به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
فهرست مطالب نویسنده:

afshin ashrafzadeh

  • مائده کیوانفر، سمیه جنت رستمی*، افشین اشرف زاده

    تالاب های شهری به دلیل فرایند شهرنشینی و دفع فاضلاب با سرعت بالایی در حال نابودی هستند که تهدیدی برای کیفیت آب و منابع زندگی انسان هاست. ارزیابی ظرفیت برد منابع آب (WRCC) در این تالاب ها ضروری است تا دست یابی به توسعه پایدار و هم افزایی بین توسعه اقتصادی و حفاظت از منابع آب تسهیل شود. این مطالعه با ارزیابی ظرفیت برد منابع تالاب انزلی به بررسی وضعیت این تالاب که در محدوده مطالعاتی فومنات استان گیلان واقع شده است، در یک دوره زمانی 10 ساله (1400-1391) پرداخته است. در این مطالعه، ابتدا با توجه به داده ها و اطلاعات موجود، 8 شاخص ارزیابی با درنظر گرفتن 3 زیرسیستم منابع آب، اقتصاد و محیط زیست تعریف شد. بر اساس داده ها و اطلاعات در دسترس، هر شاخص در 4 سطح I (قابل بارگیری)، سطح II (ضعیف)، سطح III (بحرانی) و سطح IV (فوق بحرانی) طبقه بندی شدند. سپس وزن هر شاخص با سه روش AHP، Entropy  و CRITIC محاسبه شد و وزن های حاصل از سه روش با روش میانگین هندسی ترکیب و تعیین شد. در ادامه، مقادیر سالانه هر یک از شاخص ها به همراه وزن های مربوطه و در 4 سطح ارزیابی به مدلی که ترکیبی از تحلیل رابطه خاکستری (GRA) و روش شباهت به گزینه ایده آل (TOPSIS) است، اعمال شد. در نهایت بر اساس نتایج ظرفیت برد سالانه، عوامل مانع WRCC شناسایی شدند. ارزیابی WRCC حاکی از وضعیت IV (فوق بحرانی) تالاب از سال 1392 به بعد است. زیرسیستم منابع آب در شرایط بحرانی و فوق بحرانی قرار دارد و موجب کاهش ظرفیت برد کلی می شود، در حالی که زیرسیستم اقتصادی به این ظرفیت کمک می کند. بر اساس نتایج مدل درجه مانع، چهار عامل اصلی تاثیرگذار بر ظرفیت برد شامل کیفیت آب ورودی، درصد تامین آب مورد نیاز، درصد تامین آب نواحی بالادست و نسبت کل آب در دسترس به جمعیت هستند.

    کلید واژگان: درجه مانع، شاخص های ارزیابی، ظرفیت برد منابع آب، وزن های ترکیبی
    Maedeh Keyvanfar, Somaye Janatrostami *, Afshin Ashrafzadeh

    Urban wetlands are rapidly deteriorating due to urbanization and wastewater disposal, posing a threat to water quality and human livelihoods. Assessing the water resources carrying capacity (WRCC) of these wetlands is crucial to facilitate sustainable development and synergy between economic growth and water resource conservation. This study evaluated the WRCC of Anzali Wetland, located in the Fumanat region of Gilan Province, over a 10-year period (2011-2021). eight evaluation indicators were defined based on available data and information, considering three subsystems: water resources, economy, and environment. Each indicator was classified into four levels: I (loadable), II (weak), III (critical), and IV(Overload). The weight of each indicator was calculated using three methods AHP, Entropy, and CRITIC. The weights obtained from the three methods were combined using the geometric mean. Subsequently, the annual values of each indicator, along with their corresponding weights and four evaluation levels, were applied to a model combining Grey Relational Analysis (GRA) and Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS). Finally, based on the annual WRCC results, the obstacle factors were identified. The WRCC assessment indicated that the wetland has been in a overloading condition (IV) since 2013. The water resources subsystem is in a critical or overloading condition, reducing the overall carrying capacity, while the economic subsystem contributes to this capacity. According to the obstacle degree model results, the four main factors affecting the WRCC include the quality of incoming water, the percentage of water supply required, the percentage of water supply for upstream areas, and the ratio of total available water to the population.

    Keywords: Barrier Degree, Composite Weights, Evaluation Indicators, Water Resources Carrying Capacity
  • مهشید احمدی پور دوگوری، سمیه جنت رستمی*، افشین اشرف زاده، نادر پیرمرادیان
    این مطالعه به بررسی مدیریت بهینه منابع آب و انرژی در شبکه آبیاری و زهکشی سفیدرود در استان گیلان می پردازد. با توجه به نقش حیاتی این منابع در کشاورزی، کمبود آب و افزایش تقاضا برای غذا، نیاز به یک رویکرد یکپارچه بیشتر احساس می شود. یک مدل بهینه سازی چندهدفه تحت عدم قطعیت برای این مطالعه توسعه داده شد که شامل کمینه سازی کمبود آب کشاورزی و حداکثرسازی تولید انرژی برقابی سد مخزنی سفیدرود است. مدل توسعه یافته با استفاده از الگوریتم NSGA-II حل شد و نیازهای آبیاری برنج و چای با روش بیلان آب و خاک محاسبه گردید. نتایج نشان می دهد که کمبود آب در سطوح اطمینان مختلف متفاوت بوده و ناحیه آبیاری مرکزی بیشترین کمبود را دارد. همچنین، کشت برنج به خصوص در ماه های خرداد و تیر با کمبود آب بیشتری مواجه است، در حالی که کشت چای از نظر کمبود آب مشکل خاصی ندارد. این تحقیق بر لزوم مدیریت بهینه منابع و برنامه ریزی دقیق برای جلوگیری از کمبود آب در ماه های بحرانی تاکید کرده و نتایج آن می تواند به تصمیم گیری های موثر در راستای توسعه پایدار کشاورزی کمک کند.
    کلید واژگان: مجموعه های فازی، الگوریتم NSGA-II، بهینه سازی، عدم قطعیت
    Mahshid Ahmadipour Dogouri, Somaye Janatrostami *, Afshin Ashrafzadeh, Nader Pirmoradian
    This study investigates the optimal management of water and energy resources in the Sefidroud irrigation and drainage network of Guilan province. Given the critical role of these resources in agriculture, along with water scarcity and increasing food demands, the need for an integrated approach is becoming more evident. A multi-objective optimization model under uncertainty was developed for this study, aiming to minimize agricultural water shortages and maximize hydropower generation from the Sefidroud reservoir dam. The developed model was solved using the NSGA-II algorithm, and the irrigation requirements for rice and tea were calculated based on the soil-water balance method. The results indicate that water shortages vary across different confidence levels, with the central irrigation zone experiencing the highest deficit. Additionally, rice cultivation, especially in June and July, faces more significant water shortages, whereas tea cultivation does not encounter major water scarcity issues. This research highlights the necessity of optimal resource management and precise planning to prevent water shortages during critical months. The findings have the potential to inform effective decision-making aimed at sustainable agricultural development.
    Keywords: Fuzzy Sets, NSGA-II Algorithm, Optimization, Uncertainty
  • معصومه یگانه*، نعیم آدوس، افشین اشرف زاده
    کیوی یکی از محصولات کشاورزی ایران است که به صورت عمده در بازار جهانی صادر می شود. روش های داده کاوی به خوبی قادراند تا در زمینه مدلسازی عملکرد محصول اطلاعات لازم را در اختیار تولیدکنندگان قرار دهد. این تحقیق به بررسی کارآیی روش های داده کاوی شبکه عصبی مصنوعی پیشرو،K -نزدیک ترین همسایگی، برنامه ریزی ژنتیک و رگرسیون خطی چند متغیره در برآورد عملکرد کیوی در استان گیلان با استفاده از خصوصیات آب و خاک پرداخته است. 74 سری داده از اندازه گیری میدانی اطلاعات آب و خاک و عملکرد محصول کیوی باغ های مجهز به سیستم آبیاری تحت فشار در سال 1400- 1401 به دست آمد. داده های آب و خاک شامل حداکثر تبخیر و تعرق روزانه، هدایت الکتریکی خاک و شاخص واکنش خاک، درصد رس، درصد سیلت، درصد ماده آلی خاک، هدایت الکتریکی آب و شاخص واکنش آب و حجم آبیاری به عنوان ورودی های مدل و میزان عملکرد محصول، خروجی مدل انتخاب گردید. نتایج نشان داد که مدل شبکه عصبی مصنوعی پیشرو به دلیل آماره های ضریب تبیین بیشتر (96/0) و جذر میانگین مربعات خطا کمتر (019/0) عملکرد بهتری نسبت به سه مدل دیگر دارد. همچنین برنامه ریزی ژنتیک دارای ضریب همبستگی (89/0)، جذر میانگین مربعات خطا (033/0) و روشK -نزدیک ترین همسایگی دارای ضریب همبستگی (88/0)، جذر میانگین مربعات خطا (059/0) و روش رگرسیون خطی چند متغیره دارای ضریب همبستگی (58/0) و جذر میانگین مربعات خطا (093/0) بوده که حاکی از دقت بالاتر روش برنامه ریزی ژنتیک است. بنابراین، مدل شبکه عصبی مصنوعی پیشرو می تواند به عنوان یک ابزار قدرتمند در تخمین عملکرد کیوی عمل نماید.
    کلید واژگان: برنامه ریزی ژنتیک، رگرسیون خطی چند متغیره، شبکه عصبی پیشرو، -K نزدیک ترین همسایگی
    Masoomeh Yeganeh *, Naeim Adoos, Afshin Ashrafzadeh
    Kiwi is one of the Iran's agricultural products, which is mainly exported to the world market. Data mining methods are well able to provide manufacturers with the necessary information in the field of product performance modeling. This research has investigated the efficiency of data mining methods of advanced Feedforward backdrop Neural Network, K-Nearest Neighbor, Genetic Programming and Multivariate Linear Regression in estimating kiwi yield in Gilan province using water and soil characteristics. 74 data series were obtained from the field measurement of water and soil information and yield of kiwi fruit in orchards equipped with pressure irrigation system in 2021-2022. Water and soil data including maximum daily evaporation and transpiration, soil electrical conductivity and soil reaction index, clay percentage, silt percentage, soil organic matter percentage, water electrical conductivity and water reaction index, and irrigation volume as model inputs and crop yield, model output selected. The results showed that the leading artificial neural network model has a better performance than the other three models due to the higher explanation coefficient statistics (0.96) and lower root mean square error (0.019). Also, Genetic Programming has correlation coefficient (0.89), root mean square error (0.033) and K-Nearest Neighbor method has correlation coefficient (0.88) root mean square error (0.059) and Multivariate Linear Regression method has coefficient The correlation was (0.58) and the root mean square error (0.093) which indicates the higher accuracy of the Genetic Programming method. Therefore, the advanced artificial neural network model can act as a powerful tool in the estimation of Kiwi performance.
    Keywords: Genetic Programming, Multivariate Linear Regression, Feed Forward Backdrop Neural Network, K-Nearest Neighbor
  • ایمان مهدی دوست رودبنه، سمیه جنت رستمی*، افشین اشرف زاده، سامان جوادی

    در این مطالعه، دقت برآورد مقادیر تغذیه آبخوان کم عمق آستانه-کوچصفهان، با استفاده از دو کد مدل سازی SWAT (به عنوان مدل هیدرولوژیکی آب سطحی) و MODFLOW (به عنوان مدل آب زیرزمینی) مقایسه شد. علاوه بر این، ضرورت استفاده از SWAT در مدل سازی-های جریان آب زیرزمینی که توسط  MODFLOWانجام می گیرد، مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور شبیه سازی آبخوان آستانه-کوچصفهان در MODFLOW انجام شد. سپس SWAT برای حوضه ی آبریز آستانه-کوچصفهان تهیه و اجرا شد و توسط الگوریتم SUFI2 در نرم افزار SWAT-CUP مورد واسنجی قرار گرفت. در ادامه بعد از تعیین محدوده ی مکانی و زمانی مشترک دو مدل، اقدام به استخراج مقادیر تغذیه به آبخوان از خروجی های دو مدل گردید. نتایج نشان داد که کل تغذیه به آبخوان و تغذیه از رودخانه به آبخوان در سال آبی 92-1391 در MODFLOW به ترتیب برابر با 71/102 میلیون متر مکعب و 71/23 میلیون متر مکعب بدست آمد. بیشترین مقادیر تغذیه در اواخر فصل پاییز و ماه آذر 1391 رخ داده است و کمترین مقادیر تغذیه در اوایل فصل بهار و ماه فروردین 1392 اتفاق افتاده است. در SWAT نیز مقادیر تغذیه به آبخوان و تغذیه از رودخانه به آبخوان به ترتیب برابر با 34/138 میلیون متر مکعب و 09/35 میلیون متر مکعب برآورد شده است. بیشترین مقادیر تغذیه در اواخر فصل پاییز و ماه آذر 1391 رخ داده است و کمترین مقادیر تغذیه در اواخر فصل تابستان و ماه شهریور 1392 اتفاق افتاده است. SWAT با استفاده از به کارگیری پارامترهای آب سطحی و موثر بر تغذیه مانند تاثیر سد و کانال های انتفال آب، خصوصیات خاک و کاربری اراضی، اطلاعات اقلیمی و هواشناسی، اطلاعات مربوط به مدیریت کشاورزی و آبیاری و غیره مقادیر قابل اطمینان تری از پارامتر تغذیه به آب زیرزمینی را با توجه به واقعیت های موجود در منطقه، به دست می آورد، لذا استفاده از خروجی قابل اطمینان تغذیه از SWAT در مدل های آب زیرزمینی مانند MODFLOW نتایج بهتر و قابل اطمینان تری از وضعیت آبخوان می دهد.

    کلید واژگان: آبخوان کم عمق، بیلان آب، تغذیه سطحی، SWAT، MODFLOW
    Iman Mehdidoost Roudbaneh, Somaye Janatrostami*, Afshin Ashrafzadeh, Saman Javadi

    In this study, the accuracy of estimating shallow aquifer recharge values in Astane-Kouchsefahan using two models: SWAT (a surface water hydrological model) and MODFLOW (a groundwater flow model) was evaluated. Then the need for using SWAT in the modeling of groundwater flow, which is typically done by MODFLOW, was evaluated. For this purpose, the simulation of the Astane-Kouchsefahan aquifer was done by MODFLOW using GMS graphical user interface. Then the SWAT model was built for the Astane-Kochsefahan watershed and calibrated by the SUFI2 algorithm in SWAT-CUP software. In the following, after determining the two models' common spatial and temporal range, the aquifer recharge amounts were compared according to the outputs of the two models. MODFLOW results showed that the total aquifer recharges including recharge from the river in 1391-1392 were equal to 102.71 and 23.71 million m3, respectively. The highest and the lowest amounts of aquifer recharge occurred in December and April, respectively. The results of SWAT showed that the amounts of aquifer recharges including recharge from the river are estimated to be 138.34 and 35.09 million m3, respectively. So, the highest and the lowest recharge amount occurred in December and September, respectively. Based on the regional circumstances, SWAT offers more dependable estimates of the groundwater recharge parameters by considering surface water parameters and factors like the influence of dams and water transfer channels, soil characteristics, land use, climatic and meteorological data, and information regarding agriculture and irrigation management. Consequently, integrating the precise recharge results from SWAT into groundwater models such as MODFLOW leads to enhance and more reliable evaluations of the aquifer's state.

    Keywords: Shallow aquifer, Water balance, surface recharge, SWAT, MODFLOW
  • تحلیل داده های آب و خاک در برآورد عملکرد محصول در سامانه های آبیاری تحت فشار با استفاده از روش های داده کاوی (مطالعه موردی: محضول فندق - استان گیلان)
    معصومه یگانه*، افشین اشرف زاده، فرزانه لطفی

    فندق یکی از محصولات کشاورزی ایران است که به صورت عمده در بازار جهانی صادر می شود. روش های داده کاوی به خوبی قادراند تا در زمینه مدلسازی عملکرد محصول اطلاعات لازم را در اختیار تولیدکنندگان قرار دهد. این تحقیق به بررسی کارآیی روش های داده کاوی شبکه عصبی مصنوعی پیشرو،K -نزدیک ترین همسایگی، درخت تصمیم CART و رگرسیون خطی چند متغیره در برآورد عملکرد محصول فندق در استان گیلان با استفاده از خصوصیات آب و خاک پرداخته است. داده های این پژوهش از اندازه گیری میدانی اطلاعات آب و خاک و عملکرد محصول فندق باغ های مجهز به سیستم آبیاری تحت فشار در سال 1400- 1401 به دست آمد. داده های آب و خاک شامل حداکثر تبخیر و تعرق روزانه، هدایت الکتریکی خاک و شاخص واکنش خاک، درصد رس، درصد سیلت، درصد شن ، هدایت الکتریکی آب و شاخص واکنش آب و حجم آبیاری به عنوان ورودی های مدل و عملکرد خروجی مدل انتخاب گردید. نتایج نشان داد که مدل شبکه عصبی مصنوعی پیشرو به دلیل آماره های ضریب همبستگی بیشتر (98/0) و ضریب نش-سانکلیف بیشتر (96/0) عملکرد بهتری نسبت به سه مدل دیگر دارد. همچنین درخت تصمیم CART دارای ضریب همبستگی (93/0)، ضریب نش-سانکلیف (93/0) و روشK -نزدیک ترین همسایگی دارای ضریب همبستگی (9/0)، ضریب نش-سانکلیف (7/0) و روش رگرسیون خطی چند متغیره دارای ضریب همبستگی (67/0)، ضریب نش-سانکلیف (47/0) بوده که حاکی از دقت بالاتر روش درخت تصمیم CART است. بنابراین، مدل شبکه عصبی مصنوعی پیشرو می تواند به عنوان یک ابزار قدرتمند در تخمین عملکرد فندق عمل نماید.

    کلید واژگان: رگرسیون خطی چند متغیره، درخت تصمیم CART، شبکه عصبی پیشرو، -K نزدیک ترین همسایگی
    Analysis of Water and Soil Data in Estimating Crop Yield in Pressurized Irrigation Systems Using Data Mining Methods (Case Study: Mehdol Hazelnut-Gilan Province)
    Masoomeh Yeganeh *, Afshin Ashraf Zadeh, Farzaneh Lotfi
    Introduction

    Predicting crop yield using data has an important impact on socio-economic issues and political decision-making at the regional scale. Guilan province is considered as the hub of hazelnut production in the country. In the science of statistics, there are various methods for categorizing, recognizing patterns, forecasting and modeling data. To predict the performance of agricultural products with data mining, various methods such as K-nearest neighbor (KNN), Classification and Regression Tree (CART), neural network feedforward backprop (FFB) and multi linear regression (MLR) are leading. Since the prediction of hazelnut yield using data mining methods is very important for the decision makers of the agricultural sector in terms of knowing the positive and negative factors in the yield. This research aims to answer this need by using all these methods for hazelnut orchards equipped with drip irrigation system in Guilan province.

    Methodology

    The information used in this study includes the amount of water consumption and yield of hazelnut and the parameters related to these two indicators in hazelnut orchards equipped with pressurized irrigation systems under the management of operators in the cities of Guilan province, including Roodsar, Amlash, Siyahkol and Roodbar, which in a research The measured quantities included the salinity of the irrigation water, the salinity of the saturated soil extract, the number of times of irrigation, the yield of corn, and the volume of water consumed per tree in each irrigation round. To determine the characteristics of the soil in each garden, the depth of activity The roots (0-30 cm) were sampled from the soil. At the same time, water samples were also obtained from the gardens of the region and the electrical conductivity of the water samples was measured. The volume of water needed in each round of irrigation for each tree was obtained by measuring the irrigation water. The percentage of sand, silt and clay was also obtained by determining the soil texture by hydrometric method. The amount of yield in one hectare was also obtained after the harvest at the end of the harvest in the year 2021-2022.

    Results and Discussion

    To model the input variables including daily maximum evaporation and transpiration data, electrical conductivity and soil acidity, percentage of clay and percentage of silt and percentage of sand, electrical conductivity and acidity and irrigation volume for each tree in each irrigation round and hazelnut yield as the output of the model. Work was done. The results obtained from each of the models were compared with the measured values using statistical indices of correlation coefficient (R), root mean square (RMSE), Nash Sutcliffe coefficient (NSE) and the best model was selected. The variables of volume of water required by the tree in the irrigation cycle, irrigation water reaction index, soil silt percentage and soil reaction index showed a positive correlation with crop yield.Also Irrigation hours, electrical conductivity of irrigation water, sand percentage, clay percentage, sand percentage, soil electrical conductivity and maximum daily evaporation and transpiration showed a negative correlation with crop yield. The results showed that the leading artificial neural network model performs better than the other three models due to higher correlation coefficient statistics (0.98) and higher Nash-Sancliffe coefficient (0.96). Also, CART decision tree has correlation coefficient (0.93), Nash Sutcliffe coefficient coefficient (0.93) and K-nearest neighbor method has correlation coefficient (0.9), Nash-Sancliffe coefficient (0.7) and multiple linear regression method. The variable has correlation coefficient (0.67), Nash-Sancliffe coefficient (0.47), which indicates higher accuracy of CART decision tree method

    Conclusion

    By evaluating the results, it was found that the forward neural network method with the error back propagation method provides more accurate results than the decision tree, K-nearest neighbor, and multivariate linear regression models. The CART decision tree method was more accurate than the K-nearest neighbor method, which is the reason for the higher efficiency of the decision tree model due to the uncertainty in the phenomena related to water and soil or the appropriateness of the measured values. The multivariate linear regression model also cannot provide accurate results due to the non-linearity of water and soil characteristics. Therefore, artificial intelligence techniques can be introduced as an efficient tool for developing correct management plans in the field of product performance.

    Keywords: Multi Linear Regression, Classification, Regression Tree, Feed Forward Backdrop Neural Network, K-Nearest Neighbor
  • یاسمن آورند، سمیه جنت رستمی*، افشین اشرف زاده، نادر پیرمرادیان
    در این مطالعه مدل برنامه ریزی چندهدفه فازی برای تخصیص بهینه آب آبیاری و کاربری زمین تحت عدم قطعیت چندگانه پیشنهاد شد. در مدل توسعه یافته در این مطالعه، تاثیر میزان بارندگی موثر در تعیین نیاز آبیاری محصولات تحت کشت و همچنین محدودیت منابع آب سطحی و زیرزمینی در محدوده مطالعاتی تالش، خارج از شبکه آبیاری و زهکشی سفیدرود، در نظر گرفته شد. محدوده مطالعاتی تالش به سه ناحیه آبیاری آستارا، تالش و رضوانشهر تقسیم شد. نتایج مدل بهینه در α-cutهای مختلف (صفر، 2/0، 4/0، 6/0، 8/0 و 1) مورد بررسی قرار گرفت. مقادیر تخصیص یافته آب سطحی و زیرزمینی نشان داد که بیشترین مقادیر کمبودها در ماه های خرداد و تیر و در ناحیه تالش به وقوع می پیوندد، به طوری که در حد بالا و پایین α-cut=0.8 به ترتیب 7/1 و 7/2 برابر ناحیه آستارا و 2/1 و 8/1 برابر ناحیه رضوانشهر است. همچنین، نسبت مصرف آب زیرزمینی در سه ناحیه آستارا، تالش و رضوانشهر به ترتیب 4/13، 1/58 و 5/28 درصد در حالت بهینه است و در اکثر ماه های خشک سال 100 درصد آب زیرزمینی مجاز مصرف می شود که با توجه به عدم دسترسی بسیاری از کشاورزان منطقه به منابع آب سطحی باید به دنبال روش هایی برای دسترسی بیشتر کشاورزان به آب سطحی بود. بنابراین نتایج این مطالعه می تواند هشداری برای مسیولان و برنامه ریزان منطقه باشد که در برنامه ریزی های آینده برای انتخاب بهترین تصمیم در مورد استفاده از نوع منبع آب آبیاری این مسیله را در نظر بگیرند.
    کلید واژگان: بهینه سازی، آب سطحی، آب زیرزمینی، نیاز آبیاری
    Yasaman Avarand, Somaye Janatrostami *, Afshin Ashrafzadeh, Nader Pirmoradian
    In this study, a fuzzy multi-objective planning model was used for the optimal allocation of irrigation water and land use under multiple uncertainties. The effect of effective rainfall for determining the irrigation requirement of cultivated crops and also the limitation of surface water and groundwater resources were taken into account in the developed model in the Talash study area, which is located outside the Sefidroud irrigation and drainage network. The study area of Talesh was divided into three irrigation areas: Astara, Talesh, and Rezvanshahr. Then, the results of the optimal model were investigated at different levels of α-cut (0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, and 1). Allocated amounts of surface water and groundwater showed that maximum shortages occurred in June and July in Talash area, So that the shortage of Talash area in the upper and lower bounds of a-cut=0.8 was 1.7 and 2.7 times more than Astara area as well as 1.2 and 1.8 times more than Rizvanshahr area, respectively. The optimal ratio of groundwater consumption to the total allocated water in Astara, Talesh, and Rezvanshahr areas were 13.4%, 58.1%, and 28.5% respectively. Also, 100% of the allowable groundwater is consumed in most of the dry months of the year. Due to the unavailability of surface water resources to many farmers in this area, proper approaches should be given to the farmers for more access to surface water. Therefore, the results of this study could be a warning for the regional manager and planners to consider this issue in future planning to select the best decision regarding the use of the type of irrigation water resource.
    Keywords: Optimization, surface water, Groundwater, irrigation requirement
  • آذر قنبری، محمدرضا خالدیان*، افشین اشرف زاده، مریم نوابیان

    امروزه در بسیاری از نقاط جهان منابع آب وخاک با تهدید شور شدن روبرو می باشند. تحقیقات گسترده ای برای شوری زدایی منابع آب و خاک انجام شده است. یکی از این راهکارهای ارایه شده، آبشویی خاک می باشد. برای بررسی روش های مختلف آبشویی خاک شور، آزمایشی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی، به صورت فاکتوریل با سه عامل و سه تکرار انجام شد. تیمارهای نوع آب شامل: آب مغناطیسی، آب عبوری از رینگ مروس و آب معمولی به عنوان عامل اصلی و دو نوع تیمار فرعی که عبارتند از میزان شوری آب شامل آب شور با هدایت الکتریکی 5/2 دسی زیمنس بر متر، آب شیرین با هدایت الکتریکی یک دسی زیمنس بر متر و آب شور-شیرین در واقع ترکیب آب شور و شیرین و روش آبشویی (غرقاب دایم و متناوب) مجموعا در 54 ستون خاک برداشت شده از یک باغ زیتون واقع در شهرستان رودبار بودند. نتایج نشان دادکه تیمار مگنت نسبت به شاهد، توانسته است در روش متناوب عملکرد آب شور را در حد آبشویی با آب شور-شیرین برساند. تیمار رینگ مروس بهتر عمل کرد، به طوری که توانسته است در روش متناوب، عملکرد آب شور در آبشویی را به حد عملکرد آب شیرین، با خروج نمک بیشتر نسبت به مگنت برساند.

    کلید واژگان: آب شور، رودبار، غرقاب دائم
    Azar Ghanbari, Mohammadreza Khaledian *, Afshin Ashrafzadeh, Maryam Navabian

    In many parts of the world today, water and soil resources are threatened with salinization. Extensive research has been done to desalinate water and soil resources. One of the solutions is soil leaching. To assess different methods of saline soil leaching, an experiment was performed in a randomized complete block design with three factors and three replications. Water type treatments include: magnetic water, water passing through merus ring and ordinary water as the main factor and two sub-treatments which are the salinity of water including saline water with electrical conductivity of 2.5 dS/m, fresh water with electrical conductivity of 1 dS/m, and saline-fresh water, in fact, the combination of saline and fresh water and leaching method (permanent and intermittent flooding) were in a total of 54 soil columns gathered from an olive orchard in Roudbar city. The results showed that the magnet treatment compared to the control was able to increase the yield of saline water to the level of leaching with saline-fresh water in the alternating method. The merus ring treatment performed better, as it was able to increase the yield of saline water in the leachate to the level of fresh water in the alternating method, by releasing more salt than the magnet.

    Keywords: Permanent flooding, Roudbar, Saline Water
  • ندا اخلاقی ینگجه، نادر پیرمرادیان*، روح الله اوجی، افشین اشرف زاده

    با توجه به کاربرد وسیع داده های بلند مدت هواشناسی در علوم مختلف و نیاز به پیش بینی تغییرات احتمالی آن ها در مقیاس های محلی و جهانی، اطمینان از صحت و همگنی این گونه داده ها بسیار مهم است. به منظور کنترل کیفی فراسنج های اقلیمی نیمه غربی منطقه خزری در مقیاس روزانه و ماهانه، از آزمون های بیشینه T و F تاوانیده در بسته نرم افزاری Rhtests استفاده شد. داده‎های مورد استفاده در این بررسی شامل بارش، بیشینه و کمینه دما، سرعت باد، رطوبت نسبی و همچنین ساعت آفتابی، طی دوره آماری 1979-2017 در ایستگاه های بندرانزلی، رشت و رامسر بود. برآورد داده‎های مفقود، با در نظر گرفتن استانداردهای سازمان هواشناسی جهانی و با استفاده از روش نزدیک ترین همسایگی K انجام شد. در بررسی سری‎های زمانی ماهانه، 23 نقطه تغییر شناسایی شد که در دو مرحله قبل و بعد از بازسازی، همگن سازی گردید. روش نرمال استاندارد با شناسایی 9 نقطه تغییر، از حساسیت کمتری نسبت به روش بیشینه F تاوانیده برخوردار بود. سپس، داده های روزانه فراسنج های مذکور، مورد آزمون همگنی قرار گرفت که در مجموع با شناسایی 32 نقطه تغییر، همگن سازی شد. با این وجود، امکان همگن سازی کامل متغیر ساعت آفتابی به علت وجود داده های مفقود متوالی، میسر نشد. همگن سازی داده‎ها باعث تغییر روند 33 درصد از موارد شد. بر اساس نتایج بدست آمده، روش مورد بررسی دارای نتایج قابل قبولی در همگن سازی داده های هواشناسی در منطقه مورد مطالعه بود.

    کلید واژگان: آزمون همگنی، نرمال استاندارد، فراسنج های اقلیمی، سواحل خزری
    Neda Akhlaghi Yengejeh, Nader Pirmoradian *, Ruhollah Oji, Afshin Ashrafzadeh

    Given the broad application of long-term meteorological data in various sciences and the need to predict their possible changes at local and global scales, it is very important to ensure the accuracy and homogeneity of such data. The penalized maximal T and F tests in the Rhtests software package were used to control the climatic parameters of the western half of the Caspian region on a daily and monthly scale. The data included precipitation, maximum and minimum temperature, wind speed, relative humidity, and sunshine hours, during 1979-2017 in Bandar Anzali, Rasht, and Ramsar stations. The missing data were estimated using the standards of the World Meteorological Organization and using the k-nearest neighbors algorithm. For the monthly time series, 23 change points were identified, which were homogenized in two stages, before and after reconstruction. The standard normal method was less sensitive than the penalized maximal F method by identifying 9 change points. Then, the daily data of the mentioned parameters were homogenized, which was homogenized by identifying a total of 32 points of change. However, it was not possible to thoroughly homogenize the sunshine hours due to the consecutive missing data. Data homogenization reversed the trend in 33% of cases. The studied method had acceptable results in homogenizing meteorological data in the study area based on the obtained results

    Keywords: Homogeneity test, standard Normal, Climatic parameters, Caspian coast
  • Hossein Ebrahimi, Mohammadreza Khaledian *, Afshin Ashrafzadeh, Parisa Shahinrokhsar
    Considering Sefidrud River discharge decrease in the last decade in Guilan province in the north of Iran, groundwater and surface water resources can meet the water demand of rice cultivation in this area. It is evident that irrigation water quality should be considered in rice cultivation. Electrical conductivity (EC) is one of the essential parameters of assessing the quality of groundwater. The purpose of this research is to identify areas at risk of groundwater EC decrease for rice cultivation. For this purpose, zoning and probabilistic maps were prepared by ArcGIS software. The models were evaluated using ME, RMSE, MSE, RMSSE, and ASE statistical indices. The accuracy of the models was very good; the RMSE values for ordinary kriging were between 0.2674 and 0.4172 dS/m, and for indicator kriging, they ranged from 0.2841 and 0.4087 dS/m. The zoning and probabilistic maps showed an increase in EC of more than 1 dS/m from 2002 to 2015. In addition, the highest EC in Guilan province was in the central and eastern parts of the province, including Rasht, Astaneh, and Lahijan cities. More than 30% of groundwater resources were exposed to excessive salinity exceeding rice's tolerance level. Therefore, to prevent the quality mitigation of groundwater resources in the province and prevent yield penalty related to irrigation water salinity, the regional water companies should take appropriate management measures such as a ban on digging new wells or reducing groundwater extraction in hazardous areas.
    Keywords: ArcGIS, geostatistical methods, Kriging, probabilistic map, Salinity
  • هیدی محمودپور، سمیه جنت رستمی*، افشین اشرف زاده
    بهره برداری بدون برنامه ریزی و بیش از حد مجاز آب زیرزمینی در نواحی ساحلی خطر پیشروی آب شور را افزایش می دهد، بنابراین مدیریت و پایش کیفیت آب در این نواحی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مطالعه، شبکه پایش بهینه با حداقل تعداد چاه ها در آبخوان ساحلی تالش با توجه به نقشه آسیب پذیری آبخوان و ارزیابی دقت شبکه پایش طراحی شد. در این راستا، نقشه آسیب پذیری آبخوان با استفاده از شاخص DRASTIC اصلاح شده تهیه شد و از الگوریتم ژنتیک برای جستجوی بهینه شبکه پایش استفاده شد. در مدل بهینه سازی هم زمان سه هدف حداکثر کردن همبستگی بین شاخص آسیب پذیری و مقدار EC، حداقل کردن تعداد چاه های پایش و حداکثر کردن ضریب نش-ساتکلیف که بیانگر برازش بین توزیع EC محاسبه شده در شبکه پایش موجود و شبکه جدید است، مورد بررسی قرار گرفت. با اعمال ضریب وزنی w برای هدف اقتصادی، سه هدف در یک تابع هدف تعریف شد و وزن های مختلف w ارزیابی شد. نتایج نشان داد که انتخاب جواب بهینه تا حد زیادی به تعیین ضریب وزنی w بستگی دارد و بهترین وزن با توجه به متعادل ترین جواب و با توجه به شاخص آسیب پذیری و دقت شبکه پایش انتخاب شد. نتایج اعتبارسنجی نشان داد که در هر دو دوره بهینه سازی و اعتبارسنجی تخمین های قابل قبولی حاصل شده است. همچنین با توجه به تغییرات کمی و کیفی آب زیرزمینی در درازمدت بهتر است به صورت دوره ای شبکه پایش کیفی آب زیرزمینی ارزیابی و دوباره طراحی شود تا در برنامه ریزی ها و اعمال روش هایی برای بهبود کیفیت آب زیرزمینی موثر باشد.
    کلید واژگان: آبخوان ساحلی، DRASTIC اصلاح شده، بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک
    Hedi Mahmoudpour, Somaye Janatrostami *, Afshin Ashrafzadeh
    Unplanned operation and excessive extraction of groundwater in coastal areas increases the risk of seawater intrusion; so water quality monitoring and management in these areas are of great importance. In this study, an optimal monitoring network with minimum number of wells in Talesh coastal aquifer is designed according to the aquifer vulnerability map and evaluation of the accuracy of monitoring network. In this regard, the aquifer vulnerability map was prepared using the modified DRASTIC index; and genetic algorithm was used to optimize the monitoring network. Three objectives were used in the optimization model including (1) maximizing the correlation between vulnerability index and EC values, (2) minimizing the number of monitoring wells, and (3) maximizing the Nash-Sutcliffe (NS) efficiency. NS, represented the match between the calculated EC distribution obtained from existing monitoring wells and those wells from the newly generated network. Applying the weighting factor w for economic objective, the three above-mentioned objectives are integrated in a single objective function and different weights of w were evaluated. The results showed that the selection of an optimal solution greatly depends on the weighting coefficient w and the best weight was selected according to the vulnerability index and the accuracy of monitoring network. Due to long-term quantitative and qualitative changes in groundwater, it is better to periodically evaluate and redesign groundwater quality monitoring network so that the network could effectively use in planning and applying methods to improve groundwater quality.
    Keywords: Coastal Aquifer, Modified DRASTIC, optimization, Genetic Algorithm
  • عیسی ابراهیمی*، حسین اسدی، محمدباقر فرهنگی، افشین اشرف زاده
    زمینه و هدف

    در سال های اخیر به دلیل افزایش جمعیت و توسعه صنایع، میزان آلودگی آب رودخانه های ورودی به تالاب انزلی به شدت افزایش یافته است. هدف از انجام این پژوهش بررسی آلودگی و شاخص کیفیت آب رودخانه پسیخان به عنوان یکی از مهمترین رودخانه های ورودی به این تالاب است.

    مواد و روش ها

    این پژوهش در سه سال 1393، 1394 و 1395 در سه ایستگاه هیدرومتری در حوضه پسیخان با نام مبارک آباد، علیسرا و نوخاله انجام شد. نمونه برداری به صورت ماهانه انجام و پارامترهای مختلفی از جمله سولفات، کلر، کلسیم و بی کربنات اندازه گیری شد. برای سنجش کیفیت آب از شاخص WQI استفاده شد. در طول مدت مطالعه، کلیه موازین اخلاقی رعایت شد.

    یافته ها

    نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان داده است که سالانه از ایستگاه نوخاله 81235 تن رسوب معلق خارج شده و وارد تالاب انزلی می شود. میزان کلر در ایستگاه نوخاله، مبارک آباد و علیسرا به ترتیب برابر با 37/2، 18/0 و 18/0 میلی گرم بر لیتر به دست آمد. بر اساس نمودار ویلکاکس آب های مورد مطالعه در کلاس های C1S1 و C2S1 قرار دارند. نتایج شاخص WQI نشان داده است که وضعیت آب در هر سه ایستگاه دارای شرایط مطلوبی نیست و علت آن را می توان به ورودی فاضلاب های شهری، صنعتی و همچنین زه آب بخش کشاورزی نسبت داد.

    نتیجه گیری

    به طور کلی نتایج نشان داده است که تجمع رسوبات و آلاینده های منتقل شده توسط رودخانه پسیخان به تالاب انزلی باعث افزایش تخریب اکوسیستم تالاب و همچنین باعث به خطر افتادن سلامت انسان ها و ماهیان در منطقه می شود.

    کلید واژگان: تالاب انزلی، منحنی سنجه رسوب، نمودار پایپر، نمودار شولر، نمودار ویلکاکس
    Eisa Ebrahimi*, Hossein Asadi, MohammadBagher Farhangi, Afshin Ashrafzadeh
    Background and Aims

    In recent years, the pollution rate of rivers entering the Anzali Lagoon has increased sharply due to population growth and industrial development. The purpose of this study was to investigate the pollution status and water quality index (WQI) in the Pasikhan River as one of the most important rivers entering the Anzali Lagoon.

    Materials and methods

    This research was conducted at three hydrometric stations in the Pasikhan basin namely Mubarak Abad, Alisara and Noukhale within three years, 2014, 2015 and 2016. Sampling was carried out on a monthly basis and various parameters including sulfate, chloride, calcium, and bicarbonate were measured. Also, the WQI was used to quantify the overall quality of water. During the study, all the moral standards were observed.

    Results

    The results showed that 81235 tons of suspended sediments were passed the Noukhale station annually entering the Anzali Lagoon. The values of chlorine at Noukhale, Mubarak abad, and Alisara stations were equal to 2.37, 0.18 and 0.18 mg/l, respectively. Based on the Wilcox diagram, the water resources were grouped as C1S1 and C2S1. The results of WQI revealed that the water status at all three stations was not favorable, which can be attributed to the discharge of municipal, industrial, and agricultural wastewaters into Pasikhan river.

    Conclusion

    In general, the results show that accumulation of sediments and pollutants transferred from the Pasikhan River to the Anzali Wetland increases the degradation of its ecosystem and also endangers human and fish health in the area.

    Keywords: Anzali Lagoon, Sediment rating curve, Piper diagram, Schoeller diagram, Wilcox diagram
  • زینب اسلامی، سمیه جنت رستمی*، افشین اشرف زاده

    سه منبع حیاتی مهم آب، انرژی و غذا با یکدیگر در ارتباط هستند که ممکن است در فرآیند تولید و توزیع این منابع، اثرات زیست ‏ محیطی مانند انتشار گازهای گلخانه ای نیز ایجاد شود. بنابراین در مدیریت ارتباط بین این سه منبع، کنترل انتشار گازهای گلخانه ای از اهمیت ویژه ‏‏ای برخوردار است. برنامه ‏‏ریزی و مدیریت مناسب منابع محدود آب، انرژی و غذا برای تامین نیازهای اقتصادی و اجتماعی جامعه در راستای توسعه پایدار، همواره مسئله ‏‏ای چالش برانگیز است. روش مدیریت رابطه پیوندی در راستای برقراری امنیت آب، انرژی و غذا، یک روش جامع‏‏ نگرانه است که می‏تواند در تصمیم ‏‏گیری‏ ه‏ای سیاسی و اقتصادی یک منطقه مفید باشد. بنابراین برای شناسایی و بررسی تعاملات و برهم‏ کنش‏‏ های بین بخش‏‏های آب، انرژی و مواد غذایی لازم است از ابزارهای یکپارچه و جامع نگرانه ای استفاده شود. در این مقاله، دیدگاه رابطه پیوندی در مدیریت یکپارچه منابع با رویکرد بهینه‏‏ سازی معرفی می‏شود. در این راستا، یک مدل مدیریتی بهینه‏‏ سازی پیوند آب، انرژی و غذا به‏‏ صورت فرضی بررسی شد. در این مدل، تعاملات و برهم ‏کنش‏‏ های بین اجزای سیستم مانند تامین انرژی، تولید برق، تقاضای تامین آب، تولید مواد غذایی و همچنین کاهش اثرات زیست‏‏محیطی ارزیابی شد. نتایج بررسی‏‏ها در مدل‏ سازی نشان داد که چگونه این نوع آنالیزها می‏‏تواند به تصمیم‏‏ گیرندگان و ذی‏نفعان یک منطقه کمک کند تا تصمیمات مقرون به صرف ه‏‏ای در مدیریت بهینه منابع آب، انرژی و غذا بگیرند.

    کلید واژگان: بهینه سازی، توسعه پایدار، نیازهای اقتصادی و اجتماعی، اثرات زیست محیطی
    Zeynab Eslami, Somaye Janatrostami*, Afshin Ashrafzadeh

    Three vital sources of Water-Energy-Food (WEF) are inextricably interrelated so that may also produce environmental impacts such as greenhouse gas emissions in production/delivery process. Therefore, green-house-gas emission control plays a key role in WEF nexus management. Effective planning and management of limited WEF resources to meet current and future socioeconomic demands for sustainable development is challenging. Nexus management for WEF security necessitates integrated tools that are useful for effective planning and management strategies and policies. Hence, the comprehensive tools should be used for identifying the trade-offs and interactions among various sectors of water, energy, and food. In this study, the nexus in the integrated management of the sources by optimisation method is investigated. Also, a hypothetical optimisation model of the water, energy, and food nexus is examined. This model is applied to quantitatively analyse the interrelationships and trade-offs among system components including energy supply, electricity generation, water supply-demand, food production, and mitigation of environmental impacts. The results demonstrated how these types of analyses could be helpful for decision makers and stakeholders to make cost-effective decisions for optimal WEF management.

    Keywords: Optimization, Sustainable development, Social, economic demands, Environmental impacts
  • جابر صالح پور، افشین اشرف زاده*، سیدعلی موسوی
    در تحقیق حاضر، با استفاده از خروجی مدل گردش عمومی جو HadCM3، مدل ریزمقیاس ساز LARS-WG و مدل هیدرولوژیک SWAT، به بررسی اثر تغییر اقلیم بر آبدهی حوزه آبخیز حبله رود پرداخته شده است. ابتدا به کمک مدل LARS-WG، خروجی مدل گردش عمومی جو HadCM3 در دوره 2040-2011 ریزمقیاس شد و داده های هواشناسی لازم برای مدل SWAT تهیه شد. نتایج ریزمقیاس سازی نشان داد که بارش در دوره آتی، اختلاف معنی داری با بارش در دوره پایه (2010-1995) ندارد. همچنین، مشاهده شد که در سناریوهای انتشار A2، B1 و A1B، میانگین دمای کمینه، به ترتیب 0.59، 0.47 و 0.43 و میانگین دمای بیشینه، به ترتیب 0.51، 0.39 و 0.35 درجه سلسیوس افزایش خواهند یافت. در مرحله بعد، مدل SWAT با استفاده از داده های آبدهی ماهانه ایستگاه هیدرومتری بنکوه واقع در خروجی حوضه مورد واسنجی و اعتبارسنجی قرار گرفت. مقادیر ضریب تبیین و نش-ساتکلیف در دوره اعتبارسنجی، به ترتیب برابر با 0.80 و 0.71 به دست آمدند. با معرفی بارش و دمای ریزمقیاس شده به مدل SWAT، تغییرات رواناب خروجی از حوضه طی دوره 2040-2011 شبیه سازی شد. نتایج نشان از افزایش 10.66، 17.72 و 17.52 درصدی آبدهی سالانه در سه سناریوی مورد بررسی، نسبت به دوره پایه داشت.
    کلید واژگان: ایستگاه هیدرومتری بنکوه، تحلیل حساسیت، ریزمقیاس سازی، مدل گردش عمومی جو، مدل SWAT-CUP
    Jaber Salehpoor, Afshin Ashrafzadeh *, Seyed Ali Moussavi
    In the present study, the effect of climate change on the flow of the Hablehroud River was assessed, using the HadCM3 general circulation model, the LRAS-WG downscaling model, and the SWAT hydrologic model. First, using the LARS-WG model, the output of HadCM3 model in the period of 2011-2040 was downscaled and the necessary data for the SWAT model were obtained. The downscaling results showed that there is no meaningful difference between the future precipitation and the precipitation observed in the base period of 1995-2010. It was also observed that in the A2, B1, and A1B emission scenarios, the mean of minimum temperature will increase by 0.59, 0.47, and 0.43 0C, respectively, and the mean of maximum temperature will increase by 0.51, 0.39, and 0.35 0C. In the next stage, the SWAT model was calibrated and validated using the monthly flow data recorded at Bonkouh gaging station located at the outlet of the basin. The values of the coefficient of determination and Nash-Sutcliffe in validation phase were 0.8 and 0.72, respectively. Introducing the downscaled rainfall and temperature data to the SWAT model, the variation of the basin outflow was simulated in the period of 2011-2040. Results showed that in the three scenarios under study, the annual flow will increase 10.66, 17.72, and 17.52% in comparison to the base period.
    Keywords: Bonkouh gaging station, downscaling, General Circulation Model, SWAT-CUP Model, Sensitivity analysis
  • Morteza Lotfirad, Jaber Salehpoor Laghani, Afshin Ashrafzadeh *
    Understanding the variations of streamflow of rivers is an important prerequisite for designing hydraulic structures as well as managing surface water resources in basins. An overview of the impact of climate change on the streamflow in the Hablehroud River, the main river of a semi-arid basin in north-central Iran, is provided. Using the LARS-WG statistical downscaling model, the outputs of HadCM3 general circulation model under the IPCC SRES A1B, A2, and B1 emission scenarios were downscaled to a finer spatial scale and the daily precipitation and temperature time series over the period of 2011-2030 for the study area were obtained. Results showed that the study area would experience a decline in precipitation (8.2% on average). The IHACRES rainfall-runoff model was then calibrated in the study area. Based on the fit statistics in calibration and validation phases, the overall performance of the developed model was judged to be satisfactory. The calibrated hydrological model was driven by the downscaled rainfall and air temperature data to project the effect of changing climate on the outflow of the basin under study. Results showed that, with some exceptions in June, July and August, all emission scenarios predict a decrease in the long-term monthly average outflow of the Hablehroud Basin. The outflow reduction in winter, spring, summer, and autumn had an average value of 25.7, 14.3, 1.9, and 48.8%, respectively. It was also observed that if climate change would occur in the basin, monthly flows associated to each return period would decrease.
    Keywords: SRES scenarios, downscaling, conceptual rainfall-runoff model
  • رضا ایوبی کیا، سمیه جنت رستمی*، افشین اشرف زاده، بهنام شفیعی ثابت
    با توجه به تاثیر قابل ملاحظه آب در توسعه اقتصادی، اجتماعی و تعادل زیست محیطی، تخصیص منابع آب به یک مسئله جهانی تبدیل شده است. در این مطالعه، یک مدل برنامه ریزی تخصیص آب چندهدفه در حوضه آبریز سفیدرود ارائه گردید که شامل دو هدف حداکثر کردن بهره وری سود اقتصادی و عدالت در تخصیص آب است. برای حل مدل توسعه یافته و ایجاد برهم کنش مناسب بین دو هدف بهره وری سود و عدالت از روش برنامه ریزی سازشی استفاده شد. وزن های مختلف توابع هدف، به همراه تعریف طرح های TDS، DSA و DSB به ترتیب با نگرش تعادلی، بهره وری سود اقتصادی و برقراری عدالت بررسی شد که نتایج نشان داد طرح TDS، بهترین طرح از دیدگاه برقراری تعادل بین توابع هدف است. به استثنای TDS، نتایج نشان داد که مقادیر تخصیص آب سطحی و سود اقتصادی در سایر وزن های توابع هدف از روند خاصی پیروی نمی کند، به طوری که برنامه ریز در انتخاب بهترین وزن توابع هدف دچار مشکل می شود. استفاده از تئوری آنتروپی شانون راه حل مناسبی برای انتخاب بهترین وزن های توابع هدف است. نتایج حاصل از کاربرد این تئوری در روش برنامه ریزی سازشی نشان داد که بهترین جواب با در نظر گرفتن اولویت برنامه ریزان منطقه با استفاده از وزن های 35/0 برای هدف بهره وری سود و 65/0 برای هدف عدالت تخصیص بدست می آید. به طورکلی نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد در شرایطی که اولویت های برنامه ریزان آب در منطقه مشخص نباشد، می توان هم زمان با کاربرد روش برنامه ریزی سازشی برای حل مسائل بهینه سازی چندهدفه از تئوری آنتروپی شانون برای تعیین وزن هر یک از توابع هدف استفاده نمود تا تعادلی بین توابع هدف برقرار شود.
    کلید واژگان: بهره وری، عدالت، منابع آب، مدیریت، حوضه آبریز سفیدرود
    Reza Ayoubi Kia, Somaye Janatrostami *, Afshin Ashrafzadeh, Behnam Shafiei, Sabet
    Because of the significant impact of water on economic development, social stability and ecological balance, the allocation of water resources has become a worldwide issue. In this paper, a multi-objective planning model consist of two objective functions was developed for water allocation to maximize the productivity of economical benefit and the equity of water allocation in Sefidroud basin located in Iran. A Compromise Programming method was applied to trade off both the objective functions. The different weights of the objective functions and the definitions of TDS, DSA and DSB schemes were investigated in terms of equity, economical benefit productivity and equity establishment. The results showed that TDS is the best scheme for balancing the target functions. With the except of TDS, surface water allocation and economical benefit do not follow a particular pattern in other weights of target functions, so that decision makers are confused to choose the best weights of the objective functions. Shannon Entropy theory is a suitable solution for selecting the best weights of the objective functions. The results obtained by applying the Shannon Entropy theory showed that the best weights of the objective functions for the productivity of economical benefit and water allocation equity according to the decision maker’s priority were 0.35 and 0.65, respectively. Generally, the results of this study showed that if decision maker’s priorities were not clear, Shannon Entropy theory and Compromise Programming method could be used to determine the weights of each objective functions in order to make a balance among the objective functions.
    Keywords: Efficiency, Equity, Water resources, Management, Sefidroud basin
  • محمد عیسی زاده، سید مصطفی بی آزار*، افشین اشرف زاده، رضوان خانجانی
    زمینه و هدف
    اطلاع از نحوه توزیع پارامترهای کیفی و کمی از مهم ترین پارامترهای اولیه مدیریت جامع منابع آب زیرزمینی می باشد. بنابراین در این تحقیق سعی گردید، مدل و ترکیب ورودی مناسب جهت تخمین پارامترهای کیفی هدایت الکتریکی (EC)، یون کلسیم (Ca) و یون سدیم (Na) آب خوان های دشت گیلان تعیین گردد.
    روش بررسی
    در این تحقیق از داده های 132 چاهک مشاهداتی در دوره آماری 1381 تا 1393 و مدل های شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و ماشین بردار پشتیبان (SVM) استفاده گردیده است. در رویکرد اول، تخمین ها به ازای پنج ترکیب مختلف حاصل از پارامترهای تراز آب، فاصله از دریا، مجموع بارش های شش ماه و مختصات چاهک های مشاهداتی انجام گرفته است. در رویکرد دوم، تخمین ها براساس ترکیب پارامترهای کیفی منتخب آزمون گاما با ترکیب های ورودی برتر بخش اول صورت گرفته است.
    یافته ها
    مقایسه نتایج بخش اول نشان داد که مدل SVM در تخمین هر یک از پارامترهای Ca، Na و EC عملکرد بهتری نسبت به مدل ANN داشته است. مقادیر خطای ماشین بردار پشتیبان برای تخمین متغیرهای Ca، Na و EC در دوره تست به ترتیب برابر با (meq/l) 218/1، (meq/l) 867/0 و (μmos/cm) 742/175 بوده است و این مقادیر برای مدل شبکه عصبی مصنوعی به ترتیب برابر با (meq/l) 268/1، (meq/l) 933/0 و (μmos/cm) 448/186 می باشد. نتایج این بخش نشان داد اضافه شدن ورودی فاصله از دریا در کلیه موارد باعث بهبود نتایج مدل ها گردیده است. در بخش دوم با استفاده از آزمون گاما از بین نه پارامتر کیفی اندازه گیری شده ، بهترین ترکیب پارامترهای کیفی برای تخمین هر یک سه پارامتر Ca، Na و EC تعیین گردید. نتایج تخمین ها در بخش دوم نشان داد که هر یک از دو مدل ANN و SVM عملکرد بسیار مناسبی در تخمین هر سه پارامتر کیفی داشته اند. مقدار خطای مدل ANN برای متغیرهای Ca، Na و EC در دوره صحت سنجی به ترتیب برابر با (meq/l) 662/0، (meq/l) 305/0 و (μmos/cm) 346/47 بوده است و این مقادیر برای مدل SVM به ترتیب برابر با (meq/l) 671/0، (meq/l) 356/0 و (μmos/cm) 412/55 می باشد. البته در این بخش نتایج مدل ANN نسبت به مدل SVM بهتر بوده است.
    بحث و نتیجه گیری
    نتایج نشان داد که هر یک از دو مدل SVM و ANN توانایی بسیار زیادی در تخمین پارامترهای کیفی آب خوان ها دارند. همچنین عملکرد مدل SVM نسبت به مدل ANN، به ازای تعداد ورودی کمتر بهتر است و در تعداد ورودی بیشتر برعکس می باشد. نتایج بخش دوم نشان داد که آزمون گاما می تواند به صورت کاملا کابردی و دقیق در تعیین ترکیب های ورودی موثر مورد استفاده قرار گیرد.
    کلید واژگان: آزمون گاما، تخمین پارامترهای کیفی، دشت گیلان، شبکه عصبی مصنوعی، ماشین بردار پشتیبان
    Mohammad Isazadeh, Seyedmostafa Biazar *, Afshin Ashrafzadeh, Rezvan Khanjani
    Background and Objective
    Having information about qualitative and quantitative parameters distribution of groundwater supplies is one of most important parameters in integrated groundwater management. Thus, in this study it has been attempted to determine a proper model and input combination for estimation of quality parameters including electrical conductivity (EC), calcium (Ca) and sodium (Na) ions in aquifers of Guilans plain.
    Method
    In this study, the data from 132 observation wells during 2001 to 2013 were used and artificial neural network (ANN) and support vector model (SVM) were applied. In the first approach, estimations were conducted according to five different combinations, including water level, distance from see, total precipitation of six months and coordinates of observation wells. In the second approach, estimations were conducted based on combination of the selected qualitative parameters of gamma test with combinations of the best input in the first part.
    Findings
    Comparison of the results from the first part indicated that SVM model outperformed the ANN mode in the estimation of Ca, Na and EC parameters. Support vector machine error values for estimating Ca, Na and EC variables at the test period were 1.218 (meq/l), 0.867(meq/l), and 175.742 (µmos/cm), while for artificial neural network these values were 1.268 (meq/l), 0.933 (meq/l), and 186/448 (µmos/cm) respectively. The results from this part showed that adding the distance from see input improves the estimation of models in all cases. In the second part, using gamma test for measuring the nine quality parameters, the best combination of quality parameters was determined to estimate the three parameters: Ca, Na and EC. The results from the second part show that both ANN and SVM models have an excellent performance in the estimation of the three qualitative parameters. ANN model error values in estimating Ca, Na and EC variables in validation period were 0.662 (meq/l), 0.305(meq/l), and 47.346 (µmos/cm), while these values were 0.671 (meq/l), 0.356 (meq/l), and 55.412 (µmos/cm) for SVM model respectively.  Obviously, the results from ANN model in this section were better than those from SVM model.
    Discussion and Conclusion
    Results showed that both ANN and SVM models have a great ability in predicting qualitative parameters in the aquifers. Also, in less inputs, the results of SVM model are better than those of ANN model and in more inputs it is vice versa. Results of the second section showed that gamma test is fully practical and accurate in determining the effective input combinations.
    Keywords: Artificial Neural Network, Gamma Test, Guilan Plains, Qualitative Parameters Prediction, Support Vector Machine
  • جابر صالح پور، افشین اشرف زاده *، سیدعلی موسوی
    در این مطالعه از ترکیب دو مدل SWAT و WEAP به منظور برنامه ریزی و مدیریت یکپارچه تخصیص منابع آب در حوضه آبخیز حبله رود استفاده شده است. مدل SWAT در دوره آماری 2012-1998 با استفاده از داده های آبدهی ماهانه در خروجی حوضه، واسنجی و اعتبارسنجی شد. مقادیر ضریب تبیین (R2) ، ضریب کارآیی نش- ساتکلیف (NS) ، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و کارآیی مدل (ME) در مرحله اعتبارسنجی به ترتیب برابر با 8/0، 71/0، 81/1 و 89/0 به دست آمدند. با توجه به این مقادیر، عملکرد مدل SWAT را می توان در طبقه بندی "خوب" قرار داد. سپس برای شبیه سازی منابع و مصارف حوضه و ارزیابی سناریوهای مختلف مدیریتی، آبدهی برآوردشده با استفاده از مدل SWAT برای هر یک از زیرحوضه ها، وارد مدل WEAP شد و درصد تامین نیاز برای هر یک از گره ها در شرایط موجود (سناریوی مرجع) حاصل شد. نتایج نشان داد اراضی کشاورزی محدوده فیروزکوه و اراضی شبکه آبیاری و زهکشی گرمسار با بحران کمبود آب به ویژه در ماه های گرم سال مواجه هستند. بنابراین سناریوهایی مانند تغییر الگوی کشت، کاهش سطح زیر کشت، کاهش سرانه مصرف آب در گره های نیاز شهری و روستایی، افزایش راندمان آبیاری و سناریوهای ترکیبی، برای به تعادل رساندن عرضه و تقاضای آب در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد با به کارگیری هم زمان راهبردهای مختلف مدیریت مصرف آب (افزایش راندمان آبیاری، کاهش سرانه مصرف و تغییر الگوی کشت) ، بهتر از حالت استفاده منفرد از هر کدام از سناریوها می توان برداشت آب از منابع مختلف را کاهش داد و به تعادل در عرضه و تقاضای آب در حوضه دست یافت.
    کلید واژگان: مدل سازی هیدرولوژیک، تحلیل حساسیت، مدیریت یکپارچه، تخصیص آب
    Jaber Salehpoor, Afshin Ashrafzadeh *, Seyed Ali Moussavi
    In this study, a combination of the SWAT and WEAP models were utilized for planning and integrated water resources allocation management in the Hablehroud Basin. The SWAT model was calibrated and validated using the monthly discharge at the basin outlet in the period of 1998-2012. The coefficient of determination, the Nash–Sutcliffe efficiency coefficient, root mean square error, and model efficiency, in validation phase were calculated 0.80, 0.71, 1.81 and 0.89, respectively. These values suggest that the model performance can be classified as “good”. To simulate the supply and demand in the basin and to assess different management scenarios, the estimated flows produced by SWAT for each subbasin were considered as the input for the WEAP model and the percentage of met demand in the present situation (Reference scenario) for each demand node was obtained. The results showed that the agricultural lands of Firoozkouh and Garmsar irrigation and drainage network are facing a shortage of water, especially in the warm months of the year. Therefore, scenarios such as changing cropping pattern, reducing crop area, reducing water per capita in urban and rural demand nodes, increasing irrigation efficiency and combined scenarios were considered to balance the supply and demand of water. The results showed that water consumption reduction and striking a balance between the supply and demand in the basin can be better achieved if simultaneous use of different water management strategies (increasing irrigation efficiency, per capita reduction, and crop pattern change) are to be considered in the basin.
    Keywords: Hydrologic Modeling, Sensitivity analysis, Integrated Management, Water allocation
  • کیوان امینی، سمیه جنت رستمی *، نادر پیرمرادیان، افشین اشرف زاده
    اکو- بهره وری در توسعه پایدار، به صورت عملکرد زیست محیطی یک محصول کشاورزی با توجه به ارزش آن محصول تعریف می شود. نرم افزارهای SEAT و EVAT، دو ابزار مدل سازی هستند که با ترکیب دیدگاه های اقتصادی و زیست محیطی در یک مدل واحد تحلیل می شوند و به کاربر این امکان را می دهد تا سیستم مصرف آب را ارزیابی کند. در این مطالعه، شاخص اکو- بهره وری با توجه به اثرات زیست محیطی مصرف سوخت های دیزلی در یکی از واحدهای عمرانی شبکه آبیاری و زهکشی سفیدرود مورد بررسی قرار گرفت. اراضی کشاورزی این منطقه شامل شالیزارهای برنج، باغات چای و استخرهای پرورش ماهی است. عملکرد زیست محیطی سیستم آبی منطقه برای پدیده تغییر اقلیم ایجاد شده در اثر انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از مصرف سوخت های دیزلی ارزیابی گردید، در حالی که عملکرد اقتصادی آن با استفاده از کل ارزش افزوده محصولات نهایی سیستم و با توجه به مصرف آب و روش های مدیریتی مورد استفاده اندازه گیری گردید. نتایج نشان داد که مقدار این شاخص در شرایط پایه منطقه مورد مطالعه برای شالیزارهای برنج، باغات چای و استخرهای پرورش ماهی به ترتیب Milion Rials/kg 〖CO〗_2 eq 46/3، 76/0 و 02/0 بدست آمد. در ادامه، سناریوهایی در راستای بهبود شاخص اکو-بهره وری تعریف و مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که از بین سناریوهای تعریف شده سناریوی 3 (63 درصد راندمان آبیاری و 5 درصد مصرف آب برگشتی در شالیزارهای برنج) و سناریوی 4 (جایگزینی نیمی از ماشین آلات دیزلی با برقی در استخرهای پرورش ماهی) باعث افزایش 17 و 86 درصدی شاخص اکو-بهره وری کل سیستم آب کشاورزی واحد عمرانی F1 شده است.
    کلید واژگان: اکوبهره وری، اقتصادی، زیست محیطی، کشاورزی، مدیریت آب
    Keyvan Amini, Nader Pirmoradian, Afshin Ashrafzadeh, Somayeh Janatrostami *
    The concept of eco-efficiency is used as a tool to analyze farm sustainability to relate economic value of an activity to its impact on the environment. SEAT and EVAT software are two modelling tools which combine both economic and environmental viewpoints into a single modelling framework and allow the user to evaluate the water consumption system. In this research, the eco-efficiency index with regard to the environmental impacts of diesel fuel was evaluated in the one of commands area in Sefidroud Irrigation and Drainage. The agricultural lands in this area including paddy rice, tea-garden and fish-culture. The environmental performance of the system was evaluated for climate change due to greenhouse gas emissions from diesel consumption as well the economic performance was measured by using the total value added to the system's final products due to water use and the adopted management practices. Then, the value of area vulnerability was assessed according to eco-efficiency index of climate change. The results showed that the eco-efficiency index in baseline for paddy rice, tea-garden and fish-culture were calculated 3.46, 0.76 and 0.02 Milion Rials/kg 〖CO〗_2 eq, respectively. the results showed that eco-efficiency indicator of scenarios 3 (the percent of irrigation efficiency and return flow are 63% and 5% in paddy rice, respectively) and 4 (replacing 50% of diesel engines with electric motors in fish farming) were increased 17 and 86% in the entire of F1, respectively, in comparison with base scenarios.
    Keywords: Agricultural, Eco-efficiency, Economic, Environmental, Water management
  • عاطفه پرورش ریزی*، افشین اشرف زاده
    حفظ محیط زیست، دستیابی به رشد اقتصادی و توسعه پایدار، سیاستگزاری ها را به سمت انرژی های تجدیدپذیر سوق داده است. کشاورزی از مصرف کننده های عمده انرژی است؛ به ویژه که سیاست دولت توسعه آبیاری تحت فشار است و تامین انرژی آن اهمیت زیادی دارد. در این تحقیق روش طراحی و انتخاب پمپ آب کشاورزی در یک سیستم فتوولتائیک (PV) ، با توجه به شرایط بومی ارائه شد. سپس با معرفی روش شناسی، تحلیل هزینه های دوره عمر در سامانه های پمپاژ خورشیدی، دیزلی و برقی در موردکاوی محصول انگور در منطقه کاشمر انجام شد. طبق نتایج پمپ خورشیدی در این طرح آبیاری می تواند فقط برای توان کمتر از kW 5/4 با پمپ دیزلی رقابت کند، مگر اینکه یارانه متعلق به هزینه برق و سوخت دیزل کاهش یابد. بنابر نتایج، امکان آبیاری خورشیدی، به سطح زیرکشت، نوع محصول، قیمت و میزان دسترسی به انرژی های دیگر، نوع فناوری سامانه خورشیدی و نوع سامانه آبیاری وابسته است و مطالعه امکانسنجی در هر منطقه باید به دقت انجام شود. هر چند که پژوهش های بیشتری در این زمینه نیاز است اما ترویج، اختصاص تسهیلات مالی و نظارت بر طراحی، از ارکان سیاستگزاری برای گسترش آبیاری خورشیدی است.
    کلید واژگان: آبیاری خورشیدی، انتخاب پمپ، انرژی تجدیدپذیر، هزینه دوره عمر، یارانه انرژی
    Atefeh Parvaresh Rizi *, Afshin Ashrafzadeh
    Environment protection and sustainable development have recently grabbed the attention of policy makers towards renewable energies. Agriculture has been a major energy consuming sector in Iran in recent years as pressurized irrigation systems have changed into a new policy priority. This paper explains how photovoltaic (PV) agricultural water pumps can be adopted under different conditions. A life cycle cost analysis has been done for solar, diesel and electric pumping systems for the case of grape cultivation in Kaashmar region. According to the results, under subsidized fuel supply for electricity generation, solar pumps can only compete with diesel pumps for demands of less than 4.5 kilowatts. Moreover, the feasibility of solar irrigations highly depend on the area under cultivation, the type of cultivated crop, access to other energies and their costs, solar system technologies, and the type of irrigation system. Thus, feasibility studies for solar irrigation should be done on a case by case basis.
    Keywords: Energy Subsidy, Life Cycle Cost, Renewable Energy, Solar Irrigation
  • علی غلامپور، افشین اشرف زاده*، نادر پیرمرادیان، سیدعلی موسوی
    تغییر اقلیم می تواند تاثیر قابل توجهی بر منابع آبهای سطحی و زیرزمینی داشته باشد. از این رو لازم است این تاثیر با استفاده از مدل های مناسب مورد شبیه سازی قرار گیرد. در این مطالعه، خروجی مدل گردش عمومی جو HADCM3 تحت چهار سناریوی انتشار، با استفاده از مدل های آماری LARS-WG و SDSM، در حوضه ی حبله رود برای دوره ی 30 ساله ی 2047-2018 میلادی ریزمقیاس شد. مدل SWAT در این حوضه واسنجی شد و برای شبیه سازی آبدهی حوضه، تغذیه ی آب زیرزمینی و رطوبت خاک در دوره ی ذکرشده مورد استفاده قرار گرفت. در مدل SWAT، از سه روش متفاوت شامل هارگریوز، پنمن- مانتیث و پریستلی- تیلور برای برآورد تبخیر- تعرق مرجع استفاده شد. ترکیب های متفاوتی از عوامل موثر بر عدم قطعیت نتایج شامل مدل ریزمقیاس ساز، سناریوی انتشار و روش برآورد تبخیر- تعرق مرجع مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که روش مورد استفاده در ریزمقیاس کردن خروجی مدل گردش عمومی جو، بیشترین تاثیر را بر عدم قطعیت خروجی مدل SWAT دارد. همچنین مشاهده شد که ترکیب های مختلف در شبیه سازی تغذیه ی آب زیرزمینی، داده های پرت بیشتری نسبت به شبیه سازی آبدهی و رطوبت خاک تولید می کنند. میانه ی آبدهی سالانه ی شبیه سازی شده در تمامی ترکیب های مورد بررسی، برابر با 32/13 مترمکعب بر ثانیه به دست آمد. نتایج نشان داد ترکیب هایی از عوامل مدل ریزمقیاس ساز، سناریوی انتشار و روش برآورد تبخیر- تعرق مرجع که میانه ی آبدهی سالانه ی حوضه را کمتر از این مقدار پیش بینی می کنند، نسبت به سایر ترکیب ها عدم قطعیت بیشتری دارند. این موضوع در مورد متغیرهای تغذیه ی آب زیرزمینی (با میانه ی 07/2 میلی متر در سال) و رطوبت خاک (با میانه ی 4/112 میلی متر) نیز مشاهده شد.
    کلید واژگان: سناریوهای انتشار، مدل SWAT، عدم قطعیت
    Ali Gholampour, Afshin Ashrafzadeh*, Nader Pirmoradian, Sayed Ali Moussavi
    Climate change could largely affect the surface water and groundwater sources. This impact should be simulated using appropriate models. In the present study, using LARS-WG and SDSM statistical models, the output of HADCM3 general circulation model under four emission scenarios was downscaled in the Hablehroud Basin in the period of 2018-2047. The SWAT model was calibrated in the basin and utilized to simulate the discharge, groundwater recharge, and soil water content in the mentioned period. Three different methods including Hargreaves, Penman-Monteith and Priestley-Taylor in the SWAT model were used to estimate reference evapotranspiration. Different combinations of the factors effecting the uncertainty, including downscaling model, emission scenario, and evapotranspiration estimation method were used. The results showed that the method used in downscaling the output of the general circulation model is the most effective factor affecting the uncertainty of the output of the SWAT model. It was also observed that the different combinations produce more outliers in simulating groundwater recharge, in comparison with simulating the discharge and soil water content. The median of the annual discharges simulated using all combinations was calculated to be 13.32 cms. The results showed that the combinations of downscaling model, emission scenario, and evapotranspiration estimation method that simulate values less than 13.32 cms have less uncertainty than other combinations. In the case of groundwater recharge (with a median of 2.07 mm/ year) and soil water content (with a median of 112.4), same results were observed.
    Keywords: Emission scenarios, SWAT model, uncertainty
  • بهاره مربوطه، افشین اشرف زاده*، مجید وظیفه دوست، محمدرضا خالدیان
    تبخیر- تعرق واقعی از اجزای مهم محاسبات بیلان آب است که امروزه امکان برآورد آن با استفاده از فناوری سنجش از دور فراهم شده است. داده های تبخیر- تعرق واقعی MOD16 با استفاده از تصاویر حاصل از سنجنده MODIS تولید می شوند و قدرت تفکیک مکانی آنها یک کیلومتر است. در این مطالعه، تبخیر- تعرق واقعی MOD16 با تبخیر- تعرق واقعی برآورد شده توسط مدل SWAP مقایسه شده است. با استفاده از داده های اندازه گیری شده از رطوبت خاک در دو مزرعه تحت کشت ذرت با مساحت های 9/38 و 6/45 هکتار در استان قزوین در طول فصل رشد، مدل SWAP مورد واسنجی قرار گرفت. مقدار متوسط RMSE برای دو مزرعه مورد مطالعه، برابر با 026/0 و 025/0 به دست آمد. با درنظرگرفتن تبخیر- تعرق واقعی برآوردشده توسط مدل SWAP به عنوان مبنا، تبخیر- تعرق واقعی MOD16 مورد ارزیابی قرار گرفت. در این ارزیابی، مقدار RMSE در دو مزرعه مورد مطالعه به ترتیب برابر با 46/1 و 94/1 میلی متر در روز به دست آمد. همچنین مقدار r2 نیز به ترتیب برابر با 86/0 و 87/0 محاسبه شد. نتایج مطالعه حاضر نشان داد در صورت عدم دسترسی به داده های اندازه گیری شده از تبخیر- تعرق واقعی، محصول MOD16 را می توان به عنوان جایگزین به کار برد.
    کلید واژگان: تبخیر، تعرق واقعی، MOD16، مدل SWAP، سنجش از دور
    Bahare Marbut, Afshin Ashrafzadeh *, Majid Vazifedoust, Mohammadreza Khaledian
    Nowadays, evapotranspiration, which is an important component of water balance calculations, can be estimated using the technology of remote sensing. MOD16 actual evapotranspiration data are produced using the MODIS sensor imageries and have a spatial resolution of 1 Km. In the present study, MOD16 actual evapotranspiration data are compared with the actual evapotranspiration estimated using SWAP model. Using the measured soil moisture content data during the growing season in two 38.9 and 45.6 ha corn fields located in Qazvin Province, SWAP model was calibrated. The average RMSE values in the two fields under study were, respectively, 0.026 and 0.025. Considering the actual evapotranspiration estimated by the SWAP model as the evaluation basis, the MOD16 data were assessed. In this assessment, the RMSE values in the two fields under study were obtained, respectively, 1.46 and 1.94 mm/day. Also, the r2 values were calculated 0.86 and 0.87. The results of the present study suggest that MOD16 product can be effectively used when the measured data of evapotranspiration are not available.
    Keywords: Actual Evapotranspiration, MOD16, SWAP mode, Remote sensing
  • زهره فرجی*، عباس کاویانی، افشین اشرف زاده
    استان قزوین در رتبه هفتم خشکسالی در کشور قرار گرفته است، بنابراین مدیریت گسترده منابع آبی در این استان ضروری است. بهره‏گیری از تغییرات میدان گرانشی مشاهده شده از ماهواره GRACE از روش‏‏های مدیریتی است. ماهواره ثقل‏سنجی GRACE مجموعه‏ای از داده های تغییرات ذخیره آب را در مقیاس منطقه با قدرت تفکیک مکانی 1 درجه تولید می‏کند. این پژوهش با هدف ارزیابی داده های ماهواره ‏GRACE در استان قزوین برای یافتن راه‏ حلی جامع برای دست‏یابی آسان و سریع به اطلاعات تغییرات منابع آبی این استان انجام شد. برای اعتبارسنجی داده های ماهواره‏ GRACE از داده های مدل سطح زمین GLDAS و داده های مشاهداتی چاه ها در منطقه استفاده شد. نتایج نشان می‏دهد ماهواره GRACE به عنوان ماهواره ای ثقل‏سنج که فقط به منظور برآورد تغییرات ذخیره آب تولید شده است، برآورد خوبی از روند تغییرات ذخیره آب و همچنین تغییرات سطح آب زیرزمینی در اختیار کاربران قرار می‏دهد. نتایج تحلیل آماری انجام شده نشان‏دهنده 54/5RMSE=، 16/4MAE= و 5/1MBE= در واحد سانتی‏متر در مقیاس فصلی بین داده های تغییرات سطح آب زیرزمینی به دست آمده از ماهواره GRACE و چاه های مشاهداتی در دشت قزوین و همچنین46/5RMSE=، 32/4MAE= و 18/0-MBE= سانتی‏متر در ماه بین داده های تغییرات ذخیره آب به دست آمده از مدل GLDAS و ماهواره GRACE است. همچنین همبستگی بین داده های تغییرات ذخیره آب به دست آمده از مدل GLDAS و ماهواره GRACE و تغییرات سطح آب زیرزمینی به دست آمده از ماهواره GRACE و داده های مشاهداتی در سطح احتمال 99 درصد معنا‏دار است. نتایج بیانگر آن است که ماهواره GRACE روند تغییرات ذخیره آب را بهتر از مدل GLDAS نشان می‏دهد.
    کلید واژگان: آب زیرزمینی، بارش، ماهواره GRACE، مدل GLDAS
    Zohreh Faraji *, Abbas Kaviani, Afshin Ashrafzadeh
    Given that Qazvin Province located in the seventh drought place in the country and need to manage vast water resources. Water storage estimation methods have developed over the years and observation of changes in the gravitational field by satellite GRACE is one of these methods. This satellite produces a series of water storage changes data with spatial resolution of 1 ° on a regional scale. This study aimed to evaluate data from GRACE satellites in Qazvin province to find a comprehensive solution for quick and easy access to the water resources. To validate the GRACE satellite data, land surface model data (GLDAS) and wells data in the region were used. The results show that the GRACE satellites as a Gravity satellite just produce to estimate changes in Earth's water supply, give a good estimate of the changes in the ground water storage and groundwater level changes. Statistical analysis showed that RMSE =5.54, MAE = 4.16 and MBE = 1.5 the seasonal scale in millimetre between groundwater level data from the GRACE satellites and observation wells, and RMSE =2.92, MAE = 4.24 and MBE =0.184month scale in centimetre between the data changes in land water storage from GRACE satellite and GLDAS model. Also, the correlation between changes in water storage data from the GRACE satellite and GLDAS model and groundwater level changes from GRACE satellite and observational data is significant at the 99% probability level. The results showed that GRACE satellite shows terrestrial water storage changes better than GLDAS model.
    Keywords: Groundwater, Rainfall, GRACE satellite, GLDAS model
  • افشین اشرف زاده*، محبوبه آقاجانی
    برآورد آبدهی با استفاده از تحلیل منطقه‏ای، روشی موثر برای مدیریت منابع آب در حوضه های بدون آمار است. در مطالعه حاضر، به منظور برآورد آبدهی سالانه در زیرحوضه های بدون آمار رودخانه حبله‏رود، از رگرسیون خطی و سه متغیر مستقل شامل مساحت، بارش و شیب استفاده شد. حوضه آبخیز مطالعه شده به پنج زیرحوضه اصلی و 44 زیرحوضه فرعی تقسیم شد و با استفاده از داده های پنج ایستگاه هیدرومتری فعال در حوضه، معادلاتی رگرسیونی برای برآورد آبدهی سالانه و آبدهی ویژه (نسبت آبدهی به مساحت حوضه) استخراج شد. ارزیابی معادلات استخراج شده، هم در زیرحوضه های اصلی و هم در زیرحوضه های فرعی انجام شد. نتایج نشان داد برآورد آبدهی با استفاده از سه متغیر مساحت، بارش و شیب در پنج زیرحوضه اصلی، به طور میانگین خطایی معادل 3/1 درصد دارد. با وجود این، در 44 زیرحوضه فرعی، میانگین خطا کاملا غیرقابل قبول بود. نتایج همچنین نشان داد میانگین خطای برآورد آبدهی ویژه در پنج زیرحوضه اصلی، برابر 6/2 درصد است. به رغم افزایش خطا در زیرحوضه های اصلی، در 44 زیرحوضه فرعی، میانگین خطای برآورد آبدهی ویژه به 33/5 درصد کاهش یافت. نتایج مطالعه حاضر بیان کننده آن است که در صورت تقسیم‏بندی حوضه مطالعه شده به زیرحوضه های کوچک، آبدهی ویژه را می‏توان به عنوان متغیری مناسب در تحلیل منطقه‏ای رواناب مورد توجه قرار داد.
    کلید واژگان: تحلیل منطقه ای، حوضه بدون آمار، رگرسیون چندمتغیره، مشخصات فیزیوگرافیک
    Afshin Ashrafzadeh *, Mahbobeh Aghajani
    Estimation of discharge using regional analysis is an effective method for water resources management in ungauged basins. In the present study, for the purpose of estimating annual discharge in the ungauged sub-basins of Hablehroud Basin, linear regression and three independent variables including area, precipitation and slope were used. The basin under study was divided into five major and 44 minor sub-basins and using the data from five active hydrometric stations in the basin, regression equations for estimating annual discharge and specific discharge (the ratio of discharge to basin area) were extracted. The extracted equations were assessed in both major and minor sub-basins. The results showed that discharge estimation using the three variables of area, precipitation and slope in the five major sub-basins has an average error of 1.3%. However, the average error in the 44 minor sub-basins was totally unacceptable. The results also showed that the average error of specific discharge estimation in the five major sub-basins is 2.6%. Despite the increase of error in the major sub-basins, the average error of specific discharge estimation in the 44 minor sub-basins was reduced to 5.33%. The results of the present study indicate that when the basin under study is divided into small sub-basins, specific discharge can be considered as an appropriate variable in regional analysis of runoff.
    Keywords: Regional analysis, Multivariate regression, Physiographic characteristics, Ungauged Basins
  • حنانه شفاعت طلب دهقانی، مهدی اسمعیلی ورکی، افشین اشرف زاده
    سرریزهای کنگره ای اغلب گزینه ای مطلوب برای تنظیم تراز سطح آب در کانال بالادست و افزایش دبی جریان هستند. این سازه ها به دلیل عملکرد هیدرولیکی و تطبیق پذیری هندسی شان، به عنوان تخلیه کننده و هوادهنده جریان، کاربرد وسیعی در کانال ها، رودخانه ها، استخرها و مخازن سدها دارند. با وجود این، طراحی بهینه آنها به علت ویژگی های پیچیده جریان و شمار زیادی از متغیرهای هندسی و هیدرولیکی، دشوار است. از جمله پارامترهای اثرگذار بر ضریب دبی جریان در سرریزها، وضعیت رسوب گذاری در بالادست و استغراق در پایین دست است که در نتیجه آن، عملکرد این سازه ها تحت تاثیر قرار می گیرد. در این پژوهش، با اجرای 408 آزمایش، تاثیر افزایش ترازهای مختلف بستر پایاب (افزایش تراز بستر کانال پایین دست به یک سوم و دو سوم ارتفاع سرریز) بر تغییر ضریب دبی جریان در سرریز کنگره ای پلان ذوزنقه ای با هندسه های مختلف در شرایط بدون رسوب و تراز رسوب گذاری 90 درصد ارتفاع سرریز، به صورت آزمایشگاهی بررسی شد. تجزیه و تحلیل نتایج به دست آمده نشان می دهد که افزایش تراز بستر پایاب به یک سوم ارتفاع سرریز، تاثیری بر ضریب دبی جریان در سرریزهای مورد مطالعه ندارد اما با افزایش تراز بستر پایاب به دو سوم ارتفاع سرریز، به دلیل کاهش حجم توده هوای محبوس در زیر تیغه های ریزشی جریان و در نتیجه تغییر الگوی ریزشی جریان از حالت جهنده به چسبنده که افت هد جریان را در بالادست این سرریزها به دنبال دارد، ضریب دبی جریان در سرریزهای کنگره ای ذوزنقه ای در شرایط بدون رسوب بین 3/3 تا 2/12 درصد و تراز رسوب گذاری 90 درصد ارتفاع سرریز در بالادست بین 1/2 تا 2/9 درصد نسبت به شرایط پایاب غیرمستغرق در دبی حداکثر افزایش می یابد. همچنین، برای برآورد ضریب دبی جریان سرریزهای کنگره ای پلان ذوزنقه ای در شرایط رسوب گذاری در بالادست و پایاب مستغرق معادله ای ارائه شده است.
    کلید واژگان: تراز بستر پایاب، رسوب گذاری، سازه کنترل، سرریز کنگره ای، ضریب دبی جریان
    Hananeh Shafaattalab Deghani, Mehdi Esmaeili Varaki, Afshin Ashrafzadeh
    Labyrinth weirs are often a favorable design option to regulate water surface elevation in upstream canal and increase flow capacity. Due to their hydraulic performance and geometric versatility, labyrinth weirs have been used extensively in canals, rivers, ponds, and reservoirs as energy dissipaters, flow aerators, and spillways. Nevertheless, it can be difficult for engineer to optimally design, labyrinth weirs due to the complexities of nappe behavior and many geometric and hydraulic variables. A level of sedimentation in upstream and submergence in downstream of the weirs are effective parameters which affects the discharge coefficient, and the performance of these structures. In this investigation effects of 408 tests of different levels of tail water (increase of downstream canal bed level to one third and two third of weir height) and upstream sedimentation level (non-sedimentation and sedimentation level of 90 percent of weir height) on the discharge coefficient of different geometers of trapezoidal labyrinth weirs was investigated experimentally. The analysis of results indicated that increase of tail water level to one third of weir height didn’t affect on the discharge coefficient of weirs. By increasing tail water depth to two third of weir height, air cavity volume under nappe decreased. Therefore, the flow pattern of the nappe changed from leaping to clinging condition and upstream head decreased. As a result, the labyrinth weirs discharge coefficient in non-sedimentation and sedimentation level of 90 percent of weir height increased about 3.3 to 12.2 and 2.1 to 9.2 in comparison with non-submergence tail water for maximum discharge respectively. Finally, the statistical equation for estimation of the discharge coefficient of trapezoidal labyrinth weirs for upstream sedimentation and submerged conditions was developed.
    Keywords: Discharge Coefficient, Labyrinth Weir, Sedimentation, Regulate Structure, Tail Water Level
  • سعید اوجاقلو شهابی، مجید وظیفه دوست*، افشین اشرف زاده، جواد بداق جمالی
    بررسی تولیدات رادار هواشناسی گیلان (PPI و SRI) در بازه زمانی پاییز و زمستان 1393 نشان دهنده وجود نوعی خطا در این داده ها است که به صورت گسترده ای موجب بروز بازتابندگی کاذب در آنها شده است، تا آنجا که میانگین روزانه بازتابندگی کاذب در محل ایستگاه هواشناسی لاهیجان به dBZ 47 می رسد. در پژوهش حاضر نقش کلاتر زمین در بروز بازتابندگی کاذب در این سامانه راداری مورد بررسی قرار گرفت. روش مورد استفاده برای این کار مطالعه همپوشانی نقشه انسداد پرتو رادار و نقشه میانگین بازتابندگی کاذب به ازای تغییر در زاویه ارتفاع آنتن رادار است. نتایج نشان داد که کلاتر زمین عامل اصلی بروز بازتابندگی کاذب در 34/75% از پیکسل های تصویر است. همچنین مقدار واقعی زاویه ارتفاع آنتن رادار با مقایسه میانگین فاصله پیکسل های حاوی انسداد پرتو و پیکسل های حاوی بازتابندگی کاذب از محل نصب رادار برابر با °20/0- تعیین شد. در نظر گرفتن بازه های مکانی دونات شکل با شعاع 5 کیلومتر حول آنتن رادار و نحوه استفاده از آن برای تعیین مقدار واقعی زاویه ارتفاع آنتن از جمله نوآوری های صورت گرفته در این پژوهش است. در ادامه، با توجه به ضرورت وجود معیاری برای قضاوت راجع به میزان اثر بخشی اقدامات صورت گرفته برای تضعیف خطای کلاتر زمین در محصولات رادار هواشناسی گیلان، روشی بر مبنای همبستگی میان ارتفاع بارش 24 ساعته راداری و مقادیر متناظر ایستگاهی آن توسعه یافته است که می توان به کمک آن بیشینه خطای قابل چشم پوشی کلاتر زمین را، با استفاده از رابطه به دست آورد. مقادیر عددی حاصل از این روش بر حسب dBZ در ایستگاه های رشت (فرودگاه)، رشت (کشاورزی)، بندر انزلی، تالش، لاهیجان، جیرنده، ماسوله، دیلمان و منجیل به ترتیب برابر با 748/3-، 638/1-، 074/6-، 952/14، 611/3-، 482/1-، 466/12، 872/4 و 852/6 محاسبه شد. همچنین مقدار dBZ 536/9 برای کل ایستگاه ها به صورت توامان به دست آمد که با توجه به پراکندگی ایستگاه های مورد مطالعه می تواند به کل تصویر رادار تعمیم یابد. نتایج نشان می دهد که با وجود قابل توجه بودن میانگین خطای کلاتر در روز های خشک (بدون بارندگی)، همبستگی نزدیکی بین ارتفاع بارش 24 ساعته راداری و مقادیر متناظر ایستگاهی آن وجود دارد، به گونه ای که ضریب این همبستگی در 7 ایستگاه رشت (فرودگاه)، رشت (کشاورزی)، بندر انزلی، لاهیجان، جیرنده، دیلمان و منجیل در سطح 1% معنی دار است و در دو ایستگاه تالش و ماسوله نیز مقادیر بالایی برای ضریب همبستگی به دست آمده است. بنابر این می توان نتیجه گرفت که وجود کلاتر در تولیدات رادار هواشناسی گیلان در تاریخ های مورد بررسی منعی بر قابلیت کاربرد و پژوهش بر این داده ها ایجاد نمی کند، هر چند استفاده از آنها نیازمند به دقتی مضاعف است.
    کلید واژگان: رادار هواشناسی داپلر، کلاتر زمین، بازتابندگی، زاویه ارتفاع آنتن، گیلان
    Saeed Ojaghloo Shahabi, Majid Vazifedoust *, Afshin Ashrafzadeh, Javad Bodagh, Jamali
    The assessment of Guilan’s meteorological radar data (PPI and SRI) during autumn 2013 and winter 2014 shows the presence of a large number of pixels, mostly located in Guilan mountainous areas, involving incorrect reflectivities. For example, the daily average of incorrect reflectivity on the 26th of December 2014 calculated by PPI (plan position indicator) products of Guilan’s meteorological radar resulted in 47.014 dBZ in Lahijan synoptic station which would be equal to 31.6 mm/hr rain rate through Marshall-Palmer Z-R relationship. The importance of these results could be appreciated when we note that Lahijan synoptic station had a daily gauge rainfall height equal to zero on the same day. Thus, according to the position of incorrect reflectivities of Guilan’s meteorological radar, this study aims to evaluate the ground clutter influence on incorrect reflectivity appearance. The method used is to study the overlapping of the beam blocking map and the daily average of incorrect reflectivity map by changing the elevation angle of the radar beam at a clear air day. The results show that the ground clutter is the main factor responsible for incorrect reflectivities in %75.34 pixels of the image. Using comparison of the mean distance of the blocked pixels and the pixels containing the ground clutter to the radar antenna leads us to conclude that the real amount of the elevation angle is equal to -0.20°. The method adopted by assuming 5 km donut-shape regions around the radar antenna and using it to determine the radar elevation angle is one of the innovations of this study. Furthermore, to ensure the working of the actions undertaken for the clutter contamination mitigation, one requires a numerical threshold to determine the effectiveness of the actions. For this purpose, therefore, a method is developed based on the correlation between the radar’s 24-hr rainfall heights and their respective gauge data. The method provides a maximum threshold in dBZ unit for the clutter contamination while Z = 200 R1.6 is applied. The numerical thresholds resulted from the application of the method for the meteorological stations of Rasht (the Airport), Rasht (the Agriculture Faculty), Anzali, Talesh, Lahijan, Jirandeh, Masouleh, Deylaman and Manjil are equal to -3.748, -1.638, -6.074, 14.952, -3.611, -1.482, 12.466, 4.872 and 6.852 in dBZ, respectively. Also, a value of 9.536 dBZ is obtained for all the stations considered together. The latter value can be extended to all pixels of the radar image. As the conclusion, in spite of the fact that on the 26th of December 2014 as a non-rainy day, the average clutter was considerable, a close correlation between the radar’s rainfall heights and their respective gauge data is observed during the 15 days studied. The Pearson correlation coefficients (Pcc) in the meteorological stations of Rasht (the Airport), Rasht (the Agriculture Faculty), Anzali, Lahijan, Jirandeh, Deylaman and Manjil are significant at 1% statistical significance level, and also Pcc values in the meteorological stations of Talesh and Masouleh are larger than that can be excluded. Therefore, the clutter contamination of Guilan’s meteorological radar data cannot be considered an impediment to its application in practical purposes. However, for further progress, a higher degree of accuracy would be required.
    Keywords: doppler meteorological radar, ground clutter, reflectivity, elevation angle, Guilan
نمایش عناوین بیشتر...
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال