فهرست مطالب

مجله اکو هیدرولوژی
سال سوم شماره 3 (پاییز 1395)
- تاریخ انتشار: 1395/09/30
- تعداد عناوین: 14
-
-
صفحات 293-301هدف پژوهش حاضر، ارزیابی آستانه های پاسخ کرت از نظر بخشهای مهم فرایند فرسایش و انتقال رسوب در مقیاس کرت در دیمزارهای منطقه کلاله استان گلستان بود. بدین منظور شبیهسازی باران توسط بارانساز کامفورست با ابعاد کرت 25×25 سانتیمتر در شدتهای بارندگی 33، 64، 80 و 110 میلیمتر در ساعت و در شیبهای 6، 12 و 25 درصد در چهار تکرار انجام شد. غلظت رسوب و هدررفت خاک با اندازهگیری رواناب و رسوب در خروجی کرتها محاسبه و نتایج آن در تیمارهای شدت بارندگی و شیب تحلیل شد. بر اساس نتایج تحلیل آماری، با افزایش شدت بارندگی در تمام شیبهای بررسی شده، غلظت رسوب افزایش یافت. اثر جداگانه شدت بارندگی و شیب بر غلظت رسوب و هدررفت خاک معنادار (05/0≤P) بود، اما اثر متقابل آنها معنادار تشخیص داده نشد. نتایج گروهبندی با استفاده از آزمون دانکن نشان داد در فاصله شدت بارندگی 33 و 64 میلیمتر در ساعت و در فاصله شیب 6 و 12 درصد غلظت رسوب تغییر معناداری داشت؛ در حالیکه درباره هدررفت خاک حد تغییر معنادار بین 64 و 80 میلیمتر در ساعت و 12 و 25 درصد بود. به بیان دیگر، با فرض خطی بودن روند تغییرات، آستانه تغییر پاسخ هیدرولوژیکی کرت از نظر غلظت رسوب (جدایش و ورود به عامل حمل) در محدوده شدت بارندگی 50 میلیمتر در ساعت و شیب 9 درصد بود، در حالیکه درباره هدررفت خاک (انتقال رسوب) در محدوده های بیشتری از شدت بارندگی (حدود 72 میلیمتر در ساعت) و نیز شیب (حدود 18 درصد) بود.کلیدواژگان: باران ساز، دیم زار، رسوب، رطوبت مزرعه، هدررفت خاک
-
صفحات 303-319در بسیاری از کشورهای خشک جهان از جمله ایران اصلیترین منبع تامین آب، ذخایر آب زیرزمینی است. افزایش بیرویه جمعیت در کشور، محدودیت منابع آبهای سطحی و بهرهبرداری بیش از اندازه از آبخوانها سبب افت شدید سطح آب زیرزمینی در بسیاری از دشتهای کشور مثل دشت خزل همدان شده است. دشت خزل از لحاظ کشت محصولات استراتژیک و تامین آب منطقه، اهمیت دارد و به مطالعات کمی و کیفی جدی منابع آب زیرزمینی نیازمند است. بنابراین، در تحقیق حاضر ابتدا، مدل کمی آبخوان دشت یادشده با کد MODFLOW در بسته نرمافزار GMS تهیه و در دو حالت جریان ماندگار (مهرماه 1385) و غیرماندگار (از آبانماه 1385 تا مهرماه 1386) واسنجی و در مهرماه 1387 صحتسنجی شد. طی واسنجی مدل به روش سعی و خطا، مقادیر ضرایب نفوذپذیری و توانایی عبور جریان بستر رودخانه ها و مرزها در حالت ماندگار و آبدهی و ذخیره ویژه در حالت غیرماندگار کالیبره شد. سپس نوسانات سطح آب برای 1، 3 و 10 سال آینده با شرایط کنونی و با اعمال سناریوی مدیریتی کاهش 10 درصدی پمپاژ چاه ها، پیشبینی شد. نتایج نشان داد بیشترین افت سطح آب زیر زمینی در نواحی شمال شرق دشت رخ میدهد که مقدار آن به ترتیب 82/1، 6/3 و 2/8 متر برای 1، 3 و 10 سال آینده به دست آمد درحالی که با اعمال سناریوی یادشده این مقادیر برابر 52/0، 7/2 و 07/7 متر خواهند بود.کلیدواژگان: آب زیرزمینی، دشت خزل، واسنجی، MODFLOW
-
صفحات 321-331تاثیرات تغییر اقلیم بر دما و به ویژه بارش سراسر جهان به دلیل پیچیدگی و تغییرات مکانی آنها به خوبی شناخته نشده است. در این مطالعه به منظور بررسی تاثیرات تغییر اقلیم بر بارش و دمای ایران، 15 مدل AOGCM استفاده شدند که تحت سناریوهای انتشار گازهای گلخانهای A2، A1B و B1 اجرا میشوند. همچنین بارش و دمای ماهانه برای 21 ایستگاه سینوپتیک در دو دوره آتی (2016 2045 و 2070 2099)، تحت هر سه سناریوی انتشار محاسبه شد. نتایج نشان داد در هر دو دوره آتی، افزایش دما در ماه های تابستان نسبت به ماه های زمستان بیشتر است. در دوره آتی نخست هر سه سناریوی انتشار افزایش دمای یکسانی (حدود 1تا 5/1 درجه) را پیشبینی میکنند و تغییرات بارش در این دوره در ایستگاه های مختلف چشمگیر نیست؛ اما در دوره آتی 2070 2099 سناریوی A2 بیشترین افزایش دما و سناریوی B1 کمترین افزایش دما را پیشبینی میکنند. در این دوره انتظار میرود تحت سناریوی بحرانی A2 دمای متوسط سالانه کشور در مناطق مرکزی و حاشیه دریای خزر حدود 5/3 درجه سانتی گراد و در دیگر مناطق تا حدود 5/4 درجه سانتی گراد افزایش یابد. همچنین مشخص شد در دوره آتی دوم تحت سناریوی بحرانی A2 فقط در استان گیلان و تا حدودی استان اردبیل افزایش بارش خواهیم داشت و در دیگر مناطق کشور شاهد کاهش بارندگی خواهیم بود. به طور کلی، میتوان نتیجه گرفت که در دوره آتی نخست حجم بارش سالانه کل کشور حدود 02/1 میلیارد متر مکعب (حدود 25/0 درصد) و در دوره آتی دوم حدود 52/16 میلیارد متر مکعب (حدود 13/4 درصد) کاهش خواهد یافت.کلیدواژگان: بارش، تغییر اقلیم، دما، سناریوهای انتشار
-
بررسی تغییرات زمانی و مکانی شوری آب های زیرزمینی استان یزد با استفاده از روش زمین آماری کریجینگ شاخصصفحات 333-345استان یزد یکی از مناطق خشک ایران محسوب میشود و کشاورزی آن بهویژه کشت پسته به منابع آب زیرزمینی وابسته است. در دهه های اخیر عوامل طبیعی (خشکسالی و تبخیر شدید) و فعالیتهای انسانی (بهرهبرداری غیراصولی از منابع آب زیرزمینی) موجب کاهش شدید کیفیت و کمیت آبهای زیرزمینی این استان شده است. در این مطالعه تغییرات مکانی شوری (EC) آبهای زیرزمینی استان یزد با استفاده از روشهای زمینآماری و نرمافزار ArcGIS بررسی شد. بدین منظور از روش کریجینگ معمولی (OK) و کریجینگ شاخص (IK) بهترتیب برای رسم نقشه های پهنهبندی و احتمالاتی شوری آبهای زیرزمینی استفاده شد. نقشه های پهنهبندی و احتمالاتی، افزایش و گسترش اراضی با شوری آب زیرزمینی بیش از 8 دسیزیمنس بر متر از سال 1382 تا 1391 را نشان دادند. همچنین مشخص شد که آبهای زیرزمینی بخشهایی از شهرستانهای اردکان، بافق، تفت و ابرکوه وضعیت بسیار نامطلوبی از نظر شوری دارند و استفاده از این آبها برای آبیاری باغ های پسته، میتواند عملکرد این محصول را بهشدت کاهش دهد و کشت آن را در این استان با خطر جدی مواجه سازد. بنابراین، برای جلوگیری از کاهش کیفیت بیشتر منابع آب زیرزمینی این استان، اقدامات مناسب مدیریتی نظیر ممنوعیت برداشت یا تعیین حقابه و نصب کنتور لازم و ضروری است.کلیدواژگان: تحلیل روند، هدایت الکتریکی، GIS
-
صفحات 347-361پیشبینی دقیق جریان رودخانه ها در مدیریت بهینه منابع آبهای سطحی اهمیت بهسزایی دارد. یافتن مدل مناسب برای پیشبینی دقیق این پارامتر یکی از راه های مهم اقدامات در شبیهسازی و پیشبینی است. در این مطالعه سه مدل ANFIS، SVM و GP برای مدلسازی دبی ماهانه رودخانه نازلوچای در محل ایستگاه هیدرومتری تپیک واقع در غرب دریاچه ارومیه تحت تاثیر بارش حوضه رودخانه مطالعه شده بررسی و مقایسه شد. در همه روشهای یادشده الگوهای M1 تا M5 داده های دبی جریان با تاخیر یک تا پنج و الگوهای M6 تا M10 الگوی ترکیبی با داده های بارش و دبی و با تاخیرهای یک تا پنج ماه بررسی شدند. برای بررسی مقادیر خطای ناشی از مدلسازی از سه روش ضریب تبیین، مجذور میانگین مربعات خطا و معیار کارایی مدل استفاده شد. نتایج بررسی دقت و میزان خطای مدلها نشان داد الگوی ترکیبی فقط در مدل SVM بهترین نتیجه را داده است و در دو مدل GP و ANFIS الگوهای تک سری بهترین نتیجه را ارائه کردند. از بین سه مدل بررسی شده، مدل ANFIS با الگوی ورودی چهار و پنج تاخیر بهترین نتیجه را داد. به طور کلی، نتایج نشان داد با به کارگیری مدل ANFIS در مدلسازی دبی جریان ماهانه رودخانه نازلوچای، خطای مدل نسبت به دو مدل GP و SVM به ترتیب حدود 23 و 3 درصد (در واحد دبی جریان) کاهش و دقت مدل نیز نسبت به دو مدل GP و SVM به ترتیب حدود 10 و 4 درصد افزایش مییابد.کلیدواژگان: الگوریتم ژنتیک، دبی جریان، دریاچه ارومیه، ماشین بردار پشتیبان
-
صفحات 363-377در چند دهه گذشته از مدل های متعددی مانند مدل برنامه ریزی خطی برای مدیریت حوضه های آبخیز و تعیین الگوی کشت بهینه در برنامه ریزی های کشاورزی استفاده شده است. روشهای مدیریت و برنامه ریزی برای تخصیص بهینه منابع به منظور به دست آوردن بیشترین منافع از مهم ترین ابزارهای کاربردی در زمینه های مختلف از جمله منابع طبیعی مانند منابع آب هستند. در این تحقیق با استفاده از روش های بهینه سازی، از یک مدل تک هدفه برنامه ریزی خطی فازی برای بهینه سازی کاربری اراضی و از یک مدل بهینه سازی چند هدفه برای تخصیص بهینه منابع استفاده شد. براساس نتایج مدل ترکیبی ارائه شده می تواند مبنایی برای مدیریت صحیح منابع باشد و تا حدود 12 درصد فرسایش خاک را کاهش دهد. همچنین نتایج نشان داد در شرایط بهینه سطح اختصاص یافته به اراضی کشت دیم 59 درصد کاهش و سطح اراضی مرتعی، کشت آبی، باغ ها و بیشه ها به ترتیب 1، 9، 94 و 229 درصد افزایش می یابد. شایان یادآوری است که مدل جدید ارائه شده، نوعی مدل سازگار با شرایط اجتماعی و اقتصادی حوضه آبخیز است و می توان از آن برای استفاده بهتر و نیز حفظ و احیای منابع طبیعی موجود استفاده کرد و آن را به عنوان نوعی مدل مبتنی بر شرایط زیست محیطی معرفی کرد.کلیدواژگان: برنامه ریزی خطی فازی، بهینه سازی، تخصیص چند هدفه اراضی، منابع طبیعی
-
صفحات 379-389حوضه های آبریز منتهی به دشت تبریز جزء زیرحوضه های حوضه آبریز دریاچه ارومیه محسوب میشود که در استان آذربایجان شرقی و شمال غرب ایران واقع شده است. مساحت این حوضه ها 5397 کیلومترمربع و کشاورزی یکی از منابع اصلی درآمد مردم است که به منابع آب زیرزمینی و سطحی وابسته است. هدف از انجام پژوهش حاضر، بررسی حوضه های آبریز منتهی به دشت تبریز از نظر پتانسیل منابع آب زیرزمینی با بهرهگیری از سیستم اطلاعات جغرافیایی است. برای نیل به این هدف از روش تحلیل شبکهای و روابط بین معیارهای اقلیمی، هیدرولوژی، زمینشناسی، توپولوژی و زیستمحیطی استفاده شد. وزن معیارها با استفاده از روش تحلیل شبکه محاسبه شد: زمین شناسی (267/0)، بارش (208/0)، تراکم آبراهه (130/0)، پوشش گیاهی (119/0)، فاصله از آبراهه (076/0)، تراکم گسل (054/0)، شیب (042/0)، فاصله از گسل (034/0)، طبقات ارتفاعی (028/0)، جهت شیب (019/0) و دما (018/0). در نهایت، 5 طبقه با پتانسیل بسیار زیاد، زیاد، متوسط، کم و بسیار کم در منطقه شناسایی شد. نتایج تحقیق نشان داد مناطق با پهنه های پتانسیل زیاد و بسیار زیاد بیشتر منطبق بر ارتفاعات پایین و رسوبات آبرفتی درشتدانه دوران چهارم و مخروط افکنه هاست. مناطق با پهنه های پتانسیل کم و بسیار کم نیز به ترتیب منطبق بر بیشترین ارتفاعات (به دلیل شیب تند) و مناطق دارای جنس مارنی و شیلی (به علت نفوذپذیری خیلی کم و تبخیر زیاد) است.کلیدواژگان: آب زیرزمینی، پتانسیل یابی، حوضه های آبریز منتهی به دشت تبریز، سیستم اطلاعات جغرافیایی، فرایند تحلیل شبکه ای
-
صفحات 391-403بسیاری از متغیرهای هواشناسی از جمله بارش به شدت به گردشهای جوی اقیانوسی بزرگ مقیاس وابسته اند. در پژوهش حاضر تاثیر سیگنالهای اقلیمی بر میانگین بارش ماهانه ایستگاه های مجاور مناطق ششده و قره بلاغ طی دوره آماری 25 ساله از 1364 تا 1388 بررسی شده است. شبیه سازی بارش با استفاده از مدلهای آماری و شبکه عصبی انجام شده است. همبستگی سیگنالهای اقلیمی با بارش در حالتهای مختلف بدون تاخیر و با تاخیرهای 3، 6، 9، 12 ماهه ارزیابی شد. مهم ترین شاخصها از بین20 شاخص اقلیمی، شاخصهای NINO1.2، NINO3 و WHWP به ترتیب با ضریب همبستگی 61، 45 و 33 درصد در سطح احتمال 95 درصد انتخاب شدند. نتایج نشان داد بیشترین همبستگی شاخصهای اقلیمی با بارش تاخیری 6 ماهه دارد. نتایج شبیه سازی مدلها نشان داد شبکه عصبی مصنوعی دقت بیشتری نسبت به مدل آماری دارد. این مدل قادر است میزان بارش را با توجه به نوسانات شاخصهای انتخابی با ضریب همبستگی 66 درصد و ریشه میانگین مربعات خطای (RMSE) 38/1 شبیه سازی کند. درنهایت، پیش بینی با ضریب تبیین 44 درصد به مدت 5 سال توسط شبکه عصبی مصنوعی انجام پذیرفت. بنابراین، با توجه به اهمیت بارش و بحران جدی آب در منطقه، به منظور مدیریت منابع آب، شناخت پارامترهای موثر بر بارش و پیش بینی بلند مدت آن لازم و ضروری است.کلیدواژگان: بارش ماهانه، تحلیل همبستگی پیرسون، شاخص های اقلیمی، شبکه عصبی مصنوعی، مدل آماری
-
صفحات 405-414در دهه های اخیر با افزایش شهرنشینی و توسعه صنعت در محدوده مطالعاتی کرج، استفاده از منابع آبی برای مصارف شرب و صنعت و کشاورزی افزایش یافته است که با توجه به کاهش نرخ بارندگی و خشکسالی های اخیر سهم منابع آب زیرزمینی در تامین نیازهای آبی بسیار زیاد است، درنتیجه افت سطح آب زیرزمینی سبب کاهش حجم ذخیره سفره آب زیرزمینی محدوده مطالعاتی کرج و خشک شدن بسیاری از قناتها و چشمه ها شده است. بنابراین، مطالعه دقیق وضعیت آبهای زیرزمینی و علل افت و پیامدهای آن و همچنین ارائه راهحلهایی در جهت حفاظت و تعادلبخشی آب زیرزمینی این محدوده مطالعاتی امری ضروری است که همگی آنها به تعیین سیاستهای مناسب برای بهرهبرداری از سفره آب زیرزمینی وابسته است. به همین دلیل با استفاده از نرمافزار MATLAB بهمنظور پیشبینی سطح ایستابی محدوده مطالعاتی کرج طی سال های آبی 1402 1403، سه سناریو خوشبینانه، بدبینانه و ادامه شرایط فعلی تعیین شد. با تعیین 121 گام زمانی، در هر ماه از این 10 سال سطح آب زیرزمینی شبیهسازی شد. با توجه به اینکه سطح آب زیرزمینی در شهریور 1393 برابر 955/1158 متر بود، برای هر سه سناریوی ادامه شرایط فعلی، بدبینانه و خوشبینانه، به ترتیب افتهای 834/12، 019/17 و 906/4 متر به دست آمد که سطح آب زیرزمینی برای هر سه سناریوی ادامه شرایط فعلی، بدبینانه و خوشبینانه به ترتیب برابر 121/1146، 937/1141 و 048/1154 متر محاسبه شد.کلیدواژگان: کلیدواژگان: آب زیرزمینی، پیش بینی سطح آب زیرزمینی، شبیه سازی، مادفلو
-
تخمین تبخیر تعرق واقعی گیاه با استفاده از الگوریتم سبال (مطالعه موردی: منطقه خرم دره در استان زنجان)صفحات 427-437برآورد دقیق تبخیر تعرق گیاه و نیز آب مورد نیاز گیاهان اهمیت زیادی در بهبود مدیریت مصرف آب و در نهایت افزایش راندمان آب مصرفی دارد. در همین زمینه، به روشهایی نیاز است که قادر به محاسبه نیاز آبی گیاهان در مقیاس وسیع و نیز دقت کافی داشته باشند. مطالعه حاضر به بررسی تخمین تبخیر تعرق واقعی منطقهای برای مزارع یونجه و ذرت شهرستان خرم دره با استفاده از داده های سنجش از دور و داده های هواشناسی میپردازد. الگوریتم بیلان انرژی سطح برای زمین (سبال) به کمک تصاویر ماهوارهای Landsat 8 برای تعیین نیاز آبی گیاهان ذرت و یونجه در دوره رشد این دو گیاه استفاده شد. نتایج بهدستآمده با نتایج مدل PM-FAO 56 صحتسنجی و مقایسه شد. نتایج تحقیق حاضر نشان داد نتایج دو مدل مطابقت نسبتا خوبی با هم دارند. مقدار میانگین جذر مربعات خطا (RMSE) در برآورد تبخیر تعرق واقعی برای گیاهان ذرت و یونجه به ترتیب 92/0 و 25/1 میلیمتر بر روز بهدست آمد. مقدار ضریب تبیین (R2) نیز به ترتیب 89/0 و 83/0 بهدست آمد. همچنین نتایج نشان داد مدل الگوریتم بیلان انرژی سطح برای زمین (سبال) در مقایسه با مدل PM-FAO 56 مقدار تبخیر تعرق را برای گیاه یونجه بیشتر و برای گیاه ذرت کمتر برآورد می کند.کلیدواژگان: پنمن، مانتیث، تبخیر، تعرق، سنجش از دور، نیاز آبی گیاهان، SEBAL
-
صفحات 439-454در مقاله حاضر شاخص ترکیبی بهبود یافته خشکسالی (OSDI)، برای پایش زمان واقعی این پدیده در مناطقی با پوشش اراضی ناهمگن پیشنهاد می شود. بارش بهعنوان یکی از عوامل مهم خشکسالی، توسط اندازهگیری ایستگاه های زمینی و به کمک داده های برآورد بارش TRMM در این مطالعه وارد شد. سپس، هر یک از سه شاخص نرمال شده رطوبت، شامل شاخصهای تفاضل نرمالشده پوششگیاهی (NDVI)، مرئی طول موج کوتاه مادون قرمز خشکسالی (VSDI) و ظرفیت آب سطح (SWCI)، به صورت جداگانه همراه با دو شاخص وضعیت بارش (PCI) و دمای سطح زمین (LST)، وارد آنالیز مولفه اصلی (PCA) شدند. مولفه اصلی به دست آمده از این آنالیزها با عنوان شاخصهای ترکیبی خشکسالی SDI1، SDI2 و SDI3 معرفی شد. در ادامه، عملکرد سه شاخص خروجی به کمک شاخص هواشناسی بارش استانداردشده SPI)) در مقیاس یک و سه ماهه ارزیابی شدند. نتایج نشان داد نمایه به دست آمده از آنالیز PCA روی شاخصهای نرمال شده VSDI، LST و PCI، بهترین عملکرد را در پایش زمان واقعی خشکسالی استانهای تهران و قم، ارائه میدهد. شاخص ترکیبی بهینه خشکسالی (OSDI) نام گذاری شد. سپس، به منظور ارزیابی توانایی شاخص پیشنهادی در مناطقی با پوشش ناهمگن، 42 تصویر Landsat7 به کار گرفته شدند. سه شاخص نرمال شده NDVI، SWCI و VSDI به عنوان تنها فاکتور موثر در تفاوت عملکرد سه نمایه SDI1، SDI2 و OSDI، توسط تصاویر Landsat7 تولید و عملکرد آنها در پوششهای اراضی متنوع به کمک شاخص SPI ارزیابی شد. ضریب تبیین مناسب میان شاخص نرمال شده VSDI و SPI یکماهه، قابلیت شاخص OSDI را در پایش زمان واقعی خشکسالی در مناطق ناهمگن تایید کرد. نقشه های شاخص یادشده نشان دادند در سالهای 2008 تا 2009 و 2014 در مناطق مرکزی و جنوب شرق استان تهران و مناطق مرکزی و شمالی استان قم، خشکسالی شدیدی رخ داده است.کلیدواژگان: بارش، پوشش گیاهی، دما، سنجش از دور، شاخص ترکیبی خشکسالی، PCA
-
صفحات 455-464آلودگی های غیر نقطهای اهمیت ویژه ای در تعیین کیفیت آب و سهم مهمی در تغذیه گرایی آبهای شیرین دارند. از دلایل اساسی این موضوع، وجود مواد مغذی بهویژه نیتروژن و فسفر در غلظتهای زیاد آب است. عامل تغییر کاربری اراضی بهطور ویژهای بر کیفیت آب موثر است. بنابراین، درک ارتباط بین کاربری اراضی و آلاینده نیترات یک اولویت بهمنظور ارزیابی بار آلودگی نیترات و پیشبینی تاثیر آن بر کیفیت آبهای سطحی است. در این مطالعه از ابزار ارزیابی آب و خاک (SWAT) برای شبیهسازی نیترات طی سالهای 2001 2013 در حوضه آبخیز تجن استفاده شده است. نتایج مدل نشان داد بار سالانه نیترات طی سال های 2001 2013 از 31070 کیلوگرم تا 89350 کیلوگرم در خروجی حوضه متغیر است. براساس نتایج به دست آمده، سهم آلاینده نیترات تولید شده توسط مرتع (7/5 درصد) و جنگل (29 درصد)، بسیار کمتر از نیترات تولید شده توسط کاربری کشاورزی (64 درصد) است. همچنین در میان کشتهای مختلف کاربری کشاورزی، به ترتیب شالیزارها و باغ ها بهعنوان منابع اصلی آلودگی نیترات در فصول بهار و تابستان شناسایی شدند. در ادامه، زیرحوضه های بحرانی به منظور اولویتبندی مناطق برای مدیریت کیفیت آب منطقه شناسایی شدند. نتایج به دست آمده از این مطالعه میتواند راهنمای مفیدی به منظور حفاظت از اکوسیستم حوضه آبخیز تجن در برابر تخریب بیشتر و نیز ترویج توسعه پایدار در این منطقه باشد.کلیدواژگان: حوضه آبخیز تجن، کاربری اراضی، مدل SWAT، مناطق بحرانی، نیترات
-
صفحات 465-476بارش و دبی جریان از مهم ترین پارامترهای اقلیمی و هیدرولوژیکی هستند که بررسی و شناسایی رفتار آنها در مدیریت منابع آب اهمیت زیادی دارد. از مناسبترین روشهای موجود برای ارزیابی شرایط هیدروکلیماتولوژی در حوضه های آبریز، تحلیل روند است که به منظور بررسی تغییرات یک متغیر در طول زمان استفاده می شود. تحقیق حاضر در دو بخش انجام شده است که در بخش اول به بررسی اثر تغییرات بارش بر دبی رودخانه درکه طی سالهای 1368 1391 می پردازد. بدین منظور از داده های بارش ماهانه ثبت شده در ایستگاه هفتحوض درکه استفاده شده و آزمونهایی مثل روش گرافیکی من کندال و رگرسیون خطی بهکار گرفته شده است. همچنین ناهنجاری های بارش و آبدهی رودخانه طی دوره 24 ساله مطالعه شده بررسی شده است. نتایج نشان می دهد سری زمانی بارش در حوضه درکه روندی مثبت و افزایشی داشته، هر چند این روند معنادار نیست. آبدهی رودخانه نیز در دوره بررسی شده با شیب بسیار اندکی افزایش یافته است و روند ندارد. در مجموع، می توان نتیجه گرفت که به جز برخی بازه های زمانی خاص، افزایش و کاهش بارش و دبی همسو نبوده است. بخش دوم به پیش بینی بارش آینده حوضه با استفاده از مدل اقلیمی MRI-CGCM2.3.2a تحت سناریوی انتشار A1B در سه افق زمانی 2030، 2060، و 2090 میپردازد. نتایج در مجموع نشان از کاهش مقدار بارش حوضه در دوره آتی دارد.کلیدواژگان: آبدهی رودخانه، پیش بینی بارش، رگرسیون خطی، مدل اقلیمی، من - کندال
-
صفحات 477-490در این مطالعه کاربرد مدل WEAP (روش رطوبت خاک) برای شبیهسازی رفتار هیدرولوژیک در حوضه آبریز اهرچای بررسی شد. با توجه به توسعه سیستمهای آبیاری تحت فشار در این حوضه از سال 1384، دو مدل برای دو دوره قبل (1377 1385) و بعد (1385 1392) از توسعه سیستمهای یادشده اجرا شد. روش آبیاری در مدل نخست، آبیاری سطحی و در مدل دوم آبیاری تحت فشار و آبیاری سطحی بود. اطلاعات ایستگاه های هیدرومتری تازهکند (خروجی حوضه) و اورنگ (بالادست سد ستارخان)، در چهار سال نخست هر دوره برای واسنجی مدل و چهار سال دوم برای اعتبارسنجی مدل در نظر گرفته شد. مقادیر شاخصهای آماری ضریب تعیین، نش-ساتکلیف و شاخص تطابق برای واسنجی مدل نخست (1377 تا1380) در ایستگاه اورنگ به ترتیب برابر 95/0، 82/0 و 98/0 و در ایستگاه تازهکند به ترتیب برابر 96/0، 80/0 و 97/0 به دست آمد. مقادیر شاخصها در واسنجی مدل دوم (1385 1389) برای ایستگاه اورنگ برابر 95/0، 85/0 و 99/0 و برای ایستگاه تازهکند برابر 96/0، 83/0 و 98/0 تعیین شد. مقادیر شاخصها در اعتبارسنجی مدل نخست (1381 1385) برای ایستگاه اورنگ برابر 98/0، 88/0 و 99/0 و برای ایستگاه تازهکند برابر 96/0، 87/0 و 99/0 تعیین شد و در مدل دوم (1389 1392) برای ایستگاه اورنگ برابر 96/0، 86/0 و 99/0 و برای ایستگاه تازهکند برابر 97/0، 78/0 و 97/0 به دست آمد.کلیدواژگان: اعتبارسنجی، تغییر سیستم های آبیاری، حوضه آبریز اهرچای، روش رطوبت خاک، مدل WEAP، واسنجی
-
Pages 293-301The purpose of the present study was to evaluate the response thresholds of the main steps of erosion and sediment transport at plot scale in rainfed lands in Kalaleh region, Golestan province. The rainfall was simulated using Kamphorst simulator with plot dimensions of 25 × 25 cm considering rainfall intensities of 33, 64, 80 and 110 mm hr-1and three slope gradients of 6, 12 and 25% infour replications. Sediment concentration and soil loss were calculated by measuring runoff and sediment at the plot outlets and the results were analyzed in rainfall intensity and slope treatments.Based on the results of statistical analysis, the amount of sediment concentration increased with increasing rainfall intensity on all studied slopes. The main effect of rainfall intensity and slope gradient on sediment concentration and soil loss was significant (P≥0.05), but their interaction effect was not significant. The results of determining subsets using Duncan test showed that sediment concentration had significant change between rainfall intensities of 33 and 64mm hr-1and the slope gradient of6 and 12%, while about soil loss, the subsets were 64 and 80 mm hr-1 and the 12 and 25%, respectively. In other words, with consumption of the linear trends, the plot hydrological response threshold of sediment concentration (sediment detachment and entertainment) wasabout 50 mm hr-1 of rainfall intensity and9% of slope, while in case ofsoil loss (sediment transport) was at the higher rainfall intensities (about 72 mm hr-1) and higher slope gradients (about 18%).Keywords: Field capacity, Rainfall simulator, Rainfed land, Sediment, Soil loss
-
Pages 303-319Groundwater resources are the main source of water supply in many arid countries such as Iran. Because of uncontrolled increasing of the population, limitation of surface water resources and excessive extraction from aquifers, sharp drop in groundwater level in many plains such as Khezel plain located in Hamedan province was occurred. Khezel plain is important because of strategic crop farming and water supply for the region. so needs serious qualitative and quantitative studies on its groundwater resources. In this study quantitative model of the aquifer was prepared with MODFLOW code. By the trial and error method the model was first calibrated in the both conditions: steady flow condition for October 2006 and unsteady flow condition from September 2006 to July 2007 then validated in October 2008. During the model calibration in steady condition, hydraulic conductivity of aquifer material and conductance coefficient of rivers bed and general head boundaries were optimized. On the other hand, specific yield and specific storage coefficients of the aquifer material were elevated through the model calibration in unsteady condition. After the model validation and confidence to the model result the water level fluctuations was predicted for one, three and 10 year later in two approaches: current conditions and applying the management scenario by 10% reduction in discharge of pumping wells. The results showed that, the most amount of ground water level drop occurs in the northeast area of the plain. The amounts of this water level drop were calculated 1.82, 3.6 and 8.2 meters for one, three and 10 years later respectively. But with applying the management scenario, the amounts of water level drop were calculated 0.52, 2.7 and 7.07 meters for the mentioned years.Keywords: calibration, groundwater, Khezel plain, MODFLOW
-
Pages 321-331Climate change impacts on precipitation and temperature world-wide are not yet well understood (especially for precipitation), due to their complexity and regional variability. In this study In order to explicit the impact of climate change on Precipitation and temperature in Iran, 15 AOGCM whose greenhouse gases scenarios ran under A2, A1B and B1 were used. Monthly precipitation and temperature data were calculated for 21 synoptic stations for two future periods (2016-2045 and 2070-2099) under all of three scenarios. Result showed that increases in temperature during summer months are higher in comparison with the winter months for both future periods. All three emission scenarios predict same increase in temperature (approximately 1 to 1.5oC) for the first future period while A2 and B1 scenarios predict the highest and lowest increase in temperature over the period of 2070-2099, respectively. It is expected that mean temperature of Iran increases about 3.5oC for the areas close to Caspian Sea and central regions and 4.5oC for other regions under the A2 critical scenario. It is also found that precipitation amounts will be increased in Gilan province and also slightly in Ardabil Province under second future period while the precipitation amounts will be decreased in other regions. Generally, it can be concluded that annual precipitation volume of Iran will be decreased about 1.02 (0.25 percent) and 16.52 billion cubic meter (4.13 percent) for the first and second periods, respectively.Keywords: Climate change, temperature, Precipitation, emission scenarios
-
Pages 333-345Yazd Province is one of the most arid regions of Iran and its agriculture particularly pistachio cultivation depends on groundwater resources. In the recent decades, natural factors (drought and severe evaporation) and human activities (over- exploitation of groundwater) caused a sharp decline in the quality and quantity of groundwater in this province. In the present study, the spatial and temporal variations in groundwater salinity (EC) were evaluated using geostatistical methods and ArcGIS software. For this purpose, ordinary kriging and indicator kriging were used to prepare zoning and probabilistic maps, respectively. Zoning and probabilistic maps showed an increase of groundwater salinity towards higher than 8 dS/m from 2003 to 2012. It was also found that groundwater of Ardakan, Bafgh, Taft, and Abarkouh cities has a very bad condition in terms of salinity and using it for pistachio orchards irrigation can reduce seriously the yield of this plant and its cultivation in the province will be questionable. So as to avoid lowering the quality of groundwater resources in the province, appropriate management measures such as well volumetric water gauge installation and banning both well water extraction and new well water allocation are required.Keywords: Electrical conductivity, GIS, Trend analysis
-
Pages 347-361Prediction the river flow discharge values are important in the surface water resources management. Find an appropriate model to accurately predictionof this parameter is one of the most important ways to simulation and prediction. In this study three ANFIS, SVM and GP models were evaluated and compared to modeling the monthly flow discharge of Nazloochi River in Tapik hydrometric station that located in western of Urmia Lake based on precipitation of river basin. All the methods listed in M1 to M5 data flow patterns with a delay of 1 to 5 M6 to M10 and patterns of precipitation and discharge data combined with delays of one to five months were studied.To investigate the value of modelings error three coefficient of determination, root mean square error and effectiveness criteria tests were used. The results of evaluation the accuracy and error values of models indicated that the combined pattern has better results only in SVM model and in GP and ANFIS models the ones series patterns presented the better results. Among the three studied models, ANFIS model with 4 and 5 delays input patterns presented the best results. Overall the results indicated that with adoption of ANFIS model to modeling the monthly river flow in Nazloochai River, error values were decreased about 23 and 3 percentages respectively in GP and SVM models and accuracy of modeling compared to GP and SVM models were increased about 10 and 4 percent respectively.Keywords: Flow discharge, genetic algorithm, Support Vector Machine, Urmia Lake
-
Pages 363-377Over the past few decades, several models such as the LP model have been used for managing watersheds and determining optimal cultivation pattern for agricultural planning. Management and planning methods are the most important applied tools of management science for optimal allocating resources in order to gain the most profits in the different fields including natural resources, water resources. In this research, using optimization methods, a single objective fuzzy linear programming model was used to land use optimization and a multi objective optimization model for optimal allocation of resources. The results showed that the proposed combined model can be the base for correct management of resources and decrease the amount of soil erosion to 12 percent.Also, the results indicated that under optimized condition, the area allocated to dry farming lands will decrease about 59% and the area of rangelands, irrigated agricultures, gardens and forest plantation will increase about 1%, 9%, 94% and 229% respectively. It is mentioned that the new produced model is a model which is compatible with social and economic condition of watershed and can apply for better use, conservation and rehabilitation of existent natural resources and can be introduce as model which is on the basis of environmental approach.Keywords: optimization, Fuzzy Linear Programming, Multi Objective Land Allocation, natural resources
-
Pages 379-389Basins leading to Tabriz plain are part of the sub-basins of Urmia Lake basin, which is located in the east Azerbaijan province and in the north-western part of Iran. The area of this basin is 5397 km2, and Agriculture is one of the main sources of income for the people, which is dependent on groundwater and surface water resources. In this study, an attempt was made to investigate the basins leading to Tabriz plain in terms of potential detection of the groundwater resources using GIS. To achieve this aim, analytic network process and relationships between climate, hydrology, geology, topology, and environmental criteria were applied. Weights of criteria were calculated by analytic networkMethodgeology (0.267), precipitation (0.208), stream density (0.130), vegetation cover (0.119), distance from stream (0.076), fault density (0.054), slope (0.042), distance from fault (0.034), elevation classes (0.028), aspect (0.019), and temperature (0.018). Finally, 5 potential classes including, very high, high, moderate, low, and very low were identified in the study area. The results of the study indicated that regions with high and very high potential often correspond with low elevations and alluvial large grain sediments of fourth era and fans. Also, low and very low potential regions respectively correspond with maximum heights (due to steep slope), and marl and shale regions (due to very low penetranceand high evaporation).Keywords: potential detection, Groundwater, Geographic information system, Analytic Network Process, Basins leading to Tabriz plain
-
Pages 391-403Many of the meteorological variables such as precipitation, strongly depend on the large scale atmospheric and ocean surface circulations.In the current study, the effect of climatic signals on the average monthly rainfall of the adjacent stations of Sheshdeh and Gharebolagh area was investigated during the statistical period twenty five years from 1985 to 2009. The regression and neural network models were used for simulation of precipitation. Then correlation of the climatic signals with precipitation were evaluated in different modes without and with delays of 3, 6, 9 and 12 months. Among twenty climate signals the most important of them include NINO1.2, NINO3 and WHWP with correlation coefficient in confidence level of 95%, (61, 45, and 33 respectively) were selected. Results showed that maximum correlation of climate indices via precipitation was associated with a delay of 6 months. The result of models simulation showed that the artificial neural network model has more accurate compare to other statistical models.This model is able to simulate the amount of precipitation according to the fluctuations with a correlation coefficient 66% and root mean square errors of 1.38. Finally, forecasting was done with coefficient of determination 44 % for five years by artificial neural network. Therefore, according to the importance of precipitation and serious water crisis in the region, identifying the parameters affecting on precipitation and the long-term forecasts precipitation is necessary to manage the water resources.Keywords: Climate Indices, Monthly Precipitation, Artificial Neural Networks, Statistical Model, Pearson Correlation Analysis
-
Pages 405-414In recent decades, using water resources is increased for the sake of industrial, domestic and agricultural water consumptions by increase in urbanization and industrial development in Karaj region that fraction of groundwater resources is too much according to the recent drought years and reduced precipitation in Middle-East. These outcomes has caused groundwater level drop, reduced in aquifer storage and many springs and qanats were deserted and dried up. Therefore, studying groundwater status accurately, groundwater level drop reasons, the consequences and presenting solutions to conservation and balancing groundwater are essential matter in this study area that all of them depends on determining reasonable policies for exploiting from the aquifer. Therefore, three scenarios entitled optimistic status, pessimistic status and continuing current exploitation status were defined to predict groundwater level of Karaj study area from water year 2014-15 until water year 2023-24 utilizing MATLAB interface. According to the results, 12.834 m, 17.019 m and 4.906 m water level drops were computed for continuing current exploitation status, pessimistic status and optimistic status, respectively.Keywords: Groundwater, Simulating, Groundwater level prediction, MODFLOW
-
Pages 427-437Accurate estimation of crop evapotranspiration (ETc) plays an important role in improving the water useefficiency (WUE) and water management. Due to the presence of different types of coatings plant in large areas, the accurate calculation of the water requirements by conventional methods is elusive or impossible. Remote sensing methods are becoming attractive to estimate crop evapotranspiration, as they cover large areas and can provide accurate and reliable estimations. Present study estimates the actual evapotranspiration of corn and alfalfa cover at Khoramdareh region using remote sensing and meteorological data. Surface energy balance algorithm for land (SEBAL) and Landsat 8 images were utilized to determine actual evapotranspiration of corn and alfalfa covers. The obtained results were compared with the results of the PM-FAO56 model. The results showed that two models had good agreement with each other. Values of RMSE for the estimation of actual evapotranspiration of corn and alfalfa was found respectively, 0.92 and 1.25 mm/day. The determination coefficient (R2) for corn and alfalfa was respectively 0.89 and 0.83 respectively. The results showed that the SEBAL algorithm estimates the actual evapotranspiration of corn and alfalfa crop respectively less and more thanPM-FAO56 model.Keywords: Crop water requirement, Remote Sensing, Evapotrasnpiartion, SEBAL, PM, FAO 56
-
Pages 439-454In this article, new index, the Optimized Synthetized Drought Index (OSDI), is suggested for real-time monitoring of this phenomenon in areas with heterogeneous land covers. The precipitation, one of the important factors in drought, measured by ground stations and improved byTRMM satellite data. Each of the three normalized moisture indices, including Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Visible Short-Infrared Drought Index (VSD), and the Surface Water Capacity Index (SWCI), individually enter to principal component analysis (PCA), with Precipitation Condition Index (PCI) and land surface temperature index (LST). Themaincomponentsof these PCA are definedasSynthetized Drought Indices, called SDI1, SDI2, and SDI3.Then, the performance of three output indices is evaluated by using the Standardized Precipitation Index (SPI) in 1 and 3 month scale.Validation results indicate that the synthesized index of PCA on the normalized VSDI, LST and PCI, provides the best performance in real-time monitoring of drought.This Index is called (OSDI). Then, 42 Landsat7 images were employed to evaluate the ability of suggested indices inheterogeneous land. The three normalized indices of NDVI, SWCI and VSDI, as the only effective factor in different performance of SDI1, SDI2 and OSDI, is produced by the spectral bands of Landsat7 images and their performance in various lands covers were evaluated using SPI index. High correlation between normalized-VSDI and one-month-SPIhas approved capability of OSDI in real-time monitoring of drought in heterogeneous areas. OSDI maps showed that in the provinces of Tehran and Qom of Iran, in 2008, 2009, and 2014, a severe drought has occurred in Central and South-East regions of Tehran, and also at central and northern parts of Qom.Keywords: Remote sensing, Synthesized Drought Index, Precipitation, Temperature, Vegetation, PCA
-
Pages 455-464Non-point pollution are an important factor in determining water quality and eutrophication of fresh water. The principle causes of this issue is high concentrations of nutrients in the water especially nitrogen and phosphorus. Change of land use particularly affected on water nitrate load. Therefore, understanding the correlations between land use and nitrate pollutant is a priority in order to assess pollutants loading and predicting the impact on surface water quality.The soil and water assessment tool (SWAT (was used to simulate nitrate loads in different land cover types in Tajan watershed. Annual nitrate of in output of Tajan watershed varied from 89350 kg to 31070 kg in period from 2001 to 2013. The contributing share of each land use/land cover )LULC( shows nitrate pollutant produced by grassland (5/7%) and forest (29%) are less than those produced by agricultural land )64%(. Agricultural land was identified as the main source of nitrate pollution, and paddy fields and orchards had the most intensive soluble nitrate loss in springer and summer respectively Also, critical subwatersheds for management priority were characterized. The results of this study could be a useful guide in order to preserve and protect the ecosystem of Tajan watershed from more degradation and promote sustainable development in this region.Keywords: Tajan watershed, Land use, SWAT model, Critical area, Nitrate
-
Pages 465-476Rainfall and flow rate are of the most important climatic and hydrologic parameters whose investigation and determination of their behavior are of great importance in water resources management. One of the most suitable methods available for assessment of hydro-climatological conditions in the watershed is trend analysis which is used to examine the changes of a variable during time. Current study has been implemented in two parts. The first part of the study investigates the effect of rainfall changes on Darakeh river flow rate between 1989- 2012. To do this, monthly recorded data of rainfall from Haft Howz station (on Darakeh river) and methods such as graphical Mann-Kendall and linear regression tests were used. In addition, rainfall and river discharge anomalies were examined during the 24-year period. The results indicates that rainfall time series in Darakeh watershed has a positive and rising trend, though this trend is not significant. Also river flow rate increases with a slight slope during the studied time period and doesnt show a significant trend. Totally it can be concluded that except for some particular time periods, increase and decrease in the amount of rainfall and river flow rate has not been concordant. The second part predicts the future rainfall in the catchment using MRI-CGCM2.3.2a under A1B emission scenario for three time horizons (2030, 2060, and 2090). The overall results are representative of reduction in rainfall in Darake river basin in the future.Keywords: Rainfall prediction, river flow rate, Mann-Kendall, Linear Regression, climate model
-
Pages 477-490In this study, application ofWEAP model (soil moisture method) have been investigated for simulating hydrological behavior in Ahar-Chai basin. According to the development of pressurized irrigation systems in this basin, since 2005, two models were carried out for two periods, pre-pressurized period (1998-2006) and pressurized period (2006-2013). Irrigation method in first model was surface irrigation, and in second model weresurface and pressurized irrigation. Tazekand (the basin outlet point) and Orang (upstream of the Satarkhan dam) hydrometric stations data were considered for calibration (4 year) and validation (4 year) for both models.The coefficient of determination, Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) and the Index of Agreement were used as statistical indices for calibration and validation of both models. The calibration of the indices for first model (1998 to 2001) in Orang station were determined 0.95, 0.82 and 0.98 respectively, and in Tazekand station werecalculated 0.96, 0.80 and 0.97, respectively. The Calibration values of the indices in the second model (2006 to 2010) in Orang station were determined 0.95, 0.85 and 0.99 respectively, and in Tazekand station were determined 0.96, 0.83 and 0.98 respectively. The validation values of indices for first model (2002 to 2006) in Orang station were determined 0.98, 0.88 and 0.99, respectively, and in Tazekand station were calculated 0.96, 0.87 and 0.99, respectively. The validation values of the indices in the second model (2010 to 2013) in Orang station were determined 0.96, 0.86 and 0.99, respectively, and in Tazekand station were determined 0.97, 0.78 and 0.97, respectively.Keywords: Ahar Chai basin, calibration, Irrigation systems changes, Soil moisture method, WEAP Model, validation