فهرست مطالب

پژوهش های آبخیزداری - پیاپی 141 (زمستان 1402)

نشریه پژوهش های آبخیزداری
پیاپی 141 (زمستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/12/29
  • تعداد عناوین: 8
|
  • محمدرضا جعفری*، امین صالح پور جم صفحات 2-16
    مقدمه و هدف

    مشارکت روستاییان در فعالیت های آبخیزداری، مدت زمانی است که به وسیله ی برنامه ریزان کشور به آن توجه شده است. بررسی ها نشان داده است که اندازه ی مشارکت مردم به اندازه ی انتظار نبوده است. این پژوهش در راستای شناخت ویژگی های ‏اجتماعی- اقتصادی جامعه های محلی، شناسایی شاخص های موثر بر کاهش موانع و افزایش ‏مشارکت مردمی در اجرای طرح های منابع طبیعی و ‏آبخیزداری، شناخت انتظارها و نیازهای جامعه ی محلی و در نهایت ارائه ی راهکارهای علمی و فنی با هدف ‏افزایش اندازه ی مشارکت مردمی در منطقه ی آسمان آباد شهرستان چرداول انجام شد.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش، شاخص های تاثیرگذار بر مشارکت نداشتن روستاییان در فعالیت های آبخیزداری بر اساس چهار  شاخص اقتصادی، اجتماعی، طراحی- اجرایی و آموزشی- ترویجی و با 12 زیر شاخص تعیین و دسته بندی شدند. اطلاعات لازم در این پژوهش به شکل پیمایشی و با استفاده از ‏ابزار پرسش نامه، مصاحبه و نشست های پرشمار با افراد جامعه و خبرگان محلی جمع آوری شد. برای تعیین حجم نمونه از رابطه ی کوک ران، برای تجزیه و تحلیل داده ها از نرم افزار SPSS و بررسی روایی پرسش نامه از آلفای کرونباخ استفاده شد.

     نتایج و بحث:

    نتایج به  دست آمده از این پژوهش نشان داد که در آبخیز آسمان آباد، شاخص های اقتصادی، طراحی و اجرایی در مشارکت نداشتن مردم نسبت به شاخص های آموزشی - ترویجی و اجتماعی نقش بیشتری داشتند. از دیدگاه کارشناسان، زیرشاخص نادیده گرفتن درآمد مردم به عنوان انگیزه ی اقتصادی مستقیم و توجه نداشتن به سازمان های غیر دولتی به ترتیب با میانگین رتبه ی 9/35 و 3/69 در مشارکت نداشتن مردم بیشترین و کمترین اهمیت را داشتند. از نظر جامعه های محلی نیز زیرشاخص های نادیده گرفتن درآمد مردم به عنوان انگیزه ی اقتصادی مستقیم و اعتماد نداشتن به نتایج و اثر بخشی طرح ها به ترتیب با میانگین رتبه ی 8/16 و 5/23 در مشارکت نداشتن مردم بیشترین و کمترین اهمیت را داشتند. نتیجه ی کلی نظرسنجی از جامعه های محلی بیان گر آن بود که عامل های اجرای طرح های چندمنظوره و در نظرداشتن منافع آبخیزنشینان می تواند در طرح های آبخیزداری زمینه ساز اعتماد و جلب مشارکت فعال مردم باشد.

    نتیجه گیری و پیشنهادها:

    در آبخیز آسمان آباد اولویت بندی شاخص های موثر بر مشارکت نداشتن مردم در طرح های آبخیزداری نشان داد که شاخص های اقتصادی و طراحی- اجرایی در مقایسه با شاخص های آموزشی - ترویجی و اجتماعی نقش بیشتری داشتند. همچنین نتایج وزن های به دست آمده از آزمون فرید من برای رتبه بندی زیرشاخص های موثر بر مشارکت نداشتن مردم نشان داد که دو زیرشاخص نادیده گرفتن درآمد مردم به عنوان انگیزه ی اقتصادی مستقیم و توجه نکردن به نظرها و پیشنهادهای آبخیزنشینان در مرحله های مختلف نیازسنجی، طراحی و اجرای طرح های آبخیزداری، از دیدگاه هر دو گروه در چهار اولویت نخست بودند و در مشارکت نداشتن جامعه های روستایی نسبتا اهمیت بیشتری داشتند. بنابراین با توجه به یافته های پژوهش به منظور ایجاد و یا بهبود مشارکت مردم در طرح های آبخیزداری در محدوده ی مطالعه شده، پیشنهاد می شود که قبل از اجرای طرح های منابع طبیعی و آبخیزداری، در رابطه با مشکلات موجود، شرایط منطقه و حتی لزوم اجرای طرح های مزبور نقطه نظرهای جامعه ی محلی جمع آوری شود. جلب نظر ساکنان آبخیز با هدف همکاری در اجرا، حفاظت، احیاء و نگهداری از طرح ها، استفاده ی متعادل و برابر ذی نفعان از منابع طبیعی، بهره گیری مناسب از توانمندی ها و ظرفیت های اقتصادی، اجتماعی و فنی ساکنان و جامعه ی محلی در ایجاد و تقویت مشارکت جامعه محلی بسیار موثر است.

    کلیدواژگان: آزمون فریدمن، آزمون های غیرسنجه ای، آلفای کرونباخ، تصمیم گیری چندمعیاره، رابطه ی کوک ران
  • قباد رستمی زاد*، مجتبی پاک پرور، پرویز عبدی نژاد صفحات 17-31
    مقدمه و هدف

    تبخیر و تعرق، تعادل آب و انرژی خاک را که عمدتا در مدل های گردش عمومی و مدل سازی آب و هوا استفاده می شود، هدایت می کند. در نتیجه، پیش بینی جریان آب رود، پیش بینی عملکرد محصول، سامانه های مدیریت آبیاری، کیفیت آب رود یا دریاچه همگی به سطوح تبخیر و تعرق بستگی دارند. به این دلیل، برآورد دقیق بیلان آب ضروری است. برآوردهای بهتر و دقیق تبخیر-تعرق امکان برنامه ریزی موثر آبیاری و استفاده بهینه از آب را برای سایر اهداف کشاورزی فراهم می کند. هدف این پژوهش ارزیابی و واسنجی مدل بیلان انرژی سطحی سبس در تعیین تبخیر-تعرق در دشت سهرین - قره چریان در فاصله ی 30 کیلومتر و در شمال غرب شهر زنجان می باشد.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش به منظور تعیین تبخیر و تعرق واقعی با استفاده از مدل بیلان انرژی و سنجش ازدور سبس در دشت سهرن-قره چریان، تعداد 17 تصویر لندست هشت، همراه با داده های هواشناسی ایستگاه همدید فرودگاه زنجان بررسی شد. همچنین با کمک مدل سبس، تبخیر-تعرق مزرعه ی کشت گندم با مساحت پنج هکتار در دوره ی زمانی 1399/7/1 تا 1400/06/31 محاسبه و اعتبار سنجی شد. برای این منظور ورودی های مورد نیاز مدل سبس شامل آلبیدو، دمای سطح زمین، گسیلمندی، NDVI، شاخص پوشش گیاهی، شاخص سطح برگ، بلندی پوشش گیاهی، تراکم تاج پوشش گیاهی که در محیط نرم افزار ایلویس تهیه شد. داده ‎های بده و حجم آب مصرفی با استفاده از مدل بیلان آب خاک نیز تعیین شد.

    نتایج و بحث:

    براساس نتایج این پژوهش تبخیر و تعرق به دست آمده از مدل بیلان آب خاک 24115 مترمکعب و تبخیر و تعرق به دست آمده از مدل سبس 28750 مترمکعب با خطای 16/12 % برآورد شد. همچنین نتایج به دست آمده از مدل سبس با تبخیر و تعرق مرجع با استفاده از چهار شاخص ضریب تبیین (R2)، ریشه ی میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین قدرمطلق خطا (MAE) و میانگین اریبی خطا (MBE) واسنجی شد که اندازه های این چهار شاخص به ترتیب 0/844، 1/06، 1/12 و 0/25 محاسبه شد، که این نتایج نشان دادند دستورالعمل سبس برای برآورد ETa در منطقه ی مطالعه شده دقت کافی داشت.

    نتیجه گیری و پیشنهادها:

    بنابراین براساس نتایج این پژوهش می توان گفت که استفاده از تصویرهای ماهواره ای در برآورد تبخیر-تعرق واقعی، در مقایسه با روش برداشت میدانی قابل اتکا است و با توجه به مشکلات روش های بیلان رطوبتی (مانند نقطه ای بودن، زمان بر بودن، هزینه زیاد، نیاز به ابزار دقیق و تقریبا نبود امکان استفاده از لایسیمتر) و مزایای استفاده از تصویرهای ماهواره (تحت پوشش دادن سطح گسترده ای از مزارع یا باغ ها، ارزان و سریع بودن) در برآورد تبخیر-تعرق می توان با پذیرفتن خطای کم نتایج قابل قبولی به دست آورد.

    کلیدواژگان: تصویرهای ماهواره، دشت سهرین، سنجش ازدور، مدل بیلان آب خاک
  • سید محمدرضا حبیبیان*، غلامرضا قهاری، احمد حاتمی صفحات 32-48
    مقدمه و هدف

    پیشینه ی پخش سیلاب در زمین های حاشیه ی رودها و آبیاری سیلابی به چند هزار سال می رسد. شواهدی مبنی بر استفاده از سیلاب به منظور افزایش تولید گیاهی در نقاط مختلف ایران از جمله شهرستان های قزوین، بلوچستان، خراسان، فارس، اصفهان و خوزستان وجود دارد. بررسی های انجام شده در 20 منطقه ی خشک و نیمه خشک کشور، بیا ن گر آن است که در بیشتر مناطق شاخص های تولید و درصد تاج پوشش گیاهان، در عرصه ی گسترش سیلاب در مقایسه با شاهد، افزایش چشمگیری داشته است. هدف این پژوهش، بررسی اثر پخش سیلاب بر پویایی پوشش گیاهی مرتع و مشخص کردن نوسان های اندازه ی شاخص های گیاهی متناسب با شاخص های آب و هوایی در یک دوره ی شش ساله است.

    مواد و روش ها  :

    به منظور پایش و مقایسه ی نوسان های شاخص های گیاهی در ایستگاه آبخوانداری کوثر، دو شبکه (نماینده ی عرصه با پخش سیلاب) با نام های بیشه زرد یک و بیشه زرد چهار و در مجاور آن ها پهنه ای با مساحت پنج هکتار در خارج شبکه ها به عنوان شاهد (نماینده ی عرصه ی بی پخش سیلاب) انتخاب شد. به مدت شش سال (1401-1395) در نیمه ی دوم اردیبهشت هر سال، 10 نوار اندازه گیری (ترانسکت) با طول 150 متر و 100 قطعه ی نمونه ی یک متر مربعی با شیوه ی تصادفی- نظام مند (سیستماتیک) در نوارهای شبکه ها و عرصه ی شاهد مستقر شد. گونه های شاخص مرتعی دشت پخش سیلاب گربایگان فسا به ترتیب بوته های سیاه گینه، گل آفتابی و انواع گون با زیر اشکوب گندمیان و پهن برگان علفی یک ساله  Dendrostellera lessertii (Wikstr)Van Tiegh., Heliantemum lippii (L) Pers, Astragalus ssp. است. از شاخص های گیاهی (نام گونه، درصد تاج پوشش، تعداد پایه در متر مربع، شکل رویشی و زی توده گونه ها) و پوشش سطح خاک (درصد سنگ و سنگ ریزه، درصد لاشبرگ و درصد خاک لخت) آماربرداری شد. با استفاده از روش شش عاملی تعدیل شده، وضعیت مرتع در شبکه های پخش سیلاب در سال های مرطوب و در سال های خشک ارزیابی شد. در سال های بررسی برای مقایسه ی تیمارهای مختلف مرتع (میان شبکه ها و نوارهای پخش سیلاب و شاهد) از طرح کرت های دو بار خرد شده در زمان و مکان در قالب طرح پایه ی بلوک های کامل تصادفی استفاده شد. برای تعیین مدل پیش بینی تولید و پوشش تاجی گیاهان مرتعی از ضریب همبستگی پیرسون وایازی گام به گام استفاده شد. مقایسه ی میانگین ها با استفاده از آزمون دانکن در سطح پنج درصد انجام شد.

    نتایج و بحث:

    در این پژوهش نتایج تحلیل واریانس نشان داد که اندازه ی شاخص های گیاهی ارزیابی شده، میان سال های بررسی، میان شبکه ها و میان نوارهای پخش سیلاب با شاهد در سطح یک درصد تفاوت معنی داری داشتند. اندازه ی درصد تاج پوشش گیاهی در طول دوره ی آمار برداری از 8/69 % در سال 1400 تا 55/51 % در سال 1399 و اندازه ی تولید از 175/32 کیلوگرم در هکتار در سال 1400 تا 813/55 کیلوگرم در هکتار در سال 1399 متغیر بود. با استفاده از روش شش عاملی تعدیل شده وضعیت مرتع در شبکه های پخش سیلاب در سال های مرطوب، خوب و در سال های خشک، متوسط ارزیابی شد. در حالی که در عرصه ی شاهد (بی پخش سیلاب) در سال های مرطوب، فقیر تا متوسط و در سال های خشک، خیلی فقیر تا غیر قابل استفاده برای چرا ارزیابی شد. براساس نتایج تحلیل همبستگی، میان درصد تاج پوشش با زی توده ی گیاهان مرتعی در سطح یک درصد همبستگی مثبت و معنی داری به دست آمد (0/86= R²). نتایج وایازی گام به گام نشان داد که در مدل پیش بینی تولید گیاهان، متغیرهای مستقل (شاخص های آب و هوایی) اندازه ی بارش سالانه (0/34= R²) و میانگین دمای کمینه (0/26= R²) بود. ضریب همبستگی اندازه ی بارش در فصل رشد گیاهان 0/15 بود. ضریب همبستگی میانگین دمای سالانه 0/11 و ضریب همبستگی مجموع آن ها 0/86 بود. در مدل پیش بینی درصد تاج پوشش گیاهان، متغیر مستقل اندازه ی بارش در فصل رشد گیاهان (0/87= R²) سهم اصلی و تعیین کننده در برآورد اندازه ی متغیر وابسته داشتند.  

    نتیجه گیری و پیشنهادها:

    براساس نتایج این پژوهش می توان نتیجه گیری کرد که تفاوت درصد تاج پوشش گیاهی شبکه ی بیشه زرد یک در سال های مرطوب (سال های آبی 1395-1394، 1396-1395، 1398-1397 و 1400-1399) در مقایسه با شبکه ی بیشه زرد چهار و شاهد از نظر آماری معنی دار بود. در سال های خشک (سال های آبی 1397-1396 و 1401-1400) این درصدها در شاهد در مقایسه با دو شبکه ی بیشه زرد یک و چهار بیشتر بود. به طور کلی میان تولید گیاهان با تاج پوشش گیاهی (0/86= R²) و با اندازه ی بارش سالانه (0/92= R²) و با اندازه ی بارش در زمان سیل (0/84= R²)، و با رخ داد تعداد سیل (0/96= R²) و با مدت زمان رخ داد سیلاب (0/96= R²) بود. با اندازه ی بارش پاییز و زمستان (0/94= R²) و با اندازه ی بارش در دوره ی رشد گیاهی با ضریب همبستگی (0/93= R²) در سطح یک درصد همبستگی مثبت و معنی داری به دست آمد. براساس آماربرداری سال های 1395 تا 1401، میانگین شش ساله ی تولید علوفه خشک شاهد، بیشه زرد یک و بیشه زرد چهار به ترتیب 252/25، 528/31 و 362/17 کیلوگرم در هکتار برآورد شد. اندازه ی تولید در شبکه های پخش سیلاب 1/43 تا 2 برابر شاهد بود. در سال 1395 تا 1401 تفاوت نوسان شاخص تولید گیاهان در شبکه های بیشه زرد یک و بیشه زرد چهار در مقایسه با شاهد معنی دار بود. به طور کلی با توجه به این که آب یکی از عامل های اصلی محدود کننده ی رشد و نمو گیاهان در مناطق خشک و نیمه خشک است، به کارگیری پخش سیلاب به عنوان روش ساده، کم هزینه و سازگار با طبیعت برای بهبود شاخص های رشد کمی گیاهان مرتعی، اجتناب ناپذیر است.

    کلیدواژگان: اثر سیل، پایش مراتع، تاج پوشش گیاهی، تولید مرتع، گربایگان فسا
  • احسان زاهدی، علی طالبی*، کامران داوری، وحید موسوی صفحات 49-61
    مقدمه و هدف

    کشور ایران در ناحیه ی خشک و نیمه خشک جهان است و یکی از مسائل اساسی در این منطقه کمبود آب است. برداشت بی‏ رویه از آب‏ های زیرزمینی بدون جایگزینی، در بسیاری از آبخوان‏ های کشور از جمله آبخوان دشت سملقان استان خراسان شمالی موجب کاهش سطح آب زیرزمینی شده است. این پژوهش با هدف تعیین راهبردهای مدیریتی مناسب برای بهره برداری بهینه از منابع آب در آبخیز دربند سملقان با رویکرد SWOT انجام شده است.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش گام اول جمع آوری اطلاعات و آمار منطقه ی مطالعه شده بود و گام دوم جمع آوری کلیه ی نقاط قوت، ضعف، فرصت و تهدید منطقه، از دیدگاه 20 نفر از افراد خبره، استادان دانشگاه، کارشناسان و متخصصان منابع آب برای تصمیم گیری راهبردها بود. در مرحله ی بعد، از شرایط منطقه و هدف انجام این پژوهش گزارشی به آن ها داده شد و امتیازدهی عامل های داخل (قوت و ضعف) و عامل های خارجی (فرصت و تهدید) انجام شد. با بررسی تطبیقی عامل ها، با وضعیت فعلی و انتخاب گروه راهبردی برتر از میان راهبردهای SO، WO، ST و WT ماتریس SWOT تشکیل شد و مهم ترین راهبردهای مدیریتی سازگار با منطقه ارائه شد.

    نتایج و بحث:

    جمع نمره های به‏ دست آمده از ماتریس ارزیابی عامل های داخلی و داخلی در ماتریس SWOT به ‏ترتیب قوت ها 1/838، ضعف ها 2/276، فرصت ها 1/908 و تهدیدها 2/572 بود. نتایج نشان داد که ضعف ‏ها بر قوت ‏ها غلبه داشتند و هم چنین تهدیدها در مقایسه با فرصت ‏ها پیش‏رو بودند. از دیدگاه افراد خبره شرکت کننده در جلسه ی طوفان فکری، راهبرد WT، بیش‏ترین استقرار را در میان دیگر راهبردها داشت و راهبردهای منطقه ی مطالعه شده به راهبردهای تدافعی نزدیک بود. هدف این راهبرد به حداقل رساندن زیان‏ های ناشی از تهدیدها و نقاط ضعف است.

    نتیجه  گیری و پیشنهادها:

    پس از تعیین سنجه های ضعف، قوت، فرصت و تهدید، در نهایت راهبرد تدافعی به عنوان راهبرد مدیریتی برتر در آبخیز دربند سملقان تعیین شد. با‏توجه‏ به نتایج و براساس فرصت‏ ها و قوت ‏های موجود و برای رسیدن به تعادل ‏بخشی آبخوان منطقه، می توان راهکارهایی را پیشنهاد داد که تا حد امکان تهدیدها و ضعف ‏ها را خنثی کند. با هدر رفتن زمان به عنوان اصلی ‏ترین عامل فرصت، شرایط در آینده ی نه ‏چندان دور از حالت کنونی هم بسیار بحرانی ‏تر خواهد شد. تغییر الگوی کشت و استفاده از گونه های کم آب خواه متناسب با اقلیم منطقه، بهره گیری از فناوری های نوین برای بهبود الگوهای تخصیص و عرضه ی آب، توسعه و ارتقاء مهارت های لازم برای استفاده کارآمد از منابع آبی در میان بهره برداران از جمله مناسب ‏ترین راهکارهای کاهش مصرف و نزدیک شدن به هدف تعادل ‏بخشی سفره ی زیرزمینی دشت سملقان است.

    کلیدواژگان: آبخوان، راهبرد تدافعی، کمبود آب، SWOT
  • سید جواد نقیبی*، مجید باقرنژاد، سید علی ابطحی، سید علی اکبر موسوی، مهدی زارعی صفحات 62-80
    مقدمه و هدف

    توسعه ی شهری، چالش های زیست محیطی به همراه دارد، و یکی از این چالش ها، آلودگی خاک به فلزهای سنگین است که برای بهداشت و سلامت عمومی آبخیزنشینان بسیار نگران کننده است. یکی از فلزهای سنگین که در زیست بوم های شهری نقش مهمی در آلودگی خاک دارد، عنصر سرب است. سرب از دیرباز به وسیله ی بشر استفاده شده است و در دهه های اخیر بنزین سرب دار، یکی از منابع اصلی این آلاینده در آبخیزهای شهری است. استفاده از نقشه برداری رقومی خاک با استفاده از تابع های موجود در زمین آمار، پهنه بندی آلودگی خاک را در مقایسه با روش های قدیمی دچار تحول کرده است و می تواند به مدیریت بهینه ی آلودگی خاک منجر شود. افزون بر این، کاربری زمین می تواند تاثیر زیادی بر این مدیریت داشته باشد. هدف این پژوهش، پهنه بندی اندازه ی فلز سنگین سرب خاک و ارتباط آن با کاربری زمین می باشد.

    مواد و روش ها

    منطقه ی مطالعه شده، آبخیز شهری شیراز با مساحت 41133 هکتار، به عنوان بخشی از آبخیز دریاچه ی مهارلو در بخش مرکزی شهرستان شیراز استان فارس در جنوب ایران بود. وضعیت رطوبتی و دمایی خاک های منطقه به ترتیب زریک و ترمیک می باشد. کاربری‏ های بررسی شده در این پژوهش شامل: زمین های بایر، پارک شهری، باغ و زمین های مرتعی کوهستانی بود. به منظور تعیین ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک از هر کاربری 30 نمونه خاک از ژرفای صفر تا 20 سانتی متری برداشت شد. برای تولید نقشه های رقومی از سامانه ی اطلاعات جغرافیایی و مدل های زمین آماری واریوگرام کروی و نمایی استفاده شد. همچنین از روش کریجینگ برای برآورد ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و اندازه ی سرب استفاده شد.

    نتایج و بحث:

    براساس نتایج این پژوهش تفاوت ویژگی های شیمیایی خاک مانند واکنش، کربنات کلسیم معادل و اندازه ی مواد آلی در کاربری های مختلف معنی دار بود. همچنین اندازه ی ظرفیت تبادل کاتیونی و آلودگی سرب در سطح 0/01 معنی دار بود. نتایج این پژوهش نشان داد که در خاک های آبخیز شهری شیراز، اندازه ی سرب تحت تاثیر برخی از ویژگی های شیمیایی خاک مانند ماده آلی و ظرفیت تبادل کاتیونی بود. در منطقه ی بررسی شده در کاربری های مختلف زمین ، روند آلودگی سرب به این گونه بود: زمین های مرتعی کوهستانی < باغ < پارک شهری < زمین های بایر.

    نتیجه گیری و پیشنهادها:

    نتایج این پژوهش نشان داد که کاربری های مختلف زمین می توانند بر اندازه ی سرب تاثیرگذار باشند. با توجه به مشکل آلودگی خاک در آبخیزهای شهری و تاثیر مهم کاربری زمین در اندازه ی آن، انجام طرح های پژوهشی و توسعه ی شهری برای بررسی های دقیق کاربری زمین و ارتباط آن با دیگر ویژگی های محیطی از جمله آلودگی خاک پیشنهاد می‏ شود. همچنین انجام پژوهش های بیشتر موضعی و موضوعی در زیست بوم های شهری بر تاثیر انواع گونه های گیاهی بر اندازه ی فلزهای سنگین در خاک بررسی شده پیشنهاد می شود تا با کاشت آن نوع پوشش گیاهی به آلودگی زدایی خاک کمک شود.

    کلیدواژگان: آبخیز شهری، سرب، سامانه ی اطلاعات جغرافیایی، کریجینگ
  • صابر جمالی، فرشته رحیمی آغ چشمه، محمدجواد امیری* صفحات 81-97
    مقدمه و هدف

    پیش بینی دقیق جریان رود به عنوان یک منبع مهم آب شیرین روی زمین، در مهندسی و مدیریت منابع آب ضروری است؛ از این رو، توسعه ی فن آوری که آب دهی رود را پیش بینی کند، ضروری است. در این زمینه مدل های مختلفی به وسیله ی پژوهش گران پرشماری ارائه شده است. این مدل ها به دو دسته ی مدل های فیزیکی مبتنی بر اصول آب شناسی/آبی و مدل های مبتنی بر محاسبه های نرم تقسیم می شوند. تمام مقاله های چاپ شده شواهدی از اهمیت کاربرد مدل های مبتنی بر محاسبه های نرم برای مشکلات آب شناختی، به ویژه آب دهی رود هستند.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش برای پیش بینی آب دهی رود فریزی از مدل برنامه ریزی بیان ژن (GEP) و ماشین بردار پشتیبان (SVM) استفاده شد. در این پژوهش، از گروه روزانه آب دهی در ده سال (1399-1390) مربوط به ایستگاه آب سنجی موشنگ استفاده شد. میانگین بلندی منطقه ی بررسی شده 2171 متر از سطح دریا با طول جغرافیایی "30 '49 °58 تا "30 '4 °58 شرقی و عرض جغرافیایی "1 '20 °36 تا "1 '32 °36 است. از داده های آب دهی روزانه رود از 1 تا 5 روز قبل به عنوان ورودی مدل های GEP و SVM استفاده شد. به منظور اطمینان از همگنی و تکمیل کمبود داده های آب دهی استفاده شده از آزمون ران و ضریب همبستگی میان ایستگاه های هم جوار استفاده شد. سپس داده ها به شکل تصادفی به دو بخش، 80% برای آموزش و 20% برای آزمون و تعیین خطای مدل سازی تفکیک شدند. در مراحل آموزش و اعتبارسنجی براساس ریشه ی میانگین مربعات خطا (RSME)، ضریب همبستگی (R)، اریبی مدل، کارایی مدل کلینگ گوپتا (KGE) و نش-ساتکلیف (NSE) عملکرد مدل بررسی شد. در این پژوهش به منظور برآورد جریان ورودی به رود فریزی با کاربرد مدل SVM، سه نوع تابع کرنل رایج در آب شناسی شامل تابع های پایه ی خطی، چند جمله ای و شعاعی بررسی شد.

    نتایج و بحث:

    از میان تابع های گوناگون، تابع مبنای شعاعی به دلیل داشتن کمترین اندازه ی خطا برای متغیرها انتخاب شد. بهترین الگوی ورودی، الگوی شماره ی 5 بود که در آن متغیرهای آب دهی پیشین با پنج گام زمانی تاخیر استفاده شد، و در مرحله ی آموزش در مدل GEP و SVM بهترین عملکرد را در پیش بینی آب دهی روزانه ی ایستگاه موشنگ داشت. عملکرد مدل اعمال شده نشان داد که SVM (RSME = 1.15، R = 0.985، NSE = 0.85 و KGE = 0.79) در مرحله ی اعتبارسنجی برای پیش بینی آب دهی روزانه ی رود از مدل GEP (RSME = 1.65، R = 0.964، NSE = 0.78 و KGE = 0.69) دقیق تر است.

    نتیجه گیری و پیشنهادها:

    این پژوهش نشان داد که روش محاسبه های نرم (مانند SVM و GEP)، ابزار قدرتمندی در پیش بینی جریان رود است. با کاربرد این مدل ها می توان میان سنجه های ورودی و خروجی رابطه ی مطلوب ایجاد کرد و امکان شبیه سازی دقیق جریان میانگین و حداکثر روزانه را فراهم ساخت.

    کلیدواژگان: آبخیز فریزی، بیان ژن، رواناب، محاسبه های نرم، هوش مصنوعی
  • رهام رحمانی*، سید حمید مصباح صفحات 98-113
    مقدمه

    گاز دی اکسیدکربن که از کاربرد سوخت های فسیلی صنایع در مراکز صنعتی و نزدیکی کلان شهرها تولید می شود، سهم زیادی در تغییر اقلیم و گرمایش جهانی دارد. نگهداشت کربن در گیاهان و خاک منطقه های حفاظت شده به ویژه پارک های ملی طبیعی، ساده ترین و اقتصادی ترین راه کار برای کاهش دی اکسیدکربن جو است. پارک ملی بمو با مساحت 46913 هکتار در نزدیکی مراکز صنعتی شیراز، زرقان، مرودشت و آب باریک؛ ظرفیت بزرگی را برای نگهداشت کربن فراهم کرده است. در این پژوهش تحلیل اقتصادی قابلیت نگهداشت کربن در خاک این پارک در سال 1401، انجام شد.

    مواد و روش ها

    براساس شرایط پوشش گیاهی و زمین ریخت شناسی، به ترتیب 20 و 5 جایگاه در داخل و خارج پارک برای نمونه گیری گزینش شد. نمونه های مرکب خاک از 25 نیم رمرخ به ژرفای 30 و درازا و پهنای 20، سانتی متر، برداشت شد. درصد کربن آلی خاک در آزمایشگاه با روش والکلی-بلک تعیین شد. ارزیابی اقتصادی کربن نگهداشت شده با روش هزینه ی خسارت اجتناب شده در سه سطح کم و براساس ارزش تجارت در صندوق کربن، متوسط و براساس برآورد آینده ی تجارت کربن اتحادیه اروپا و زیاد براساس برآورد هیات بین دولتی تغییر اقلیم انجام شد.

    نتایج

    براساس نتایج اندازه های میانگین کربن نگهداشت شده در خاک زمین های داخل و خارج پارک به ترتیب 40/05 و 21/75 تن در هکتار بود. براساس آزمون t اندازه های میانگین کربن نگهداشت شده داخل و خارج پارک در سطح 1% تفاوت معنی دار داشت. میانگین ارزش اقتصادی خسارت اجتناب شده مربوط به نگهداشت کربن به ازای هر هکتار زمین در داخل پارک در سطح های کم، متوسط و زیاد، به ترتیب 123/12، 410/41 و 3283/26 میلیون ریال برآورد شد. اندازه های متناظر در خارج از پارک به ترتیب 66/86، 222/88 و 1783/04 میلیون ریال برآورد شد. میانگین ارزش اقتصادی کربن نگهداشت شده در خاک هر هکتار زمین داخل و خارج پارک براساس آزمون t در سطح یک درصد تفاوت معنی دار داشت.

    نتیجه گیری و پیشنهادها:

    شرایط مناسب پوشش گیاهی و خاک پارک ملی بمو سبب شده به دلیل خدمات زیست محیطی نگهداشت کربن در خاک و جذب گاز دی اکسیدکربن، این پارک ارزش اقتصادی زیادی داشته باشد. بنابراین این امکان وجود دارد که ارزش اقتصادی چنین خدماتی در محاسبه های مالی لحاظ شود و همه یا بخشی از آن برای حفاظت و گسترش این پارک ها در نظر گرفته شود. نکته ی مهم درباره ی ارزش اقتصادی خدمات پارک ها و زیست بوم های جنگلی، امکان خرید و فروش کربن نگهداشت شده و یا گاز دی اکسیدکربن منتشر شده در جو می باشد. برای این منظور پیشنهاد می شود به چارچوب های قانونی و زیرساخت های لازم برای ایجاد بازار کاربردی نگهداشت کربن و انتشار گاز دی اکسیدکربن در سطح های ملی و منطقه ای توجه شود. افزون بر این، با توجه به قابلیت های طبیعی استان و معیارهای معاهده های بین المللی تغییر اقلیم، امکان استفاده از سرمایه ی خارجی برای کمک به ایجاد و گسترش پارک های ملی و زیست بوم های جنگلی به عنوان مخزن های گازهای گلخانه ای وجود دارد. بنابراین، پیشنهاد می شود از این راه کار های قانونی برای جذب اعتبار از سازمان های بین المللی استفاده شود.

    کلیدواژگان: پارک ملی بمو، نگهداشت کربن، خاک، فارس، هزینه ی خسارت اجتناب شده
  • احمد سلامت، مجتبی اردستانی*، بهرام ملک محمدی صفحات 114-132
    مقدمه و هدف

    توان یابی منابع آب زیرزمینی یکی از اصل های پایه در مدیریت منابع آب است. هدف این پژوهش توان یابی آب زیرزمینی با استفاده از مدل های یادگیری ماشین بردار پشتیبان (SVM) و همچنین دستورالعمل های فراکاوشی (مدل ترکیبی (هیبریدی) ماشین بردار پشتیبان و دستورالعمل بهینه سازی فراکاوشی زنبورعسل (SVM-BA) و مدل ترکیبی ماشین بردار پشتیبان و دستورالعمل بهینه سازی فراکاوشی ازدحام ذرات (SVM-PSO) است.

    مواد و  روش ها

    در این پژوهش در منطقه ی بجنورد عامل های بلندی، شیب، جهت، شاخص رطوبت پستی بلندی، فاصله از آبراهه، تراکم زهکشی، فاصله از گسل، سنگ شناسی، شاخص موقعیت پستی بلندی، شاخص ناهمواری زمین، موقعیت شیب نسبی و شاخص هم گرایی جریان انتخاب شدند. از شرکت آب منطقه ای اطلاعات موقعیت 359 چشمه دریافت شد. دستورالعمل تقسیم بندی تصادفی برای تقسیم نقطه های آموزشی (70%) و نقطه های اعتبارسنجی (30%) استفاده شد. براساس تحلیل حساسیت حذفی، اندازه ی اهمیت و مشارکت متغیرهای ورودی در توان یابی آب زیرزمینی مشخص شد. ارزیابی دقت مدل ها در دو مرحله ی آموزش و اعتبارسنجی براساس روش منحنی مشخصه عامل گیرنده (ROC) انجام شد.

    نتایج

    ارزیابی دقت مدل ها براساس معیار ارزیابی مساحت زیرمنحنی عامل گیرنده (AUC) نشان داد که دقت پیش بینی مدل ترکیبی ماشین بردار پشتیبان و دستورالعمل بهینه سازی فراکاوشی ازدحام ذرات (SVM-PSO) 945/0 بیشتر از دیگر مدل ها (SVM: 0.918 و SVM-BA: 0.932) بود. براساس نتایج مدل برتر در این پژوهش 7/75% از سطح منطقه طبقه ی توان زیاد و 38/66% از سطح منطقه طبقه ی توان خیلی زیاد را کسب کردند. از میان عامل های، موقعیت شیب نسبی (14/5%)، فاصله از گسل (13/4%) و سنگ شناسی (12/3%) در پیش بینی توان آب زیرزمینی بیشترین اهمیت را داشتند.

    بحث و نتیجه گیری

    براساس نتایج این پژوهش، عملکرد مدل ماشین بردار پشتیبان زیاد بود و دو دستورالعمل بهینه سازی فراکاوشی زنبورعسل و فراکاوشی ازدحام ذرات موجب تقویت قدرت پیش بینی مدل شدند. همچنین مدل های یادگیری ماشینی می توانند ارتباط میان عامل های محیطی و آب دهی چشمه ها را شناسایی کنند و با به کارگیری داده های موجود، نقش آن ها را تعیین کنند. عامل موقعیت شیب نسبی به عنوان مهم ترین متغیر و عامل فاصله از گسل نیز به عنوان دومین متغیر مهم در این پژوهش مشخص شدند. نتایج پژوهش نشان داد که در تغذیه ی بخش های زیرسطحی، ذخیره و جریان آب زیرزمینی، گسل های منطقه نقش مهمی داشتند. با کاربرد مدل در شناسایی وضعیت توان آب زیرزمینی عامل سنگ شناسی نیز به عنوان سومین متغیر مهم معرفی شد. در این پژوهش، با پیشنهاد نقشه ی توان آب زیرزمینی، امکان برنامه ریزی و تدقیق آمایش سرزمین برای آبخیز بجنورد فراهم شد.

    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، بجنورد، ماشین بردار پشتیبان، یادگیری ماشینی
|
  • MohammadReza Jafari *, Amin Salehpour Jam Pages 2-16
    Introduction and Objective

    The participation of villagers in watershed management activities has been paid attention to by the country's planners. Surveys have shown that the amount of people's participation was not as expected. This research is aimed at identifying the socio-economic characteristics of local communities, identifying indicators that are effective in reducing barriers and increasing public participation in the implementation of natural resources and watershed projects, understanding the expectations and needs of the local community, and finally providing scientific and technical solutions with the aim Increasing the amount of public participation was done in Asman Abad area of Cherdavel city.

    Materials and Methods

    In this research, the indicators influencing the non-participation of villagers in watershed management activities were determined and categorized based on four economic, social, design-executive and educational-promotional indicators and with 12 sub-indices. The necessary information in this research was collected in the form of a survey and using questionnaires, interviews and numerous meetings with community members and local experts. To determine the sample size from Cochran's correlation, SPSS software was used for data analysis and Cronbach's alpha was used to check the validity of the questionnaire.

    Results and Discussion

    The results obtained from this research showed that in the Asman-Abad watershed, economic, design and implementation indicators played a greater role in people's non-participation than educational-promotional and social indicators. From the perspective of experts, the sub-index of ignoring people's income as a direct economic incentive and not paying attention to non-governmental organizations were the most and least important in people's non-participation, respectively, with an average rating of 9.35 and 3.69. From the point of view of the local communities, the sub-indices of ignoring the people's income as a direct economic incentive and not trusting the results and effectiveness of the projects are the most and the least important, respectively, with an average rating of 8.16 and 5.23 in the non-participation of the people. they had. The general result of the survey of local communities indicated that the factors of implementing multi-purpose projects and considering the interests of watershed residents can be the basis for trust and attracting active participation of people in watershed management projects.

    Conclusion and Suggestions:

    In Asman Abad watershed, the prioritization of indicators affecting people's non-participation in watershed projects showed that economic and design-executive indicators played a greater role compared to educational-promotional and social indicators. Also, the results of the weights obtained from the Friedman test for ranking the sub-indices affecting people's non-participation showed that two sub-indices - ignoring the people's income as a direct economic incentive and not paying attention to the opinions and suggestions of the watershed residents in the different stages of needs assessment, design and the implementation of watershed projects, from the point of view of both groups, were in the first four priorities and were relatively more important in the non-participation of rural communities. Therefore, according to the findings of the research in order to create or improve people's participation in watershed management projects in the studied area, it is suggested that before the implementation of natural resources and watershed management projects, in relation to the existing problems, the conditions of the region and even the necessity of implementing the project Collect the points of view of the local community. Attracting the opinion of the residents of the watershed with the aim of cooperation in the implementation, protection, restoration and maintenance of projects, balanced and equal use of natural resources by the beneficiaries, appropriate use of the economic, social and technical abilities and capacities of the residents and the local community in creating and strengthening the participation of the local community is very effective Is.

    Keywords: Friedman Test, Unsuspectinge tests, Cronbach's alpha, Multi-criteria decision making, Cochran's relationship
  • Ghobad Rostamizad *, Mojtaba Pakparvar, Parviz Abdinejhad Pages 17-31
    Introduction and Objective

    Evapotranspiration govern the water and energy balance of the soil, primarily used in general circulation models and hydrological modeling of weather conditions. Consequently, predicting river flow, forecasting crop performance, water management systems, and the quality of rivers or lakes all depend on evapotranspiration levels. Therefore, accurate estimation of water bilan is essential. Improved and precise estimations of evapotranspiration enable effective irrigation planning and optimal water usage for other agricultural purposes. The goal of this research is to evaluate and validate the surface energy balance model, SEBS, in determining evaporation-transpiration in the Sohrin-Qareh Chiran Plain, located 30 kilometers northwest of Zanjan city.

    Materials and methods

    In this study, the actual evapotranspiration were determined using the SEBS energy balance model and Landsat imagery in the Sohrin-Qareh Chiran Plain. A total of 17 Landsat-8 images, along with weather data from the Zanjan airport station, were examined. Additionally, with the help of the SEBS model, the evapotranspiration of a five-hectare wheat field was calculated and validated for the time period from September 22, 2020, to September 22, 2021. The required inputs for the SEBS model, including albedo, land surface temperature, emissivity, NDVI, vegetation cover index, leaf area index, vegetation height, and canopy density, were prepared in the ENVI software environment. The data on precipitation and water consumption volume were also determined using the soil water balance model.

    Results and discussion

    The study found that the evapotranspiration estimated by the soil water balance model was 24115 m3, while the evapotranspiration estimated by the SEBS model was 28750 m3, with a 16.12% error. Additionally, the SEBS model was calibrated using four indices - R2, RMSE, MAE, and MBE - with values of 0.844, 1.06, 1.12, and 0.25, respectively. These results indicate that the SEBS algorithm is accurate enough to estimate ETa in the study area.

    Conclusion and Suggestions:

    Therefore, based on the results of this research, it can be said that the use of satellite images in estimating actual evapotranspiration (ET) is reliable compared to field measurement methods. Considering the limitations of traditional moisture balance methods (such as being point-specific, time-consuming, costly, requiring precise instruments, and almost impractical with the use of lysimeters) and the advantages of utilizing satellite images (covering a wide area of farms or orchards, being cost-effective and fast), acceptable results can be achieved in estimating evapotranspiration while accepting a low margin of error.

    Keywords: satellite images, Soharin Plain, Remote Sensing, Soil Water Balance Model
  • Seyed MohammadReza Habibian *, Gholam Reza Ghahari, Ahmad Hatami Pages 32-48
    Introduction and Objectives

    The history of flood spreading in the lands adjacent the rivers and flood irrigation reaches several thousand years. There are evidences of the use of floods to increase plant production in different parts of Iran, including the cities of Qazvin, Baluchistan, Khorasan, Fars, Isfahan and Khuzestan. Surveys conducted in 20 arid and semi-arid regions of the country indicate that in most regions, production indices and the percentage of plant canopy cover have increased significantly in the field of flood spreading compared to the control. The purpose of this research is to investigate the effect of flood spreading on rangeland vegetation dynamics and to determine the fluctuations of plant indices corresponding to climatic indices in a 6-year period.

    Materials and Methods

    In order to monitoring and comparison the fluctuations of vegetation indices was selected in Aquifer Management Kowsar Station, 2 networks (representative of the flood spreading area) with the names Bisheshzard 1 and Bisheshzard 4 and adjacent to them an area of ​​5 hectares outside the networks spreading as a control. The representative of the area without flood spreading). From 2016 to 2022 for 6 years, in the second half of May every year, 10 transects with a length of 150 meters and 100 plots of one square meter were established in a systematic-randomness manner in the strips of networks and the control field. The rangeland type indice species of flood spreading Gareh Bygone Plain (GBP) of Fasa shrubs are Dendrostellera lessertii (Wikstr) Van Tiegh., Heliantemum lippii (L) Pers Astragalus ssp. with understory of annual Grasses and forbs respectively. Plant indices (species name, percentage of canopy cover, number of bases per square meter, vegetative form and species biomass) and soil surface coverage (percentage of stones and pebbles, percentage of litter and percentage of bare soil) were collected every year. Using the modified six-factor method, the rangeland condition in flood distribution networks was evaluated in wet years and in dry years. For the comparison of different rangeland treatments in the survey years, flood spreading networks and strips and control area from different statistical methods (split-split plot design in time and space in the form of complete random blocks), correlation coefficients, was used step by step regression to determine the forecasting model for the production and canopy cover of rangeland plants and for average comparisons Duncan's test at the 5% level.

    Results and Discussions

    The results of the analysis of variance showed that the amount of plant indices evaluated between the survey years, between the networks and between the flood spreading strips had a significant difference at the level of 1% with the control. The percentage of plant canopy cover during the survey period from 8.69% in 2021 to 55.51% in 2020 and the production rate from 175.32 kg per hectare in 2021 to 813.55 kg per hectare in the year 2020 was variable. Using the adjusted 6-factor method, the rangeland condition in the networks with flood spreading in wet years was evaluated as good and in dry years as fair, while in the control area (without flood spreading) in wet years, It was assessed as poor to fair and in dry years, very poor to non-suitable for grazing. Based on the results of the correlation analysis, a positive and significant correlation was obtained between the canopy cover and plants rangeland biomass at the level of 1% (R²=0.86). The step by step regression results also showed that in the plant production prediction model, the independent variables (climate indicators) are the annual rainfall (R²=0.34) the average minimum temperature (r=0.26), the amount of rainfall in The growing season of plants (R²=0.15), the average annual temperature (R²=0.11) and their sum (R²=0.86) and in the prediction model, of plant canopy cover percentage, the independent variable of rainfall in the growing season of plants (R²=0.87) had the main and decisive contribution in estimating the value of the dependent variable.

    Conclusion and Recommendations:

    In general, it can be concluded that the percentage of plant canopy cover of Bishehzard network 1 in wet years (water years 2015-2016, 2016-2017, 2018-2019 and 2020-2021) compared to Bishehzard network 4 and control. It is statistically significant and in dry years (water years 2017-2018 and 2021-2022) these percentages are higher in control compared to two networks of Bishehzard 1 and 4. In general, there is a correlation between the production of plants with a canopy cover (R²=0.86), with the amount of annual rainfall (R²=0.92), with the amount of rainfall during floods (R²=0.84), with the number of floods (R²=0.96) =), with the duration of floods (R²=0.96), with the autumn and winter rainfall (R²=0.94) and with the rainfall in the plant growth Period (R²=0.93) positive and significant correlation at the level of 1% was obtained. In general, the changes in the amount of the plant canopy cover index are in harmony with the changes in the amount of annual rainfall, the number of rainy months, its distribution, and the number and volume of effective floods in the growing season of plants. Based on the statistics from 2016 to 2022, the 6-year average dry matter production in control is 252.25 and in Bishehzard 1 and 4 it is estimated to be 528.31 and 362.17 kg per hectare, respectively. The production of flood spreading networks is about 1.43 to 2 times that of control. From 2015 to 2022, there was a significant difference in plant production index fluctuations in Bishehzard 1 and 4 networks compared to the control. In general, considering that water is one of the main factors limiting the growth and development of plants in arid and semi-arid regions, the use of flood spreading as a simple, low-cost and nature-compatible method to improve quantitative growth indices rangeland plants are inevitable

    Keywords: flood effect, rangeland monitoring, plant canopy coverage, Rangeland production, Gareh Bygone of Fasa
  • Ehsan Zahedi, Ali Talebi *, Kamran Davari, Vahid Mousavi Pages 49-61
    Introduction

    Iran is located in arid and semi-arid areas of the world and the major factor in this region is water shortage. The intensive use of groundwater resources has often affected ground water levels in many parts of the world. This research was carried out with the aim of determining the appropriate management strategies for the optimal use of water resources in the Darband Samalghan watershed with the SWOT approach.

    Materials and methods

    In order to carry out this research, several stages have been implemented, which include collecting information and data from the study area, as well as collecting all the strengths and weaknesses, opportunities and threats of the area, from the perspective of a group including experts and specialists in water resources to make a decision about the strategies. In the next stage, they were informed about the conditions of the region and the purpose of this study, and then scoring of internal factors (strengths and weaknesses) and external factors (opportunities and threats) was obtained. And by examining the factors with the current situation and choosing the best strategic group among SO, WO, ST and WT strategies, the SWOT matrix was formed and the most important management strategies compatible with the region were presented.

    Results and discussion

    To determine the management strategies of water resources in Darband Samalghan watershed, the average of all SWOT tables was calculated. The sum of the scores obtained from the evaluation matrix of internal and external factors were 1.838 Strengths, 2.276 weaknesses, 1.908 opportunities, and 2.572 threats respectively, and as a result, the weaknesses outweigh the strengths. They prevail and also the threats are ahead compared to the opportunities. WT strategy, from the point of view of the experts present in the brainstorming session, had the most establishments among other strategies, and the strategies of this study area were close to defensive strategies. This strategy aims to minimize losses caused by threats and weaknesses.

    Conclusions and suggestion:

    After determining the parameters of weakness, strength, opportunity, and threat, finally the defensive strategy was determined as the best management strategy in Darband Samalghan area. According to the results obtained from this research, based on the opportunities and strengths in the region, it is possible to propose solutions that neutralize the threats and weaknesses in order to achieve the balance of the region's aquifer. If we lose time and the main factor of opportunity, the situation in the not so distant future will become much more critical than the current situation.

    Keywords: Aquifer, defensive strategy, Water shortage, SWOT
  • Seyed Javad Naghibi *, Majid Baghernejad, Seyed Ali Abtahi, Seyed AliAkbar Mousavi, Mehdi Zarei Pages 62-80
    Introduction and Objective

    Urbanization has led to environmental challenges; one of these challenges is heavy metal contamination in which is a serious concern for the public health and health of watershed residents issues. One of the heavy metals that play a major role in soil pollution in urban ecosystems is Lead (Pb). Pb has been used by humans for a long time, and in recent decades, leaded gasoline is one of the main sources of this pollutant in urban watersheds. The use of digital soil mapping using the functions available in geostatistics has changed the zoning of soil pollution compared to the old methods and can lead to the optimal management of soil pollution while land use can also have a great impact on this management. The aim of this research is to determine the amount of Pb heavy metal in soil and its relationship with land use.

    Materials and methods

    The study area was Shiraz urban watershed with an area of ​​41133 hectares, as a part of the Maharloo lake watershed, located in the central part of Shiraz township, Fars province in the south of Iran. Soil moisture and temperature regims of study area are xeric and thermic respectively. The studied land uses were bare lands, urban parks, gardens and mountain range lands In order to determine the physical and chemical properties of the soil, 30 soil samples were taken from the depth of 0 to 20 cm from each land use. Geographic information system (GIS) and spherical and exponential variogram geostatistical models were used to produce digital maps. Kriging method was also used to estimate the physical and chemical properties, and the amount of Pb.

    Results and discussion

    Based on the results of this research, the difference in soil chemical properties such as reaction, equivalent calcium carbonate and the amount of organic matter in different uses was significant. Also, the amount of cation exchange capacity and lead pollution was significant at the level of 0.01. The results of this research showed that in urban watershed soils of Shiraz, the amount of Pb was influenced by some chemical characteristics of the soil such as organic matter and cation exchange capacity. In the studied area in different land uses, the trend of Pb contamination was as follows: mountain range lands < gardens < urban parks < bare lands.

    Conclusions and suggestions:

    The results of current research showed that different land uses can affect the amount of Pb. Considering the problem of soil pollution in urban watersheds and the important effect of land use on its amout, it is suggested to carry out research and urban development projects for detailed investigations of land use and its relationship with other environmental characteristics, including soil pollution. It is also suggested to carry out more local and thematic researches in urban ecosystems on the effect of various types of plant species on the amount of heavy metals in the examined soil, so that by planting that type of vegetation, soil decontamination can be helped.

    Keywords: Urban watershed, Lead, GIS, Kriging
  • Saber Jamali, Fereshte Rahimi Aghcheshme, MohammadJavad Amiri * Pages 81-97
    Introduction and Objective

    Rivers serve as crucial sources of freshwater on Earth, and precise prediction of river flows plays a vital role in effective water resource management. To address this need, researchers have proposed various models. These models can be categorized into two types: (1) hydrological/hydraulic physically based models and (2) data-driven models. The cited papers provide evidence of the significance of employing data-driven models for hydrological issues, particularly in predicting river discharge.

    Materials and Methods

    In this study, the researchers utilized a gene expression programming model (GEP) and support vector machine (SVM) to predict the discharge of the Ferizi River. The dataset used in the study covered a period of ten years (2011-2020) and consisted of daily Ferizi river discharge readings obtained from the Moushang hydrometry station. The study area had an average altitude of 2171 meters above sea level, with a longitude range of 58° 49' 30" to 59° 4' 30" E and a latitude range of 36° 20' 1" to 36° 32' 1". For the prediction models, daily river discharge data from 1 to 5 days ahead were utilized as input variables for both the GEP and SVM models. To ensure data homogeneity and address any deficiencies, the researchers employed the run test and calculated the correlation coefficient between neighboring stations. Subsequently, the dataset was randomly divided into two groups: 80% for model training and 20% for model testing, as well as evaluating the modeling error. The performance of the models was assessed during the training and validation stages using various evaluation metrics, including root mean square error (RMSE), coefficient of correlation (R), bias, Kling Gupta (KGE), and Nash–Sutcliffe model efficiency (NSE). Additionally, in order to estimate the inflow to the Ferizi River using the SVM model, three common types of kernel functions in hydrology were examined, namely linear kernel, polynomial, and radial basis functions.

    Results and Discussion

    Among the different functions considered, the radial basis function was selected due to its lower error compared to other functions when applied to the variables. The best input model, Model No. 5, incorporated previous flow variables with a delay of five time steps. In the training phase, both the GEP and SVM models exhibited the highest performance in forecasting the daily flow of Moshang station. The performance of the applied models suggests that SVM (RSME = 1.15, R = 0.985, NSE = 0.85, and KGE = 0.79) demonstrates higher precision in the validation stage for river discharge prediction compared to GEP (RSME = 1.65, R = 0.964, NSE = 0.78, and KGE = 0.69).

    Conclusion and Suggestions :

    This study has demonstrated that the utilization of soft computing techniques, such as SVM and GEP, is a powerful tool in predicting river flow. These techniques are capable of establishing a favorable relationship between input and output parameters, enabling accurate simulation of average and maximum daily flow.

    Keywords: Artificial intelligence, Ferizi watershed, Gene expression, runoff, soft computing
  • Roham Rahmani *, Seyed Hamid Mesbah Pages 98-113
    Introduction

    Carbon dioxide gas, produced from fossil fuels in industrial centres and near big cities, has a significant effect on climate change and global warming. Sequestration of carbon in plants and soil of protected areas, especially national natural parks, is the simplest and most economical way to reduce atmospheric carbon dioxide. The National Bamou Park, with an area of 46,913 hectares near the industrial centres of Shiraz, Zarghan, Maroodasht and Abbarik, provided a good chance for carbon sequestration. In this research economic analysis of this park's soil carbon sequestration capability in 2022 was done.

    Materials and Methods

    Based on vegetation cover and geomorphological conditions, 20 and 5 locations inside and outside the park were selected for sampling. Composite soil samples were taken from the 25 profiles with a depth of 30 cm length and width of 20 cm. The Wallcly-Black method was used to determine the percentage of soil organic carbon in the laboratory. The economic evaluation of the sequestered carbon was done using the damage cost avoided method at three levels: low estimate based on the values of trade in the Prototype Carbon Fund, medium estimate based on anticipated values in the future European Union carbon trading scheme and high estimate based on the damage cost assessment made by Intergovernmental Panel on Climate Change.

    Results

    Based on the results, the average measures of carbon sequestered in the soil of the lands inside and outside the park were 40.05 and 21.75 tons per hectare, respectively. Based on the t-test, the average carbon sequestered inside and outside the park significantly differs at 1%. The average economic value of avoided damage related to carbon sequestration per hectare of land inside the park at low, medium and high levels are 123.12, 410.41 and 3283.26 million rials, respectively. The corresponding amounts outside the park are 66.86, 222.88 and 1783.04 million rials. The average economic value of sequestered carbon in the soil of each hectare of land inside and outside the park, based on the t-test, has a significant difference at the level of 1%.

    Conclusions and Recommendations:

    The suitable conditions of vegetation and soil of Bamou National Park have caused this park to have a high economic value because of the environmental services of carbon sequestration in the soil and absorption of carbon dioxide gas. Thus, it is possible the economic value of such services is considered in financial calculations, and all or part of it is allocated for the protection and expansion of these parks. An important point about the economic value of the parks and forest ecosystems services is the possibility of buying and selling carbon sequestered or carbon dioxide gas emitted into the atmosphere. For this purpose, it is suggested to pay attention to the legal frameworks and necessary infrastructures for creating an applied market of carbon sequestration and carbon dioxide emission at the national and regional levels. In addition, concerning the natural resources of Fars province and the criteria of international climate change agreements, it is possible to use foreign capital to help create and expand national parks and forest ecosystems as greenhouse gas reservoirs. Therefore, it is suggested to use these legal agreements to attract credit from international organizations.

    Keywords: Carbon sequestration, Damage cost avoided method, Fars, National Bamou park, soil
  • Ahmad Salamat, Mojtaba Ardestani *, Bahram Malekmohammadi Pages 114-132
    Introduction

    Finding the potential of groundwater resources is one of the basic principles in water resources management. The aim of this research is to determine the potential of groundwater using support vector machine learning (SVM) models as well as metaheuristic algorithms (hybrid support vector machine model and the bee metaheuristic optimization algorithm (SVM-BA) and hybrid model of the support vector machine and particle swarm optimization algorithm (SVM-PSO).

    Materials and methods

    The factors of elevation, slope, aspect, topographic humidity index, distance from stream, drainage density, distance from fault, lithology, topographic position index, land roughness index, relative slope position and flow convergence index were selected in Bojnurd region. Information on the location of 359 springs was received from the regional water company. Random division algorithm was used to divide training points (70%) and validation points (30%). Based on the removal sensitivity analysis, the importance and contribution of the input variables in determining the groundwater potential were determined. The accuracy of the models was evaluated in two stages of training and validation based on the receiver operating characteristic (ROC) curve method.

    Results

    The evaluation of the accuracy of the models based on the evaluation criteria of the area under curve (AUC) showed that the prediction accuracy of the hybrid model of the support vector machine and the particle swarm optimization algorithm (SVM-PSO) is 0.945 more than other models (SVM: 0.918 and SVM-BA: 0.932). Based on the results of the superior model, the high potential class and the very high potential class accounted for 7.75% and 38.66% of the area respectively. Among the factors, relative slope position with 14.5%, distance from the fault with 13.4% and lithology with 12.3% were the most important in predicting groundwater potential.

    Discussion and Conclusion

    Based on the results of this research, the support vector machine model has a high performance, and two optimization algorithms, the bee metaheuristic and particle swarm optimization algorithm, strengthen the predictive power of the model. Also machine learning models can identify the relationship between the environmental factors and the water supply of the springs and determine their role by using the available data. The relative slope position factor was identified as the most important variable and the distance from the fault factor was considered as the second most important variable in the present study. The results of the research showed that the faults in the region play an important role in aquifer recharge, storage and flow of groundwater. The lithological factor was also introduced by the model as the third important variable in identifying the state of groundwater potential. In this research, by presenting the groundwater potential map, it is possible to plan and verify land use planning for the Bojnurd watershed.

    Keywords: Bojnurd, Groundwater, Machine learning, Support Vector Machine