فهرست مطالب

هیدروژیولوژی - سال ششم شماره 1 (بهار و تابستان 1400)

مجله هیدروژیولوژی
سال ششم شماره 1 (بهار و تابستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1401/02/17
  • تعداد عناوین: 12
|
  • حسن ترابی پوده*، علی حیدر نصرالهی، رضا دهقانی صفحات 1-12

    در سال های اخیر، برداشت بی رویه آب های زیرزمینی باعث افت شدید سطح آب های زیرزمینی شده است،که خطراتی همچون نشست زمین را درپی داشته است. لذا پیش بینی قابل اطمینان سطح آب های زیرزمینی برای مدیریت این منابع حایز اهمیت است. در این پژوهش جهت پیش بینی سطح آب های زیرزمینی محدوده های مطالعاتی ازنا- الیگودرز، دورود-بروجرد، سلسله و دلفان واقع در استان لرستان از شبکه عصبی موجک استفاده شد و نتایج آن با روش شبکه عصبی مصنوعی مقایسه گردید. پارامترهای بارش، دما، دبی جریان و تراز سطح ایستابی در دوره زمانی ماه قبل به عنوان ورودی و تراز سطح ایستابی در دوره موردنظر به عنوان خروجی مدل ها در مقیاس زمانی ماهانه در طی دوره آماری (1381-1398) انتخاب گردید. معیارهای ضریب همبستگی، ریشه میانگین مربعات خطا، میانگین قدر مطلق خطا و ضریب نش-ساتکلیف برای ارزیابی و نیز مقایسه عملکرد مدل ها مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل از تحلیل هیدروگراف نشان داد افزایش میزان بارش تاثیر بسزایی بر منابع آب زیرزمینی دارد و همچنین نتایج حاصل از معیارهای ارزیابی نشان داد مدل شبکه عصبی موجک کارایی بهتر و خطای کمتری نسبت به شبکه عصبی مصنوعی دارد.

    کلیدواژگان: آب های زیرزمینی، شبکه عصبی موجک، شبکه عصبی مصنوعی
  • معصومه اسدی، حمید گنجائیان*، مهناز جاودانی، مهدیه قادری حسب صفحات 13-22

    فرونشست زمین به عنوان یکی از مخاطرات پیش روی بسیاری از دشت های ایران محسوب می شود. در این میان، دشت های استان سمنان و از جمله دشت ایوانکی در معرض این مخاطره قرار دارند. با توجه به اهمیت موضوع، در این تحقیق به ارزیابی میزان فرونشست دشت ایوانکی و تحلیل عوامل موثر در آن پرداخته شده است. در این تحقیق از روش توصیفی -تحلیلی استفاده شده است. داده های تحقیق شامل تصاویر راداری و ماهواره ای، اطلاعات آماری، و مدل رقومی ارتفاعی 30 متر است. روش کار به این صورت است که ابتدا وضعیت ژیومورفولوژی، کاربری اراضی و وضعیت افت آب های زیرزمینی دشت ایوانکی ارزیابی شده است و سپس با استفاده 27 تصویر راداری سنتینل 1 و روش سری زمانی SBAS میزان فرونشست منطقه محاسبه شده است. بررسی های صورت گرفته بیانگر این است که عوامل طبیعی شامل روند و جهت ناهمواری ها در شکل گیری وضعیت اقلیمی و محدودیت منابع آبی نقش اصلی را داشته است و محدودیت دسترسی به منابع آبی سبب بهره برداری بیش از حد از آب های زیرزمینی و افت شدید سطح آن شده است. نتایج محاسبه میزان افت سطح آب های زیرزمینی منطقه بیانگر این است که میانگین افت چاه های مطالعاتی در حدفاصل سال های 1372 تا 1394 بین 85/0 تا 01/2 سانتی متر در سال بوده است. همچنین نتایج حاصل از ارزیابی میزان فرونشست منطقه نیز بیانگر این است که محدوده مطالعاتی در طی دوره زمانی 3 ساله (از تاریخ 06/01/2016 تا 21/12/2018) بین 9/0- تا 2/33- سانتی متر افت داشته است که بیشترین میزان فرونشست در مرکز دشت ایوانکی در نزدیکی روستای چشمه نادی بوده است.

    کلیدواژگان: ایوانکی، آب زیرزمینی، فرونشست، SBAS
  • عفت زمانی*، سعید گیوه چی صفحات 23-39

    نیاز روز افزون منابع آب برای اهداف مختلف همچون کشاورزی، شرب و صنعت، دستیابی به آب قابل برنامه ریزی را با مشکلات و محدودیت های فراوانی مواجه کرده است. در سال های اخیر، به سبب افزایش جمعت شهرها و عدم توزیع مکانی منابع آب، انتقال آب بین حوضه ای اجتناب ناپذیر بوده و به عنوان یکی از راهکارهای حل مشکلات کمبود آب مطرح است. با توجه به پیچیدگی طرح های انتقال آب بین حوضه ای به سبب تعدد عوامل درگیر مانند مسایل زیست محیطی، حقابه و بیلان آب، توجهات اجتماعی و مهاجرت، تصمیم گیری در خصوص انتقال آب و یا تاثیر انتقال آب حوضه ای بسیار مهم است. علی رغم وجود روش های متنوع تصمیم گیری چندمعیاره، هنوز این روش ها به شیوه مناسب در پروژه های اجرایی و زیربنایی ملی همچون انتقال آب حوضه ای استفاده نشده اند. یکی از طرح های زیربنایی انتقال آب حوضه ای، انتقال آب از چهارمحال و بختیاری به فلات مرکزی ایران موسوم به طرح بهشت آباد است. در پژوهش حاضر سه گزینه پیشنهادی طرح انتقال آب بهشت آباد با در نظر گرفتن 14 معیار کمی و کیفی با استفاده از پرسش نامه مقایسات زوجی، نظر خبرگان و متخصصان با روش تحلیل سلسله مراتبی که از روش های تصمیم گیری چندمعیاره می باشند، رتبه بندی گردیدند و گزینه برتر برای انتقال آب مشخص شد. نتایج نشان داد، معیار هزینه جاری و هزینه سرمایه مهم ترین معیار بود و معیار مشکلات زمین شناسی مخزن به عنوان کم اهمیت ترین معیار معرفی شده اند. همچنین با تغییر در مقادیر وزن هر معیار، تحلیل حساسیت معیارهای مورد مطالعه سنجیده شد. نتایج این پژوهش می تواند مسیر ساده ای به جهت بکارگیری روش شناسی پروژه های انتقال آب حوضه ای علی الخصوص در برخی موارد که هیچ گونه دید روشنی از مخاطرات و فرجام آن ها نیست؛ ارایه دهد.

    کلیدواژگان: انتقال آب، تامین آب، توسعه پایدار، زاینده رود، مدیریت یکپارچه منابع آب
  • سارا رمضانپور، محمد فتح اللهی*، مهدی کرد، کمال گنجعلی پور صفحات 40-53

    پرده آب بند به منظور جلوگیری از نشت آب از پی سدها، با تزریق دوغاب سیمان در ساختگاه اجرا می شود. عمق پرده تزریق تا قسمت های غیرقابل نفوذ توده سنگ پی ادامه می یابد. سیمان تزریق شده در زمین با آب زیرزمینی در ارتباط بوده و باعث وارد شدن ترکیبات سیمان به آب و متاثر نمودن کیفیت آن می شود. میزان تغییر ایجاد شده و تداوم آن از جمله مسایل مهمی است که نیاز به بررسی و مطالعه در طول زمان دارد. در این تحقیق با مقایسه آنالیز نمونه های آب در طول زمان و در مراحل مختلف ساخت سد داریان، تغییرات مذکور بررسی شده است. بدین منظور چهار سری نمونه آب شامل چشمه های ساختگاه قبل از شروع سدسازی در سال 1392، نمونه های بعد از تزریق سیمان و قبل از آب گیری (سال 1394) و دو سری نمونه نیز بعد از آب گیری (سال های 1395 و 1396) با فاصله زمانی یک سال مورد بررسی قرار گرفته است. نمونه های سری دوم، سوم و چهارم از چاه های مشاهده ای برداشت شده اند که در پایین دست پرده تزریق قرار دارند. در این تحقیق با دسته بندی اطلاعات برداشت شده، با استفاده از نرم افزار SURFER و GIS پارامتر های مختلف در دوره های مختلف درون یابی و با تولید نقشه های پهنه بندی شده، با هم مقایسه شده و میزان تغییرات عناصر مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی نمودار ها و نقشه ها نشان داد که پارامتر های pH، سیلیس، سدیم، پتاسیم، آهن، کربنات، سولفات، کلر و TDS دارای تغییرات قابل توجهی است که حاکی از ورود ترکیبات سیمان تزریق شده به آب زیرزمینی و کاهش کیفیت آب است.

    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، پرده تزریق، سد داریان، هیدروژئوشیمی
  • نصرت آقازاده*، یاسر گلستان صفحات 54-67

    آب چشمه‎ها نماینگر مناسبی جهت ارزیابی تاثیر متقابل آب سنگ و تغییرات تراز آب در آبخوان‎های سازند سخت به شمار می‎آیند. منطقه ماکو در شمال غرب ایران و در استان آذربایجان غربی واقع شده است. تامین بخشی از آب مورد نیاز کشاورزی منطقه از طریق چشمه‎های تراورتن‎ساز و نقش این چشمه‎ها در فرآیند نهشت تراورتن و تاثیر ترکیب شیمیایی آبها بر روی تغییر رنگ تراورتن‎ها باعث شده که مطالعه خصوصیات هیدروژیوشیمیایی چشمه‎های منطقه مورد مطالعه حایز اهمیت باشد. لذا بر این اساس در این پژوهش، به ارزیابی خصوصیات هیدروژیوشیمیایی، تغییرات ترکیب شیمیایی و منشا آب چشمه‎ها از طریق نمونه برداری از آب، رسوبات ته نشستی و  واحدهای سنگی اطراف چشمه‎ها که رخنمون داشتند، پرداخته شد. نتایج حاصل از تفسیر نمودارهای هیدروژیوشیمیایی، نسبت های یونی و شاخص اشباعیت نسبت به کانی‎ها نشان داد که سنگ مخزن آبخوان آهک ناخالص بوده و آب چشمه‎ها نسبت به کانی‎های کربناته اشباع تا فوق اشباع و نسبت به کانی‎های سولفاته تحت اشباع و تیپ آنها Ca-HCO3 می باشد. بالا بودن فشار دی اکسید کربن و خروج آن از ترکیب آب چشمه‎ها باعث شده که چشمه‎های آهک ساز منطقه، توانایی نهشته گذاری بالایی داشته و باعث شکل‎گیری تروارتن‎های تیپ شکاف پشته با ارتفاع و گسترش نسبتا زیاد شوند. نتایج حاصل از بررسی ژیوشیمیایی عناصر موجود در ترکیب رسوبات اطراف چشمه‎ها نشان می دهد که همبستگی بینCaO با Al2O3، SiO2، TiO2, Fe2O3 منفی، CaO با Ba, Sr مثبت و SiO2 با Fe2O3 و Al2O3 ارتباط مستقیم بوده لذا بر این اساس چشمه‎ها از نوع ترموژنیک با منشا سیالات گرمابی می باشند.

    کلیدواژگان: تراورتن، چشمه، ژئوشیمی، ماکو، هیدروژئوشیمیایی
  • احسان عزیزی، احمد رجبی*، بهروز یعقوبی، سعید شعبانلو صفحات 68-83

    به دلیل کاهش منابع آب زیرزمینی و خشک سالی های اخیر، شبیه سازی نوسانات تراز آب زیرزمینی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مطالعه، مدل برنامه نویسی بیان ژن (GEP) با تبدیل موجک (WT) ترکیب شد و مدل موجک-برنامه نویسی بیان ژن (WGEP) تولید گردید و تخمین دراز مدت نوسانات چاه مشاهداتی سراب قنبر در یک دوره 13 ساله بهینه سازی شد. در ابتدا داده های مشاهداتی به دو دسته آموزش (9 سال) و آزمون (4 سال) تقسیم شدند. سپس با استفاده از تابع خود همبستگی، موثرترین تاخیرهای داده های سری زمانی معرفی شدند. در ادامه با استفاده از این تاخیرها برای هر یک از مدل های GEP و WGEP، چهار مدل مختلف تعریف گردید. با تجزیه و تحلیل کلیه مدل های GEP و WGEP، مدل برتر شناسایی گردید. مدل برتر یا 4 WGEP مقادیر تراز آب زیرزمینی را با دقت مناسبی شبیه سازی کرد. به عنوان مثال، مقادیر ضریب همبستگی و ضریب بهره وری نش-ساتکلیف برای این مدل به ترتیب مساوی با 938/0 و 851/0 محاسبه شدند. مقایسه مدل های GEP و WGEP نشان داد که تبدیل موجک دقت مدل سازی را به شکل قابل توجهی افزایش داد. به عنوان مثال، ضریب عملکرد مدل برتر WGEP در مقایسه با مدل برتر GEP حدودا 14 برابر افزایش یافت. علاوه بر این، نتایج نشان داد که تاخیرهای شماره (t-1)، (t-2)، (t-3) و (t-4) موثرترین تاخیرهای ورودی بودند.

    کلیدواژگان: آبخوان آب زیرزمینی، تاخیر موثر، تبدیل موجک، داده های سری زمانی، شبیه سازی
  • سید یحیی میرزایی ارجنکی*، پوریا شخی بگلری، منوچهر چیت سازان صفحات 84-98

    دشت میان آب شوشتر یکی از دشت های مهم استان خوزستان است که عمده مصارف آبی آن در بخش کشاورزی می باشد. با توجه به لزوم بازنگری در مصارف منابع آب در حوزه کشاورزی در این تحقیق جهت مدیریت منابع و مصارف، ابتدا نیاز آبی محصولات کشاورزی با استفاده از روش پنمن مانیث فایو محاسبه گردید سپس به منظور اطلاع از بیلان آبی و میزان آب مصرفی، مدل عددی منطقه برای سال آبی 95-96 با خطای RMSE 94/0 متر در حالت ناپایدار تهیه شد. پس از واسنجی مدل در شرایط ناپایدار، جهت اطمینان از مدل ساخته شده آبخوان دشت میان آب شوشتر نتایج واسنجی مدل برای مدت 6 ماه، از مهر 1396 الی اسفند 1396 با خطای RMSE 95/0 مورد صحت سنجی قرار گرفت. طبق محاسبات، مقدار واقعی آب موردنیاز جهت کشت محصولات برابر با 89/278 میلیون مترمکعب در سال می باشد. بر اساس نتایج مدل مجموعا 07/427 میلیون مترمکعب آب از طریق شبکه آبیاری و چاه های بهره برداری در بخش کشاورزی منطقه استفاده می گردد. لذا مقدار 18/148 میلیون مترمکعب آب به صورت مازاد مصرف می شود. جهت مدیریت آب مازاد مصرفی سه سناریو موردبررسی قرار گرفت که شامل انتقال تمامی آب مازاد به اراضی جنوبی از طریق توسعه شبکه آبیاری، کاهش پمپاژ چاه ها و مدیریت تلفیقی منابع آب سطحی و زیرزمینی می باشند. اعمال سناریوهای مذکور در مدل نشان داد که سناریوی اول باعث افت سطح ایستابی در قسمت شمالی آبخوان و بالاآمدگی سطح ایستابی در جنوب منطقه می گردد. اعمال سناریوی دوم باعث بالاآمدگی شدید سطح ایستابی در شمال دشت خواهد گردید. در سناریوی سوم با کاهش 35 درصدی پمپاژ معادل 33 میلیون مترمکعب آب و انتقال 60 میلیون مترمکعب آب از شبکه به اراضی جنوبی، مقدار زیادی از آب مازاد بر نیاز مصرفی مدیریت گردید. بنابراین با توجه به وضعیت هیدرودینامیک آبخوان و نتایج مدل، سناریوی سوم جهت مدیریت آب مازاد مصرفی در منطقه مطلوب تر می باشد.

    کلیدواژگان: نیاز آبی، مدل سازی آب زیرزمینی، مدیریت منابع آب، نرم افزار نت وات
  • علی عزیزپور، محمدعلی ایزدبخش*، سعید شعبانلو، فریبرز یوسفوند، احمد رجبی صفحات 99-113

    در این مطالعه، دو مدل فرا ابتکاری هوش مصنوعی برای شبیه سازی داده های سری زمانی پارامترهای کمی (نوسانات تراز آب زیرزمینی) و کیفی (کلر و بی کربنات) آب زیرزمینی درون یک چاه مشاهداتی واقع در شهر کرمانشاه، ایران، از سال 2005 تا 2018 به صورت ماهانه ارایه شد. برای تعریف مدل هیبریدی هوش مصنوعی، ماشین آموزش نیرومند  (ELM)، الگوریتم تکامل تفاضلی (DE) و تبدیل موجک با هم ترکیب شدند و مدل های ماشین آموزش نیرومند خود تطبیقی (SAELM) و موجک-ماشین آموزش نیرومند خود تطبیقی  (WSAELM)ارایه شدند. لازم به ذکر است که برای شناسایی تاخیرهای موثر داده های سری زمانی از تابع خود همبستگی استفاده گردید. علاوه بر این، 70 درصد داده های مشاهداتی برای آموزش مدل های هوش مصنوعی و 30 درصد باقیمانده برای تست آنها استفاده شدند. سپس، با استفاده از این تاخیرهای موثر، مدل های مختلفی برای الگوریتم های هیبریدی SAELM و WSAELM تعریف شدند. سپس با اجرای یک تحلیل حساسیت، مدل های برتر برای مدل سازی تراز آب زیرزمینی، کلر و بی کربنات معرفی شدند. به عنوان مثال، برای مدل برتر WSAELM جهت شبیه سازی نوسانات آب زیرزمینی، مقادیر ضریب همبستگی (R)، شاخص عملکرد (VAF) و ضریب نش  (NSC) به ترتیب مساوی با 988/0، 450/97 و 973/0 به دست آمدند. لازم به ذکر است که برای پیش بینی HCO3 نیز تاخیرهای (t-1)، (t-2)، (t-3) و (t-4) به عنوان موثرترین تاخیرهای داده های سری زمانی شناسایی شدند. با اجرای یک تحلیل عدم قطعیت نشان داده شد که مدل برتر مقادیر Cl و HCO3 کمتر از واقعی شبیه سازی کرد اما مدل برتر مقادیر تراز آب زیرزمینی را با عملکردی بیشتر از مقدار واقعی پیش بینی نمود.

    کلیدواژگان: الگوریتم تکامل تفاضلی، بی؜کربنات، تبدیل موجک، کلر، ماشین آموزش، نوسانات آب زیرزمینی
  • هادی حبیبی نیا، مهدی کرد*، کمال طاهری صفحات 114-125

    دشت شیان با وسعتی حدود 207 کیلومتر مربع یکی از دشت های مهم استان کرمانشاه است. با این وجود تاکنون ساختار کیفی آب های زیرزمینی و تاثیر سازندهای منطقه بر خصوصیات آب زیرزمینی این دشت مطالعه نشده است. در این مطالعه با استفاده از نمونه برداری از آب زیرزمینی، بررسی محیط زمین شناسی و همچنین در نظر داشتن جهت جریان آب زیرزمینی، ویژگی های هیدروژیوشیمیایی این آبخوان بررسی شده است. از این رو پس از بررسی عکس های هوایی و بازدید صحرایی نقشه زمین شناسی محدوده مورد مطالعه تهیه و سپس اقدام به نمونه برداری از آب زیرزمینی شد. پس از آنالیز شیمیایی نمونه ها، فرایندهای غالب هیدروژیوشیمیایی سیستم آب زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفت و با توجه به محیط زمین شناسی تفسیر گردید. بر اساس نتایج به دست آمده، بیشترین فرآیند غالب در آبخوان، تعویض یونی بوده و آب زیرزمینی در جهت جریان، یعنی از شمال غرب به شرق و جنوب شرق، تکامل هیدروشمیایی می یابد. مقدار هدایت الکتریکی در ابتدا و انتهای دشت بیشتر از قسمت های دیگر است و علت آن را می توان به احتمال بسیار زیاد به وجود سازندهای مارنی امیران و کشکان و حذف دولومیت ها در زون های خرد شده مربوط دانست. نتایج حاصل از نمودارهای پایپر، استیف، دروف با هم همخوانی داشته و تیپ غالب آب در این آبخوان تیپ بی کربناته با منیزیم بالا است. بیشترین تاثیر عوامل زمین زاد بر کیفیت آب زیرزمینی مربوط به سازند شهبازان بوده و غلظت بالای عناصر شیمیایی محلول در آب زیرزمینی در قسمت های شرق و شمال دشت را می توان به وجود سازندهای مارنی امیران و کشکان نسبت داد. همچنین به علت این که تقریبا تمام پهنه دشت به صورت آبی کشت می شود و استفاده از کود های شیمیایی برای افزایش محصولات کشاورزی رایج است، احتمالا افزایش یون نیترات در آبخوان دارای منشا انسان زاد است.

    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، دشت شیان، کیفیت آب، هیدروژئوشیمی
  • امیرمحمد رخ شاد، علی شهیدی* صفحات 126-139

    بررسی و کنترل کیفیت آب های زیرزمینی در برنامه ریزی و توسعه منابع آب نقش مهمی دارد و استفاده از یک روش کارا می تواند تا حد زیادی موجب افزایش دقت و کاهش هزینه ها در این زمینه گردد. در این پژوهش، برای آموزش و بهینه یابی پارامترهای مدل سیستم استنتاج عصبی-فازی (ANFIS) جهت مدل سازی کیفی آب زیرزمینی دشت بافق در استان یزد، از 6 الگوریتم فراابتکاری بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO)، ژنتیک (GA)، رقابت استعماری (ICA)، کرم شب تاب (FA)، فرهنگی (CA) و استراتژی تکامل انطباق ماتریس کوواریانس (CMA-ES) استفاده گردید. برای انتخاب بهترین ترکیب ورودی جهت تخمین سه پارامتر هدایت الکتریکی (EC)، جذب سدیم (SAR) و سختی کل (TH) از روش های پیرسون و اسپیرمن برای تحلیل حساسیت و میزان همبستگی سایر پارامترها استفاده گردید و مدل سازی کیفی با روش های ترکیبی انجام و عملکرد مدل ها با نمایه های ضریب همبستگی(R2)، خطای جذر میانگین مربعات (RMSE) و ضریب نش-ساتکلیف (NSE) سنجیده شد. نتایج نشان داد که هر شش روش ترکیبی عملکرد بسیار مناسبی را در مدل سازی پارامترهای آب زیرزمینی از خود نشان دادند. همچنین مدل ANFIS-FA در هر سه دسته مدل سازی جزو بهترین مدل ها بود، به طوری که مقدار R2 ، RMSE و NSE آن به ترتیب برای بخش آزمایش در TH، 99/0، 41/0 و 99/0، برای SAR، 98/0، 11/1 و 95/0 و برای EC، 99/0، 7/305 و 99/0 به دست آمد. سایر روش ها نیز با دقتی مناسب موفق به مدل سازی و پیش بینی پارامترهای موردنظر شدند. با توجه به دقت محاسبات، این روش ها گزینه های مناسبی برای پیش بینی متغیرهای کیفی آب زیرزمینی به شمار می روند.

    کلیدواژگان: آب زبرزمینی، نروفازی، الگوریتم، مدل سازی، نسبت جذب سدیم، هدایت الکتریکی
  • مریم حیدرزاده*، امیر سالاری صفحات 140-152

    یکی از مهم ترین پدیده های جوی که بر منابع آبی تاثیر منفی داشته و محیط های وابسته به این منابع را نیز تحت تاثیر قرار می دهد پدیده خشکسالی است، در این میان، مطالعه آب های زیرزمینی به عنوان یکی از با ارزش ترین منابع آبی هر کشور که متاثر از شرایط خشکسالی می باشد امری ضروری است. در این تحقیق به بررسی و ارزیابی تغییرات سطح منابع آب زیرزمینی آبخوان دشت بندرعباس واقع در استان هرمزگان بر اساس شاخص خشکسالی بارش استاندارد شده پرداخته شد و میزان ارتباط دوره های خشکسالی با این تغییرات مورد بررسی قرار گرفت. میزان شاخص بارش استاندارد شده از آمار ایستگاه سینوپتیک بندرعباس طی سال های آماری 1991 الی 2005 برای تغییرات سطح آب دشت های ایسین، شمیل-تخت، گنو، چوچ دهنو و سرخون در سری های زمانی با مقیاس 3، 6، 9، 12، 18 و 24ماهه با استفاده از نرم افزارهای متلب و اکسل به دست آمد. نتایج نشان داد که تمامی منطقه با پدیده خشکسالی مواجه بوده و خشکسالی همبستگی و تاثیر زیادی روی افت سطح ایستابی دارد. میزان همبستگی افت سطح ایستابی با افزایش طول مقیاس (طول دوره)، شاخص بارش استاندارد شده افزایش یافت و در بین تمامی سری های زمانی، شاخص بارش استاندارد شده با مقیاس 24ماهه بیش ترین همبستگی را با تغییرات سطح آب منابع آب زیرزمینی نشان داد. میانگین افت سطح ایستابی در کل منطقه و طی 14 سال مورد مطالعه، 35/3 متر به دست آمد. نتیجه کلی تحقیق حاضر این است که پدیده خشکسالی تاثیر بسزایی در افت سطح آب های زیرزمینی داشته و بررسی تاثیرات بلندمدت خشکسالی در یک منطقه می تواند معیار مناسب تری در درجه بندی اثر شدت خشکسالی بر تغییرات سطح سفره های آب زیرزمینی باشد.

    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، بندرعباس، شاخص SPI، خشکسالی
  • مهدی سرائی تبریزی*، محمد نبی جلالی، حسین یوسفی سهزابی صفحات 153-164

    به عنوان تغذیه کننده آبخوان ها و پارامتر تاثیرگذار در معادلات و گزارش بیلان آب، پیش بینی آبدهی سد و رودخانه ها نقشی چشم گیر در برنامه ریزی، مدیریت و بهره برداری بهینه و پایدار از منابع آب زیرزمینی دارا می باشد. در این پژوهش به منظور ساماندهی حوضه آبریز جامیشان آبدهی ماهانه این حوضه با استفاده از روش های تحلیل سری زمانی مورد پیش بینی قرار گرفته شد. بدین منظور، از داده های ماهانه دبی ورودی به سد جامیشان در شهرستان سنقز استان کرمانشاه در بازه زمانی (1394-1365) استفاده گردید. آنالیز اولیه داده ها شامل بررسی ترم های قطعی سری (تناوب، روند و پرش) با استفاده از آزمون من-کندال در قالب نرم افزار MINITAB انجام و پس از اطمینان از حذف این ترم ها، داده ها نرمال و ایستایی داده ها مشخص شد. سپس با توجه به توابع خودهمبستگی و خودهمبستگی جزیی سعی گردید تا مدل های سری زمانی مناسب برای دوره واسنجی به داده های موردنظر برازش داده شود و با آزمون عدم همبستگی پورت مانتو و نرمال بودن باقی مانده ها، تعدادی از مدل هایی که فاقد این شرایط بودند حذف گردد. نتایج حاکی از آن است که در بین مدل های باقی مانده با آزمون آکاییک (AIC)، مدل سری زمانیARIMA(1,1,1)  با مقدار آکاییک 76/11- و واریانس خطای 92/0 به عنوان بهترین مدل مشخص گردید، در مرحله صحت سنجی نیز با بهره گیری از بهترین مدل در دوره واسنجی پیش بینی صورت گرفت و نتایج مربوط به عدم وجود خودهمبستگی بین باقی مانده ها حاصل از برازش مدل منتخب مقادیر خطاهای دوره صحت سنجی با آزمون بارلت تست مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آماره پرت مانتو حاکی از آن است در تمامی تاخیرها p-value بیش تر از 05/0 می باشد که این نتایج بیان گر مستقل بودن باقی مانده ها را تایید می کند. همچنین نتایج بارلت تست نشان از دقت بالای مدل دارد. پس از موفقیت مدل در آزمون های صحت سنجی، حال مدل این قابلیت را دارد که وارد مرحله پیش بینی شود، نتایج نشان داد مدل نحوه تغییرات دبی نسبت به زمان را به خوبی شناسایی کرده است و در حالت کلی اگر ترم های قطعی از سری زمانی حذف شود، برازش مدل نتیجه بهتری می دهد و مدلی که آکاییک و واریانس باقی مانده کم تری دارد مدل بهتری است.

    کلیدواژگان: سد جامیشان، سری زمانی، ARIMA، MINITAB
|
  • Hassan Torabi Podeh *, Aliheidar Nasrolahi, Reza Dehghani Pages 1-12

    The phenomenon of the exploitation of groundwater recently has caused a sharp decline in groundwater levels, resulting in both subsidence and desertification caused by the groundwater withdrawal. Thus, reliable prediction of groundwater level has been an important component in sustainable water resources management. In this study, a data-driven prediction wavelet neural network model (WNN) was proposed for groundwater level in Azna-Aligodarz, Dourod-Brojerd, Delfan, Selseleh plain forecasting, and the results were compared with the artificial neural network. Parameters including precipitation, temperature, flow rate and water level balance during the period of the previous month were used as input of the model and level of the water table in each period as the output of the model through monthly scale (2002-2019) were selected. The criterion of the correlation coefficient, Root-Mean-Square-Error and average absolute error and coefficient of Nash Sutcliff for evaluating and the comparison of performance models were used.  The results of the hydrograph analysis indicated that the increase of rainfall has an effect on groundwater resources, and also the findings evaluation of criteria showed that WNN has better performance and less error than the artificial neural network.

    Keywords: Artificial neural network, Groundwater, Wavelet Neural Network
  • Maesomeh Asadi, Hamid Ganjaeian *, Mahnaz Javedani, Mahdyeh Ghaderi Hasab Pages 13-22

    Soil subsidence is one of the dangers facing many Iranian plains. In the meantime, the plains of Semnan province, including the Ivanaki plain, are at risk. Due to the importance of the subject, in this study, the rate of subsidence of Ivanaki plain and its effective factors are analyzed. In this research, the descriptive-analytical method was used. The survey data included radar and satellite imagery, statistical information, and a 30-m digital elevation model. The method is first to evaluate the geomorphology, land use and groundwater status of the Ivanaki Plain, and then, using Sentinel 1 radar image and SBAS time series method, the amount of subsidence is calculated. Surveys show that natural factors, including trends and trends in anomalies, have played a major role in shaping climate and water resource constraints, and restricting access to water causes the excessive use of groundwater and severe surface depletion. The results of calculating the groundwater level in the area show that the average of the study wells falls between 1372 and 1394 years between 0/85 to 2/01 cm per year. Also, the results of the assessment of the area's subsidence indicate that the range of studies over the 3-year period (from 2016/01/06 to 2018/12/21) decreased between -0.9 to -33.2 cm. Most of the subsidence has been in the center of the plain of Ivanaki, near the village of Cheshmeh Nadi.

    Keywords: Groundwater, Ivanaki, SBAS, Subsidence
  • Efat Zamani *, Saeed Givechi Pages 23-39

    The increasing water resources demand for various purposes, such as agriculture, drinking and industry, has faced many difficulties and limitations in achieving programmable water. In recent years, inter-basin water transfer is inevitable due to an increase in population cities and inappropriate spatial water resources distribution and is regarding as one of solving ways of water shortage issues. Regarding the complexity of the inter-basin water transfer projects caused by various factors of getting involved such as environmental issues, right of water and water balance, social cautions and immigration, the decision-making about water transfer and inter-basin water transfer effects is very important. Despite the existence of various multivariate decision-making approaches, still these methods have not applied in an appropriate way in national executive and infrastructure projects like inter-basin water transfer. One of inter-basin water transfer infrastructure projects is water transfer from Charmahal_O-_Bakhtiari province to Iran central plateau called the Beheshtabad project. In the present research, 3 recommended options of the Beheshtabad water transfer project considering 14 quantity and quality criteria using pairwise comparisons questionnaires, expert knowledge was ranked using analytical heretical process method that is a multivariate decision-making approach and the best option was identified for water transfer. Results showed that current and capital cost criteria were identified as the most important criteria and reservoir geological issues criteria was identified the less important criterion. Also, the sensitivity analysis of studied criteria was assessed using a change in the weight of each criterion. The results of this study could present a simple way in order to mythological usage of inter-basin water transfer projects especially in some cases that there is no clear vision of hazards and consequences.

    Keywords: Integrate water resource management, Sustainable development, Water supply, Water transfer, Zayanderud
  • Sara Ramazanpour, Mohammad Fathollahy *, Mehdi Kord, Kamal Ganjalipour Pages 40-53

    A grout curtain is constructed beneath the dam foundation to control water seepage. Cement is used to execute the grout curtain and to extend until it reaches impermeable bedrock. Grout curtain will mostly reach groundwater, too. The reaction between cement and water caused the cement compound to enter groundwater and changes its quality. The extent of change and its continuity is important so that it needs to be studied and investigated over time. In this research, the change of water quality has been studied by comparison of water test analysis during 4 years. For this purpose, four phases of water samples including site springs samples before any disturbance (first phase, 1392), after cement grout and before impoundment (second phase,1394), and also two phases samples after impoundment (third phase,1395 and fourth phase,1396) with one-year interval were examined. Samples of the second, third and fourth phases were taken from observation wells which are located downstream of the grout curtain. Therefore, it is expected to see the effects of cement entry in the groundwater flow through the curtain to the observation wells. In this study after categorizing the achieved data, using SURFER and GIS software, different parameters were interpolated in different periods and compared by the production of zoned maps, and the degree of variation of different elements was investigated. Diagrams and maps show that pH, SiO2, Na, K, Fe, CaCO3, SO4 and EC have been significantly changed which indicates that cement compounds have been entered into the groundwater and have decreased the water quality.

    Keywords: Dam, Groundwater, Grout curtain, Hydrogeochemistry
  • Nosrat Aghazadeh *, Yaser Golestan Pages 54-67

    In the aquifers of hard rock, spring water is a good indicator for evaluating the interaction of rock water and water level changes. Maku area is located in West Azarbaijan province in northwestern Iran. Supplying part of the water needed for agriculture in the region through travertine-maker springs, the role of these springs in the travertine deposition process and the effect of the chemical composition of the waters on the travertine discoloration has made the study of hydrogeochemical properties of springs in the study area important. Thus, in this research, the assessment of hydrogeochemical characteristics, chemical composition and the water origin of springs were evaluated by water sampling, sediment deposits and rock units around the springs. The results of hydrogeochemical diagrams, ionic ratios and saturation index showed that the reservoir of the aquifer is impure limestone and the water of springs is saturated to supersaturated with respect to carbonate minerals and undersaturated for sulfate minerals and chemical type mainly is Ca- HCO3. The high pressure of carbon dioxide and its removal from the water composition of the springs has caused the limestone springs of the region to have a high deposition ability and formation of Fissure-ridge and vein-type travertine with relatively high height and expansion. The results of geochemical analysis of the elements in the composition of sediments around the springs show that the correlation between CaO and Al2O3, SiO2, TiO2, Fe2O3 is negative, also the correlation between CaO and Ba and Sr is positive and also the correlation between SiO2 and Fe2O3 and Al2O3, is positive, therefore, the water source of the spring can be considered mostly thermogenic.

    Keywords: Geochemistry, Hydrogeochemical, Maku, Spring, Travertine
  • Ehsan Azizi, Ahmad Rajabi *, Behrouz Yaghoubi, Saeid Shabanlou Pages 68-83

    Groundwater plays a vital role in supplying water demands for different consumptions in dry and semi-dry regions of earth. Iran is considered as an arid and semi-arid region and its groundwater resources have recently shown some significant changes. Owing to the reduction of groundwater resources and recent droughts, simulation of groundwater level variations has significant importance. In some areas of the country of Iran, groundwater levels have been dropped significantly. Therefore, the prediction and simulation of the groundwater level variation are crucially important. In this study, the Gene Expression Programming (GEP) model was combined with Wavelet Transform (WT) to estimate long-term variations of groundwater level (GWL) in the Sarab-Ghanbar observation well over a 13-years period. Firstly, observation data were divided into two sub-samples, 9 years for training and 4 years for testing. Then, the most effective input lags were identified using the autocorrelation function. Next, four different models for each GEP and WGEP method were developed using the lags. The superior model was identified by analyzing all GEP and WGEP models. The superior GEP model simulated the GWL with acceptable accuracy. For instance, the correlation coefficient and Nash-Sutcliffe efficiency coefficient for the model were calculated at 0.938 and 0.851, respectively. A comparison between the GEP and WGEP models showed that the wavelet transforms enhanced the performance of simulation significantly. For example, Variance Accounted For (VAF) index for the best WGEP model was 14 times more than the best GEP model. In addition, the sensitivity analysis indicated that (t-1), (t-2), (t-3) and (t-4) lags were the most influenced input lags.

    Keywords: Effective lags, Groundwater aquifer, Simulation, Time series data, wavelet transform
  • Seyed Yahya Mirzaee Arjanaki *, Pooria Sheikhy Biglari, Manuchehr Chitsazan Pages 84-98

    Mian- Ab is one of the most important plains in Khouzestan province and the most water demands in this plain is related to the irrigation for agriculture. In this research, the agricultural water requirement was first calculated using Penman- Monteith FAO method due to the necessity of water resources consumptions revision in agricultural field. Then, the numerical groundwater model of the study area was prepared to know about the water balance and consumed water. The model was calibrated from September 2016 to September 2017 in the unsteady state conditions with the 0.94 m of RMSE error. According to the calculations, the actual crop water requirement is 278.89 MCM per year. The model results show that 334.07 MCM of water is used though irrigation network and wells for agricultural purposes. Therefor, 55.27 MCM of water is used more than the actual water needs. Three scenarios were considered for excess consumed water including the transfer of all surplus water to southern lands through the development of irrigation network, decreasing the rate of well pumping and the integrated management of surface and groundwater resources. Applying the discussed scenarios to the numerical model showed that the fist scenario causes drawdown and water logging in the northern and southern parts of the aquifer, respectively. Applying the second scenario will cause a severe water logging in the northern parts of the study area. In the third scenario, the excess consumed water will be managed by decreasing the 8.5 percent of exploitation wells rate (equal to 25.27 MCM) and transferring the remaining water (30 MCM) to the southern lands of study area. Therefore, considering the hydrodynamic conditions of the aquifer and the model results, the third scenario is more desirable for the management of excess consumed water.

    Keywords: Groundwater modeling, NETWAT, Water resources management, Water Requirement
  • Ali Azizpour, Mohammad Ali Izadbakhsh *, Saeid Shabanlou, Fariborz Yosefvand, Ahmad Rajabi Pages 99-113

    Modeling qualitative and quantitative parameters of groundwater as one of the main water supply resources is crucially important. Due to recent climate changes in Iran, precipitation patterns have been dramatically altered leading to excess withdrawal. In this paper, two meta-heuristic artificial intelligence models are presented to simulate monthly time-series data of quantitative (groundwater level) and qualitative (chlorine and bicarbonate) parameters of groundwater within an observational well situated in the city of Kermanshah, Iran from 2005 to 2018. To define the hybrid artificial intelligence model, the extreme learning machine (ELM), differential evolutionary (DE) algorithms are combined with the wavelet transform and the Self-adaptive extreme learning machine (SAELM) and wavelet self-adaptive extreme learning machine (WSAELM) models are developed. It is worth mentioning that the autocorrelation function is utilized for detecting effective lags of the time-series data. Moreover, 70% of the observed data are used for training the artificial intelligence models and the remaining 30% for testing them. Then, using these influencing lags, different models are defined for the SAELM and WSAELM models. Also, different mother wavelets are assessed to choose the most optimal one for decomposing signals of the time-series data. After that, superior models for simulating GWL, Cl and HCO3 are introduced by performing a sensitivity analysis. For instance, the values of the correlation coefficient (R), the variance accounted for (VAF) and Nash-Sutcliff efficiency Coefficient (NSC) for the superior WSAELM model are obtained to be 0.988, 97.450 and 0.973, respectively. It should be noted that for forecasting HCO3 the lags (t-1), (t-2), (t-3) and (t-4) are identified as the most influencing lags of the time-series data. The utilization of an uncertainty analysis exhibited that the superior model has an underestimated performance in simulating Cl and HCO3. Finally, three formulae are presented for computing GWL, Cl and HCO3.

    Keywords: Bicarbonate, Chlorine, Groundwater level, Self-Adaptive Extreme Learning Machine, wavelet transform
  • Hadi Habibinia, Mehdi Kord *, Kamal Taheri Pages 114-125

    The plain of Shiyan, with an area of 207 km2,is one of the most important plains of the Kermanshah province, Iran. However, the framework of hydrogeochemistry of this plain has not been studied yet. This study investigated the hydrogeochemical characteristics of this aquifer through groundwater sampling, geological survey while considering the direction of groundwater flow. Hence, the geological map of the study area was prepared through aerial photographs and field investigation, and then a sampling of groundwater was carried out. After the chemical analysis of the samples, the dominant hydrogeochemical processes in the groundwater system were studied and interpreted according to the geological environment. According to the results, the most abundant process in the aquifer is ion exchange and the groundwater evolves hydrogeochemical as it flows from north-west to east and south-east. The electrical conductivity of the samples taken from the input and output borders of the plain is higher than that of its central zones due to the presence of the Amiran and Kashkan marly formations and maybe the elimination of dolomite from the broke-down zones. The results of the Piper, Stiff, Durov diagrams are consistent and indicate that the dominant water type in this aquifer is the bicarbonate with high magnesium. The Shahbazan Formation has the most influence of terrigenous agents on groundwater quality. Meanwhile, the Amiran and Kashkan formations are responsible for the high concentration of the chemicals found in the groundwater of the east and north of the Shiyan plain. Also, since the plain is entirely under irrigated cultivation and application of chemical fertilizers for increasing agricultural productivity is common in this region, the high level of nitrate in the aquifer should have a human-made origin.

    Keywords: Groundwater, Hydrogeochemistry, Shiyan plain, Water Quality
  • Amir Mohamad Rokhshad, Ali Shahidi * Pages 126-139

    Assessment and controlling groundwater quality have an important role in planning and developing water resources. Therefore, the use of an efficient method can greatly increase accuracy and reduce costs in this field. In this study, 6 optimization algorithms Consist of Particle swarm optimization (PSO), Genetic algorithm (GA), Imperialist competitive algorithm (ICA), Fireflies algorithm(FA), Cultural algorithm(CA) and covariance matrix adaptation evolution strategy- Evolution strategies (CMA-ES) were used to train and optimize the parameters of the neural-fuzzy inference system model (ANFIS) to model the groundwater quality of Bafgh plain in Yazd province. At first, to select the best combination of input for an estimate of the electrical conductivity (EC), sodium adsorption (SAR) and total hardness (TH), Pearson and Spearman's methods were used to analyze the sensitivity and correlation of other parameters. then qualitative modeling is done with hybrid methods and the performance of the models was measured by correlation coefficients (R2), root mean square error (RMSE), and Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE). The results showed that all six combined methods showed a very good performance in modeling groundwater parameters. Also, the ANFIS-FA model was one of the best models in all three modeling parts. So that the value of R2, RMSE and NSE for the test part in TH was, 0.99, 0.41, 0.99, for SAR, 0.98, 1.11,0.95 and for EC 0.99, 305.7 and 0.99. Other methods have also succeeded in modeling and predicting the desired parameters with proper precision. According to the accuracy of the calculations, these methods are suitable alternatives for the prediction of groundwater quality variables.

    Keywords: Algorithm, ANFIS, EC, Groundwater, SAR
  • Maryam Heydarzadeh *, Amir Salari Pages 140-152
    Introduction

    By definition, drought is a period of dryness especially when prolonged that causes extensive damage to crops or prevents their successful growth and has a negative impact on water resources (groundwater resources). The Standardized Precipitation Index (SPI) is a widely used index to characterize meteorological drought on a range of timescales. The SPI can be related to groundwater and reservoir storage. For this purpose, the SPI index was evaluated at 3, 6, 9, 12, 18 and 24 months scales in relation to groundwater level changes in Bandar Abbas plains Hormozgan Province.

    Materials and Methods

    The Bandar Abbas plains, including the Isin, Shamil-Takht, Gnu, Choch Dehno, and Sarakhoon plains play an important role in agricultural production and development in the region. In order to investigate the impact of recent droughts on groundwater levels of the above-mentioned plains, meteorological data were obtained from Bandar Abbas Synoptic Station during the period 2001-2005.

    Results

    The results showed that in all the plains during the years studied, the SPI index is getting worse, that is, the drought is expanding and intensifying. Concomitant to this situation, groundwater levels are also falling. The average water level drop for the whole region was 3.35 m. Changes in the groundwater level were more consistent with the long-term effects of drought so that the highest correlation with changes in groundwater level occurred in the 24-month series.

    Conclusion

    Drought has a great effect on the groundwater level drop and changes in the groundwater level were more consistent with the long-term effects of drought.

    Keywords: Bandar Abbas, Drought, Groundwater, SPI index
  • Mahdi Sarai Tabrizi *, Mohammad Nabi Jalali, Hossein Yousefi Sahzabi Pages 153-164

    As aquifer feeder and influential parameter in water balance equations and groundwater resources balance, accurate prediction of dams and rivers discharge plays an important role in planning managing and operating optimal and sustainable water resources. In this research, in order to organize the Jamishan catchment area. In order to predict the future natural hazards of the basin, the monthly discharge of this basin is predicted by time series analysis methods. In this regard Was used from monthly discharge data of entrance to jamishan dam in sonqor city of kermanshah province during the period (1360-1389). Initial analysis of data included a review of definitive series semantics (period, trend, jump) done on the time series and after assurance remove these semantics, data was normal and the data stagnation was made. By examining the correlation and partial correlation functions for fifty percent of the data, the self-correlated model (AR) and the moving average model (MA) were fitted for the calibration period to the time series and with the non-correlation test of Port-Manto and the normalization of the remainder, a number of models that did not have these conditions were eliminated, and the best models were identified among the remaining models with Akayek's test. In the verification stage, using the best model during the calibration period, for the fifty-second percent of the data, the prediction verification step was performed. And error validation values were evaluated using white nose, Barlett-Test (Cumulative Rotational), mean of remaining significance, and after the success of the model in the verification prototypes, it was used to predict the monthly discharge of the next 15 years. It can be concluded that the more the model is more static, the analysis of the series is easier and the model with less acacia gives a better answer.

    Keywords: ARIMA, Jamishan dam, Stochastic, Time Series