ابراهیم یوسفی مبرهن
-
لایه های آب دار زیرزمینی به طور عمده با بارش یا از طریق تعامل با آب های سطحی تغذیه می شوند، تاثیر تغییر اقلیم بر بارش و آب سطحی در نهایت بر سیستم آب زیرزمینی اثر خواهد گذاشت. هدف از این پژوهش استفاده از شاخص های خشکسالی آب زیرزمینی و بارش استاندارد بررسی اثر تغییرات خشکسالی برروی منابع آب زیرزمینی دشت قروه-دهگلان می باشد. برای این منظور با استفاده از اطلاعات آب زیرزمینی (چاه های پیزمتری) منطقه مورد مطالعه، شاخص خشکسالی آب زیرزمینی محاسبه و تحلیل شد. همچنین با استفاده از پایگاه داده CHIRPS شاخص بارش استاندارد نیز برای مقیاس های زمانی مختلف محاسبه گردید. سپس ارتباط بین شاخص خشکسالی آب زیرزمینی و شاخص بارش استاندارد و بارش سالانه بررسی شد. نتایج نشان داد که شاخص خشکسالی آب زیرزمینی منطقه موردمطالعه در طول دوره آماری، روندی نزولی به سمت خشکسالی دارد به طوری که از سال 1390 شاخص خشکسالی منفی شده و تا پایان دوره آماری مقادیر منفی شاخص ادامه دارد. طبقه بندی خشکسالی با بارش استاندارد نشان داد که این منطقه در طبقه خشکسالی نزدیک به نرمال قرار دارد. نتایج همبستگی بین دو شاخص با استفاده از رگرسیون خطی که بین شاخص ها همبستگی معنی داری (P-Value= 0.053 و R2= 0.003) وجود ندارد، اگرچه از یکدیگر تاثیر می پذیرند و پایین بودن میزان همبستگی بین شاخص ها می تواند بیان گر این موضوع مهم باشد که وضعیت خشکسالی آب های زیرزمینی در دشت قروه-دهگلان تنها متاثر از خشکسالی هواشناسی در منطقه نمی باشد و عوامل مهم تری نیز بر سطح آب های زیرزمینی دشت متاثر هستند که باید اثرات آن بر سطح آب زیرزمینی دشت بررسی شود.کلید واژگان: پایگاه داده CHIRPS، سطح تراز آب زیرزمینی، شاخص بارش استاندارد، شاخص خشکسالی آب زیرزمینیGroundwater aquifers are mainly recharged by precipitation or through interaction with surface waters, and the impact of climate change on precipitation and surface water will ultimately affect the groundwater system. The aim of this study is to use groundwater drought indices and standard precipitation to investigate the effect of drought changes on groundwater resources in the Qorveh-Dehgolan plain. For this purpose, the groundwater drought index was calculated and analyzed using groundwater information (piezometric wells) of the study area. The standard precipitation index was also calculated for different time scales using the CHIRPS database. Then, the relationship between the groundwater drought index and the standard precipitation index and annual precipitation was examined. The results showed that the groundwater drought index of the study area has a downward trend towards drought during the statistical period, such that the drought index has become negative since 2011 and the negative values of the index continue until the end of the statistical period. Drought classification with standard precipitation showed that this region is in the near-normal drought category. The results of the correlation between the two indices using linear regression showed that there is no significant correlation between the indices (P-Value = 0.053 and R2 = 0.003), although they are affected by each other, and the low level of correlation between the indices can indicate the important issue that the groundwater drought situation in the Qorveh-Dehgolan plain is not only affected by meteorological drought in the region, and more important factors also affect the groundwater level of the plain, the effects of which on the groundwater level of the plain should be investigated.Keywords: CHIRPS, Ground Water Level, GRI, SPI
-
مقدمه
سیل از جمله بلایای طبیعی است که خرابی های فراوانی را در طبیعت به جای می گذارد. برنامه ریزی برای استفاده از سیلاب های فصلی ضمن اینکه اثرات تخریبی آن ها را کاهش می دهد، منبع آبی جدیدی را در اختیار مصرف کننده قرار می دهد. پخش سیلاب یکی از روش هایی است که زمینه را برای بهره برداری مطلوب از سیلاب ها فراهم می سازد. از جمله محدودیت هایی که پروژ های پخش سیلاب را تهدید می کند، کاهش تدریجی میزان نفوذ آب در خاک بوده که عمدتا به دلیل مسدود شدن منافذ خاک در اثر پخش ذرات ریز و معلقی است که به وسیله سیلاب حمل می شود. ایستگاه پژوهشی پخش سیلاب داوودرشید کوهدشت با هدف مهار سیلاب، تغذیه سفره های آب زیرزمینی و سازگاری گونه های مختلف درختی در منطقه کوهدشت احداث شده است. مهم ترین مشکل این سامانه، تجمع رسوبات در سطح بوده که به مرور زمان باعث کاهش اثربخشی سامانه شده است. اهمیت ایستگاه پژوهشی پخش سیلاب داوودرشید کوهدشت زمانی مشخص می شود که تا قبل از احداث این طرح، شهر کوهدشت و روستای آب باریکی در معرض وقوع سیل قرار داشته اند. هدف از این پژوهش، بررسی تغییرات نفوذپذیری آب در خاک در ایستگاه پخش سیلاب داوود رشید کوهدشت، همچنین مقایسه این تغییرات نسبت به منطقه شاهد است.
مواد و روش هاایستگاه پخش سیلاب داوود رشید در مختصات 42 33 33 عرض شمالی و 03 41 47 طول شرقی (مساحت حدود 23 هکتار) در دشت کوهدشت قرار گرفته است. این پروژه در سال 1375 به بهره برداری رسیده است. این ایستگاه دارای شش حوضچه رسوبگیر و 18 کانال گسترشی است. ابتدا محدوده طرح روی نقشه توپوگرافی تعیین شد و منطقه ای شبیه به منطقه پخش سیلاب (مشابه از لحاظ اقلیمی و توپوگرافی، خاک شناسی) در فاصله 20 الی 50 متری به عنوان شاهد انتخاب شد. به منظور مقایسه نفوذپذیری خاک عرصه با زمین شاهد، نمونه برداری از خاک داخل نوارهای سیل گرفته (منطقه پخش) و زمین مجاور عرصه که سیلی در آن پخش نمی شود (منطقه شاهد) انجام شد. از عرصه پخش سیلاب 28 و عرصه شاهد 20 نمونه براساس روش سیستماتیک-تصادفی برداشت شد. در عرصه پخش سیلابی بین 18 کانال گسترشی با استفاده از یک ترانسکت نواری به صورت تصادفی مبادرت به اندازه گیری مقدار نفوذپذیری شد. مقدار نفوذ با استفاده از استوانه های مضاعف در فواصل زمانی 1، 2، 3، 4، 5، 6، 7، 8، 9، 10، 15، 20، 30، 60، 80 و 120 دقیقه (ثبت شد. برای تحلیل آماری داده های نفوذپذیری داخل و خارج عرصه آزمون t-Student استفاده شد. برای مقایسه تغییرات نفوذپذیری آب در خاک در عرصه های مختلف پخش سیلاب در اثر سیل گیری، از آزمون کروسکال والیس استفاده شد.
نتایج و بحثبررسی داده های برداشتی نفوذپذیری خاک در عرصه پخش سیلاب داوود رشید کوهدشت نشان می دهد که ظرفیت نفوذ نهایی در منطقه شاهد (4/12 سانتی متر در ساعت) بیشتر از عرصه پخش سیلاب (2/9 سانتی متر در ساعت) است. با توجه به جدول استاندارد نفوذ هر دو عرصه پخش سیلاب و شاهد در کلاس نفوذپذیری متوسط واقع شدند و تفاوت چندانی باهم ندارند. آزمون t در زمان های مختلف بین عرصه های پخش سیلاب و شاهد نشان می دهد که در زمان های 1، 2 و 30 دقیقه بین مقدار نفوذپذیری آب در خاک عرصه های پخش سیلاب و شاهد تفاوت معنی داری در سطح 5 درصد وجود دارد. در سایر زمان ها بین مقدار نفوذپذیری آب در خاک عرصه های پخش سیلاب و شاهد تفاوت معنی داری در سطح یک درصد وجود دارد. نتایج بررسی آماری با استفاده از آزمون کروسکال والیس در زمان های مختلف بین عرصه های بالادست، میانه و پایین دست پخش سیلاب نشان می دهد که در زمان های 1، 80، 120 و مجموع زمان های ساعت دوم بین مقدار نفوذپذیری آب در خاک عرصه های مختلف پخش سیلاب تفاوت معنی داری در سطح 5 و یک درصد وجود ندارد. در سایر زمان ها، از نظر این پارامتر در بین عرصه های مختلف (بالادست، میانه و پایین دست) پخش سیلاب تفاوت معنی داری در سطح 5 درصد وجود دارد. سرعت نفوذ نهایی در عرصه های بالادست، میانه و پایین دست به ترتیب 9/8، 3/7 و 1/8 سانتی متر بر ساعت بوده است. با توجه به جدول استاندارد نفوذ هر سه عرصه پخش در کلاس نفوذپذیری متوسط واقع شدند و تفاوت چندانی باهم ندارند.
نتیجه گیریاز نتایج این پژوهش چنین استنباط می شود که عملیات پخش سیلاب، الگوی نفوذپذیری آب در خاک (مقدار و سرعت) را در عرصه پخش سیلاب داوود رشید کوهدشت تحت تاثیر قرار داده و منجر به کاهش سرعت نفوذ پذیری متوسط شده است. به دلیل تجمع آب در پشت پشته ها (داخل عرصه ها) قبل از خروج آب مازاد از دریچه ها، مقدار مواد معلق بیشتری ته نشین شده و در کل باعث کاهش نفوذپذیری شده که این کاهش در سطح یک درصد معنی دار هست. از نتایج بررسی سرعت نفوذ در عرصه های مختلف پخش سیلاب (بالادست، میانه و پایین دست) استنباط می شود، سرعت نفوذ در پایین دست عرصه پخش سیلاب بیشتر از بالادست و میانه است. این نتیجه گیری نشان می دهد که رسوبگذاری در بالادست باعث شده است که سرعت نفوذ آب در خاک کاهش یابد. به طورکلی، نتایج این پژوهش نشان می دهد که پخش سیلاب نفوذپذیری خاک را تحت ثاثیر قرار می دهد و باعث کاهش جزئی نفوذپذیری آب در خاک در طی زمان می شود. همچنین، مقدار این کاهش در عرصه های مختلف پخش سیلاب متفاوت بوده و از بالادست به سمت پایین دست عرصه پخش سیلاب (به دلیل رسوبگذاری کمتر) سرعت نفوذپذیری افزایش جزئی پیدا می کند، اما با توجه به مقایسات مربوط به ظرفیت نفوذ نهایی مشخص گردید که عرصه پخش سیلاب با منطقه شاهد از نظر نفودپذیری تفاوت چندانی باهم ندارند و از نتایج این تحقیق استنباط می شود که پس از حدود 30 سال از احداث این سامانه، همچنان نفوذپذیری مناسب و سریع است و در سال های آتی نیز نباید نگران چنین موضوعی شد. نتایج این پژوهش به مدیریت بهتر ایستگاه پژوهشی پخش سیلاب بر آبخوان داوودرشید کوهدشت کمک می کند.
کلید واژگان: آزمون کروسکال والیس، آزمون T، استوانه مضاعف، عرصه شاهد، کوهدشت لرستانIranian Journal of Watershed Management Science and Engineering, Volume:18 Issue: 66, 2024, PP 49 -58IntroductionFlood is one of the natural disasters that leaves a lot of damage in nature. Planning to use seasonal floods, while reducing their destructive effects, provides a new source of water to the consumer. Floodwater spreading is one of the methods that provides the basis for the optimal use of floods. Among the limitations that threaten Floodwater spreading projects is the gradual decrease in the amount of water infiltration in the soil, which is mainly due to the blocking of soil pores due to the spread of small and suspended particles that are carried by the flood. Davudarshid Kouhdasht floodwater spreading research station has been built with the aim of controlling floods, feeding underground water tables and adapting different tree species in this Kouhdasht area. The most important problem of this system is the accumulation of sediments on the surface, which over time has reduced the effectiveness of the system. Davudrashid Kouhdasht Floodwater spreading research station is important because before the construction of this project, Kouhdasht city and Ab Bariki village were exposed to floods. The purpose of this research is to investigate the changes in water permeability in the soil at the Davudrashid Kouhdasht floodwater spreading station, and to compare these changes compared to the control area.
Materials and MethodsThe Davudrashid flood distribution station in the coordinates 33 33 42ء north latitude and 47 41 03ء east longitude (area of about 23 hectares) is located in Kouhdasht plain. This project was put into operation in 1998.This station has 6 sedimentation ponds and 18 expansion channels. First, the scope of the project was determined on the topographic map and an area similar to the floodwater spreading area (similar in terms of climate and topography, soil) was selected as a control. In order to compare the permeability of the field soil with the control field, sampling was done from the soil inside the flooded strips (spreading area) and the land adjacent to the field where the flood does not spread (control area). 28 samples were selected from the Floodwater spreading field and 20 samples based on systematic-random method. In the field of flood distribution between 18 expansion channels, a strip transect was randomly used to measure permeability. The amount of infiltration was recorded using Double ring at time intervals of 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30, 60, 80 and 120 minutes. t-Student test was used in SPSS software for statistical analysis of permeability data. Kruskal-Wallis test was used in SPSS software to compare the changes in water permeability in soil in different areas of Floodwater spreading due to flooding.
Results and DiscussionExamining the collected data shows that the final infiltration in the control area (12.4 cm/h) is more than the flood spreading area (9.2 cm/h). According to the standard infiltration table, both flood and control areas are in the medium permeability class and do not differ much from each other. The t-test at different times between the flood and control areas shows that there is a significant difference at the level of 5 percent between the water permeability in the soil of the flood and control areas at 1, 2, and 30 minutes. At other times, there is a significant difference between the amount of water permeability in the soil of the Floodwater spreading areas and the control at the level of 1 percent. The results of statistical analysis using the Kruskal-Wallis test at different times between the upstream, middle and downstream areas of floodwater spreading show that at times 1, 80, 120 and the sum of the times of the second hour, there is a significant difference in the level of water permeability in the soil of different floodwater spreading areas at the level of 5 and one percent. At other times, in terms of this parameter, there is a significant difference at the level of 5 percent among the areas of flood distribution. The final infiltration speed in the upstream, middle and downstream areas was 8.9, 7.3 and 1.8 cm/hour, respectively. According to the standard penetration table, all three broadcast arenas are in the middle penetration class and do not differ much from each other.
ConclusionFrom the results of this research, it is concluded that the floodwater spreading operation has affected the pattern of water permeability in the soil (amount and speed) in the field of Davudrashid Kouhdasht floodwater spreading and has led to a decrease in the average permeability speed. Due to the accumulation of water behind Stacks (inside the arenas) before the exit of excess water from the valves, significant amount of suspended material has settled down and in general has caused a decrease in permeability, which is significant at the level of 1%. It can be concluded from the results of investigating the infiltration rate in different areas of flood spreading, the infiltration rate in the downstream of the floodwater spreading area is higher than the upstream and middle of the area. This conclusion shows that the upstream sedimentation has reduced the rate of water infiltration in the soil. In general, the results of this research show that flood spreading affects soil permeability and causes a slight decrease in soil water permeability over time. Also, the amount of this reduction is different in different areas of floodwater spreading and from the upstream to the downstream of the floodwater spreading area (due to less sedimentation), the rate of infiltration increases slightly, but according to the comparisons related to the final infiltration capacity, it was determined that the spreading area The flood and the control area are not much different in terms of infiltration, and from the results of this research, it can be concluded that after about 30 years of the construction of this system, the infiltration is still appropriate and fast, and we should not worry about such an issue in the coming years. The results of this research can be used for better management of floodwater spreading station on Davudrashid Kouhdasht aquifer.
Keywords: Kruskal-Wallis Test, T-Test, Double Ring, Witness Field, Kouhdasht Lorestan -
یکی از عوامل مهم و تعیین کننده در مصارف مختلف آب، کیفیت شیمیایی آن است. شناخت کیفیت آب زیرزمینی به عنوان ابزاری مناسب برای ارزیابی نحوه مدیریت منابع آب در نظر گرفته شده است. بر همین اساس، در این مطالعه با هدف آشکارسازی کیفیت شیمیایی آب های زیرزمینی محدوده حوزه آبریز سفیدرود به منظور مصارف صنعتی و نیز بررسی روند تغییرات طی سه دوره آماری (1397-1380)، متغیرهای هدایت الکتریکی، کل جامدات محلول، نسبت جذب سدیم، بی کربنات، کربنات، کلر، سولفات، کلسیم، منیزیم، سدیم، پتاسیم برداشت شده از حوزه آبریز انجام شد. برای نیل به اهداف از اطلاعات 360 منبع بهره برداری در مقیاس سالانه مربوط به دوره آماری 18 ساله استفاده شد. بر اساس اطلاعات موجود، به منظور تهیه نقشه های پهنه بندی کیفی مصارف آب با شاخص لانژلیه، توزیع متغیرهای موثر در کیفیت مصارف صنعتی با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) و روش درون یابی زمین آماری برای منطقه مورد مطالعه انجام گرفت. نتایج روندیابی متغیرهای کیفی آب نشان داد آبخوان طارم-خلخال و گل تپه-زرین آباد با بیشینه مقادیر هدایت الکتریکی (1778 میکروزیمنس بر سانتی متر) و کل جامدات محلول (1135 میلی گرم بر لیتر)، از کیفیت آب زیرزمینی پایین تری نسبت به سایر محدوده ها در حوزه آبریز سفیدرود برخوردار است. هم چنین، آبخوان طارم-خلخال در دوره 87-80 بالاترین مقدار نسبت جذب سدیم (9/3 درصد) را نسبت به سایر آبخوان ها نشان داد. ارزیابی کیفیت آب صنعتی، نشان گر خورنده بودن 67 درصد و رسوب گذار بودن 32 درصد نمونه های آبی بود. تحلیل نقشه های پهنه بندی کیفی جهت مصارف صنعتی نشان داد که آبخوان آستانه-کوچصفهان و دیواندره-بیجار و بخش مرکزی آبخوان زنجان و نواحی غربی آبخوان گل تپه-زربن آباد دارای ویژگی رسوب گذاری و سایر آبخوان ها دارای ویژگی خورندگی هستند. بنابراین، در استفاده از این منابع در صنعت، سامانه های آب رسانی شهری و کشاورزی، به خصوص در سامانه های آبیاری تحت فشار، می بایست تمهیدات لازم در نظر گرفته شود تا کم ترین آسیب به لوله ها و اتصالات فلزی وارد شود.
کلید واژگان: حوزه سفیدرود، روند، رسوب گذاری، شاخص خورندگی، کیفیت آبIntroductionIn most regions of Iran, the requisite water for population and industry is supplied by groundwater resources. Drought is an important factor, which affects groundwater quality. Groundwater is a renewable, limited, and vital resource for human life, social, and economic development. It is a valuable part of the ecosystem and is vulnerable to natural and human effects. Recognizing the quality of underground water, as one of the most important and vulnerable sources of water supply, has been a matter of course in recent decades. The effects of corrosiveness and sedimentation in water supply systems, water transmission, and distribution can increase operating costs and also create negative effects on human health. Therefore, the science of water quality will remain an important issue for engineers and scientists for years to come. Many methods and techniques have been invented and developed to investigate the chemical quality of water. Excessive harvests and recent meteorological droughts have changed the quality of underground water, but so far no study has been conducted in the entire Sefid-Rud Basin area to investigate the quality and the process of its changes. Therefore, the purpose of this study is to investigate the chemical quality of Sefid-Rud water which is used for the industry.
Materials and MethodsIn this research, the chemical quality of underground water sources in the Sefid-Rud Basin has been studied and analyzed using the results of the qualitative analysis of water samples in deep wells, semi-deep wells, springs, and aqueducts, separately for three periods and according to the common statistical period of 18 years (2001-2018). The analyzed statistics and information include the results of a complete chemical analysis of water and parameters such as electrical conductivity (EC) values, total dissolved substances (TDS), pH, cations (Ca, Mg, Na, and K), anions (Cl, SO4, HCO3, and CO3), Na, and sodium absorption ratio (SAR) have been investigated. Water used by industries depending on the type of consumption in different sectors should also have certain qualities and characteristics. In this research, the Langiler index, which is an index for Corrosion and Scaling, was used to classify water quality for industrial purposes. To this end, the chemical quality of water in terms of chemical balance and occurrence of corrosion and scaling phenomena of underground water was classified into three categories: sedimentation, balanced, and corrosive. The Langelier index was used to measure water quality for the industry.
Results and DiscussionIn the statistical analysis of groundwater in the Sefid-Rud Basin, while determining the maximum, minimum, and average values of qualitative parameters at the level of the study areas, the trend of qualitative changes at the level of their aquifers according to the EC map of the groundwater, has been analyzed. In the whole period of 18-year statistics (2001-2018) in the Goltapeh-Zarinabad and Tarom-Khalkhal areas, the average values of EC and TDS are higher than in other areas. there has been an increasing trend in the Goltapeh-Zarinabad area during the three study periods. Among the cations, the calcium ion had the highest amount (except for Goltapeh-Zarinabad and Tarom-Khalkhal areas), followed by the sodium ion. The highest amount of Na ion was observed in the area of Tarom-Khalkhal, the highest amount of Ca ion was observed in the Divandareh-Bijar, and the highest amount of Mg ion was observed in the Taleghan-Alamot. HCO3 and then SO4 ions were the main anions in the entire statistical period and all the study areas. It followed a relatively constant trend in all the study periods. According to the qualitative classification of industrial water, about 67% of the samples have corrosive properties and about 32% are depositors.
ConclusionThe values of EC and TDS in the three statistical periods in the area of Goltapeh-Zarinabad had an increasing trend. The sodium absorption ratio (SAR) in the entire statistical period was 2.9% with a maximum in the Tarom-Khalkhal range and a minimum of 0.8% in the Manjil and Sojas ranges. It shows the maximum values of cations for Ca ions with 3.6 in the Divandareh-Bijar range, Na with a value of 5.8 in the Tarom-Khalkhal range, and Mg with a value of 3.8 in the Goltapeh-Zarinabad range. Besides, the maximum amounts of anions including HCO3, SO4, and Cl were in Astane-Kuchesfehan, Divandareh-Bijar, and Tarom-Khalkhal areas, respectively. Qualitative assessment of groundwater resources in the Sefid-Rud Basin area for industrial use based on the Langiller index shows that the changing trend of this index has been relatively stable in the three periods, and out of 360 sources in the basin, 241 are corrosive sources, 115 are sedimentary sources and four sources have had a balanced situation. The analysis of qualitative zoning maps for industrial purposes showed that the Astana-Kuchsefahan and Divandre-Bijar aquifers, the central part of the Zanjan aquifer, and the western areas of the Goltape-Zarinanabad aquifer have sedimentation characteristics and other aquifers have corrosive characteristics.
Keywords: Corrosion index, sedimentation, Sefid-Rud Basin, Trend, Water Quality -
Chemical quality is a significant and determining factor in a variety of water applications. Understanding the characteristics of subterranean water is regarded as a viable instrument for assessing water resource management. o determine the chemical quality of the groundwater in the Ghorove– Dehgolan aquifer, as well as to examine changes over three statistical periods (2001–2018), the basin was sampled for the following chemical parameters: electrical conductivity, total dissolved solids, sodium absorption ratio, bicarbonate, carbonate, chlorine, sulfate, calcium, magnesium, sodium, and potassium. Information from 276 exploitation sources on an annual scale pertaining to an 18-year statistical period was utilized to accomplish the objectives. The geographic information system (GIS) and the geostatistical interpolation method were utilized to determine the distribution of effective variables in the quality of industrial consumption in order to generate quality zoning maps of water consumption utilizing the Langelier index and the available data for the study area. The analysis of water quality variables revealed that the aquifer exhibited the highest values of electrical conductivity (669 µS/cm), total dissolved solids (430 mg/l), and sodium absorption ratio (0.95%) for groundwater quality during the period 2013–2018. In comparison to the other courses, they are lower. The assessment of industrial water quality revealed that scaling affected 22% of the water samples, while corrosion affected 78%. The examination of qualitative zoning maps intended for industrial applications revealed that the aquifers in the southern portion of the Ghorove– Dehgolan plain, along with a restricted region in the aquifer's northern section, exhibit sedimentation characteristics. Conversely, the majority of the aquifers in the area demonstrate corrosive attributes. Thus, it is imperative to exercise utmost caution when utilizing these resources in pressurized irrigation systems and industrial, urban, and agricultural water supply systems in order to mitigate potential harm to pipelines and metal connections.Keywords: aquifer, Corrosion index, Ghorove– Dehgolan Plain, scaling, Water Quality
-
مقدمه و هدف
فرسایش خندقی یکی از عوامل تهدیدکننده تعادل محیط زیست و پایداری آن بوده و نقش برجسته ای در بالابردن توان رسوب زایی حوزه های آبخیز و تغییر خصوصیات هیدرولوژیکی جریان های سطحی دارد. هدف از این تحقیق ارزیابی کارایی مدل یادگیری ماشین بیشینه ی بی نظمی به منظور تهیه نقشه ی حساسیت فرسایش خندقی در حوزه آبخیز سمنان است. شناسایی مهمترین عامل های زیست محیطی موثر بر رخداد فرسایش خندقی با روش جک نایف و بررسی اهمیت هر یک از عامل های زیست محیطی در منطقه ی مورد مطالعه با تحلیل منحنی های پاسخ از دیگر اهداف این پژوهش است.
مواد و روش هااین پژوهش در پنج گام اصلی شامل، گام نخست انتخاب محدوده مورد مطالعه، جمع آوری و آماده سازی نقشه های عوامل موثر، گام دوم تهیه نقشه پراکنش رخداد فرسایش خندقی، گام سوم آزمون هم خطی چندگانه با شاخص ضریب تحمل و فاکتور تورم واریانس به منظور بررسی هم پوشانی اطلاعاتی عوامل موثر و بررسی اهمیت عوامل، گام چهارم اجرای مدل بیشینه بی نظمی یا حداکثر بی نظمی، تهیه نقشه پهنه بندی حساسیت نسبت به رخداد فرسایش خندقی و طبقه بندی آن به پنج رده خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد، گام پنجم ارزیابی دقت طبقه بندی و اعتبارسنجی نقشه پهنه بندی و پیش بینی حساسیت نسبت به رخداد فرسایش خندقی می باشد.
یافته هاطبق نتایج حاصله، از بین 23 عامل یا متغیر اولیه، عوامل شاخص طول شیب آبراهه، انحنای سطح و شاخص توان آبراهه دارای هم خطی یا هم پوشانی اطلاعاتی بوده و در مراحل بعدی از ورود به فرایند مدل سازی حذف و مدل سازی با 20 عامل یا متغیر مستقل اجرا گردید. نقشه حساسیت فرساش خندقی منطقه مورد مطالعه نشان داد بخش های خروجی و جنوبی حوزه آبخیز سمنان مستعد وقوع فرسایش خندقی می باشد. همچنین نتایج پهنه بندی حاصل از اجرای مدل بیشینه بی نظمی بیانگر آن است که مناطق مستعد فرسایش خندقی در مناطق مرتفع، واحدهای سنگی حساس (پهنه های رسی و مارنی کواترنری)، بارش متوسط سالانه، نوع خاک اریدسویل، اقلیم فراخشک، طبقات تراکم زهکشی بالا، شیب کم، اراضی پست و بدون وجه شیب جغرافیایی، شاخص رطوبت توپوگرافی بالا، کاربری اراضی مرتعی و سطح زمین با بافت کم مشاهده میشوند. همچنین مدل بیشینه بی نظمی در مراحل واسنجی و اعتبارسنجی بهترتیب دارای دقت 91 و 89 درصد است که از نظر کارایی در رده خیلی خوب برای پیش بینی مناطق مستعد فرسایش خندقی قرار می گیرد.
نتیجه گیریحدود 35 درصد مساحت پهنه های با حساسیت زیاد و خیلی زیاد حاصل از اجرای مدل بیشینه بی نظمی، بیش از 90 درصد خندق های منطقه را در بر می گیرند. هم چنین مدل بیشینه بی نظمی در مراحل اجرا و پیش بینی با سطح زیر منحنی ویژگی عمل گر گیرنده بالاتر از 90 درصد در پهنه بندی و پیش بینی رخداد فرسایش خندقی کارامد می باشد. این نتیجه برای مدیران و برنامه ریزان محلی و هم چنین کارشناسان اجرایی به منظور شناسایی مناطق مستعد فرسایش خندقی و تعیین بهترین روش های اجرایی عملیات آبخیزداری برای رویکردهای حفاظت از خاک مفید خواهد بود.
کلید واژگان: آزمون هم خطی چندگانه، حداکثر آنتروپی، سمنان، مدل ماشین یادگیریIntroduction and ObjectiveGully erosion is one of the factors threatening the environmental balance and its stability and plays a prominent role in increasing the sedimentation capacity of watersheds and changing the hydrological characteristics of surface streams. The purpose of this research is to evaluate the effectiveness of the maximum disorder machine learning model in order to prepare a gully erosion sensitivity map in the Semnan watershed. Identifying the most important environmental factors affecting the occurrence of gully erosion using the jackknife method and examining the importance of each environmental factor in the study area by analyzing the response curves are other goals of this research.
Material and MethodsThis research consist of five main steps: the first step is choosing the study area, collecting and preparing maps of the effective factors, the second step is preparing the distribution map of the ditch erosion event, the third step is the multiple collinearity test with the index of the tolerance coefficient and the variance inflation factor in order to check the information overlap of the effective factors. and checking the importance of the factors, the fourth step is to implement the maximum irregularity or maximum irregularity model, prepare a zoning map of sensitivity to the event of gully erosion and classify it into five categories: very low, low, medium, high and very high, the fifth step is to evaluate the classification accuracy and validate the zoning map and Prediction of sensitivity to gully erosion.
ResultsAccording to the results, among the 23 initial factors or variables, the factors of the waterway slope length index, surface curvature, and waterway power index had colinearity or overlapping information, and in the next stages, they were removed from entering the modeling process, and modeling was carried out with 20 independent factors or variables. The gully erosion sensitivity map of the studied area showed that the southern and southern parts of the Semnan watershed are prone to gully erosion. Also, the zoning results obtained from the implementation of the maximum irregularity model indicate that the areas prone to gully erosion are in high areas, sensitive rock units (quaternary clay and marl zones), average annual rainfall, Eridesville soil type, ultra-arid climate, high drainage density classes, low slope, low lands without geographical slope, high topographic moisture index, pasture land use and low land surface texture are observed. Also, the maximum irregularity model has 91% and 89% accuracy in the calibration and validation stages, respectively, which in terms of efficiency is in the very good category for predicting gully erosion prone areas.
ConclusionAbout 35% of the area of high and very high sensitivity areas resulting from the implementation of the maximum irregularity model include more than 90% of the ditches in the region. Also, the maximum irregularity model in the stages of implementation or development and prediction or validation with the area under the receiver operating characteristic curve with the values of 0.91 and 0.89, respectively, is effective in zoning and predicting the occurrence of gully erosion. This result will be useful for local managers and planners as well as executive experts in order to identify areas prone to gully erosion and determine the best implementation methods of watershed operations for soil protection approaches.
Keywords: Machine learning model, Maximum entropy, Multicollinearity, Semnan -
با توجه به وقوع دوره های خشکسالی و افزایش بهره برداری از آبخوان، گسترش کشاورزی و افزایش برداشت آب های زیرزمینی، تراز سطح آب زیرزمینی در آبخوان دیواندره-بیجار کاهش یافته است که این امر بر پایین رفتن تراز سطح آب زیرزمینی و کاهش راندمان چاه ها گردیده است. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر خشکسالی بر تغییرات کمی منابع آب زیرزمینی با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی و شاخص منبع آب زیرزمینی آبخوان دیواندره-بیجار بر اساس هیدروگراف معرف می باشد. به منظور انجام این پژوهش، آمار 25 حلقه چاه مشاهده ای در طی دوره زمانی 97-1387 مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا داده های آماری جمع آوری و پس از ورود داده ها به سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) با روش درون یابی، نقشه های خطوط هم عمق و پهنه بندی تغییرات افت سطح آب زیرزمینی همچنین از شاخص منبع آب زیرزمینی GRI جهت پایش زمانی خشکسالی منابع آب زیرزمینی آبخوان زنجان استفاده گردید. نتایج حاصل از تغییرات حجم مخزن آبخوان دیواندره-بیجار نشان داد کسری حجم مخزن معادل 5/11 میلیون مترمکعب می باشد همچنین پایش زمانی خشکسالی منابع آب زیرزمینی آبخوان با شاخص GRI در طول بازه بیست ساله روندی نزولی به سمت خشکسالی دارد و شدیدترین خشکسالی آب زیرزمینی در سال 1398 با رقم شاخص 97/1- به وقوع پیوسته است. نتایج به دست آمده نشانگر آن است که اگر همچنان روند مدیریت کنونی ادامه یابد، در طول چند سال آینده شاهد افت شدید آبخوان و خسارت جبران ناپذیر ی خواهیم بود.
کلید واژگان: آبخوان، عمق آب زیرزمینی، دیو.اندره-بیجار، شاخص منبع آب زیرزمینیDue to the occurrence of periods of drought and increased exploitation of the aquifer, the expansion of agriculture and the increase in groundwater harvesting, the level of the underground water level has decreased in the Bijar-Divandere Aquifer, which is the result of the decrease in the level of the underground water level and the decrease the efficiency of the wells has increased. The aim of this research is to investigate the effect of drought on the quantitative changes of underground water resources using geographic information system and groundwater resource index of Bijar-Divandere Aquifer based on representative hydrograph. In order to carry out this research, the statistics of 25 observation wells during the period of 2017-2018 were examined. At first, statistical data was collected and after entering the data into the geographic information system (GIS) with interpolation method, maps of parallel lines and zoning of changes in the level of underground water, as well as from the water source index. The underground GRI was used to monitor the time of drought of underground water sources in Bijar-Divandere Aquifer. The results of the changes in the reservoir volume of Bijar-Divandere Aquifer showed that the deficit of the reservoir volume is equal to 11.5 million cubic meters. Also, the time monitoring of the drought of the groundwater resources of the plain with the GRI index has a downward trend towards drought during the twenty-year period, and the most severe groundwater drought in the year 2018 has occurred with an index of -1.97. The obtained results indicate that if the current management process continues, we will witness a sharp drop in the aquifer and irreparable damage in the next few years.
Keywords: Aquifer, depth of groundwater, Bijar-Divandere, Groundwater Resource Index -
زمینه و هدف
با توجه به وقوع دوره های خشکسالی و افزایش بهره برداری از آبخوان، گسترش کشاورزی و افزایش برداشت آب های زیرزمینی، تراز سطح آب زیرزمینی در دشت زنجان کاهش یافته است که این امر بر پایین رفتن تراز سطح آب زیرزمینی و کاهش راندمان چاه ها گردیده است. هدف از این پژوهش بررسی و پهنه بندی مکانی-زمانی عمق، تراز و تغییرات سطح آب زیرزمینی دشت زنجان، برآورد روند افت و تغییرات سالانه آب زیرزمینی و پایش زمانی خشکسالی (GRI) منابع آب زیرزمینی دشت زنجان بر اساس هیدروگراف معرف می باشد.
روش پژوهش:
به منظور انجام این پژوهش، آمار 69 حلقه چاه مشاهده ای در طی 3 دوره زمانی (87-80، 92-87 و 97-92) مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا داده های آماری جمع آوری و پس از ورود داده ها به سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) با روش درون یابی، نقشه های خطوط هم عمق، هم تراز و پهنه بندی تغییرات افت سطح آب زیرزمینی تهیه گردید. آبنمود معرف آبخوان به منظور بررسی تغییرات درازمدت و نوسانات سطح آب زیرزمینی و نیز تشخیص دوره های افزایش و کاهش سطح آب، در طول دوره آماری برای دشت زنجان تهیه شده است. تغییرات درازمدت و نوسانات سطح آب زیرزمینی نیز در محیط نرم افزاری Excel ترسیم شدند. پدیده خشکسالی در درازمدت موجب کاهش منابع آب، از طریق خشکیدگی جریان های سطحی و زیرزمینی می گردد. بدین منظور از شاخص خشکسالی GRI جهت پایش زمانی خشکسالی منابع آب زیرزمینی دشت زنجان استفاده شده است.
یافته هانتایج به دست آمده از نقشه های پهنه بندی افت، نشان داد در دوره زمانی اول (1387-1380) در بخش های شمال غربی به اندازه 5/14 متر، در دوره زمانی دوم (1392-1387) در بخش جنوبی و شرقی دشت به اندازه 4/9 متر و بیشترین افت سطح آب زیرزمینی در دوره زمانی سوم (1392-1397) در بخش شمالی دشت به اندازه 4/12 متر بوده است. هیدروگراف های تراز آب زیرزمینی نشان می دهند که در طول مدت زمان 20 سال، افت سطح آب در دشت زنجان 9/12 متر می باشد که به طور متوسط هر سال 65/0 متر سطح آب افت کرده است این در واقع نشان دهنده منفی بودن تغییرات سطح آب زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه است. نتایج حاصل از تغییرات حجم مخزن دشت زنجان نشان داد کل کسری حجم مخزن معادل 8/705 میلیون مترمکعب می باشد همچنین پایش زمانی خشکسالی منابع آب زیرزمینی دشت زنجان با شاخص GRI در طول بازه بیست ساله روندی بسیار نزولی به سمت خشکسالی دارد.
نتایجآب زیرزمینی منبع اصلی تامین نیازهای کشاورزی بخصوص در مناطق خشک و نیمه خشک محسوب می شود؛ بنابراین داشتن یک کشاورزی پایدار نیازمند مدیریت و برنامه ریزی دقیق در مورد نحوه استفاده از این منابع است که این خود مستلزم داشتن شناخت کافی در مورد تغییرات مکانی سطح آب زیرزمینی در یک دوره زمانی مشخص است. در تحقیق حاضر، بررسی نوسانات سطح آب زیرزمینی خصوصا در پیزومترهای بخش های شمالی و کناری دشت زنجان نشان داد که این فاجعه آبی (افت حدود 13 متری سطح ایستابی) عمدتا در اثر مدیریت نامناسب منابع آبی و افزایش صدور مجوز حفر چاه های عمیق و نیمه عمیق با رشد 61 درصدی در دو دهه گذشته بوده است . بیلان منفی دشت به حدی شدید است که حتی بارش های مناسب چند سال اخیر نیز نتوانسته است از روند افت تراز سفره آب زیرزمینی ممانعت کند. توصیه می گردد جهت جلوگیری از ادامه روند کاهش حجم مخزن دشت زنجان، بهره بردای و برداشت ها از چاه ها مدیریت و کنترل و از هرگونه اضافه برداشت از سفره جلوگیری گردد همچنین از طریق اجرا و توسعه طرح های آبخوان داری جهت تامین کمبود منابع آب و تغذیه دشت استفاده شود.
کلید واژگان: سطح آب زیرزمینی، آبنمود معرف، حجم مخزن، خشکسالی، شاخص GRIBackground and AimDue to the occurrence of drought periods and increased exploitation of the plain, alongside of the agriculture expansion and the rise in groundwater extraction, the level of the groundwater table in the Zanjan plain has decreased, which has resulted in a fall in the level of the groundwater table and a decrease in the efficiency of the wells. The purpose of this research is to investigate and Zoning of Temporal and Spatial of the depth, level and changes of the level of groundwater table of Zanjan plain, trends of depletion and annual changes and temporal monitoring of the drought (GRI) of groundwater resource of Zanjan plain based on the representative hydrograph.
MethodIn order to carry out this research, the statistics of 69 observation wells are analyzed during 3 time periods (2001-2008, 2008-2013 and 2013-2018). At first, statistical data is collected and after importing the data into the Geographical Information System (GIS), maps of iso-depth, iso-level and zoning changes of the groundwater table are prepared with the interpolation method. The plain hydrograph has been prepared to investigate the long-term changes and fluctuations of groundwater table, as well as to detect the periods of rise and fall of the water level, during the statistical period for the Zanjan plain. Long-term changes and fluctuations of groundwater table are also drawn in the Excel. The phenomenon of drought in the long term causes the reduction of water resources through the drying up of surface and underground streams. For this purpose, the GRI index has been used to temporal monitoring of drought of groundwater resources in Zanjan plain.
ResultsThe results obtain from the maps of the iso-loss show that the highest level of groundwater in the first time period (2013-2018) in the northern part of the plain is 12.4 m, in the second time period (2008-2013) in the southern part and the eastern part of the plain has dropped by 9.4 m and in the third period (2001-2008) in the northwestern parts, it has dropped by 14.5 m. The hydrographs of the groundwater table illustrate that during the period of 20 years, the depletion of the Zanjan plain table is 12.9 m, which means that the water level has depleted by 0.65 m annually on average. This actually indicates the negative changes in the groundwater level in the studied area. The results of the changes in the volume of the Zanjan plain demonstrate that the volume deficit of the Zanjan plain is 705.8 MCM. Also, temporal monitoring of the drought in groundwater resources of the Zanjan plain with the GRI index shows a very descending trend towards drought during the twenty-year period.
ConclusionGroundwater is the main source of agricultural needs, especially in arid and semi-arid areas; therefore, having a sustainable agriculture requires careful management and planning on how to use these resources, which itself requires sufficient knowledge about the spatial changes of the groundwater level in a certain period. In the present research, the investigation of the depletion of the groundwater table, especially in the piezometers of the northern and side parts of the Zanjan plain, shows that this water disaster (groundwater level depletion of about 13 m) is mainly due to the improper management of water resources and the increase in the issuance of permits for deep and semi-deep wells with 61% growth in the last two decades. The negative balance of the plain is so severe that even the good rains of the last few years have not been able to stop the process of lowering the groundwater table. It is recommended to prevent the continuation of the Zanjan plain volume decrease, to manage and control the exploitation of the wells and to prevent any over-exploitation, as well as to use the implementation and development of plain projects to supply the shortage of water resources and feed the plain.
Keywords: Drought, Groundwater Table, GRI Index, representative hydrograph, reservoir volume -
پدیده گرد و غبار خطرهای فراوانی را برای جامعه بشری داشته و اهمیت ویژه ای برای ساکنان ایران دارد. پژوهش گران مختلف از زوایای متفاوت این پدیده را مورد مطالعه قرار داده اند و از نظر اهمیت موضوع و مخاطرات ناشی از آن، هم چنان در صدر موضوع های مورد علاقه پژوهش گران در سراسر جهان قرار دارد. هدف از پژوهش حاضر نیز استفاده از شاخص DSI در ارزیابی و پهنه بندی توفان های گرد و غباردر استان سمنان است. در این تحقیق توزیع زمانی توفان های گرد و غباراستان سمنان با درنظرگرفتن شرایط آب و هوایی و میانگین سرعت باد غالب منطقه مورد مطالعه در طی سال های 2003 تا 2017 در پنج ایستگاه سینوپتیک مورد بررسی قرار گرفت. همگن بودن پارامترهای اقلیمی و شاخص های توفان ریزگرد و روند این دو متغیر با استفاده از رگرسیون خطی در محیط نرم افزار SPSS محاسبه گردید و پس از بررسی روند تغییر شاخص یونپ، اطلاعات حاصل در محیط نرم افزار ArcGIS پهنه بندی شد. نتایج این مطالعه نشان داد که در طی دوره آماری مورد بررسی، شاخص DSI هم زمان با افزیش شدت خشکی افزایش یافته است درحالی که همبستگی آن با شاخص خشکی طی دوره 15 ساله در سطح اطمینان 95 درصد معنی دار نبوده است. نقشه پهنه بندی شاخص DSI نشان داد که شهرستان شاهرود و دامغان از شاخص توفان گرد و غبار بالاتری نسبت به سایر مناطق برخوردار هستند. هم چنین هم خوانی به نسبت مناسبی بین شاخص DSI و خشکی در منطقه وجود دارد به طوری که هرگاه دوره تری بوده، مقدار DSI به دنبال آن کاسته شده و هرگاه دوره خشکی بوده، مقدار شاخص گرد و غبار افزایش یافته است.
کلید واژگان: توفان گرد و غبار، تری و خشکی، داده های اقلیمی، شاخص یونپ، شاخص DSIIn the study of the trend of dust storm index, the results showed that the study period of 2003-2007 in Semnan province has an increasing trend and has shown significant changes in the 95% confidence range, but the lack of significant changes in the last decade shows the effects of various events. In cross-cutting decisions in the field of dust in the region. The zoning of the DSI index changes in different regions of the province in a 15-year statistical period indicates that from the west to the east of the province due to the increase in the frequency of stormy days with moderate dust (MDS), dust has increased. The correlation between drought and DSI index in Semnan province showed that although DSI index increased during the period under analysis with increasing drought intensity and its correlation with drought during the 15-year period was not significant, but the pattern of DSI index is consistent with It is the pattern of the drought process. According to the results, it can be acknowledged that the dust situation has always been affected by climate, but the relationship between drought and the DSI index has always fluctuated with respect to droughts and wetlands. However, different climatic parameters are different and their impact is different. In addition to human activities, the main role of wind in the amount of dust or the existence of another source of dust should be considered.
Keywords: Dust Storms, Wet, Drought, Climatic data, UNIP index, DSI index -
کمبود منابع آب سطحی سبب برداشت بی رویه از آب زیرزمینی در بسیاری از نقاط جهان و افت شدید سطح سفره های آب زیرزمینی شده است و بررسی تغییرات منابع آب زیرزمینی در برنامه ریزی و مدیریت پایدار منابع آب هر منطقه از اهمیت فراوانی برخوردار است. هدف از این پژوهش، بررسی روند تغییرات افت سطح آب زیرزمینی دشت قروه-دهگلان که یکی از مهم ترین و بزرگ ترین دشت های استان است، است. به منظور انجام این پژوهش، آمار 104 حلقه چاه مشاهده ای در طی سه دوره زمانی (87-80، 92-87 و 97-92) مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا داده های آماری جمع آوری و پس از ورود داده ها به سیستم اطلاعات جغرافیایی با روش درون یابی، نقشه های خطوط هم عمق، هم تراز و پهنه بندی تغییرات افت سطح آب زیرزمینی تهیه شد. آبن مود معرف آبخوان به منظور بررسی تغییرات درازمدت و نوسانات سطح آب زیرزمینی نیز در محیط نرم افزاری Excel ترسیم شدند. نتایج به دست آمده از نقشه های هم پهنه افت، نشان داد که بیش ترین سطح آب زیرزمینی در دوره زمانی سوم (1392-1397) در بخش جنوبی آبخوان به اندازه 3/7 متر، در دوره زمانی دوم (1392-1387) در بخش مرکزی آبخوان به اندازه 7/5 متر و در دوره زمانی اول (1387-1380) در بخش های شمالی و میانی به اندازه 3/3 متر افت پیداکرده است. هیدروگراف های تراز آب زیرزمینی نشان می دهند که در طی در مدت 20 سال افت سطح آب در دشت قروه 8/13 متر است که به طور متوسط هرسال 7/0 متر سطح آب افت کرده است. نتایج حاصل از تغییرات حجم مخزن نشان داد کسری حجم مخزن آبرفتی معادل 2/56 میلیون مترمکعب است هم چنین، پایش زمانی خشک سالی منابع آب زیرزمینی دشت قروه-دهگلان با استفاده از شاخص منابع آب زیرزمینی (GRI) در طول دوره آماری بیست ساله روندی نزولی به سمت خشک سالی دارد و توصیه می شود جهت جلوگیری از ادامه روند کاهش حجم مخزن نسبت به پیشنهاد ممنوعیت و یا تمدید آن اقدام کاملی از طرف سازمان آب منطقه ای کردستان صورت پذیرد.
کلید واژگان: آبخوان، آبنمود معرف، حجم مخزن، دشت قروه-دهگلان، GRIThe lack of surface water resources has caused the indiscriminate extraction of groundwater in many parts of the world. The sharp drop in the level of groundwater tables, and the investigation of changes in groundwater resources are very important in the planning and sustainable management of water resources in each region. The purpose of this research is to investigate the changes in the level of the groundwater table Ghorveh-Dehgolan plain, which is one of the most important and largest plains of the province. To this end, the statistics of 104 observation wells during three time periods (2001-2008, 2008-2013, and 2013-2018) were analyzed. At first, statistical data was collected, and after entering the data into the Geographical Information System (GIS) with the interpolation method, maps of lines of equal depth, and zoning of decreasing the level of groundwater table were prepared. To investigate the long-term changes and fluctuations of the groundwater level, the representative water table of the aquifer was also drawn in the Excel software. The results obtained from the maps of the same area of the fall showed that the highest level of groundwater in the third time period (2013-2018) in the southern part of the aquifer was 7.3 m, in the second time period (2008-2013) in the central part of the aquifer has dropped by 5.7 m, and in the first period (2008-2001) in the northern and central parts has dropped by 3.3 m. The hydrographs of the groundwater level show that the water level has decreased by 13.8 m in the 20-year period, and the average water level has decreased by 0.7 m every year. The results of the reservoir volume changes showed that the volume deficit of the alluvial reservoir is equal to 56.2 million m3. In addition, the temporal monitoring of drought of the groundwater resources of Ghorveh-Dehgolan plain with the Groundwater Resource Index (GRI) has a downward trend towards drought during the 20-year statistical period.
Keywords: Aquifer, GRI, Ghorveh-Dehgolan plain, Representative hydrograph, Reservoir volume -
ارزیابی پروژه های اجرا شده آبخیزداری و ارایه دورنمایی از نتایج عملکرد آن ها، اطلاعات مناسبی را برای برنامه ریزی بلندمدت در اختیار مدیران و تصمیم گیران قرار می دهد. امروزه با استفاده از نرم افزارهای توانمند سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی می توان محاسبات لازم را با دقت و سرعت بیشتری انجام داد. هدف از این تحقیق، ارزیابی اثرات طرح های آبخیزداری اجراشده در حوزه آبخیز ریمله بااستفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور از نظر فرسایش و رسوب و رواناب بوده است. جهت پیش بینی فرسایش قبل از اجرای طرح های آبخیزداری و بعد از اجرای آن ها، از مدل EPM استفاده شد. از روش شماره منحنی انجمن حفاظت خاک امریکا (SCS) برای محاسبه رواناب قبل از اجرای طرح های مدیریتی آبخیز و بعد از اجرا استفاده شد. ضریب CN برای دو کاربری تهیه شده در سال 1370 و فعلی محاسبه شد. آزمون t زوجی به منظور بررسی تفاوت آماری اختلاف رواناب تولیدی و میزان فرسایش و رسوب قبل و بعد از اجرای طرح های آبخیزداری استفاده شد. میزان فرسایش و رسوب کل سالیانه در شرایط کنونی نسبت به قبل از اجرای طرح های حفاظتی آبخیزداری به ترتیب به طور متوسط حدود 6793 مترمکعب و 5712 تن کاهش یافته اند. مقدار تفاوت حجم رواناب سالیانه بین قبل از اجرای طرح ها و شرایط کنونی به طور متوسط حدود 15256 مترمکعب می باشد. نتایج آزمون t زوجی نشان داد که اقدامات حفاظتی آبخیزداری انجام شده در حوضه ریمله توانسته اند اختلاف معنی داری را در کاهش فرسایش و رسوب و رواناب تولیدی را ایجاد کنند و نتیجه گیری کلی اینکه این اقدامات اثر مثبت معنی داری را در کاهش فرسایش و رسوب و رواناب تولیدی داشته اند.
کلید واژگان: مدلEPM، فرسایش و رسوب، رواناب تولیدی، ضریب CNEvaluating the implemented watershed projects and providing a perspective of their performance results provide managers and decision-makers with appropriate information for long-term planning. Nowadays, by using powerful remote sensing software and geographic information system, the necessary calculations can be done with more accuracy and speed. The purpose of this research was to evaluate the effects of watershed management projects implemented in the Rimeleh Watershed using geographic information system and remote sensing in terms of erosion, sedimentation, and runoff. EPM model was used to predict erosion before and after the implementation of watershed projects. American Soil Conservation Society (SCS) curve number method was used to calculate the runoff before and after implementation of watershed management plans. The CN coefficient was calculated for two applications prepared in 1370 and the current one. The paired t-test was used to investigate the statistical difference between the difference in production runoff and the amount of erosion and sedimentation before and after the implementation of watershed projects. The amount of total annual erosion and sedimentation in current conditions have decreased by an average of 6793 cubic meters and 5712 tons, respectively, compared to before the implementation of watershed protection plans. The amount of difference in the volume of annual runoff between before the implementation of the plans and the current conditions is on average about 15256 cubic meters. The results of the paired t-test showed that the watershed protection measures implemented in the Rimeleh Watershed have been able to create a significant difference in reducing erosion, sedimentation and production runoff, and the general conclusion is that these measures have had a significant positive effect in reducing erosion, sedimentation, and production runoff.
Keywords: EPM model, Erosion, sedimentation, Production runoff, CN coefficient -
مدل های رگبار-آبگرفتگی مبتنی بر هیدرولوژی و هیدرودینامیک به تعداد زیادی داده (جزییات زمین، سیستم فاضلاب و داده کاربری اراضی) نیازمند است. در این مقاله به منظور تعیین سریع وضعیت آبگرفتگی تنها با چند داده ورودی و معمولا در دسترس، یک روش شبیه سازی رگبار- آبگرفتگی شهری (USISM) مبتنی بر سامانه اطلاعات جغرافیایی ارایه شده است. روش USISM یک نوع مدل هیدرولوژیکی توزیعی ساده شده بر اساس مدل ارتفاع رقومی می باشد. در این روش، فرورفتگی ها در زمین به عنوان سطوح اصلی آبگرفتگی در نظر گرفته می شوند. مقدار آبی که می تواند در هر فرورفتگی ذخیره شود توزیع نهایی آبگرفتگی را نشان می دهد. سطح رواناب حوضه و حداکثر حجم ذخیره برای هر فرورفتگی و جهت جریان بین این فرورفتگی ها همه در شبیه سازی نهایی آبگرفتگی در نظر گرفته شده اند. روش سازمان حفاظت خاک امریکا برای محاسبه رواناب رگبار، و یک معادله بیلان آبی برای محاسبه ذخیره آب در هر فرورفتگی استفاده شده است. نتیجه نشان می دهد که در هر 4 واقعه رگباری، متوسط خطاهای نسبی عمق در کلیه مکان های آب گیر کمتر از 20٪ می باشد، در حالی که متوسط خطاهای نسبی مساحت و حجم بیش از 60% هم می باشد لذا روش USISM قابلیت بالاتری در شبیه سازی عمق نهایی آب گرفتگی نسبت به سطح و حجم آب گرفتگی دارد همچنین روش USISM می تواند مکان های نهایی آبگرفتگی در منطقه شهری را تعیین و عمق و سطح آبگرفتگی را به سرعت محاسبه نماید و لذا در مدیریت بحران شهری نقش بسزایی را ایفا کند.کلید واژگان: مدل ارتفاع رقومی، مدیریت بحران، روش شبیه سازی رگبار- آبگرفتگی شهریStorm-inundation models based on hydrology and hydrodynamics require a large amount of input data (detailed terrain, sewer system and land use data). In this paper, in order to determine inundation conditions quickly with only a few usually available input data is proposed an urban storm-inundation simulation method (USISM) based on Geographic Information System (GIS). The USISM is a simplified method of distributed hydrological model based on DEM, in this method depressions in terrain are regarded as the basic inundated area. The amount of water that can be stored in a depression indicates the final inundation distribution. The runoff and maximum storage volume for each depression and the flow direction between these depressions are all considered in the final inundation simulation. The SCS method is used to calculate storm runoff and a water balance equation is used to calculate the water storage in each depression. The result shows that in all four-storm event, the average relative depth errors of depth in all inundation sites are less than 20%, while the average relative errors of area and volume are more than 60% Therefore, the USISM method has a higher ability to simulate the final depth of inundation than the surface and volume of inundation. The result reveals that the USISM method could find the inundation locations in the Damghan Urban Watershed and calculate inundation depth and area quickly and therefore display a significant role in the management of the urban crisis.Keywords: Digital Elevation Model, Management of Crisis, urban storm-inundation simulation method
-
سازندهای مارنی در اغلب مناطق خشک و نیمهخشک به دلیل خصوصیات خاص فیزیکی و شیمیایی، پوشش گیاهی اندکی دارند و استقرار پوشش بر روی آنها با محدودیتهای متعددی روبهرو است. جهت درک صحیح وضعیت اکوسیستمهای مناطق خشک و نیمهخشک، شناخت رابطه پویای بین پوشش گیاهی و خاک لازم است. این تحقیق باهدف شناسایی گونههای گیاهی استقراریافته و بررسی اثرات متقابل خصوصیات فیزیکی - شیمیایی مارن حساس به فرسایش و پوشش گیاهان مرتعی در سازندهای مارنی سه منطقه (جاده طرود، بکران و ریآباد) شهرستان شاهرود انجام گرفت. به طوری که پس از تحدید اراضی مارنی بر روی نقشههای توپوگرافی و با استفاده از نقشههای زمینشناسی، نمونهبرداری از خاک برای تعیین خصوصیات و اندازهگیری تاج پوشش گیاهی انجام شد. میزان فرسایشپذیری متوسط در سازندهای مارنی سه منطقه جاده طرود، بکران و ریآباد با استفاده از مدل BLM صورت گرفت. نتایج به دست آمده نشان میدهد به طورکلی وضعیت فرسایش به روش BLM در منطقه بکران با بالاترین درصد پوشش گیاهی در طبقه کم و در منطقه جاده طرود و ریآباد در طبقه متوسط قرار میگیرد. نتایج همبستگی بین شاخصهای فیزیکوشیمیایی خاک و پوشش گیاهی نشان داد عامل تاج پوشش گیاهی با عوامل خاکی شامل درصد گچ (CaSo4) و درصد رس به ترتیب در سطح اطمینان 99 درصد و 95 درصد ارتباط داشته و از همدیگر متاثر میشوند در ضمن گچ و رس موجود در خاک مارنی شهرستان شاهرود از مهم ترین عواملی است که در میزان استقرار پوشش گیاهی نقش بسزایی ایفا می کنند. نکته مهم آن است که در هر سه منطقه، گونه فراوان و غالب درمنه دشتی بوده و بدون تردید این گونه مرتعی را میتوان سازگارترین گونه گیاهی در نواحی تحت پوشش سازندهای مارنی در نظر گرفت.
کلید واژگان: تیپ گیاهی غالب، روش BLM، سازندهای مارنی، فرسایشپذیری، مارن گچیMarni Formations have little vegetation in most arid and semi-arid regions due to special physical and chemical properties. The establishment of coverage on them faced several limitations. To properly understand the state of ecosystems in arid and semi-arid regions, it is necessary to understand the dynamic relationship between vegetation and soil. The aim of this study is to identify the established plant species and to investigate the interactive effects of physical-chemical characteristics of erosion-sensitive marl and rangeland vegetation in marl formations in three regions (Taroud Roads, Bakran and Riabad) of Shahroud city; so that after delimiting the marl lands on topographic maps and using geological maps, soil sampling was performed to determine the characteristics and to measure the vegetation canopy. Moderate erodibility in Marni formations in three areas, Taroud Roads, Bakran and Riabad, was done using BLM model. The results show that in general, the erosion status by BLM method in Bakran region with the highest percentage of vegetation is in the lower class and in the area of Taroud Roads and Riabad is in the middle class. The results of correlation between physicochemical indices of soil and vegetation showed that the canopy factor was related to soil factors including gypsum percentage (CaSo4) and clay percentage at 99% and 95% confidence levels, respectively affecting each other. Clay in marl soil of Shahroud city is one of the most important factors that play an important role in the establishment of vegetation. The important point is that in all three regions, there is an abundance and predominant species of Artemisia plain and, without a doubt, this rangeland species can be considered as the most compatible plant species in the areas covered by marl formations.
Keywords: BLM method, Dominant plant type, Erodibility, Gypsiferous marl, marl formations -
فرسایش بادی و حرکت ماسه های روان، بعنوان یکی از فرآیندهای مهم تخریب سرزمین و یک چالش جدی در ایران به شمار می رود. در این تحقیق تلاش شد با درنظرگرفتن شرایط آب و هوایی، فراوانی روزهای گرد و غبار در ایستگاه های سینوپتیک استان سمنان برآورد شود. همچنین میزان فعالیت تپه های ماسه ای براساس شاخص لنکستر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از این تحقیق در طول دوره آماری 15 سال (2003-2017) نشان داد ایستگاه دامغان با 10 درصد بادهای فرساینده و تعداد 1058 روز توام با گرد و غبار و ایستگاه شاهرود با 1 درصد بادهای فرساینده و تعداد 58 روز توام با گرد و غبار به ترتیب بیشترین و کمترین درصد فراوانی بادهای با سرعت بیشتر از سرعت آستانه فرسایش بادی را به خود اختصاص داده اند. نتایج حاصل از شاخص لنکستر نشان داد که شهرستان دامغان با بالاترین شاخص، دارای پتانسیل فعالیت رسوبات بادی «کاملا فعال» می باشد و لذا تثبیت تپه های ماسه ای امری ضروری برای کاهش خسارات ناشی از فعالیت تپه های ماسه ای در این منطقه است. نتایج پیش بینی اثرات تغییر احتمالی عوامل اقلیمی بر تحرک پذیری ماسه های روان در ایستگاه منتخب استان نشان داد که حساسیت تحرک پذیری ماسه نسبت به تغییرات افزایش ناشی از باران بیشتر از سرعت باد و نسبت به تغییرات کاهش ناشی از باران کمتر از سرعت باد می باشد و اگر مقادیر میانگین سرعت باد 30 درصد در آینده کاهش یابد و یا مقدار بارندگی به مقدار 30 درصد افزایش یابد، وضعیت تپه ها از حالت کاملا فعال به فعال تغییر خواهد کرد.
کلید واژگان: اقلیم، رسوبات بادی، سمنان، شاخص لنکستر، گرد و غبارWind erosion and the movement of quicksands are considered as one of the important processes of land degradation and a serious challenge in Iran. In this study, an attempt was made to estimate the frequency of dust days in synoptic stations of Semnan province by considering the weather conditions. Also, the activity of sand dunes based on Lancaster index was examined. The results of this study during the statistical period of 15 years (2003-2017) showed Damghan station with 10% of erosive winds and 1058 days with dust and Shahroud station with 1% of erosive winds and 58 days with dust and Dust has the highest and lowest percentages of winds with speeds higher than the wind erosion threshold, respectively. The results of Lancaster index showed that Damghan city with the highest index has the potential of "fully active" wind sediments and therefore the stabilization of sand dunes is essential to reduce the damage caused by the activity of sand dunes in this area. The results of predicting the effects of possible changes in climatic factors on the mobility of quicksand in the selected station of the province showed that the sensitivity of sand mobility to changes due to increase in rain more than wind speed and to changes in decrease due to rain less than wind speed and if the average wind speed decreases by 30% in the future or the amount of rainfall increases by 30%, the condition of the hills will change from fully active to active.
Keywords: climate, Eolian sediment, Lancaster index, Sand, dust storm, Semnan -
شبیه سازی هیدرولوژیکی حوزه های آبخیز، برای تخمین دبی اوج و حجم سیلاب حاصل ازبارندگی ها، روند یابی سیلاب در رودخانه ها و تحلیل هیدروگراف سیلاب ها صورت می گیرد. هدف از این تحقیق، کاربرد مدل های احتساب کننده رطوبت خاک (HMS SMA) و نروفازی در برآورد دبی متوسط روزانه، حجم رواناب و تحلیل هیدروگراف ناشی از شبیه سازی فرآیند بارش-رواناب در حوزه آبخیز زولاچای می باشد. در این تحقیق پس از مدل سازی حوزه آبخیز در الحاقیه HEC-GeoHMS، مدل به برنامه HEC-HMS وارد و با تخمین پارامترهای مدل احتساب کننده رطوبت خاک، شبیه سازی بارش-رواناب در سایر مقیاس ها انجام شد. با بررسی مقیاس های زمانی واسنجی و بهینه سازی پارامترهای مدل HMS SMA می توان گفت که مقیاس زمانی ماهانه در شبیه سازی بارش-رواناب دقیق تر از مقیاس های زمانی سالانه، نیم سالانه و فصلی عمل می کند، همچنین مقیاس زمانی فصلی می تواند بهتر از سایر مقیاس های زمانی دبی اوج را تخمین بزند. مقایسه واسنجی و بهینه سازی روش های احتساب کننده رطوبت خاک و نروفازی نشان داد روش فازی با بهترین ضرایب آماری (ضریب کارایی ناش-ساتکلیف 76/0 و مجموع مربعات خطای 18/0)، دقیق تر از روش SMA، شبیه سازی بارش-رواناب را انجام می دهد.
کلید واژگان: حوزه آبخیز زولاچای، فرآیند بارش-رواناب، مدل احتساب کننده رطوبت خاک، نروفازی، واسنجیHydrological simulation of watersheds applies for estimating peak discharge and runoff volume from rainfall, flood routing in rivers and flood hydrograph analysis. The purpose of this study is application of soil moisture accounting (HMS SMA) and Neuro-fuzzy models in daily flow, The purpose of this study is application of soil moisture accounting (HMS SMA) and Neuro-fuzzy models in daily flow. runoff volume and hydrograph analysis of the simulated rainfall - runoff in the Zola Chay watershed. In this study after of Zola Chay watershed modeling with HEC-GeoHMS Extension, In this study after of Zola Chay watershed modeling with HEC-GeoHMS Extension. the model entered to HEC-HMS program and by parameters estimating of soil moisture accounting model, the rainfall- runoff simulation in other scales has been done. By analysis of time scales for calibration and optimization of HMS SMA model parameters we can claim that the monthly time scale rainfall - runoff simulation accurate than annual, seasonal, semiannual and annual time scales can be better than the other time scales of flow to estimate peak. Comparing the calibration and optimization soil moisture and Neuro-fuzzy methods revealed that fuzzy method can simulate rainfall- runoff relationship better than SMA model by best statistical coefficients (E= 0.76 and RMSE= 0.18).
Keywords: Zola Chay watershed, Rainfall-runoff process, Soil Moisture Accounting model, Neuro-fuzzy, calibration -
حوضه شهری دامغان در سال های اخیر دچار تحولات زیادی ازجمله افزایش شدیدجمعیت شهرنشین،گسترش فیزیکی سکونت گاه های شهری و روستایی،از بین رفتن فضای های سبز و تبدیل آن به کاربری های مسکونی شده است که این امر منجر به سیلاب و آب گرفتگی متعدد در محدوده شهری شده است. تغییرات کاربری اراضی در اثر فعالیت های انسانی یکی از موضوعات مهم در برنامه ریزی منطقه ای و توسعه ای می باشد. با توجه به مزیت ها و قابلیت هایی که داده های ماهواره ای دارند، این تکنولوژی می تواند کمک شایانی به شناسایی و کشف این تغییرات نماید. لذا جهت آشکارسازی تغییرات کاربری اراضی از تصاویر سال 2003 سنجنده ETM+ و 2015 سنجده OLI ماهواره ای لندست و برای محاسبه وضعیت آب گرفتگی حوضه شهری دامغان از روش USISM استفاده شده است. ارزیابی ها نشان داد که صحت کلی و ضریب کاپای نقشه طبقه بندی شده ETM+به ترتیب 75 و 0.67 درصد و OLI برابر 80 و 0.74 درصد می باشد. نتایج مشخص کرد که بسیاری از اراضی فضای سبز به اراضی مسکونی و تجاری تبدیل شده اند، به گونه ای که بر وسعت اراضی مسکونی و تجاری طی 12 سال 28 درصد افزوده شده است. همچنین وسعت اراضی کشاورزی افزایش و وسعت مناطق بایر کاهش یافته است.
کلید واژگان: روش شبیه سازی رگبار-آبگرفتگی شهری، داده های ماهواره ای، فرورفتگی، تغییرات کاربری اراضیLand use change due to human activities is one of the most important issues in regional planning and development. Damghan urban basin has in recent years undergone many changes of the sort, including intensely increased urban population, physical expansion of urban and rural settlements, and disappearance of green spaces converted into residential areas. These changes have resulted in many flooding and inundation events within the urban area. The satellite technology can be exploited to identify such changes and the areas affected. For the purposes of this study, use was made of the ETM+ images of 2003 and the OLI images of 2015 obtained from Landsat to calculate the inundation conditions in Damghan urban basin using the USISM method. The ETM+ results showed a kappa coefficient of 75% and an overall accuracy of 0.67% while those of OLI images were 80% and 0.74%, respectively. The images revealed that green spaces had been converted to residential and commercial sites at a rate of 28% in 12 years. Meanwhile, agricultural land was found to have increased during the same period but barren lands to have decreased.
Keywords: Urban watershed, USISM, satellite data, depression, Land use change -
تغییر پوشش گیاهی یکی از عامل های مهم در تغییر کمی و کیفی جریان آب شناسی است. در این تحقیق با مدل ارزیابی اثر آب شناختی بلندمدت اثر حالت های ممکن مدیریت پوشش گیاهی بر حجم روان آب سالانه و آلاینده های آب آبخیز حبله رود پیش بینی کرده شد. مدل با نقشه های کاربری و نقشه گروه های آب شناسی خاک منطقه اجرا شد. نتیجه ی ارزیابی کارآیی مدل نشان دهنده ی کارآیی مناسب در تراز 5% است. بی قطعیتی مدل با روش بوت استرپ بررسی شد. کم ترین و بیش ترین بی قطعیتی در فراسنج های نیترات، نیتریت و حجم روان آب به ترتیب با ضریب تغییر 0/15 و 0/26 بود. به جز وضع موجود، فعالیت های جنگل کاری، بذرپاشی، بذرکاری، کپه کاری، قرق مرتع، تاغ کاری، احداث باغ، درخت کاری و علوفه کاری نیز ارزیابی کرده شد. نتیجه ی تجزیه و تحلیل نشان داد که با اعمال کردن بذرپاشی مرتع، حجم روان آب سالانه از 301/07 میلیون مترمکعب برای کاربری فعلی حوزه به 247/92 میلیون مترمکعب کاهش یافته است. کل نیترات، نیتریت و فسفر خروجی به ترتیب از 214/2 و 92/4 تن در شرایط کاربری فعلی به 154/2 و 80/3 تن کاهش یافته است. نتیجه ی ارزیابی نشان دهنده ی کارآیی مناسب این مدل برای پیش بینی کردن اثر حالت های ممکن تغییر کاربری در این آبخیز است. اجرای فعالیت های مدیریتی پوشش گیاهی به کاهش حجم روان آب و کاهش آلاینده های آب در آبخیز حبله رود منجر خواهد شد.کلید واژگان: آبخیز حبله رود، آلاینده های آب، حجم روان آب، حالت های ممکن مدیریت پوشش گیاهی، مدل L-THIALand cover change is an important factor in terms of its impacts on altering the quantity and quality of the flow regimes. The Long-term Hydrologic Impact Assessment model was used to predict the impacts of land cover management scenarios on run-off volume and water pollutants on the Hablehrud Basin. Land-use and soil hydrologic group layers were used in running the model. Evaluation of the results indicated a satisfactory performance at the 5% level of significance. Additionally, the model uncertainty analysis was conducted using the bootstrap method. Nitrate, nitrite and run-off volume parameters had the minimum and maximum uncertainty levels with respect to the coefficient of variation at 0.15 and 0.26, respectively. In addition to the current condition, agroforestry, seeding, drill seeding, hill-drop planting, grazing exclusion, haloxylon plantation, orchard stabilization, tree plantation and forage growing actions were evaluated. By applying the seeding scenario, the annual runoff volume would drop from 301.07 million cubic meters per year for the current land use in the watershed to 247.92 million cubic meters per year. Given the seeding scenario, the total amounts of nitrates, nitrite and phosphorus in the watershed would also decrease from 214.17 and 92.4 ton per year for the current land cover to 154.2 and 80.3 ton per year, respectively. Evaluation of the results indicates the satisfactory performance of the model to predict the effects of land-use change scenarios in this area. Implementing the land cover management actions leads to a reduction in the run-off volume as well as the water pollutants on the Hablerud Basin.Keywords: Land cover management scenarios, L-THIA model, Run-off volume, The Hablehrud basin, Water pollutants
-
امروزه فرسایش خاک به عنوان خطری برای رفاه انسان و حیات او بشمار می آید درمناطقی که فرسایش کنترل نمی شود خاکها به تدریج فرسایش یافته و حاصل خیزی خود را از دست میدهند لذا بررسی موضوع فرسایش ضرورت می یابد. با توجه به مطالعه انجام شده در حوزه آبخیز ماسوله، دو نوع از شدت فرسایش به نام های تیپ 3 یا فرسایش متوسط با مساحت 15/28 کیلومتر مربع، تیپ 4 یا فرسایش زیاد با مساحت 79/13 کیلومترمربع، را دارا می باشد. اشکال غالب فرسایشی در منطقه شامل فرسایش مکانیکی، سطحی، شیاری، آبراهه ای و واریزه ای می باشد. طبق این مطالعه مقدار متوسط فرسایش بر اساس روش Mpsiac در این حوزه 81/4 تن در هکتار در سال، نسبت تحویل رسوب (SDR) 3/74 و مقدار متوسط رسوب در این حوزه 58/3 تن در هکتار در سال میباشد که بیانگر فرسایش و رسوبزایی متوسط در کل حوزه و زیاد در بعضی زیرحوزه ها است. جهت کنترل فرسایش و کاهش رسوب تولیدی این حوزه برنامه های مختلفی شامل برگزاری دوره های آموزشی برای مردم در برخورد با طبیعت، اجرای برنامه های مدیریتی(شامل اعمال سیستم های چرایی، تعادل دام و مرتع، توسعه و گیاهان دارویی)، انجام عملیات بیولوژیک (شامل مرتعکاری به صورت بذرکاری، بذرپاشی، کپه کاری و نهالکاری به صورت غیرمثمر) و اجرای عملیات مکانیکی (شامل احداث بندهای سنگی ملاتی، گابیون، خشکه چین، و...) پیشنهاد گردیده است.
کلید واژگان: فرسایش، رسوب، سامانه اطلاعات جغرافیایی، مدیریتToday soil erosion is considered a danger to human and life. In areas where erosion is not controlled, soils gradually erode and lose their fertility, so it is necessary to study the issue of erosion. According to a study conducted in the Masouleh watershed, there are two types of erosion intensity called type 3 or moderate erosion with an area of 28.15 km2, type 4 or high erosion with an area of 13.79 km2. The predominant forms of erosion in the region include mechanical, surface erosion, furrows, waterways and deposits. According to this study, the average amount of erosion based on Mpsiac method in this field is 4.81 tons per hectare per year, sediment delivery ratio (SDR) is 74.3 and the average amount of sediment in this field is 3.85 tons per hectare per year. It indicates moderate erosion and sedimentation in the whole area and high in some sub-fields. To control erosion and reduce production sediment in this area, various programs include holding training courses for people in dealing with nature, implementing management programs (including applying grazing systems, balancing livestock and pastures, development and medicinal plants), and conducting biological operations ( It has been suggested for rangelanding in the form of sowing, sowing, mulching and planting in a non-productive way) and mechanical operations (including the construction of mortar stone dams, gabions, dry land, etc.) have been proposed.
Keywords: Erosion, Sediment, GIS, Managment -
برای محاسبه دبی اوج سیلاب در حوضه های فاقد آمار یکی از روش های مورد استفاده، روش های تجربی است. از روش-های تجربی که در این تحقیق استفاده شده است، روش فولر بوده که محاسن آن نسبت به سایر روش های تجربی ارائه دوره های مختلف سیلاب می باشد. در این تحقیق، مقایسه تکنیک های بهینه سازی برنامه ریزی خطی و الگوریتم ژنتیک در بهینه سازی ضرایب فرمول تجربی فولر بترتیب در محیط برنامه نویسی اکسل و متلب برای حوضه های منتخب منطقه هدف قرار داده شده است. بدین منظور آمار دبی حداکثر 24 ساعته 9 ایستگاه موجود در استان آذربایجان غربی با طول دوره آماری 21 سال مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه نتایج برتری روش الگوریتم ژنتیک و سپس برنامه ریزی خطی را نشان داد. همچنین نتایج نشان می دهد که استفاده از روش های جستجوی هوشمند عملکرد روش های مرسوم را به میزان قابل توجهی بهبود می بخشد.
کلید واژگان: برنامه ریزی خطی (LP)، الگوریتم ژنتیک (GA)، فرمول تجربی فولر، ضرایب منطقه ایOne of the methods used for calculating flood peak discharge in non-statistical watersheds is experimental methods. One of the empirical methods used in this study is the Fuller method which has advantages over other empirical methods for different flood periods. In this research, we have compared the linear programming optimization techniques and genetic algorithm in optimizing the fuller experimental formula coefficients in Excel and MATLAB respectively for selected watersheds of the region. For this purpose, the statistics of maximum 24-hour discharge of 9 stations in West Azarbaijan province with a statistical period of 21 years were studied. Comparison of the results showed the superiority of the genetic algorithm method and then linear programming. The results also show that the use of smart search methods improves the performance of conventional methods significantly. For this purpose, the statistics of maximum 24-hour discharge of 9 stations in West Azarbaijan province with a statistical period of 21 years were studied. Comparison of the results showed the superiority of the genetic algorithm method and then linear programming. The results also show that the use of smart search methods improves the performance of conventional methods significantly. For this purpose, the statistics of maximum 24-hour discharge of 9 stations in West Azarbaijan province with a statistical period of 21 years were studied. Comparison of the results showed the superiority of the genetic algorithm method and then linear programming. The results also show that the use of smart search methods improves the performance of conventional methods significantly.
Keywords: linear programming, genetic algorithm, fuller experimental formula, Regional coefficients -
با افزایش شهرنشینی، شرایط سطح زمین و آب و هوا توسط فعالیت های انسانی تغییر کرده است. این امر منتج به جاری شدن سیلاب و مشکلات آبگرفتگی مکرر در مناطق شهری می شود. مدل های رگبار-آبگرفتگی مبتنی بر هیدرولوژی و هیدرودینامیک به تعداد زیادی داده ورودی (جزئیات زمین، سیستم فاضلاب و داده کاربری اراضی) نیازمند است. در این مقاله به منظور تعیین سریع وضعیت آبگرفتگی تنها با چند داده ورودی و معمولا در دسترس، یک روش شبیه سازی رگبار- آبگرفتگی شهری (USISM) مبتنی بر سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) ارائه شده است. روش USISM یک نوع مدل هیدرولوژیکی توزیعی ساده شده بر اساس مدل ارتفاع رقومی میباشد. در این روش، فرورفتگی ها در زمین به عنوان سطوح اصلی آبگرفتگی در نظر گرفته میشوند. مقدار آبی که میتواند در هر فرورفتگی ذخیره شود توزیع نهایی آبگرفتگی را نشان میدهد. سطح رواناب حوضه و حداکثر حجم ذخیره برای هر فرورفتگی و جهت جریان بین این فرورفتگی ها همه در شبیه سازی نهایی آبگرفتگی در نظر گرفته شده اند. روش سازمان حفاظت خاک امریکا برای محاسبه رواناب رگبار، و یک معادله بیلان آبی برای محاسبه ذخیره آب در هر فرورفتگی استفاده شده است. نتیجه نشان می دهد که روش USISM میتواند مکانهای نهایی آبگرفتگی در منطقه شهری را پیدا و عمق و سطح آبگرفتگی را به سرعت محاسبه نماید. روش USISM برای شبیه سازی رگبارهای با مدت زمان کوتاه در یک منطقه شهری با داده های ورودی محدود و معمولا در دسترس، ارزشمند است.کلید واژگان: حوضه شهری، روش شبیه سازی رگباری، آبگرفتگی شهری، سامانه اطلاعات جغرافیایی، فرورفتگیWith the increasing of urbanization, conditions of the underlying surface and climate conditions have been changed by human activities. This resulted in more frequent floods and inundation problems in urban areas. Storm-inundation Models based on hydrology and hydrodynamics require a large amount of input data (detailed terrain, sewer system and land use data). In this paper, in order to determine inundation conditions quickly with only a few usually available input data, an urban storm-inundation simulation method (USISM) based on geographic Information System (GIS) is proposed. The USISM is a simplified method of distributed hydrological model based on DEM, in this method depressions in terrain are regarded as the basic inundated area. The amount of water that can be stored in a depression indicates the final inundation distribution. The runoff and maximum storage volume for each depression and the flow direction between these depressions are all considered in the final inundation simulation. The SCS method is used to calculate storm runoff and a water balance equation is used to calculate the water storage in each depression. The result reveals that the USISM method could find the inundation locations in the Damghan Urban Watershed and quickly calculate inundation depth and area. The USISM is valuable for simulating storms of short duration in an Urban Watershed with a few in commonly available input data.Keywords: Depression, GIS, Urban Watershed, USISM
-
منحنی تداوم جریان، برای طرح های مدیریت منابع آب، از قبیل طراحی سدها، نیروگاه های برق آبی، عملیات آبخیزداری، ارزیابی خطر خشک سالی، و بررسی سلامت زیست بوم رودخانه، اهمیت فراوانی دارد و در طرح های هیدرولوژیکی رودخانه ها در نظر گرفته شود. هدف این مطالعه، بررسی کارآیی روش منحنی های تداوم جریان در صحت سنجی مدل احتساب کننده رطوبت خاک (HMS SMA) با مقیاس هایزمانی سالانه، نیم سالانه، فصلی و ماهانه است تا میزان تاثیر رطوبت خاک در ایجاد رواناب در حوضه آبخیز زولاچای تعیین شود. در این تحقیق پس از مدل سازی فرم هندسی حوضه آبخیز زولاچای در الحاقیه HEC-GeoHMS، پارامترهای مدل احتساب کننده رطوبت خاک تخمین زده شد و سپس شبیه سازی بارش- رواناب در سایر مقیاس های زمانی انجام گرفت. با بررسی منحنی های تداوم جریان در مقیاس های زمانی مختلف با مدلHMS SMA می توان نتیجه گرفت که منحنی های تداوم جریان در مقیاس زمانی ماهانه، دقیق تر از مقیاس زمانی سالانه، نیم سالانه و فصلی عمل می کند. این نتایج، کارآیی دقیق تر مقیاس زمانی ماهانه نسبت به سایر مقیاس های زمانی در شبیه سازی بارش- رواناب را تائید می نماید.کلید واژگان: تحلیل حساسیت، صحت سنجی، منحنی تداوم جریان، مدل احتساب کننده رطوبت خاک، مدل های هیدرولوژیکیThe flow-duration curve, has a great importance in design of dams, hydroelectric powers plants, watershed operations, drought risk assessment and checking the river ecosystems health, so it is better to be employed in the rivers hydrological plans. The aim of this study is to evaluate the efficiency of flow duration curves for verification of the Soil Moisture Accounting (SMA) model, in different time scales such as annual, semi-annual, seasonal and monthly modes to determine the effect of soil moisture on runoff generation in the Zola-Chay watershed. In this study, after the Zola-Chay watershed geometrical modeling using HEC-GeoHMS, soil moisture accounting model parameters were estimated and then rainfall-runoff simulation was done in different time scales. By examining flow-duration curves in different time scales with SMA model, it could be concluded that the flow-duration curves in the monthly time scale, were more accurate than the annual, semi-annual and seasonal time scales. These results endorsed the more accurate performance of monthly time scale compared with other time scales in rainfallrunoff simulation.Keywords: Flow, duration curve, Hydrological models, Sensitivity analysis, Soil moisture accounting model, Verification
-
عملکرد مدل های هیدرولوژیکی به چگونگی واسنجی آنها بستگی دارد. در این مدل ها، مقادیر برخی پارامترها می تواند با مشاهده و اندازه گیری مستقیم برآورد گردد، اما برخی دیگر مستقیما قابل مشاهده و برآورد نبوده و تخمین آنها توسط تکنیک های غیرمستقیم برازش مدل، بر داده ها تاریخی انجام می گیرد. هدف این تحقیق، تاثیر واسنجی مدل احتساب کننده رطوبت خاک (HMS SMA) با مقیاس های سالانه، نیم سالانه، فصلی و ماهانه به منظور تعیین تاثیر رطوبت خاک در ایجاد رواناب در حوزه آبخیز زولاچای می باشد. در این تحقیق پس از مدل سازی حوزه آبخیز در الحاقیه HEC-GeoHMS، مدل به برنامه HEC-HMS وارد و با تخمین پارامترهای مدل احتساب کننده رطوبت خاک، شبیه سازی بارش-رواناب در سایر مقیاس ها انجام شد. با بررسی مقیاس های زمانی واسنجی و بهینه سازی پارامترهای مدل HMS SMA می توان گفت که مقیاس زمانی ماهانه در شبیه سازی بارش-رواناب دقیق تر از مقیاس های زمانی سالانه، نیم سالانه و فصلی عمل می کند، همچنین مقیاس زمانی فصلی می تواند بهتر از سایر مقیاس های زمانی دبی پیک را تخمین بزند.کلید واژگان: حوزه آبخیز زولاچای، مدل احتساب کننده رطوبت خاک، مدل های هیدرولوژیکی، واسنجیPerformance of hydrological models will depend on how they are calibrated. In these models, the value of some parameters can be estimated with direct observations and measures. But some others are not directly observable and their estimations can be carried out by indirect techniques of model fitting in historical data. The main aim of this study is to investigate about the performance of soil moisture accounting model (HMS SMA) in annual, semiannual, seasonal and monthly time scales to estimate the effect of soil moisture on causing of runoff. In this research, after of Zolachay watershed Modeling with Extension HEC-GeoHMS and finally by estimating accounting model parameters of soil moisture, the rainfall- runoff simulation in other scales has been done. By analysis of measures and enhancement of HMS SMA Model parameters, we can claim that monthly time scale in calibration model can work more accurate than seasonal, semiannual, and annual time scales. Regarding the estimation of peak flow, it can also be said that time - seasonal scale is the best one to meet the above- mentioned goal.Keywords: hydrological models, calibration, Soil Moisture Accounting model, Zolachay watershed
-
Performance of hydrological models are used in a variety of issues of real time flood forecasting to design water structures and policies to prevent from the effects of extreme hydrological events (floods and droughts), they depend on how they are calibrated. In these models, the values of some parameters can be estimated with observation and direct measure. But some others are not directly observable and their estimation is done by indirect techniques of model fitting in historical data. Purpose of this study is Investigating and calibration hydrological parameters of Soil Moisture Accounting model (HMS SMA) for estimating runoff in the time scale monthly. Results confirmed the ability to HMS SMA Model in predicting discharge and simulate process rainfall-runoff on a monthly time scale.Keywords: Zolachaywatershed, Hydrologicalmodels, SoilMoistureAccountingmodel, Calibration
-
برای برآورد دبی سیلابی، روش های متعددی وجود دارد که برخی از آنها روش های آماری و برخی دیگر تجربی است. یکی از روش های تجربی که در این تحقیق نیز استفاده شد، روش فولر بوده که محاسن آن نسبت به سایر روش های تجربی ارائه دوره های مختلف سیلاب می باشد. ابتدا به کمک برنامه آماری Spss14 بازسازی نواقص هیدرولوژیکی انجام گرفت. در ادامه به منظور استفاده از فرمول تجربی فولر برای برآورد دبی حداکثر لحظه ای در مناطق مختلف، ابتدا باید ضرایب موجود در معادله برای هر منطقه بهینه شود. در این تحقیق بهینه سازی ضرایب فرمول فولر با استفاده از مدل NLP در محیط برنامه نویسی لینگو انجام گرفت. سپس دبی حداکثر لحظه ای برای ایستگاه های منتخب منطقه برآورد شد. بدین منظور از آمار 9 ایستگاه موجود در منطقه استفاده و ضریب منطقه ای (c) برای ناحیه مورد مطالعه، برابر 19/0 و ضریب طغیان منطقه ای (ß) برای دوره بازگشت های 2، 5، 10، 25، 50، 100و 200 سال به ترتیب 0، 93/0، 16/1، 38/1، 53/1، 68/1 و 84/1 برآورد گردید. بنابراین ضرایب 66/2 و 3/0- از فرمول فولر برای منطقه مورد نظر در سطح معنی دار 01/0 و ضریب همبستگی (95/0=R) بهینه گردید. نتایج نشان می دهد استفاده از فرمول تجربی اصلاح شده فولر در منطقه مورد مطالعه برای دوره بازگشت های کمتر (2، 3، 5، 25 سال) مناسب تر می باشد.
کلید واژگان: بهینه سازی، ضرایب منطقه ای، فرمول تجربی فولر، مدل NLP، برنامه نویسی لینگوThere are several statistical and empirical methods for flood discharge estimation. One of the empirical methods that were considered in this study was fuller equation. The advantage of fuller equation in compression of other empirical methods is estimation of different periods of flood discharge. In the first step، hydrological missing data generated using. In order to continue to use empirical formula for estimating Fuller maximum instantaneous flow rate in different areas، users should calibrate coefficients of equation for each region. In this study، coefficients of fuller formula optimized using non-linear programming model by Lingo. The maximum instantaneous flow rate for the region was estimated to selected stations. The results show that، the regional coefficient (c) is 0. 19 and (ß) coefficient for return periods of 2، 5، 10، 25، 50، 100، 200 years are 0، 0. 93، 1. 16، 1. 38، 1. 53، 1. 68، 1. 84 respectively. Therefore، Fuller formula coefficients (2. 66 and -0. 3) was calibrated in significant level 0. 01 and correlation coefficient (R= 0. 95) for the study area. The results shows that the optimized fuller formula could have better fitting in the lower return period (2، 3، 5، 25 Yr)
Keywords: Optimization, Regional coefficient, Fuller's empirical formula, NLP Model, Lingo
- این فهرست شامل مطالبی از ایشان است که در سایت مگیران نمایه شده و توسط نویسنده تایید شدهاست.
- مگیران تنها مقالات مجلات ایرانی عضو خود را نمایه میکند. بدیهی است مقالات منتشر شده نگارنده/پژوهشگر در مجلات خارجی، همایشها و مجلاتی که با مگیران همکاری ندارند در این فهرست نیامدهاست.
- اسامی نویسندگان همکار در صورت عضویت در مگیران و تایید مقالات نمایش داده می شود.