فهرست مطالب

مهندسی و مدیریت آبخیز - سال نهم شماره 3 (پاییز 1396)
  • سال نهم شماره 3 (پاییز 1396)
  • تاریخ انتشار: 1396/05/24
  • تعداد عناوین: 10
|
  • نادرقلی ابراهیمی، رضا سکوتی اسکویی* صفحات 239-249
    رودخانه های کوهستانی، دارای خصوصیاتی مانند شیب تند، زبری بستر ناشی از وجود سنگ بستر و مصالح درشت دانه، پوشش گیاهی بستر و حاشیه ای و همچنین جابه جایی مکانی شدید و سریع در مورفولوژی سطح بستر می باشند. نقش پوشش گیاهی در حفاظت و تثبیت دیواره و ساحل رودخانه به عنوان یک گزینه اقتصادی و زیست محیطی شناخته شده و از طرف دیگر قدرت آبگذری رودخانه را به دلیل افزایش زبری کاهش داده، باعث بالا آمدن سطح آب می شود. این تحقیق با هدف تخمین مقاومت جریان و ضریب زبری متاثر از عوامل فیزیکی، هیدرولیکی و بیوفیزیکی بستر در سه بازه انتخابی از رودخانه شهرچای آذربایجان غربی انجام شد. نتایج نشان داد ضریب زبری در حالت کلی بستگی به درجه استغراق دارد. درختان حاشیه ای با افزایش نیروهای فشاری و اصطکاکی و همچنین افزایش عمق هیدرولیکی ولی کمتر از عمق بحرانی، بر عدد فرود تاثیرگذار هستند. رابطه برآورد ضریب زبری برای دو حالت با درختان و بدون درختان حاشیه ای دارای ضرایب متفاوت است و امکان پیش بینی مقدار ضریب زبری در یک رودخانه کوهستانی با شرایط ذکر شده را فراهم می آورد. مقایسه روابط به دست آمده برای دو حالت با درختان حاشیه و بدون آن نشان داد که وجود درختان حاشیه ای موجب افزایش عمق جریان و افزایش ضریب زبری می شود. ضریب تبیین کلیه روابط ریاضی به دست آمده 0.99 و خطای نسبی نیز بین 0.001 تا 0.0082 محاسبه شد که نشان از مناسب بودن مدل های برآورد ضریب زبری در این تحقیق است.
    کلیدواژگان: آذربایجان غربی، پوشش گیاهی، رودخانه های کوهستانی، شیب تند، ضریب مانینگ
  • ام البنین بذرافشان *، عظیمه چشم براه، ارشک حلی ساز صفحات 250-261
    تبخیر یکی از مولفه های مهم و تاثیرگذار در برنامه ریزی و مدیریت منابع آب در مناطق خشک و نیمه خشک می باشد و برآورد آن در اقلیم های مختلف، به عنوان یکی از مهمترین عوامل اثرگذار جوی، از اهمیت ویژه ای در برنامه ریزی و مدیریت منابع آب در بخش کشاورزی، تعیین الگوی کشت و مدیریت صحیح مخازن آبی برخوردار است. یکی از روش های بررسی تغییرات تبخیر و پیش بینی آن، مدل های سری زمانی با نام عمومی مدل های ARIMA می باشد. بدین منظور، جهت تعیین بهترین مدل پیش بینی تبخیر از تشت در استان هرمزگان، پس از تعیین اقلیم با روش دومارتن اصلاح شده، در هر نمونه اقلیمی یک ایستگاه تبخیرسنجی انتخاب و مقادیر نرمال استاندارد شده تبخیر از تشت (SPEI) محاسبه و عملکرد هریک از مدل های استوکاستیک در برآورد و تخمین مقادیر آتی سری زمانی ماهانه SPEI در دوره آماری 1354-1353 تا 1389-1388 طی 12 ماه آتی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در نمونه های اقلیمی استان هرمزگان مدل اتورگرسیو میانگین متحرک (ARMA) و اتورگرسیو (AR) بهترین عملکرد را داشته اند، به طوری که به ترتیب در اقلیم گرم و خشک، فراگرم خشک و فراگرم فراخشک به ترتیب در یک ماه آینده دارای معیار ضریب تبیین (R) 0.83 ،0.71 و 0.70 و میزان ضرایب خطا (RMSE) به ترتیب 0.59، 0.8 و 0.88 است، به طوری که مدل AR در اقلیم گرم و خشک قادر است تا 11 ماه بعد را به خوبی پیش بینی نماید. نتایج نشان دهنده کارایی مناسب تر مدل اتورگرسیو نسبت به مدل اتورگرسیو میانگین متحرک در برآورد ماهانه ی تبخیر از تشت در اقالیم مختلف در مناطق بیابانی ساحلی گرم و خشک است.
    کلیدواژگان: مدیریت منابع آب، نمونه های اقلیمی، مدل های استوکاستیک، مدل اتورگرسیو، ARIMA
  • علیرضا شکوهی*، اصغر عزیزیان، راضیه جماعت، وی جی پی سینگ صفحات 262-275
    پیش بینی صحیح سیلاب همواره یکی از چالش های اساسی محققین و مهندسین بوده و به همین خاطر در طول دهه های اخیر مدل های ریاضی متعددی برای این منظور توسعه داده شده است. برای مدل سازی مناسب سیلاب و رواناب در یک حوضه، تخمین صحیح میزان نفوذ آب در خاک عاملی مهم بشمار می آید. تاکنون مدل های ریاضی و تجربی زیادی برای محاسبه میزان نفوذ آب در خاک و بارش خالص (بارش منجربه تولید رواناب) ارائه شده که هر کدام دارای مزایا و معایب خاص خود می باشند. در پژوهش حاضر به جای ارزیابی منفرد روش های محاسبه نفوذ به ارزیابی چهار روش مختلف برآورد نفوذ یعنی شاخص Ø، هورتون، گرین-امپت و SCS بر عملکرد مدل ژئومورفولوژیکی مبتنی بر موج سینماتیک KW-GIUH پرداخته شده است. همچنین، تحلیل حساسیت عملکرد مدل KW-GIUH نسبت به روش های مختلف برآورد نفوذ و ضرایب زبری جریان دامنه ای و آبراهه ای از دیگر اهداف این پژوهش می باشد. نتایج حاصل از ارزیابی هیدروگراف سیلاب شبیه سازی شده با استفاده از هر روش و داده های مشاهداتی در حوضه کسیلیان، حاکی از عملکرد بالای روش های هورتون و شاخص Ø نسبت به دو روش دیگر دارد. شاخص کارائی نش-ساتکلیف به دست آمده از روش های هورتون و شاخص Ø به ترتیب معادل 94.9 و 90.3 بوده و این در حالیست که برای روش های گرین-امپت و SCS مقدار این شاخص به ترتیب معادل 77.7 و 76.3 می باشد. تحلیل حساسیت نتایج به دست آمده از روش های مختلف نفوذ نیز حاکی از آن است که عملکرد مدل KW-GIUH نسبت به روش های گرین-امپت و شاخص Ø به ترتیب بیشترین و کمترین حساسیت را دارا می باشد. نتایج حاصل از بررسی اثر مقادیر مختلف ضرایب زبری جریان دامنه ای و آبراهه ای بر دبی اوج سیلاب نیز نشان می دهد که ضریب زبری دامنه ای تاثیر به مراتب بالاتری از ضریب زبری آبراهه ای دارد. حداکثر تغییر مقدار دبی اوج به دست آمده از مقادیر مختلف ضریب زبری دامنه ای و آبراهه ای به ترتیب برابر 64 و 25 درصد می باشد. در یک جمع بندی کلی می توان چنین نتیجه گرفت که عملکرد مدل KW-GIUH نسبت به روش برآورد نفوذ و ضریب زبری جریان دامنه ای از حساسیت بالایی برخوردار می باشد و به همین خاطر توصیه می شود، در انتخاب این دو پارامتر به ویژه در حوضه های فاقد آمار و یا آمار کم دقت کافی به عمل آید.
    کلیدواژگان: شاخص Ø، گرین-امپت، مدل ژئومورفولوژیکی، هورتون، SCS
  • میلاد مرادی*، صابره دربندی صفحات 276-291
    آب گرفتگی شهری یک چالش جدی است که به طور فزاینده ای ساکنین بسیاری از شهرها و همچنین سیاست گذاران با آن مواجه هستند. از این رو، ارزیابی آب گرفتگی به مساله بسیار مهمی در سراسر جهان تبدیل شده است. این ارزیابی جامع شامل شاخص های متعددی در حوضه های شهری می شود، اما بعدهای زیاد و رابطه غیرخطی بین شاخص ها و خطر آب گرفتگی، یک چالش بزرگ برای ارزیابی دقیق می باشد. در این پژوهش، یک رویکرد برای ارزیابی کمی و کیفی خطر آب گرفتگی در سیستم های زهکشی شهری بخشی از غرب شهر کرمان بر اساس مدل SWMM، روش پیگیری پروژه، روش کریجینگ معمولی و خوشه بندی K-means به کار گرفته شد. خطر آب گرفتگی در سیستم زهکشی منطقه مورد مطالعه، تحت سناریوهای مختلف بارش ارزیابی و پارامترهای مورد نیاز مدل با استفاده از نقشه کاربری اراضی، DEM منطقه و بازدیدهای میدانی محاسبه شد. برای واسنجی و ارزیابی مدل، رواناب متناظر در سه نقطه مشاهداتی مختلف اندازه گیری شد و با رواناب شبیه سازی شده به وسیله مدل مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که روش پیشنهادی، می تواند عوامل محرکه اصلی مدت زمان سیلاب، بزرگ ترین جریان آب و میزان سیلاب کلی در منطقه مورد بررسی را شناسایی کند. همچنین، خطر آب گرفتگی هر گره مورد تجزیه و تحلیل کمی قرار گرفت، به طوری که به ترتیب سه، 10، 13، 23، 30 و 33 گره در دوره بازگشت های دو، پنج، 10، 25، 50 و 100 سال در معرض خطر آب گرفتگی قرار داشتند. این پژوهش، یک رویکرد جدید و موفق برای ارزیابی خطر آب گرفتگی در سیستم های زهکشی شهری پیشنهاد می کند و رهنمود هایی را برای بهبود سیستم های زهکشی شهری و آمادگی برای مقابله با آب گرفتگی ارائه می دهد.
    کلیدواژگان: سیستم زهکشی شهری، روش پیگیری پروژه، کرمان، مدل مدیریت سیلاب، SWMM
  • علیرضا مجیدی *، غلامرضا لشکری پور، ضیاءالدین شعاعی صفحات 292-307
    پتانسیل تورمی خاک های ریزدانه از جمله عوامل موثر بر فرسایش و رفتار مکانیکی آن ها و همچنین از داده های ضروری در مراحل مطالعه، طراحی، اجرای و انتخاب مصالح اغلب سازه های مهندسی به خصوص سازه های هیدرولیکی هستند. در این پژوهش به منظور پیش بینی پتانسیل تورمی خاک های ریزدانه مارنی از مدل شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چند لایه و الگوریتم آموزش لونبرگ-مارکوارت استفاده شده است. به منظور مشخص نمودن بهترین مدل پیش بینی پتانسیل تورمی خاک های مارنی، چند عامل مختلف از جمله ساختار شبکه و ترکیب پارامتر های ورودی، به طور هم زمان و در ارتباط با یکدیگر به روش سعی و خطا مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. در این تحقیق از نتایج آزمایش های فیزیکو شیمیایی و مکانیکی انجام شده بر روی 60 نمونه خاک ریزدانه مارنی با سنگ مادری مارن های نئوژن، سازندهای قم و قرمز بالایی که از حوضه دریاچه نمک و در نواحی تهران، قم و ساوه برداشت شده، استفاده شده است. در این تحقیق از پارامتر شیمیایی قابلیت هدایت الکتریکی اشباع خاک EC، به عنوان یک پارامتر جدید همراه با پارامترهای شاخص و فیزیکی نظیر، حدود اتربرگ، دانه بندی، عدد فعالیت خاک، درصد پوکی و دانسیته اولیه خاک در پیش بینی پتانسیل تورمی خاک استفاده شد. مقادیر معیارهای ارزیابی R2 ،RMSE و ضریب کارایی مدل MCE مربوط به بهترین مدل با پارامترهای فیزیکی Yd0، C، M، A، PI و LL به ترتیب برابر 0.89، 2.3 و 0.84 و برای بهترین مدل با پارامترهای فیزیکی Yd0، C، M، PI، LL به همراه پارامتر EC به ترتیب برابر 0.92، 1.7 و 0.91 می باشد. به این ترتیب نتایج معیارهای ارزیابی مدل های شبکه عصبی نشان داد که استفاده از پارامتر هدایت الکتریکی اشباع خاک به همراه دیگر پارامتر های خاک، باعث افزایش دقت و کارایی مدل شبکه عصبی در پیش بینی پتانسیل تورمی خاک های ریزدانه مارنی می شود.
    کلیدواژگان: خاک های ریزدانه مارنی، شبکه عصبی مصنوعی، نئوژن، هدایت الکتریکی اشباع خاک
  • منصور جهان تیغ*، مرضیه تابع صفحات 308-317
    هدف از اجرای این پژوهش مقایسه خصوصیات فیزیکی-شیمیایی خاک و مورفولوژی دو نوع خندق ذوزنقه ای و V شکل با دو کاربری متفاوت در منطقه خشک چابهار می باشد. در این تحقیق مکان های فرسایش خندقی در دو منطقه شناسایی شد. سپس دو خندق معرف ذوزنقه ای و V شکل بر اساس خصوصیات منطقه به منظور اندازه گیری مشخصات مورفومتریک و فیزیکی-شیمیایی خاک انتخاب شد. در هر منطقه، ابتدا طول خندق با متر اندازه گیری و سپس پیشانی آن ها و مقاطع 25، 50 و 75 درصد آن ها معین شد. وسعت، عمق متوسط، عرض متوسط، عمق خاک، پلان راس، پلانعمومی، درصد شیب و شکلمقطع و همچنین، علل ایجاد خندق ها مورد بررسی قرار گرفت. از مقاطع 25، 50 و 75 درصد و انتهای خندق ها نمونه های خاک برداشت و اندازه گیری شد. داده ها با استفاده از برنامه آماری SPSS موردتجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج مقایسه آماری ویژگی های خاک دو خندق نشان داد که بین ویژگی های شوری، رس، ظرفیت تبادل کاتیونی، سدیم قابل جذب، درصد سدیم قابل تبادل، Ca++ Mg++،So4–، در سطح پنج درصد (P<0.05) و همچنین درصد اشباع در سطح یک درصد (P<0.01) اختلاف معنی دار وجود دارد. ولی بین میانگین داده های Na+، Cl- و Hco3-، کربن آلی، اسیدیته، ازت کل، مقدار سیلت و شن در دو خندق اختلاف معنی داری وجود ندارد.
    کلیدواژگان: فرسایش خندقی، فرسایش پذیری خاک، مورفومتریک، خصوصیات خاک، SPSS
  • نادر جلالی*، فاضل ایران منش، محمدهادی داودی صفحات 318-331
    بسیاری از طوفان ها، با استفاده از تصاویر و داده های اقلیمی و محیطی بررسی می شوند. بیشتر تحلیل ها به روش تولید دمای درخشایی، شاخص ها و تصاویر رنگی کاذب محدود می شود. در موارد زیادی نیز برای منشاء یابی طوفان ها از تفسیر چشمی استفاده می شود. با توجه کارایی متفاوت شاخص ها و روش ها، در این تحقیق، پهنه های گرد و غباری با استفاده از روش طبقه بندی مکانی تهیه و مرز پلی گون های مربوطه به روش تصویر چشمی تدقیق شدند. منشاء های تولید گرد و غبار نیز به روش تفسیر چشمی بر اساس معیارها شناخته شده، به نقشه در آمده اند. برای شناخت طوفان های گرد و غبار سال های 1384 الی 1387، تصاویر رنگی مرکب سنجنده MODIS منطقه تهیه و به نوارهای اولیه تشکیل دهنده آن ها تجزیه شده و با استفاده از روش های مختلف پردازش و تفسیر آن ها مورد پردازش و تفسیر قرار گرفتند. مقایسه پراکنش مکانی مناطقی که قبلا به عنوان منشاء طوفان ها معرفی شده اند و آنچه که بر اساس نتایج این تحقیق به عمل آمده است، نشان از افزایش چشمگیر منشاءها و بحرانی بودن شرایط در منطقه دارد. تهیه نقشه های روزانه مناطق تحت تاثیر گرد و غبار در طول سال و وضعیت سالانه اسقرار طوفان های شدید و بسیار شدید حامل گرد و غبار در دوره بررسی و معرفی مناطق اصلی تولید گرد و غبار ها در بین النحرین و تاثیرگذاری آن ها بر طوفان هایی که به سمت جنوب و جنوب غرب ایران وارد می شوند از دیگر نتایج این تحقیق به شمار می روند. بررسی ها نشان می دهد که نتایج به دست آمده از به کارگیری روش طبقه بندی، با نتایج حاصل از مدل سازی به روش محاسبه اختلاف دمای درخشایی هم خوانی دارد. بنابراین، این روش ساده را می توان در مواقعی که به داده های اصلی دسترسی وجود ندارد، برای تشخیص منشاء، کشند و مناطق تحت تاثیر طوفان های گرد و غبار پیشنهاد نمود.
    کلیدواژگان: ایران، تصاویر ماهواره ای، تفسیر چشمی، طبقه بندی مکانی، طوفان گرد و غبار
  • علی کولاییان*، مجتبی خوش روش، نیما محمدی گل افشانی، محمد جواد میرزایی صفحات 332-345
    امروزه ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر منابع هیدرولوژیکی یک منطقه، مهمترین پارامتر مورد بررسی قبل از هر گونه برنامه ریزی در بهره برداری منابع آب می باشد. آنالیز روند دبی جریان رودخانه با استفاده از آزمون ناپارامتری مان-کندال برای حوزه آبخیز استان مازندران در دوره های 30، 40، 50 و 60 ساله در سه مقیاس زمانی ماهانه، فصلی و سالانه و همچنین دبی اوج انجام پذیرفت. نتایج نشان داد که اثر افزایش گازهای گلخانه ای و در نتیجه تغییر اقلیم، روی رواناب رودخانه حوزه های آبخیز منطقه اثر شدیدی گذاشته که باعث کاهش دبی رودخانه ها به ویژه در قسمت شرقی حوزه های آبخیز استان شده است. نتایج آنالیز روند در مقیاس ماهانه نشان داد که در اکثر ماه ها به ویژه فصل تابستان، عمده ایستگاه های هیدرومتری روند نزولی معنی داری را تجربه کردند. تنها در فصل زمستان برای ایستگاه های هیدرومتری روند مثبتی را در طول چند دهه شاهد بودیم. به نظر می رسد روند افزایشی در فصل زمستان به دلیل افزایش دما و در نتیجه ذوب شدن برف می باشد که باعث افزایش دبی آب پایه و به تبع آن افزایش دبی رودخانه در طول زمان باشد. همچنین نتایج آنالیز روند دبی اوج نشان داد که در طول چهار دهه اخیر، دبی اوج روند مثبتی را تجربه کرده که به دلیل تغییرات در الگوی بارش می باشد. دستاورد این پژوهش می تواند در پیش بینی خشکسالی های آتی، برنامه ریزی آبیاری و مدیریت منابع آب منطقه کمک شایانی باشد.
    کلیدواژگان: آنالیز روند، تغییر اقلیم، حوزه های آبخیز مازندران، مقیاس زمانی، منابع آب
  • هانی تبریزی، امیرحمزه حقی آبی *، مجتبی صانعی، حجت الله یونسی صفحات 346-359
    فرایند آبگیری از رودخانه ها به وسیله سازه آبگیر همواره با انحراف رسوبات با اندازه های متفاوت همراه می باشد. انحراف رسوبات به صورت بار بستر به کانال آبگیر، تاسیسات انتقال آب پایین دست آبگیر و طرح آبرسانی را با مشکلاتی روبرو می نماید. اصلاح ساختار جریان با استفاده از سازه های حفاظتی از روش های افزایش آبگیری و کاهش رسوب ورودی به آبگیر می باشد. در تحقیق حاضر تاثیر سازه آبشکن در اصلاح الگوی جریان انحرافی به آبگیرهای واقع در قوس ارزیابی شده است. آزمایشات تحقیق در 10 گروه اصلی در کانالی با قوس 180 درجه و آبگیری واقع در مقطع 118 درجه از قوس خارجی آن شکل گرفت. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد که نسبت انحراف رسوب به شدت تحت تاثیر نسبت آبگیری بوده و با افزایش میزان آن به شدت افزایش می یابد. حضور سازه آبشکن در بالادست آبگیر با اصلاح الگوی جریان در اطراف آبگیر میزان نسبت انحراف رسوب را کاهش می دهد. به طوری که در آزمایش C2 مقدار نسبت بی بعد انحراف رسوب در نسبت های آبگیری 0.05، 0.15، 0.25 و 0.35 به ترتیب تا 86.6، 73.3، 64.7 و 46.7 درصد تقلیل می یابد. اما دامنه این تاثیرگذاری تا نسبت آبگیری 0.4 محدود می شود زیرا قدرت جریان ثانویه به علت افزایش انحراف جریان در این ناحیه مستهلک می شود. همچنین مطالعه اثر سازه آبشکن بر روی حجم رسوب ته نشین شده در کانال انحراف نشان می دهد که کاهش فاصله آبشکن تا محور مرکزی آبگیر میزان بیشینه حجم رسوب ته نشین شده را از 0.4 در آزمایش نوع A به 0.18 در آزمایش نوع C3 تقلیل می دهد. بر طبق آزمایشات، قرارگیری آبشکن در بالادست آبگیر ابعاد لوله جریان را تغییر داده و میزان آبگیری در ترازهای پر رسوب تحتانی و ترازهای کم رسوب بالایی جریان را به ترتیب کاهش و افزایش می دهد. ابعاد ناحیه جدایی جریان نیز به دلیل حضور آبشکن و افزایش نسبت آبگیری تحت تاثیر قرار گرفته و در آزمایشات نوع D با کاهش چشم گیری روبرو می شود.
    کلیدواژگان: لوله جریان، ناحیه جدایی جریان، نسبت آبگیری، نسبت انحراف رسوب
  • فاطمه زندی دره غریبی، زهره خورسندی کوهانستانی*، ملیحه مزین، نسیم آرمان صفحات 360-370
    شبیه سازی جریان از مباحث اصلی هیدرولوژی است و برای مطالعه آن به طور معمول از مدل های بارش-رواناب استفاده می شود. مدل های هیدرولوژی نمایش ساده شده ای از سامانه هیدرولوژی واقعی هستند که به مطالعه کارکرد حوضه در واکنش به ورودی های گوناگون و فهم بهتر از فرایند های هیدرولوژی کمک می کنند. با توجه به تنوع مدل های بارش-رواناب در دسترس، انتخاب یک مدل مناسب برای حوضه به منظور بهره وری و مدیریت منابع آب ضروری می باشد. بنابراین انتخاب مدل نیاز به تشخیص قابلیت و محدودیت مدل های هیدرولوژی حوضه دارد. در این مقاله کارایی دو مدل بارش–رواناب GR4J و GR2M در شبیه سازی جریان حوضه دره تخت در استان لرستان در بازه زمانی 1392-1379 مورد ارزیابی قرارگرفته است. برای ارزیابی کارایی این دو مدل از ضریب نش ساتکلیف استفاده شد که مقدار آن به ترتیب 0.427 و 0.665 به دست آمد. نتایج نشان داد دو مدل جریان را با دقت متوسط تا خوب شبیه سازی می کنند، ولی با توجه به معیار نش، کارایی مدل GR2M در شبیه سازی جریان از مدل GR4J بیشتر است.
    کلیدواژگان: استان لرستان، شبیه سازی رواناب، مدل بارش رواناب، مدیریت منابع آب، مدل GR
|
  • Nadergholi Ebrahimi, Reza Sokouti Oskoee * Pages 239-249
    Mountainous rivers have characterized by steep slope, roughness due to bedrock and coarse aggregation, bed and marginal vegetation as well as severe and rapid spatial displacement of the surface substrate morphology. The protection role of vegetation in the river bank is known as an economic and environmental option that decreases hydraulic conductivity power of the river through the rising of roughness coefficient and rising water level. This study aimed to estimate the flow resistance and roughness coefficient of the river that is affected by the physical and biophysical factors of the Shahr-chay River bed in West Azerbaijan in three selected river reach. Results showed that none of the proposed equations for estimation of roughness coefficient depend on energy slope, but in general, without affecting flow, roughness coefficient in mountain streams depends only on the degree of submergence. Marginal trees can affect Froude number by increasing margin pressure and friction forces, also, enhancing the hydraulic depth, less than critical depth. It was also found the equation for estimating roughness coefficient both with and without marginal trees, have different coefficients and can provides roughness coefficient prediction possibility for mountainous rivers. Comparing the obtained relations both with and without its fringe of trees showed that fringe trees can increase the flow depth and roughness coefficient. Coefficient of determination of all mathematical relations was above 0.99 and calculated relative error was 0.001- 0.008 that demonstrates the suitability of the model to estimate the roughness coefficient.
    Keywords: Manning coefficient, Mountainous rivers, Steep slope, vegetation cover, West Azerbaijan
  • Ommolbanin Bazrafshan *, Azimeh Chashmberahm, Arashk Holisaz Pages 250-261
    Evaporation is one of the most important and effective factors in water resources planning and management in arid and semi-arid areas and examining it's changes in time scales and different years as one of the most important climatic parameters, has an important role in planning and water resource management in agriculture section and determining cultivation pattern and proper water resource management. One of the methods to assess and forecast changes in evaporation is time series models by the generic name of ARIMA models. Therefore, in order to determine the best model to predict pan evaporation, after considering the climate using improved Domarton climatic classification method, in each climatic sample, one evaporation station was selected and standardized ​​pan evaporation index (SPEI) was calculated for each of the stochastic model for estimation the amount of future monthly time series SPEI in the period of 1954-1955 to 2009-2010 over the next 12 months. Results showed that the Auto Regressive Moving Average model (ARMA) and Auto Regressive (AR) had the best performance, in Hormozgan province, so that, in the hot and dry, hyper hot arid and hyper hot hyper arid climates, in the next month, had the highest standard coefficient of determination (R) of 0.83, 0.71, 0.7 and the lowest value RMSE of 0.59, 0.8, 0.88, respectively and the AR model was able to predict the next 11 months, well. The results showed that AR model has better performance compared to ARMA model in estimating monthly pan evaporation in hot and dry climates in coastal wilderness areas.
    Keywords: ARIMA, Auto regressive model, Climatic samples, Stochastic models, Water resources management
  • Alireza Shokoohi *, Asghar Azizian, Razieh Jemaat, Vijay Singh Pages 262-275
    Flood forecasting in a sound way leading to correct results has been a challenge for all researchers and engineers for many decades, which is the basic reason for developing many different types of mathematical rainfall runoff models. Correct estimation of infiltration during a storm is essential to a justified and rational modeling of runoff at watershed scale. There are many experimental or mathematical models for simulating infiltration and deriving net rainfall with pros and cons. In the present research, instead of evaluating infiltration simulation methods solely, four more widely used methods; namely, ɸ index, Horton, Green-Ampt and SCS methods were selected to find out their effects on the performance of a kinematic wave based geomorphological model called KW-GIUH. Furthermore, a sensitivity analysis with respect to different infiltration methods and different overland and channel roughness coefficient were performed. Horton and ɸ method led to a better performance of the model in terms of observed and simulated hydrographs in the study watershed. In this regard, Nash-Sutcliffe efficiency indices for Horton and ɸ index methods were obtained as 94.9 and 90.3, respectively, while it was 77.7 for Green–Ampt and 76.3 for SCS infiltration method. According to results of sensitivity analysis, KW-GIUH performance has the most and least sensitivity when using Green–Ampt and ɸ index as the infiltration method, respectively. Although studying in a steep watershed with an overland slope of about 17% and a small area of about 38 km2, changing the overland roughness coefficient has more effect on the model performance comparing with the change of channel roughness coefficient. Simulated flood peaks changed about 64 % due to changing the overland roughness coefficient while this value amounted to 25% for channel one. Shortly, it is concluded that KW-GIUH is highly sensitive to infiltration simulation method and overland roughness coefficient.
    Keywords: Geomorphologic model, Green-Ampt, Horton, SCS, ? index
  • Milad Moradi *, Sabereh Darbandi Pages 276-291
    Urban inundation is a serious challenge that increasingly face the residents of many cities, as well as policymakers. Accordingly, inundation assessment is becoming increasingly momentous around the world. This comprehensive evaluation involves numerous indices in urban catchments, but the high-dimensional and non-linear relationship between the indices and the risk presents a tremendous challenge for accurate evaluation. In this study a project based on Stormwater Management Model (SWMM), Kriging and k-means clustering was used for quantitative and qualitative flooding risk assessment in urban drainage system over the western part of Kerman city. Flooding risk in the drainage system over the study area was evaluated by various precipitation scenarios and required parameters were calculated by land use map, DEM and field study. For calibration and assessment of model, calculated runoff in 3 point was measured and was compared with simulated runoff.Results show that,the proposed approach can identify the main driving factors, i.e., inundation duration, largest water flow and total flood amount in this study area. The inundation risk of each node can be qualitatively analyzed and quantitatively calculated. There are 3, 10, 13, 23, 30, and 33 node at risk under the return periods of 1-year, 5-years, 10-years, 20-years, 50-years and 100-years, respectively. This study proposes a novel and successful approach to assessing risk in urban drainage systems and provides guidance for improving urban drainage systems and inundation preparedness.
    Keywords: Inundation risk, Kerman, Projection pursuit method, SWMM, Urban drainage system
  • Alireza Majidi *, Gholamreza Lashkaripour, Ziaoddin Shoaei Pages 292-307
    The swelling potential of fine-grained soils is one of effective parameters on soil mechanical behavior and erosion and fundamental data required for the design, construction and choosing construction materials. This paper presents a multi-layer perceptron (MLP) artificial neural network (ANN) model to prediction of the swelling potential of marl soils. Marl soil is a fine-grained soil. The Levenberg-Marquadt learning algorithm was used to train the networks. Existing models prediction of soil swelling potential based on physical and soil index parameters. The present study considers the effects of chemical factors on the behavior and characteristics of fine-grained soils along with the common soil index parameters. The model used physicochemical and mechanical test results from 60 marl soil samples taken from marl formations in the Neogene basin in central Iran (Tehran, Qom and Saveh regions). The models were designed to use different input data sets and structures to determine which soil properties and ANN structures correlate well with the swelling potential parameter. Electrical conductivity (EC) of saturated soil was a new input parameter used in addition to the physical and soil index parameters that include the atterberg limit, activity, content of the clay and silt, initial of porosity ratio and dry density. Values of RMSE, R2 and MCE (evaluation criteria) related to the best model with the physical parameters LL, PI, A, M, C and Yd0 are respectively 0.89, 2.3, 0.84, and for the best model with the physical parameters LL, PI, M, C, Yd0 and EC are respectively 0.92, 1.7, and 0.91.The results of the evaluation criteria models show that inclusion of EC improved the accuracy of the model. It was found that the accuracy of the generalizations and estimations of the ANN models was further increased by clustering data before the data division stage by k-means method to Compared with hierarchical method.
    Keywords: Artificial Neural network, Electrical conductivity of saturated soil, Marl soil, Neogene, Swelling potential of soil
  • Mansour Jahantigh *, Marzieh Tabe Pages 308-317
    The aim of this research was to compare the soil physico-chemical characteristics and the morphology of two types of gullies in dry areas. In this research, places with gully erosion were recognized. Then, two trapezoidal and V-shaped gullies were selected based on soil physico-chemical characteristics and gully morphology. Gullies’ length and their wide at the head and 25, 50 and 75 percent of the length were measured. The area, mean depth, mean wide, soil depth, head plan, overall plan, slope cross section shape, also, gully erosion reasons were investigated. Soil samples were taken from 25, 50 and 75 percent of the length and from the end of gulliesThe data were analyzed using SPSS software. Results showed that soil parameters such as EC, clay, CEC, SAR, Ca Mg and So4-- at the 0.05 level (P
    Keywords: Gully Erosion, Morphometric, soil characteristics, soil erodibility, SPSS
  • Nader Jalali *, Fazel Iranmanesh, Mohammadhadi Davoodi Pages 318-331
    Generally, satellite images and climatological and environmental data are used simultaneously in dust storm studies. Most of the processing techniques are limited to a few indices such as brightness temperature differences, normalized dust density index, aerosol optical depth, false color composite and visual image interpretation. Since the reliability of the above-mentioned methods are varied, so an attempt was made to increase the reliability of automatic spatial image clustering by contributing the expert knowledge via visual image interpretation. Therefore, the required satellite images were collected for a period of 2005 to 2008, in Mesopotamian, Syria and south-western provinces of Iran. For doing this, the MODIS color composite images were decomposed into their ordinary bands and then used for further analysis. In this research, spatial image clustering followed by visual image interpretation (hybrid classification) was applied for accurate mapping of geographical extents of dust storm with different intensities. The sources of dust storms were also identified through visual image interpretation by considering the interpretation criteria such as shapes and patterns. Comparison of the previous results and obtained by this research, indicated critical conditions in terms of dust storm occurrence in the region. Image clustering and hybrid classification led to daily dust persistence over the region and then those images compiled in order to prepare annual total heavy dust persistence map. The result of using brightness temperature difference method verified similarity and reliability of obtained results. Therefore, this simple method could be proposed for identification of dust sources, related plumes and their affecting areas, when raw image data are not available.
    Keywords: dust storms, Iran, Satellite images, Spatial Clustering, Visual Interpretation
  • Ali Koulaian *, Mojtaba Khoshravesh, Nima Mohammadigolafshani, Mohammadjavad Mirzaee Pages 332-345
    Nowadays, the impacts of climate change evaluation on watershed hydrological resources is the most important task before any water resources planning. Stream flow trend was analyzed using non parametric Man-Kendall test conducted for 30, 40, 50 and 60 year periods in three, monthly, seasonal and annual time-scales and also peak discharge in Mazandaran Province watersheds. Results showed that the increase in Greenhouse gases and consequently climate change influenced severely on river stream flow which led to reduced river stream flows, especially in the eastern parts of the region the trend analysis results showed that most of hydrometric stations had significant downward trend especially in summer season and only they experienced positive trend in winter. It seems that increase in winter season is due to temperature rise and consequently melting of snow which led to increase of base-flow and upward trend during the studied period. Results of peak flow trend analysis showed that upward trend for recent four decades is due to changes in precipitation pattern. The research achievement may considerably help in forecasting the upcoming drought, irrigation planning and water resources management.
    Keywords: Climate change, Mazandaran catchments, Time-scale, Trend analysis, Water resources
  • Hani Tabrizi, Amirhamze Haghiabi *, Mojtaba Saneie, Hojjatollah Younesi Pages 346-359
    The process of water diversion from the rivers always involve with sediment diversion in different sizes. The sediments that transported to the branch channel cause the expenditure to the water conveyance system and power-generation installations. One of the common methods to control the bed load and water diversion increasing, is to modify the approach flow pattern by the control structures. In this study, the efficiency of spur dikes in modifying of diversion flow to the intakes that located at curved channels are investigated. Experiments carried out in ten main groups in a 180° curve channel with a diversion located at the 118° on the external curve. Results of this study show that the sediment discharge ratio increased by discharge ratio increasing and severely related to it. The spur dike at upstream of the intake decreases the sediment discharge ratio by modifying the approaching flow pattern such that in C2 experiments, the sediment discharge ratio until the discharge ratio is equal to 0.05, 0.15, 0.25, 0.35 decreased up to 86.6, 73.3, 64.7, 46.7 respectively. But this effectiveness limited to Qr=0.4, because the strength of secondary flow diminished due to flow diversion increasing. Also, study of the effect of spur dike on sediment volume fraction in diversion channel show that, the maximum value of Vr diminished from 0.4 in type A experiments to 0.18 in type D experiments by reduction of the distance between the spur dike and the intake centerline. According to the experiments, positioning the spur dike at upstream of the intake change the dimensions of stream tube and decrease the diversion from near bed high-sediment flow and increase the diversion from near surface low-sediment flow. The dimensions of the separation zone severely decreased in type D experiments by presence of spur dike and discharge ratio increasing.
    Keywords: Discharge ratio, Sediment discharge ratio, Separation zone, spur dike, Stream tube
  • Fatemeh Zandi Dareh Gharibi, Zohreh Khorsandi Kouhanestani *, Maliheh Mozayan, Nasim Arman Pages 360-370
    Run off simulation is one of the most important topics in hydrology And its study is based on rainfall- run off models. Several rain fall and run off models have been developed and the most appropriate model should be selected for each catchment. By applying the appropriate model the water consumption will be optimized. The model should be selected for each catchment based on the model abilities and limits. In this study, the performance of two rain fall and runoff models, GR2M and GR4J were compared in Darehtakht Basin in Lorestan Province during 1379 to 1392. The Nash coefficient was used as a decision criteria for comparing two model performances. Nash coefficient for GR4J and GR2M were 42.7 and 65.5, respectively. Results showed that both models can predict the performance of the catchment accurately, but, based on Nash coefficient the GR2M is more accurate than the GR4M.
    Keywords: GR model, Lorestan Providence, Rainfall runoff model, Runoff simulation, Water resource management