فهرست مطالب

سامانه های سطوح آبگیر باران - سال چهارم شماره 4 (پیاپی 13، زمستان 1395)

مجله سامانه های سطوح آبگیر باران
سال چهارم شماره 4 (پیاپی 13، زمستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/12/03
  • تعداد عناوین: 7
|
  • رضا برنا *، غلامحسین محمدپور زنگنه صفحات 1-12
    در چند سال اخیر کاهش بارندگی و وقوع پدیده خشکسالی موجب تشدید تغییرات کیفی آب زیرزمینی دشت زیدون شده است. بنابراین با هدف ارزیابی نوسانات بارندگی بر وضعیت کیفی آب زیرزمینی و در راستای بهبود مدیریت بهره برداری و بهره وری بهینه از منابع آب زیرزمینی، این مطالعه انجام شده است. در این مطالعه برای بررسی کیفیت آب زیرزمینی دشت زیدون و ارزیابی نقش بارندگی در نتایج کیفی این منابع، نمونه برداری از منابع آب دشت زیدون در دو مرحله انجام گرفت، ابتدا 10 نمونه از آب چاه های بهره برداری در فروردین 1391 به عنوان فصل تر و سپس 10 نمونه در شهریور ماه 1391 به عنوان فصل خشک برداشت گردید. در نهایت نتیجه گرفته شد که از لحاظ کیفی همراه با بارندگی، غلظت یون ها و املاح آب زیرزمینی در این دشت، بیشتر می گردد، بدین معنی که در زمان ترسالی ها همراه با بارندگی کیفیت آب زیرزمینی آبخوان، نامناسب تر می شود که پس از بررسی های به عمل آمده، حضور سازندهای گچساران، میشان و آغاجاری در شمال دشت، بالا بودن سطح آب زیرزمینی در بعضی از مناطق به ویژه مرکز دشت، از علل افزایش غلظت یون ها در زمان بارندگی در آبخوان زیدون می باشد.
    کلیدواژگان: آبخوان، اقلیم، خشکسالی، ترسالی، کموگراف
  • مهدی اسدی *، مختار کرمی صفحات 13-22
    بارش از سرکش ترین فراسنج های اقلیمی است. در مطالعات بارش تغییر و تغییرپذیری از اهمیت شایان توجهی برخوردار است، و می تواند نقش مهمی در پیش بینی های اقلیمی داشته باشد. بدین منظور، در پژوهش حاضر برای بررسی الگوهای پربارش و کم بارش منطقه، ابتدا اقدام به تشکیل پایگاه داده از بارش در منطقه شمال غرب کشور شده است. سپس یک دوره آماری 30 ساله، در بازه زمانی ماهانه از 1984 تا 2014 میلادی را مبنای مطالعه حاضر قرار داده و یاخته ای به ابعاد 10×10 کیلومتر بر منطقه مورد مطالعه گسترانیده شده است. به منظور دست یابی به تغییرات درون فصلی بارش در شمال غرب کشور، از روش های نوین آمار فضایی از قبیل خود همبستگی فضایی موران جهانی و لکه های داغ با استفاده از امکانات محیط ArcGIS بهره برده شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که پراکنش فضایی بارش در شمال غرب ایران دارای الگوی خوشه ایبالا می باشد. در این بین بر اساس شاخص موران جهانی و لکه داغ، الگوهای بارشی در شمال غرب و شمال شرق، غرب و جنوب غرب منطقه دارای الگوی خود همبستگی فضایی مثبت (الگوی پربارش) و بخش های شمال شرق، شمال غرب و جنوب غرب منطقه دارای خود همبستگی فضایی منفی (الگوی کم بارش) بوده است. طی دوره مطالعه بخش اعظمی از منطقه در بیشتر موارد تقریبا بیش از نیمی از کل مساحت منطقه مورد بررسی فاقد الگوی معنا داری یا خود همبستگی فضایی بوده است.
    کلیدواژگان: الگوی بارش، موران جهانی، لکه های داغ، شمال غرب
  • حمیدرضا فولادمند *، هانیه مظلوم صفحات 23-32
    رطوبت اولیه خاک نقش مهمی بر نفوذ آب در خاک دارد، از این رو مقدار نفوذ و ضرایب مدل های نفوذ در شرایط رطوبت اولیه متفاوت یکسان نخواهند بود. در این تحقیق با انجام 24 آزمایش نفوذ در شرایط رطوبتی اولیه متفاوت از دو روش تک استوانه و استوانه های مضاعف مقدار نفوذ تجمعی و سرعت نفوذ مورد بررسی قرار گرفتند. آزمایش بر روی خاکی با بافت لوم رسی سیلتی انجام شد و از مدل کوستیاکف برای برازش بر داده های اندازه گیری شده نفوذ تجمعی استفاده شد. همچنین برای کلیه آزمایش ها در دو روش تک استوانه و استوانه های مضاعف ضرایب مدل کوستیاکف تعیین شدند و روابطی بین ضرایب این مدل با رطوبت اولیه خاک بر قرار گردید. به علاوه روابطی برای تخمین سرعت نفوذ آب در خاک در زمان 180 دقیقه بر مبنای رطوبت اولیه خاک و روابطی برای تخمین نفوذ تجمعی از آزمایش استوانه های مضاعف بر مبنای آزمایش تک استوانه استخراج گردید. برای این منظور از 17 آزمایش برای واسنجی روابط و از 7 آزمایش دیگر برای ارزیابی نتایج استفاده شد. نتایج نشان داد که مقادیر نفوذ تجمعی آب در خاک و سرعت نفوذ آب در خاک در زمان 180 دقیقه در تمام 24 آزمایش از روش تک استوانه بیشتر از روش استوانه های مضاعف است. همچنین نتایج نشان داد که روابط به دست آمده برای تخمین نفوذ تجمعی از آزمایش استوانه های مضاعف برمبنای آزمایش تک استوانه مناسب می باشند.
    کلیدواژگان: نفوذ، رطوبت اولیه خاک، تک استوانه، استوانه های مضاعف، مدل کوستیاکف
  • محمدتقی دستورانی *، مرضیه اکبری، علی اکبر عباسی صفحات 33-42
    کمبود آب در مناطق خشک و نیمه خشک منجر به ابداع روش هایی جهت استحصال سیلاب توسط بومیان و کشاورزان این مناطق شده است که بندسار نمونه ای از این روش ها در استان های خراسان رضوی و جنوبی می باشد. در این تحقیق اثر استحصال سیلاب در بندسارها بر روی میزان مواد آلی و بافت خاک مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور در منطقه مورد مطالعه 5 منطقه دارای بندسار در نظر گرفته شده است. در هر یک از محل های منتخب سه پروفیل در داخل بندسار و سه پروفیل در خارج آن به عمق 60 سانتی متر حفر گردید و از سه عمق 20-0، 40-20 و 60-40 سانتی متر آن نمونه برداری صورت گرفت (جمعا 90 نمونه). نمونه ها برای تعیین درصد مواد آلی، شن، سیلت و رس به آزمایشگاه منتقل شدند. سپس نتایج حاصل از آزمایشات به وسیله آزمون t مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نتایج حاکی از آن است که درصد مواد آلی در داخل بندسارها نسبت به خارج آن ها بیشتر است و بیشترین میزان ماده آلی 75/1 درصد و در داخل بندسار و کمترین میزان آن 48/0 و در خارج بندسار می باشد و تفاوت میزان آلی در داخل و خارج بندسارها از لحاظ آماری در سطح 5 درصد معنی دار است. بیشترین میزان شن در مناطق شاهد و به میزان 32/82 درصد و بیشترین میزان سیلت و رس در داخل بندسارها و به ترتیب 86/52 و 93/52 درصد می باشد. به طور کلی نتایج نشان می دهد که بندسارها باعث افزایش ماده آلی خاک و نیز ریزتر شدن بافت خاک گردیده اند.
    کلیدواژگان: استحصال سیلاب، بافت خاک، بندسار، کشاورزی، مناطق خشک، مواد آلی
  • ام البنین بذرافشان *، مهدی علیایی، حمید غلامی صفحات 43-56
    تغذیه مصنوعی آبخوان ها به روش پخش سیلاب راهکاری است که می توان حجم آب زیرزمینی را افزایش و روند افت سطح آن را کاهش داد. مهم ترین گام در اجرای عملیات پخش سیلاب، شناسایی عرصه های مستعد است. از این رو، در این پژوهش سعی گردیده است، با کمک سیستم اطلاعات جغرافیایی و روش های تلفیق شامل منطق بولین، منطق فازی و شاخص هم پوشانی مناسب ترین عرصه ها برای عملیات پخش سیلاب با هدف تغذیه مصنوعی در دشت حاصلخیز سرخون بندرعباس شناسایی گردد. بدین منظور، ابتدا پنج عامل موثر نفوذپذیری سطحی، شیب، ضخامت آبرفت، توانایی انتقال آب در آبرفت و شوری آب منطقه مورد مطالعه، در محیط GIS آماده سازی و با روش های مذکور وزن دهی و مقایسه روش ها با عرصه کنترل زمینی، با استفاده از آماره کاپا صورت پذیرفت. نتایج نشان داد، به ترتیب منطق بولین، شاخص هم پوشانی و منطق فازی بدون محدودیت کاربری اراضی 4/34، 8/35 و 4/71 درصد از عرصه را مناسب پخش سیلاب و با اعمال محدودیت کاربری اراضی 9/21، 7/26 و 66/45 درصد کاهش می یابد. در مجموع روش فازی با دارا بودن بیشترین شباهت با عرصه های کنترل و بالاترین ضریب کاپا بهترین روش شناخته شد.
    کلیدواژگان: پخش سیلاب، منطق بولین، شاخص هم پوشانی، منطق فازی، دشت سرخون
  • مهدی آرتیمانی *، حسین زینی وند، ناصر طهماسبی پور، علی حقی زاده صفحات 57-66
    امروزه با توجه به اهمیت شناخت و آگاهی از وضعیت بیلان آبی حوضه های آبخیز و تحلیل رفتار هیدرولوژیکی حوضه ها خصوصا حوضه های بدون ایستگاه آبسنجی، جهت برنامه ریزی و اجرای طرح های آبی، لزوم استفاده از فناوری های نوین در پیش بینی مولفه های بیلان آبی بیش از پیش مشهود می باشد. بر این اساس در حوضه آبخیز گاماسیاب (در جنوب استان همدان و کرمانشاه) با به کارگیری مدل های هیدرولوژیکی نظیر WetSpa به کمک تکنیک های نرم افزاری همچون GIS مولفه های بیلان آب حوضه بر اساس طراحی شبکه سلولی شبیه سازی گردید. نقشه های رقومی کاربری اراضی، بافت خاک، ارتفاعی و سری های زمانی پیوسته دما، بارش، تبخیر و تعرق و دبی در گام زمانی روزانه ورودی های اصلی مدل می باشند. مدل در هر شبکه سلولی با توجه به پارامترهای موثر در بیلان آبی، موازنه بیلان آبی کل دوره را برقرار، و در ادامه مولفه های بیلان خصوصا رواناب را در حوضه شبیه سازی می نماید. واسنجی مدل برای 20 سال انتهایی دوره آماری (1370 تا 1389) و اعتبارسنجی مدل برای دوره 5 ساله ابتدایی (1365 تا 1369) لحاظ شده است. طبق نتایج شبیه سازی 20 درصد کل بارش حوضه به صورت رواناب کل از حوضه خارج شده که با داده مشاهداتی در ایستگاه آب سنجی خروجی حوضه مطابقت دارد. در ادامه برای ارزیابی کارایی مدل، مقادیر شبیه سازی شده در هر دو دوره آماری با استفاده از داده های مشاهداتی بارش، تبخیر و دبی مورد مقایسه قرار گرفت. روش های آماری همانند معیار ارزیابی ناش- ساتکلیف نشان داد مدل WetSpa با دقت نسبتا خوبی (ضریب بالای 60 درصد) مولفه های بیلان آبی نظیر برگاب، ذخیره چالابی، نفوذ و مقدار رواناب خصوصا رواناب کل را در این حوضه پیش بینی نمود.
    کلیدواژگان: آمار روزانه، شبیه سازی جریان، گاماسیاب، مدل WetSpa
  • بابک محمدی *، صمد امامقلی زاده صفحات 67-75
    مدیریت نزولات جوی و استفاده بهینه از این منابع کمک شایانی به مدیریت منابع آب می کند و همچنین در مدیریت منابع آب تخمین پارامتر هیدرولوژیکی نقش اساسی دارند. در این تحقیق تخمین بارش سه ایستگاه سینوپتیک آستارا، لاهیجان و جیرنده واقع در استان گیلان با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و ماشین بردار پشتیان (SVM) انجام گرفته است. از روش تحلیل مولفه اصلی (PCA) برای پیش پردازش داده ها و تعیین داده های ورودی استفاده گردید. با توجه به نتایج، در روش تحلیل مولفه های اصلی نیز برای ایستگاه سینوپتیک آستارا و جیرنده، پنج مولفه اصلی و برای ایستگاه لاهیجان چهار مولفه اصلی انتخاب شده است. نتایج مدل سازی حاکی از این است که، مدل شبکه عصبی مصنوعی مبتنی بر تحلیل مولفه اصلی (PCA-ANN) در ایستگاه های آستارا و جیرنده به ترتیب با مجذور میانگین مربعات خطای 74/2 و 62/2 میلی متر و مدل ماشین بردار پشتیبان مبتنی بر تحلیل مولفه اصلی (PCA-SVM) در ایستگاه لاهیجان با مجذور میانگین مربعات خطای 53/2 میلی متر را می توان به عنوان مدل های منتخب برای ایستگاه های مذکور انتخاب کرد. در نهایت با توجه به نتایج می توان چنین نتیجه گرفت که روش های استفاده شده پیش پردازش داده ها در این تحقیق برای پیش بینی بارش همچنین مدل SVMدر ایستگاه لاهیجان و مدل ANN در ایستگاه های آستارا و جیرنده عملکرد قابل قبولی داشته است.
    کلیدواژگان: استان گیلان، بارش، تحلیل مولفه اصلی، شبکه عصبی مصنوعی، ماشین بردار پشتیبان
|
  • Reza Borna *, Gholamhoseik Mohamadpourzanganeh Pages 1-12
    In recent years, rainfall reduction and the occurrence of drought phenomenon has exacerbated the quality changes of Zeydon plain groundwater. Therefore, this study was carried out to evaluate the rainfall fluctuations on the quality of groundwater and to improve the utilization management and optimal utilization of groundwater resources. In this study, sampling of the water resources of Zeydon plain was performed in two stages in order to study the quality of Zeydon plain groundwater and assess the role of rainfall in the qualitative results of these resources. First, 10 samples of water wells in April 2012 as the rainy season and then 10 samples were selected in September 2012 as the dry season. Finally, it was concluded that in terms of quality along with the rainfall, the concentration of groundwater ions and salts in this plain is increased, which means that during rainy years along with the rainfall, the quality of the aquifer groundwater is getting worse. Based on the obtained reviews, the increase in the concentration of ions during rainfall in Zeydon aquifer is due to the presence of Gachsaran, Mishan and Aghajari formations in the north of the plain and the high groundwater level in some areas, especially in the center of the plain.
    Keywords: Aquifer, Climate, Drought, Rainy years, Chemo graph
  • Mahdi Asadi *, Mokhtar Karami Pages 13-22
    The most intractable climate parameters are precipitation Change and variability in precipitation studies are really significant, and they have an important role in climate prediction In order to review low and high rainfall patterns, a data base of rainfall has been formed initially in the northwest of Iran. Then a 30-year period, monthly, were selected for the present study from 1984 to 2014, and cells dimension of 10 × 10 km were created in study area. The modern methods of spatial statistics such as spatial autocorrelation global Moran and hot spots were used in order to achieve changes of seasonal precipitation in the northwest by GIS software. The results of this study showed that the spatial distribution of rainfall in northwest of Iran has a high cluster pattern. In the meantime, according to global Moran index and hot spots, precipitation patterns has a positive spatial autocorrelation pattern (high rainfall pattern) in the northwest and northwest, west and southwest region, and parts of the northeast, northwest and southwest region has a negative spatial autocorrelation (low rainfall pattern). In most cases during the study period, a large part of the region, almost half of the total studied area had no significant pattern of spatial autocorrelation.
    Keywords: Precipitation pattern, Global Moran, Hot spots, Northwest
  • Dr Hamid Reza Fooladmand *, Hanieh Mazloom Pages 23-32
    Initial soil moisture content has an important role in soil water infiltration, therefore the values of infiltration and the coefficients of infiltration models are not similar in different initial soil moisture content. Single and double ring methods can be used for infiltration measurement. In this study, 24 infiltration experiments were used based on single and double ring methods in different initial soil moisture content to evaluate the values of cumulative infiltration and infiltration rate. The experiment was done on a soil sample with silty clay loam texture, and the model of Kostiakov was used for fitting the measured infiltration data. Also, the coefficients of the Kostiakov model were determined for all single and double ring experiments, and then the relationships were derived between the coefficients of the Kostiakov model and initial soil moisture content. Furthermore, the relationships were derived between infiltration rate in 180 minute and initial soil moisture content, and between cumulative infiltration with double ring method based on single ring method. For these purposes, 17 experiments were used for calibrating the relationships and the other remained 7 experiments were used for validating the results. The results showed that the values of cumulative infiltration and infiltration rate were higher in all 24 experiments with single ring method than double ring method. Also, the results demonstrated that the obtained relationships for estimating the cumulative infiltration with double ring method based on single ring method are appropriate
    Keywords: Infiltration, Initial soil moisture content, Single ring, Double ring, Model of Kostiakov
  • M.T. Dastorani *, Marzieh Akbari, A.K. Abbasi Pages 33-42
    Water shortage in arid and semi-arid regions has caused development of specific measures for utilization of floodwater by farmers of these regions, which Bandsar is one of these measures widly used in Razavi Khorasan and South Khorasan provinces of Iran. In this research, the effects of flood harvesting on Bandsar’s soil organic mater as well as texture has been evaluated. For this purpose, 5 sites were selected in the research area in south Sabzevar. In eatch site, three soil profiles inside the Bandsars and also three soil profiles outside the Bandsars (as observation plots) were excavated with 60 cm depth, and soil samples were collected from depths of 0-20 cm, 20-40 cm and 40-60cm. totally 90 soil samples were transported to the laboratory for analysis and measurement of organic mater content, and also sand, silt and clay percentage. The results were analysed using SPSS software. Results show that the percentage of organic mater inside the Bandsars is greater than the related outside plots, and the difference is statistically mraningful. The highest values of organic mater is 1. 75% and belongs to inside Bandsars in site 4, and the lowest values of this parameter is 0. 48% measured outside of Bandsars in sites 2 ansdd 5. The highest value of sand is 82. 32% measured outside the Bandsars in site 2, but the highest value of silt (52. 86%) belongs to inside the Bandsarsin site 4 and also the highest percentage of clay (52. 93%) was measured inside the Bandsars in site 5. Overally, Bandsars have increased the organic mater content of the soil and also caused finer soil texture.
    Keywords: Flood harvesting, Soil texture, Bandsar, Agriculture, Arid area, Organic mater
  • Omolbanin Bazrafshan *, Mahdi Oliaei, Hamid Gholami Pages 43-56
    Artificial recharge of aquifers using flood spreading method is a way to increase the groundwater volume and decrease the trend of water table depletion. The most important step in the implementation of flood spreading is the identification of suitable zones. Hence, geographic information system (GIS) and integration methods consist of Boolean logic, fuzzy logic, and overlay index were used to identify the most suitable zones for flood spreading with the aim of artificial recharge of the Sarkhoon plain of Bandar - Abbas. Firstly, five effective factors including surface permeability, slope, alluvium thickness, the ability to water convey in the alluvium and the salinity of water were prepared in ArcGIS software environment. Then, the weights of the layers were determined using the mentioned methods. The comparison of the weighting methods was accomplished using the Kappa statistic, based on the comparison of projected layers with ground control points. According to results, Boolean logic, overlay index, and fuzzy logic respectively projected 34.4%, 35.8%, and 71.4% of the study area as suitable for flood spreading without the constraint of land us. By the use of land use constraint these areas decrease to 21.9%, 26.7%, and 45.66%, respectively. Totally, fuzzy logic with the highest similarity and the highest Kappa statistic was identified as the best method.
    Keywords: Floodwater spreading, Boolean logic, Overlay index, Fuzzy logic, Sarkhoun plain
  • Mahdi Artimani *, Hosein Zeinivand, Naser Tahmasebi, Ali Haghizadeh Pages 57-66
    Due to the importance of analyzing the hydrological behavior of basin, especially basins with no hydrometric station, applying new methods for predicting water balance is necessary. Therefore, in this research daily runoff stream of Gamasiab basin in the south of Hamadan and Kermanshah provinces was simulated based on cellular network using hydrological spatially distributed WetSpa model in GIS. Digital maps of DEM, land use and soil texture and continuous time series of temperature, precipitation, evapotranspiration and discharge are main model inputs. Model in any cellular network by using rainfall, temperature and evaporation data, simulates all water balance components. Calibration of model parameters for the last 20 years of the studied period (1991 to 2010) and validation of model for the first 5 years (1986 to 1990) was done. The results of the model application showed good agreement between observed and simulated data based on statistical criteria of Nash- Sutcliffe efficiency criterion with accuracy above 0.6 .This model based on the coefficient of performance showed that ability to simulate rainfall-runoff in major sub basins is satisfactory.
    Keywords: Daily statistics, Flow simulation, Gamasiab, WetSpa model
  • Babak Mohammadi *, Samad Emamgholizadeh Pages 67-75
    Atmospheric precipitation management and efficient use of these resources are extremely helpful to the management of water resources and it has the basic role in the management of the water resources of hydrological parameter estimate as well. In this research, rainfall estimate of three synoptic station situated in Astara, Lahijan and Jirandeh in Gilan province has been done using artificial neural network (ANN) and support vector machines (SVM). The principal component analysis method (PCA) was applied to determine the data pre-processing and input data. According to the results, the main component analysis method for synoptic stations as well as for the five main components of Astara and jirandeh, and for the four main components of Lahijan station is selected. The results of model-making indicate that the artificial neural network model based on principal component analysis (PCA-ANN) in Astara and Jirandeh stations in order with average 2.74 mm squares of 2.62and mm backup-based support vector machine model analysis of the main components (PCA-SVM) mean squares of squares in Lahijan station with error 2.53 mm can be selected as selected models for the aforementioned stations. Finally, with respect to the results can be fitted such that the methods used for data pre-processing in this research to predicate the rainfall as well as the SVM in Lahijan station and model Ann model in Astara and Jirandeh stations have been acceptable.
    Keywords: Gilan province, Precipitation, Principal component analysis, Artificial neural network, Support vector machine