فهرست مطالب

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران - پیاپی 42 (پاییز 1397)

مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران
پیاپی 42 (پاییز 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/08/02
  • تعداد عناوین: 13
|
  • محمد قدمی دهنو ، مسعود گودرزی، سعید سلطانی، سهراب نادری، وحید کاکاپور صفحات 1-9
    در پژوهش حاضر عملکرد 6 مدل گردش عمومی جو به نام های HADCM3، CGCM3، CSIROMK3 (از مجموعه مدل های AR4) و CGCM1، GFDL30، NCARPCM (از مجموعه مدل های ATR) در شبیه سازی پارامتر های اقلیمی دمای میانگین و بارش حوزه سزار با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی (ANN) مورد ارزیابی قرار گرفتند. برای آموزش شبکه عصبی مصنوعی از مدل پرسپترون forward استفاده شد. مطابق با ارزیابی عملکرد مدل ها با استفاده از ضرایب حداکثر خطای مطلق ، میانگین قدر مطلق خطا ، جذر میانگین مربعات و ضریب تبیین، در بین دو مجموعه مدل AR4 و ATR، به طور میانگین مدل های AR4 عملکرد بهتری نسبت به مدل های ATR دارند و این مدل ها عدم قطعیت کمتری در شبیه سازی پارامتر های اقلیمی دمای میانگین و بارش برای حوزه سزار در دوره 2000-1996 دارند. در بین 6 مدل ذکر شده ، مدل CGCM3 بهترین عملکرد را در شبیه سازی پارامتر های اقلیمی برای حوزه سزار دارد. این مدل همراه با HADCM3 کمترین اختلاف را با پارامتر های اقلیمی مشاهداتی دارند. همچنین نتایج نشان داد که مدل CSIROMK3. 0 و CGCM1 بیشترین اختلاف را با پارامتر های اقلیمی مشاهداتی دارند.
    کلیدواژگان: عدم قطعیت، شبکه عصبی مصنوعی، مدل پرسپترون، AR4 و ATR
  • محمدرضا مجدزاده طباطبایی ، رضا جوهری، اعظم مسعودی، مهسا محمودی صفحات 10-21
    توزیع اندازه ذرات رسوبی بستر رودخانه ها از موارد کلیدی در شناخت خصوصیات یک آبراهه بوده و توسعه مسلح شدگی یک عامل کنترل کننده در انتقال رسوب و فرسایش بستر آبراهه های شنی می باشد. در این تحقیق با مطالعه صحرایی بر روی تعدادی از رودخانه های کشور در دو استان خوزستان و چهارمحال و بختیاری، در مجموع از بستر 24 ایستگاه هیدرومتری در بازه های شنی 17 رودخانه، به منظور شناخت نحوه دانه بندی ذرات رسوبی بستر، نمونه برداری شد. با توجه به ساختار بسترهای شنی، با استفاده از روش های سطحی و حجمی و با تفکیک رسوبات در سه بخش ذرات سطح بستر، لایه مسلح و لایه زیرمسلح نمونه برداری ‏ ها انجام گردید. سپس با به کارگیری اطلاعات بدست آمده و دیگر اطلاعات موجود از مقاطع، روابط رژیم با استفاده از رگرسیون غیرخطی بدست آورده شده و تاثیر دانه‏ بندی ذرات در ساختار بستر در این روابط بررسی شده است.
    کلیدواژگان: بسترهای شنی، مسلح شدگی، روابط رژیم
  • برومند صلاحی، مسعود گودرزی ، مجتبی فریدپور صفحات 22-30
    امروزه پیش بینی داده های هواشناسی برای برنامه ریزی های آینده در زمینه های طبیعی و انسانی از اهمیت بالایی برخوردار است. از جمله می توان به پیش بینی خشکسالی و سیل و… اشاره کرد. در این صورت می توان با برنامه ریزی مدون، خسارات احتمالی را کاهش داد. در این پژوهش به ارزیابی وضعیت خشکسالی سرشاخه شمالی حوزه آبخیز رودخانه زاب در جنوب غرب استان آذربایجان غربی، به عنوان مهم ترین رودخانه دشت پیرانشهر، طی دو دوره 1409-1390و 1444-1425با استفاده از شاخص های خشکسالی دهک (DI) ، شاخص SIAP و بارش استاندارد شده (SPI) پرداخته شده است. در ابتدا داده های روزانه خروجی مدل گردش عمومی جو HADCM3 تحت سناریوهای A1B، A2 و B1 ریزمقیاس شده و توانایی مدل لارس در شبیه سازی اقلیم گذشته (1389-1371) برای ایستگاه مورد مطالعه شبیه سازی شده است. پس از آن با استفاده از داده های بارش وضعیت خشکسالی به کمک شاخص های ذکر شده در مقیاس سالانه مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده همخوانی این شاخص ها را جهت شناسایی دوره های خشکسالی اثبات می کند. با توجه به دوره های خشکسالی که در داده های مشاهداتی اتفاق افتاده است و نتایج دوره های پیش بینی به دست آمده، افزایش شدت و مدت خشکسالی در منطقه مورد مطالعه را در سال های آتی شاهد خواهیم بود.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، رودخانه زاب، شاخص های خشکسالی، مدل گردش عمومی جو
  • مهندس محمد احمدی، حسین یوسفی، سعید فرزین ، رسول رجب پور صفحات 31-41
    یکی از معضلات سیستم های منابع آب در بسیاری از کشورها، مدیریت و برنامه ریزی تخصیص بهینه این منابع است. ابزارهای متعددی به منظور مدل سازی این سیستم ها، با توجه به مشخصه های حوضه مورد مطالعه، توسعه داده شده است. در این مطالعه، با به کارگیری مدل ویپ، شبیه سازی منابع و مصارف آب نقاط تقاضای پایین دست سدهای ملاصدرا، درودزن و سیوند واقع در حوضه آبخیز بختگان- مهارلو در استان فارس، مورد ارزیابی قرار گرفته است. بر این اساس، به ارائه راهکارهای مدیریتی در قالب چهار سناریو جهت مقابله با کمبود آب برخی از نقاط تقاضا با اولویت تامین آب به ترتیب مصارف شرب، زیست محیطی و کشاورزی پرداخته شده است. در بین سناریوهای مورد بررسی، سناریوی چهارم نتایج مناسب تری را در مقایسه با دیگر سناریوها ارائه می دهد؛ به طوری که با اعمال این سناریو، تامین آب اراضی کشاورزی دشت کامفیروز، توابع ارسنجان و قصرالدشت، اراضی کشاورزی رامجرد و خط آبرسانی به شیراز با اطمینان 100 درصد و همچنین آب شرب شهرهای ارسنجان و سعادت شهر نیز با حدود اطمینان 24/39 تا 100 درصد قابل تامین خواهد بود. همچنین، نتایج این مدل نشان می دهد که آب مورد نیاز اراضی کشاورزی دشت کربال فقط در ماه های آبان و بهمن با اطمینان 100 درصد قابل تامین است و در مابقی ماه های سال، درصد اطمینان تامین آب کشاورزی صفر است. بنابراین، اراضی کشاورزی دشت کربال در ماه های اسفند تا آخر خرداد با مشکل کمبود آب روبرو خواهند شد. این نتیجه گواه این امر است که توسعه اراضی کشاورزی دشت کربال با توجه به نتایج شبیه سازی باید مورد تجدید نظر قرار گیرد.
    کلیدواژگان: حوضه آبخیز بختگان- مهارلو، مدل ویپ، مدیریت منابع آب، شبیه سازی
  • نعیم صارمی، ام البنین بذرافشان ، یحیی اسماعیلپور، مهشید سوری صفحات 42-51
    عامل اصلی بروز سیلاب و آسیب های وارده در نواحی شهری و حاشیه شهرها، تغییرات ایجاد شده در الگوی طبیعی سیستم های زهکشی است. هدف این تحقیق، بررسی وضعیت سیل خیزی در حوزه آبخیز شهری بندرعباس، برآورد حجم سیلاب منتهی به هر زیرحوزه و ارزیابی کارایی کانال های دفع رواناب های سطحی در این محدوده است. برای این منظور پس از رقومی سازی داده های مورد نیاز در سیستم اطلاعات جغرافیایی، لایه های مختلف شامل بارندگی، سنگ شناسی، کاربری اراضی، تراکم و طول زهکشی، شیب و ارتفاع از سطح دریا ایجاد گردید. سپس ارزیابی سیل خیزی با فرآیند (PROMETEEII) و برآورد دبی سیلابی نیز با روش کریگر صورت پذیرفت. با توجه به برآورد دبی حداکثر سیلابی، کانال های دفع آب های سطحی، توانایی لازم برای عبور سیلاب بیش از ده سال را ندارند و در صورت وقوع سیلاب های شدیدتر، شهر متحمل آسیب خواهد شد. نتایج حاصل از روش پرومته نشان داد، زیرحوضه شیلات و سورو به ترتیب دارای بالاترین و پائین ترین رتبه از نظر محدوده سیل خیزی هستند و مهمترین فاکتورهای اثر گذار بر سیلاب شهری طول و تراکم زهکشی معرفی گردید. لذا لازم است، راهکارهای لازم برای کاهش سیل خیزی در حوضه های شهری و اقدامات مناسب برای بهبود سیستم کانال های دفع آب های سطحی صورت پذیرد.
    کلیدواژگان: سیل خیزی، روش پرومته، روش کریگر، حوزه آبخیز شهری بندرعباس
  • یحیی پرویزی ، رضا بیات، مسیب حشمتی، محمد قیطوری صفحات 52-59
    در استان کرمانشاه، میزان فرسایش و رسوبدهی حوزه های آبخیز بسیار بیش تر از فرسایش مجاز می باشد. برای تعدیل این شرایط سالانه حجم و سطح قابل توجهی از عملیات آبخیزداری در این عرصه ها اجرا می شود. به منظور ارزیابی اثر عملیات مکانیکی و زیستی آبخیزداری بر مهار فرسایش و کاهش تولید رسوب حوزه های آبخیز، این پروژه تحقیقاتی در حوزه آبخیز حاجی آباد کنگاور انجام شد. عملیات آبخیزداری انجام شده شامل بندهای گابیونی و خشکه چین، کانال های ذخیره و نیز عملیات کپه کاری و کاشت بادام و مو بود. برای ارزیابی اثر اقدامات آبخیزداری، ضمن بررسی تغییرات پوشش گیاهی در عرصه های عملیات زیستی آبخیزداری، ارزیابی وضعیت فرسایش خاک و تولید رسوب به کمک مدل پسیاک اصلاح شده و نیز حجم سنجی رسوبات در پشت سازه های مکانیکی انجام شد. نتایج ارزیابی نشان داد که عملیات کپه کاری و بذرکاری درختان مثمر بادام و مو توانسته است، ضمن افزایش ظرفیت تولید زی توده خشک مرتع به میزان 100 کیلوگرم در هکتار، میزان فرسایش و رسوب را به ترتیب به میزان 15 و هشت درصد کاهش دهد. اگرچه اعمال عملیات مکانیکی احداث گابیون و خشکه چین در یکی از زیرحوضه ها (h2) که عامل اصلی فرسایش مرتبط با فرسایش کناره ای، توانسته است فرسایش خاک و تولید رسوب را به‎میزان 13 درصد تقلیل دهد. در مجموع اعمال عملیات مکانیکی آبخیزداری در کل حوضه توانست که میزان فرسایش و تولید رسوب حوضه را در طول سه سال اجرا به میزان کم تر از یک درصد کاهش دهد. عامل اصلی کم بودن کارائی عملیات آبخیزداری، بویژه عملیات مکانیکی، در حوضه یاد شده کم بودن پتانسیل تولید رسوب و فرسایش در حوضه یاد شده بود.
    کلیدواژگان: عملیات مکانیکی آبخیزداری، عملیات زیستی آبخیزداری، مدل پسیاک اصلاح شده و حجم سنجی رسوب
  • مهندس اعظم علیپور، عطاالله کاویان *، کریم سلیمانی، لیلا غلامی صفحات 60-69

    افزایش روزافزون جمعیت جهان موجب شده که بهره برداری و مدیریت پایدار از منابع آب و خاک برای تامین نیازها مورد توجه قرار گیرد. بنابراین از پیش نیازهای اصلی مدیریت منابع آب و خاک، بررسی فرسایش خاک و راه کارهای کنترل آن می باشد. همچنین بایستی توجه داشت که باران اسیدی نیز یکی از عواملی است که می تواند باعث فرسایش شده و اثرات مخربی بر خاک و همچنین محیط زیست داشته باشد. بنابراین در این تحقیق به بررسی اثر باران اسیدی بر فرآیند پاشمان خاک تحت شرایط آزمایشگاهی و با استفاده از شبیه ساز باران پرداخته شد. برای انجام آزمایش ها از باران اسیدی با غلظت هایpH متفاوت 75/3، 25/4 و 25/5 در شرایط خاک خشک و اشباع و در شدت 40 میلی متر بر ساعت استفاده شد. به منظور انجام تحلیل های آماری از نرم افزارهای SPSS 23 و EXCEL 2013 و آزمون تی تست زوجی و آنالیز واریانس یک طرفه و دوطرفه در سطح معنی داری 95 درصد استفاده شد. نتایج نشان داد نرخ پاشمان حاصل از باران اسیدی در اسیدیته 75/3 در مقایسه با نرخ پاشمان حاصل از باران غیراسیدی دارای تفاوت معنی داری در سطح احتمال 95 درصد روی خاک خشک بود، درحالی که در pH های 25/4 و 25/5 تفاوت معنی داری مشاهده نشد. همچنین مقایسه نرخ پاشمان حاصل از باران اسیدی و غیراسیدی روی خاک اشباع در هیچ یک از تیمارها تفاوت معنی داری را علیرغم افزایش عددی نشان نداد. نتیجه مقایسه تیمارهای خاک خشک با تیمارهای خاک اشباع، تفاوت معنی داری را در سطح احتمال% 99 نشان داد که بیان کننده تاثیر مستقیم رطوبت خاک بر مقدار پاشمان می باشد. با بررسی اثر متقابل رطوبت خاک در شرایط خشک و اشباع شده با غلظت هایpH متفاوت باران نیز تفاوت معنی داری بین تیمارهای مورد استفاده مشاهده نگردید.

    کلیدواژگان: باران اسیدی، خاک خشک و اشباع شده، فنجان پاشمان، هدررفت خاک
  • مریم میراکبری، فریزهندی قاسم مرتضایی ، ساروی محسن محسنی صفحات 70-80
    منابع اب سطحی و زیرزمینی به شدت تحت تاثیر دوره های کمبود بارش واقع می شوند. شاخص های متعددی برای ارزیابی خشکسالی ارائه شده که هر یک بر اساس متغیرهای هواشناسی و هیدرولوژیکی می باشد. در این پژوهش با استفاده از شاخص های SPI و SPEI و شاخص های SDI و GRI وضعیت خشکسالی های هواشناسی و هیدرولوژیک بترتیب ارزیابی شد و تاثیر خشکسالی هواشناسی بر هیدرولوژیک تعیین گردید. همبستگی بین شاخص ها در مقیاس های زمانی مختلف بررسی شد. بر این اساس شاخص SPEI بدلیل لحاظ کردن پارامتر دما در کنار بارندگی از همبستگی بالاتری نسبت به شاخص SPI با SDI برخوردار است که در مقیاس زمانی 9 و 12 ماهه در همان ماه و یک ماه بعد دارای بیشترین همبستگی می باشد. همچنین SPEI در مقیاس 24 و 48 ماهه با 3 ماه تاخیر با شاخص GRI بیشترین همبستگی را دارد که حاکی از تاثیرگذاری خشکسالی هواشناسی بعد از گذشت دو سال و بیشتر بر سطح آب زیرزمینی می باشد. اطلاع از فاصله زمانی بین وقوع خشکسالی هواشناسی به عنوان عامل اصلی دیگر خشکسالی ها، به مدیران و برنامه ریزان کمک خواهد کرد تا اقدامات مدیریتی لازم جهت مقابله با خشکسالی ناشی از کمبود منابع آبی سطحی وزیرزمینی به عمل آورند.
    کلیدواژگان: شاخص های SPI، SPEI، SDI و GRI، همبستگی متقاطع، حوزه رودخانه اعظم هرات
  • خانم سوسن حیدری _مسعود گودرزی_علی اکبر شمسی پور_سعید بازگیر_عطا ا. . عبدالهی کاکرودی صفحات 81-90
    در این پژوهش روند تغییرات زمانی بارش استان کرمانشاه مورد بررسی قرار گرفت. برای تحلیل روند بارش از داده های 16 ایستگاه همدیدی و باران سنجی استان کرمانشاه طی دوره 32 ساله (1982 تا 2013) در سه مقیاس سالانه، فصلی و ماهانه استفاده گردید. ابتدا بر روی کلیه ی سری های زمانی، شیب خط روند با استفاده از آزمون شیب تخمین گر سن محاسبه شد. سپس برای واکاوی روند بارش در سری های زمانی از آزمون های من کندال و رتبه ای من کندال استفاده شد. فرض اصلی مطالعات روندیابی با آزمون من کندال مستقل بودن و عدم وجود خودهمبستگی معنی دار در سری زمانی است. بنابراین با روش TFPW اثر ضریب خودهمبستگی از داده های حذف شد. در ادامه برای تشخیص روند بارش بر روی سری زمانی آزمون من کندال انجام شد. مقایسه نتایج نشان داد که آزمون من کندال اصلاح شده MK-TFPW، بهترین روش برای بررسی روندیابی می باشد. همچنین نتایج بدست آمده از این آزمون نشان می دهد که روند تغییرات بارش در مقیاس سالانه در 50 درصد از ایستگاه های مذکور نزولی بوده و در سطح 5 درصد معنی دار است. در مقیاس فصلی بیش ترین و کم ترین روند منفی مربوط به زمستان و بهار بوده است، به طوری که 75 درصد ایستگاه ها روند منفی در سطح 5 درصد، در زمستان داشت. اما فصل تابستان روند صعودی داشت، که البته معنی دار نبود. درمقیاس ماهانه، 62 درصد از ایستگاه ها در ماه مهر، اسفند و آذر در بین ماه ها روند منفی معنی دار درسطح 5 درصد داشتند.
    کلیدواژگان: روند بارش، آزمون ناپارامتریک، من- کندال رتبه ای
  • لیلا غلامی ، نبیه کریمی صفحات 91-101
    اولین مرحله از فراولین مرحله از فرسایش خاک پاشمان خاک است که توسط اثر قطرات باران بر سطح خاک ایجاد می شود. قطرات باران می توانند ذرات خاک را جدا کرده و موجب تغییر ساختار خاک شده و فرسایش خاک را افزایش می دهد. بنابراین بررسی عوامل موثر بر فرسایش پاشمانی که شامل عوامل فرساینده باران و فرسایش پذیری خاک می باشد می تواند در کنترل فرسایش پاشمانی تاثیر گذار باشد. دو پارامتر مدت زمان بارندگی و رطوبت پیشین خاک می توانند تاثیر زیادی روی مقادیر پاشمان خاک داشته باشند که کمتر بررسی شده اند. به همین منظور، پژوهش حاضر اثر مدت های بارندگی با مقادیر 5، 10، 15، 20، 25 و 30 دقیقه و رطوبت های پیشین خاک 20 و 40 درصد روی فرسایش پاشمانی در شدت 30 میلی متر بر ساعت و مقیاس فنجان پاشمان را مطالعه نمود. نتایج نشان داد که متغیر های مدت بارندگی و رطوبت پیشین خاک بر مقادیر پاشمان کل و خالص در واحد زمان و سطح 99 درصد معنی دار بود. در حالی که اثر متقابل رطوبت پیشین خاک و مدت بارندگی بر پاشمان کل و خالص در واحد زمان معنی دار نبود. نتایج هم چنین نشان داد که همبستگی معنی دار و معکوسی بین مدت بارندگی و پاشمان کل و خالص در واحد زمان وجود داشت چراکه با افزایش مدت بارندگی در هر دو رطوبت 20 و 40 درصد مقدار پاشمان کل و خالص در واحد زمان کاهش یافت. بررسی نتایج به دست آمده نشان داد که اثر رطوبت پیشین خاک 40 درصد بر مقدار پاشمان کل و خالص در واحد زمان بیش تر از رطوبت پیشین خاک 20 درصد بود.
    سایش خاک پاشمان خاک است که توسط اثر قطرات باران بر سطح خاک ایجاد می شود. قطرات باران می توانند ذرات خاک را جدا کرده و موجب تغییر ساختار خاک شده و فرسایش خاک را افزایش می دهد. بنابراین بررسی عوامل موثر بر فرسایش پاشمانی که شامل عوامل فرساینده باران و فرسایش پذیری خاک می باشد می تواند در کنترل فرسایش پاشمانی تاثیر گذار باشد. دو پارامتر مدت زمان بارندگی و رطوبت پیشین خاک می توانند تاثیر زیادی روی مقادیر پاشمان خاک داشته باشند که کمتر مورد توجه قرار گرفته اند. به همین منظور، پژوهش حاضر اثر مدت های بارندگی با مقادیر 5، 10، 15، 20، 25 و 30 دقیقه و رطوبت های پیشین خاک 20 و 40 درصد روی فرسایش پاشمانی در شدت 30 میلی متر بر ساعت و مقیاس فنجان پاشمان را مطالعه نمود. نتایج نشان داد که متغیر های مدت بارندگی و رطوبت پیشین خاک بر مقادیر پاشمان کل و خالص در واحد زمان در سطح 99 درصد معنی دار بود. در حالی که اثر متقابل رطوبت پیشین خاک و مدت بارندگی بر پاشمان کل و خالص در واحد زمان معنی دار نبود. نتایج هم چنین نشان داد که همبستگی معنی دار و معکوسی بین مدت بارندگی و پاشمان کل و خالص در واحد زمان وجود داشت چراکه با افزایش مدت بارندگی در هر دو رطوبت 20 و 40 درصد مقدار پاشمان کل و خالص در واحد زمان کاهش یافت. بررسی نتایج به دست آمده نشان داد که اثر رطوبت پیشین خاک 40 درصد بر مقدار پاشمان کل و خالص در واحد زمان بیش تر از رطوبت پیشین خاک 20 درصد بود.
    کلیدواژگان: تولید رواناب و رسوب، شبیه ساز باران، شدت بارندگی، فرسایش خاک، کرت های فرسایش
  • فاطمه برزگری صفحات 102-111
    در طول قرن‎های اخیر، منابع آب زیرزمینی به‎عنوان یکی از اصلی‎ترین منابع تامین کننده آب مورد نیاز جوامع انسانی به‎شمار می‎آیند. متاسفانه استحصال بی‎رویه آب از این منابع، در بسیاری از مناطق باعث سیر نزولی سطح آب شده است و ادامه این روند، موجب تهدید جدی برای اکوسیستم و جوامع انسانی موجود در منطقه می‎شود. دشت یزد-اردکان، یکی از کانون‎های بحرانی از نظر روند نزولی آب‎های زیرزمینی محسوب می‎شود. در تحقیق حاضر آینده‎نگری سطح آبخوان اصلی یزد-اردکان، از نظر تغییر اقلیم و برداشت‎های انسانی برای دوره 2034-2016 انجام شد. به‎منظور بررسی تغییر اقلیم در منطقه مطالعاتی، از سناریوهای مدل HadCM3 و نرم‎افزار Lars-WG استفاده شد. مدل‎سازی سطح آبخوان نیز، با متغیرهای اقلیمی و روند افت قبلی سفره، توسط انواع شبکه عصبی و مدل تجزیه رگرسیون چندگانه خطی هیدروگراف آبخوان (HARTT) انجام شد. صحت‎سنجی مدل‎های به‎کار رفته نشان داد، مدل HARTT توانایی مناسبی در مدل‎سازی و پیش‎بینی نوسانات آبخوان دارد. به‎کارگیری این مدل در آینده‎نگری آبخوان نشان داد، در صورت ادامه روند فعلی برداشت بی‎رویه از ذخیره آبخوان، تا پایان سال 2033، افت نه متری سطح آبخوان را خواهیم داشت. ادامه این وضعییت، تخریب جدی ذخایر زیرزمینی را از نظر کمی و کیفی دربر خواهد داشت. لذا با توجه به وضعیت نامناسب اقلیمی و منابع آب بحرانی در منطقه، پیشنهاد می‎شود دولت‎مردان و تصمیم‎گیران، در تدوین چشم‎اندازهای آتی منطقه، این مساله را در نظر داشته باشند.
    کلیدواژگان: آبخوان، مدل HARTT، شبکه عصبی، تغییراقلیم
  • قدسیه آشتیانی مقدم، محمد مهدوی*، آرش ملکیان، بهارک معتمدوزیری صفحات 112-120

    آب های زیرزمینی به عنوان یکی از منابآب های زیرزمینی به عنوان یکی از منابع آب شیرین در معرض برداشت بی رویه قرار دارند. آبخوان آزاد دشت دامغان که در مجاورت کویر مرکزی ایران قرار دارد، به علت برداشت های غیر اصولی با کسری مخزن روبرو شده است. این تحقیق به منظور تعیین میزان کسری مخزن برای جلوگیری از افت بیش از حد سطح ایستابی انجام شده است. در این بررسی با استفاده از روش فازی در قالب سه مدل به همراه نه زیر مدل مربوط به آن تهیه شده است. سه مدل براساس تغییرات سطح ایستابی در واحد متر در سه سطح افت کم]7/0-0 [، افت متوسط] 5/3-7/0 [و افت زیاد] 7-5/3 [از یکدیگر متمایز می شوند و در هر سه مدل میزان تغذیه و تغییرات افت سطح ایستابی به عنوان ورودی ها و کسری مخزن به عنوان خروجی تعیین شدند. در هر سه زیر مدل مربوط به یک مدل مقادیر 11، 21 و 31 میلیون متر مکعب به ترتیب به عنوان تغذیه طبیعی، و دو مقدار دیگر کسری مخزن بودند که در نه زیر مدل با نام مقادیر تغذیه وارد شدند. در ادامه برای تعیین کسری مخزن با در نظر گرفتن میزان سطح ایستابی به عنوان یک متغیر مقادیر متفاوتی برای خروجی بدست آمد؛ به طوری که در نهایت 12 نقطه از هر زیر مدل استخراج شد، سپس این نقاط با استفاده از توابع درجه دوم و درجه سوم مورد برازش قرار داده شدند. نتایج بدست آمده از نه زیر مدل نشان داد میزان تغذیه مناسب برای جبران کسری مخزن و جلوگیری از افت بی رویه سطح ایستابی 21 میلیون متر مکعب می باشد. ع آب شیرین در معرض برداشت بی رویه قرار دارند. آبخوان آزاد دشت دامغان که در مجاورت کویر مرکزی ایران قرار دارد، به علت برداشت های غیر اصولی با کسری مخزن روبرو شده است. این تحقیق به منظور تعیین میزان کسری مخزن برای جلوگیری از افت بیش از حد سطح ایستابی انجام شده است. در این بررسی با استفاده از روش فازی در قالب سه مدل به همراه نه زیر مدل مربوط به آن تهیه شده است. سه مدل براساس تغییرات سطح ایستابی در واحد متر در سه سطح افت کم] 7/0-0 [، افت متوسط] 5/3-7/0 [و افت زیاد] 7-5/3[از یکدیگر متمایز می شوند و در هر سه مدل میزان تغذیه و تغییرات افت سطح ایستابی به عنوان ورودی ها و کسری مخزن به عنوان خروجی تعیین شدند. در هر سه زیر مدل مربوط به یک مدل مقادیر 11، 21 و 31 میلیون متر مکعب به ترتیب به عنوان تغذیه طبیعی، و دو مقدار دیگر کسری مخزن بودند که در نه زیر مدل با نام مقادیر تغذیه وارد شدند. در ادامه برای تعیین کسری مخزن با در نظر گرفتن میزان سطح ایستابی به عنوان یک متغیر مقادیر متفاوتی برای خروجی بدست آمد؛ به طوری که در نهایت 12 نقطه از هر زیر مدل استخراج شد، سپس این نقاط با استفاده از توابع درجه دوم و درجه سوم مورد برازش قرار داده شدند. نتایج بدست آمده از نه زیر مدل نشان داد میزان تغذیه مناسب برای جبران کسری مخزن و جلوگیری از افت بی رویه سطح ایستابی 21 میلیون متر مکعب می باشد.

    کلیدواژگان: آبخوان آزاد، آب شیرین، تابع برازش، برداشت اصولی، کسری مخزن
  • علی محمد خورشید دوست، بهروز صراف، باقر قرمز چشمه، فاطمه جعفرزاده صفحات 121-129
    بارش های سنگین جزو مهمترین رویدادهای حدی اقلیمی هستند و چنانچه برنامه ریزی صحیح در خصوص آن بعمل نیاید ضمن وارد آوردن آثار مخرب زیست محیطی و اقتصادی، بدون بهره برداری از دسترس خارج خواهد شد. پژوهش حاضر سعی دارد تغییرات آتی بارش های سنگین سواحل جنوبی دریای خزر را با در نظر گرفتن تغییرات اقلیمی جهانی در دوره ی 1408-1389 پیش بینی نماید. به این منظور تغییرات الگوی بارش های 10 ، 20 و25 میلی متر و بیشتر از آن بر اساس داده های روزانه ی شش ایستگاه سینوپتیک (انزلی، آستارا، بابلسر، گرگان، نوشهر، رامسر و رشت) مورد بررسی قرار گرفت. داده های روزانه ی بارش در دوره ی 1388-1339 ، پس از بررسی صحت و دقت آن ها، با استفاده از مدل Lars-wg شبیه سازی شد. پس از کنترل تطابق مقادیر شبیه سازی شده با داده های دوره ی حاضر ، مقادیر بارش روزانه در دوره ی آتی (1408-1389) پیش بینی شد. 11 شاخص بارش مدل جهانی ، R-Climdex، برای دوره ی مشاهده ای و دوره ی آتی محاسبه شد. از این بین سه شاخص مربوط به بارش های سنگین (10، 20 و 25 میلیمتر) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت، نتایج نشان می دهد که، در دوره ی آتی در مجموع بر تعداد روزهای همراه با بارش 10، 20 و 25 میلیمتر، در اکثر ایستگاه های منطقه (به غیر از ایستگاه نوشهر و ایستگاه رامسر) افزوده خواهد شد. در مجموع در بین تمامی ایستگاه های مورد مطالعه، ایستگاه انزلی بیشترین تعداد روزهای همراه با با بارش سنگین 10 میلی متر و بارش خیلی سنگین 20 و 25 میلی متررا تجربه خواهد نمود.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، بارش های سنگین، شاخص های حدی بارش، R-Climdex، سواحل جنوبی دریای خزر
|
  • Mohammad Ghadami dehno , Massoud Goodarzi Dr, Saeed Soltani Dr, Sohrab Naderi , Vahid Kakapor Pages 1-9
    In the present study, performance of 6 Atmospheric general circulation models as: CGCM3, HADCM3, CSIROMK3 (collection of AR4 models) and CGCM1, GFDL30, NCARPCM (from the collection of model ATR) for simulation of climatic parameters includes average temperature and precipitation using artificial neural network (ANN) in Caesar basin were evaluated. For training of artificial neural network model was used perceptron forward method. According to performance evaluation of these models using maximum absolute error, mean absolute error, root-mean-square error and Russell Square Quality Representatives of the model, among AR4 and ATR models, AR4 models had better performance than ATR models and less uncertainty in simulating of climatic parameters (rainfall and average temperatures) in Caesar basin at 1996-2000. Between these 6 models, CGCM3 is the best performance in the simulation of climatic parameters for Caesar basin. CGCM3 and HADCM3 models have the lowest differences with observed climate parameters. Also, the results showed that CSIROMK 3.0 and CGCM1 models have the most differences with observed climate parameters
    Keywords: uncertainty, artificial neural network, model perceptron, the AR4, ATR
  • M.R.M Tabatabai , Reza Johari , Azam Masoudi , Mahsa Mahmoodi Pages 10-21
    Bed material size frequency distribution of rivers is one of the key points to identify river characteristics. River bed armoring development is one of the controlling factors in sediment transporting and eroding processes of gravel bed rivers. In this research, field study was initially carried out on several gravel bed rivers in Khuzestan and Chaharmahal provinces. 24 hydrometeorological stations in 17 river reaches were sampled to characterize bed material gradation curve. With regards to bed structure of gravel bed rivers, samplings were made by surface and volumetric methods. Thereafter, sediment samples were differentiated in three categories of surface, armor and sub-armor layers. The collected field data were originally applied to derive regime relationships by using multivariate regression analysis. The effect of bed structure was directly studied in these relationships for the better understanding of that in the regime relationships
    Keywords: gravel bed, armoring, regime relationships
  • Bromand Salahi Dr, Massoud Goodarzi Dr , Mojtaba Faridpur Pages 22-30
    The weather forecast data for future planning is very important in the fields of natural and human. Including could be the prediction of droughts and floods, and so on, in which case systematic planning, reduced probable damages. In this study, the effects of climate change on drought conditions North Branch of Zab River catchment located in the South West of Western Azerbaijan province, as the most important river plains of Piranshahr, during the period 2065-2046 using the indicators of drought (DI), SIAP and the Standardized Precipitation Index (SPI) has been paid. Initially daily data output of general circulation models of the atmosphere HADCM3 under the scenario A1B, A2 and B1, by statistical model LARS-WG Version 5, small scale and the ability of LARS-WG in the simulation of past climate (2010-1992) studied for the station simulated. So it, using the precipitation data of drought situation to help mentioned indicators is discussed in annual terms, that the results are conform these indicators proves to identify periods of drought. Considering to periods of drought that occurred in the observation data and results for the period is anticipated, we will see station in Piranshahr, increase the severity and duration of drought in the study area in the coming years.
    Keywords: atmospheric general circulation model, climate change, droughts indices, Zab River
  • Mohammad Hossein Ahmadi , Hossein Yousefi , Saeed Farzin , Rasoul Rajabpour Pages 31-41
    One of the problems of water resources systems in many countries is management and planning of optimal allocation of these resources. To date, several tools have been developed to model these systems according to the characteristics of the studied watershed. In this paper, by using WEAP model, water resources and downstream demands of Mulla Sadra, Doroodzan and Sivand dams, located in Maharlou-Bakhtegan watershed, Fars province, are simulated. On this basis, some management strategies were proposed under four management scenarios to combat the water shortages in demand areas, giving supply priority to domestic, environmental and agricultural demands. Simulations showed that the fourth scenario presents better results than other scenarios. So that with implementation of this scenario, water supply to the agricultural lands of Kamfirooz Plain, Arsanjan and Qasroddasht townships, Ramjerd agricultural lands and also water supply to Shiraz city could be provided with 100% reliability and drinking water of Arsanjan and Saadatshahr cities could be supplied with reliability of 39.24 to 100%. Also, this model showed that water demand for agricultural lands in Kerbal Plain is 100% reliable in November and February, and in the rest of the months, the reliability for water supply is zero. Therefore, the agricultural lands in Kerbal Plain will face high water scarcity in March-June. Therefore, development of agricultural lands in Kerbal Plain should be reconsidered according to the simulation results.
    Keywords: Bakhetgan-Maharlou catchment, WEAP model, Water resources management, Simulation
  • Naeem Saremi , Ommolbanin Bazrafshan , Yahya Esmaelpour , Mahshid Souri Pages 42-51
    The main factors in flooding damages are the natural drainage pattern changing in urban and sunurban areas. The main goal of this research is assessing flood risk; peak flow estimation and efficiency of surface runoff channels in Bandar-Abbas urban watershed and sub basins. For this aim, the digitization of data has been implemented using the GIS which includes drainage density, length of stream, land use type, geology, area and slope. Flood risk ranking was performed by the PROMETEEII model and the peak flow estimated with the Krigger method. Results and outputs show that, according to estimation of peak flow and former experiences, the runoff disposal channels, have are not able to transport flood more than over ten-period return and if a severe flooding occures, the city suffers a damaging flood. The Result of PROMETEEII shows that, Shilat and Sooro subbasin are the highest and lowest risk flood, respectively. Also, the most important criterias in flood risk are the length of stream and drainage density. Therefore, efficient manner are needed to reduce the flooding in urban watershed and improvement of channel system.
    Keywords: Flood risk, PROMETEII method, Krigger method, Bandar- Abbas Urban watershed
  • Yahya Parvizi , Reza Bayat , Mosayeb Heshmati , Mohammad Gheituri Pages 52-59
    Soil erosion and watersheds sediment yield, due to improper management and unprincipled exploitation of natural resources, is greater than allowable amounts in Kermanshah Province. To correct these problems, watershed management operations, in vast area and volume, are implemented. This study was conducted to evaluate the effects of biological and mechanical watershed management operations on erosion and sediment yield controlling of Hajiabad-e-kangavar watershed. Watershed management operations included Gabions and check dams, storage channels, and cultivation of almond and grapevine. Assessment of variation of range condition and vegetation diagnosis accompanied by variation of soil erosion and sediment yield using MPSIAC and sediment volumetric was done. The results showed that planting operation in h-int sub-watershed and seeding almond and grape in h5-1 unit, while improving vegetation biomass production in about 100 kg/ha, it also reduced erosion and sediment yield about 15 and 8 %, respectively. Also, in h2 unit, that the dominant erosion aspect was bank erosion, Gabion and check dam reduced soil erosion and sediment yields about 13%. Additionally, reducing about 5% of soil erosion and sediment yield in h8 unit contributed to execute biological operation of planting in this unit. Finally, biological and mechanical watershed management operations, in the entire sub-watersheds, were able to reduce erosion at the rate of one percent, over a period of 3 years after implementation. Main causes that lowered the efficiency of watershed management operation were the lower potential of erosion rate and sediment yield of this watershed.
    Keywords: Mechanical operation, Biological operation, Modified PSIAC model, Volume of sediment survey
  • Azam Alipour Eng, Ataollah Kavian Dr, Karim Soleimani Dr, Leila Gholami Dr Pages 60-69

    Due to the increasing world population, exploitation and sustainable management of soil and water resources, it is essential to consider these resources to meet the needs. Therefore, Soil erosion and its control measures are the main prerequisites for soil and water resources management. It should also be noted that Acid rain is also one of the factors that can cause soil erosion and destructive effects on the soil and the environment. In this study, the effect of acid rain on soil splash was investigated under laboratory conditions using rainfall simulator. For the acid rain test, different pH concentrations of 3.75, 4.25 and 5.25 with the intensity of 40 mm/h, was used on the dry and saturated soil in splash cups. Paired t-test, One-way and Two-way ANOVA (α=0.05) were conducted using SPSS 23 and EXCEL 2013 software. Results showed that splash rates of acid rain with acidity of 3.75 compared with the rate of non-acidic rain is a significant difference in 95 percent of the dry soil surface, but the acidity of 4.25 and 5.25 did not show significant differences. Also, comparison splash rates of acid and non-acidic rain, on soil saturation did not show any significant differences in any treatments the despite numerical increase. The results of comparison of dry soil treatments with saturated soil treatments, show significant difference at 99% probability level, which indicates the direct effect of soil moisture on amount splash. The investigating interaction of soil moisture in dry and saturated conditions with different pH doses the rain, did not show any significant difference between treatments.

    Keywords: Acid rain, Dry, saturated soil, Erosion plots, Soil loss
  • Maryam Mirakbari , Ghasem Mortezaii Farizhendi , Mohsen Mohseni Saravi Pages 70-80
    Groundwater and surface water resources are severely affected by the lack of rainfall. Several indices provided for evaluation of drought based on meteorological and hydrological variables. In this study condition of meteorological and hydrological drought evaluated by SPI, SPEI, SDI and GRI. The correlation of indices was evaluated at different time scales. Base on the results SPEI has higher correlation than SPI with SDI at 9 and 12 months time scales and in the same month and one month later. Also SPEI has highest correlation with GRI at 24 and 48 months time scale that shows the impact of meteorological drought on groundwater level after two years and more. Knowledge of interval time between of meteorological drought as the main factor of drought would help to manager and planner for management practices in order to cope with drought due to lack of surface and ground water resources.
    Keywords: SPI, SPEI, SDI, GRI, Cross correlation, Azam river basin' Harat
  • Susan Heidari Miss , Massoud Goodarzi Dr, Ali Akbar Shamsipoor Dr, Saied Bazgir Dr, Ataolah Abdolahi Kakrudi Dr Pages 81-90
    Fluctuation in precipitation is one of the most interesting issues in climate change. Precipitation has an important rule in sustainable agriculture and water management. Trend series analysis is one of the methods used to detect changes in climate parameters. The aim of the recent study is to evaluate different methods including Mann Kendal, rating Mann Kendal and Sen’s estimator slope tests to detect the trend variability of precipitation in monthly, seasonal and annual time scales in Kermanshah Province locating in the west of Iran. In addition, TFPW (Trend-Free Pre-Whitening) method was used to remove autocorrelation on time series data. Trend analysis of precipitation carried out using 16 synoptic and rain gauge weather stations with 32 years data i.e., 1992-2013.The results showed that, precipitation trend analysis using Mann Kendal and rating Mann Kendal tests had the same findings in monthly, and annual scales. The results revealed that Mann Kendal TFPW was the best method to detect trend variability of precipitation in the region. Annual precipitation had a negative trend in 50 percent of weather stations which was significant at 5 percent level. The results also indicated that most of the weather stations had negative trend in annual and seasonal time scales. Winter and spring seasons showed the greatest changes which was significant at 5 percent level of significance. Although, the summer season indicated a positive trend in the whole synoptic stations. In addition, a significantly negative trend discovered in the months of Mehr, Azar and Esfand at 5 percent level. It could be concluded that land use changes associated with migration from rural areas to the urban ones were responsible for precipitation trend variability.
    Keywords: Precipitation Trend, Non-Parametric Test, Rating Mann-Kendall
  • Leila Gholami , Nabyieh Karimi Pages 91-101
    The first step form soil erosion is the soil splash that this step creates by the raindrops effect on soil surface. The raindrops can separate the soil particles and they cause the change of soil structure and increase soil erosion. Therefore, the study of effectiveness factors on splash erosion are including rainfall erosivity and soil erodibility can be effective in control of splash erosion. Two variables of rainfall duration and initial soil moisture can be have more effect on amounts of splash erosion that these have been less considered. for this purpose, the present study to the effect of rainfall durations with rates of 5, 10, 15, 20, 25 and 30 min and initial soil moistures with rates of 20 and 40 percent studied on splash erosion in rainfall intensity of 30 mm h-1 and scale of splash cup. The results showed that the variables of rainfall duration and initial soil moisture had significant on the rates of total and net splash in time unit and level of 99 percent. Whereas, the interaction effect of initial soil moisture and rainfall duration had not significant on total and net splash in time unit. The results also showed that, there was the inverse and significant correlation between rainfall duration and total and net splash in time unit, because the total and net splash in unit time decreased with increasing rainfall duration in both moistures of 20 and 40 percent. The study of obtained results showed that the effect of initial soil moisture of 40 percent had more on total and net splash in time unit toward initial soil moisture of 20 percent
    Keywords: Erosion Plots, Rainfall Duration, Intensity, Simulated Rainfall, Soil Erosion
  • Fatemeh Barzegari Pages 102-111
    Over the last decades, ground waters are considered as substantial water resources in many parts of the world. Unfortunately, the intensive use of groundwater resources has often affected ground water levels. Yazd-Ardakan region is one of the critical areas from water resources perspective. This paper analyzes the impacts of climate change and human pressures on Yazd- Ardakan aquifer. HADCM3 circulation Model and different scenarios were used for future climate changes prediction in the study area. Water levels in the study aquifer were simulated using Artificial Neural Networks and HARTT model for present and future (2016-2033) periods. Validation of applied models showed that HARTT model has good ability in modeling the water table fluctuations. Ground water fluctuation prediction by HARTT model showed that if climate changes and groundwater extra exploitation continues, this trend will lead to nine m degradation in aquifer level till 2033 year. The continuation of this situation will involve serious degradation of aquifers in quantitative and qualitative terms. Therefore, with regard to limited water resources and fragile climate of the study area, it is suggested that decision makers consider this issue in planning the future perspectives of the study area.
    Keywords: Aquifer, HARTT Model, Artificial Neural Networks, Climate Changes
  • Ghodsieh Ashtianimoghaddam Miss., Mohammad Mahdavi Dr., Arash Malekian Dr., Baharak Motamedvaziri Dr. Pages 112-120

    Recently using of groundwater, as the main resource of fresh water without considering the whole situations may cause it to have significant problems. Unconfined aquifer of Damghan Plain, which is located the vicinity of the Central Desert of Iran, used without any methodical discharge, so it has seriously faced to drawdown of water table and resource deficiency. This research has been done to determine the appropriate recharge of it, not only to use of it but also not to cause any undesirable changes in environment. In this survey by using Fuzzy method three models which are divided into nine submodels have been made. In each submodels two inputs and one output have been identified, the value of recharge, drawdown and discharge are consequently supposed as them. In this survey the fluctuation of water table in three groups has been organized such as low [0-0.7], intermediate [0.7-3/5] and high [3.5-7]. In each submodels of every model the values of recharge consequently are 11, 21 and 31 MCM; that the first value is the natural recharge and the others are the resource deficiency. By changing of water table, it is possible to get different outputs as the discharges. This operation has been done twelve times for each submodels, so twelve points have been obtained as the various discharges. Then these points are distributed by the power of two and three fitness functions. Ultimately the appropriate recharge to compensate the shortage of resource is defined 21 MCM.

    Keywords: Unconfined aquifer, Fresh water, Fitness function, Methodical discharge, Resource deficiency
  • Alimohammad Khorshiddoust Professor, Behrooz Sarraf Professor, Bagher Ghermez cheshmeh Professor, Fatemeh Jafarzadeh Professor Pages 121-129
    Heavy rainfall is one of the most important climatic events, and if the correct planning is not done, it will have destructive environmental and economic impacts and will be removed without exploitation. This study is trying to forecast changes of the future heavy rainfall in southern coasts of the Caspian Sea with regard to global climate change in the period of 2011-2030. For this purpose, changes in the pattern of 10, 20 and 25 mm and more rainfall were analyzed based on rainfall data of six synoptic stations (Anzali, Astara, Babolsar, Gorgan, Noshahr, Ramsar and Rasht). Daily rainfall data was simulated in the period 1961-2009, after verification of their accuracy and Correctness, using the Lars-wg model. After comparing the simulated values with the current period data, the daily rainfall values were predicted for the upcoming period (2011-2030). The eleven indexes of the R-Climdex global model were calculated for the current period and the upcoming period. Among these, three heavy rainfall indicators (R10mm, R20mm, R25mm) were analyzed. The results show that at most stations in the area in the upcoming period, the total number of days with rainfall of 10, 20 and 25mm will be added (other than Nowshahr station and Ramsar station). Overall, among all the stations studied, Anzali station will experience the largest number of days with heavy rainfall of 10 mm and heavy rainfall of 20 and 25 millimeters.
    Keywords: Climate Change, Heavy Rainfall, Extreme Rainfall Indices, R-Climdex, Southern Coasts of Caspian Sea