فهرست مطالب

منابع آب و توسعه - سال سوم شماره 3 (پیاپی 11، پاییز 1394)

نشریه منابع آب و توسعه
سال سوم شماره 3 (پیاپی 11، پاییز 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/11/08
  • تعداد عناوین: 20
|
  • ثریا جلیلی، مسعود ساعت ساز*، منوچهر چیت سازان صفحات 1-11
    در این تحقیق، تاثیر خشکسالی در دشت ابهر در شمال غربی ایران بر اساس داده های ایستگاه هواشناسی خرمدره، برای بازه زمانی مهرماه 1364 تا پایان شهریورماه 1391 بررسی شده است. با استفاده از نمایه دهک ها، ترسالی ها و خشکسالی ها مشخص شدند. از دیدگاه هیدروژئولوژیکی، همزمانی وقوع دوره خشکسالی با روند کاهشی سطح ایستابی آبخوان، طی سال های 1386 تا 1388 به خوبی با هیدروگراف واحد دشت تایید می شود. به منظور ارزیابی احتمال وقوع خشکسالی، از مدل زنجیره مارکف برای تعیین شدت، دوام و تناوب خشکسالی ها در یک بازه 27 ساله استفاده شد. ماتریس تعادل استخراج شده از ماتریس احتمال انتقال نشان می دهدکه در مدت زمان طولانی، احتمال وقوع خشکسالی نسبت به ترسالی بیشتر است. این مدل برای ده سال آینده پیش بینی می کندکه احتمال وقوع خشکسالی 19 /0 در سال و تداوم آن 1 /2 سال خواهد بود. به جز برای شرایط خشکسالی که به احتمال زیاد در پی یک شرایط خشکسالی رخ می دهد، احتمال گذر از یک حالت آب وهوایی به حالت دیگر، در دوره های متوالی، نسبتا تصادفی است. نتایج چنین تحقیقاتی در مدیریت برآورد و کاهش خطر خشکسالی، طرح های توسعه منابع آب زیرزمینی و عرضه پایدار منابع آب کاربرد فراوانی خواهند داشت.
    کلیدواژگان: نمایه دهک ها، زنجیره مارکف، ماتریس تعادل، ماتریس احتمال انتقال، خرمدره
  • جوانشیر عزیزی مبصر*، مهناز صابر، لیلا ایرانی صفحات 12-23
    خشکسالی یکی از بلایای طبیعی است که هر ساله در بخش های مختلف کره زمین به وقوع می پیوندد و خسارات مستقیم و غیر مستقیمی را به بار می آورد. این پدیده در مناطق خشک جهان مثل ایران به دلیل تغییرپذیری زیاد بارش، بیشتر رخ می دهد. در این پژوهش، برای ارزیابی وضعیت خشکسالی هواشناسی شمال غرب ایران، داده آماری 22 ایستگاه منتخب منطقه در یک دوره 26 ساله (2010-1985) به عنوان پایه پژوهش تحلیل شد. برای دستیابی به این هدف، شاخص ناهنجاری بارندگی با توجه به توانایی ها و مزایای آن، برای ارزیابی خشکسالی منطقه مورد نظر انتخاب شد. همچنین نقشه های پهنه بندی ماهانه و سالانه خشکسالی با روش درون یابی وزن دهی معکوس فاصله (IDW) و نرم افزار Arc GIS تهیه شدند. سپس وسعت، شدت، گسترش و پراکندگی مکانی خشکسالی در منطقه مورد مطالعه تحلیل شد. نقشه سالانه نشان داد که تاثیر نوسانات ناشی از داده های خیلی بزرگ و خیلی کوچک و مقادیر منتج از آن ها در بلندمدت کاهش می یابد، به گونه ای که بر اساس مقادیر متوسط سالانه دوره آماری، اکثر ایستگاه ها خشکسالی ضعیفی داشتند. علاوه بر این نتایج نشان داد که در شرایط عادی به جز فصل تابستان در بقیه فصل ها، مناطق جنوبی بیشتر در معرض خشکسالی بوده اند؛ اما در زمان وقوع خشکسالی، تمامی منطقه با شدت متفاوت تحت تاثیر این پدیده قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: پهنه بندی خشکسالی، RAI، شمال غرب ایران
  • ساغر خداداد مترجمی، شهرام شاه محمدی کلالق* صفحات 24-36
    اولین قدم برای بهبود نسبی مدیریت آبخوان ها، شناخت سفره های آب زیرزمینی است. شناخت کامل یک سفره آب زیرزمینی به ویژه در مناطقی با امکانات محدود مستلزم صرف زمان، هزینه بسیار زیاد و همچنین عملیاتی سنگین است. مدل های ریاضی شاید بهترین ابزار در این راستا باشند. در این پژوهش شبیه سازی دشت سلماس، واقع در غرب دریاچه ارومیه با وسعت 550 کیلومترمربع با استفاده از بسته نرم افزاری GMS7.1 و کد محاسباتی MODFLOW2000 در دو حالت ماندگار و غیر ماندگار انجام گرفت. سپس یافته ها برای یک سال (سال آبی 90-91) واسنجی، یک سال (سال آبی 91-92) صحت سنجی و دو سال پیش بینی ارائه شد. نتایج نشان داد که مدل توانایی شبیه سازی شرایط طبیعی سفره با خطای کم را دارد. بر اساس پیش بینی های صورت گرفته با استفاده از مدل، اگر روند کنونی تخلیه و تغذیه ادامه یابد، در بیشتر نقاط دشت می توان شاهد افت محسوس سطح آب بود.
    کلیدواژگان: Modflow، واسنجی، صحت سنجی، افت سطح آب
  • مجتبی قرائتی جهرمی، عباسعلی ولی، سید حجت موسوی، فاطمه پناهی، حسن خسروی* صفحات 37-47
    بیابان زایی بعد از تغییر اقلیم و کمبود آب شیرین، سومین چالش مهم جهان در قرن 21 محسوب می شود. این پدیده متاثر از عوامل زیادی از جمله افت آب زیرزمینی و شور شدن آن است. در این پژوهش با استفاده از شاخص افت آب زیرزمینی و مدل IMDPA، شدت بیابان زایی آبخوان کاشان از سال 1990 تا 2010 تعیین شد. در این راستا با توجه به شاخص های مدل IMDPA به هر یک از واحدهای کاری، امتیازی تعلق گرفت و سپس شدت بیابانزایی آن ها از نظر افت آب زیرزمینی کلاس بندی شد. نتایج نشان داد که بیش از 95% از سطح اراضی منطقه در کلاس بیابان زایی خیلی شدید قرار دارند. همچنین میانگین افت سالانه آب زیرزمینی در 36 چاه آبخوان کاشان طی دوره مورد مطالعه حدود 75/ 1 متر است. علاوه بر این میانگین سطح ایستابی آبخوان کاشان طی 20 سال، 4/ 35 متر کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، IMDPA، میانگین هندسی
  • کهزاد حیدری*، علی نجفی نژاد، فرهاد خرمالی، منوچهر بابانژاد صفحات 48-57
    جریان های واریزه ای از جمله حرکات توده ای هستند که معمولا در حوضه ها رخ می دهند و نقش بسیار مهمی در رسوب زایی در مناطق کوهستانی دارند. در اغلب موارد این پدیده با پدیده سیل اشتباه گرفته می شود. در این تحقیق که در آبخیز تول بنه در جنوب گرگان در استان گلستان انجام گرفت، واقعه جریان واریزه ای در مرداد 1389 که پس از یک بارندگی شدید اتفاق افتاد، بررسی شد. در این راستا 40 نمونه از رسوبات خروجی، داده های ثبت شده و زمین لغزش های کناری از نظر شاخص های رسوب شناسی بررسی و تحلیل شدند. سپس شاخص های رسوب شناسی کرومباین و تقارن و ضریب تراسک برای هر نمونه تعیین شدند. میانگین شاخص کرومباین و میانگین شاخص جورشدگی در نمونه های رسوبات به ترتیب برابر با 81/ 0 و 73 /0- بود. شاخص تقارن منفی نشان دهنده جورشدگی بیشتر در ذارت ریز نمودار دانه بندی است. کلیه شاخص ها حاکی از جورشدگی بسیار بد ذرات رسوب جریان اتفاق افتاده و تفاوت آن با سیل هستند. همچنین میانگین و کمترین مقدار ضریب تراسک رسوبات به ترتیب برابر با 83/ 6 و 57/ 3 بود. نتایج مقایسه ضرایب رسوب شناسی مناطق منشا و رسوبات حاصل از این جریان حاکی از آن بود که از نظر آماری تفاوت معنی داری بین شاخص های رسوب شناسی در این دو منطقه وجود ندارد.
    کلیدواژگان: ضرایب دانه بندی، حرکات توده ای، رسوب زایی، جورشدگی
  • مجتبی صادقی مرشت*، پرویز حقیقت جو، ام البنی محمدرضاپور، بهیه جعفری بی بالان صفحات 58-67
    کمبود آب در نواحی شرقی استان مازندران و استان گلستان از جمله مشکلاتی است که مدیران بخش آب را برای حل آن به تلاش و تکاپو واداشته است. با توجه به تمرکز رودخانه های استان مازندران در قسمت غربی و مرکزی استان، یکی از راه کارهای موجود در جهت حل مشکل کم آبی انتقال آب مازاد نواحی غربی و مرکزی استان مازندران به سمت شرق استان های مازندران و گلستان است. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر احداث سد هراز و کانال سراسری چالوس در تامین نیازهای آبی موجود در حوضه آبریز دشت هراز و در نهایت تخمین حجم آب قابل انتقال از این حوضه به سمت شرق استان های مازندران و گلستان پس از تامین تمام نیازهای آبی موجود در حوضه است که در قالب سه سناریو در شرایط خشکسالی، نرمال و ترسالی ارزیابی شد. بدین منظور از مدل RIBASIM به دلیل جامع بودن آن استفاده شد. برای ارزیابی عملکرد هیدرولوژیکی مدل ساخته شده از پارامتر ضریب تعیین (R2) استفاده شد. ضریب R2 در این تحقیق برابر با 87/ 0محاسبه شد که نشان دهنده ی عملکرد قابل قبول مدل است. نتایج نشان داد که حجم آب قابل انتقال در بهترین و بدترین شرایط آب و هوایی (شرایط ترسالی و خشکسالی) به ترتیب حدود 531 و 25/ 378 میلیون متر مکعب است.
    کلیدواژگان: توسعه پایدار، تخصیص آب، سد هراز، کانال سراسری چالوس
  • علی شهیدی، محسن احمدی* صفحات 68-75
    بررسی و پیش بینی پایداری سازه در برابر تنش های مختلف محیطی، از پیش نیازهای مهم اجرای سازه های مختلف آبی است. نیمه صلب بودن شالوده سدهای خاکی و ایجاد جریان در بدنه سد باعث شده است که پیش بینی و رفتارسنجی این سازه ها در تراز حداکثر، اهمیت زیادی داشته باشد. به طوری که بیشترین هزینه در احداث سدهای خاکی بعد از تثبیت سرریز، مربوط به کاهش و مهار خط جریان در بدنه این سدها است. هدف تحقیق حاضر بررسی پایداری سد خاکی کلاته بشکزی به عنوان نمونه ای از عملیات خاکی آبخیزداری در برابر پدیده رگاب است. در این راستا از ابتدای مرحله اجرای پروژه، مشخصات هر لایه از جمله ضخامت، میزان کوبیدگی و دانه بندی خاک تعیین شد. سپس سد با استفاده از نرم افزارGeo-slope office در شرایط حداکثر ریسک پذیری (ارتفاع حداکثر تراز آب در دریاچه سد) مدلسازی شد. نتایج نشان داد که با توجه به مصالح مورد استفاده و کوبیدگی ایجاد شده در سد، در صورتی که در اولین آبگیری، سد در تراز حداکثر باشد، امکان پدیده رگاب وجود دارد. به منظور پایداری سازه استفاده از زهکش افقی و بازدید میدانی سالیانه در اولین آبگیری پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: Geo، slope Office، سرریز، آبگیری
  • بهرام چوبین*، قربان وهاب زاده، اسماعیل دودانگه، فرزانه ساجدی حسینی صفحات 76-86
    شناخت کیفیت آب زیرزمینی که بیشترین نقش را در تامین آب شرب و کشاورزی به ویژه در مناطق خشک دارد، ضروری است. در این مطالعه وضعیت هیدروشیمیایی آبخوان دشت سمنان طی مرداد 1387 با استفاده از نمودارهای کیفی (نمودارهای پایپر، رادیکال، کولینز، شولر و ویلکوکس) ترسیم و تحلیل شد. سپس پهنه بندی کیفی آب زیرزمینی (تیپ آبی، مصارف شرب و کشاورزی) به کمک نرم افزار ArcGIS تهیه شد. نتایج نشان داد که تیپ غالب آب زیرزمینی دشت سمنان از نوع کلروره سدیک است. همچنین کیفیت آب زیرزمینی از نظر شرب در حاشیه شمال و شمال شرق و پهنه اندکی از غرب دشت در حد متوسط تا قابل قبول و در سایر مناطق به ویژه در نواحی جنوب و جنوب غربی دشت نامناسب است. بر اساس نمودار ویلکوکس نیز اغلب منابع آب زیرزمینی منطقه مورد مطالعه در گروه های C4S1 تا C4S3 قرار دارند. این منابع بسیار شور و تقریبا قلیایی هستند و برای مصارف کشاورزی مناسب به شمار نمی آیند. تعدادی از منابع این دشت در نواحی شمالی و شمال غربی دشت در کلاس های C3S1 و C3S2 قرار می گیرند. این منابع دارای آب های شور، ولی در کشاورزی قابل استفاده هستند.
    کلیدواژگان: هیدروشیمی، آب زیرزمینی، نمودارهای کیفی
  • غلامرضا براتی*، رحمان زندی، زهرا رضایی صفحات 87-98
    مه پدیده ای آب وهوایی است و آثاری سودمند و زیانبار در زندگی انسان دارد. شناخت تفاوت های زمانی و مکانی فراوانی روزهای مه آلود در مناطق جنوبی ایران و تعیین نقش عوامل همدید در این تفاوت ها دو هدف تحقیق حاضر هستند. برای رسیدن به نخستین هدف (آزمون فرضیه نخست تحقیق)، در یک بازه زمانی ده ساله (2005-1996)، داده های ماهانه و روزانه روزهای مه آلود 40 ایستگاه هواشناسی تهیه و رفع نقص شد. تعیین میانگین های ماهانه، فصلی، دوره ای و سالانه فراوانی روزهای مه آلود شهرهای مورد بررسی از نخستین نتایج این تحقیق بود. این نتایج نشان داد که بیشترین فراوانی ماهانه روزهای مه آلود در بخش غربی سرزمین طی فصل سرد و بیشترین فراوانی روزهای مه آلود در بخش شرقی سرزمین طی فصل گرم رخ داده است. نتایج نهایی نشان داد که افزایش فراوانی روزهای مه آلود در بخش غربی سرزمین (سواحل ایرانی خلیج فارس)، با نزدیک شدن سیستم های پرفشار و فرازها به ترتیب در ترازهای دریای آزاد و 500 هکتوپاسکال همراه بوده است. همچنین این افزایش در بخش شرقی (کرانه های ایرانی دریای عمان)، با نزدیک شدن سیستم های کم فشار حجاز و پاکستان و نیز سیستم های پرفشار دریای عمان همزمان شده است.
    کلیدواژگان: پرفشار، کم فشار، فراز، خلیج فارس، دریای عمان
  • لیلا سلیمانی*، علی حقی زاده صفحات 99-108
    در تحقیق حاضر، از شاخص بارش استاندارد شده (SPI) و شاخص خشکسالی هیدرولوژیکی (SDI) برای تحلیل زمانی وقوع خشکسالی ها و تاثیر آن بر کاهش آبدهی دریاچه کیو استفاده شده است. بدین منظور ابتدا رابطه بارندگی و دبی در منطقه بررسی و تاخیر زمانی اثر بارندگی بر دبی چشمه کیو محاسبه شد. سپس داده های استاندارد شده دبی (SDI) با سری های SPI در 4 بازه زمانی (3،6،9، و 12 ماهه)، از طریق ضریب تبیین و ضریب همبستگی پیرسون به صورت دو به دو مقایسه شدند. سپس تاخیر زمانی اثرات خشکسالی هواشناسی روی خشکسالی هیدرولوژیکی محاسبه شد. نتایج نشان داد که رابطه زمانی وقوع خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی در سطح اعتماد 99 درصد معنی دار است. این معنی داری در بازه زمانی 6 ماهه دارای حداکثر مقدار است. همچنین خشکسالی سبب کاهش آبدهی چشمه کیو شده است. به طوری که خشکسالی در همان ماه (بازه های زمانی 3 و 6 ماهه)، یا با یک ماه تاخیر (بازه های زمانی 9 و 12 ماهه)، روی آبدهی چشمه تاثیر گذاشته است.
    کلیدواژگان: خشکسالی هواشناسی، خشکسالی هیدرولوژیکی، همبستگی پیرسون
  • مهری کاکی*، احمد فاخری فرد صفحات 109-118
    تغییرات عناصر اقلیمی در سه مقیاس روندها، نوسانات و تغییرات ناگهانی قابل بررسی است. بررسی روند در مدیریت منابع آب و طراحی سیستم های بهره برداری و طراحی شبکه های آبیاری و زهکشی بسیار مهم است. بر این اساس در پژوهش حاضر، برای تحلیل روند از روش غیرپارامتری مان- کندال و روش پارامتری تحلیل رگرسیون در سطوح اطمینان 95 و 99 درصد استفاده شد. در این راستا داده های بارش رودخانه قشلاق در هفت ایستگاه خلیفه ترخان، حسین آباد، تازه آباد، بهارستان، کژی کران و سراب قامیش طی دوره 1366-1390 مورد استفاده قرار گرفتند. همچنین برای تخمین شیب خط روند از تخمینگر شیب سن بهره برده شد. نتایج نشان داد که تندترین شیب خط روند منفی سالانه، متعلق به ایستگاه کژی کران و برابر با 17/ 4 میلیمتر در سال بود. همچنین در مقیاس ماهانه، یک سری که بتواند وجود روند معنی دار یا تغییر اقلیم بارندگی را مستند سازد، بسیار محدود و برای نتیجه گیری ناکافی است. در مقیاس سالانه نیز بر اساس آزمون مان- کندال بارش سالانه به جز در ایستگاه های خلیفه ترخان و سراب قامیش دارای روند کاهشی است. علاوه بر این بر اساس آزمون تحلیل رگرسیون خطی روند همه ایستگاه ها نزولی است؛ اما در هیچ کدام از آزمون ها در سطوح 1 و 5 درصد معنی دار نیست. این موضوع نشان می دهد که مولفه تغییر اقلیم در منطقه وجود ندارد.
    کلیدواژگان: مان، کندال، تخمینگر شیب سن، تحلیل رگرسیون، تغییر اقلیم
  • مهین نظری، هدی قاسمیه*، سیدجواد ساداتی نژاد، عباسعلی ولی صفحات 119-133
    از جمله روش هایی که در چند دهه اخیر برای شبیه سازی و مدلسازی رواناب مورد استفاده قرار می گیرند، روش های هوش مصنوعی نظیر منطق فازی و ANN هستند. در این تحقیق نیز برای مدلسازی بارش- رواناب از مدل های شبکه عصبی MLP و RBF استفاده و نتایج آن با روش رگرسیون چندمتغیره مقایسه شد. در این راستا ابتدا آمار 28 سال (87-1360) بارندگی و رواناب ایستگاه های قرآن طالار و کشتارگاه در حوضه رودخانه بابلرود جمع آوری شد. سپس رواناب در این دو ایستگاه با استفاده از آزمون همگنی و نرمال سازی داده ها مدلسازی شد. پس از آن معیارهای ارزیابی (RMSE،MSE، NMSE، R و R2) در مرحله آموزش و تست به دست آمدند. سپس با استفاده از آن ها، مقادیر شبیه سازی و مشاهده شده بارندگی و رواناب ماهانه مدل های مختلف با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج نشان داد که از میان مدل های مورد استفاده، بهترین مدل، شبکه عصبی RBF در ایستگاه کشتارگاه با معماری 4 نرون درلایه اول، 6 نرون درلایه دوم و الگوریتم مومنتم و تابع انتقال بایاس و 137 تکرار بوده است. معیارهای ارزیابی در این مدل عبارت بودند از: 716/0R=0.716، R2=0.512، NMSE=0.495، RMSE=0.13، MSE=0.017.
    کلیدواژگان: هوش مصنوعی، RBF، MLP، قرآن طالار، ایستگاه کشتارگاه
  • وحید عظیمی*، عطیه وکیلی فرد، اسماعیل اسدی صفحات 134-142
    افزایش سرانه مصرف آب از یک سو و تغییرات بارز اقلیمی از سوی دیگر، به طور قطع کمبود منابع آب را در آینده ای نه چندان دور در پی خواهند داشت. در دهه های اخیر روش های متعدد مبتنی بر هوش مصنوعی نظیر شبکه های عصبی، منطق فازی، عصبی- فازی و برنامه ریزی ژنتیک در پیش بینی و مدلسازی های پارامترهای گوناگون در مهندسی آب گسترش فراوان یافته اند. در این تحقیق از داده های دبی روزانه ایستگاه هیدرومتری حوضه معرف لیقوان استان آذربایجان شرقی به منظور مدلسازی جریان با مدل های برنامه ریزی بیان ژن و M5 در قالب 5 مدل تاخیر دبی استفاده شد. با توجه به نتایج مدل ها، بهترین مدل در روش برنامه ریزی بیان ژن با ضریب تبیین 929/ 0 و خطای مجذور مربعات میانگین 212/ 0 و در روش M5 با ضریب تبیین 926/ 0 و خطای مجذور مربعات میانگین 216/ 0 برای برآورد جریان های روزانه حاصل شد. نتایج به دست آمده از مقایسه شاخص های آماری RMSE، MBE و R2 برای مدل ها نشان داد که هر دو مدل برنامه ریزی بیان ژن و M5 از دقت قابل قبولی در برآورد جریان های روزانه برخوردارند. گرچه مدل M5 خطای بایاس خیلی کمتری نسبت به مدل برنامه ریزی بیان ژن دارد؛ اما در کل برتری نسبی برنامه ریزی بیان ژن در برآورد جریان مشهود است.
    کلیدواژگان: پیش بینی جریان، حوضه لیقوان، هوش مصنوعی
  • سرور رضاپوریان*، محمد مهدی احمدی، بهرام بختیاری صفحات 143-151
    بالازدگی موضعی آب زیرزمینی پدیده ای است که بر اثر نفوذ موضعی آب در خاک و بالا آمدن سطح ایستابی رخ می دهد. از جمله مزایای این پدیده می توان به جلوگیری از ورود آب های شور در سواحل دریا به آبخوان ها، ذخیره و نگهداری آب در زمین برای استفاده در آینده و جلوگیری از کاهش افت هد آب زیرزمینی در برخی مناطق اشاره کرد. ایجاد منطقه اشباع، کاهش سرعت تغذیه، مشکلات کیفیتی آب زیرزمینی با کاهش یا از دست دادن قابلیت نفوذ زیر لایه غیر اشباع، امکان ایجاد جریان درونی یا تخلیه آب سطحی، کاهش استحکامات ساختمانی و پی خیس از جمله معایب این پدیده هستند. با توجه به مزایا و معایب این پدیده، تحقیق در این زمینه امر مهمی است. به طوری که برای شبیه سازی و شناخت بهتر آن، راه حل های تحلیلی و عددی شده است. در همین راستا در تحقیق حاضر بر اساس روش حل تحلیلی کد کامپیوتری به زبان برنامه نویسی متلب نوشته شد. نتایج حاصل از مدل توسعه داده شده با استفاده از نرم افزار PMWIN برای منطقه قلنگان در دشت شهرکرد در استان چهارمحال و بختیاری صحت سنجی شدت. نتایج نشان داد که دقت مدل در شبیه سازی بالازدگی موضعی آب در منطقه مورد مطالعه مورد قبول است.
    کلیدواژگان: حل تحلیلی، متلب، PMWIN
  • صبا سقایی*، فرناز ارشادفتح صفحات 152-159
    برآورد قابل اطمینان تبخیرتعرق گیاه مرجع را می توان روشی برای مدیریت منابع آبی به ویژه در نواحی خشک و نیمه خشک تلقی کرد. تحقیقات صورت گرفته در نقاط مختلف جهان بیانگر این مطلب است که مقادیر تبخیر تعرق برآوردشده با رابطه فائو- پنمن- مانتیث در مقایسه با سایر روش های تجربی، به مقادیر اندازه گیری شده با لایسیمتر نزدیک تر هستند. در پژوهش حاضر پس از محاسبه تبخیر تعرق گیاه مرجع ماهانه برای ایستگاه سینوپتیک شاهرود واقع در استان سمنان، تبخیرتعرق گیاه مرجع برای دوره آماری 1961 تا 2005، با استفاده از مدل های سری زمانی مدلسازی شد. نتایج بیانگر مناسب بودن الگوی فصلی- ضربی (ساریما) بود. همچنین بر اساس معیارهای کارآیی مدل از قبیل MSE، AIC و SBC در ایستگاه شاهرود مدل SARIMA(2،0،0)*(2،1،0)12 به عنوان الگوی بهینه در ایستگاه شاهرود تعیین شد.
    کلیدواژگان: روش فائو، پنمن، مانتیث، الگوی فصلی، ضربی (ساریما)، معیارهای کارآیی
|
  • Soraya Jalili, Masoud Saatsaz*, Manouchehr Chitsazan Pages 1-11
    In this study، the impact of drought was investigated using climatological data of the Khorramdarre weather station in Abhar plain northwestern Iran during 1985/11 to 2012/10. The wet and drought years were specified using deciles index (DI). From a hyrdogeological viewpoint، the coincidence of dry period occurrence and decreasing trends of groundwater levels is strongly confirmed by the unit hydrograph of plain between 2007 and 2009. In order to assess the probability of drought occurrence، a Markov chain model was used to determine the intensity، duration and frequency of drought during 27 year period. The balance matrix، extracted from transition probability matrix، shows that the probability of drought events will be greater than occurrence of wet years on long term. The model predicts the probability of drought occurrence is 0. 19 per year and its duration will be 2. 1 years in the next 10 years. Except for dry conditions، which are likely to be followed by further dry conditions، the probability of transition from one climatological state to other is fairly random in successive periods. Results of such studies can be useful for drought risk estimation management، drought mitigation strategies، groundwater development plans and sustainable supply of water resources.
    Keywords: Deciles Index, Markov Chain, Balance Matrix, Transition Probability Matrix, Khorramdarre
  • Javanshir Azizi Mobaser*, Mahnsz Saber, Laila Irani Pages 12-23
    Drought is one of the natural disasters which happen in different parts of the earth every year and bring direct and indirect losses. This phenomenon occur more often in arid region of the world، like Iran، due to high variability of rainfall. In this study، for assessing of meteorological drought in northwestern Iran، the statistical data in 22 selected stations of this region were analysed during 26 years (1985-2010) as the base of this study. To achieve this objective، the rainfall anomaly index (RAI) with respect to its capabilities and benefits was selected for drought assessment. Also، monthly and annual drought zonation maps was prepared using inverse distance weighting interpolation (IDW) and Arc GIS software. Then، extent، intensity، spread and spatial dispersion of droughts was analysed in the study area. The annual map showed that the effect of fluctuations due to very large and very small data and the resulting values of them will be decreased in long term، so that the most stations had a poor drought according to average annual values of statistical period. Moreover results showed that under normal conditions except summer season، the southern regions were more vulnerable to drought in the rest seasons، but in the time of drought، all regions of the study area severely affected by this phenomenon with different intensity.
    Keywords: Drought Zonation, RAI, Northwestern Iran
  • Saghar Khodadad, Motarjemi, Shahram Shahmohammadi, Kalalagh* Pages 24-36
    The first step in relative improving of groundwater management is the recognition of aquifers. Having a complete knowledge of an aquifer، especially on areas with a lack of facilities، requires time، cost، and accurate fieldwork. Mathematical models might be the best tool for reaching this goal. In this research، simulation of the Salmas plain aquifer، which is located in west side of Urmia Lake with an area of around 550 Km2، has been held for both steady-state and nonsteady-state by using GMS7. 1 software pack and MODFLOW2000 calculating code. Then findings are presented for a period of one year of calibration (2009-2010) and validation (2010-2011)، and forecasting for a period of two years. Results showed that the model is able to reflect the actual conditions of the aquifer with minimum errors. Based on the model''s predictions، if the current trend of draining and sinking continues، the water table will significantly decline in the most areas.
    Keywords: Modflow, Calibration, Validation, Declining Water Table
  • Mojtaba Gharaati Jahromi, Abbas Ali Vali, Seyed Hojjat Mousavi, Fatemeh Panahi, Hassan Khosravi* Pages 37-47
    Desertification is considering as third global challenge after climate change and lack of fresh water. This phenomenon is affected by various factors such as groundwater decline and its salinity. In this study، desertification determined using groundwater decline index and IMDPA model in Kashan aquifer. In this regard، due to the indices of IMPDA was given a score to each work unit and then their desertification intensity was classified on the basis of groundwater decline. Results showed that more than 95% of the study area is ranked in very severe class. Also، the average annual water table decline is 1. 75 m in 36 wells in Kashan aquifer during 1990-2010. Furtheremore، the average water table has declined about 35. 4 m in Kashan aquifer during 20 years.
    Keywords: Groundwater, Desertification, IMDPA, Geometric Average
  • Kohzad Heidary*, Ali Najafi Nejad, Farhad Khormali, Manochehr Baba Nejad Pages 48-57
    Debris flows are including of mass movement that usually happen in watersheds and play an important role in sedimentation in mountainous regions. In many cases، this phenomenon be confused with flooding. In this research، the debris flow was investigated that happened in Tool Baneh''s watershed southern Gorgan، Golestan province in summer 2010، after a heavy rainfall. In this regard، 40 samples that consist of depositions، recorded data، and lateral landslides were investigated and analyzed according to sedimentology indicators. Then، Krumbine and symmetry sedimentological indices and trask coefficient were also computed for each sample. The mean of Krumbine in the sediment samples and the mean of sorting index is 0. 81 and -0. 73، respectively. The negative symmetry index reflects more sorting on the fine particle of grading curve. All indices showed very poorly sorting of deposition of happened flow and its difference with flooding. Also average and lowest coefficient values of deposits trask were 6. 83 and 3. 57، respectively. Results of comparing sedimentological coefficients in origin and sedimentation from debris flow showed that there is no significant statistically differences between sedimentological indices in above two regions.
    Keywords: Grain Size Distribution Coefficients, Mass Movement, Sedimentation, Sorting
  • Mojtaba Sadeghi Marasht*, Parviz Haghighatjuo, Omolbani Mohamadrezapour, Bahie Jafari Bibalan Pages 58-67
    Water shortage in the eastward region of Mazandaran and Golestan provinces is such as problem that water managers is scrambling to try to solve that. According to the focus of the Mazandaran rivers in western and central part of the province، one way to solve this water shortage problem is transfer surplus water of the central and western parts to the east of Mazandaran and Golestan provinces. The purpose of this study is evaluating of the impact of construction of Haraz dam and Chalos across channel on present supply water in Haraz basin and finaly estimating of transferable volume of water from Haraz basin to eastern regions of Mazandaran and Golestan provinces that have been evaluated in terms of three scenarios in dry، normal and wet conditions. For this purpose was used RIBASIM model due to its comprehensiveness. In order to evaluate the hydrological performance of the prepared model، was used the determining coefficient parameter (R2). R2 is 0. 87 in this study that is the indication of acceptable performance of the model. Results showed that، the volume of transferable water in the best and the worst weather conditions (wet and dry conditions) is approximately 531 and 378. 25 million cubic meters، respectively.
    Keywords: Sustainable Development, Water Allocation, Haraz Dam, Chalos Across Channel
  • Ali Shahidi, Mohsen Ahmadee* Pages 68-75
    The study and prediction of stability of structure against different environmental tensions is a prerequisite in application of different water structures. Semi rigid foundation of earth dam and creation of piping in dam walls were caused predicting and monitoring of these structures in a maximum level is important. So that the most expenditure in constructing of earth dams، after the consolidation of spillways، is related to decrease and control of flow lines in these dams. The aim of present research is the study of stability of Kalateh Boshkezy earth dam as watershed earth practice against the piping phenomenon. In this regard، from beginning of the project، were calculated characteristics of each layer like thickness، compaction and soil texture. Next the dam was modeled by using Geo-Slope office software in maximum risk condition (maximum water level in dam). Result showed that according to selected materials and compaction in dam، if dam have maximum water level in the first filling of dam، the possibility of piping would arise. For stability of dam، was recommended the using of horizontal drainage and annual field controlling in the first filling
    Keywords: Geo Slope, Spillways, Filling
  • Bahram Choubin*, Ghorban Vahabzadeh, Smaeel Dodangeh, Farzaneh Sajedi, Hosseini Pages 76-86
    Recognizing of groundwater quality، which have the most important role in preparing of the drinking and agriculture water particularly in arid regions، is essential. In this study، the hydrochemical status of Semnan aquifer was drawn and analyzed using qualitative diagrams (Piper، radical، Collins، Schuler and Wilcox diagrams) during August 2008. Then، groundwater quality zonation (water type، drinking and agriculture purposes) were prepared using Arc GIS software. The results showed that the groundwater dominant type is chlorure sodium in Semnan plain. Also، groundwater quality for drinking in northern and northeast and a small area in west of plain is medium to acceptable، and in other regions especially in south and southwest of plain is low. According to Wilcox diagram، the most groundwater resources of the study area located in C4S1 to C4S3 classes. These resources are very saline and almost alkaline water and are not suitable for agriculture. Some groundwater resources in northern and northwestern of plain located in C3S1 and C3S2 classes. These resources are saline water، but can be used in agriculture.
    Keywords: Hydrochemistry, Groundwater, Qualitative Diagrams
  • Gholamreza Barati*, Rahman Zandi, Zahra Rezaei Pages 87-98
    Fog is a climatic phenomenon which has beneficial and harmful effects in human life. Tow first purposes of present study are determining of temporal and spatial differences of the Frequencies of Foggy Days (FFD) in Southern Iran. For achieve first purpose (testing of first study hypothesis)، was prepared and fixed daily and monthly data of foggy days for 40 synoptic stations during 10 years interval (1996-2005). Determining of monthly، seasonal، periodic and annual averages of frequencies of FFD in studying cities were the first results of this study. These results showed that maximum monthly frequency of FFD was occurred in western land during cold season and maximum frequency of FFD was happened in eastern land during warm one. Final results indicated that the increasing of the frequency of FFD has been accompanied with approaching of high pressure systems and ridges at sea and 500 Hpa height level، respectively in western land (iranian coasts of Persian Gulf). Also، this increasing was simultaneously occurred with approaching of low pressure systems of Hijaz and Pakistan and high pressure systems of Oman sea in eastern land (iranian coasts of Oman sea).
    Keywords: High Pressure, Low Pressure, Ridge, Persian Gulf, Oman Sea
  • Leila Soleimani*, Ali Haghizadeh Pages 99-108
    In the current research،the Standardized Precipitation Index (SPI) and Standardized Discharge Index (SDI) were used to analyze the temporal characteristics of droughts and its effect on discharge reduction of lake Keeyow. In this regard، first، the relation between participation and discharge was assessed and time lag of participation effect on Keeyow spring discharge was calculated. Then the standadized discharg data (SDI) was bilaterally compared with SPI series in four time intervals (3، 6، 9 and 12 months)، using coefficient of determination and pearson correlative coefficient. Then، time lag of effect of metrological drought on hydrological drought was calculated. Results showed that the temporal relation between occurrence of meteorological and hydrological droughts is significant on 99% level of confidence. This significance has a maximum in 6 months interval. Also، drought has decreased discharge of lake Keeyow. So that drought has affected on discharge of the spring in the same month (3 and 6 months time intervals)، or one month later (9 and 12 months time intervals).
    Keywords: Metrological Drought, Hydrological Drought, Pearson Correlation
  • Mehry Kaki*, Ahmad Fakherifard Pages 109-118
    Changes of climate parameters can be studied in three scale fluctuations، trends and abrupt changes. The study of trend is very important in water resources management، designing of utilization systems and irrigation and drainage networks. In this regard in the present study، to analyze the trend was used Mann-Kendall nonparametric method and linear regression analysis parametric method in 95% and 99% level of confidense. In this regard، precipitation data of seven stations Khalifa Tarkhan، Hussain Abad، Taze Abad، Baharestan، Kajhi Karan and Sarab Ghamish in Gheshlagh river were used during 1987-2010. Also for estimating of trend line slope was computed Sen’s slope estimator. Results showed that the strongest annual negative trend slope belonged to Kajhi Karan and was equal to 4/17 mm/year. Also، in monthly scale، the series can prove existence of significant trend or climate change in participation، are limited and insufficient to conclude. In annual scale based on Mann-Kendall test، annual participation has a decreasing trend except in Khalifa Tarkhan and Sarab Ghamish stations. Furtheremore، due to linear regression analysis، trend of all stations is descending; but it is no significant in 1% and 5% level of confidence. This phenomenon shows that there is no climate change component in the study area.
    Keywords: Mann, Kendall, Sen's Slope Estimator, Regression Analysis, Climate Change
  • Mahin Nazari*, Hoda Ghasemieh, Seyed, Javad Sadatinejad, Abbasali Vali Pages 119-133
    Among methods that use for modeling and simulating of runoff are artificial intelligence techniques such as fuzzy logic and artificial neural networks. In this study، MLP and RBF models were used for rainfall-runoff modeling and their results were compared with results of multivariate regression method. In this regard، first، were gathered 28 year (1980-2008) data of rainfall and runoff related to stations of Qorantalar and Koshtargah in Babolroud river basin. Afterward، runoff was modeled using homogeneity test and normalization of data in above two stations. Then، evaluation criteria (RMSE، MSE، NMSE، R and R2) were obtained in training and testing steps. Next، using them were compared simulated and observed data related to monthly rainfall and runoff. Results showed that among the used models، RBF with architecture of 4 neurons in the first layer، 6 neurons in the second layer and momentum algorithm and bias transfer function and 137 repeats is the best model in Koshtargah station. Evaluation criteria are R=0. 716، R2=0. 512، NMSE=0. 495، RMSE=0. 13، MSE=0. 017 in this model.
    Keywords: Artificial Intelligence, RBF, MLP, Qorantalar, Koshtargah Station
  • Vahid Azimi*, Atieh Vakilifard, Esmail Asadi Pages 134-142
    Increasing water consumption per capita in one hand and evident climate changes on the other hand، will result in shortage of water resources in the near future. In recent decades، various methods based on artificial intelligence such as artificial neural networks، fuzzy logic، neuro-fuzzy and genetic programming have been developed to forecast and create models of different parameters in water engineering. In this study، the daily river flow data of Lighvan Basin in East Azarbaijan Province was used to model the flow، by using Gene Expression Programming and M5 methods with 5 different flow delay models. According to the results of the models، for the daily flow the best model in Gene Expression Programming method with R2=0. 929 and RMSE=0. 212 and the best model in M5 method with R2=0. 926 and RMSE=0. 216 obtained. The results of comparing statistical indicators، RMSE، MSE، and R2، showed that both Gene Expression Programming and M5 models have acceptable accuracy in daily discharge prediction. Although M5 model has less mean bias error in comparison with Gene Expression Programming، overall it is obvious that Gene Expression Programming is relatively better than M5 in river flow prediction.
    Keywords: Flow Prediction, Lighvan Basin, Artificial Intelligence
  • Soroor Rezapourian*, Mohammad Mehdi Ahmadi, Bahram Bakhtiari Pages 143-151
    Groundwater mounding is the phenomenon that was occured due to local infiltration water to soil and rising of water table. Among benefits of this phenomenon could mention to preventing of infiltration of salt water to aquifers in coasts، saving and Maintenance of water in subsurface for using in future and preventing of declining of groundwater head in some areas. The creation of saturation zone، decreasing of recharge velocity، groundwater quality problems due to reduction or lose infiltration ability to under unsaturated zone، the possibility of internal flow or discharge of surface water، decreasing of building fortifications and wet foundation are among of disadvantages of this phenomenon. Despite the advantages and disadvantages of this phenomenon، the study of this field is important. So analytical and numerical solutions have offered for simulating and better understanding of it. In this regard in the present study، was written a computer code in the Matlab programming language based on analytical solution. The developed results using PMWIN software was validated for Ghalangan region in Shahrekord plain in Chaharmahal and Bakhtiari province. Results showed that the accuracy of model in simulating of groundwater local mounding is acceptable.
    Keywords: Analytic Solution, Matlab, PMWIN
  • Saba Saghaei*, Farnaz Ershadfath Pages 152-159
    Reliable estimations of reference evapotranspiration can be considered as a way to manage water resourses، especially in arid and semi-arid areas. Researches conducted around the world show that the precision of the estimated evapotranspiration values with FAO- Penman- Monteith are closer than the other empirical relations to measured values with lysimeter. In the present study، after calculating monthly reference evapotranspiration for Shahroud synoptic station located in Semnan province، reference evapotranspiration modeling was carried out during 1961-2005 using time series methods. Results showed the suitability of multiple seasonal patterns (SARIMA). Also according to model efficiencies statistics such as MSE، AIC and SBC، SARIMA (2،0،0) * (2،1،0) 12 was determined as the optimum model in Shahroud station.
    Keywords: FAO, Penman– Monteith Method, Multiple Seasonal Patterns (SARIMA), Efficiencies Statistics
  • Rasoul Daneshfaraz*, Yousof Bagheri, Amir Ghaderi, Ali Ghahremanzadeh Page 1
    In this paper the analysis of scouring has been analyzed، which usually takes place in river bends at high speeds. River’s spur dikes are considered as important organizing structures of rivers. Spur dikes are cross-over structures which expand from river bank to flowing axis and deflect or direct flow to river’s central axis. The spur dikes are formed individually or in subsequent series in one or both sides of the river. In this paper، the analysis of the flow speed and scouring around T-shaped spur dike at 90 degrees arc، have been considered. A three-phase flow simulation of air، water and sediment was used based on the VOF model via fluent and flow-3D software’s. Using these software’s، scouring phenomenon was examined for three different volume rates. Observations suggested the spur dike affected topography of the arc bed due to the flow pattern of the secondary flow and formation of another secondary flow in the opposite direction of the main secondary flow. Results clearly showed that as the volume rate goes up، the scour rate in the external arc and sedimentation rate in internal arc increases. Results also revealed that in a no-spur dike in the arc، scouring rate was five times more than when there was a spur dike.
    Keywords: Flow, 3D model, Flow Pattern, Fluent Model, Scour, T, Shaped Spur Dike
  • Kazem Shahverdi*, Karim Khodaei, Alireza Shokohi Page 2
    Precise prediction of inflow has been an important challenge for researchers during last decades. Considering the inflow prediction complexity, many prediction models have been used. Recently, ANN and ANFIS have been widely used to find the relationship between inputs and outputs without considering the physical mechanism of the phenomena. In this study, using ANN and ANFIS and based on recorded discharge, temperature, and rainfall data of Latyan hydrometric station, five different prediction models were developed to predict the monthly inflow to Latyan dam reservoir using recorded discharge, temperature, and rainfall data of Latyan hydrometric station. The best network model and its parameters were distinguished using some performance indices including CORR (Correlation coefficient), RMSE (Root Mean Square Error), and MAPE (Mean Absolute Percentage Error). The CORR, RMSE, and MAPE indices were obtained as 0.808, 5.71 and 192.58 for the best model of ANN; and as 0.825, 5.39 and 158.18, for the best model of ANFIS. Comparing the ANN and ANFIS results showed the superiority of ANFIS to ANN in modeling and predicting the inflow. Considering the results ANFIS could be used as a reliable approach for inflow prediction in the cases with high complexity and low possibility for measuring data directly.
    Keywords: Inflow, Prediction, Latyan, ANFIS, ANN
  • Gholamabbas Fallah Ghalhari*, Fahimeh Shakeri Page 3
    This study aims to predict winter rainfall of Khorasan Razavi Province using Adaptive fuzzy neural networks. To this goal, first average regional rainfall was calculated using Kriging method. In the next stage, rainfall correlation was analyzed by climatic predictors in different intervals. After identifying the effective predictors on regional rainfall, adaptive fuzzy neural network model was trained in 1970-1997 period and finally the rainfall was predicted for 1998-2007 period. The results show that adaptive fuzzy neural networks are able to predict the rainfall amount in an acceptable accuracy. Root mean square error was obtained 7.4 mm for the model.
    Keywords: Root Mean Square Error, Average Regional Rainfall, Climate Prediction, Kriging Method
  • Mohammad Sakizadeh*, Sarah Nikokhoy, Samira Karimi Page 4
    Water quality index (WQI) is a mean to summarize large amounts of water quality data into simple terms for reporting to decision makers and the public in a consistent manner. In this study, the quality of water in 9 sampling stations with respect to ten water quality parameters(pH,EC,TDS,Nitrate,Nitrite,COD,Turbidity,Sulfate,Total coliforms,Fecal coliform) was considered. Cluster analysis was utilized to separate the stations based on the levels of pollution and the classification of stations was implemented by Naïve bayes classifier method.The overall quality of water was studied by water quality index and the associated health risk of nitrate and nitrite was investigated through hazard quotient calculations.The results indicated that misclassification error of Naïve bayes for the two groups created by cluster analysis were 0,0.33 and 0.66 for the training,2-fold and hold-out cross-validation methods,respectively.The WQI results showed that the quality of water was between permissible and slightly polluted. The health risk of nitrate was higher than nitrite and for children was higher than that of adults, accordingly.However, even though, since the hazard quotient was lower than one so,there is not any immediate threat due to the consumption of water at the moment.
    Keywords: Water Quality Index, Hazard Quotient, Cluster Analysis, Water Quality Calssification, Naïve Bayes Classifier
  • Reza Jahanshahi*, Mohammad Zare Page 5
    The groundwater quality depends on different factors such as geology, lithology, properties of aquifer, land use, the physical condition of boundaries and etc. Studying of these factors can help users to manage the groundwater quality. This study deals with groundwater quality of an aquifer located in south-east part of Maharlou salt lake, Iran. This lake is located in south eastern of Shiraz and it is the outlet of the Shiraz swages. Due to over exploitation of groundwater from the aquifer, the gradient of water table is from lake towards the aquifer and therefore, saline water migrates in the aquifer. Salt water intrusion phenomena contribute to the deterioration of groundwater. In this research, groundwater types, maps of iso EC and iso ions, ion exchange in mixing of fresh and salt water, salinity variation of the groundwater in the profile of well water column and the salinity-time variation of the groundwater were studied. Gradual increase of salinity of groundwater with depth from top to down in the aquifer indicates that salt water is located under the fresh water. The time variation of physical and chemical parameters in groundwater discharged from a well shows that the saline water in the bottom of the aquifer moves up ward and destroys the quality of groundwater in the study area. Furthermore, Sachoun geological formation that has been formed by evaporite deposits and evaporation from shallow groundwater are other factors in decreasing the groundwater quality.
    Keywords: Groundwater, Exploitation Well, Interface, Saline Water, Ion Exchange