویایی و هم تکاملی سیستم های پیوسته ی انسان آب» گردید. در واقع هیدرولوژی اجتماعی، مطالعه ی سیستم های پیوسته ی انسان آب مبتنی بر هم تکاملی سیستم های اجتماعی و هیدرولوژیکی می باشد که در آن چگونگی وقوع بازخوردها و برهمکنش های متقابل مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. هیدرولوژی اجتماعی، شکل یافته در چارچوب های اقتصاد و سیاست، مرزهای علم هیدرولوژی را به سمت پذیرش انسان به عنوان جزئی یکپارچه با چرخه ی هیدرولوژی سوق داده و پیشرفت جدیدی در علم هیدرولوژی محسوب می شود که نیاز به بازاندیشی در خصوص این دانش را ایجاد می نماید.
    کلیدواژگان: هیدرولوژی اجتماعی، پویایی، هم تکاملی، سیستم پیوسته انسان آب
  • محمدحسن &rlm، حسین نژاد بلکو، حسن ترابی پوده*، بابک شاهی نژاد صفحات 360-366
    در مقاله حاضر روند تغییرات کمی و کیفی در حوضه کارون بزرگ از بالادست به‎ ‎سمت پایین دست بررسی شد. برای بررسی روند تغییرات، ‏‏16 ایستگاه با طول دوره آماری 37 ساله (1390-1353) انتخاب گردید. پراکندگی ایستگاه ها بگونه ای در نظر گرفته شد که کل حوضه را ‏پوشش دهند. به منظور تحلیل روند، آزمون من‎ ‎کندال اجرا گردید و مطابق این آزمون دبی در سراسر حوضه بجز بخش جنوب شرقی حوضه ‏کاهش یافته است. تغییرات آماره ‏z‏ برای پارامترهای کیفی در ایستگاه های اهواز و شوشتر که در پایین دست حوضه قرار داشته شدیدتر بوده ‏و در سطح معناداری یک درصد قرار دارند. پس‎ ‎از تحلیل غلظت آنیون ها و کاتیون ها به‎ ‎همراه تیپ و رخساره آب، تعیین گردید که ‏ایستگاه های اهواز، گتوند و شوشتر دارای تیپ کلروره و رخساره سدیک و سایر ایستگاه ها تیپ بی کربناته و کلسیک دارند. کیفیت آب شرب ‏در ایستگاه ها از بالا به سمت خروجی حوضه کارون بزرگ کاهش یافته و بدترین کیفیت مربوط به ایستگاه های اهواز، گتوند و شوشتر است ‏که در محدوده قابل‎ ‎قبول قرار دارند. در بررسی کیفیت آب از‎ ‎نظر کشاورزی نیز تعیین گردید ایستگاه های اهواز، گتوند و شوشتر در ‏C3S1‎‏ ‏و سایر ایستگاه ها در ‏C2S1‎‏ واقع شده اند. نتایج نشان می دهد کیفیت آب حوضه کارون بزرگ از بالادست به سمت پایین دست کاهش ‏یافته است‎.‎
    کلیدواژگان: روند، کارون، کیفیت، من-کندال _
  • هاشم درخشان، کامران داوری* صفحات 367-373
    آب‏ زیرزمینی حیاتی‏ ترین منبع تامین آب در ایران است که بهره‏ برداری پایدار از آن، از ضروریات اجتناب ناپذیر محسوب می‏ شود. اما اضافه برداشت و غفلت از تبیین معیاری معقول برای بهره‏ برداری پایدار از آب‏ زیرزمینی در بسیاری از حوضه‎های آبریز، نابودی اکوسیستم‏ های وابسته به آب‏ زیرزمینی و دیگر خسارات جبران‏ ناپذیر را در پی داشته است. با توجه به اهمیت موضوع و به دلیل داشتن شرایط نسبتا مشابه (از نظر اقلیمی) ایران با ایالت کالیفرنیا، قانون مدیریت پایدار آب‏ زیرزمینی در این ایالت (SGMA) مورد تجزیه و تحلیل گرفت. در قانون مزبور معیارهای شش‏گانه‏ ای برای بهره‏ برداری پایدار از آب‏ زیرزمینی معرفی گردیده است. تمامی حوضه‏ های آبریز موظف گشته‏ اند تا نسبت به طراحی و تدوین برنامه مدیریتی آب با هدف دستیابی به پایداری آب‏ زیرزمینی منطبق بر معیارهای شش‏گانه بپردازند. نتایج بررسی‏های اولیه نشان داده ‏است که اکثر محدوده‏های مطالعاتی از حداقل تراز برای بهره‏ برداری از آب‏ زیرزمینی عبور نموده‏اند. بنابراین الزام قانونی برای تدوین برنامه‏ ی‏ بلند‏مدت (25 ساله‏) تعادل بخشی در تمامی محدوده‏ های مطالعاتی با هدف دستیابی به تراز بهره‏ برداری پایدار از آب‏ زیرزمینی تصویب گردید. ضروری است تا در کشورمان نیز برداشت از آب‏ زیرزمینی از منظر پایداری مورد بررسی قرار گرفته و تراز بهره‏ برداری پایدار برای هر آبخانه تعیین تکلیف گردد.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، پیامدهای نامطلوب، پیامدهای نامعقول، قانون مدیریت پایدار
  • نیما فربودفام، وحید نورانی*، بابک امین نژاد صفحات 374-379
    با توجه به نیاز شبیه سازی سری های زمانی بارش در مقیاس های مختلف برای مقاصد مهندسی از یک طرف و عدم ثبت این پارامترها در مقیاس های ریز بدلیل مشکلات اجرایی و اقتصادی از طرف دیگر، ریزمقیاس کردن بارش به مقیاس مورد نظر، یک امر ضروری می باشد. در این مطالعه، برای ریزمقیاس کردن سری زمانی بارش ایستگاه های تبریز و سهند، با توجه به ویژگی های غیرخطی مقیاس های زمانی، مدل ترکیبی موجک - شبکه عصبی مصنوعی (WANN) پیشنهاد شده است. برای این هدف داده های سری زمانی ماهانه شش ایستگاه و روزانه چهار ایستگاه بارش حوضه آبریز دریاچه ارومیه، برای 10 سال بوسیله تبدیل موجک به زیرسری های زمانی تجزیه شده و سپس با استفاده از معیارهای اطلاعات متقابل و ضریب همبستگی، زیرسری ها رتبه بندی شده و برای ریزمقیاس کردن سری زمانی ماهانه ایستگاه های تبریز و سهند به روزانه، زیرسری های برتر به عنوان داده های ورودی به مدل شبکه عصبی مصنوعی (ANN) وارد شد. نتایج بدست آمده از مدل WANN، با نتایج حاصل از کاربرد ANN و روش کلاسیک رگرسیون چند متغیره خطی، مقایسه شد. در مجموع نتایج مدل WANN نسبت به مدل های ANN و رگرسیون چند متغیره خطی برای اعتبارسنجی در حالت بهینه ایستگاه تبریز به ترتیب 8.5% و 33% و در حالت بهینه ایستگاه سهند، به ترتیب 13.7% و 26% افزایش نشان داد. لذا ملاحظه گردید که روش WANN نسبت به دو روش دیگر، دقت بالاتری داشته و به عنوان روشی مناسب جهت ریزمقیاس کردن پارامتر های هیدروکلیماتولوژیکی پیشنهاد می گردد.
    کلیدواژگان: سری های زمانی بارش، ریزمقیاس کردن، شبکه های عصبی مصنوعی، تبدیل موجک، مدل ترکیبی
  • مریم ملکزاده، سعید کاردار*، کیوان صائب، سعید شعبانلو، لعبت تقوی صفحات 380-385
    در این مطالعه تراز آب زیرزمینی منطقه کبودر آهنک واقع در استان همدان، ایران با استفاده از مدل‏های مادفلو، ماشین آموزش نیرومند (ELM) و ویولت-ماشین آموزش نیرومند WA-ELM)) شبیه‏سازی می‏شود. تجزیه و تحلیل نتایج مدل‏سازی نشان می‏دهد که مدل‏های عددی تراز آب زیرزمینی را با دقت قابل قبولی شبیه‏سازی می‏کنند. به‏عنوان مثال مقادیر ضریب همبستگی و شاخص پراکندگی برای مدل مادفلو به‏ترتیب مساوی 0.917 و 0.0004 بدست آمد. سپس با ترکیب‏های ورودی مختلف و با استفاده از گام زمانی صحیح، به صورت تاخیرهای متفاوت 10 مدل مختلف برای مدل‏های ELM و WA-ELM تعریف می‏شود. با ارزیابی کلیه توابع فعال‏سازی مدل ELM، تابع فعال‏سازی sigmoid مقادیر تراز آب زیرزمینی را با دقت بیشتری پیش‏بینی می‏کند. همچنین Daubechies2 به‏عنوان خانواده ویولت مدل‏های WA-ELM انتخاب می‏شود. بر اساس نتایج مدل‏های عددی مختلف، مدل WA-ELM به‏عنوان مدل برتر در پیش‏بینی تراز آب زیرزمینی انتخاب می‏شود. برای مدل برتر مقادیر ضریب همبستگی و ضریب نش به‏ترتیب برابر 0.959 و 0.915 محاسبه شده است.
    کلیدواژگان: تراز آب زیرزمینی، مادفلو، ماشین آموزش نیرومند، ویولت، ویولت-ماشین آموزش نیرومند
|
  • M.A Asaadi, S. Khalilian *, S.H Mousavi Pages 1-13
    Considering the limitation of water resources and their value in agriculture, the use of any strategy for consumption and optimal use of existing water is essential. One of these solutions is Deficit irrigation. The purpose of this study was to evaluate the effect of different percentages of reduction of water consumption in different growing stages as deficit irrigation scenarios on the Optimization of Water Use and dominant cropping pattern (Wheat, Barley, Sugar beet, Forage Corn, Maize corn and Alfalfa) in Qazvin plain irrigation network. In order to maximize farm income, the PMP method, along with the method of Maximum Entropy (ME) based on the reaction functions of the products yield comparing to water in the space of other constraints was used. The required information for this research was obtained by using two-stage cluster sampling method through completing 144 questionnaires in farm years of 2015-2016. Results showed that by applying deficit irrigation at best condition (first scenario), despite the 5.2% saving in water consumption, it is possible to increase farm income by 0.4%. On the other hand, depending on the severity of the crisis and the amount of the water scarcity, decision to determine the deficit irrigation strategy and the region's cultivation pattern would be different so that if more water conservation is desired, the results of the second and third scenarios are the best option for the optimal use of land resources and the minimum water consumption.
    Keywords: Deficit irrigation, Management Solution, Positive Mathematical Programming, cropping pattern
  • M. Mohammad Rezapour Tabari *, M.M. Malekpour Shahraki Pages 14-26
    The proper prediction of reservoirs water level variation is considered as one of the important issues for management, designing, operation of dams and water supply. In this study, based on five soft models such as support vector regression (SVR), adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS), artificial neural network (ANN), radial basis function neural network (RBFNN), generalized regression neural network (GRNN) and the combined use of their results as input to one of these five models, a new structure called supervised intelligent committee machine (SICM) was proposed to predict the monthly reservoir water level of Karaj Amirkabir dam. The data used in this paper are water level, precipitation, evaporation, inflow and outflow of the dam. The evaluation of these models was done by nine error indexes and also the best model between them was selected using vikor decision maker method. After performing the necessary evaluations among the used soft models, the ANN known as the best model with nash–sutcliffe efficiency (NS) and mean square error (MSE) equal to 0.89 and 23.37 square meters, respectively. The results of the proposed approach are shown that the supervised (hybrid) neural network (SICM-ANN) has been able to provide high performance in predicting the monthly reservoir water level in Karaj dam with increasing the NS coefficient to 0.94 and decreasing the MSE index to 12.85 square meters (more than 45 percent decrease). Accordingly, hybrid use of soft models can be effectively applied to significantly reduce the predicted error of water level rather than single models.
    Keywords: prediction, Reservoir water level, Karaj Amirkabir dam, Supervised intelligent committee machine, Soft models
  • F. Babania, S. Morid *, A. Shokri Pages 27-38
    In the management of water resources systems, there are various inherent uncertainties which are exacerbated as planning horizon gets longer. Among them, the uncertainties related to climate change and their consequences cause serious challenges, which are also attributed as deep uncertainties, too. Therefore, it is crucial to consider them in developing any plan for adaptation strategies. This issue constructs the main objective of current research work, which applies the concept of “robustness” to evaluate adaptation strategies and respected decisions. For this purpose, the paper uses Robust Decision Making (RDM) technique, which is linked to Soil and Water assessment Tool (SWAT) model for the required water and agricultural simulations. The case study of this research work is Zarrineh Rud River basin with high cultivated lands. It is also the main feeding river of northwest Iran’s Lake Urmia. At this stage, the paper focused on evaluation of the current management of the basin to adapt climate change. For this, different indicators including: inflows to the lake, change in groundwater storage, evapo-transpiration and crop yield were applied. The results showed that the current management is not robust and fails in most of the projected climate scenarios. These fails are worsened as rainfall decreases and temperature increases more than 0.75 Celsius. This suggests necessity of evolving strategies, which can be properly evaluated through the developed modeling framework.
    Keywords: Climate change, Robust Decision Making, Deep Uncertainty, SWAT model
  • A. Jamalmanesh *, M. Khodaparast Mashhadi, A. Seifi, M.A. Falahi Pages 39-53
    Iran's electricity industry are looking for better ways and more efficient in generation, transmission and distribution of electrical power in recent years. The industry rules have changed to become more competitive. With uncertainty in market price, water inflow, the beneficiary's behavior, access to information and risk increasing, the profit maximization has been more difficult in electricity market for hydroelectric energy producers. In this situation, pursue a decision-making for optimum operating of power plants is one of the main producers concerns. For this purpose, time series data on average monthly during 2005–2015 was used and profit is forecasted for twenty-four months. For this study, energy data from Karun river hydropower plant karun1 was used. Firstly, Gómes-Maravall model was used to predict of electricity price and river inflow. Then, using an ARIMA model was estimated for operating and maintenance cost in the hydropower plant. In this research to study of hydropower plant profitability was used the system dynamics approach and multiple scenarios like: climate change and penalty costs scenarios.
    Keywords: Production-profitability model, system dynamics, Hydropower plants, Monte Carlo methods
  • M.R Biglari, S. Sima *, M. Saadatpour Pages 54-70
    Protection and management of water quality of rivers, as one of the valuable natural resources, is of high importance, especially where the sacristy of water resources matter too. In the present study, in addition to identifying contamination resources, it was surveyed different sceneries of controlling the major pollutants of the Zarrineh River in order to meet the water quality standards for aquatic life. To achieve the research objectives water quality sampling, monitoring of the contamination resources and plant coverage, along the river were conducted during the three seasons in 2016. A river water quality and hydraulic model was implemented, calibrated and confirmed by using the data in QUAL2KW. Evaluation of the hydraulic behavior and river water quality indicate that during the dry seasons, both reaction and advection affect the variations in water quality parameters, whereas during the wet periods, advection dominants. Subsequently, analysis of the river water quality pollutants reveals that the distributed sources like pile of trashes and animal wastes at the river bank have the largest share in contamination (Nutrients) of the Zarrineh River and among the point source pollution and agricultural pollutants, the largest share in contamination during summer and fall seasons belongs to the point source and during the spring season belongs to agricultural pollutants. In the present condition, evaluation of water quality management sceneries during the fall season, shows that restricting Sugar Factory Sewage BOD5 to 210(mg/l) gives rise to keeping standard amount of BOD for the aquatic life.
    Keywords: Water Quality, QUAL2Kw Model, Point, distributed source, Source control of pollutants, aquatic life
  • M. Karamouz *, M. Taheri Pages 71-83
    Joint occurrence of coastal and inland urban flooding is considered as a major problem in coastal developed cities. An appropriate perception of flood hazard is imperative to face new challenges in flood management in these areas. To address this issue, flood frequency and intensity are determined based on historical storm data of the case study utilizing statistical analysis. Five copula functions have been fitted to hydrological data to find joint return periods of coastal and inland flooding and the best one has been detected based on the Kolmogorov–Smirnov and the root-mean-square error test. Afterward, flood delineation map is used as an effective tool in the improvement of decision making process in urban development plans. For this end, a geographic information systems based software named WMS has been utilized to delineate flood inundation and depth in Bronx brought of New York city in United States. Best management practices as flood management/mitigation strategies are categorized in five classes, namely resist, delay, store, discharge, and retreat. After that, a performance index has been derived based on five factors of degree of hazard mitigation, aesthetic, capital cost, maintenance and operation cost, and adaptability utilizing Multi Criteria Decision Making methods. Finally, one of the strategies is selected as a viable strategy to reduce flood hazards.
    Keywords: Bronx New York City, Best Management Strategies, Multi Criteria Decision Making, Joint Occurrence Analysis of Coastal, Inland Urban Flooding, Flood Hydrological Simulation
  • M. Mehrparvar, K. Asghari *, M.H. Golmohammadi Pages 84-96
    Modeling conceptual rainfall-runoff procedure involves large number of parameters and climate data. Uncertainty in these input parameters are very likely which lead to output errors as well as impractical prediction of long-term impact of management policies. In this study Soil and Water Assessment Tool (SWAT) is implemented to simulate rainfall-runoff process in Chelgerd sub-basin. To develop appropriate model with acceptable and reliable performance, Ensemble Kalman filter (EnKF) as data assimilation technique is used to assimilate the variables of model which are known as sources of error product; these sources include model parameters and input data. The paper in concluded that EnKF as a data assimilation technique is capable of reducing the computational error inherited in the simulation model. Results of proposed model is evaluated by Nash-Sutcliff (NS) factor with value of 0.86 which have better performance than modeling without EnKF technique. Also developed model performance is improved with NS value of 0.82 for validation period.
    Keywords: Rainfall-Runoff, Ensemble Kalman filter, Soil, Water Assessment tool, Error reduction
  • M. Kobarfard, R. Fazloula *, M. Zarghami, A. Akbarpour Pages 97-108
    Given the complexity of urban environments, flood risk has increased in urban areas in recent years. In order to estab-lish a correct urban management, the control and optimal use of surface water should be carefully understood from the complex rainfall-runoff process in urban environments. The problems of urban basins are the lack of precise input pa-rameters, the lack of knowledge of the runoff production process, the lack of a flow measurement system at the outlet of sub-basins to calibrate and uncertain input parameters, and the results of mathematical and numerical models such as SWMM. This research investigates and analyzes the uncertainty of the GLUE method at levels in District 2 of the Metropolitan Municipality of Tabriz, with SWMM urban flood model. In order to quantify the uncertainty, the initial range of input parameters including CN, impervious, N pervious and N-impervious was determined. Using the GLUE algorithm, initial sampling operations were performed using parametric space by lattice square sampling. According to the results of simulations and the magnitudes of observational events, 20% of the total outputs and the series of gener-ated parameters were separated as acceptable simulations. According to the results of the evaluation of the distribution diagrams, Imperv% and N Imperv input parameters were identified as sensitive and effective parameters on model simulation and the range of parameters was obtained.
    Keywords: GLUE Method, SWMM Model, Urban Flood, Uncertainty
  • A.R. Shokoohi *, Hadi Modaberi Pages 109-124
    In this paper, using variance based methods, the sensitivity analysis of the two well recognized water quality indices, namely NSFWQI and IRWQISC, is presented in a comparative approach. The research was conducted by employing monthly sampling at thirteen stations on Pasikhan River during 2015. Sensitivity analysis of the two models’ parametres could lead to recognize the most important ones for their better measurement and also to evaluatie the correctness of the parametrs’ weights used in the Iranianian model. In the seasonal analysis, BOD was determined as the most sensitive parameter for both indices. In spatial analysis, NSFWQI classified the river water quality as “Good” and “Bad” in upstream and downstream Pasikhan River, respectively. Using Factor prioritization approach, it was found that DO was the most effective parameter in NSFWQI, for which applying the approach minimized the uncertainty of the model output. In IRWQISC, Do at U/S stations and BOD at D/S stations were the most influencing parameters on the model output variance, which emphasized the importance of the frequency and precision of sampling of these two factors against the other nine employed factors . Another important achievement of the present research was revealing the inconsistency of the weights used in IRWQISC, with respect to the parameters’ sensitivity and their influence on the model output in Pasikhan River.
    Keywords: Sensitivity analysis, Water Quality Index, NSFWQI, IRWQI, Pasikhan River
  • M. R. Eini, S. Javadi *, M. Delavar Pages 125-136
    The various semi-distributed and distributed hydrological models have a very high potential for comprehensive water catchment simulation, but these models still need to be developed in order to get closer to the actual conditions of the catchment areas. To simulate the karstic basins using conventional hydrologic models, changes in model codes are required. The SWAT model, due to openness and freedom, has made it possible to implement and configure various conditions in the catchment area. In this research, a new model called SWAT-ML has been developed in which karst regions have different hydrological characteristics. The studied area is a karstic basin of Maharlu Lake and statistical simulation period from 1980 to 2013 for calibration and validation of surface runoff, base flow, agricultural production and actual evapotranspiration. The model was calibrated with an average of determination factor and Nash Sutcliff of 0.65, and it was found that the SWAT model has a great potential for estimating the yields of agricultural products. The developed model showed that in karstic watershed simulation, performance is better than SWAT model, and the calculated balance values by SWAT and SWAT-ML model, has a significant difference compared to hydro climatology budget.
    Keywords: Water balance, Maharlu lake basin, karst, SWAT model, Hydrology
  • A. Ahmadi *, M. A. Zolfagharipoor, B. Ebrahimi Pages 137-148
    The provision of appropriate legal instruments for precise oversight of exchanges process and resolution of possible problems is one of the requirements for establishment of efficient water market. The dominant approach of Iran’s water legal system is the incentive of water market formation. However, there are some legal documents such as Matters 27 and 28 of the Fair Water Distribution Law that limit the water exchange process. Although the guidelines for the implementation of these matters have been amended by the Ministry of Energy but there are still the ambiguities in the water market conditions. In this paper, along with the identification the incentive and restrictive laws of the water market, some of the legal challenges of water exchange are presented through the analysis of laws related to the Iran’s water legal system. Then, by examining the status of exchanges within the Borkhar pilot plain, the challenges and considerations for the success of this market are identified. Based on field-level visits in the study area inter-sectional exchanges are of interest, generally. So that, the agriculture-related industries and building industries have a willingness to purchase water from agricultural wells, potentially and actually. The results show that the establishment of an efficient water market needs the consideration of issues such as issuance of a separate document and independent of the land for withdrawals, modification and adjustment of exploitation licenses, equipping wells to smart meters and establishments of groundwater users’ formations by strengthening incentive laws and amending barrier laws.
    Keywords: Water Exchange, Water Rights, Inter-Sectional Water Market, Legal Instruments, Intervention Policies
  • J. Porhemmat *, M. Altafi Dadgar, R. Porhemmat Pages 149-163
    Rising water demands and over-extraction of groundwater have caused critical problems in more than 50% of the aquifers in Iran. Simulating complex condition of such aquifers and selecting an appropriate management approach are required to compensate drawdown. Therefore, this study aimed to provide a management approach for the Ravansar-Sanjabi aquifer in Kermanshah using the MODFLOW model, an aquifer under a severe stress during last decades. After calibrating and evaluating the model, as well as providing a spatial distribution map for the actual drawdown during the period of 2007-2015, the aquifer is divided into four drawdown zones, including 0 to 5, 5 to 10, 10 to 20, and 20 to 45 meters, and then several options of combining scenarios were applied to compensate the drawdown in each of zones. The first scenario includes the condition of the last eight years of sources and sinks and recharge of the aquifer, which resulted in a7.2 m decline during the next eight years. In the second and third scenarios, with the effects of drought and wet conditions, the results showed that groundwater level would decline by 8.4 and 5.2 m, respectively. The results of the first three scenarios showed that the effect of climate fluctuations is not the main factor affecting the groundwater level decline. The results of the fourth scenario, with different combinations of 10% to 70% reduction in pumping rates, showed that the combination of 10% in zone1 and 20% in the other zones provides the best results in improving aquifer conditions.
    Keywords: Management scenarios, Modeling, Over-extraction, Ravansar-Sanjabi, MODFLOW Model
  • M. Nasseri *, A. Ahmadi Pages 164-176
    Efforts to achieve suitable estimation of parametric or the structural uncertainty of mathematical or conceptual frameworks have been led to develop various probabilistic, possibilistic, and innovative methods. In this paper, uncertain parametric behavior in a monthly water balance model has been studied using the structure of the UNEEC-P method. In the approach proposed by this paper and for the first time, instead of using a variety of regression methods to estimate the upper and lower uncertain bounds, the original conceptual model has been used. The applied conceptual model is a three-parameter monthly water balance model, and the case study of the paper is a small basin with an area of 82 square kilometers in southern France. Also, in order to evaluate the performance of the proposed method, Generalized Regression Neural Network (GRNN) has been used to evaluate the results of the conceptual models. The estimation of parametric uncertainty has been used to simulate the results of GLUE method in a Confidence Level (CL) equal to 90%. In order to measure the accuracy and validity of the new mechanism proposed in this study, in addition to the usual evaluation indicators of similarity and dissimilarity, the AIC index is also used, and different statistical indicators such as Mean Square Error (MSE), Normal Mean Square Error (NMSE), Nash-Sutcliff (NS), Correlation Coefficient (CC), and AIC demonstrate the better performance of proposed method comparing to the GRNN.
    Keywords: estimation of uncertainty, UNEEC-P model, monthly water balance model, GLUE, GRNN
  • S. M. Seyedian *, M. Bagherpour, A. Fathabadi, A. Mohammadi Pages 177-192
    In the past decade, machine learning for empirical rainfall–runoff modeling is considered to be a promising approach as a useful complement to hydrologic models, particularly in basins where data to support process-based models are limited. In this paper, we used black-box models (i.e. neuro-fuzzy and support vector machine) and gray-box models (i.e. TOPMODEL and HBV) for simulating the transformation of daily rainfall-runoff process in the Nodeh khormaloo watershed located in Gorganrood River Basin and compare their performance in terms of predictive accuracy. For the black-box models, the three input vectors including discharge, temperature and rainfall are selected in nine different scenarios based on the sequential time series data. Our result show that the neuro-fuzzy model which consists of three antecedent values of flow and one antecedent values of temperature outperforms other models when the root mean square error and coefficient of determination are used as quality indicators. In general, the black- box models outperformed the HBV and TOPMODEL simulations for the calibration and validation data sets. A detailed comparison of the overall performance indicated that the neuro-fuzzy and SVM models predicted runoff in warm months were consistently lower than that in the cold months.
    Keywords: Artificial intelligence, Conceptual model, Rainfall, runoff
  • J.Sh. Azizi Mobaser *, M. Masud Lak, A. Rasoulzadeh Pages 193-204
    The Assessment of groundwater vulnerability to pollution for groundwater protects, which is affected by high fertilizer use, is a proper tool. Groundwater of Urmia Plain due to various factories and agricultural activities, have potential for contamination. In this study, the modified version of the DRASTIC model and the original DRASTIC model, which is a global model, has investigated the inherent vulnerability potential of Urmia groundwater contamination. The correction of this model based on the revising of the ratings and weights of various factors was carried out using simple statistical methods and in the GIS environment, taking into account the correlation with the concentration of groundwater nitrate. The results showed that aquifer environment (A) did not significant correlation with nitrate concentration and was eliminated from the initial equation. The highest and lowest significant correlation was found between soil factors (s) and depth to groundwater (D), respectively, and weighed 5 and 2.7, respectively. The correction of ratings and weights led to improved zoning map, with the correlation of the DRASTIC index with nitrate concentration versus the original DRASTIC, increased by 11%. Based on the modified index of the Urmia Plain, 4.3, 30.8 and 64.9 percent were low, very low and without risk of pollution, respectively.
    Keywords: Modified DRASTIC, Groundwater, GIS, vulnerability
  • R. Ayoubikia, S. Janatrostami *, A. Ashrafzadeh, B. Shafiei Sabet Pages 205-218
    Increasing water demands and insufficient water resources has became the main reasons of raising water conflicts among stakeholders in Sefidroud basin. Sustainable allocation of water resources with viewpoint of economic efficiency and social equity is necessary to reduce these conflicts. Hence, they was assessed in Sefidroud basin, Iran. Sustainability of water allocation as the model constraint guarantees the minimum environmental requirements in water resource planning. In this study, a multi-objective programming model was developed to supply the requirements of the environmental, industrial and agricultural sectors in Sefidroud basin. The objects of the model were the maximizing of the economic benefit efficiency for the development of improved water allocation strategies as well the maximizing of the water allocation equity (measured by using of the Gini coefficient). NSGA-II algorithm was used to solve the developed multi-objective programming model. The best solution among pareto front was selected according to equilibrium viewpoint because of considering economic efficiency and social equity among stakeholders simultaneously. Additionally, two scenarios were defined in term of the rate of water loss and available water to assess the developed multi-objective programming model. The results showed that river basin authorities should decrease the rate of water loss and increase the available water to improve water allocation efficiency and equity. Additionally, the decrease in available water had highest impact on water allocation equity, but it had least impact on economic benefit efficiency. Furthermore, it should be considered for implementing water-saving policies according to critical conditions of water resources.
    Keywords: Water allocation, Economic efficiency, Gini coefficient
  • M. Shafiei, M. Ghanbarzadeh Lak * Pages 219-236
    A comprehensive model based on AHP and GIS is developed to locate areas susceptible to artificial groundwater nourishing through flood spreading. Khoy plain, which in recent years has increased its groundwater usage, selected as the case study. Sixteen criteria considered including slope, land-use, geomorphology, geology, distance from fault zones, roads, waterways, wells, springs and aqueducts, rate of rainfall, temperature, and evapotranspiration, electrical conductivity of available groundwater, and its hydraulic gradient, thickness of non-saturated alluvial section, ability of aquifer transfer, and surface permeability of soil. Above-mentioned attributes were classified into four groups, i.e. physical, climatic, hydrological and hydro-geological clusters. Gathered data were prepared in GIS environment, and based on pair wise comparisons, the preference of each cluster and its sub-criteria was determined. By combination of the layers using Weighted Sum method in ArcGIS, unacceptable zones ignored, and the remaining ones were classified into five categories. Finally six scenarios were proposed in very suitable zones. The proposed scenarios were then prioritized based on developed model and the 3rd scenario was selected. Results indicated that due to the similarity of the climatic and hydrological characteristics of selected sites in the non-wide areas, the final decision will have a small effect on these indicators.
    Keywords: Flood spreading, Analytical hierarchy process (AHP), Khoy Plain, Site Selection, GIS
  • S. Ansari Mahabadi, A.R Massah Bavan *, A. Bagheri Pages 237-253
    In this study, Tashk-Bakhtegan, with high interaction among of its systems, was studied. Firstly, To simulate effects of climate change, precipitation and temperature variable were be extracted from the Atmosphere-Ocean General Circulation Model (CanESM2 and MPI-ESM-LR, GFDL-ESM2G) by the new scenario of greenhouse gases (RCP2.6). To minimize uncertainty because of the downscaling method, three methods of multisite downscaling (XDS, Sequential k-nearest neighbor imputation method (SKNN) and Statistical Downscaling Model–Decision Centric (SDSM–DC)) were used. Then, the integrated dynamic model for the catchment scale was prepared. The effects of the climate change scenario and its adaptation strategies were simulated in the basin in the future period. Finally, measures of water security indicators were identified based on social, economic and environmental dimensions during the base and future period. Moreover, the influences of appropriate strategies on the reduction of vulnerability have evaluated the basis of indicators changing. The results show that economic water productivity in agricultural sector should be increased by increasing irrigation efficiency and agricultural activity should be reduced concerning decrease the vulnerability of system in the future period, and it is necessary to increase industry activity to economic and social indemnity.
    Keywords: Climate change, Water security, Multisite downscaling, Adaptation Strategies, Dynamic Integrated Model
  • E. Silakhori, M. Ownegh *, A. Mosaedi, I. Babaeian, A.R. Salman, Mahini Pages 254-268
    In present paper,Standard Precipitation Index SPI and SPEI indices were compared in order to assessment of drought conditions in the Esfarayen-Sabzevar region.As the aforementioned region does not have sufficient long-term data to assess the drought, reanalysis data of ERA-Interim were used to combine with the observed data.For this purpose,climatic data of precipitation and temperature were extracted for each station in the statistical period of 1979-2016 using the web interfaces,Python script,ECMWF WebAPI and ArcGIS software. After correcting the bias of the data based on observational data,combined data of precipitation and temperature were obtained for the aforementioned period that was basis for calculating the drought.Finally,drought assessment and estimating the correlation of SPI and SPEI of three stations of Sarcheshmeh,Ghasemabad,andJoghtay in the time scales of3,6,12,18,and24months were done.After generating data combination, the Root mean square error(RMSE)and Bias were decreased from0.39and6.69to0.32and0.24 respectively;therefore,these data can be used for drought assessment in areas with not available data.Results showed that in the short time scales,the frequency of dry and wet periods is high which decreases with increasing the time scale,but their continuity increases.In the stations,in most of the cases,coordination in the dry and wet periods was observed in both indices.Based on the provided results regarding the correlation between SPIand SPEI indices, there is a positive and significant correlation between above indices and the correlation is higher in the humid regions.As a result,the SPI index can be used in the regions without temperature data and with a precession similar to the SPEI index.
    Keywords: SPI Index, SPEI Index, Reanalysis Data, ERA-Interim, R statistical software
  • D. Rajabi, S.F. Mousavi *, A. Roozbahani Pages 269-282
    The primary objective of this study is to develop a hydro-economic framework in Zayandehrud River Basin to optimize allocation of water released from Zayandehrud dam to downstream irrigation districts, to maximize economic benefits from agricultural activities. To achieve this goal, the existing agricultural activities in each irrigation district were simulated by applying the Positive Mathematical Programming (PMP) economic model. By coupling the developed water allocation planning model of the basin (MODSIM) with the economic model, the hydro-economic framework was then generated. Calibration and convergence of the models were performed by using the base-year (2014-2015) data. Obtained results of employing the hydro-economic framework in the management of water delivery revealed significant changes in water-allocation priorities between the irrigation districts. For instance, allocation priorities of Neko-Abad and Rudasht Irrigation Districts were first and fifth under the current conditions, respectively, which have significantly changed to fourth and second after employing the developed hydro-economic framework. As a case study, the potential of existing operating system in North Rudasht Irrigation District, as a representative of other irrigation districts in the basin, was investigated to make an infrastructure for optimum water allocation by using the hydro-economic framework. Results of modeling the existing operating system of North Rudasht Irrigation District showed a fair and inadequate performance, especially in the middle and lower sections, in optimum water allocation with an economic approach.
    Keywords: Water allocation, Operating system, Economic model, Hydro-economic model
  • A. Azizian *, S. Kohi Pages 283-294
    One of the most widely used method for estimation of erosion over the catchment and the sediment delivery from the catchment is revised universal soil loss equation (RUSLE). Several studies have been carried on the importance of topographic factor (LS) which includes slope steepness and slope length factors. Over the past decades, different methods have been developed for calculation of topographic factor and hence, choosing the best one is a confusing and challenging issue. Moreover, by increasing of geographic information system (GIS) application in hydrological modeling, mathematical calculations on grid-based datasets can easily be done in GIS environ. Due to depending on grid-based datasets, RUSLE model is influenced by several factors which among them, the effect of DEM resolution and the method of LS estimation are the most important ones. This research addresses the effects of all important factors on sediment delivery load at the outlet of the Barajin catchment by coupling RUSLE model and GIS environ. Also, in order to evaluate the efficiency of this model, mean annual sediment delivery load is calculated by analyzing discharge-sediment curve and observed data at Barajin hydrometric station between 1987 and 2015. Findings show that using different methods for estimation of LS factor without considering their limitations leads to a significant relative error (RE) in the calculation of sediment delivery load. Furthermore, McCool et al equation, due to a RE of lower than 10% in estimating the sediment delivery load, is the best method for calculation of LS factor.
    Keywords: RSULE, Erosion, Sediment, DEM Resolution, Topographic factor
  • S. Zeinoddini, S. Anvari *, Z. Zahmatkesh Pages 295-310
    Optimal allocation of water resources for supply and demand management with respect to climate change effects on water systems is essential. The purpose of this study is to simulate and optimize various components of اAharchay water system under climate change conditions and evaluate different climate and management scenarios.The effect of climate change on weather variables is investigated using the outputs of GCMs under A1B, A2 and B1 scenarios. Results for the period of 2011-2030 showed the decrease of rainfall and an increase of minimum and maximum temperatures for the study area. For estimation of the inflow to the reservoir during 2015-2025 years, the IHACRES model is used. Results for R2 and RMSE criteria were equaling to 0.65 and 1.21 for calibration and 0.56 and 1.4 for validation phases. Moreover, to estimate the water requirement under climate change impacts, evapotranspiration (ET) is calculated by CropWat model. For demand management in agricultural sector, optimization of soil and water allocation was carried out through linear and non-linear programming models (LP, NLP) considering plants’ growth stage and their sensitivity to water stress. Water balance in reservoir was simulated by WEAP under climate change scenarios to allocate water at demand nodes. Considering the climate and management scenarios, the best option was identified by AHP and its associated weights are then calculated. Resalts demonstrated the use of optimal cultivating levels, new irrigation method and reducing per capita drinking water was selected as the best management scenario with the highest values of temporal and spatial reliability.
    Keywords: Water requirement, Rainfall-Runoff, IHACRES, CropWat, WEAP
  • M. H. Fattahi *, S. Kamyab Pages 311-326
    Fractal geometry is used as a suitable tool for analysis of the sub-basin geomorphology and the river networks characteristics. It is also practical for very other complicated natural phenomena. Some of the most important indices of multi-fractals are generalized fractal dimensions, Singularity spectrum and the scaling coefficient. The main object of this article is the anlysis and evaluation of Walnut Gulch Watershed based on multi-fractal analysis of the river network images and geomorphology characteristics. To achieve this goal we inserted the required data in GIS template and Arc Map software. We also developed MATLAB codes for non-linear analysis. The selected analysis method here to define the fractal dimension of the river networks in the sub-basins is the Box Counting. During this process, first we obtain the fractal dimensions for each of the considered sub-basin with developed MATLAB codes and then the generalized fractal dimensions, Singularity spectrum and the scaling coefficient of the sub-basins are derived. In the last step, sub-basins geomorphologic characteristics such as: µ, SL, S, T, BS and Re are compared to the multi-fractal characteristics. The results showed that significant relationships between the geomorphologic characteristics of the sub-basins with multifractal features which may be extended to other watersheds if more studies are managed.
    Keywords: River networks, fractal geometry, multi-fractals, geomorphology characteristics
  • M. Rahimzadegan*, M.H. Merrikhpour Pages 327-338
    Total Precipitable Water Vapor is one of the important parameters in meteorology and hydrology. The aim of this study is the evaluation of remote sensing algorithms to estimate TPW over land using microwave and optical wavelengths in the western part of Iran. In this regard, the algorithm of TPW estimation in the microwave wavelength range by using Advanced Microwave Scanning Radiometer 2 (AMSR2) data on cloudy and clear sky days as well as the product of near infrared TPW of Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) MOD05 in clear sky days were evaluated. MOD05 product does not work on cloudy days. The evaluation results based on radiosonde data on clear sky days showed that MOD05 product had higher precision than AMSR2 algorithm, so that the coefficient of determination (R2) derived from AMSR2 and MOD05 were 0.516 and 0.650, respectively. Moreover, the Root Mean Square Error (RMSE) of AMSR2 and MOD05 were acquired as 5.129 and 4.542 mm, respectively. On cloudy days R2 and RMSE of the obtained TPW from AMSR2 algorithm were 0.284 and 7.367 mm, respectively. Overall, on cloudy and clear sky days, the value of R2 and RMSE of estimated TPW from AMSR2 was 0.420 and 5.976 mm, respectively.
    Keywords: Total Precipitable Water Vapor, Iran, AMSR2, MODIS, Radiosonde
  • ZOHRE NEJATIJAHROMI, H.R. Nassery *, M. Nakhaei, F. Alijani Pages 339-350
    Nitrate contamination of groundwater has been concerned as one of the major environmental problems during last few decades. Recent studies have established that the nitrogen (N) and oxygen (O) isotopes of nitrate (NO3) can be used to trace nitrogen dynamics including identifying nitrate sources and nitrogen transformation processes. Stable isotope ratios (δ15N–NO3, δ18O–NO3 and δD-H2O) of groundwater samples were determined used to identify contamination sources and transformation processes occurring in Varamin aquifer, Southeast Tehran, Iran with intense human activities. The approach is based on the realization that NO3 originating from different sources would be exhibit differing isotopic compositions. In addition, δ18O–NO3 is more useful to identify nitrate from atmospheric sources and nitrogen transformation processes. In case study, nitrate concentration of groundwater were in the range of 0.4 to 79.59 mg/l with mean value of 25.14 mg/l. The nitrogen and oxygen isotopic compositions of nitrate in pore water extracts from groundwater samples indicate at least two potential sources of nitrate in Varamin Aquifer. These sources include animal and human waste as well as soil N that most common sources of nitrate contamination in groundwater are wastewater. Denitrification process occurred in the West and South West of Varamin aquifer, specially.
    Keywords: Nitrate contamination, Source, Nitrate isotopes, Wastewater, Varamin
  • Shiva Gholizadeh, Sarabi, Bijan Ghahraman *, Mojtaba Shafiei Pages 351-359
    Nowadays, such interactions between humans and hydrologic cycle are occurring that has never previously been observed. Feedbacks and interactions between human and hydrological systems show that anthropogenic activities have led to a strong coupling between them and both positive and negative impacts of social developments can affect on hydrological system via management decisions. Although the fact that man and water are linked through a “system of mutual interaction” has been recognized for many years, there has not been quantitative understanding of feedbacks, two-way interactions and evolution and co-evolution concepts of coupling systems yet. These conditions have led to the emergence of a new science of "socio-hydrology" with the aim of understanding "the dynamics and co-evolution of coupled human-water systems", in 2012. Indeed, socio-hydrology is the study of coupled human-water systems based on co-evolution of social and hydrological systems, which analyzes how two-way feedbacks and interactions occur in these systems. Socio-hydrology, that is shaped by economic and policy frameworks, has led the boundaries of hydrology to accept human as an integrated part of the hydrological cycle and represents new advancement in hydrological science, which requires further rethinking.
    Keywords: Socio-hydrology, Dynamics, Co-evolution, Coupled human-water systems
  • Mohammad Hassan Hussein Nezhad Bolko, Babak Shahinezhad Pages 360-366
    In this paper‏ ‏temporal and spatial trend of water quality‏ ‏in the Karun basin were examined ‎from upstream to downstream. To assess the trend of change, 16 stations with a statistical ‎period of 37 years (1353-1390) were selected. Station scattering was considered to cover the ‎whole basin. In order to analyze the trend, the MK test was performed and according to this ‎test, the discharge has decreased throughout the basin, except for the southeastern part of the ‎basin. Changes in z statistics for the quality parameters were higher at Ahwaz and Shushtar ‎stations located below the basin and at a significant level of 1%. After analysis of the ‎concentration of anions and cations along with the type and facies of water, it was ‎determined that Ahwaz, Gotvand and Shushtar stations have chlorine, Sodic facies and other ‎stations with Bicarbonate and Calcic type. The quality of drinking water in the stations has ‎decreased from the upstream to the outlet of the Karun basin and the worst quality is related ‎to stations in Ahwaz, Gotvand and Shushtar, which are within acceptable limits. In the ‎Investigation of agricultural water quality, also determined Ahwaz, Gotvand and Shushtar are ‎located in the C3S1 and other stations in the C2S1. The results show that the water quality of ‎the Karun basin has decreased from the upstream‏ ‏to downstream.‎
    Keywords: Trend, Karun, Quality, Mann-Kendall.‎
  • Hashem Derakhshan, Kamran Davary * Pages 367-373
    Groundwater is a vital source of water supply in Iran. Sustainable utilization of groundwater is an inevitable necessity. In many watersheds, overexploitation and neglecting the reasonable criteria for sustainable use of groundwater led to groundwater-dependent ecosystems destruction and many other inevitable losses. Due to the importance of this issue and because of the climate conditions similarity between Iran and California State, in this study the Sustainable Groundwater Management Act (SGMA) was analyzed. SGMA introduced six criteria for sustainable use of groundwater. To achieve the sustainable groundwater resources, all watersheds must develop their groundwater sustainable plan based on these six criteria. The primary results of the studies by California Department of Water Resources (DWR) have been shown that in most of the watersheds, the groundwater withdrawal exceeded the minimum threshold. Therefore, a long-term (25 year) program for achieving sustainable groundwater management goal must be developed. In Iran, it is also urgent to define a planned sustainability goal for all aquifers in the watersheds.
    Keywords: Groundwater, Sustainable Management Act. Undesirable Results, Unreasonable Results
  • Nima Farboudfam, Vahid Nourani *, Babak Aminnejad Pages 374-379
    The need to simulate rainfall time series at different time scales for engineering purposes on the one hand and lack of recording such parameters in small scales because of administrative and economic problems, on the other hand, rainfall time series disaggregation to the desired scale is an essential topic in water resources engineering. In this study, for disaggregating the Tabriz and Sahand rain gauges time series, according to nonlinear characteristics of time scales, wavelet-artificial neural network (WANN) hybrid model is proposed. For this purpose, daily data of four rain gauges and monthly data of six rain gauges from Urmia Lake Basin for ten years were decomposed with wavelet transform and then using mutual information and correlation coefficient criteria, the subseries were ranked and dominant subseries were used as input of ANN model for disaggregating the monthly rainfall time series to the daily time series. Results obtained by the WANN disaggregation model were also compared with the results of ANN and conventional multiple linear regression models. The efficiency of the WANN model with regard to ANN and multiple linear regression models at validation stage for Tabriz rain gauge shows increase up to 8.5% and 33% and for Sahand rain gauge shows increase up to 13.7% and 26% respectively. It was concluded that hybrid WANN model can be considered as an accurate model to disaggregate the hydro-climatological time series.
    Keywords: Rainfall Time series, disaggregation, Artificial Neural Networks, wavelet transform, Hybrid Model
  • Maryam Malekzadeh, Saeid Kardar *, Keivan Saeb, Saeid Shabanlou, Lobat Taghavi Pages 380-385
    In this study, the groundwater level of the Kabodarahang aquifer located in Iran, Hamadan Province is simulated using the MODFLOW, Extreme Learning Machine (ELM) and Wavelet-Extreme Learning Machine (WA-ELM) Models. Analysis of modeling results shows that numerical models simulate groundwater level with acceptable accuracy. For example, the correlation coefficient and scatter index values for the MODFLOW model are calculated 0.917 and 0.0004, respectively. Then, by different input combination and using the stepwise selection, 10 different models are introduced for the ELM and WA-ELM models as different lags. By evaluating all activation functions of the ELM model, the sigmoid activation function predicts groundwater level values with more accuracy. Also, Daubechies2 is chosen as the mother wavelet of the WA-ELM models. According to different numerical models results, the WA-ELM model is selected as the superior model in prediction of groundwater level. For the superior model, the correlation coefficient and Nash-Sutcliffe efficiency coefficient are calculated 0.959 and 0.915, respectively.
    Keywords: groundwater level, MODFLOW, Extreme learning machine, Wavelet, Wavelet-Extreme Learning Machine