فهرست مطالب

پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز - پیاپی 15 (بهار و تابستان 1396)

پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز
پیاپی 15 (بهار و تابستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/07/17
  • تعداد عناوین: 25
|
  • عبدالله رمضانی چرمهینه، محمد ذونعمت کرمانی صفحات 1-12
    تراز سطح آب زیرزمینی عاملی است که امکان قضاوت صحیح در مورد روند تغییرات آبخوان و مدیریت لازم در حوزه آبخیز را ایجاد می کند. در این تحقیق از اطلاعات ماهانه 18 چاه مشاهده ای در دشت شهرکرد طی سال های 1379 تا 1389 به منظور شبیه سازی و پیش بینی سطح آب زیرزمینی با مدل های رگرسیون خطی چند متغیره (MLR)، شبکه عصبی پرسپترون چند لایه (MLP) و دو مدل رگرسیونی ماشین بردار پشتیبان (SVR) با توابع کرنل پایه شعاعی (RBF) و خطی (Linear) استفاده شده است. با توجه به معیارهای خطای ضریب راندمان (NS) و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، مدل MLP در 56 درصد و مدل SVR نیز در 44 درصد موارد عملکرد بهتری نسبت به نتایج کل سایر مدل ها داشته اند. به عنوان نمونه در چاه شماره 1 (بخش مرکزی دشت)، مدل SVR-RBF با ترکیب ورودی پارامترهای متشکل از تراز سطح آب زیرزمینی، دما، تبخیر و بارش بر سایر مدل ها برتری داشته است. همچنین مقایسه کلی نتایج دو روش SVR، حاکی از برتری تابع کرنل RBF بر حالت خطی بوده است. عملکرد کلی مدل های MLP، SVR-RBF و SVR-Linear برای معیار NS به ترتیب برابر با 703/0، 656/0 و 655/0 و در شاخص RMSE نیز به ترتیب برابر با 857/0، 905/0 و 914/0 متر به دست آمده است.
    کلیدواژگان: پیش بینی سطح آب زیرزمینی، رگرسیون بردار پشتیبان، شبکه عصبی پرسپترون، رگرسیون چند متغیره، دشت شهرکرد
  • محمدعلی قربانی، رضا دهقانی صفحات 13-24
    میزان کل مواد جامد محلول (TDS) عامل مهمی در مهندسی رودخانه و به ویژه مطالعه کیفیت آب رودخانه ها می باشد. در این تحقیق جهت تحلیل میزان مواد جامد محلول در آب رودخانه بالخلوچای واقع در استان اردبیل از متغیرهای کیفیت شامل بی کربنات، کلرید، سولفات، کلسیم، منیزیم، سدیم و دبی جریان در مقیاس زمانی ماهانه طی دوره آماری (1388-1355) بعنوان ورودی مدل شبکه عصبی بیزین استفاده گردید و نتایج آن با مدل های شبکه عصبی مصنوعی و برنامه ریزی بیان ژن، مقایسه شد. معیارهای ضریب همبستگی، ریشه دوم میانگین مربعات خطا و ضریب نش ساتکلیف برای ارزیابی و نیز مقایسه عملکرد مدل ها مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصله نشان داد که هرچند سه مدل مورد بررسی با دقت قابل قبولی توانسته اند به تخمین میزان مواد جامد محلول در آب بپردازند، لیکن مدل شبکه عصبی بیزین با بیشترین ضریب همبستگی (966/0)، کمترین ریشه دوم یا جذر میانگین مربعات خطا (mg/lit 094/0) و نیز معیار نش ساتکلیف (998/0) در مرحله صحت سنجی در اولویت قرار گرفت. در مجموع نتایج بیان گر برتری مدل شبکه عصبی بیزین در تخمین مقادیر کمینه و بیشینه ی مواد جامد محلول در آب می باشد.
    کلیدواژگان: اردبیل، تخمین، کل مواد جامد محلول، مدل
  • فاطمه زهرا اسدی، رامین فضل اولی، علیرضا عمادی صفحات 25-35
    اطلاع از چگونگی فرسایش و توانایی حمل رسوب در آبراهه های مختلف حوزه از جمله مواردی است که در هر طرح مهندسی رودخانه و هیدرولوژی باید مورد نظر قرار گیرد. در تحقیق حاضر فرسایش و رسوب گذاری در بازه ای به طول 12 کیلومتر از رودخانه تالار با استفاده از مدل HEC-RAS4.0 مورد بررسی و میزان آورد رسوب برای 10 سال آینده پیش بینی شد. به منظور شبیه سازی بازه مورد مطالعه از 40 مقطع عرضی برداشت شده در سال 1385 و برای واسنجی و صحت سنجی مدل از 4 مقطع نقشه برداری شده در سال 1390 استفاده شد. واسنجی و صحت سنجی مدل نشان داد رابطه انتقال رسوب میر-پیتر-مولر تطابق بهتری با نتایج واقعی دارد. برای پیش بینی روند فرسایش و رسوب گذاری، با استفاده از آمار ثبت شده دبی ایستگاه هیدرومتری شیرگاه (در ابتدای بازه) در 30 سال گذشته و به کمک مدل آماری SAMS مقدار دبی ماهانه رودخانه برای 10 سال آینده پیش بینی و مدل رسوب اجرا گردید. تغییرات پروفیل طولی رودخانه نشان می دهد بیشترین تغییرات در محدوده میانی بازه مطالعاتی رخ می دهد و ابتدای بازه به طول حدود 1000 متر با داشتن شیب ملایم، پایدار می باشد. همچنین پیش بینی می شود میزان رسوب خارج شده از بازه مورد مطالعه برای 10 سال آینده به میزان 348534 تن باشد.
    کلیدواژگان: روابط انتقال رسوب، رودخانه تالار، شبیه سازی هیدرولیکی و رسوبی، فرسایش و رسوب گذاری، مدل ریاضی
  • رضا سکوتی اسکویی، داود نیک کامی، ابراهیم بروشکه صفحات 36-44
    فرسایندگی باران به عنوان یکی از مهم ترین عوامل تاثیرگذار بر فرسایش خاک مطرح است که در قالب شاخص هایی بیان می شود. این پژوهش با هدف تعیین شاخص فرسایندگی مناسب در رابطه با تلفات خاک در کرت های استاندارد ایستگاه آبخوان داری پلدشت آذربایجان غربی انجام شد. پس از ثبت مقادیر بارندگی در دوره های زمانی معین، شاخص های مختلف بارندگی محاسبه و مناسب ترین آن برای منطقه انتخاب شد. شاخص انتخابی از طریق شاخص های در دسترس بارندگی نظیر فورنیه اصلاح شده، بارندگی متوسط سالانه و حداکثر بارندگی روزانه در ایستگاه های فاقد آمار شدت باران استان محاسبه و بهترین روش برآورد شاخص بارندگی بدست آمد. برای تهیه نقشه شاخص هم فرسای بارندگی از روش های میان یابی مبتنی بر زمین آمار از طریق ارزیابی متقاطع استفاده شد. نتایج نشان داد AWT IMAGE مناسب ترین شاخص فرسایندگی باران می باشد که با شاخص فورنیه اصلاح شده در سطح 95 درصد اطمینان، همبستگی دارد. براساس رابطه بدست آمده شاخص فرسایندگی باران برای 17 ایستگاه باران سنجی استان برآورد شد. مقایسه روش های زمین آماری نشان داد با وجود آن که مقدار خطای روش کوکریجینگ نسبت به روش های عکس فاصله وزن دار، کریجینگ، اسپلاین به میزان 57/10، 71/0، 6/4 و 67/0 درصد کاهش دارد. ولی به دلیل عدم وجود ایستایی در داده های AWT IMAGE، روش اسپلاین برای میانیابی تغییرات مکانی شاخص فرسایندگی باران نسبت به سایر روش های میانیابی مورد بررسی مناسب تر است. همچنین مقادیر سالیانه این شاخص در استان بین 200 تا 700 مگا ژول بر میلی متر بر هکتار در ساعت بدست آمد. نقشه هم فرسای تهیه شده حاکی از وجود روند کاهشی شاخص فرسایندگی باران از غرب به شرق استان می باشد.
    کلیدواژگان: زمین آمار، شاخص فرسایندگی باران، کرت های فرسایش، استان آذربایجان غربی
  • مازیار محمدی، عطاالله کاویان، لیلا غلامی صفحات 45-60
    به منظور کنترل و کاهش آلودگی در آب های سطحی در مقیاس حوزه های آبخیز به برنامه ها و اقدامات زیست-محیطی در جهت کاهش این آلاینده ها نیاز می باشد و هم چنین برای اطمینان از مقرون به صرفه بودن این اقدامات در مرحله اول نیاز است تا مناطق بحرانی تولید کننده رواناب های آلوده شناسایی شوند. مدل های هیدرولوژیکی فرآیند مبنا ابزاری مناسب در شبیه سازی فرآیندهای حوزه آبخیز می باشند. در این مطالعه برای شبیه سازی دبی و نیترات در حوزه رودخانه تالار از مدل نیمه فیزیکی SWAT استفاده شده است. نتایج حاصل از مدل سازی با استفاده از نرم افزار SWAT-CUP آنالیز حساسیت واسنجی و صحت سنجی شد و سپس توسط شاخص های آماری مورد ارزیابی قرار گرفت. برای آنالیز حساسیت دبی و نیترات از 25 و 11 پارامتر استفاده شد که شماره ی منحنی به عنوان حساس ترین پارامتر شناخته شد. ضریب تبیین، واسنجی دبی و نیترات به ترتیب با مقادیر 68/0 و 75/0 و صحت سنجی آن ها نیز به ترتیب با مقادیر 65/0 و 83/0 محاسبه شد. ضریب نش ساتکلیف برای واسنجی دبی و نیترات به ترتیب 67/0 و 84/0 و در مرحله صحت سنجی 62/0 و 63/0 به دست آمد. در نهایت نیز نقشه دبی و نیترات خروجی از هر زیرحوزه تهیه شد. نتایج حاصل ازاین مطالعه نشان داد که مدل SWAT قادر به شبیه سازی کمی و کیفی آب رودخانه تالار می باشد، از این رو می توان از این مدل به عنوان ابزاری مناسب در مدیریت و برنامه ریزی منابع آب در این حوزه آبخیز استفاده کرد.
    کلیدواژگان: مدل هیدرولوژیکی، واسنجی، صحت سنجی، مدیریت منابع آب، حوزه آبخیز تالار
  • هانیه ببرنژاد زیارت، علی اصغر ذوالفقاری، محمدرضا یزدانی، علی اصغر هاشمی، محمدکیا کیانیان صفحات 61-72
    هدف از مطالعه حاضر ارزیابی دقت سه تابع فرکتالی تیلر و ویت‏کرافت، بیرد و همکاران و کراوچنکو و ژانگ در توصیف توزیع اندازه ذرات (PSD) رسوبات در 14 بند متوالی در دو عمق 15-0 و 30-15 سانتی‏متری است. توزیع اندازه ذرات اولیه رسوبات با روش هیدرومتری در 28 نمونه تعیین گردید. مدل‏های فرکتالی مذکور بر داده های PSD رسوبات مورد مطالعه برازش داده شدند. نتایج نشان داد که ارتباط منظمی در بعدهای فرکتال در بندهای متوالی وجود نداشت. هم چنین نتایج نشان داد که انتقال رسوبات بیشتر از خاک‏های اطراف به داخل بندها صورت گرفته است. مدل‏های دو پارامتری بیرد و همکاران و کراوچنکو و ژانگ برازش بهتری نسبت به مدل یک پارامتری تیلر و ویت‏کرافت بر PSD رسوبات مورد مطالعه دارد. نتایج تحلیل‏های آماری نشان داد که رابطه سیگموییدی با دقت بیشتری نسبت به روابط خطی قادر به برقراری ارتباط بین بعدهای فرکتال و درصد رس، شن و سیلت می‏باشند. آنالیز رگرسیونی گام به گام نشان داد که ارتباط قویی و معنی داری (**97/0 R2=) بین بعد فرکتال مدل تیلر و ویت کرفت با مقدار رس و شن خاک وجود دارد. لذا تعیین PSD رسوبات با استفاده از اندازه گیری مقادیر رس و شن خاک امکان پذیر می‏باشد.
    کلیدواژگان: ابعاد فرکتال، بند های رسوب گیر، رابطه سیگموییدی
  • سلمان میرزایی، فرخ اسدزاده، حبیب نظرنژاد صفحات 73-81
    مقاومت به جریان سطحی از قبیل ضرایب زبری دارسی-ویسباخ و مانینگ یک ورودی مهم در مدل های فرایندی فرسایش خاک به منظور تخمین میزان فرسایش خاک بوده و همین طور در طراحی و اجرای راه کارهای حفاظت آب و خاک بسیار حائز اهمیت است. هدف از تحقیق حاضر، بررسی ضرایب زبری مانینگ و دارسی-ویسباخ در سطح یک خاک لسی تحت پوشش های متفاوت سنگ ریزه سطحی بود. بدین منظور، از یک فلوم به طول شش و عرض 5/0 متر با شیب ثابت سه درصد برای اجرای آزمایش استفاده شد. تیمارها شامل پوشش سنگ ریزه (صفر، 10، 20 و 30 درصد) و جریان های سطحی ( 3، 6 و 9 لیتر در دقیقه) بودند. نتایج نشان داد که با افزایش پوشش سنگ ریزه سطحی ضرایب دارسی- ویسباخ و مانینگ به صورت نمایی افزایش یافت. با افزایش پوشش سنگ ریزه سطحی از صفر به 30 درصد، ضریب دارسی- ویسباخ در جریان های سطحی 3، 6 و 9 لیتر در دقیقه، به ترتیب 3/84، 8/83 و 7/85 درصد افزایش و ضریب زبری مانینگ به ترتیب در جریان های سطحی فوق، 9/96، 7/96 و 4/97 درصد افزایش یافت. مقادیر ضرایب زبری با افزایش سرعت جریان سطحی در یک پوشش سنگ ریزه سطحی به صورت نمایی (99/0=R2) کاهش یافت. همچنین، با افزایش غوطه وری نسبی (نسبت عمق جریان به پوشش سنگریزه سطحی) مقدار (8/f)0.5 به صورت لگاریتمی افزایش یافت. به طور کلی، نتایج این پژوهش نشان داد که ضرایب زبری علاوه بر اندازه و شکل ذرات، تحت تاثیر عواملی از قبیل مقدار، عمق و سرعت جریان سطحی و همچنین، مقدار پوشش سنگ ریزه سطحی می باشد.
    کلیدواژگان: عمق جریان، سرعت جریان، غوطه وری نسبی، ضریب زبری
  • جهانگیر پرهمت، رحیم کاظمی صفحات 82-91
    برآورد میزان ضریب جریان، که متاثر از عوامل مورفومتری، زمین شناسی و هیدرواقلیمی است، همواره یکی از موضوعات مهم در هیدرولوژی بوده و اطلاع از میزان آن، نقش به سزایی در برنامه ریزی و مدیریت بهینه منابع آب دارد. در این پژوهش، ابتدا با بررسی داده های دبی روزانه ایستگاه های آب سنجی و باران سنجی تعداد 22 ایستگاه با آمار مناسب و دوره مشترک آماری سال های آبی1378-1353 انتخاب شد. همچنین با استفاده از نقشه توپوگرافی با مقیاس1:50000 و تعیین موقعیت ایستگاه ها، محدوده مورد پژوهش مشخص و پارامترهای اولیه حوزه با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، استخراج شد. ضریب جریان با استفاده از روش جاستین محاسبه شد. سپس شاخص جریان پایه با استفاده از داده های روزانه جریان و پس از کنترل سری زمانی، به روش فیلتر رقومی برگشتی تک پارامتره، استخراج شد. واحدهای سنگ شناسی با استفاده از نقشه زمین شناسی رقومی شده، با مقیاس 1:250000 و بر اساس نظرات کارشناسی به دو طبقه عمده تقسیم و مساحت تحت پوشش هر واحد در هر حوزه محاسبه شد. تحلیل عاملی و همگن بندی با استفاده از 15 پارامتر انجام و سپس روابط رگرسیونی در سطوح معنی داری کمتر از 1 درصد استخراج شد. اعتبار روابط رگرسیونی با استفاده از آزمون استقلال خطا ها، بررسی نرمال بودن خطا ها و آماره دوربین- واتسون بررسی شد. همچنین میزان دقت مدل های برآوردی و نیز خطای برآوردی آنها براساس معیارهای ضریب تعیین، خطای استاندارد و میانگین خطای مطلق بررسی شد. در مجموع میزان خطای برآوردی برای رابطه منطقه همگن یک به میزان97/17 درصد و برای منطقه همگن دو به میزان 81/27 درصد به دست آمد.
    کلیدواژگان: جریان پایه، فیلتر های رقومی، مدل های منطقه ای، واحد های سنگ شناسی، همگن بندی
  • احمد نجفی، سارا عزیزی قلاتی، محمدحسین مختاری صفحات 92-101
    طبقه بندی جهت استخراج کاربری های اراضی همیشه یکی از مهم ترین کاربردهای سنجش از دور بوده و به همین دلیل روش های متفاوتی ایجاد شده اند. با گذشت زمان روش های پیشرفته تر و با دقت بالاتری به وجود آمدند که باعث افزایش دقت شده و در استخراج کلاس هایی که از نظر طیفی به هم نزدیک تر بودند بهتر عمل کرده اند. یکی از این روش ها ماشین بردار پشتیبان است که در این تحقیق از این روش برای استخراج کاربری های جنگل، کشاورزی، مرتع و شهر استفاده شده و کرنل های مختلف آن شامل خطی (Linear)، چندجمله ای (Polynomial)، شعاعی (RBF) و حلقوی (Sigmoid) مورد ارزیابی قرار گرفتند تا بهترین کرنل جهت استخراج کاربری های نامبرده مشخص گردد. نتیجه نشان داد بهترین ضریب کاپا و دقت کلی به ترتیب مربوط به پلی نومیال های درجه 5، 6 و 4 و کمترین مربوط به حلقوی یا Sigmoid است. با افزایش درجه پلی نومیال (بجز درجه 2) به ضریب کاپا و دقت کلی افزوده شد. در کل به این نتیجه رسیدیم که با افزایش درجات پلی نومیال مرز بین کلاس ها بهتر تفکیک شد و در قسمت هایی که از نظر طیفی نزدیک به هم بودند موفق تر عمل نمود. همچنین افزایش درجه در پلی نومیال باعث شد با دقت بیشتری مرز بین کلاس ها جدا شوند. همچنین هنگامی که هدف ما طبقه بندی بیش از دو کاربری است استفاده از درجات بالاتر پلی نومیال (ترجیحا 5 یا 6) توصیه می شود.
    کلیدواژگان: کاربری اراضی، ماشین بردار پشتیبان، طبقه بندی، سنجش از دور
  • علی افروزی، حمید زارع ابیانه صفحات 102-111
    با توجه به اتکاء بخش های کشاورزی، صنعت و شرب در استان همدان به منابع آب زیرزمینی، مدل سازی و پیش بینی نوسانات تراز آب زیرزمینی برای بهره برداری از این منبع یک ضرورت اساسی است. مدل های سری زمانی یکی از روش های قابل استفاده در این زمینه است، که با کاربرد اصولی و صحیح آن ها، در عین سادگی، پیش بینی های کوتاه مدت خوبی را به دست می دهند. بدین منظور داده های خام چاه های مشاهداتی دشت های استان همدان تهیه شدند، که پس از ویرایش و استفاده از چندضلعی تیسن، سری زمانی تراز آب زیرزمینی هر دشت تشکیل شد. آزمون من-کندال وجود روند قطعی در تمام سری های زمانی دشت های استان همدان را نشان داد، که بدین ترتیب لازم شد با کسر جمله روند از سری های زمانی تراز آب زیرزمینی روندزدایی شود. سپس آزمون ریشه واحد برای بررسی مانایی سری های زمانی انجام شد و با توجه به روش باکس-جنکینز، مدل های ARIMA فصلی روی داده های نمونه برازش و مناسب ترین آن ها انتخاب شدند. سپس از مدل های ARIMA فصلی برای پیش بینی 12 ماهه استفاده شد که پیش بینی های خارج از نمونه خوبی را به دست دادند. به طوری که بین همه دشت های تحت مطالعه کمترین ضریب همبستگی پیرسون 93/0 و بیشترین جذر میانگین مربع خطا 73/0 متر برای دشت همدان-بهار به دست آمد. همچنین بهترین پیش بینی 12 ماهه در دشت کبودرآهنگ با مقدار ضریب همبستگی پیرسون 99/0 و جذر میانگین مربع خطا 20/0 متر صورت گرفت.
    کلیدواژگان: افت آب زیرزمینی، باکس-جنکینز، روند، ARIMA فصلی، SARIMA
  • الیاس رمضانی پور، ابوالفضل مساعدی، منصور مصداقی صفحات 112-124
    پدیده ی فرسایش، انتقال رسوب و رسوبگذاری، خسارات زیان بار اقتصادی، فنی و زیست محیطی به وجود می آورد. به طور کلی مقدار رسوب در حال انتقال تابعی از مقدار دبی رودخانه می باشد، ولی معادلات ارائه شده در این ارتباط دارای خطای زیادی می باشند. این تحقیق به منظور ارائه مدل بهینه برآورد بار رسوب معلق در تعدادی از زیر حوزه های حوزه آبخیز کشف رود (شامل ایستگاه های هیدرومتری موشنگ، گلمکان، دولت آباد خرم دره، سراسیاب شاندیز، گلستان جاغرق و حصار دهبار) انجام گرفته است. در این راستا جهت کاهش مقدار خطا در معادله مدل برآورد رسوب معلق (منحنی سنجه رسوب)، اقدام به ارزیابی و مقایسه روش های تلفیقی در قالب تحلیل توابع رگرسیونی مختلف براساس کلاسه بندی زمانی داده های دبی و رسوب متناظر آن در یک دوره طولانی مدت 30 ساله گردید. مدل های زمانی مختلف با استفاده از 12معیار خطاسنجی مورد آزمون قرار گرفتند تا مدل بهینه برآورد بار رسوب معلق انتخاب گردد. نتایج نشان دهنده برتری مدل هیدرولوژیکی در درجه اول و مدل پوشش گیاهی و مدل اقلیمی در درجه های بعدی می باشد. بنابراین مدل هیدرولوژیکی، پوشش گیاهی و اقلیمی به ترتیب با داشتن کمترین میزان خطای برآورد، به عنوان مدل های بهینه برآورد بار رسوب معلق در حوزه های ذکر شده انتخاب گردید. در مقابل مدل سالانه که در آن هیچ گونه کلاسه بندی برای داده های دبی جریان و دبی رسوب متناظر آن صورت نگرفته است به عنوان ناکارآمدترین مدل شناخته شد. به طور کلی میزان خطا در برآورد رسوب در ماه های کم آب و یا ماه های خشک کمتر از ماه های پرآب و یا ماه های مرطوب است. در این ماه ها تاثیر پذیری رسوب معلق از دبی نسبت به سایر عوامل موثر بر انتقال رسوب مشهودتر است. پیشنهاد می شود مشابه این تحقیق در رابطه با تعداد بیشتری حوزه و در شرایط مختلف جغرافیایی انجام شده تا در نهایت بتوان روش های دقیق تری در رابطه با برآورد رسوب معلق با استفاده از منحنی سنجه رسوب ارائه نمود.
    کلیدواژگان: رسوب معلق، دبی جریان، منحنی سنجه رسوب، آماره های خطاسنجی، مدل زمانی برآورد رسوب
  • محسن ذبیحی، رئوف مصطفی زاده، معراج شرری صفحات 125-136
    تغییرات زمانی دوره های خشک و مرطوب تحت تاثیر تغییرات اقلیمی است و بر دسترسی منابع آب و طرح های مدیریتی تاثیر خواهد گذاشت. در پژوهش حاضر، دوره های خشک و مرطوب در هفت ایستگاه سینوپتیک در غرب ایران (استان کردستان) تحلیل شده است. تعداد ماه های متوالی با مقادیر استاندارد بیش تر یا کم تر از مقدار صفر با استفاده از شاخص استاندارد شده بارش و شاخص استاندارد شده بارش و تبخیر-تعرق به عنوان شاخص های مهم پایش خشکسالی هواشناسی با استفاده از نرم افزار R تعیین شد. خصوصیات دوره های خشک و مرطوب با استفاده از شاخص های SPI و SPEI در مقیاس سه ماهه محاسبه و طبقه بندی شدند. خصوصیات دوره های خشک و مرطوب شامل تعداد دوره های خشک و مرطوب، حداقل و حداکثر شدت خشکسالی، حداکثر و حداقل و میانگین تداوم خشکسالی محاسبه شدند. بر اساس نتایج، شاخص SPEI متوسط شدت بیش تری را برای دوره های خشک و مرطوب در تمام ایستگاه های منطقه مورد مطالعه برآورد نموده است. بر اساس نتایج، مشخص شد که شاخص های SPI و SPEI در تعیین دوره های طولانی خشک و مرطوب تفاوت معنی داری ندارند. مقدار SPEI بالاترین تعداد تغییر بین وقوع دوره های خشک و مرطوب را برآورد می کند که با تغییرات فصلی درجه حرارت و تبخیر و تعرق محاسباتی در ارتباط می باشد. هم چنین ارتباط خوبی بین شاخص ها در شناسایی تعداد ماه های مرطوب وجود ندارد، درحالی که بین تعداد ماه های خشک با استفاده از شاخص های مذکور ارتباط مثبت معنی داری به دست آمد. نتایج نشان داد که نتایج دو شاخص مذکور در تعیین شدت های خشک و مرطوب شدید (حدی) با توجه به ضریب همبستگی غیرمعنی دار، در یک راستا نیستند، به طوری که بر اساس شاخص SPEI تعداد ماه هایی با خشکسالی شدید در ایستگاه های سنندج و بانه، به ترتیب برابر 13 و 5 ماه بوده است. هم چنین در 4 مورد از ایستگاه ها شاخص SPEI حداقل 1 ماه را به عنوان خشکسالی خیلی شدید مشخص نموده است. همبستگی بالا بین شدت دوره های مرطوب با کاربرد SPI و SPEI به دست آمد. مقایسه شاخص SPEI با دیگر روش ها برای درک وقوع و تغییرپذیری وقایع خشک و مرطوب در مناطق اقلیمی مختلف ضروری است.
    کلیدواژگان: اقلیم، شاخص استاندارد شده بارش- تبخیر و تعرق، شدت و مدت خشکسالی، استان کردستان، SPI، SPEI
  • امید بابامیری، حامد نوذری، صفر معروفی صفحات 137-146
    تبخیر– تعرق یکی از مهم ترین اجزای چرخه هیدرولوژی برای برنامه ریزی سیستم های آبیاری و ارزیابی اثرات هیدرولوژی تغییر اقلیم است. مدل سازی و پیش بینی سری های زمانی تبخیر– تعرق با روش پنمن مانتیث برای ایستگاه سینوپتیک تبریز با استفاده از مدل های ARIMA و SARIMA به عنوان مدل های تصادفی خطی مورد مطالعه قرار گرفت. در این تحقیق، از آمار و اطلاعات ایستگاه تبریز در دوره آماری 2010- 1986 استفاده شد و پس از محاسبه تبخیر– تعرق پتانسیل، از 20 سال اول داده ها برای پیش بینی و 5 سال آخر آنها برای صحت سنجی مدل استفاده شد. محاسبات مربوطه در دو حالت متمایز انجام شد. در حالت اول همه داده ها به عنوان یک سری سالانه در نظر گرفته شدند و مدل مناسب آنها برازش داده شد. در حالت دوم سری های ماهانه به صورت مجزا در طول دوره آماری انتخاب شدند و برای هر یک از آنها، بهترین مدل برازش داده شده انتخاب گردید. نتایج نشان دادکه حالت اول با ضریب تعیین و ریشه میانگین مربعات خطا، به ترتیب 964/0 و 85/14 در مقایسه با حالت دوم با ضریب تعیین و ریشه میانگین مربعات خطا به ترتیب 963/0 و 52/15، تفاوت معنی داری نداشته و علی رغم آنکه روش اول در حدود 67/0 میلی متر در ماه خطای کمتری در بر داشته است، ولی در مجموع نتایج دو روش اختلاف معنی داری را ندارد و هر دو قابل توصیه می باشند. در حالت کلی روش اول به دلیل در بر گرفتن محاسبات کمتر قابل توصیه می باشد.
    کلیدواژگان: پیش بینی، پنمن مانتیث، ARIMA و SARIMA
  • علیرضا عرب عامری، کوروش شیرانی، خلیل رضایی صفحات 147-160
    در این پژوهش، ابتدا حوزه ونک به دلیل حساسیت بالای آن به زمین لغزش انتخاب گردید، سپس با استفاده از نقشه های توپوگرافی، زمین شناسی و عملیات میدانی با استفاده از GPS، نقشه پراکنش زمین لغزش ها به عنوان متغیر وابسته تهیه گردید. از تعداد کل 110 زمین لغزش، 77 زمین لغزش (70٪) برای مدل سازی و 33 زمین لغزش (30٪) برای اعتبار سنجی مدل مورد استفاده قرار گرفت. سپس لایه های عوامل موثر در زمین لغزش شامل درجه شیب، جهت شیب، شکل شیب، طبقات ارتفاعی، لیتولوژی، کاربری اراضی، فاصله از جاده، فاصله از گسل، فاصله از آبراهه، تراکم آبراهه، شاخص رطوبت توپوگرافی و شاخص پوشش گیاهی تفاضلی نرمال تهیه گردید. رابطه بین زمین لغزش ها و عوامل موثر در زمین لغزش با استفاده از مدل های وزن واقعه و نسبت فراوانی محاسبه گردید. نهایتا، نقشه حساسیت زمین لغزش در پنج کلاس خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد طبقه بندی گردید. جهت اعتبارسنجی، نتایج با زمین لغزش هایی که در مرحله آموزش مدل ها استفاده نشده بود، مقایسه گردید. متعاقبا، منحنی ROC رسم گردیده و مساحت زیر منحنی برای نقشه های حساسیت زمین لغزش محاسبه گردید. نتایج بدست آمده از اعتبارسنجی نشان داد که مقادیر AUC برای مدل های نسبت فراوانی و وزن واقعه به ترتیب 734/0 (4/73٪) و 623/0 (3/62٪) می باشد. بنابراین، نتایج نشان داد که مدل نسبت فراوانی مناسب تر از مدل وزن واقعه می باشد. نهایتا، اعتبارسنجی تطابق رضایت بخشی را بین نتایج حاصل از نقشه حساسیت و داده های زمین لغزش موجود در منطقه نشان داد.
    کلیدواژگان: پهنه بندی، زمین لغزش، روش نسبت فراوانی، روش وزن واقعه، حوزه ونک
  • مجید محمدی، حمیدرضا پورقاسمی صفحات 161-170
    زمین لغزش به عنوان یکی از بلایای طبیعی، خطراتزیادی به ویژه در مناطق کوهستانی داشته و منجر به خسارت جانی و مالی فراوانی در سرتاسر دنیا می شود. ایران به ویژه در مناطق شمالی و غربی به خاطر شرایط اقلیمی و توپوگرافی، همواره در معرض خطر زمین لغزش می باشد. هدف از این پژوهش، ارزیابی عوامل موثر بر وقوع زمین لغزش و تهیه نقشه حساسیت آن در بخشی از استان گلستان با استفاده از الگوریتم نوین جنگل تصادفی است. در ابتدا موقعیت زمین لغزش ها با استفاده از مطالعات میدانی، گزارش های تاریخی و گوگل ارث مشخص شد. در مجموع 78 زمین لغزش در منطقه شناسایی، که به دو گروه برای مدل سازی (70 درصد) و ارزیابی (30 درصد) تقسیم شدند. یازده نقشه از عوامل موثر بر وقوع زمین لغزش شامل جهت شیب، ارتفاع، فاصله از رودخانه، فاصله از گسل، فاصله از جاده، سنگ شناسی، کاربری اراضی، شاخص طول شیب، شکل شیب، بارش و درجه شیب تهیه شد. ارتباط عوامل موثر و نقشه پراکنش زمین لغزش ها و اولویت آن ها با استفاده از الگوریتم جنگل تصادفی بررسی و سپس نقشه حساسیت زمین لغزش در محیط GIS تهیه گردید. اولویت بندی عوامل موثر نشان داد که فاصله از جاده، فاصله از گسل و ارتفاع به ترتیب بیش ترین تاثیر را در منطقه مورد مطالعه داشته اند. نهایتا نقشه حساسیت زمین لغزش تهیه شده با استفاده از الگوریتم جنگل تصادفی به چهار طبقه شامل حساسیت کم (18/29 درصد)، متوسط (44/33 درصد)، زیاد (82/24 درصد) و خیلی زیاد (55/12 درصد) تقسیم شد. برای ارزیابی نقشه تهیه شده از منحنی ROC و تخمین سطح زیرمنحنی از 30 درصد زمین لغزش های استفاده نشده در مدل سازی استفاده گردید. نتایج نشان داد مدل جنگل تصادفی با سطح زیر منحنی 706/0 دقت قابل قبولی برای تهیه نقشه حساسیت زمین لغزش ارائه کرده است.
    کلیدواژگان: زمین لغزش، نقشه حساسیت زمین لغزش، سامانه اطلاعات جغرافیایی، الگوریتم جنگل تصادفی
  • زهرا دولتخواهی، محمدرضا جوادی، مهدی وفاخواه صفحات 171-179
    در طی سال های اخیر، وقوع زمین لغزش در نقاط مختلف و به دلایل گوناگون نظیر تغییر در نوع استفاده از زمین و احداث جاده روبه فزونی یافته است. به این دلیل، بررسی و تحقیق و تفحص در رابطه با این پدیده و ارزیابی عوامل ایجاد و شناسایی مناطق حساس به منظور پیشگیری و جلوگیری از خسارات احتمالی آن امری ضروری می باشد. بدین منظور تحقیق فوق در حوزه آبخیز شمال تهران با مساحت حدود 14/42 کیلومتر مربع به انجام رسیده است. به منظور پهنه بندی خطر زمین لغزش در منطقه مورد نظر با استفاده از دو روش رگرسیون دو متغیره و چند متغیره در ابتدا پس از بررسی های میدانی، 9 عامل شیب، جهت، ارتفاع، فاصله از گسل، سنگ شناسی، فاصله از آبراهه، فاصله از جاده، بارندگی، کاربری اراضی در منطقه به عنوان عوامل موثر در وقوع زمین لغزش ها مورد شناسایی قرار گرفتند و سپس لایه های اطلاعاتی مربوطه در محیط نرم‏افزاری ArcGIS تهیه و بر اساس هر روش نقشه پهنه بندی خطر زمین لغزش تهیه گردید و برای ارزیابی روش ها با نقشه پراکنش زمین لغزش مقایسه گردیدند. نتایج نشان داد که در روش رگرسیون دو متغیره، وقوع زمین لغزش با معیارهای فاصله از جاده، شیب، فاصله از گسل، طبقات بارندگی و سنگ شناسی رابطه معنی داری دارد که میزان آنها به ترتیب 51/0، 31/0، 167/0، 33/0، 10/0 می باشد. ضریب تبیین بدست آمده در روش چند متغیره برابر با 65/0 بود که تمامی عوامل در سطح 99/0 معنی دار بوده اند.با توجه به آنکه دقت نتایج برای روش دو متغیره 89/0 و برای روش رگرسیون چند متغیره برابر با 92/0 بوده می توان روش رگرسیون چند متغیره را روش مناسب تری تشخیص داد.
    کلیدواژگان: پهنه بندی خطر زمین لغزش، روش های آماری، شاخص زمین لغزش، حوزه آبخیز شمال تهران
  • سهراب خلیلی واودره، علی شاهنظری، میرخالق ضیاءتبار احمدی، مجتبی چراغی زاده صفحات 180-190
    برای تولید نیازهای غذایی جمعیت در حال رشد جهان، لازم است بهره وری آب کشاورزی افزایش یابد. بخش عمده این افزایش باید به واسطه سرمایه گذاری های مرتبط با بهبود عملیات های آبیاری و زهکشی در اراضی کشاورزی موجود حاصل شود. هزینه بالای اجرای طرح های زهکشی و محدودیت های مالی، اجرای این طرح ها را با چالش روبرو می کند؛ لذا به منظور استفاده بهینه از منابع مالی موجود، اولویت بندی مکانی اجرا، امری اجتناب ناپذیر خواهد بود. در این پژوهش اولویت بندی مکانی زهکشی زیرزمینی در محدوده پروژه آبیاری و زهکشی البرز با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی مورد بررسی قرار گرفت. اولویت بندی بر مبنای داده های هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک و فاصله تا سطح ایستابی (عمق سطح ایستابی)، انجام شد. پس از تعیین حدود آستانه برای هر یک از عوامل موثر، مکان یابی انجام و نقشه های پهنه بندی استخراج شد. بعد از ترکیب
    نقشه های پهنه بندی شده، نقشه اولویت اجرای زهکشی زیرزمینی به دست آمد. برای انجام میان یابی از ابزار آنالیز زمین آمار نرم افزار ArcGIS استفاده شد. با توجه به نتایج، روش کریجینگ نتایج قابل قبولی را در در میان یابی ارایه داد. پس از پهنه بندی موقعیت های با اولویت های مختلف برای زهکشی، مشخص شد مساحتی در حدود 10300 هکتار (حدود 55 % از مجموع اراضی) در اولویت های اول و دوم اجرا قرار گرفت. این اراضی عموما در نیمه شمالی محدوده در نزدیکی دریای خزر بودند. مشکل اصلی در این مناطق شوری، ماندابی بودن اراضی یا تلفیقی از این دو عامل بود. با توجه به تاثیر زهکشی بر بهبود عملکرد برنج به عنوان یکی از اصلی ترین محصولات محدوده مورد مطالعه، اجرای سیستم های زهکشی برای اولویت های بالا توصیه می شود.
    کلیدواژگان: بهسازی و تهویه خاک، زهکشی زیرزمینی، مازندران، مکان یابی
  • سیدمحسن سیدان، محمدرضا کهنسال، محمد قربانی صفحات 191-201
    مدل بندی پایدار در مدیریت منابع آب نیاز به شناخت ارتباط بین مصارف مختلف آب و نتایج بلند مدت آن از یک سوی و توجه به دسترسی به آب در حال و آینده و تقاضای آن از دیگر سوی دارد. حوزه آبخیز دشت همدان - بهار یکی از مناطق بحرانی استان همدان در سال های اخیر است. در این دشت به علت عدم مدیریت صحیح مصرف آب، سطح آب زیرزمینی به شدت افت کرده است. هدف این پژوهش ارائه مدلی به منظور یافتن حداکثر منافع خالص کشاورزان با توجه به پایداری سفره آب زیرزمینی است. با توجه به اینکه اثر تخلیه آب زیرزمینی درطول زمان انباشته می شود، زمان به عنوان یک متغیر اساسی در حل مسئله بهینه سازی آب مطرح است. بنابر این استفاده از مدل های پویا مانند روش کنترل بهینه در این موضوع مناسب است. با استفاده از مدل کنترل بهینه، می توان مسیر بهینه استخراج آب از منابع زیرزمینی را مشخص کرد. در این مدل افزایش هزینه استحصال آب به علت بهره برداری بیشتر بصورت محدودیت وارد جریان مدل سازی شده و آثار درونی سازی این هزینه بر مسیر بهینه استحصال و قیمت تعیین شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که در صورت استفاده بهینه از آب و با در نظر گرفتن حداکثر رفاه کشاورزان، 45 سال زمان لازم است که سطح ایستابی آب از 1716 به 1732 متر افزایش و در سطح بهینه قرار گیرد. در طول این مدت قیمت هر مترمکعب آب از 3200 به 2200 ریال کاهش یافته و برداشت از سفره آب زیرزمینی سالیانه به میزان 7/1 میلیون مترمکعب کاسته می شود. به این ترتیب رعایت حد تعیین شده از یک طرف موجب حفظ و پایداری سفره شده و از طرف دیگر توسعه و ادامه پایدار فعالیت های کشاورزی و افزایش درآمد کشاورزان منطقه را به دنبال خواهد داشت.
    کلیدواژگان: برداشت بهینه آب، پایداری سفره آب زیرزمینی، روش کنترل بهینه، مدیریت منابع آب، منافع خالص کشاورزان
  • نصیر خوجه، جمال قدوسی، روح الله اسماعیلی صفحات 202-212
    با توجه به اهمیت سازندهای لسی که سطح وسیعی از استان گلستان را در بر گرفته است و نقش بسزای آن در تولید رسوب رودخانه گرگان رود، شناخت دقیق تر اشکال فرسایشی لس ها جهت ارائه راهکارهای لازم برای معضل فرسایش و رسوب در آنها بویژه فرسایش خندقی ضروری به نظر می رسد. بنابراین در تحقیق حاضر برای شناخت مکانیزم شکل گیری خندق ها در سازند لسی اقدام به ارائه مدل رگرسیونی از طریق بررسی عوامل موثر زمین محیطی بر رخداد فرسایش خندقی گردیده است. بدین منظور پس از بررسی عکس های هوایی با مقیاس 1:20000 و مطالعات پایه ای از قبیل، اقلیم، زمین شناسی، خاک، پوشش گیاهی، کاربری اراضی، موقعیت مکانی خندق های مورد نظر(منطقه تمر قره قوزی) مشخص و پس از تهیه نقشه واحد کاری در محیط GIS، اقدام به نقشه برداری گردید. همچنین به منظور بررسی تاثیر پوشش گیاهی در شکل گیری فرسایش خندقی نیز اقدام به برداشت تراکم پوشش گیاهی از طریق استقرار پلات های یک متر مربعی ( 1×1) شده است. در نهایت پس از تعیین و محاسبه ارتباط بین عوامل زمین محیطی با شکل گیری، رشد و گسترش فرسایش خندقی از طریق تجزیه و تحلیل چند متغیره، با استفاده از نرم افزار SPSS، مدل رگرسیونی مناسب برای توسعه فرسایش خندقی حاصل شد. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل داده ها حاکی از آن است که عوامل زمین محیطی از قبیل طبقات ارتفاعی، شیب زمین، جهت دامنه، ارتفاع دامنه، بارندگی سالانه، واحدهای سنگی، تیپ اراضی و تراکم پوشش گیاهی در شکل گیری و گسترش فرسایش خندقی در سازند لسی نقش موثری دارند.
    کلیدواژگان: فرسایش خندقی، لس، مکانیسم شکل گیری خندق، عوامل زمین محیطی، مدل رگرسیونی، GIS
  • مصطفی رشیدپور، کریم سلیمانی، کاکا شاهدی، ولی الله کریمی صفحات 213-224
    سیل گرفتگی در نتیجه ایجاد نقص و یا ناکارآمدی در سیستم های زهکشی رواناب سطحی از مشکلات اجتناب ناپذیر بسیاری از حوزه های شهری ایران به شمارمی رود. این مقاله نشان می دهد چگونه می توان با استفاده از یک مدل تک بعدی هیدروردینامیکی، گسترش سیلاب در یک شبکه زهکشی رواناب سطحی، متشکل از سیستم زهکش سطحی (خیابان ها به همراه کانال های روباز) و همچنین سیستم زهکش زیر سطحی (لوله ها و مجاری زیر زمینی) به همراه اثر متقابل آنها را شبیه سازی نمود. نتایج حاصل از فرآیند واسنجی و اعتبار سنجی نشان می دهد مدل توانایی قابل قبولی در شبیه سازی شکل کلی هیدروگراف و برآورد حجم جریان و دبی اوج سیلاب ها دارد. مقدار پایینRMSE تاییدی بر قابل پذیرش بودن شکل کلی هیدروگراف شبیه سازی شده توسط مدل است. مقدار مطلق %BIAS کمتر از 20 درصد بوده که نشان می دهد مدل کالیبره شده حجم کل جریان را در حد قابل قبولی پیش بینی نموده است. نتایج این تحقیق استفاده از مدل های هیدرودینامیکی تک بعدی را در شبیه سازی سیلاب در شبکه جمع آوری رواناب سطحی، مورد تاکید قرار می دهد.
    کلیدواژگان: رواناب سطحی، حوزه شهری، شبیه سازی، مدل تک بعدی، بابلسر
  • عیسی جعفری فوتمی، حمید نیک نهاد قرماخر، موسی اکبرلو، عبدالرضا بهره مند صفحات 225-234
    پس از سیل های ویرانگر اوایل دهه هفتاد در استان گلستان، عملیات بیومکانیکی فراوانی به منظور احیاء پوشش گیاهی و اثرگذاری بر میزان رواناب در سرشاخه های گرگانرود انجام شده است بطوریکه ارزیابی نتایج این عملیات ها نیازمند مطالعات وسیعی می باشد. تحقیق حاضر به منظور بررسی اثرات عملیات اصلاح بیومکانیکی بر برخی خصوصیات خاک در دشت کالپوش که از زیرحوزه های رودخانه گرگان رود می باشد، انجام گردید. پس از تهیه نقشه واحدهای کاری، نمونه های خاک (75 نمونه) از یک واحدکاری دارای مناطق عملیاتی (احداث فارو و کاشت آتریپلکس درفاروها به همراه مناطق مابین خطوط فارو) و شاهد برداشت شدند. در هر تیمار (پای بوته های کاشته شده در فاروها، مناطق مابین فاروها که فاقد آتریپلکس بودند و منطقه شاهد) نمونه های خاک از عمق 15-0 سانتی متری و در پنج تکرار از پنج موقعیت شیب (پنجه شیب، پای شیب، شیب پشتی، شانه شیب و قله)، مجموعا 25 تکرار در هر تیمار، برداشت شدند و در آزمایشگاه، برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی نمونه های خاک اندازه گیری شد. به منظور تجزیه و تحلیل داده ها از روش تجزیه واریانس و آزمون توکی و نرم افزار SPSS نسخه 18 استفاده شد. نتایج نشان داد که بر اثر عملیات اصلاح بیومکانیکی از یک طرف در تمامی موقعیت های شیب، ظرفیت رطوبت اشباع و پایدارای خاکدانه ها در تیمار پای بوته ها در قیاس با منطقه شاهد بطور معنی داری کاهش یافته و از طرف دیگر درصد ذرات رس افزایش معنی داری یافته است.
    کلیدواژگان: خصوصیات خاک، عملیات بیومکانیکی، گرگان رود، موقعیت های شیب
  • مه روز نورعلی، بیژن قهرمان، محسن پوررضا بیلندی، کامران داوری صفحات 235-249
    مدل های هیدرولوژیکی اغلب شامل پارامترهایی هستند که به طور مستقیم نمی توانند اندازه گیری شوند. تخمین پارامترها توسط روش ها و الگوریتم های مختلف بهینه سازی هم با خطا همراه است. بنابراین تجزیه و تحلیل عدم قطعیت امری ضروری به شمار می آید. در تحقیق حاضر از الگوریتم DREAM-ZS (از الگوریتم های مبتنی بر مونت کارلو زنجیره مارکوف) به منظور بررسی عدم قطعیت پارامترهای مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS در حوزه آبخیز تمر به مساحت 1530 کیلومتر مربع واقع در استان گلستان استفاده شد. به منظور ارزیابی عدم قطعیت 24 پارامتر بکار رفته درمدل HEC-HMS، سه رویداد سیل برای واسنجی و یک رویداد سیل در اعتباریابی استفاده گردید. نتایج حاصل از واسنجی نشان داد که بازه های 95 درصد عدم قطعیت کل، بیشتر داده های مشاهده ای بویژه دبی اوج را در برگرفتند. همچنین علاوه بر عدم قطعیت ناشی از پارامترهای مدل بارش رواناب، منابع دیگر عدم قطعیت مانند ساختار مدل و داده های ورودی هم سهم مهمی در خطای شبیه سازی دارند. با مشاهده مقادیر پایین ضریب تغییرات برای پارامتر CN (شماره منحنی) در تمامی سیلاب ها، این پارامتر به عنوان حساس ترین پارامتر به حساب آمد. هیستوگرام های پسین پارامترها نشان داد که بیشتر پارامترها به خوبی تعیین شده اند و ناحیه کوچکی از توزیع های یکنواخت پیشین را اشغال می کنند. همچنین بهترین شبیه سازی حاصل از اجرای الگوریتم عدم قطعیت DREAM-ZS آشکارا بر شبیه سازی حاصل از الگوریتم جستجوی خودکار نلدر و مید برتری داشت.
    کلیدواژگان: عدم قطعیت، HEC-HMS، حوزه آبخیز تمر، الگوریتم نلدر و مید، الگوریتم DREAM-ZS
  • سعید جانی زاده، مهدی وفاخواه صفحات 250-258
    پیش بینی دبی اوج سیلاب و حجم رواناب یکی از چالش های مهم در مدیریت حوزه های آبخیز می باشد. پژوهش حاضر با هدف تخمین دبی اوج سیلاب و حجم رواناب به کمک شبکه عصبی مصنوعی و شبکه عصبی-فازی تطبیقی در حوزه آبخیز کسیلیان صورت گرفته است. بدین منظور 15 ویژگی بارندگی برای 60 رگبار از سال 1354 تا 1388 مدنظر قرار گرفت. شاخص های آماری میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب کارایی (CE) و ضریب تبیین (R2) برای ارزیابی کارآیی مدل ها استفاده شدند. نتایج نشان داد که متغیر دبی اوج سیلاب روش شبکه عصبی- فازی تطبیقی با ضریب تبیین 95/0، مجموع میانگین مربعات خطای 22/1 و ضریب کارایی 85 درصد نسبت به شبکه عصبی مصنوعی با ضریب تبیین 86/0، مجموع میانگین مربعات خطای 28/1 و ضریب کارایی 82 درصد عملکرد بهتری داشته است. در متغیر حجم رواناب نیز شبکه عصبی فازی- تطبیقی با ضریب تبیین 99/0، مجموع میانگین مربعات خطای 54/2369 و ضریب کارآیی 99 درصد نسبت به شبکه عصبی مصنوعی ضریب تبیین 98/0، مجموع میانگین مربعات خطای 82/10282 و ضریب کارایی 98 درصد عملکرد بهتری ارئه نمود. با توجه به نتایج آنالیز حساسیت بارش مازاد حساس ترین عامل در تخمین دبی اوج و حجم رواناب شناخته شد.
    کلیدواژگان: آنالیز حساسیت، بارش مازاد، تحلیل عاملی، حوزه آبخیز کسیلیان، شبکه عصبی مصنوعی، شبکه عصبی- فازی تطبیقی
  • محسن مصطفی، شعبان شتایی جویباری، مجید لطفعلیان، امیر سعدالدین صفحات 259-267
    طراحی، ساخت و ارزیابی شبکه جاده جزء مطالعات امور زیربنایی در حوزه آبخیز می باشد.این مطالعه به منظور ارزیابی وضعیت اتصالات شبکه جاده های موجود درحوزه آبخیز چهل چای استان گلستان، با استفاده از شاخص های آلفا (α)، بتا (β)، اتا (η)، گاما (γ)، تراکم شبکه و تغییر مسیر بر مبنای تئوری گراف انجام گرفته است. ابتدا نقشه شبکه جاده های موجود با استفاده از نقشه های توپوگرافی 25000/1، تصاویر ماهواره ای و برداشت زمینی با GPS تهیه شد. در مرحله بعد مقدار هر کدام از شاخص هابرای شبکه جاده موجود در کاربری های جنگل، غیرجنگل و کل منطقه محاسبه و سپس با یکدیگر و حالت استاندارد مورد مقایسه قرار گرفتند. در کاربری جنگل، غیرجنگل و کل منطقه مقادیر شاخص آلفا به ترتیب برابر 79/0، 14/0 و 21/0-، شاخص بتا برابر 4/0، 78/0 و 56/0، شاخص اتا برابر با 2/1، .64/0 و 32/1، شاخص گاما برابر با 37/0، 23/0 و 19/0، شاخص تراکم شبکه برابر با12/6، 53/27 و 12/13 متر در هکتار و شاخص تغییر مسیر برابر با 61/0، 81/0 و 77/0 به دست آمد. نتایج حاصل از مقایسه شاخص ها نشان داد که شبکه جاده در منطقه جنگلی دارای اتصال مناسب بوده، در حالی که در مناطق غیرجنگلی دارای اتصال نامناسب و در کل منطقه دارای اتصال خیلی ضعیف می باشد. همچنین تراکم شبکه جاده در مناطق جنگلی ناکافی بوده و در مناطق غیرجنگلی با وجود افزایش تراکم، مقدار اتصالات کاهش یافته و در کل منطقه سرعت شبکه به دلیل وضعیت توپوگرافی ناهموار، مقدار توسعه شبکه پایین می باشد. نتایج کلی این تحقیق نشان داد با وجود زیاد بودن طول (مقدار) جاده ها و صرف هزینه ها و وارد آمدن خسارت ‏های زیست محیطی،‏شبکه جاده های موجود نتواسته کارایی لازم را جهت ارتباط بین کاربری های موجود برقرار نماید. لازم است در مطالعات آتیبا در نظر گرفتن اصل ارتباط شبکه، ملاحظات اقتصادی- ‏اجتماعی و زیست محیطی و همچنین برآورد نیاز آبخیز نشینان اصلاحات مفید در خصوص بهبود شبکه جاده موجود انجام گیرد. ‏
    کلیدواژگان: قطعات جاده، شاخص اتصالی، شبکه جاده، کاربری جنگل و غیر جنگل، واحد مدیریت
  • زهرا اطهری، غلامرضا پزشکی راد، عنایت عباسی، امیرحسین علی بیگی صفحات 268-279
    تخریب و بهره برداری بیش از حد از منابع طبیعی مهم ترین محدویت توسعه پایدار در بسیاری از کشورهای در حال توسعه است. نگاهی به آمار و ارقام تخریب مراتع، جنگل ها، فرسایش خاک و هدر رفت آب در کشور ما نیز گویای چالش های متعدد در این زمینه است. لذا، این تحقیق با هدف تعیین چالش های موجود مدیریت حوزه های آبخیز کشور انجام شد. جامعه تحقیق، کارشناسان و متخصصان منابع طبیعی در سطح کشور بودند که در زمینه مدیریت حوزه های آبخیز دارای دانش و تجربه کافی بودند. نتایج فن دلفی که طی سه مرحله اجرا شد، بیانگر آن بود که مهم ترین چالش های موجود فراروی مدیریت حوزه های آبخیز کشور عبارتند از تعدد مراکز تصمیم گیری، عدم انسجام برون سازمانی، عدم مشارکت واقعی ذینفعان در طراحی و اجرای پروژه ها و کم رنگ بودن مطالعات اجتماعی- اقتصادی طرح های آبخیزداری که به ترتیب میانگین های بالایی را به خود اختصاص دادند. چالش های استخراج شده بر اساس ماهیت به چند طبقه دسته بندی شدند که شامل چالش های مدیریتی، سیاستگذاری، پژوهش و اطلاع رسانی، مشارکت و عدالت اجتماعی و اقتصادی هستند. به طورکلی، چالش های موجود نشان از نبود مدیریت جامع در حوزه های آبخیز کشور دارد. لذا، اتخاذ رویکرد مدیریت جامع جهت دستیابی به مدیریت پایدار حوزه های آبخیز، اجتناب ناپذیر است.
    کلیدواژگان: مدیریت حوزه آبخیز، چالش، مدیریت جامع، فن دلفی
|
  • Abdollah Ramezani-Charmahineh, Mohammad Zounemat-Kermani Pages 1-12
    Accurate and reliable simulation and prediction of the groundwater level variation is significant and essential in water resources management of a basin. Models such as ANNs and Support Vector Regression (SVR) have proved to be effective in modeling nonlinear function with a greater degree of accuracy. In this respect, an attempt is made to predict monthly groundwater level fluctuations using Multivariate Linear Regression, Multi-Layer Perceptron neural network models and two SVRs with RBF and linear function. In the present study, monthly data (from 2000 to 2010) of 18 observational wells in Shahrekord Plain were used for simulating and predicting the groundwater level. Regarding to NS efficiency and RMSE criteria, MLP model in 56% and SVR in 44%, have the best performance in comparison with other models. For an instance, in well No. 1, SVR-RBF using input parameters of groundwater level, temperature, evaporation and precipitation is superior to other models. General efficiency of MLP, SVR-RBF, and SVR-Linear for NS criteria is 0.703, 0.656 and 0.655, respectively; and for RMSE criteria is 0.857, 0.905 and 0.914 meter, respectively. Results indicate that MLP and SVR models give better accuracy in predicting groundwater levels in the study area when compared to the linear model.
    Keywords: Groundwater level prediction, Multivariate regression, Perceptron neural network, Shahrekord Plain, Support Vector Regression
  • Mohammad Ali Ghorbani, Reza Dehghani Pages 13-24
    The amount of total dissolved solids (TDS) is an important factor in stream engineering, especially study of river water quality. This study estimates the TDS amount of Belkhviachayriver in Ardabil Province, using bayesian neural network-, gene smart and artificial neural network. Quality variables include hydrogen carbonate, chloride, sulfate, calcium, magnesium, sodium and inflow (Q) in monthly time scale during the period (1976-2009) as input and TDS were chosen as output parameters. The criteria of correlation coefficient, root mean square error and of Nash Sutcliff coefficientwere used to evaluate and performance compare ofmodels. The results showed that however the models could be used to estimate with reasonable accuracy the amount of dissolved solids in water deal, but regarding to accuracy, bayesian neural network model with the highest correlation (0.966), minimum root mean square error (0.094ppm) and the Nash Sutcliff (0.998) were put in the verification phase. The results showed that the bayesian neural network model to estimate high minimum and maximum values ​​of dissolved solids in water.
    Keywords: Ardebil, Model, Prediction, Total Dissolved Solids
  • Fatemeh Zahra Asadi, Ramin Fazloula, Alireza Emadi Pages 25-35
    Information on erosion and capacity of sediment carrying condition in various basins is one of the subjects that in each of hydrology and river engineering projects should be considered. In the present study HEC-RAS model was applied to evaluate and predict the sedimentation and erosion in the reach of Talar River with 12 km length. For doing this study 40 cross section which was surveyed in 2006 is applied in the simulation and 4 cross section which was surveyed in 2011 applied for calibration of the model. Model calibration and verification showed that the Meyer Peter Muller sediment transport equation has a better fit with the observed results. In order to predict the erosion and sedimentation trend, using recorded data of dischrges in Shirgah hydrometric station during last 30 years and using SAMS Statistical model, the amounts of monthly stream flow was predicted for the next 10 years and then sedimentation model was executed. Variations in the longitudinal profile of river in all profiles showed that the most changes will occurs within the middle reach area and the beginning of the river reach with the length of about 1000m and with having the mild slope is stable. Also predicted amount of sediment outflow from the studied reach is about 348534 tones for the next 10 years.
    Keywords: Erosion, Deposition, Hydraulical, Sedimentional Simulation, Mathematical Model, Sediment Transport Equations, Talar River
  • Reza Sokouti, Dawod Nik Kami, Ebrahim Brooshke Pages 36-44
    Rainfall erosivity is one of the major factors of soil erosion that expressed as some indices. The objective of this study is to determine the appropriate rainfall erosivity index in West Azarbaijan in relation to soil loss at the erosion standard plates. After recording the rainfall amounts in a certain time periods, erosivity indices calculated and appropriate index was selected for the area. Selected index calculated through available indicators such as Modified Fournier, annual rainfall and average maximum daily rainfall in stations without rainfall Intensity statistics and the best index was obtained. To provide the Iso-erosive map, geostatistics based interpolation methods were used by cross validation. Results showed that AWT IMAGE were the best correlated with soil loss than other erosivity indices. The results also showed the modified Fournier index had a significant correlation at 95% with EI30. The error of the co-kriging method when compared to the IDW, Ordinary kriging, Universall kriging and spline methods declined by 10.57%, 0.71%, 4.6% and 0.67% respectively but due to the unstability of the EI30 data, Spline Interpolation method is well fitted for rain erosivity index. The annual value of this index obtained between 200 and 700 MJ mm ha h. Prepared map presence of rain erosion index decreased from West to East of the province.
    Keywords: Geostatistic, Rainfall Erosivity Index, Standard Erosion Plots
  • Maziar Mohammadi, Ataollah Kavian, Leila Gholami Pages 45-60
    In order to controlling and reducing water pollution of surface water and measures to reduce these emissions require environmental programs at watershed scale and also to ensure the cost-effectiveness of such programs, the first stage is determining critical areas that produce polluted runoff. Process-based hydrological models are useful tools for simulating of watershed processes. In this study SWAT model was used for discharge and nitrate simulation in Tallar river Basin. The modeling results calibrated and validated using SWAT-CUP software and then its evaluated using statistical indicators. For Sensitivity analysis of discharge and nitrate used from 25 and 11 parameters respectively, that the curve number (CN) recognized as the most sensitive parameter. The determination coefficient of discharge and nitrate calculated with rates of 0.68 and 0.75, and validation obtained with rates of 0.65 and 0.83, respectively. The NS coefficient for calibration process of discharge and nitrate obtained 0.67 and 0.84, respectively. Also, for validation process were 0.62 and 0.63, respectively. Finally, the discharge and nitrate maps developed for each sub-basins. The results of this study showed that the SWAT model could simulate quality and quantity of Tallar river watershed. Therefore, this model can be used as a useful tool for water resources management and planning in this watershed
    Keywords: Calibration, Hydrological model, Validation, Tallar Basin, Water resources management
  • Haniye Babrnejad Ziarat, Ali Asghar Zolfaghari, Mohammd Reza Yazdani, Ali Asghar Hashemi, Mohammad Kia Kiyaniyan Pages 61-72
    The objective of current study was to invstigate the accuracy of Tyler and Wheatcraft, Bird et al. and Kravchenko and Zhang fractal models in describing particle size distribution (PSD) of sediment in 14 successive check dams for two depths of 0-15 and 15-30 cm. Sediment PSD were determined in 28 samples using hydrometer method . The referred fractal models were fitted on sediments PSD data. Results indicated that there was no regular relationamong fractal dimensions insuccessive check dams. In addition, sediments transport from surroundingsoils was more observable in check dams. Two-parameter models of Bird et al. and Kravchenko and Zhang presented a better fit compared to one-parameter model of Tyler and Wheatcraft. The results of statistical analysis proved that the sigmoid function was able to describe the relation between fractal dimensions and clay, sand and silt percentage with a greater accuracy compared to the linear sigmoid function. Stepwise regressionanalysisdetermined astrong and significant correlation (R2= 0.97**) between fractal dimensionobtained from Tyler and Wheatcraft modelwithclay and sandcontents. According the result of this study, the determination of sediment PSD is possible bymeasurement of clayandsand amount.
    Keywords: Check Dams, Fractal Dimensions, Sigmoid Function
  • Salman Mirzaee, Farrokh Asadzadeh, Habib Nazarnejad Pages 73-81
    Resistance to surface flow such as Manning's and Darcy-Weisbach rouphness coefficients were an important input for estimating soil erosion by soil erosion process models. Also, it is very important for designing and implementing soil and water conservation practices. The objective of present research was predicting Manning's and Darcy-Weisbach rouphness coefficients in surface of a loess soil under different rock fragment covers. For this porpose, a flume was used with 6 m length, 0.5 m width and 3% slope. The treatments included rock fragment cover (0, 10, 20 and 30%) and three levels of flow discharges (3, 6 and 9 lit. min-1). The results showed that Manning's and Darcy-Weisbach rouphness coefficients increased as exponential with increasing rock fragment cover. Darcy-Weisbach coefficient increased 84.3, 83.8 and 85.7% with an increase rock fragment cover from 0 to 30% at 3, 6 and 9 lit min-1 flow discharges, respectively, and Manning's rouphness coefficient increased 96.9, 96.7 and 97.4% at mentioned flow discharges. Rouphness coefficients decreased as exponential (R2=0.99) with increasing flow velocity at a rock fragment cover. Also, (8/f)0.5 increased as logarithmic with increasing relative submergence. Generally, results of this study showed that rouphness coefficients not only were dependent on size and shape rock fragment cover but also, were influenced by factors such as flow rate, depth and velocity and also, rock fragment cover percentage.
    Keywords: Flow depth, Flow velocity, Relative submergence, Roughness coefficients
  • Jahangir Porhemat, Rahim Kazemi Pages 82-91
    Estimating the runoff coefficient that is influenced by morphometric, geologic and hydro climatologically factors are the most important issues in hydrology and information of its role in the planning and management of water resources is more important. In this research, twenty hydrometric stations with common period from 1974 to 1999were selected. Physiographic parameters of the catchments from the GIS environment were extracted. Run off coefficient was calculated and then base flow and related index were extracted from daily stream flow data using one parameter recursive digital filters. Lithological units using digital geological map, with the scale of 1: 250,000, based on expert opinion divided on two classes and area covered by each unit in each catchment were calculated. Factor analysis using 15 parameters were conducted and then the regional equations using linear regression at 1% significant level were determined. To compare and evaluate the accuracy and efficiency of the models, independence errors, colinerity and normal distribution of error were tested. Also the accuracy of the models and their estimation error using coefficient of determination, the standard error and the mean absolute error, were examined. Overall results showed that the estimated error rate for first homogeneous area 17.97 percent and for the second area 27.81 percent obtained
    Keywords: Base flow, Digital filters, Lithological units, Regional models, Run off Coefficient
  • Ahmad Najafi, Sara Azizi Ghalati, Mohammad Hossein Mokhtari Pages 92-101
    Classification of land use extraction always been one of the most important applications of remote sensing and why different methods are created. Over time and with greater accuracy were developed more advanced methods that increase the accuracy and the extraction classes that were closer together in terms of quality are better. SVM is one of these methods in the study of this method for the extraction of forest land, farming, pasture, and the city and its various kernel includes a linear (Linear), polynomial (Polynomial), radial (RBF) and ring (Sigmoid) were evaluated to determine the best kernel to extract these applications. The results showed the best overall accuracy and kappa coefficient, respectively polynomial of degree 5, 6 and 4 and the lowest is in the ring or Sigmoid. With increasing degree polynomial (except Grade 2) were added to the overall accuracy and kappa coefficient. Overall, we found that increasing degrees of polynomial boundary between the classes better spectral resolution and in areas that were close to be more successful. It also increases the degree polynomial caused more accurately separate the boundary between the classes. Our goal is classified when the user is using more than two degrees above polynomial (preferably 5 or 6) is recommended.
    Keywords: Classification, Landuse, Remote sensing, Suport vector machine
  • Ali Afruzi, Hamid Zare Abyaneh Pages 102-111
    Regarding the reliance of the agricultural and industrial sections and the drinking water on the groundwater resources in Hamadan province, the modeling and forecasting groundwater level fluctuations to utilize the resources is a basic necessity. One of the usual method in this way is the utilization of the time series models that give simply and clearly good short-term forecasts if the models are used in the correct way. Therefore, the raw data of piezometers in the plains of Hamadan province are taken and after the preprocessing job and using the Thiessen polygon, the time series of each plain is formed. The Mann-Kendall test showed deterministic trend in all the time series of the plains which consequently it is needed to detrend by excluding the trend term from the time series. Subsequently, the unit root test is carried out for whether the time series are stationary, and then using the Box-Jenkins method, seasonal ARIMA models are applied to the sample data and the bests are selected. Afterwards, the ARIMA models are used in the 12 months forecasting that gives the good out-of-sample forecasts, which in all the plains the lowest Pearson's correlation coefficient and the highest root mean square error are calculated 0.93 and 0.73 m, respectively, for the Hamadan-Bahar plain. Moreover, the best 12-months forecast is obtained in the Kaboudarahang plain with a Pearson's correlation coefficient of 0.99 and a root mean square error of 0.20 m.
    Keywords: Box-Jenkins, Groundwater level decline, SARIMA, Seasonal ARIMA, Trend
  • Elyas Ramezanipour, Abolfazl Mosaedi, Mansour Mesdaghi Pages 112-124
    The phenomena of erosion, sediment transport and sedimentations have tremendously destructive effects on environment and hydraulics structures. In general, sediment transportation depends on river discharges, but the proposed equations inherited with large errors. To evaluate the suspended sediment loads and an optimized model on them, in this research, data were collected from some sub-watersheds of Kashaf Roud basin (including Moshang, Golmakan, Dowlat Abad-Khoram Dareh, Saraseeyab-Shandiz, Golestan-Jaghargh, and Hesar-Dehbar). To decrease the error terms of equation model of sediment, we have used the combined methods in regression analysis based on temporal classification of discharge data and their sediment in a period of 30 years. Different base time models were examined using 12 statistical criteria, to select an optimal estimation of suspended sediment loads. The results showed the best equations are hydrological, vegetation and climatological based models, respectively. So, these models had the lowest error, selected as the optimal models for estimation of suspended sediment loads. But annual-based model (without any classifications on discharge and sediments data), was among the most insufficient models. In general, the error rates in sediment estimation for dry months with water shortages were less significant than the wet months with high water supplies. In these months, the effectiveness of suspended sediment loads of discharges were more pronounced to compare to other sediments transferring agents. Based on the results of this paper, it is recommended to evaluate more watersheds to reach to a precise model for estimation of sediments rating curves.
    Keywords: Suspended sediment, Flow Discharge, Sediment rating curveStatistical criteria, temporal models
  • Mohsen Zabihi, Raoof Mostafazadeh, Meraj Sharari Pages 125-136
    Spatio-temporal variability of wet and dry spells can be controlled by climate variability within a watershed and will affect availability of water resources and management plans. The application of the wet-dry spell analysis is presented for seven synoptic stations in the western part of Iran (Kurdistan Province). Numbers of consecutive months with standardized amount greater or less than the zero value were determined using Standardized Precipitation Index (SPI) and Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) as meteorological drought monitoring indices using R programming software. The characteristics of wet-dry spells which are parameters derived from 3-month SPI and SPEI indices were quantified and used to classify drought occurrence in the study area. Several drought parameters, such as number of wet-dry months/spells, maximum-minimum of drought intensity, max/min and average duration, were compared. The SPEI values calculated higher average intensity of wet and dry events in all stations in the study area. It is found that there is not a significant difference between SPI and SPEI indices in determining the long wet-dry spell durations. The SPEI value determines the highest number of change points between wet and dry spell occurrence which can be related to seasonal variation of temperature and calculated evapotranspiration. There is not a good correlation between SPI and SPEI in identification of the number of wet months, whereas, a significant positive correlation obtained between calculated number of dry spells using employed indices. Results reveal that the SPI and SPEI tools are not in agreement in detection of extreme wet and dry intensities according to insignificance of correlation coefficient. In this regard, the severe drought condition were identified to be 13 and 5 months in the Sanandaj and Baneh stations, respectively. Also the SPEI index were recognized at least 1 month as extreme drought at four stations. A strong correlation was found between the intensity of wet periods through applying SPI and SPEI. Comparison of the SPEI with other methods is necessary to understand the occurrence and variability of wet-dry events through different climatic regions.
    Keywords: Climate, Drought duration, intensity, Kurdistan Province, SPEI, SPI, Standardized Precipitation-Evapotranspiration Index
  • Omid Babamiri, Hamed Nowzari, Safar Maroofi Pages 137-146
    Evapotranspiration is important components of hydrological cycle, which is important in irrigation systems planning and evaluation of climate change impacts on water planning. In this study, evapotranspiration time series using Penman Monteith was studied in Tabriz synoptic station by the linear stochastic models such as ARIMA and SARIMA. The data had been used since 1986 to 2010. After calculating evapotranspiration, the first 20 years and last 5 years were used for model calibration and validation, respectively. This research was performed in two distinguish approaches. In the first approach all data were considered as unit series with an appropriate fitting model. In the second approach, the monthly series of using data were selected, separately. Then, for each month an appropriate model were fitted to data. The results showed that, the first approach was recognized as a better method regarded the second approach. The R2 and RMSE values were 0.964 and 14.85 first approach comparing to them of 0.963 and 15.52 in the second approach. In conclusion, the R2 and RMSE values of the approaches were relatively similar, with very small (0.67 mm/month) better error rate. In whole the two approaches don’t have significant difference but the first approach is recommendable because it includes fewer computations.
    Keywords: ARIMA, Forecast, Penman Monteith, SARIMA
  • Ali Reza Arabameri, Kuorosh Shirani, Khalil Rezaeei Pages 147-160
    In this study, Vanak catchment because of high sensitivity to landslide was selected. Then with geological, topographic maps and field survey, Landslide hazard map was prepared using GPS as dependent variables. A total of 110 landslides were mapped in GIS out of which 77 (70%) locations were chosen for the modeling purpose and the remaining 33 (30%) points were used for the model validation. Then layers of the landslide conditioning factors including slope degree, slope aspect, plan curvature, altitude, lithology, land use, distance of road, distance of fault, distance of drainage, drainage density, topographic wetness index (TWI) and Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) Calculated. The relationship between the predisposing factors and the landslides were calculated using weights-of-evidence and Frequency Ratio Models. Finally, the susceptibility map was classified into five susceptibility classes: very low, low, moderate, high, and very high. In order to verification, the results were compared with landslides which were not used during the training of the models. Subsequently, the Receiver Operating Characteristic (ROC) curves were drawn and the area under curves (AUC) were calculated for landslide susceptibility maps. Results obtained from validation showed that AUC for Frequency Ratio and weights-of-evidence models are 0.917 (91.7%) and 0.890 (89.0%), Therefore, the results revealed that the Frequency Ratio model is more suitable than the weights-of-evidence model. Finally, verification indicates satisfactory agreement between resulted susceptibility map and existing data on landslide location.
    Keywords: Frequency Ratio model, Landslide, Vanak Basin, Weights-of-evidence, Zonation model
  • Majid Mohammady, Hamid Reza Pourghasemi Pages 161-170
    Landslide as a natural hazard is very dangerous especially in mountainous areas that result in loss of human life and property around the world. Iran is always exposed to landslide hazard especially in the north and west because of climatic and topographic conditions. The aim of this research is prioritization of landslide-conditioning factors and its landslide susceptibility mapping in the part of Golestan Province using random forest new algorithm. At first, landslide locations were identified using field survey, historical report, and Google earth. In total, 78 landslide locations were identified and divided into two parts for modeling (70%) and validation (30%). Eleven factors of landslide-conditioning including slope aspect, altitude, distance from streams, distance from faults, distance from roads, lithology, land use, slope-length, plan curvature, precipitation, and slope angle were prepared. The relationships between the effective factors and the landslide inventory map were calculated using the random forest algorithm, and then landslide susceptibility map was prepared in the GIS environment. Prioritization of landslide-conditioning factors showed that distance from road, distance from faults, and altitude have the most effect on landslide occurrence respectively. Finally landslide susceptibility map produced by random forest model were divided to four susceptibility classes such as low (29.18%), moderate (33.44%), high (24.82%), and very high (12.55%). ROC curve and the area under the curvewere used for accuracy assessment of the prepared map using about 30% of landslides. Results showed that the random forest model produced reasonable accuracy in landslide susceptibility mapping with area under curve of 0.706.
    Keywords: GIS, Landslide, Landslide susceptibility map, Random forest
  • Zahra Dolatkhahi, Mohammad Reza Javadi, Mahdi Vafakhah Pages 171-179
    During recent years, landslide incidence has been increased in different areas with different reasons like change in land use and road introduction. It is necessary to research and survey that’s creation factors and identity sensitive areas to prohibit of probable damages. For this reason, This study were carried out in Northern of Tehran watershed with about 42.14 km2 area. In order to landslide hazard zonation in this area, Two and Multi Variate Regression methods were selected after survey the watershed. At first, nine effective factors on landslide were identified. Including: slope, aspect, height, distance from fault, lithology, distance from stream, distance from road, Precipitation and land use. Then, data layers using Arc GIS base on each methods were prepared. Then the land slide hazard zonation maps were prepared. For evaluation methods, the land slide hazard zonation maps of each method were compared with actual landslide scattering maps. The results of two variate regression shows that occurrence of landslides have significant relevance with distance from road, slope, distance from fault, precipitation and lithology parameters, that R2 measures are 0.51 for distance from road, 0.31 for slope, 0.167 for distance from fault, 0.33 for precipitation and 0.10 for lithology. R2 measure of multi regression was 0.65 that the nine factors were significant at 0.99 level. The results showed that (P) measure in two and multiregression methods are 0.89 and 0.92, respectively. According to results the multi regression is better than two regression method.
    Keywords: landslide hazard zonation, landslide index, North of Tehran Watershed, Statistics methods
  • Sohrab Khalili Vavdare, Ali Shahnazari, Mir Khaleqh Ziatabarahmadi, Mojtaba Cheraghizade Pages 180-190
    In order to produce the world’s growing population food demands, it would be necessary to increase the productivity. Most of this increase should be gain by funding for improving irrigation and drainage at current fields. High costs of these projects and the funds’ limitation make challenges to conduct the projects; so in order to have optimized use of the limited funds, it would be necessary to spatial prioritize the projects. At the current study spatial prioritization of subsurface drainage within the Alborz irrigation and drainage project was evaluated by using geographical information system (GIS). Prioritization was done based on the electrical conductivity and depth to water table. After determining limitations for effective factors on positioning, the interpolation done and interpolated maps were exported. After complexion of the interpolated maps for different factors, the prioritization map for conducting subsurface drainage was gained. The geostatistical analysis tool of ArcGIS software was used for interpolation. According to the results the kriging method had acceptable results for interpolation. After positioning the locations with various prioritizations, it founded that an area about 10300 ha (about 54.64 % of total area) was in the 1st and 2nd prioritizations. Generally these lands were at the northern half of area near to Caspian Sea. The main problems of these lands were salinity, swamplands or mixture of these two factors. According to the positive effect of drainage on rice productivity as one of the main crops of the area, conducting subsurface drainage systems for higher priorities is suggested.
    Keywords: Mazandaran, Positioning, Soil improvement, aeration, Subsurface drainage
  • Seyed Mohsen Seyedan, Mohammad Reza Kohansal, Mohammad Ghorbani Pages 191-201
    Stable modeling in water resources management requires recognizing the relations between the different uses of water and their long-term results on one hand and taking into account the current and future access to water resources and demands for them, on the other hand. In recent years, Hamedan-Bahar plain has been identified as one of the restricted groundwater areas in Hamedan province. In this plain, the groundwater level has decreased remarkably due to lack of the proper water management. The aim of this study is to provide a model to maximize the net benefit of farmers considering the stability of the groundwater. Since the effect of discharge groundwater is accumulated over time, time is taken as an essential variable in solving water optimization problems. Accordingly, applying dynamic models such as the optimal control method is appropriate for this purpose. The optimal path for water extraction from groundwater resources can be determined using the optimal control model. In this model, the additional cost of water extraction due to the further exploitation has been considered as a constraint in the modeling process. The effect of the added costs on optimal path and the price of water has also been investigated. Considering the optimal use of water and maximum welfare of the farmers, the results show that it will take about 45 years for the water level to increase from 1716 meters to the optimal level of 1732 meters. During this period, the price of water will decrease from 3200 to 2200 Riyals per cubic meter and the annual harvest from the groundwater resources will reduce to the level of 1.7 million cubic meters. Therefore, fulfilling the specified limit not only results in stable groundwater resources, but also leads to a sustainable agricultural development and enhancement of farmers’ income.
    Keywords: Net benefit, Optimal control method, Optimal extraction, Stable groundwater, Water resources management
  • Nasir Khojeh, Jamal Ghoddosi, Rohollah Esmaili Pages 202-212
    According to the importance of loss areas, which have embarrassed a wide region of Golestan province and its important role in formation of the sediment of Gorgan river, more accurate recognition of types of loss erosion seems essential in order to providing necessary function for erosion and sediment problems in them, specially gully erosion. So, in this study we are going to providing regression model through investigation of effective earth environmental factors on gully erosion to identify gully initiation mechanism on loss land. For this, locational situation of the gully (Temer Ghareh Ghozi region) was identified after recognizing airy photos in the scale of 1:20000 and basic study as climate, geology, soil, herbal coverage, land function, and topography began after providing unit topography by using geographical information system. In order to control the effect of herbal coverage on initiation of gully erosion, we work to remove density of herbal coverage by 1*1 square meter plots. Finally, a proper regression model was offered to develop gully erosion, after recognition and computation the relationship between environmental earth factors with initiation, growth and development of gully erosion through multi-variable analysis by using SPSS. The result shows that earth environmental factors such as height, slope, and aspect, height of hillside, annual rainfall, stone units, land type and density of herbal coverage have an effective role in initiation and expansion of gully erosion in loss land.
    Keywords: Earth environmental factors, GIS, Gully erosion, Gully initiation mechanism, Loss, Regression model
  • Mostafa Rashidpour, Karim Solaimani, Kaka Shahedi, Valiollah Karimi Pages 213-224
    Flooding due to the failure of drainage systems is a serious problem for many urban watershed of Iran. This paper shows how flooding in urban drainage systems can be simulated by one- dimensional hydrodynamic modeling incorporating the interaction between (I) the buried pipe systems (II) the streets with open channel flow. The values of the NS, RMSE, and %BIAS statistics were also calculated to assess the validity of the model structure. The NS results for calibration and validation of the case study demonstrate that the calibrated model simulated acceptably the shape of the actual hydrograph. The lower RMSE values also support the accuracy of the calibrated model in simulating the shape of the hydrograph. The absolute value of %BIAS is never more than 20%, which demonstrates that the calibrated model simulated acceptably the total flow volume. The results of this study emphasize the use of one-dimensional hydrodynamic model to Simulation of flooding in urban drainage systems.
    Keywords: Babolsar, Simulation, Surface Runoff, Urban Watershed
  • Isa Jafari Footami, Hamid Niknahad Gharamakher, Moosa Akbarlou, Abdolreza Bahrehmand Pages 225-234
    After the destructive floods in Golestan Province during the early seventies, numerous biomechanical practices were performed in order to the restoration of vegetation cover and affecting the runoff in the main cluster of Gorganrood river, so the extensive studies are necessaire for the evaluation of their results. The goal of this study was to evaluate the changes in some physicochemical properties of soils following biomechanical practices as compared with the control area in dasht kalpush that is one of the Gorgan-roud sub-catchments. After land units mapping, soil samples (75 samples) were taken from a land unit that has restored (furrowing and Atriplex spp plantation) and control areas. In each treatment (inside furrows and under the Atriplex spp canopy cover, between furrows and control area), five soil samples in five slope positions (summit, shoulder slope, back slope, foot slope, toe slope) were taken at the depth of 0-15 cm (totally 25 soil samples in each treatment) and in the laboratory, some physicochemical properties of soils were measured. Data analysis was performed using the ANOVA and the tukey test that was conducted with SPSS (18.0) software. The results demonstrated that the percentage of soil saturated moisture and soil stability have significantly decreased in the treatment of inside furrows compared with control treatment and the percentage of soil clay particles has significantly increased, either.
    Keywords: Biomechanical Practices, Gorgan-roud, Soil Properties, Slope Positions
  • Mahrouz Nourali, Bijan Ghahraman, Mohsen Pourreza Bilondi, Kamran Davary Pages 235-249
    There are some parameters in hydrologic models that cannot be measured directly. Estimation of hydrologic model parameters by various approaches and different optimization algorithms are generally error-prone, and therefore, uncertainty analysis is necessary. In this study we used DREAM-ZS, Differential Evolution Adaptive Metropolis, to investigate uncertainties of hydrologic model (HEC-HMS) parameters in Tamar watershed (1530 km2) in Golestan province. In order to assess the uncertainty of 24 parameters used in HMS, three flood events were used to calibrate and one flood event was used to validate the model. The results showed that the 95% total prediction uncertainty bounds bracketed most of the observed data especially peak discharge values but the uncertainty due to other sources than parameter uncertainty (e.g. forcing data (rainfall) and model structure error) are significant. Coefficient of variation for curve number (CN) was small for all flood events, therefore this parameters is more sensitive than the others. Histograms of the posterior probability density functions (pdfs) show that most of the individual parameters are well-defined and occupy only a relatively small region of the uniform prior distributions. Best simulation under DREAM-ZS was obviously better than simulation results of Nelder and Mead search algorithm.
    Keywords: DREAM-ZS Algorithm, HEC-HMS, Nelder, Mead Algorithm, Tamar watershed, Uncertainty
  • Saeed Janizadeh, Mehdi Vafakhah Pages 250-258
    Prediction of flood peak discharge and runoff volume is one of the major challenges in the management of watersheds. The present study was carried out to estimate event flood peak discharge and runoff volume using artificial neural network (ANN) and adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) in Kasilian watershed, Iran. For this purpose, 15 rainfall characteristics were considered for 60 storms from 1975 to 2009. Statistical indices of mean square error (RMSE), coefficient of efficiency (CE) and the coefficient of determination (R2) were used to assess models performance. The results showed that flood peak discharge variable, ANFIS with RMSE=1.28m3s-1, CE=%82 and R2=0.86 has better performance than ANN with RMSE=1.22m3s-1, CE=%82 and R2=0.95 and for runoff volume variable, ANFIS with RMSE=2369.54 m3, CE=%99 and R2=0.99 has better performance than ANN with RMSE=10282.82m3, CE=%98 and R2=0.98. Also, the results of the sensitivity analysis indicated that the most sensitive factor is excess rainfall for runoff flood peak discharge and runoff volume estimation.
    Keywords: ANN, ANFIS, Excess rainfall, Factor analysis, Kasilian watershed, Sensitivity analysis
  • Mohsen Mostafa, Shaban Shataee Jouibary, Majid Lotfalian, Amir Sadoddin Pages 259-267
    Planning, construction and assessment of road network are among the investigations for infrastructure development at watershed scales. The main aim of this study is assessing the road network connectivity in the Chehel-Chay Watershed, located in Golestan Province using Alpha (α), Beta (β), Gamma (γ), Eta (η), network density and detour indices in graph theory. The available road network map was extracted on 1:25,000 scale, satellite imagery and mapping by GPS. Then the values of indices were calculated for road network that located in forest and non-forest land uses as well as for the whole of the study area. Then, the calculated indices were compared with each other and also with standard index values correspondingly. In forest land use, non-forest land use and whole of the study area the value of calculated indices are: for Alpha index 0.79, 0.14, -.021, for Beta index 0.4, 0.78, 0.56, for Eta index 1.2, 0.64, 1.32, for Gamma index 0.37, 0.23, 0.19, for network density index 6.12, 27.53, 13.12, and for detour index 0.61, 0.81, 0.77, respectively. The results showed that the network connectivity in forest area is suitable but in non- forest area despite of an increase in network density, the network connectivity is inappropriate and for the whole of the study area the network connectivity is considered to be too weak. The network density in forest area is inadequate and in non-forest area network connectivity has been decreased despite of an increase in network density. However, for the whole of the study area the amount t network speed is low due to topographic status and inadequate level of network development. The analysis indicates that the available road network despite of high length of roads constructed in the area and the associated high costs and environmental impacts has not have essential efficiency to connect various land uses in the study area. It is necessary to improve road network based on principles of network connectivity, economic, social and environmental considerations as well as inhabitant's needs in future researches.
    Keywords: Forest, non- forest land use, Management unite, Network connectivity, Road network, Road segment
  • Zahra Athari, Gholamreza Pezeshki Rad, Enayat Abbasi, Amirhossein Alibaygi Pages 268-279
    Degradation and over exploitation of natural resources is the most important constraints to sustainable development in many developing countries. Looking at the destruction Facts and figures of range lands, forests, soil erosion and water loss in our country represents numerous challenges in this field. Therefore, this study was conducted to determine the current challenges of watershed management in the country. The population for this study consisted of natural resources management experts in the throughout country that had sufficient knowledge and experience. Delphi results, which were conducted in three rounds, showed that the most important challenges of watershed management for the country included: multiplicity of decision centers, lack of external organizational coordination, lack of real participation of stakeholders in designing and implementation of projects and disregarding economic-social studies that had high averages, respectively. Extracted challenges were classified in various categories included: Management challenges, policy-making, research and informing, participation and social justice and economic challenges. Based on the identified challenges, we conclude that watershed management in Iran lacks integrated approach. Therefore, implementation of integrated management is essential to sustainable watershed management.
    Keywords: Challenge, Delphi Technique, Integrated Management, Watershed Management