فهرست مطالب

پژوهش های حفاظت آب و خاک - سال هجدهم شماره 4 (زمستان 1390)

نشریه پژوهش های حفاظت آب و خاک
سال هجدهم شماره 4 (زمستان 1390)

  • 254 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1391/04/25
  • تعداد عناوین: 14
|
  • حمیدرضا پورقاسمی، حمیدرضا مرادی*، سیدمحمود فاطمی عقدا، محمدرضا مهدوی فر، مجید محمدی صفحه 1

    در این پژوهش با استفاده از عکس های هوایی و مطالعات میدانی زمین لغزش های رخداده در بخشی از حوزه آبخیز هراز شناسایی و با استفاده از پارامترهای ژئومورفولوژیکی (شیب، جهت شیب، ارتفاع) و زمین شناسی (لیتولوژی و فاصله از گسل) به عنوان مهم ترین عوامل موثر بر خطر وقوع زمین لغزش منطقه، به پهنه بندی خطر زمین لغزش اقدام گردید. به این منظور هر یک از عوامل موثر به عنوان یک لایه اطلاعاتی در محیط نرم افزار ILWIS ذخیره و برای تحلیل های مبتنی بر تئوری مجموعه های فازی مورد استفاده قرار گرفت. تحلیل های فازی با استفاده از نرم افزار Matlab 7.1 و پس از تعیین توابع عضویت برای هر یک از عوامل موثر در وقوع زمین لغزش انجام شد. سپس خروجی این نرم افزار که درجه خطر محاسبه شده برای هر پیکسل در نقشه محدوده مورد مطالعه می باشد، به محیط نرم افزار ILWIS منتقل و نقشه پهنه بندی خطر زمین لغزش با استفاده از توابع عضویت مثلثی و گوسی فازی تهیه گردید. نتایج ارزیابی نشان داد که نقشه خطر زمین لغزش تهیه شده با استفاده از تابع عضویت گوسی با شاخص جمع کیفی (23/0=QS) دقت و صحت بیشتری نسبت به نقشه تهیه شده با استفاده از تابع عضویت مثلثی با شاخص جمع کیفی (0515/0=QS) دارد.

    کلیدواژگان: ژئومورفولوژی، زمین شناسی، زمین لغزش، منطق فازی، توابع عضویت
  • مجتبی شادمانی، صفر معروفی، کوروش محمدی، علی اکبر سبزی پرور صفحه 21
    سیل یکی از بلایای طبیعی مهمی است که همه ساله باعث ایجاد خسارت های مالی و جانی فراوانی به جوامع مختلف می گردد. به همین دلیل محققین سعی نموده اند که تغییرات کمی این پدیده را حتی المقدور بطور دقیق مورد بررسی قرار دهند. در این تحقیق، کارایی روش های شبکه عصبی مصنوعی و سامانه اطلاعات جغرافیایی در برآورد دبی سیلابی 90 زیرحوضه استان همدان (با زمان های تمرکز کمتر از 24 ساعت)، با توجه به آمار 16 ساله مربوط به 17 ایستگاه آب سنجی موجود در منطقه مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور مقادیر مساحت، ارتفاع و شیب متوسط، مساحت های گروه هیدرولوژیکی خاک، متوسط وزنی شماره منحنی نفوذ و همچنین بارندگی های یک و پنج روزه ماقبل سیل نظیر حوضه، به عنوان متغیر-های ورودی شبکه و دبی سیلابی به عنوان متغیر خروجی بکار گرفته شد. با توجه به مراحل آموزش، اعتبارسنجی و آزمون، نتایج بدست آمده نشان داد که بهترین ساختار، شبکه عصبی مصنوعی پیشخور با دو لایه پنهان به ترتیب دارای 5 و 4 عنصر پردازشگر بود. در مدل منتخب مقادیر ضریب تعیین، جذر میانگین مربع خطا و میانگین خطای مطلق در مرحله آزمون به ترتیب 87/0، 72/0 و 83/2 بودند. در نهایت با محاسبه مقادیر بیشینه بارش های یک و پنج روزه برای دوره بازگشت 25 ساله و همچنین با بکارگیری مدل بهینه منتخب، توزیع مکانی دبی سیلابی در کلیه زیرحوضه ها ارائه گردید. بر این اساس مناطق سیل خیز استان به منظور انجام برنامه ریزی مناسب توسط مسئولین ذیربط مشخص شدند. در مجموع، این نتایج بیانگر آن است که روش شبکه عصبی مصنوعی ابزاری مناسب برای مدل سازی دبی سیلابی، به ویژه در هنگام نبود داده ها یا کمبود ایستگاه های آب سنجی می باشد.
    کلیدواژگان: بارندگی، دبی سیلابی، مدل سازی، شبکه عصبی مصنوعی، استان همدان
  • بنفشه نوروزی، غلام عباس بارانی، مهدی مفتاح هلقی، امیر احمد دهقانی صفحه 43
    امروزه مدل های مناسبی که امکان در نظر گرفتن پیچیدگی های سیستم های منابع آب را بیش از پیش فراهم سازند، توسعه یافته واز آن ها به طور گسترده در بهره برداری کمی و کیفی از مخازن آبی استفاده می گردد. در این پژوهش، روش الگوریتم ژنتیک جهت بهینه سازی بهره برداری از یک سیستم چند مخزنه شامل سدهای گلستان، وشمگیر و بوستان واقع بر حوضه گرگان رود، با تمرکز بر دو سد گلستان و وشمگیر به کار برده شده است. از هر دو سد علاوه بر ذخیره سازی، جهت تامین نیازهای کشاورزی و نیز کنترل سیلاب های سالانه در منطقه استفاده می شود. در این مطالعه حاضر، ابتدا با توجه به حجم ورودی های ماهانه به سد گلستان، نیاز آبی گیاهان کشت شده در پایین دست و نیز جریانات حدفاصل مخازن، تابع هدف موردنظر نوشته شده وسپس برنامه بهینه سازی بهره برداری از سیستم دو مخزنه نام برده به روش الگوریتم ژنتیک در نرم افزار Matlab-7 اجرا گردید. نتایج به دست آمده در زمینه میزان بهینه حجم آب خروجی در ماه های مختلف با آنالیز حساسیت در رابطه با تغییر احتمال عملگرهای پیوند و جهش، نشان داد که بهترین حالت هم گرایی در شرایطی رخ می دهد که احتما ل پیوند 8/0 بوده و احتمال جهش 1/0 باشد و به این ترتیب پس از 600 نسل، میزان بهینه کمیت ها حاصل می شود. در نهایت در مورد هر دو مخزن، بیشترین میزان ذخیره در ماه های اردیبهشت، خرداد و تیر و کمترین میزان ذخیره در ماه های اسفند و فروردین خواهد بود. همچنین، ضمن ارزیابی جواب های حاصل از بهینه سازی و مقایسه با میزان تامین نیازمندی ها، ضریب اطمینان کارآیی سیستم در مورد سدگلستان 100درصد و در مورد سد وشمگیر71/85 درصد برآورد گردید.
    کلیدواژگان: الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی، توابع پنالتی، روندیابی سیلاب
  • علی شهریاری، فرهاد خرمالی، حسن آزرم دل صفحه 63
    بیش از 70000 هزار هکتار خاک مالی سولز در اراضی بخش جنوب گرگان رود، در استان گلستان وجود دارد که با احتساب زیر گروه مالیک، وسعت آن به 150000 هکتار می رسد. مواد مادری اراضی مورد مطالعه مواد لسی است. هدف اصلی مطالعه حاضر، بررسی کانی شناسی خاک های مالی سولز و شبه مالی سولز و نیز شناسایی عوامل موثر بر تنوع کانی های رسی آن ها می باشد. نتایج بررسی کانی های رسی خاک های مورد مطالعه نشان داد که کانی های غالب مواد مادری لسی که بیشتر خاک ها از آن مشتق شده اند ایلیت، اسمکتیت، کائولینیت، کلریت است. ترتیب عمومی غالبیت کانی های رسی در خاک های مالی سولز مورد مطالعه به صورت ایلیت > اسمکتیت > کلریت > کائولینیت بود. ایلیت کانی رسی غالب در بیشتر خاک های مورد مطالعه، به خصوص در سمت شرق استان بود. اسمکتیت در خاک های با زهکشی ضعیف در اراضی پست، سمت غرب مقدارش افزایش می یافت تا حدی که در بعضی از سری های خاک به صورت کانی غالب در آمده است. بنابراین به نظر می رسد که علاوه بر منشا ارثی، در مورد اسمکتیت وضعیت زهکشی نیز نقش مهمی را ایفا نموده است.
    کلیدواژگان: مالی سولز، کانی شناسی، فیزیوگرافی، مواد لسی، استان گلستان
  • فرزین جیرانی، سعید مرید، علی مریدی صفحه 81
    مدل های مفهومی هیدرولوژیکی مانند SWAT، به دلیل اتکا به پارامترهای متعدد، نیازمند اطلاعات مختلف و در نتیجه صرف وقت زیاد جهت واسنجی هستند. از جمله مهم ترین اطلاعات مورد نیاز، مدل رقومی ارتفاع یا DEM است که دقت مکانی آن در ترسیم حوضه و شبیه سازی مدل موثر می باشد و از طرفی تهیه نقشه DEM با دقت مکانی بالا بسیار پرهزینه است. در این پژوهش تلاش شد تا اثر اندازه سلول های نقشه رقومی ارتفاع بر مقادیر پارامترها و نتایج نهایی برآورد رواناب و رسوب مدل SWAT در مقیاس حوضه ای مورد ارزیابی قرار گیرد. به این منظور از سه DEM با اندازه سلولی 50، 90 و 1000 متر برای شبیه سازی روزانه رواناب و رسوب در سطح حوضه آبریز گاماسیاب استفاده شد. با توجه به اهداف پژوهش، پارامترهایی که به طورمستقیم از نقشه DEM به دست می آیند مانند شیب زیرحوضه ها و شیب آبراهه ها، در واسنجی دخالت داده نشدند تا تاثیر تغییر آن ها در سایر پارامترها ارزیابی گردد. واسنجی مدل با استفاده از نر م افزار SWAT-CUP انجام شد که از روش مدل سازی معکوس استفاده می کند. نتایج نشان داد که استفاده از دقت های مختلف DEM نتایج نسبتا یکسانی را برای برآورد رواناب و رسوب در منطقه مطالعاتی به همراه دارد، هرچند تغییرات در برآورد رسوب بیشتر بود. علت این شباهت در نتایج را می توان مربوط به منطق مدل سازی معکوس در مرحله واسنجی دانست که سری مشاهدات داده شده می تواند از طریق چندین مجموعه پارامتر شبیه سازی گردد. در مجموع نتایج نشان داد که با توجه به محدودیت در نوع اطلاعات در مرحله واسنجی، تفاوت چندانی در نتایج شبیه سازی های رواناب و رسوب به واسطه استفاده از این سه DEM مختلف مشاهده نمی شود.
    کلیدواژگان: مدل SWAT، دقت نقشه رقومی ارتفاع (DEM)، حوضه گاماسیاب، برآورد پارامترها
  • مینا حسین پور طهرانی، بیژن قهرمان، کامران داوری، حسین انصاری صفحه 103
    در این مطالعه مدل منطق فازی با استفاده از برنامه ریزی غیرخطی برای ایجاد مجموعه ای بهینه برای تولید پایگاه داده فازی به منظور بهره برداری بهینه از مخزن سد ایلانجق با هدف آبیاری سه محصول کشاورزی (گندم، جو، سورگوم) در درگز واقع در شمال شرق ایران پیشنهاد شده است. مدل منطق فازی به دست آمده می تواند ویژگی های مهمی از سیستم از مجموعه جفت داده های ورودی- خروجی که از مدل غیر خطی به دست می آید را استخراج کرده و به عنوان قواعد بهره برداری عمومی در سال های آتی مورد استفاده قرار دهد. اما افزایش اعضاء مجموعه های فازی و متعاقبا افزایش تعداد قواعد، تصمیم گیری در این فضا را مشکل کرده و بنابراین نقطه ضعفی جدی برای این مدل ها محسوب می شود. بر این اساس، راه حلی بر پایه خوشه بندی جهت تولید تعداد محدودی قاعده، با حداکثر اهمیت پیشنهاد شده است. مدل توسعه یافته فازی که با استفاده از روش خوشه بندی در این مطالعه پیشنهاد شده، از دو لحاظ دارای اهمیت است. این مدل نه تنها از نظر آسان تر و قابل فهم کردن سیستم استنتاج فازی اهمیت دارد، بلکه با استفاده از تعداد قواعد محدودتر، قواعد بهره برداری معنادارتری را در اختیار بهره بردار قرار می دهد. مدل ارایه شده به طور سالانه و با گام های زمانی ماهانه و حجم اولیه مخزن در ابتدای سال زراعی طرح ریزی شده است. نتایج نشان داد که تغییرات رها سازی در هر دو مدل مشابه است به گونه ای که در طول یک دوره 12 ماهه، 97/0=R2 بوده و در هر دو مدل تغییرات رها سازی از ماه مهر تا ماه اردیبهشت به تدریج افزایش یافته و سپس کاهش می یابد. اما به طورکلی میزان آب رها سازی شده در مدل فازی تقریبا کمتر از مدل غیر خطی به دست آمده است، به خصوص در ماه های پر رقابت اردیبهشت و خردادماه که میان سه گیاه کاشته شده رقابت بر سر آب به حداکثر خود می رسد، درصد کاهش آب به متوسط درصد کاهش سالانه به ترتیب برابر 57/0 و 81/0 در مرحله آموزش و 93/0 و 145/1 در مرحله آزمون می باشد.
    کلیدواژگان: بهره برداری مخزن، برنامه ریزی غیر خطی، مدل فازی، خوشه بندی، رهاسازی
  • ابوطالب هزارجریبی، امیر احمد دهقانی، موسی حسام، حسین شریفان صفحه 129
    اندازه گیری ضریب یک نواختی توزیع آب ((cu در آبیاری بارانی ثابت از روی نتایج یک آب پاش منفرد با توجه به لحاظ هم پوشانی آب پاش های مجاور و در مقادیر مختلف فشار کارکرد (P)، ارتفاع پایه آب پاش (RH)، فاصله آب پاش ها روی لوله های جانبی (SL) و فاصله لوله های جانبی از یکدیگر (Sm)، کاری وقت گیر می باشد. تعیین بهترین ترکیب از پارامترهای فوق که بالاترین ضریب cu را حاصل نماید، همواره سئوالی بی جواب برای کاربران بوده است. در این پژوهش، مقادیر ضریب CU آب پاش مدل zb ساخت ایران در 3 تیمار مختلف فشار کارکرد آب پاش (5/2، 3 و 5/3 اتمسفر)، 2 تیمار ارتفاع پایه آب پاش (60 و 100 سانتی متر) و 7 تیمار آرایش شبکه آب پاش ها (Sl Sm) شامل 129، 159، 1212، 1215، 1812، 1515 و 1815 متر با داده های مشاهده ای در ایستگاه تحقیقات پنبه هاشم آباد گرگان اندازه گیری شدند. سپس به روش الگوریتم ژنتیک، برنامه ای در محیط برنامه نویسی نرم افزار Matlab تهیه و روابط مختلف برای تخمین مقدار cu با استفاده از پارامترهای ذکر شده مورد بررسی قرار گرفتند. با توجه به نتایج 2R، RMSE و انحراف معیار نسبت مقادیر تخمین زده شده به اندازه گیری شده حاصل از محاسبات الگوریتم ژنتیک، معادله (92/0=R2، 57/3=RMSE) به عنوان مدل نهایی تخمین ضریب یک نواختی استخراج گردید.
    کلیدواژگان: ضریب یکنواختی، توزیع آب، آبیاری بارانی، الگوریتم ژنتیک
  • مجید محمودآبادی، حسن روحی پور صفحه 145
    حساسیت خاک در برابر فرسایش ناشی از باران با استفاده از ضرایب جدایش پذیری و جدایش پذیری مجدد بیان می شود. این در حالی است که رواناب حاصل از بارندگی نیز در شرایطی قادر است ذرات خاک را جدا و منتقل نموده و از این رو، روند تعیین فرسایش پذیری را تحت تاثیر قرار دهد. این پژوهش به بررسی تاثیر نحوه طراحی آزمایش های فرسایش ناشی از باران بر این ضرائب، در چهار سناریو بسته به مقادیر قدرت جریان و شرایط پایدار می پردازد. به این منظور با استفاده از شبیه سازی باران، ترکیب های مختلف شدت بارندگی و شیب فلوم بر روی سه نمونه خاک زراعی ایجاد گردید. نتایج نشان داد که در قدرت جریان های کمتر از آستانه و در شرایط پایدار، مقادیر ضریب جدایش پذیری مجدد در خاک های مورد مطالعه بین 100 تا 212 برابر ضریب جدایش پذیری آن ها می باشد. حال آن که با در نظر گرفتن تمام قدرت جریان ها این ارقام به 62 تا 122 برابر کاهش می یابد. همچنین بسته به نوع خاک، نتایج مربوط به شرایط پایدار و ناپایدار متفاوت از یکدیگر بود. با در نظر گرفتن تمام قدرت جریان ها به جای قدرت جریان های کمتر از آستانه، ضرائب جدایش پذیری بین 2 تا 4 برابر و ضرایب جدایش پذیری مجدد بین 2/1 تا 5/2 برابر بزرگ تر تعیین گردید که به نقش عامل رواناب در جدانمودن و انتقال ذرات مرتبط است. این یافته اهمیت طراحی صحیح و دقیق آزمایش ها را بر تعیین حساسیت خاک در برابر بارندگی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی باران، ضرایب جدایش پذیری، ترسیب پذیری، قدرت جریان آستانه
  • محمد موسوی بایگی، بتول اشرف صفحه 167
    خشکسالی عبارت است از وضعیت کمبود بارش در یک دوره زمانی معین به حدی که یک ناحیه تحت تاثیر منفی آن قرار گرفته و فعالیت های بشر به تاخیر بیفتد. در این پژوهش با استفاده از داده های روزانه بارندگی 9 ایستگاه سینوپتیک استان خراسان رضوی در دوره آماری 1989 تا 2008، شاخص بارش استاندارد شده در مقیاس های زمانی 1 و 3 ماهه محاسبه شده و دوره های ترسالی و خشکسالی تعیین و شمارش شد. همچنین نقشه های سینوپتیکی هم فشار، هم دما، هم رطوبت نسبی و هم مقدار آب قابل بارش ابر در سطح زمین به صورت میانگین ماهانه (شش ماه فصول پاییز و زمستان) برای تمام 20 سال مورد مطالعه بررسی گردید. نتایج نشان داد که سه شهرستان سرخس، قوچان و گناباد در فصل پاییز و شهرستان های تربت حیدریه، سرخس، قوچان، کاشمر و گناباد در فصل زمستان بیشترین میزان خشکسالی را تجربه کرده اند. کم ترین دوره های خشک پاییزه و زمستانه نیز به ترتیب مربوط به ایستگاه های کاشمر و نیشابور بوده است. همچنین با بررسی وضعیت خشکسالی تک تک سال های مورد مطالعه مشخص شد که در سال 2001 همه ایستگاه های تحت مطالعه با پدیده خشکسالی البته با شدت های مختلف (حاد، شدید و متوسط) مواجه بوده اند، بنابراین این سال به عنوان سال مبنا و نمونه بارز وقوع خشکسالی در دوره آماری تحت بررسی، در نظر گرفته شده و نقشه های سینوپتیکی مربوط به آن ارائه شد. مطالعه الگوهای سینوپتیکی سال مبنا نشان دادکه به رغم وجود شرایط مناسب برای بارندگی (دما پایین، رطوبت نسبی بالا و میزان مناسب آب قابل بارش ابر) در تمام ماه های فصول پاییز و زمستان، به دلیل اندرکنش سامانه پرفشار سیبری با سامانه پرفشار آزورز و تقویت پرفشار سیبری و درنتیجه سیطره کامل آن بر منطقه، نه تنها هیچ بارندگی رخ نداده است بلکه بارش های محلی و اروگرافیک نیز با محدودیت مواجه شده و بنابراین خشکسالی های متوسط، شدید و حاد در کل منطقه مورد مطالعه رخ داده است.
    کلیدواژگان: بارش های اروگرافیک، سامانه پرفشار سیبری، سامانه پرفشار آزورز، شاخص بارش استاندارد شده، هم رفت هوای سرد
  • محمد قبالی سوق، ابوالفضل مساعدی، امیراحمد دهقانی صفحه 185
    تابش خورشیدی یکی از مهم ترین پارامترهای ورودی در مدل های هیدرولوژیکی و رشد گیاهان می باشد، ولی در بسیاری از ایستگاه ها به دلیل هزینه زیاد تجهیزات اندازه گیری تابش خورشیدی و هم چنین هزینه نگهداری آن ها، اندازه گیری مستقیم این پارامتر به طور محدود انجام می شود. طی دهه های گذشته جهت تخمین تابش خورشیدی، معادلات تجربی و مدل های غیرخطی مختلفی بر اساس پارامترهای هواشناسی ارائه شده است. در این پژوهش جهت تخمین تابش خورشیدی از آمار روزانه 5 پارامتر هواشناسی شامل دمای حداقل، دمای حداکثر، رطوبت نسبی، ساعات آفتابی و تابش برون زمینی در ایستگاه سینوپتیک کرمانشاه طی سال های 1992 الی 2001 استفاده شد. ابتدا با بررسی صحت و کنترل کیفی داده های تابش خورشیدی، داده های صحیح طی سه مرحله آزمون استخراج گردید. سپس با استفاده از تکنیک پیش پردازش آزمون گاما از میان 31 ترکیب مختلف از پارامترهای ورودی، بهترین ترکیب شامل همه پارامترهای ورودی برای مدل های غیرخطی رگرسیون محلی (LLR)، شبکه عصبی مصنوعی (ANN) با دو تابع آموزشی گرادیان ادغامی (SCG) و لونبرگ مارکوارت (LM) تعیین شد. آن گاه با استفاده از آزمون M تست تعداد 1300 الگو برای آموزش مدل های LLR، ANN و واسنجی معادلات تجربی نیز مشخص گردید و از 885 الگوی باقیمانده برای ارزیابی مدل های ایجاد شده، استفاده شد. در ادامه مدل های LLR، ANN (LM)، ANN (SCG) مبتنی بر آزمون گاما و معادلات تجربی واسنجی شده در دوره آزمون، با معیارهای مختلف آماری (ضریب تبیین (R2)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و میانگین قدرمطلق درصد خطا (MAPE)) با هم مقایسه شدند. نتایج نشان داد که با استفاده از معادلات واسنجی شده مبتنی بر ساعات آفتابی می توان با دقت نسبتا بالایی مقادیر Rs روزانه را تخمین زد. علاوه بر این، مدل های غیرخطی ANN (LM)، ANN (SCG) و LLR نسبت به معادلات تجربی واسنجی شده دارای مقدار خطای کمتری هستند. ضمن آن که مدل (LM)ANN با ضریب تبیین 9599/0 روی خط (1:1) و مقادیر RMSE و MAPE برابر با 4213/1 مگاژول بر متر مربع در روز و 7616/6 درصد دارای بیشترین دقت می باشد.
    کلیدواژگان: تابش خورشیدی، کنترل کیفی داده ها، آزمون گاما، رگرسیون خطی محلی، مدل سازی هوشمند، کرمانشاه
  • معصومه نصیری، علی نجفی نژاد، علی دریجانی، امیر سعدالدین صفحه 209
    امروزه فرسایش خاک مانع بزرگی برای تولید کشاورزی و امنیت غذایی محسوب می شود. حفاظت خاک همواره به عنوان عامل افزایش شاخص بهره وری تولید، امنیت غذایی و کشاورزی پایدار از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. روند تهدیدکننده فرسایش ناشی از نحوه استفاده از اراضی زراعی، بررسی ویژگی های اقتصادی-اجتماعی کشاورزان را به منظور افزایش میزان پذیرش و کاهش خسارات فرسایش اجتناب ناپذیر نموده است. این پژوهش با هدف بررسی عوامل اقتصادی-اجتماعی موثر بر به کارگیری عملیات تراس بندی توسط کشاورزان روستای ده چناشک آبخیز چمانی در بالادست رودخانه گرگان رود در استان گلستان انجام گردید. اطلاعات مورد نیاز با تکمیل 74 پرسش نامه شامل مشخصات فردی، مشخصات مزرعه، سطح آگاهی کشاورز از فرسایش و روش‎های حفاظت خاک توسط کشاورزان روستای ده چناشک آبخیز مورد مطالعه جمع آوری شد. تعیین عوامل اقتصادی- اجتماعی موثر بر به کارگیری عملیات تراس بندی، از طریق برآورد الگوی اقتصادسنجی رگرسیون لاجیت، صورت پذیرفت. نتایج نشان داد عواملی مانند تحصیلات، حرفه اصلی کشاورزی، مالکیت اراضی، میزان شیب زمین، آگاهی کشاورزان از روش های حفاظت خاک، شرکت در کلاس های ترویجی و درآمد کشاورزان در به کارگیری عملیات تراس بندی اثر مثبت و معنی داری دارد. محاسبه و تفسیر کشش کل موزون و اثرات نهایی متغیرهای موثر نشان داد که با یک درصد افزایش سطح تحصیلات، یک درصد افزایش میزان آگاهی کشاورزان و یا افزایش درآمد کشاورزان، احتمال به کارگیری عملیات تراس بندی به ترتیب 4، 73 و 78 درصد افزایش خواهد یافت. باتوجه به یافته های پژوهش، راه کارهای بهبود وضعیت موجود، افزایش نرخ پذیرش عملیات تراس بندی، حفاظت هرچه بیشتر ذخایر طبیعی و کاهش فرسایش به مدیران عرصه ارائه گردید.
    کلیدواژگان: حفاظت خاک، پذیرش تراس بندی، الگوی لاجیت، آبخیز چمانی، استان گلستان
  • گزارش کوتاه علمی
  • علی اکبر عنابستانی، محمد قربانی صفحه 225
    منابع آلاینده آب شامل آلاینده های کشاورزی، صنعتی و شهری- روستایی می باشد که با توجه به اهمیت شناسایی آلودگی شیمیایی آب های زیرزمینی ناشی از فعالیت های بخش کشاورزی، در این مقاله تلاش شده است تا نحوه توزیع مکانی آلاینده های کشاورزی در محدوده ی تامین آب شهر سبزوار و نقش آن ها در ایجاد نواحی بحرانی، مورد مطالعه قرار گیرد. یافته ها نشان داد که در توزیع فضایی بار آلودگی ازت، دهستان قصبه غربی با 5/358 تن بیشترین آلودگی را تولید کرده است، بنابراین این محدوده به دلیل استقرار صنایع و واحدهای خدماتی جزو نواحی بحرانی منطقه محسوب می شود. بیشترین میزان آلایندگی از فعالیت های گوناگون کشاورزی در منطقه به دلیل گسترش اراضی زراعی سالانه، از این بخش حاصل می گردد. با توجه به یافته ها، طرح ایجاد نظام مدیریت سیستم بازچرخانی آب برای استفاده از پسآب تصفیه شده شهری در بخش کشاورزی، طرح اصلاح و پاک سازی مجاری آب و کال های موجود و بسترسازی آن ها و پروژه شناخت شرایط و وضعیت آب های زیرزمینی سبزوار پیشنهاد شده است.
    کلیدواژگان: بار آلودگی، آب، محیط زیست، مناطق بحرانی، اراضی کشاورزی
  • آرش امینی، رضا موسوی خرمی، حمید لاهیجانی، اسدالله محبوبی صفحه 233
    برای مطالعه و ارزیابی نوع و میزان فرسایش بادی در هر منطقه علاوه بر فرمول های تجربی و اندازه گیری های صحرایی، بررسی نبکاها از روش های علمی، مناسب و نسبتا کم هزینه به شمارمی آید. با توجه به گسترش و پراکندگی قابل توجه نبکاها در سیستم سدی ساحلی میانکاله در جنوب شرقی دریای خزر برای اندازه گیری و رصد عملکرد نبکاها، تعداد 31 عدد نبکا در چهار ناحیه جغرافیایی از شرق به غرب مورد بررسی قرار گرفت. برای هر نبکا پارامترهای مورفومتری مورد نیاز از قبیل طول محورهای بلند وکوتاه و نیزارتفاع نبکاها مورد اندازه گیری قرار گرفت. همچنین تمرکز نبکاها در واحد سطح (100 متر مربع)، درصد استقرار و پایداری نبکاها و پوشش گیاهی غالب منطقه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان می دهدبه دلیل اینکه نبکاهای موجود در ناحیه3 از نظر ارتفاعی در مقایسه با سایر مناطق مرتفع تربوده و پایداری و استقرار نبکاهای این منطقه کمتر از 50 درصد می باشد. می توان نتیجه گرفت میزان فرسایش بادی در این ناحیه در مقایسه با سایر مناطق بیشتر و به عنوان یک منطقه حساس به فرسایش بادی برای طرح های اجرایی در اولویت میباشد. از سوی دیگر پارامترهای بافتی در رسوبات ماسه ای نبکاها از قبیل میانگین، جورشدگی، کج شدگی و کشیدگی رسوبات مشخص شد. نتایج حاصل نشان می دهد پارامترهای بافتی در نواحی چهارگانه اختلاف قابل توجهی با یکدیگر نداشته و از نظر بافتی رسوبات تشکیل دهنده نبکاها در محدوده میانگین اندازه ماسه متوسط تا ریز، جورشدگی بسیارخوب، کج شدگی مثبت و گروه رسوبات کشیده از نظر کشیدگی طبقه بندی میشوند. فرم و گسترش مکانی نبکاها الگوی فرسایش بادی در منطقه و راه کارهای مناسب برای حفاظت خاک را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: نبکا، میانکاله، رسوب شناسی، فرسایش بادی، حفاظت خاک
  • سعید شربتی صفحه 241
    در این پژوهش شبیه سازی دوبعدی جریانات دریایی خلیج گرگان در فصل تابستان 2009 با استفاده از نرم افزار شبیه ساز مایک21 به منظور محاسبه الگو جریان، نوسانات سطح آب و مولفه های سرعت انجام شد. معادلات هیدرودینامیک شامل معادلات پیوستگی و اندازه حرکت میانگین گیری شده در عمق می باشند. اطلاعات نوسانات سطح آب در ایستگاه آشوراده، تنش باد به صورت ثابت در فضا و متغیر در زمان، میانگین دبی رودخانه ها و تبخیر به مدل اعمال گردید. رقوم سطح آب و الگو جریان محاسبه شده توسط مدل با نوسان نگار و اندازه گیری های پیوسته جریان از طریق ردیابی سه شناور مقایسه شد. نتایج مدل بیان می کند که الگو جریان به واسطه تنش باد غالب، توپوگرافی بستر، ورودی و خروجی آب از تنها مرز باز مدل (دهانه آشوراده- بندرترکمن) و احاطه شدن خلیج توسط شبه جزیره میانکاله متاثر شده است و به طور عمد هاین الگو در فصل تابستان به صورت پادساعت گرد می باشد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی دو بعدی، خلیج گرگان، جریانات دریایی، مایک 21
|
  • H.R. Poorghasemi, H.R. Moradi, S.M. Fatemi Oghda, M.R. Mahdavifar, M. Mohammadi Page 1

    In this study landslides occurred in a part of Haraz watershed were determined using aerial photos and field studies, then landslide hazard zonation was determined using geomorphological factors (slope, aspect and elevation) and geological factors (lithology and distance fault) as the most important effective factors on landslide hazard. So each of the effective factors as information layer was used in ILWIS environment for analysis based on fuzzy set theory using MATLAB 7.1 software before that membership functions were determined for each effective element on landslide. Then output of software computed hazard for each pixel inacase study map transformed to ILWIS software environment and landslide hazard zonation was made using fuzzy Gaussian and Triangular membership functions. Evaluation of results showed that landslide hazard mapping using gaussian membership function QS (0.23) is more accurate in comparison with map made by using triangular membership function QS (0.0515).

    Keywords: Geomorphology, Geology, Landslide, Fuzzy logic, Membership function
  • M. Shadmani, S. Marofi, K. Mohammadi, A.A. Sabziparvar Page 21
    Flood is one of natural hazardous disasters that causes economic and life damages every year. Therefore, scientists have tried to assess the variability of this phenomenon. In this study, the ability of Artificial Neural Network (ANN) and Geographical Information System (GIS) in the estimation of flood discharges of 90 sub-basins of Hamedan Province (with concentration time less than 24 hours) was assessed using a data period of 16 years collected at the 17 hydrometric stations throughout the area. In this regard, area of the basins, elevation and mean slope, bindery of hydrologic groups of soil, weighted curve number as well as daily and 5 day precipitations which occured before the corresponding floods used as the input variables and the flood discharge defined as the output. Considering the training, validation and testing sets the results showed that the best structure was a feed forward ANN with two hidden layers of 5 and 4 processing elements. In this model, the coefficient of determination, root mean squared error and mean absolute error were 0.87, 0.72 and 2.83, respectively. Finally, using the maximum daily and 5 day precipitations for a return period of 25 years and application of the model, the spatial distribution of the direct runoff was predicted. Therefore, flood mapping of the province was specified to determine the priorities of flood control between the regions. Finally, the results indicated that ANN method was an appropriate tool for flood discharge modeling, especially in the case of missing data or inadequate hydrometric stations.
    Keywords: Precipitation, Flood Discharge, Modeling, Artificial Neural Network
  • B. Norozi, Gh. A. Barani, M. Meftah Halghi, A.A. Dehghani Page 43
    Nowadays new models have developed that provide us more with evaluating water resource systems omplications moreover; they are used extensively in quantitative operation of water resources. Therefor extensive studies have been done about optimized operation of single reservoir systems.With attention to the desirable results from optimized operation of single reservoir systems, nowadays extensive researches about multireservoir systems have been done with more complexities. So a multireservoir system was studied. One of the modern methods of optimization is Ga used in this study for optimal operation of a double reservoir system consisting Golestan and Voshmgir reservoir located in Gorganrood river basin. Both reservoirs are used to supply agriculture demands of the area, considering many floods occurred in the understudy area, Golestan reservoir plays a key role in yearly flood control in the region. So exact calculation of control volume in this reservoir is very important. To continue the research consists of:stages of Ga method, study of Gorganrood basin and reservoirs built on this river, becoming familiar with the goals for building of each reservoir and calculating control volume in Golestan reservoir through flood routing using hec-5, introducing continuing equations of doubleb reservoirs system, objective and penalty functions. Finally analysis of results through charts and graphs and comparing to real demands was demonstrated that with mutation probability 0.1 and crossover probability 0.8 after 600 generations will have reliability coefficient of 100% for Golestan reservoir and 85.74% for Voshmgir reservoir.
    Keywords: Genetic algorithm, Optimization, Penalty functions, Flood routing
  • A. Shahriari, F. Khormali, H. Azarmdel Page 63
    There are more than 70000 hectares of Mollisols in the southern part of Gorgan River, in the Golestan province, Iran. Taking into account the mollic intergrades, it reaches to 150000 hectares. Parent materials of the studied lands are loess materials. The main objectives of the present study were to examine the mineralogy of Mollisols and Mollisols like soils and also effective factors on the distribution of clay minerals. Clay mineralogical studies showed that the dominant minerals of loess parent materials were illite, smectite, chlorite, and kaolinite. The general order of the dominance of clay minerals in the studied Mollisols, were: Illite > Smectite > Chlorite > Kaolinite. Illite was the dominant clay mineral in most of the studied soils especially toward the eastern parts of the province. Smectite was the dominant mineral in the poorly drained soils in low lands of the western parts. Drainage condition therefore seems to play an important role for the occurrence of smectite besides the inherited origin in the studied area.
    Keywords: Mollisols, Mineralogy, Physioghraphy, Loess materials, Golestan province
  • F. Jeirani, S. Morid, A. Moridi Page 81
    Hydrological conceptual models such as SWAT lay on numerous inputs and parameters that make calibration process complicated and time consuming. Digital Elevation Model (DEM) is one of the important inputs that its resolution affects watershed delineation and models simulations. However, DEM with more fine pixels is costly. This paper aims to assess the effect of DEM resolution on parameters calibration and estimation of runoff and sediment in the SWAT model. To this end, three sources of DEM with 50, 90 and 1000 meter pixel sizes are applied for daily rainfall-runoff and sediment simulation within the Gamasyab watershed. Furthermore the parameters, which are directly derived from DEM like watershed slope and river slope, are excluded from calibration process. The calibration of the model was done by SWAT-CUP that uses inverse modeling approach. It is observed that the runoff simulation results by the three DEMs are relatively similar. However, in case of sediment, the differences were a little more significant. The reason for these similarities can be attributed to the non-uniquness property of inverse modeling, in which an observe signal could be reproduced by many different parameter sets. Therefore, considering limitations about available observations for calibration process; significant improvement in results cannot be expected while using three DEM cell sizes.
    Keywords: SWAT model, DEM cell size, Gamasyab watershed, Parameters estimation
  • M. Hossein Poor Tehrani, B. Ghahraman, K. Davary, H. Ansari Page 103
    Results of a Non-Linear Programming (NLP) model were used to develop Fuzzy Rule Bases for optimal Ilanjogh reservoir operation located in Daregaz, north‌east of Iran. The dam is desiged for agriculture of three crops (winter, barley, and sorghum). Making decision is considered in two levels: reservoir and farm levels. The reservoir level Fuzzy logic model extracts important features of the system from the input-output data set by NLP and represents features as general operating rules. The developed model serves not only as efficient decision making tool in easy and understandable Fuzzy Inference Systems, but also provides operators with a limited number of the most meaningful operating rules using Clustering-Based approach. The model is set properly in a yearly based with initial storage and monthly steps. Results showed that the changing trend of water releases in both models is the same with R2=0.97 such that over the 12 months period, both trends had increased from October to May but since then, they decreased gradually. But in general, the amount of annual released water in Fuzzy model is almost less than NLP, especially in competitive month, May and June, when there was a competition between all 3 crops for water, the percentage of water deficit to the percentage of annual mean water deficit were 0.57 and 0.81 in training and 0.93 and 1.145 in the test stage, respectively.
    Keywords: Reservoir operation, Non, Linear programming, Fuzzy model, Clustering, Release
  • A.Hezarjaribi, A.A. Dehghani, M. Hesam, H. Sharifan Page 129
    With sprinkling irrigation, determining water distribution uniformity of coefficient (cu) from a single sprinkler is time consuming due to overlap vsprinkling by neighboring sprinklers and also different pressure heads (P), riser heads (RH), sprinkler gaps on laterals (Sl) and the distance between laterals (Sm). The best combination of the above parameters for maximum CU, is still unknown for applicators. In this research, CU quantities of zb model sprinkler (made in Iran) were measured at Hashemabad cotton research station of Gorgan under 3 different pressure heads (2.5, 3 and 3.5 atm), 2 riser heads (60 and 100 cm) and 7 sprinkler (SlSm including 912, 915, 1212, 1512, 1218, 1515, 1518m) arrangements. Different equations for genetic algorithm using mentioned parameters were evaluated using a written program with Matlab software. Based on R2, RMSE and standard deviations obtained between estimated and measured data using genetic algorithm, the equation of (R2=0.92, RMSE=3.57) was selected as a final model.
    Keywords: Uniformity Coefficient, Water Distribution, Sprinkler Irrigation, Genetic Algorithm
  • M. Mahmoudabadi, H. Rohipoor Page 145
    Susceptibility of soil to rain-induced erosion processes is assumed as detachability and re-detachability parameters. In some conditions, generated overland flow can entrain and transport soil particles therefore, affects on the erodibility results. This study was conducted to investigate the effect of process changes in rain- induced erosion experiments on these parameters using four scenarios. Different rain intensities and flume slopes were simulated by a rainfall simulator on 3 cropland soils. The results showed that including stream powers less than the critical values and considering steady state conditions, the re-detachability was 100-212 order of magnitude of the detachability, while considering all stream powers, this ratio was from 62 to 122. Depending on the soil properties, there are some differences between two conditions of steady and unsteady. Compared to the former status, taking into account all stream powers, detachability and re-detachability parameters were over calculated 2-4 and 1.2-2.5 times, respectively. This finding reveals the importance of experimental design on determination of succeptibilty to rain-induced erosion.
    Keywords: Rainfall simulation, Detachability indicators, Depositability, Critical stream power
  • M. Mousavi, Baygi, B. Ashraf Page 167
    Drought is a weather condition which accompanies with lack of precipitation over a certain time periods that human activities in the area located under its impact will experience negative effects. In this research daily rainfall data of nine synoptic stations in Khorasan Razavi province in the static period of 1989 to 2008 were used. Standardized Precipitation Index for one-month and three-month scales was calculated and then drought and wet periods were determinated and counted. Monthly average of isobars, isotemps, iso- RH, and iso-PWC (6 months of autumn and winter) were considered for 20 years (1989-2008). Results showed that three cities, Sarakhs, Quchan and Gonabad in autumn and cities of Torbat heydariye, Sarakhs, Quchan, Kashmar and Gonabad in winter have experienced the most drought. Lowest dry autumn and winter periods, were related to the Kashmar and Nishabur stations respectively. Also consideration of every year drought situation of study period shows that in 2001, all stations have experienced different intensity (acute, severe and moderate) of this phenomenon, so this year was considered as the base year of droughts in the period under review and its synoptic maps were presented. The study of synoptic patterns in base year showed that despite of good conditions for precipitation (low temperature, high relative humidity and precipitable water content of cloud) in all months of autumn and winter, due to interaction of Siberian high pressure system with Azores high pressure system and strengthening of Siberian high pressure and its complete domination over the region, not only rainfall has not happened, but also local and orographic precipitation faced with constraints and therefore moderate, severe and acute droughts, occurred entire region of our study.
    Keywords: Orographic precipitation, Siberian high pressure, Azores high pressure, Standardized Precipitation Index, Cold air advection
  • M. Ghabaei Sough, A. Mosaedi, A.A. Dehghani Page 185
    Solar radiation (Rs) is one of the most input parameters in hydrological models and crop growth. Despite its importance for many cases but Rs measurements are not easily available due to the cost, maintenance and calibration requirements of the measuring equipment. Over the past decades, many researchers have developed various equations and none linear models for accurately estimating RS from meteorological parameters. In this study, daily maximum and minimum air temperature, relative humidity, extraterrestrial radiation and actual sunshine duration values from 1992 to 12001 for Kermanshah synoptic station, were used as inputs. In first stage, the measured Rs data were investigated to control errors and inconsistencies. After quality control test appropriate combination and dataset requiring for training nonlinear model and calibrating empirical equations were determined by using gamma test (GT). Based on GT finding, appropriate combination consists of all input parameters and dataset was needed to training Local Linear Regression (LLR), Artificial Neural Network (ANN) and empirical equations equal to1300 datasets. The LLR and ANN with two learning methods (Levenberg-Marquardt (LM) and Conjugate Gradient (SCG)) models based on gamma test have been implemented and compared with eight locally calibrated empirical RS equations. The comparisons have been based on statistical error criteria, using measured daily RS values. The results indicate that nonlinear model have high accuracy than empirical equation and ANN (LM) with R2 equal 0.9599 and RMSE and MAPE 1.4213 MJ.m-2.d-1 and 6.7616 percent respectively has minimum error.
    Keywords: Solar radiation, Quality control, Intelligent modeling, Gamma test, Local linear regression, Kermanshah
  • M. Nasiri, A. Najafinejad, A. Darijani, A. Saadodin Page 209
    Soil erosion is a major issue in agricultural production and food security. Soil conservation is important in farm productivity increase, food security and sustainable agriculture. Soil degradation is increasing due to unsuitable use of farmland condition, so investigation of socio-economic factors is necessary in increasing adoption rate and decreasing soil degradation costs. The aim of this study is analyzing socio-economic factors that affect the level of terracing acceptance by farmers in Deh-chenashk village in Chamani watershed, in Gorgan river basin, Golestan province. Necessary information has been collected through 74 questionnaires including individual, farmland features, and awareness level of farmers about soil conservation practices in the study area. Effective socio-economic factors on terracing adoption analyzed through statistic-economic model using Logit regression. The results showed a significant positive correlation between farmer’s education, main occupation (farming), farmland ownership, farmland slope, farmer’s awareness level about soil conservation practices, using extension services, farming income and terracing acceptance. Interpreting weighted aggregate elasticity and marginal effects of effective factors showed that one percent increase in education, one percent increase in farmer’s awareness level, and increasing farmer’s income lead to 0.11, 0.48 and 78 percent increase in acceptance of terracing, respectively. According to the study finding applied suggestion offered to decision makers for better management of watershed and reducing soil erosion.
    Keywords: Soil conservation, Terracing acceptance, Logit model, Chamani watershed, Golestan province
  • A.A. Anabestani, M. Ghorbani Page 225
    Pollutant sources of water, are agricultural, industrial and urban – rural pollutants. In order to identify chemical contamination of groundwater due to agricultural activities, the spatial distribution of agricultural pollutants around drinkable water area of Sabzevar City and their role in creating critical areas, should be studied. Results showed that regarding nitrogen pollution, Eastern Qhasabeh District with 358.5 tons has produced the higher pollution, mainly due to the establishment of industries and service units and are among the areas considered as critical region. Therefore highest pollution of various agricultural activities is resulted. Regarding to the findings the following recommendations are proposed: 1-Creating a management plan for water system twirl, 2-refining wastewater for agriculture, 3-reform and clean water in the existent stream,4-recognition of sabzevar water status.
    Keywords: Pollution brunt, Water, Environment, Critical areas, Agricultural lands
  • Arash Amini, Reza Moussavi, Harami, Hamid Lahijani, Asaddollah Mahboobi Page 233
    In order to study and evaluate wind erosion, despite experimental formulas and field measurements, nebka analyzing by natural methods is a suitable and cost reduced way. Considering significant distribution of nebkas in Miankaleh coastal barrier system, southeast of Caspian sea,31 nebkas were analyzed in 4 geographical zones from east to west, in order to measure and monitor their functions.In each nebka morphometric parameters such as long axis length, short axis length and height were measured. Also, Nebka' s concentration per 100 m2, stabilization percentage and dominated biological cover were analyzed. Because nebkas in zone 3 were higher than other zones and Nebka's stabilization is less than 50 percent, wind erosion in this region is more than other regions and zone 3 is considered as a prefered region for projects. Textural parameters in sand sediments such as average size, sorting, skweness and kurtosis were determinded. Results show that textural parameters are not different from each other in 4 zones. Nebka sediments were classified texturally in medium to small average size, very well sorted, positive skewness and leptokurtic sediments. Local distribution shows the pattern of wind erosion and ways of soil conservation.
    Keywords: Nebka, Miankaleh, sedimentology, wind erosion, Soil conservation
  • S. Sharbati Page 241
    In this investigation, two dimensional simulations of marine currents in the Gorgan Bay in the summer 2009, by using Mike21 simulator software were done for calculating flow pattern, water level fluctuations and velocity components. The hydrodynamic equations included the depth average equations of continuity and momentum. The fluctuations of water level in the Ashooradeh station, wind stress as constant in space but varying in time, the average river flow and evaporation were applied to the model. Water surface elevations and flow patterns were computed by the model via the Tide Pole and continued through tracing three floaters. The results of the model expresses, the flow pattern has been affected by wind stress, bottom topography, input and output of the only open boundary model (entranced of Ashooradeh–Bandaretorkaman) and surround by the Miankaleh peninsula and is a counterclockwise pattern in the summer season.
    Keywords: Two dimensional simulation, Gorgan Bay, Sea Currents, Mike21