فهرست مطالب

تحقیقات منابع آب ایران - سال نوزدهم شماره 5 (پیاپی 68، زمستان 1402)

مجله تحقیقات منابع آب ایران
سال نوزدهم شماره 5 (پیاپی 68، زمستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/12/01
  • تعداد عناوین: 15
|
  • حامد مازندرانی زاده*، سیده مرضیه حسینی صفحات 1-13

    افزایش بهره وری آب یکی از سازوکارهای مدیریت مصرف آب است و ابزارهای اقتصادی نظیر قیمت آب می تواند منجر به کاهش مصرف و افزایش بهره وری شود. سد طالقان تامین کننده اصلی آب مورد نیاز بخش کشاورزی دشت قزوین است که در سال های اخیر به دلایل مختلف نظیر تغییر اقلیم و افزایش جمعیت مقدار آب تخصیص یافته به آن کاهش یافته است. عدم تغییر الگوی کشت و توزیع آب متناسب یا آب تخصیص یافته از یک سو و قیمت پایین آب از سوی دیگر سبب استفاده نادرست از آب در شبکه آبیاری دشت قزوین شده است. در این پژوهش در ابتدا به برآورد قیمت تمام شده آب با استفاده از روابط اقتصاد مهندسی و تاثیر آن بر درآمد کشاورزان در شبکه آبیاری دشت قزوین پرداخته شد. سپس، به بهینه سازی الگوی کشت و توزیع آب در صورت عرضه آب به قیمت هزینه تمام شده آن، با درنظر گرفتن رفاه کشاورزان پرداخته شد. برای بهینه سازی از الگوریتم ژنتیک و برای بررسی بهره وری آب از دو شاخص CPD و NBPD بهره گرفته شد. قیمت هر متر مکعب آب بر اساس هزینه های تمام شده در شبکه آبیاری دشت قزوین 8595 ریال برآورد شد. نتایج نشان داد عرضه آب با قیمت 8595 ریال در شرایط فعلی، باعث کاهش رفاه کشاورزان می شود. در حالی که با بهینه سازی الگوی کشت و توزیع آب علاوه بر تامین رفاه کشاورزان، مقدار تقاضای آب به میزان قابل توجهی کاهش می یابد و متوسط شاخص CPD حدود 69/4 درصد نسبت به وضعیت فعلی افزایش می یابد؛ بنابراین افزایش قیمت آب بدون بهینه سازی الگوی کشت و توزیع آب در شبکه آبیاری دشت قزوین نمی تواند راهکار مناسبی برای مدیریت منابع آب باشد.

    کلیدواژگان: قیمت گذاری آب، منابع آب، باز تخصیص، قیمت فروش
  • نازنین حیدری*، یعقوب دین پژوه، احمد فاخری فرد صفحات 14-27

    در این تحقیق، اهمیت نسبی متغیر های مختلف هواشناسی موثر بر تبخیر-تعرق پتانسیل گیاه مرجع (ET0) در دو ایستگاه (زنجان و ماهنشان) با حداقل 20 سال آمار منتهی به 2021 تحلیل شده است. روش پنمن-مانتیث برای تخمین ET0 استفاده شد. برای مطالعه اهمیت نسبی متغیرهای اقلیمی بر تبخیر-تعرق پتانسیل گیاه، از روش تجزیه به عامل ها استفاده شد. داده‎ ها شامل بارش، میانگین دمای هوا (بیشینه و کمینه)، سرعت باد، رطوبت نسبی و ساعات آفتابی بوده و همبستگی بین آنها تحلیل شد. نتایج نشان داد که بجز یک مورد (باد با بارش) که همبستگی معنی‎دار نداشته ‎اند، در سایر موارد ضرایب همبستگی بین متغیرها در سطح 5 درصد معنی ‎دار بودند. در هر دو ایستگاه، دو مولفه اول دارای مقدار ویژه بیش از یک بود و مولفه های بعدی مقدار ویژه بسیار ناچیزی (نزدیک صفر) داشتند. در زنجان، دو مولفه اول در کل 80/673 درصد واریانس را توجیه می کرد. این رقم در ماهنشان بیش از 82/5 درصد بود. در هر دو ایستگاه پارامتر ساعات آفتابی مهمترین عامل موثر بر ET0 بود، پس از آن پارامترهای حداکثر دمای هوا، حداقل دمای هوا و رطوبت نسبی به ترتیب در رتبه ‎های دوم تا چهارم قرار گرفتند. نتایج نشان داد که در هر دو ایستگاه، متغیر بارش بر روی ET0 اثر چندان موثری نداشته است. رسم نمودار عمود برهم مولفه های اول و دوم در ایستگاه ها نشان داد که الگوی موقعیت مکانی پارامترهای اقلیمی در هر دو ایستگاه مشابه هم بود. یافته‎ های این مطالعه در مدیریت منابع آب منطقه می تواند مفید واقع شود.

    کلیدواژگان: استان زنجان، تبخیر-تعرق، تجزیه به عامل ها، تجزیه به مولفه های اصلی
  • امین اکبری مجد، جوانشیر عزیزی مبصر*، علی رسول زاده، مهسا حسن پور کاشانی صفحات 28-50

    اگرچه اخیرا مدل سازی بارش-رواناب چالش بزرگی به حساب نمی آید، اما این مورد همچنان در حوضه و یا زیرحوضه های فاقد آمار یکی از مسایل چالش برانگیز برای محققان این حوزه است. یکی از روش های نوین در این زمینه استفاده از تکنیک های سنجش از دور و استفاده از یادگیری ماشین (هوش مصنوعی)  بوده است. در این تحقیق برای محاسبه رواناب در حوضه های فاقد آمار، از دو حوضه شامل حوضه ایستگاه هیدرومتری سامیان و حوضه ایستگاه هیدرومتری عموقین در دشت اردبیل استفاده شد. ایستگاه اول به عنوان خروجی حوضه دشت اردبیل و برای آموزش و واسنجی مدل و از ایستگاه دوم به عنوان حوضه فاقد آمار برای صحت سنجی و آزمون، انتخاب شدند. مدل سازی با استفاده از 9 پارامتر ورودی شامل فشار هوا، شاخص پوشش گیاهی (پوشش کم و زیاد)، دمای خاک، دمای سطح زمین، حجم آب خاک، رواناب، پتانسیل تبخیر و بارش انجام شد. همچنین، از یک پارامتر مربوط به آمار مشاهداتی ایستگاه ها، به عنوان خروجی استفاده شد. مدل سازی با استفاده از چهار مدل شامل NARX، ANN-ACO، ANN-GA، ANN-PSO انجام و برای ارزیابی دقت مدل ها از آماره های MSE، R2، RMSE، NSE و MAE استفاده شد. نتایج نشان دادند که مدل NARX به ترتیب و با دقت 0/001، 0/86، 0/039، 0/855 و 0/015 به وضوح نسبت به سایر مدل ها از برتری بسیار خوبی برخودار است. باتوجه به امکان دستیابی به نتایجی با دقت بالا و باتوجه به وجود حوضه های کم آمار و فاقد آمار در سرتاسر جهان، استفاده از روش های سنجش از دور در ترکیب با هوش مصنوعی می تواند بخشی از چالش های هیدرولوژیست ها را پاسخ دهد.

    کلیدواژگان: GIS، NARX، حوضه های فاقد آمار، سنجش از دور، شبکه عصبی مصنوعی، منحنی بارش رواناب
  • ایمان حاجی راد، خالد احمدآلی*، عبدالمجید لیاقت صفحات 51-61

    رشد روزافزون جمعیت و به تبع آن افزایش تقاضا برای غذا، کمبود منابع آب و افزایش رقابت بین بخش های مختلف مصرف کننده آب، تعیین دقیق نیاز آبی گیاهان زراعی را به امری ضروری تبدیل کرده است. تا به امروز مطالعات بسیار زیادی روی برآورد نیاز آبی با استفاده از عوامل مختلف صورت گرفته و معادله فائو- پنمن- مونتیث به عنوان روش استاندارد معرفی شده است که کار کردن با آن نیازمند استفاده از داده های زیاد و محاسبات طولانی است. این پژوهش با هدف مدل سازی نیاز آبی تجمعی محصولات استراتژیک (گندم، جو، ذرت دانه ای و ذرت علوفه ای) در عرض های مختلف جغرافیایی (نوار عمودی غربی کشور) فقط با متغیر ورودی زمان (طول دوره رشد) انجام شد. با توجه به سیگموئیدی بودن نمودار نیاز آبی تجمعی محصولات مختلف در مقابل زمان دوره رشد، سه مدل لجستیک سه پارامتری، گوسین و پلی نومیال مرتبه سه برای مدل سازی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که هر سه مدل مورد استفاده، با توجه به سه شاخص ، RMSE و NSE از دقت بالایی در برآورد نیاز آبی تجمعی در طول دوره رشد برای محصولات مورد بررسی برخوردار بودند؛ اما مدل لجستیک برخلاف دو مدل گوسین و پلی نومیال، در محدوده طول دوره رشد، شکل اصلی خود را حفظ نموده و از جنبه فیزیکی و بیولوژیکی برای مدل سازی نیاز آبی تجمعی بسیار مناسب تر است. با استفاده از این مدل به راحتی نیاز آبی محصول مورد نظر را در هر لحظه و هر بازه زمانی دلخواه از دوره رشد در مقیاس ثانیه، دقیقه، روز، هفته، ماه با دقت بالا برآورد کند. بر اساس نتایج این تحقیق برای هر محصول در یک منطقه همگن از نظر طول دوره رشد، معادله ای با دقت بسیار بالا ارائه شد که از نتایج آن می توان نیاز آبی را به راحتی و با دقت بالا برآورد نمود.

    کلیدواژگان: مدل سازی ریاضی، نیاز آبی تجمعی، طول دوره رشد، تبخیر- تعرق
  • محمدسعید نجفی*، سمیه ایمانی، وحید شکری کوچک صفحات 62-82

    وقوع رویدادهای فرین جوی در دهه های گذشته به دلیل گرم شدن سیاره زمین به طور قابل توجهی افزایش یافته است. در حالی که کنترل این رویدادها غیرممکن است، ارائه پیش بینی های مناسب جوی می تواند به آمادگی بهتر جامعه برای مواجهه با رخدادهای فرین جوی کمک کند. مدل های منطقه ای پیش بینی عددی وضع هوا به عنوان یک ابزار مناسب برای پیش بینی رویدادهای فرین جوی به طور گسترده به کار گرفته می شوند. این مطالعه به حساسیت سنجی مدل WRF نسبت به پامتر سازی فیزیکی شامل طرح واره های مختلف خردفیزیک، لایه مرزی سیاره ای، تابش طول موج کوتاه و بلند، لایه سطحی و همرفت در پیش بینی بارش در استان اصفهان به عنوان یک ناحیه خشک و نیمه خشک می پردازد. مدل در دو دامنه (اول) 12 و (دوم) 4 کیلومتری و با استفاده از داده های GFS به عنوان شرایط اولیه و مرزی برای 17 رخداد بارشی فرین در دوره 2018-2011 و با پیکربندی های مختلف اجرا شد. برای ارزیابی خروجی مدل WRF از داده های 77 ایستگاه باران سنجی در منطقه مورد مطالعه‏ استفاده شد. در نهایت، جهت ارزیابی کارایی مدل WRF از چندین معیار آماری و توزیع بارش مکانی و زمانی در منطقه مورد مطالعه، استفاده شد. نتایج این مطالعه نشان داد که انتخاب طرح واره های فیزیکی مناسب برای پارامترهای تابش موج کوتاه، بلند و لایه سطحی می تواند دقت پیش‎ بینی بارش در دامنه دوم را افزایش دهد. هرچند که مهم ترین طرح واره در پیش بینی بارش، طرح واره خردفیزیک است. به طوریکه انتخاب طرح واره مناسب خردفیزیک می تواند تا حد زیادی دقت پیش بینی بارش در یک منطقه را بهبود بخشد. در محدوده استان اصفهان طرح واره های Revised Monin-Obokhov، Dudhia، RRTMG، NSSL، TiedTKE و BouLac به ترتیب برای پارامترهای فیزیکی لایه سطحی، تابش طول موج کوتاه و بلند، خردفیزیک، همرفت و لایه مرزی سیاره ای دارای بیشترین کارایی در پیش بینی بارش بودند. بنابراین استفاده از این طرح واره ها جهت استفاده در مطالعات آتی با هدف پیش بینی بارش و استفاده در سامانه های پیش بینی سیلاب، پیشنهاد می شود.

    کلیدواژگان: اقلیم خشک و نیمه خشک، بارش فرین، پیش بینی عددی وضع هوا، پارامترسازی فیزیکی
  • فرشاد نژادشاه محمد*، فرزاد امینیان، سمیرا پاشائی، محمد جلالی، آزاده حسینی، سمین سلیمی صفحات 83-98
    دریاچه ارومیه در دوره خشک سالی قرارگرفته و حجم بالایی از املاح و نمک ها در بستر آن ترسیب شده اند. این رسوبات، املاح ارزشمندی جهت استحصال دارند. هدف کلی این تحقیق، تدوین استراتژی مناسب برای برداشت رسوبات موجود در بستر خشک شده دریاچه و استحصال املاح ارزشمند آن است که به طور غیرمستقیم کمکی در کاهش اثرات مضر محیط زیستی مرتبط با رسوبات اضافی خواهد داشت. بدین منظور از تحلیل SWOT برای ارزیابی عوامل داخلی و خارجی مرتبط با بهره برداری اقتصادی رسوبات استفاده شد. بنابراین، در گام اول با مطالعات کتابخانه ای و بررسی های صحرایی، وضعیت کلی دریاچه از لحاظ وضعیت املاح موجود در رسوبات مورد ارزیابی قرار گرفت. در گام بعدی خبرگانی متشکل از 87 نفر، با استفاده از پرسشنامه باز و روش تحلیلی و توصیفی مبتنی بر SWOT و روش دلفی به تدوین استراتژی های مختلف پرداختند. نتایج این تحقیق نشان داد رسوبات دریاچه عناصر با ارزشی همچون پتاسیم با متوسط غلظت %1/5 و منیزیم %5 برای استحصال دارد. ماتریس ارزیابی عوامل داخلی و خارجی در تحلیل ها به ترتیب امتیاز  2/41 و 2/38 را به دست آوردند که نشان ‎ دهنده فراوانی بالای نقاط ضعف و تهدیدها در مسیر این هدف، و برتری استراتژی تدافعی، نسبت به سایر استراتژی ها دارد. در حالت کلی 6 استراتژی تدافعی در شرایط فعلی امکان اجرا دارد که به معنای پرداختن به نقاط ضعف و کاهش تهدیدها برای ایجاد پایه ای در برداشت رسوبات و استحصال املاح ارزشمند آن است. ضعف دانش عمومی، عدم توسعه واحدهای صنعتی مرتبط، کم کاری رسانه ای در تبیین اهمیت برداشت رسوبات، بی توجهی به متخصصان مهم ترین نقاط ضعف و تهدید در این استراتژی ها هستند.
    کلیدواژگان: بهره وری اقتصادی، رسوبات و املاح دریاچه ارومیه، SWOT، استراتژی تدافعی
  • محمدتقی ستاری، محمد بابایی، هوشنگ غلامی، محمد پیرحیاتی، فریبرز معصومی، محمد مسافری* صفحات 99-113
    ماحصل ورود انواع ترکیبات شیمیایی معدنی و آلی به مخازن سدها، افت کیفیت آب و مشکلات بعدی ناشی از آن است. در چنین شرایطی توجه به پایش کیفی و حفاظت از منابع آب سطحی از اصول توسعه پایدار منابع آب هر کشور است. هدف مطالعه حاضر ارزیابی تغییرات کیفی آب سد ارس در دو ایستگاه ورودی و خروجی به مخزن سد طی دوره مطالعاتی سال آبی 1400 و 1401 است. در این مطالعه طی هشت مرحله 16 نمونه آب از ورودی و خروجی برداشت شد و پارامترهای کیفی آب مورد واکاوی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که سد ارس به عنوان یک واحد ته نشینی عمل می کند. طبق نتایج بیشترین مقدار مجموع کلیفرم، BOD5، نیترات و فلزات سنگین از جمله سرب، آرسنیک و کادمیوم به ترتیب معادل (MPN/100ml) 0/01، 0/03، 0/008، 9، 18000 میلی گرم بر لیتر و متوسط میزان EC در ورودی و خروجی سد به ترتیب معادل 1279/3 و 1396/4 میکروزیمنس بر سانتی متر بود. افزایش EC می‎تواند ناشی از تاثیر تبخیر و نیز ورود جریان های آلوده کننده باشد. به منظور ارزیابی تمایل آب به رسوب گذاری یا خوردگی از شاخص های LSI و RSI استفاده شد. طبق نتایج به دست آمده مشخص شد که رسوب گذاری پدیده غالب در این سد است. در نهایت از شاخص IRWQISC برای تعیین وضعیت کیفیت آب سد ارس استفاده شد که طبق شاخص مذکور وضعیت کیفیت آب این سد در طبقه متوسط تا نسبتا بد قرار دارد.
    کلیدواژگان: آلودگی آب، WQI، رسوب گذاری، مخزن سد، شمال غرب ایران
  • محمدحسین حسن پور زودبنه*، جمال محمد ولی سامانی صفحات 114-129

    برنامه ریزی های راهبردی که در قالب اسناد بالادستی به تصویب مراجع ذی صلاح می رسند، نشانگر مناسبی برای بیان سیاست های هر کشوری هستند. با بررسی بخشی از آنها، راهبرد های کشور مربوط به امنیت آب و غذا را می توان دریافت. برای بررسی موضوعات اشاره شده بیش از 50 سند در سه حوزه اصلی آب، محیط زیست و کشاورزی شناسایی شد. مجموع اسناد احصاء شده، شامل اسناد بالادستی در حوزه آب و کشاورزی بودند و بطور صریح یا غیرصریح به امنیت غذا و آب مربوط می شدند. با استفاده از تحلیل کمی فراوانی و نتایج به دست آمده از آن مورد بررسی گرفتند. ابتدا اسناد بالادستی احصاء شده به 4 محور، 14زیرمحور و 36 مولفه تقسیم شد. سپس میزان تکرار آنها در اسناد معرفی شده ارزیابی گردید و دریافت شد. بالاترین میزان توجه سیاست گذار به ترتیب به محور "سیاسی- اداری- حقوقی" و محور "اجتماعی- اقتصادی" بوده است. با استفاده از تحلیل فراوانی بخش هایی که از نظر قانون و سیاست گذار حائز اهمیت بوده است دریافت شد. در ادامه با نتایج بدست آمده از بخش مذکور چگونگی توجه قانون گذار و سیر تحولات در زمان در راهبردها مورد بررسی قرارگرفت، که از سه دوره زمانی؛ (الف) اول 1358-1380، (ب) دوم 1381-1390 و (ج) سوم 1391-1400 تشکیل شده است. روند تغییرات میزان توجه قانون و سیاست گذار به محورهای مورد بررسی را نشان می دهد. در این سیر زمانی توجه سیاست و قانون گذاران از یک محور خاص (سازمانی اداری حقوقی) به توجه یکنواخت و یک اندازه به کلیه محورهای مورد بررسی تغییر کرده که این امر نشان دهنده تحول مثبت در امر سیاست گذاری منابع آب و کشاورزی (غذا) است.

    کلیدواژگان: اسناد بالادستی، امنیت غذا، امنیت آب، تحلیل فراوانی
  • طیبه گنجایی، مطهره سعادت پور* صفحات 130-144

    فراوانی بارهای فسفر، نیتروژن و رسوبات در سطح حوضه های آبریز متاثر از مراکز آلاینده نقطه ای و غیرنقطه ای و ناشی از فعالیت های کشاورزی، دامپروری، توسعه صنعت و غیره، تهدیدهای فزاینده ای را متوجه منابع آب های سطحی در کشور نموده است. در این کار تحقیقاتی مدل سازی شرایط هیدرولوژیکی، رسوب و مواد مغذی در منابع آب حوضه آبریز سیمره در مقیاس گسترده مکانی و زمانی در مدل SWAT، توسعه یافته و سپس واسنجی و اعتبارسنجی شده است. عملکرد مدل در شبیه ‎سازی دبی جریان، رسوب و مواد مغذی در ایستگاه های مختلف آب سنجی، رسوب سنجی و کیفیت منابع آب با استفاده از شاخصه‎ های آماری R2 (ضریب همبستگی) و NS (نش-ساتکلیف) مورد ارزیابی قرار گرفته است. واسنجی و اعتبارسنجی مدل SWAT با استفاده از مدل SWAT-CUP و تکنیک SUFI2 انجام پذیرفته است. ضریب NS در کلیه ایستگاه های هیدرومتری برای دبی، رسوب، نیتروژن کل و فسفر کل به ترتیب بیش از 0/51، 0/53، 0/52 و 0/47 و ضریب R2 بیش از 0/59 ، 0/61،  0/6 و 0/67 برای دوره واسنجی بوده است. بر اساس نتایج حاصل، حذف کامل بار فسفر پنج واحد آلاینده نقطه ای مهم سبب کاهش متوسط غلظت فسفر خروجی از حوضه از 1/34 میلی گرم در لیتر به 1/14 میلی گرم در لیتر خواهد شد. همچنین، فاضلاب شهری کرمانشاه نقش به مراتب حائز اهمیتی در میان منابع آلاینده نقطه ای در تخریب کیفیت آب حوضه دارد. بارهای آلاینده غیرنقطه ای (کشاورزی و دامپروری) و فرسایش خاک نیز، نقش قابل توجهی در زوال کیفیت منابع آب حوضه در مقایسه با واحدهای آلاینده نقطه ای دارند.

    کلیدواژگان: آلاینده های نقطه ای و غیر نقطه ای، مدل سازی کمیت و کیفیت، SWAT، SWAT CUP
  • معصومه آمیغ پی*، سیاوش عربی صفحات 145-156
    استخراج بی رویه آب های زیرزمینی مشکلی جهانی محسوب می شود که علاوه بر تهدیدی که برای منابع آبی کشورها ایجاد نموده است، در بسیاری از موارد موجب پایین رفتن سطح زمین یا پدیده فرونشست شده است. سرزمین ایران نیز با توجه به اقلیم خشک و نمیه خشک از یک سو و فشار بر منابع آب زیرزمینی به منظور توسعه کشاورزی از دیگر سو، در موارد متعددی دچار فرونشست زمین شده است. با توجه به تهدیدات و آثار مخرب فرونشست زمین بر منابع آب و خاک، لزوم مدیریت این پدیده و جلوگیری از گسترش آن امری کلیدی در توسعه پایدار کشور محسوب می شود. از آنجا که نخستین گام در مدیریت این پدیده، شناسایی مناطق درگیر و اولویت بندی آن ها است، در این تحقیق، برای اولین بار با تلفیق انواع مشاهدات ژئودتیک نقشه جامع فرونشست زمین در ایران تهیه شده و مناطق درگیر از حیث وسعت و نرخ جابجایی ارتفاعی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: فرونشست زمین، استخراج بی رویه آب زیرزمینی، تداخل‎سنجی راداری، ترازیابی دقیق، سیستم تعیین موقعیت جهانی
  • مسعود فریادی* صفحات 157-170
    با توجه به پیش بینی های صورت گرفته خشک شدن دریاچه ارومیه آثار محیط زیستی و اقتصادی و اجتماعی زیانباری بر منطقه شمال باختری ایران خواهد گذاشت و این آثار می تواند اساسا ماهیت حقوقی این دریاچه را به عنوان تالاب و پارک ملی تغییر دهد. به منظور پیش گیری از آسیب پذیری بیشتر محیط زیست و جوامع محلی در برابر آثار این مخاطره بررسی وضعیت حقوقی این دریاچه پس از خشک شدن از لحاظ مسئولیت دولت در حفاظت از مردم در برابر این آثار آن و نیز حفاظت از بستر و سواحل خشکیده دریاچه لازم است. این مقاله با روش تحلیلی و آسیب شناسی حقوقی به بررسی این مساله می پردازد که خشک شدن دریاچه ارومیه چگونه ماهیت آن را به لحاظ حقوقی تغییر می دهد و اینکه چگونه باید از محیط زیست و جوامع محلی در برابر آسیب های ناشی از این مخاطره محافظت کرد. این مقاله پس از شناسایی خلاءهای حقوقی موجود در زمینه مدیریت شرایط پس از خشکیدن این دریاچه به این نتیجه می رسد که به منظور پیشگیری از وخیم تر شدن شرایط محیط زیستی و انسانی در این منطقه، دولت باید راهبردهای عملی و فوری مشخصی را برای کنترل و کاهش آثار ناشی از این مخاطره، از جمله حفاظت از بستر و حریم ساحلی این دریاچه اتخاذ کند.
    کلیدواژگان: دریاچه ارومیه، سازگاری، پیشگیری از آسیب، گرد و غبار نمکی، حقوق تالاب
  • ناصر جبرائیلی اندریان، عطاالله ندیری*، مریم قره خانی صفحات 171-184

    دشت آذرشهر در حوضه آبریز دریاچه ارومیه، دارای منبع مهم آب زیرزمینی است و به علت رونق کشاورزی در معرض خطر آلودگی نیترات قرار دارد؛ لذا حفاظت از منابع آب زیرزمینی با شناسایی مناطق در معرض ریسک آلودگی ضروری است. در این مطالعه به منظور بررسی آسیب پذیری ذاتی و ریسک آلودگی از داده های زمین ‎شناسی، داده های هیدروژئولوژیکی و ژئوفیزیکی و نیز نقشه رقومی ارتفاعی ماهواره SRTM با دقت مکانی 30 متر و درنهایت جهت صحت‎ سنجی از غلظت آلاینده نیترات نمونه ‎برداری شده از 35 منبع مختلف با پراکندگی و توزیع مناسب استفاده شده است. در پژوهش حاضر ریسک آلودگی آبخوان دشت آذرشهر با روش "منبع- مسیر- هدف" مورد بررسی قرار گرفته است. در این روش بعد از شناسایی منبع آلودگی، آسیب پذیری آبخوان به عنوان مسیر درنظر گرفته شد. برای ارزیابی آسیب پذیری، از روش DRASTIC بهبود یافته با استفاده از سه مدل فازی ساجنو (SFL)، الگوریتم درخت تصمیم (M5P) و الگوریتم زیر فضای تصادفی (RS) استفاده شد و در نهایت نقشه آسیب پذیری نسبت به آلاینده نیترات به دست آمد. از بین مد ل های هوش مصنوعی بر اساس بیشترین ضریب همبستگی (0/87=r) و کمترین میزان خطا (0/06=RMSE)، مدل M5P به عنوان بهترین مدل جهت ارزیابی آسیب پذیری آبخوان دشت آذرشهر انتخاب شد. در نهایت نقشه ریسک آلودگی نیترات از حاصل ضرب آسیب پذیری آبخوان (بر اساس مدل M5P) در سرعت جریان آب زیرزمینی به دست آمد. نتایج نشان داد ریسک آلودگی آبخوان نسبت به آلاینده نیترات در قسمتی از مرکز، جنوب و جنوب شرق آبخوان بالا است.

    کلیدواژگان: آبخوان آذرشهر، ریسک آلودگی، نیترات، مدل M5P
  • سعید راشدی، سید عباس حسینی*، سارا نظیف، باقر قرمزچشمه صفحات 185-205
    بررسی و مدیریت حوضه های آبخیز بدون استفاده از مدل های هیدرولوژیکی بسیار زمان بر و هزینه بر است. هدف از انجام این مطالعه بررسی مولفه های مختلف هیدرولوژیکی مانند رواناب، رسوب، تبخیر و تعرق و غیره در حوضه پسیخان واقع در استان گیلان و اثرات این مولفه ها بر تالاب انزلی است. برای انجام این پژوهش از مدل SWAT استفاده شد. اطلاعات دبی جریان، بارش و رسوب حوضه پسیخان در سه ایستگاه هیدرومتری برای دامنه زمانی از سال 1990 تا 2022 از شرکت آب منطقه ای استان گیلان دریافت شد. نقشه های مورد نیاز برای اجرای مدل از روش های متداول به دست آمدند. مولفه های مختلف از جمله دبی جریان، رسوب، رواناب سطحی، تبخیر و تعرق، تغذیه آبخوان عمیق، نفوذ عمقی و رواناب خروجی از حوضه برای سال های 2040 و 2071 مورد پیش بینی قرار گرفت. برای واسنجی از اطلاعات دبی-رسوب مربوط به سال های 2011-1999 و برای اعتبارسنجی از سال های 2022-2012 استفاده شد. تغییرات مولفه های مختلف ناشی از تغییر اقلیم در سناریو RCP8.5 و تغییر کاربری اراضی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج این پژوهش نشان داد که بین تغییرات مولفه های مختلف هیدرولوژیکی و بارش در حوضه تطابق وجود دارد. معیار نش ساتکلیف برای بخش واسنجی و اعتبارسنجی مدل برای دبی جریان و رسوب بین 0/60 تا 0/80 به دست آمد که نشان دهنده دقت مناسب اجرای مدل SWAT است. نتایج نشان داد که در سال 2025 بیشترین رواناب سطحی حوضه برابر با 485 میلی متر با بارندگی 1431 میلی متر رخ خواهد داد. همچنین، مشاهده شد که بیشترین مقدار تبخیر و تعرق نیز در سناریو RCP8.5 در سال 1999 برابر 1707 میلی متر بوده است. به طور کلی، در صورت عدم کنترل رسوب در حوضه پسیخان، تالاب انزلی با سرعت بسیار زیادی روبه نابودی خواهد رفت.
    کلیدواژگان: تبخیر، رسوب، رواناب، شماره منحنی، مدل سازی
  • عبدالله رمضانی چرمهینه، مهدی اسدی آقبلاغی*، رسول میرعباسی نجف آبادی، سید حسن طباطبائی صفحات 206-218

    حفاظت از منابع آب زیرزمینی در مقابل آلودگی، امری مهم و ضروری است. یکی از روش های موثر در تصفیه آبخوان ها، استفاده از سیستم جفت چاه تغذیه-تخلیه (سیستم فنس هیدرولیکی) است. در این پژوهش، سیستم احیاء جفت چاه تغذیه-تخلیه در کنار یک آبراهه دائمی به طور تحلیلی مورد بررسی قرار گرفت. توابع پتانسیل و جریان به همراه ناحیه های گیرش و رهاسازی چاه ها در سه پیکربندی آنالیز شدند. دبی پایه (که حداقل دبی برای آغاز سلول گردشی بین چاه های تغذیه و پمپاژ است)، در حالت های مختلف محاسبه و مورد تحلیل قرار گرفت. دبی بحرانی (که حداکثر دبی مجاز برای عدم برخورد حوضه آبگیری چاه پمپاژ با آبراهه است) نیز در پیکربندی های مربوط به مسئله، مشخص و تفسیر شد. در اولین پیکربندی و در موقعی که چاه ها در فاصله بی بعد 0/4×2 از همدیگر قرار گرفتند، دبی بحرانی (QCR=1.07) مقدار بیشتری از دبی پایه (QBS=0.22) به دست آورد. در دومین پیکربندی با برابر شدن مقدار دبی های پایه و بحرانی، خط جریان مشترکی از نقاط سکون چاه های تغذیه و پمپاژ عبور کرد، در حالی که نقطه سکون چاه پمپاژ بر آبراهه مماس بود. در چنین وضعیتی، مقدار بی بعد فاصله جفت چاه تغذیه-تخلیه از یکدیگر و مقدار بی بعد دبی بحرانی (که در این حالت برابر با دبی پایه نیز هست) به ترتیب برابر با 1/04×2 و 0/61 به دست آمدند. در سومین پیکربندی و در هنگامی که فاصله بدون بعد میان چاه ها مساوی با 1/2×2 بود، دبی بحرانی (QCR=0.59) مقدار کمتری از دبی پایه (QBS=0.70) کسب کرد. با توجه به نتایج، مشخص شد که در چه نرخی از دبی، آب از آبراهه توسط سیستم احیاء جذب و شرایط ورود آلودگی از آبخوان به آبراهه ایجاد شده است. همچنین، مقدار حداقل دبی که به ازای آن، سیستم جفت چاهی بتواند یک پوشش کامل و بدون شکاف در مقابل آلودگی داشته باشد، تعیین شد.

    کلیدواژگان: فنس هیدرولیکی، راه حل تحلیلی، آبراهه دائمی، احیاء آبخوان، سیستم جفت چاهی
|
  • Page 0
  • Hamed Mazandarani Zadeh *, Seyede Marzieh Hosseini Pages 1-13

    Increasing water productivity is one of the mechanisms for water consumption management and economic tools such as water price are means that can lead to a reduction in consumption and an increase in productivity. Taleghan Dam is the main supplier of water for agricultural sector of Qazvin Plain the water allocation to which has decreased in recent years due to various reasons such as climate change and population growth. Meanwhile no change in the cropping pattern and the disproportionate distribution of water to the allocated water coupled with the low price of water have caused the incorrect use of water in the Qazvin Plain irrigation network. In this research first the estimation of the water cost price was done using engineering economics relationships and its effect on the income of farmers in the Qazvin plain irrigation network was evaluated. Then the cropping and water distribution pattern in case of water supply at the cost price were optimized considering the welfare of the farmers. Genetic algorithm was used for optimization and CPD and NBPD indices were employed to check water efficiency. The price of each cubic meter of water was estimated at 8,595 rials based on the costs incurred in the Qazvin Plain irrigation network. The results showed that the supply of water at this price in the current conditions reduces the welfare of the farmers. While by optimizing the pattern of cultivation and water distribution in addition to ensuring the welfare of farmers, the amount of water demand would decrease significantly and the average CPD index would increase by 69.4% compared to the current situation. Therefore, increasing the price of water without optimizing the pattern of cultivation and water distribution in the Qazvin Plain irrigation network cannot be a suitable solution for managing water resources.

    Keywords: Water pricing, Water resources, Re-allocation, Selling prices
  • Nazanin Heidari *, Yagob Dinpashoh, Ahmad Fakheri-Fard Pages 14-27

    In this research relative importance of different meteorological variables that affect potential evapotranspiration were analyzed. Two stations of Zanjan and Mahneshan with at least twenty years of data up to 2021 were selected for the research. The Penman-Monteith method was used to estimate ET0. In order to study the relative importance of climatic variables the factor analysis method was used. The correlation between precipitation, means of air temperature (maximum and minimum), wind velocity, relative humidity and actual sunshine hours were analyzed. Results showed that except one item with no significant correlation (wind and precipitation) all the other correlation coefficients were significant in 5 percent level. In both stations the eigenvalues of the two first factors were greater than one, however, they were negligible (close to zero) in the cases of other factors. In Zanjan the first two factors accounted for about 80.673 percent of total variance. This value was more than 82.5 percent in the case of Mahneshan station. In both stations the actual sunshine hour was the main parameter affected ET0 followed by the Tmax, Tmin and RH positioned in second to fourth ranks. Results indicated that for the selected stations the precipitation had no effect on ET0. Plotting the position of parameters on Cartesian plain showed that the position of parameters in the two stations are similar. The findings of this study are helpful in water resources management in the region.

    Keywords: Zanjan Province, evapotranspiration, Factor analysis, Principal component analysis
  • Amin Akbari Majd, Javanshir Azizi Mobaser *, Ali Rasoulzadeh, Mahsa Hasanpour Kashani Pages 28-50

    Although rainfall-runoff modelling is not considered a big challenge recently, it is still one of the challenging issues for researchers in the basin or sub-basins without statistical data. One of the new methods in this field is the use of remote sensing techniques and the use of machine learning (artificial intelligence). In this research, to calculate the runoff in the basins without data, two basins were used including the basins for the Samian and the Amoghein hydrometric stations in Ardabil plain. The first station was chosen as the outlet of the Ardabil Plain basin for model training and calibration and the second station was used as the basin without data for verification and testing. Modelling was done using 9 input parameters including air pressure, vegetation cover index (low and high cover), soil temperature, ground surface temperature, soil water volume, runoff, evaporation potential and precipitation. Also, a parameter related to the observational data of the stations was used as an output. Modelling was done using four models of NARX, ANN-ACO, ANN-GA, ANN-PSO and the accuracy of the models were evaluated using MSE, R2, RMSE, NSE and MAE. The results showed that the NARX model is clearly superior to other models with an accuracy of 0.001, 0.86, 0.039, 0.855 and 0.015 respective to the above-mentioned measures. Remote sensing methods combined with artificial intelligence can respond to hydrologists’ challenges in data-scarce and ungauged basins around the world due to their ability to provide high-precision results.

    Keywords: GIS, RS, NARX, ANN, ungauged basins, Runoff Precipitation Curve
  • Iman Hajirad, Khaled Ahmadaali *, AbdolMajid Liaghat Pages 51-61

    The population is growing at an unprecedented rate, leading to a surge in food demand. This surge is coinciding with scarcity of water resources and intensifying competition among various sectors for water consumption and therefore there is an urgent need to precisely assess the water requirements of crops. Numerous studies have been conducted so far to determine water demand by considering various factors. Among these approaches, the FAO-Penman-Monteith equation has emerged as a widely recognized method. However, this equation entails extensive data requirements and involves lengthy calculations. The objective of this study was to develop a model for estimating the cumulative water requirement of common crops (wheat, barley, corn, and forage corn) on various latitudes within a specific region (the western vertical strip of Iran). Remarkably, the model only considers time as the input variable (growth period duration). Since the relationship between the cumulative water requirement of various crops and the length of the growth period follows a sigmoidal pattern, three mathematical models were employed to capture this trend; three-parameter logistic models, Gaussian functions, and third-order polynomials, all used for the purpose of modeling. The findings indicated that all three models exhibited high accuracy in estimating the cumulative water requirement for the crops during the growth period. The logistic model, in particular, demonstrated superior performance when evaluated using R2, RMSE, and NSE indices. Unlike the Gaussian and polynomial models, the logistic model preserved its original shape within the range of the growth period length, making it more appropriate for modeling the cumulative water demand from physical and biological standpoints. By utilizing this model, the water requirement for the intended product can be effortlessly estimated at any given point and within any desired time interval throughout the growth period, spanning from seconds and minutes to days, weeks, months, and beyond. As per the findings of this study, an equation with exceptional precision was introduced for each product in a homogeneous region, where the length of the growth period is consistent. This equation allows for the straightforward and precise estimation of crop water requirements.

    Keywords: Mathematical Modeling, Cumulative Water Requirement, Length of Growth Period, evapotranspiration
  • Mohamad Saaed Najafi *, Somaye Imani, Vahid Shokri Kuchak Pages 62-82

    Extreme weather events are significantly more frequent in the past decades due to global warming. While preventing these events from happening is impossible, providing accurate weather forecasts can help the society to be better prepared for them. Regional climate models have been widely applied locally as a robust forecast and monitoring tool for extreme weather events. This study assesses the performance of the Weather Research and Forecasting (WRF) model in simulating different heavy precipitation events across Isfahan province. For this, WRF parametrisation was established considering different versions of the microphysics, planetary boundary layer (PBL), short and long wavelength radiation, surface layer and convection scheme. The model was implemented in two nests of 12 and 4 km, using the GDAS-FNL reanalysis data as initial and boundary conditions for 17 extreme rainfall events in 2011-2018 and with different combinations of the schemes. The daily precipitation observational records from 77 rain gauge stations were applied to validate the WRF output. Finally, several statistical goodness-of-fit measures and spatial and temporal precipitation distributions were used to evaluate WRF performance. The result showed that the appropriate physical scheme for the parameterisation of short and long-wavelength radiation and surface layer could increase the performance of precipitation forecasts in the 4 km grid (high resolution), the microphysics was nontheless more crucial than other parameterisations. In Isfahan province, the Revised Monin-Obokhov, Dudhia, RRTMG, NSSL, TiedTKE, and BouLac schemes performed better in simulating precipitation respectively for parametrisation of surface layer, short and long wavelength radiation, microphysics, convection, and planetary boundary layer. Therefore, This optimal combination of parameterisations is suggested for further studies with the aim of precipitation forecasting and using them in flood forecast systems.

    Keywords: Arid, semi-arid climate, Extreme precipitation, Numerical weather forecasting, Physical Parameterization
  • Farshad Nezhadshahmohammad *, Farzad Aminian, Samira Pashaei, Mohammad Jalali, Azadeh Hoseini, Samin Salimi Pages 83-98
    Lake Urmia has entered a period of drought, leading to the deposition of a substantial volume of salts and minerals. The sediments contain valuable minerals. The overarching objective of this research is to formulate an appropriate strategy for the retrieval of sediments in the dried bed of the lake and exploiting the valuable minerals which will indirectly contribute to reducing the adverse environmental effects of excess sediments. SWOT analysis was employed to evaluate internal and external factors related to economic exploitation. The general condition of the lake was assessed in terms of the status of minerals within the sediments through literature reviews and field surveys. Then, a panel of experts, consisting of 87 individuals, engaged in the development of strategies using open-ended questionnaires and analytical and descriptive methods based on SWOT and Delphi. The results of the research indicated that sediments contain valuable elements, such as potassium and magnesium at densities of 1.5 and 5%, respectively. The evaluation matrices of internal and external factors in the analyses yielded scores of 2.41 and 2.38, respectively, indicating a high frequency of weaknesses and threats. Defensive strategies outperformed other strategies, underscoring the need to address weaknesses and mitigate threats in the process of sediment and valuable minerals extraction. Six defensive strategies can be implemented in the current circumstances, ultimately laying the groundwork for sediment harvesting and the processing of valuable minerals. Key weaknesses include a lack of general knowledge, underdeveloped industrial units in the relevant sector, limited media coverage regarding the importance of sediment extraction, and insufficient involvement of experts.
    Keywords: : Economic Efficiency, Sediments, Minerals in Lake Urmia, SWOT, defensive strategy
  • Mohammad Taghi Sattari, Mohammad Babaei, Hooshang Gholami, Mohammad Pirhayati, Fariborz Masoumi, Mohammad Mosaferi * Pages 99-113
    Various mineral and chemical compounds entering into the reservoirs of the dams result in the consumption of dissolved oxygen in the water, which leads to the creation of numerous environmental problems. The aim of the present study is to evaluate the water quality changes in Aras dam reservoir in two stations representing the reservoir inlet and outlet during the study period of water year 1400-1401 (Iranian calendar). In this study, 16 water samples were taken from the inlet and outlet during eight stages and the quality parameters of the water were analyzed. The results indicated that Aras Dam acts as a sedimentation unit. According to the results, the maximum total amount of coliform, BOD5, nitrate and heavy metals including lead, arsenic and cadmium is 18000 (MPN/100ml), 9, 0.008, 0.03 and 0.01 mg/liter, respectively. Also, the average amount of EC at the inlet and outlet of the dam was estimated as 1279.3 and 1396.4 µs/cm, respectively. The increase in EC can be caused by the effect of evaporation as well as the entry of polluting currents. LSI and RSI indexes were used to evaluate the tendency of water for scaling and corrosion. According to the obtained results, scaling is the dominant phenomenon for the reservoir water.  Finally, the  index was used to determine the water quality status in Aras Dam reservoir. According to this index, the water quality status in this reservoir lies in the category of medium to relatively bad.
    Keywords: Water Pollution, WQI, Deposit, Dam reservoir, Northwest Iran
  • MohammadHossein Hassanpour Roudbeneh *, Jamal Mohammad Vali Samani Pages 114-129

    Strategic plans approved by the competent authorities in the form of upstream documents are a suitable indicator for expressing the policies of any country including the country's strategies related to water and food security. In this research more than 50 documents were identified in the three main areas of water, environment and agriculture to examine the mentioned issues in Iran. The documents included the upstream documents in the field of water and agriculture and were explicitly or implicitly related to food and water security. These documents were examined using quantitative analysis on frequency. First, the counted upstream documents were analyzed for 4 axes, 14 sub-axes and 36 components. Then the amount of repetition of each was evaluated in the introduced documents. The highest level of attention of the policy maker has been given to the "political-administrative-legal" axis and then the "social-economic" axis. By using the analysis of the frequency, the sections that were important from the point of view of the law and the policy maker was identified. The results obtained from these sections showed the legislator's attention and the course of strategies in time which form three time periods of (a) first 1380-1358, (b) second 1381-1390, and (c) third 1391-1400 (Iranian Calendar). This showed the changes in the level of attention each axis received from the legislative and policy making authorities over time. The results showed that the attention of politicians and legislators has changed from a specific axis (organization administrative legal) to a uniform and one-size-fits-all attention to all the examined axes, which shows a positive evolution in the policy of water resources and agriculture.

    Keywords: upstream documents, Food Security, Water security, Abundance Analysis
  • Tayebeh Ganjaee, Motahareh Saadatpour * Pages 130-144

    The abundance of phosphorus, nitrogen and sediment loads in the watershed affected by point and non-point pollution sources due to agricultural activities, animal breeding, urban and industrial development have led to increasing threats to surface water resources in the country. In this research, the spatiotemporal hydrological, sediment and nutrients modelling of water resources has been developed in SWAT environment for the Seymareh River-basin. The SWAT model performances in simulating the flow rate, sediment, and nutrients in different hydrometric and water quality monitoring stations have been evaluated using statistical indicators R2 (correlation coefficient) and NS (Nash-Sutcliffe). The SWAT model calibration and validation was accomplished by SWAT-CUP tool and SUFI2 technique. According to SWAT model results, the NS coefficients in various hydrometric/monitoring stations for calibration stage are more than 0.51, 0.53, 0.52, and 0.47 respectively for flow rate, sediment, total nitrogen (TN), and total phosphorus (TP). The results demonstrated that the complete removal of the phosphorus loads in 5 important point contaminant sources will reduce the average phosphorus concentration from 1.34 mg/L to 1.14 mg/L in the monitoring point (river basin outlet). Furthermore, the effects of Kermanshah City sewage on water quality degradations in the Seymareh control point are dominant in comparison to other pollution point sources. Non-point pollution sources (agriculture drainage, animal breeding, and soil erosions) have significant contribution in water quality deteriorations in the Seymareh River-basin compared to point sources

    Keywords: Point, Non-point Pollutants, Water Quantity, Quality Modelling, SWAT, SWAT-CUP
  • Masoome Amighpey *, Siyavash Arabi Pages 145-156
    Over extraction of ground water is considered a global problem, which, in addition to the threats to countries’ water resources, has in many cases caused the lowering of the earth's surface or land subsidence. Iran has suffered land subsidence in many cases due to the dry and semi-arid climate on the one hand and the pressure on underground water resources for agricultural development on the other hand. Regarding the destructive effects of land subsidence on water and soil resources, it is a sustainability key issue to manage the phenomenon and prevent the spread of it. Since the first step in the management of this phenomenon is to identify the affected areas, in this research, for the first time, a comprehensive map of Iran's subsidence has been prepared by combining various geodetic observations, and the affected areas have been examined and analyzed in terms of their extent and height displacement rate.
    Keywords: Land subsidence, Groundwater Overextraction, InSAR, Precise leveling, GPS
  • Masood Faryadi * Pages 157-170
    Lake Urmia drying up may pose hazardous environmental and socio-economic impacts on the northwestern of Iran and change basically the legal nature of this lake as a wetland and national park. Examining the new legal status of dried Lake Urmia in terms of government’s responsibility to protect the local people and environment against the impacts of this disaster is necessary to prevent more vulnerability against these impacts and to protect the lakebed and its coastal zones. Based on legal analytical pathological method, this article investigates how Lake Urmia drought changes its legal nature and how to protect the local people and environment against the impacts of this disaster. With regard to the legal lacuna in management of drought circumstances, the legal system should take the best available urgent strategies to control and mitigate the impacts of this disaster, to avoid worsening humanitarian and environmental conditions in this region and to enhance local adaptation and to protect the lakebed and its coastal zones.
    Keywords: Lake Urmia, adaptation, Harm Prevention, Salty dust storms, Wetland law
  • Nasser Jabraili Andaryan, AtaAllah Nadiri *, Maryam Gharekhani Pages 171-184

    Azarshahr plain is one of the wide plains in Lake Urmia basin which has an important source of groundwater and it is at risk of nitrate pollution due to the agricultural prosperity in this plain. Therefore, it is necessary to protect these groundwater resources using the most suitable and inexpensive solutions by identifying the areas exposed to the risk of pollution. In this study, in order to investigate the inherent vulnerability and risk of contamination, geological data, hydrogeological information and geophysical data were used as well as the digital elevation map of SRTM satellite with a spatial accuracy of 30 meters. Also the concentration of nitrate contaminant sampled from 35 different sources with appropriate distribution was used for validation. The pollution risk of Azarshahr plain aquifer was investigated using "Source-Pathway- Receptor" method. In this method, after identifying the source of pollution, the aquifer vulnerability was considered as a pathway. Improved DRASTIC method by SFL, M5P and RS models were used to evaluate the aquifer vulnerability, then the vulnerability map to nitrate contaminant was obtained. Based on the highest correlation (r = 0.87) and the lowest error (RMSE = 0.06), the M5P model was selected as the best model for vulnerability assessment. Finally, the risk map of nitrate pollution was obtained by multiplying the vulnerability of the aquifer (based on the M5P model) and the velocity of the groundwater. The results showed that the pollution risk of aquifer to nitrate pollutant is high in the central part of the aquifer.

    Keywords: Azarshahr aquifer, Contamination risk, Nitrate, M5P model
  • Saeed Rashedi, Seyed Abbas Hosseini *, Sara Nazif, Bagher Ghermez Cheshmeh Pages 185-205
    Without hydrological models the investigation and management of watersheds can be time-consuming and costly. This study aims to explore various hydrological factors including runoff, sedimentation, evaporation, and transpiration in Pasikhan watershed located in Guilan province. The study also examines the impact of these factors on the Anzali Wetland. To achieve this, the research utilizes the SWAT model. Data on flow discharge, precipitation, and sedimentation for three hydrometric station in the Pasikhan watershed from 1999 to 2020 were obtained from the regional water company of Guilan province. The necessary maps for model execution were obtained using established methods. Predictions for various factors, such as flow rate, sedimentation, surface runoff, evaporation and transpiration, deep aquifer recharge, curve number, deep infiltration, and watershed runoff, were made for the years 2040 and 2071. Discharge-sediment from 1999 to 2011 is used for calibration and for validation used the data from 2012 to 2022 is used. The study also assessed changes in hydrological components caused by climate change using the RCP8.5 scenario and land use changes. The findings demonstrate variations in multiple hydrological elements and precipitation patterns within the catchment basin. The Nash Sutcliffe criterion yielded values between 0.60 and 0.80 for both the calibration and validation phases of the model in terms of flow rate and sedimentation. This indicated that the implementation of the SWAT model is satisfactorily accurate. Results showed that the maximum surface runoff within the basin will reach 485 mm in 2055, coinciding with a rainfall of 1431 mm. Additionally, the study identified the highest levels of evaporation and transpiration as 1707 mm within the RCP8.5 scenarios in 1996. Overall, the research emphasizes the negative impact of sediment generated within the Pasikhan watershed on the Anzali Wetland, highlighting the need for effective control measures to mitigate wetland degradation
    Keywords: Evaporation, Sedimentation, runoff, curve number, Modeling
  • Abdollah Ramezani-Charmahineh, Mahdi Asadi-Aghbolaghi *, Rasoul Mirabbasi Najafabadi, Sayyed Hassan Tabatabaei Pages 206-218

    The protection of groundwater resources against pollution is an important and essential issue. One of the effective methods in the treatment of aquifers is the utilization of the injection-extraction well pair system (hydraulic fence system). In this study, the remediation system of a pair of injection and extraction wells near a stream was analytically analyzed. The potential and stream functions were analyzed together with the capture and release zones of the wells in three configurations. The base flow rate (i.e. the minimum flow rate to initiate the circulation cell between the recharge and pumping wells) was calculated and analyzed in different modes. The critical flow rate (i.e. the allowable maximum flow rate for the extraction region of the pumping well without intercepting the stream) was also specified and interpreted in the configurations for the problem. In the first configuration and when the wells were located at the dimensionless distance of 2×0.4 from each other, the critical flow rate (QCR=1.07) was more than the base flow rate (QBS=0.22). In the second configuration, equality of base and critical flow rates causes a common stream line passed through the stagnation points of the recharge and pumping wells, while the stagnation point of the pumping well was tangential to the stream. In such a situation, the dimensionless value of the distance between the injection-extraction well pair and the dimensionless value of the critical flow rate (which in this case is also equal to the base flow rate) were achieved as 2×1.04 and 0.61, respectively. In the third configuration and when the dimensionless distance between the wells was equal to 2×1.2, the critical flow rate (QCR=0.59) was less than the base flow rate (QBS=0.70). According to the results, the flow rate was determined while the remediation system captured stream’s water and the conditions of entrance of the pollution into the stream from the aquifer were created. Also, the minimum flow rate was determined for the well pair system which can has full and gapless coverage against pollution.

    Keywords: Hydraulic Fence, Analytical Solution, Stream, Aquifer Remediation, Well Pair System