فهرست مطالب

پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز - پیاپی 16 (پاییز و زمستان 1396)
  • پیاپی 16 (پاییز و زمستان 1396)
  • تاریخ انتشار: 1396/12/21
  • تعداد عناوین: 25
|
  • سمیه مشاری عشق آباد*، احمد نوحه گر، ایمان باباییان، سیروس ارشادی صفحات 1-10
    مطالعه فرآیندهای طبیعی مرتبط با آب از نیازهای ضروری کشور ایران است. در این راستا داشتن اطلاعات از رواناب و شرایط هیدرولوژیک ضروری می باشد. با توجه به اینکه در کشور ما بیشتر حوزه ها فاقد آمار بلند مدت هستند، استفاده از مدل برای شبیه سازی رواناب ضروری می باشد. در این مطالعه از مدل هیدرولوژیکی-توزیعی WetSpa برای شبیه سازی رواناب حوزه زشک مشهد استفاده شد. ورودی های این مدل شامل 3 نقشه پایه مدل رقومی ارتفاع (DEM)، کاربری اراضی و بافت خاک و داده های هواشناسی شامل بارندگی، دما و تبخیر و تعرق پتانسیل می باشد. برای ارزیابی و واسنجی مدل از دبی مشاهده شده در ایستگاه هیدرومتری در خروجی حوزه استفاده شد. واسنجی مدل برای دوره آماری 1/1/2009 تا 31/12/2011 و اعتبار سنجی آن برای دوره آماری 1/1/2012 تا 31/12/2014 انجام شد. در دوره واسنجی از نرم افزار PESTجهت واسنجی پارامترهای مدل استفاده گردید. نتایج شبیه سازی تطابق خوبی را بین دبی شبیه سازی شده با دبی اندازه گیری شده نشان داد. مدل بر اساس معیار کارایی ناش ساتکلیف، هیدروگراف های ساعتی را با دقت خوب بیش از 63/85% و 23/83% به ترتیب در دوره واسنجی و اعتبارسنجی شبیه سازی کرد. علاوه بر این نتایج مدل برای جریان های سیلابی مطلوب بوده ولی در شبیه سازی جریان های کمینه نتایج مناسب نبود که این مسئله به خاطر استفاده از آب جهت آبیاری در فصول خشک سال می باشد.
    کلیدواژگان: واسنجی اتوماتیک، PEST، هیدرولوژی، شبیه سازی رواناب، WetSpa
  • محمد مهدی زرعی، محمدتقی دستورانی*، منصور مصداقی، مسعود عشقی زاده صفحات 11-21
    سال هاست که از مدل های بارش-رواناب در زمینه هیدرولوژی و برآورد رواناب استفاده می شود. اما علی رغم وجود مدل های فراوان، ظهور مرتب مدل های جدید نشان دهنده آن است که هنوز مدلی که بتواند بدون هیچ گونه نقص و ایرادی، کارایی و دقت بالا را در برآوردها ارائه کند ایجاد نشده است. بدین منظور جهت دستیابی به بهترین نتایج ؛ تعیین کارایی و شناسایی بهترین مدل ها، پس از انجام مدل سازی ها، ضرورت می یابد. در این راستا، در پژوهش حاضر، ابتدا اقدام به مدل سازی و برآورد میزان رواناب با استفاده از روش های مختلف هوش مصنوعی و نیز روش های آماری رگرسیون چندگانه شد. سپس جهت بررسی کارایی روش های اجراشده و نهایتا انتخاب بهترین مدل، از معیارهای کارایی و ارزیابی شامل؛ ضریب همبستگی (R)، ضریب نش-ساتکلیف(NSE) ، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)و میانگین قدر مطلق خطا (MAE) استفاده گردید. اطلاعات مورداستفاده در این تحقیق، از داده های 9 واقعه بارندگی در بازه زمانی 2015-2011 حوزه کاخک گناباد تهیه شد. مدل های هوش مصنوعی موردبررسی در این مطالعه نیز عبارت بودند از: شبکه عصبی مصنوعی پس انتشار پیش خور نرمال، پیش خور Cascade، پس خور خودبازگشتی Elman، شبکه فازی-عصبی (ANFIS) و مدل درخت تصمیم رگرسیونی (Regression Tree) که در محیط نرم افزار متلب اجرا شدند. همچنین از روش رگرسیون چندگانه گام به گام به عنوان روش آماری، در محیط نرم افزار مینی تب استفاده گردید. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد؛ انواع روش های آماری و هوش مصنوعی در نظر گرفته شده به طور نسبتا مشابهی دارای کارایی قابل قبول بوده و با دقت مناسب و خطای نسبتا کم، قادر به برآورد میزان رواناب هستند. در این بین، مدل های عصبی پیش خور نرمال و پیش خور Cascade با تعداد 5 پارامتر ورودی میزان کارایی بهتری را نسبت به سایر مدل ها نشان دادند. چنانکه معیارهای کارایی R ،NSE ، RMSE و MAE در این مدل ها، به ترتیب مقادیر مشابه؛ 88/0، 76/0، 2 و 5/1 بدست آمد. درمجموع یافته ها حاکی از برآورد بهتر مدل های هوش مصنوعی نسبت به روش آماری رگرسیونی است.
    کلیدواژگان: مدل سازی، شبکه های عصبی، درخت تصمیم، ANFIS، پس انتشار، پیش خور، پس خور
  • محمد عیسی زاده *، حجت احمدزاده، محمد علی قربانی صفحات 22-33
    تخمین دقیق مقدار رواناب رودخانه ها از اقدامات اساسی در مدیریت منابع آب حوزه ها می باشد. شبکه عصبی مصنوعیANN)) و ماشین بردار پشتیبان (SVM) از مهم ترین مدل های داده کاوی هستند که می‏توانند برای این منظور مدنظر قرار گیرند. با توجه به مبتنی بودن این مدل ها به داده ها ، نوع توزیع احتمالاتی داده ها می تواند تاثیر چشمگیری بر عملکرد آن ها در شبیه سازی جریان داشته باشد. برای بررسی این موضوع حوزه زرینه رود به عنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب شده و ارزیابی های مورد نظر در سه ایستگاه آب سنجی واقع در آن صورت گرفت. در این راستا در ابتدا با استفاده از آزمون شاپیرو-ویلک تبعیت نمودن توزیع احتمالاتی داده های مشاهداتی اولیه از نرمال مورد بررسی قرار گرفته و سپس نرمال‏سازی توزیع داده ها انجام شد. در ادامه کارایی هر یک از مدل های ANN و SVM در شبیه سازی رواناب ماهانه سه ایستگاه آب سنجی برای داده های مشاهداتی و نرمال شده جریان مورد ارزیابی قرار گرفت. براساس نتایج این تحقیق مقادیر شاخص های ضریب همبستگی(CC) و جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) در دوره صحت سنجی برای ایستگاه های صفاخانه، سنته و پل آنیان در مدل ANN به ترتیب 71/0، (m3/sec) 93/5، 80/0، (m3/sec) 58/6 و 82/0، (m3/sec) 90/22 بدست آمد. در مدل SVM برای این شاخص ها در ایستگاه های مذکور به ترتیب مقادیر 70/0، (m3/sec)34/6، 78/0، (m3/sec)02/7 و 79/0، (m3/sec)31/24 حاصل شد. نتایج نشان داد که در مدل ANN استفاده از جریان نرمال شده در ایستگاه های پل آنیان، سنته و صفاخانه مقادیر CC را در دوره صحت سنجی به ترتیب 6، 14 و 11 درصد افزایش و مقادیر RMSE را به ترتیب 9، 19 و 6 درصد کاهش می دهد. در مدل SVM پس از نرمال سازی داده ها مقادیر CC و RMSE فقط برای ایستگاه سنته به میزان 10 و 16 درصد به ترتیب افزایش و کاهش می یابد. همچنین نتایج نشان داد که مدل ANN با ورودی های نرمال شده در هر سه ایستگاه آب سنجی عملکرد بهتری نسبت به مدل SVM دارد.
    کلیدواژگان: رواناب ماهانه، ANN، SVM، توزیع احتمالاتی نرمال، حوزه زرینه رود
  • سعید اکبری فرد، کورش قادری، مریم علیان نژاد * صفحات 34-43
    روندیابی سیل در رودخانه ها یکی از مهم ترین موارد در پروژه های مهندسی آب به حساب می آید. روندیابی هیدرولیکی مخصوصا در رودخانه های چند شاخه ای و رودخانه های فاقد آمار حوزه میانی بسیار متداول است، ولی به این منظور نیاز به تهیه مقاطع عرضی و تعیین شیب ها در کلیه بازه های رودخانه است که روش ماسکینگام با صرفه جویی در زمان هم میزان هزینه این امر را ممکن می سازد. در این مقاله، الگوریتم چرخه آب(WCA) برای برآورد پارامترهای مدل ماسکینگام غیرخطی پیشنهاد شده است. همچنین نتایج حاصل از الگوریتم مورد بررسی با نتایج روش های شناخته شده الگوریتم ژنتیک (GA)، الگوریتم گروه ذرات (PSO)، الگوریتم جستجوی هارمونی (HS) و الگوریتم رقابت استعماری (ICA) مقایسه شده است. در روش پیشنهادی، روش تابع جریمه غیر مستقیم در مدل برای جلوگیری از منفی شدن خروجی و ذخیره اعمال شده است. الگوریتم پیشنهادی بهینه سراسری یا نزدیک سراسری را بدون در نظر گرفتن مقادیر اولیه پارامترها با همگرایی سریع پیدا می کند. این الگوریتم در میان 5 روش مختلف بهترین راه حل را ارائه کرد. نتایج نشان داد که الگوریتم پیشنهادی می تواند با اطمینان خوبی به منظور برآورد مقادیر بهینه پارامترهای مدل ماسکینگام غیر خطی مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر این، این الگوریتم می تواند برای هر مسئله بهینه سازی پیوسته در مهندسی مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: روندیابی سیلاب، پارامترها، مدل هیدرولوژیک، بهینه سازی، الگوریتم چرخه آب
  • صمد فتوحی، خدیجه جوجی زاده، مریم نصیری*، ناصر اورک صفحات 44-52
    سیل از جمله بلایای طبیعی مهمی است که هر ساله باعث ایجاد خسارت های مالی و جانی شدیدی به جوامع بشری می شود. به ویژه در مناطقی همچون حوزه رودخانه مارون که دارای تغییرات زیاد دما و بارش است، همه ساله شاهد سیلاب های شدید و فراوانی هستیم. پژوهش حاضر با هدف شناخت پارامترهای اقلیمی موثر بر سیلاب منطقه، می تواند با کارآمدی شبکه عصبی مصنوعی، روش های مناسب تری را در پیش بینی این رخداد به کار ببندد. روش به کار رفته در این پژوهش جهت پیش بینی این فرایند، شبکه های عصبی پرسپترون چند لایه و توابع پایه شعاعی می باشد که نتایج این دو شبکه عصبی با رگرسیون چندگانه مقایسه گردیده است. بدین منظور داده های روزانه اقلیمی چهار ایستگاه ایدنک، دوگنبدان، دهدشت و یاسوج شامل میانگین دمای خشک، بیشینه دما، کمینه دما، تبخیر، بارش، میانگین رطوبت، کمینه رطوبت، بیشینه رطوبت و... طی یک دوره 16ساله (اول مهر 1373 تا آخر شهریور 1388) به کار گرفته شد. با بررسی همبستگی بین این پارامترهای اقلیمی و دبی رودخانه مارون پارامترهای موثر بر سیلاب تعیین گردید. از رگرسیون چندگانه جهت تعیین ورودی های موثر بر سیلاب و مقایسه نتایج با شبکه عصبی استفاده گردیده است. بررسی نتایج نشان می داد که شبکه عصبی پرسپترون چندلایه با الگوریتم آموزش پس انتشار خطا دارای همبستگی 73/0 در مرحله آموزش و 68/0 در مرحله آزمایش و میزان نرمال شده ریشه میانگین مربعات خطا (NRMSE) در مرحله آموزش 57/0 و در مرحله آزمایش 66/0 به عنوان بهترین مدل جهت پیش بینی سیلاب شناخته شد. مقایسه نتایج شبکه عصبی و رگرسیون نشان می داد که شبکه عصبی دارای میزان همبستگی بالاتری نسبت به رگرسیون می باشد و همچنین در شبکه عصبی داده های واقعی و داده های پیش بینی شده دارای انطباق بیشتری نسبت به مدل رگرسیون انجام شده می باشد.
    کلیدواژگان: پارامترهای اقلیمی، پرسپترون چند لایه، حوزه آبریز، رادیال بیس، رگرسیون چند متغیره
  • معصومه خادمی، رامین فضل اولی*، علیرضا عمادی صفحات 53-64
    پیش‏بینی جریان رودخانه ها نقش بسزایی در برنامه‏ریزی، مدیریت و بهره‏برداری از منابع آب دارد. برای دستیابی به این هدف و با توجه به پدیده‏ی گرمایش جهانی، لازم است سری زمانی بارش و رواناب روزانه برای دوره های آتی شبیه‏سازی شود. لذا ضروریست آشکارسازی رخداد تغییر اقلیم و تاثیر آن بر بارش و رواناب در سطح حوزه مورد بررسی قرار گیرد. در گام اول این پژوهش، با استفاده از آزمون آماری روند من-کندال، رخداد تغییر اقلیم در حوزه پاشاکلا بابل در استان مازندران به اثبات رسید. نتایج بررسی 36 سال آمار متوسط دمای روزانه، نشان‏دهنده روند افزایشی متوسط دما در سطح حوزه می‏باشد. در گام دوم، از مدل لارس تحت مدل گردش عمومی جو HadCM3 و سناریوی A2، برای تولید سری زمانی بارش روزانه در دوره آتی استفاده شد. به‏این منظور داده های بارش، دمای کمینه، دمای بیشینه و ساعات آفتابی برای دوره پایه 12 ساله (2015-2004) وارد مدل شده و سری زمانی بارش روزانه در سطح حوزه برای دوره آتی 10 ساله (2025-2016) پیش‏بینی شد. در گام سوم، از مدل شبکه عصبی مصنوعی، برای شبیه‏سازی فرآیند بارش-رواناب در شرایط تغییر اقلیم و تولید سری زمانی رواناب روزانه در دوره آتی استفاده شد. در نهایت، به‏منظور بالا بردن قابلیت مدل شبکه عصبی مصنوعی در پیش‏بینی رواناب روزانه، علاوه بر داده های بارش روزانه پیش‏بینی شده، داده های بارش و رواناب یک روز قبل نیز به عنوان عوامل موثر در رواناب روز جاری وارد مدل شده و با استفاده از نرون‏های بارش و رواناب ضریب همبستگی برابر با 8/0 به‏دست آمد. این ضریب همبستگی در سطح 1 درصد معنی‏دار بوده و نشان‏دهنده قابلیت مدل در شبیه‏سازی فرآیند بارش-رواناب می‏باشد.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، رواناب روزانه، مدل شبکه عصبی مصنوعی، مدل لارس
  • ابوذر نیکنام *، غلامرضا خسروی، احمد نوحه گر، ارشک حلی ساز صفحات 65-76
    بررسی الگوی جریان در رودخانه به خصوص بازه های مکانی فرسایش پذیر از اهمیت زیادی برخوردار است. با توجه به روند پیچیده فرسایش و رسوب گذاری در پیچان رود‏ها و اهمیت سرعت جریان آب و نیروهای تنش برشی بر فرسایش کناره های رودخانه، از مدل عددی دو بعدی تحت عنوان CCHE2D برای شبیه‏سازی الگوی جریان آب در بازه ای از پیچان رود طبیعی رودخانه کر در حد فاصل پل عباس آباد و سد درودزن استان فارس استفاده شد. در این بررسی با بهره گیری از نقشه های توپوگرافی بزرگ مقیاس محدوده مورد مطالعه، ابتدا هندسه مدل و شبکه محاسباتی با ابعاد مختلف تهیه و در نهایت بر اساس مشخصات اندازه گیری شده جریان، مدل هیدرودینامیک دو بعدی متوسط عمق، اجرا و نتایجی همچون تغییرات عمق و سرعت جریان استخراج گردید. از دو معیار آماری RMSE و MAPE برای مقایسه داده های حاصل از شبیه سازی مدل عددی و داده های مشاهده‏ای، استفاده شد، که خطای مدل برای پارامترهای سرعت و عمق با شاخص RMSE به ترتیب 027/0، 13/0 و با شاخص MAPE به ترتیب51/0 و 65/0 درصد برآورد گردید. نتایج نشان داد که این مدل در پیش بینی مقادیر سرعت و عمق جریان به خصوص در قوس های قلمرو مورد مطالعه از دقت مناسبی برخوردار بوده و داده های شبیه سازی شده به داده های اندازه گیری شده شباهت زیادی دارند.
    کلیدواژگان: پیچان رود، سرعت جریان، شبیه سازی، عمق جریان، مدل عددی CCHE2D
  • حمید کریمی، حسین زینی وند *، علی حقی زاده، میر حسن میر یعقوب زاده صفحات 77-89
    با توجه به اهمیت برف در بسیاری از مناطق، لازم است که رواناب حاصل از آن برای استفاده بهینه پیش بینی گردد. همچنین به علت ابرناکی مناطق برف گیر در فصل زمستان، اطلاع از سطح پوشیده از برف با استفاده از تصاویر ماهواره ای مشکل است، بنابراین جهت مدیریت بهتر منابع آب در مناطق کوهستانی، استفاده از روش های کمکی برای اطلاع از سطح پوشیده از برف ضروری می باشد. بدین منظور حوزه آبخیز هرو - دهنو در استان لرستان با مساحت 263 کیلومترمربع به عنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب شد. در این مطالعه، مدل هیدرولوژیکی WetSpa که از روش منطقی اصلاح شده مبتنی بر رطوبت خاک برای شبیه سازی رواناب و از روش درجه - روز برای شبیه سازی ذوب برف استفاده می کند، در حوزه آبخیز هرو - دهنو به کاربرده شد. مدل توزیعی مکانی فیزیکی WetSpa فرآیند های مختلف هیدرولوژیکی از جمله شبیه سازی ذوب برف را به صورت سلولی و در گام زمانی ساعتی و روزانه با استفاده از روش درجه - روز و روش بیلان انرژی انجام می دهد. در این تحقیق نتایج سطح پوشیده از برف با تصاویر ماهواره ای (MODIS) و جریان شبیه سازی شده به روش درجه-روز با مقادیر اندازه گیری شده در خروجی حوزه مقایسه گردید. جهت شبیه سازی با مدل WetSpa از داده های اقلیمی روزانه یک دوره آماری 4 سال(1389_1385) شامل: بارش، دما، تبخیر، دبی و 3 نقشه مرجع مدل ارتفاعی رقومی (DEM)، بافت خاک و کاربری اراضی با دقت اندازه سلول 100 100 متری استفاده شد. با توجه به نتایج، معیار ارزیابی ناش - ساتکلیف برای شبیه سازی جریان رودخانه در دوره واسنجی و اعتبارسنجی به ترتیب 7034/0 و 655/0 به دست آمد؛ بنابراین مدلWetSpa دارای قابلیت مناسبی در شبیه سازی جریان رودخانه و رواناب ناشی از ذوب برف در گام زمانی روزانه می باشد. همچنین با مقایسه پوشش برف مستخرج از مدل با پوشش برف تصاویر ماهواره ای MODIS در دوره های زمانی یکسان مشخص شد که پوشش برف شبیه سازی شده با پوشش برف مشاهده ای تطابق خوبی دارد.
    کلیدواژگان: درجه، روز، سطح پوشش برف، هیدرولوژی برف، MODIS، WetSpa
  • مریم بیات ورکشی *، حمید زارع ابیانه، علی قدمی فیروز آبادی، ولی الله کریمی صفحات 90-99
    کمی نمودن و ارزیابی مدل های نفوذ آب به خاک در سامانه های حفاظت خاک، سامانه های آبیاری، پژوهش های هیدرولوژی، سامانه های مدیریت حوضه های آبخیز و آبخیزداری کاربرد دارد. هدف این پژوهش بررسی کارایی مدل های مختلف آماری و تجربی در برآورد نفوذ آب به خاک در دو خاک شخم خورده و شخم نخورده در اراضی شالیزاری مرکز ترویج و توسعه تکنولوژی هراز استان مازندران است. مقدار نفوذ با استفاده از استوانه های دوگانه اندازه گیری و با مدل های نفوذ کوستیاکوف، کوستیاکوف-لوییز، فیلیپ، هورتون و سازمان حفاظت خاک آمریکا (SCS) مقایسه گردید. نتایج نشان داد سرعت نهایی نفوذ در خاک شخم نخورده 12/0 و در خاک شخم خورده 21/0 سانتی متر بر دقیقه بود. مقایسه مقدار نفوذ برآوردی از هر یک از مدل ها با مقادیر واقعی نشان داد که میانگین شاخص خطاسنجی مجذور میانگین مربعات خطای نرمال (NRMSE) در خاک شخم خورده و شخم نخورده به ترتیب 53/21 و 45/6 درصد به دست آمد. انجام فرآیند بهینه سازی ضرایب مدل های نفوذ در محیط Solver Excel، سبب بهبود کار و کاهش مقادیر شاخص فوق به ترتیب به 48/2 و 9/1 درصد شد. هم چنین برازش مدل های مختلف نفوذ پس از انجام فرآیند بهینه سازی ضرایب نشان داد در هر دو خاک شخم نخورده و شخم خورده مدل SCS برآوردهای بهتری در مقایسه با سایر مدل ها داشتند. به طوری که شکل کلی مدل SCS برای خاک شخم نخورده I=0.8459t1.0417 +0.6985 و برای خاک شخم خورده I=0.891t1.026 +0.6985 به دست آمد. در مجموع می توان اظهار داشت برازش مدل های فیزیکی و تجربی این مطالعه بر خاک های مناطق شالیزاری مازندران دارای دقت خوبی بود. از دیگر نتایج این پژوهش مناسب تر بودن نتایج در خاک شخم نخورده براساس شاخص NRMSEبود. لذا می توان چنین روشی را در اراضی شالیزاری، استفاده نمود.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، کوستیاکوف، لوییز، مازنداران، مدل SCS، نفوذپذیری
  • لیلا غلامی، سیدحمیدرضا صادقی*، مهدی همایی صفحات 100-112
    عدم وجود اطلاعات کافی در خصوص چگونگی توزیع زمانی رواناب و رسوب ناشی از هر رگبار در حوزه های آبخیز از عمده مشکلات موجود در موفقیت پروژه های حفاظت آب و خاک است. حال آن که پژوهش های مرتبط با آن در مقیاس های مختلف و به ویژه در تعامل با کاربرد افزودنی ها بسیار کم مورد توجه قرار گرفته است. از این رو پژوهش آزمایشگاهی حاضر در قالب طرح کاملا تصادفی با تعداد سه تیمار و با سه تکرار به منظور بررسی اثر اصلاح کننده های آلی (کاه و کلش برنج و کود دامی) و غیرآلی خاک (پلیمر بیش اندوز TA-200) به ترتیب با مقادیر 5/0، 3/0 و 05/0 کیلوگرم بر مترمربع در فرآیند رواناب و رسوب خروجی از کرت و شیب 30 درصد برای خاک های شنی- لومی جمع آوری شده از عمق 20-0 سانتی متری خاک سطحی مراتع ییلاقی البرز در شمال ایران باران های شبیه سازی شده با شدت های 30، 50، 70 و 90 میلی متر بر ساعت انجام شده است. نتایج نشان داد که تیمارهای حفاظتی در مقایسه با تیمار شاهد توانستند تاثیر معنی داری (05/0 P<) در تغییرات آب نمود و رسوب نمود داشته باشند. علاوه بر آن، تغییرات آب نمود و رسوب نمود در شدت های مختلف نشان داد که تیمار حفاظتی کاه و کلش تاثیر بیش تری (60/45 درصد در مقایسه با سایر تیمارها از جمله شاهد) بر آب نمود و رسوب نمود در شدت های مختلف داشت.
    کلیدواژگان: افزودنی های خاک، سوپرجاذب، کرت های فرسایش، مراتع البرز، هدررفت خاک
  • جبار هادی قورقی، خالد اوسطی * صفحات 113-122
    فرسایش خاک به عنوان یکی از بزرگترین چالش های زیست محیطی دنیا، سلامت اکوسیستم ها و امنیت غذایی را تهدید می نماید. پژوهش حاضر در حوزه های زوجی خامسان انجام شده و به مقایسه مقادیر رواناب و رسوب ناشی از 51 واقعه بارش طبیعی در 18 کرت استاندارد فرسایش خاک مستقر در شرایط متفاوت از نظر قرق و جهت دامنه پرداخته است. با توجه به اعمال دو حالت قرق و عدم قرق در چهار وضعیت جهت دامنه(شمالی، شرقی، غربی و شمال غربی) و احتمال وجود اثرهای متقابل، از آزمون آماری فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملا تصادفی استفاده گردید. نتایج حاصله نشان داد که متوسط ضریب رواناب رگبارهای مورد بررسی در حوزه نمونه 21/4 درصد و در حوزه شاهد 71/4 درصد بود و متوسط رسوب تولیدی کرت ها در حوزه شاهد حدود 15 درصد بیشتر از حوزه نمونه بود. براساس نتایج آزمون فاکتوریل، قرق و جهت دامنه اثر معنی داری بر تولید رواناب داشتند و اثرات متقابل قرق و جهت دامنه بر مقادیر میانگین حجم رواناب، ضریب رواناب و مقدار رسوب در سطح یک درصد معنی دار شد. بیشترین رواناب تولیدی مربوط به کرت های شاهد نصب شده در دامنه شمالی بود. نتایج تحقیق نشان داد که اعمال قرق با احیای پوشش گیاهی و افزایش نفوذپذیری، باعث کاهش هدررفت آب و فرسایش خاک می شود.
    کلیدواژگان: وقایع بارش، رواناب، کرت استاندارد فرسایش، آزمون فاکتوریل، حوزه های زوجی
  • جمال مصفایی*، محمدرضا اختصاصی، امین صالح پور جم، محمدرسول رجبی صفحات 123-131
    نخستین گام برنامه ریزی برای اجرای برنامه های حفاظت خاک، تشخیص منابع تولید رسوب می باشد. به دلیل وجود مشکلات زیاد روش های سنتی برای تعیین سهم منابع رسوب، روش انگشت نگاری بعنوان جایگزینی مناسب مورد توجه محققین قرار گرفته است. هدف اصلی این تحقیق استفاده از تکنیک انگشت نگاری ترکیبی برای تعیین سهم و اهمیت نسبی منابع رسوب حوزه ورتوان قزوین در تولید رسوب حوزه می باشد. بدین منظور پس از تهیه نقشه دقیق واحدهای سنگ شناسی حوزه، تعداد 66 نمونه از منابع رسوب و 9 نمونه از رسوبات خروجی حوزه برداشت و بر روی آنها دانه بندی و تجزیه عنصری و کانی شناسی انجام گردید. سپس واحدهای نه گانه سنگ شناسی با استفاده از روش تحلیل خوشه ایبه منابع سه گانه آتشفشانی، رسوبی تبخیری (آهکی) و رسوبی تخریبی دسته بندی گردید. با بکارگیری آزمون مقایسه میانگین ها و تحلیل تابع تشخیص، سه ردیاب کادمیوم، سرب و کلسیت بعنوان ترکیب بهینه ردیاب ها تعیین شدند. خروجی مدل های چندمتغیره ترکیبی نشان داد که در زیرحوزه کامان سهم واحدهای رسوبی تخریبی (مادستون قرمز، ماسه سنگ قرمز، شیل ذغالی)، تبخیری (آهک شیلی، آهک اوربیتولین دار، آهک با بین لایه های توف روشن) و آتشفشانی (توف تیره، آندزیت) به ترتیب برابر 4/63، 8/25 و 8/10 درصد، و در زیرحوزه موشقین به ترتیب برابر 2/36، 9/45 و 9/17 درصد می باشد و در خروجی کل حوزه، سهم این واحدها به ترتیب برابر 6/47، 4/37 و 1/15 درصد می باشد. اما اهمیت نسبی منابع رسوب که شاخصی است که عامل مساحت منابع مختلف در آن حذف شده است، در حوضه ورتوان و زیرحوضه های آن بصورت رسوبی تخریبی > رسوبی تبخیری > آتشفشانی است.
    کلیدواژگان: تحلیل تشخیص، تحلیل خوشه ای، سنگ شناسی، اهمیت نسبی، ورتوان
  • جواد بهمنش*، مریم محمدپور، محمد مهدی باطنی صفحات 132-141
    معمولا بار رسوب رودخانه ها توسط یکی از روش های هیدرولوژیک برآورد می گردد. در این روش های آماری، با اندازه گیری آورد رودخانه و سنجش غلظت مواد معلق جریان، طی یک دوره آماری بلند مدت به استخراج روابط بین دبی و رسوب معلق رودخانه پرداخته می شود. هدف از انجام این تحقیق، مقایسه روش های مختلف برآورد بار معلق رودخانه ها و انتخاب مناسب ترین رابطه جهت برآورد میزان رسوب معلق و در نتیجه تعیین میزان دقیق تر رسوب عبوری در رودخانه های مورد مطالعه می باشد. با استفاده از آمار متناظر دبی جریان و رسوب به صورت روزانه برای چهار ایستگاه هیدرومتری در استان آذربایجان غربی، از معادله ی توانی منحنی سنجه برای مقادیر حد وسط داده ها استفاده شد. ضرائب بهینه رابطه مذکور با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک و رگرسیون گیری معمولی در محیط نرم افزار Matlab به دست آمد. از آنجا که روش الگوریتم ژنتیک برخلاف روش رگرسیون گیری معمولی نیازی به فرضیات محدودکننده در مورد داده های اولیه ندارد، نتایج بهتری را در اعتبارسنجی نشان داد. این بهبود در ضرائب معادله منحنی سنجه رسوب باعث شد ریشه دوم میانگین مربع خطاها (RMSE)1 تا 25% کاهش یابد. بنابراین استفاده از الگوریتم ژنتیک به عنوان روشی مناسب برای برآورد منحنی سنجه رسوب در ایستگاه های مورد مطالعه پیشنهاد گردید.
    کلیدواژگان: الگوریتم ژنتیک، برآورد بار رسوب معلق، روش رگرسیون گیری، منحنی سنجه، نرم افزار متلب
  • رئوف مصطفی زاده*، خدیجه حاجی، اباذر اسمعلی عوری، حبیب نظرنژاد صفحات 142-156
    اولویت بندی زیرحوزه های بحرانی به منظور کنترل رواناب سطحی و فرسایش خاک یکی از مهم ترین راهکارهای افزایش کارآمدی عملیات مدیریت آبخیز و تسهیل دستیابی به توسعه پایدار می باشد. هدف این پژوهش ارزیابی و اولویت بندی 30 واحد هیدرولوژیک از نظر خطر فرسایش در حوزه آبخیز روضه چای واقع در غرب استان آذربایجان غربی با مساحت 41/186 کیلومترمربع، با استفاده از آنالیز مورفومتری و مدل پاسخ فرسایش حوزه (WERM) می باشد. به منظور محاسبه شاخص (WERM) از نقشه های کاربری اراضی، شیب، فرسایندگی باران استفاده شد. در آنالیز مورفومتری پارامترهای طول جریان، تراکم زهکشی، طول جریان سطحی، ضریب شکل زیرحوزه ها، ضریب گردی، ضریب کشیدگی و ضریب فشردگی (در دو دسته پارامترهای خطی و شکلی) محاسبه شدند. سپس اولویت بندی هریک از زیرحوزه ها از نظر خطر فرسایش با توجه به مقادیر شاخص (WERM) و میانگین کل پارامترهای مورفومتری تعیین گردید. در نهایت نقشه تلفیقی براساس بالا بودن مقادیر شاخص های مذکور به عنوان اولویت بالاتر مشخص شد و سپس اولویت نهایی و شرایط بحرانی هر زیرحوزه مشخص گردید. نتایج نشان داد که واحدهای هیدرولوژیکی SUB6، SUB2، IB11، IB3 و IB10 به ترتیب با شرایط بحرانی تر و اولویت بالاتر در انجام عملیات کنترلی و حفاظتی قرار گرفتند. در مجموع، روش مورد استفاده بر مبنای پاسخ آبخیز در حساسیت به فرسایش، با قابلیت می تواند در تعیین اولویت انجام عملیات کنترلی در آبخیز مورد استفاده قرار گیرد. در این راستا، توجه به زیرحوزه های دارای شرایط بحرانی براساس شرایط توپوگرافی و مورفومتری حوزه و هم چنین عوامل فرسایشی طبیعی و انسانی می تواند در برنامه ریزی و جلوگیری از هدررفت منابع آب و خاک و پیامدهای فرسایش موثر واقع شود.
    کلیدواژگان: رتبه بندی، زیرحوزه بحرانی، شاخص های مورفومتری، کنترل فرسایش، WERM
  • ایمان صالح، عطاالله کاویان *، محمود حبیب نژاد روشن، زینب جعفریان صفحات 157-169
    فرسایش خاک یکی از جدی ترین مشکلات زیست محیطی در جهان می باشد. نوارهای حائل گیاهی شامل گیاهی خاص می باشند که جریان قبل از ورود به آبراهه ها از آن ها عبور می نماید و این موجب کاهش حجم رواناب، آفت کش های انباشته شده و دیگر آلاینده های جریان توسط نفوذ، جذب و انباشت رسوب می گردند. تحقیق حاضر نیز با هدف بررسی تاثیر ارتفاع و درصد سطح پوشش گیاه بر کارایی نوارهای حائل گیاهی در کاهش انتقال رسوب به انجام رسیده است. این پژوهش با استفاده از کرت های آزمایشی 10×1 متری و تولید رواناب مصنوعی با دبی حاصل از بارندگی با دوره بازگشت 100 سال و همچنین با استفاده از دو گونه گیاهی وتیور و چمن بومی در منطقه لالیم ساری واقع در استان مازندران طی یک سال به انجام رسید. نتایج نشان داد که ارتفاع و سطح پوشش گیاه که در زمان های مختلف ممکن است متفاوت باشند، نقش قابل توجهی در کارایی نوار حائل گیاهی در کنترل غلظت رسوب دارد. همچنین مشاهده گردید که سطح پوشش گیاهی و تراکم و یکنواختی آن تاثیر بیشتری در کارایی نوارهای حائل گیاهی در کاهش غلظت رسوب معلق رواناب نسبت به ارتفاع دارد و در حقیقت، افزایش ارتفاع در بسیاری از گیاهان در نهایت منجر به افزایش سطح پوشش گیاه و در نتیجه افزایش کارایی نوارهای حائل گیاهی می گردد. در پایان نیز پیشنهاد گردید که به منظور افزایش شناخت و تاثیر نوارهای حائل گیاهی در محافظت از آب و خاک، عوامل دیگری نظیر بارندگی و رطوبت خاک که کارایی نوارهای حائل گیاهی را تحت تاثیر قرار می دهند نیز در پژوهش های آینده مورد مطالعه و بررسی قرار گیرند.
    کلیدواژگان: رواناب مصنوعی، غلظت رسوب، فرسایش خاک، لالیم، نوارهای حائل گیاهی
  • حمیدرضا پورقاسمی * صفحات 170-177
    اطلاع از تعداد، مساحت و فراوانی زمین لغزش های رخ داده در هر منطقه ، نقش مهمی در ارزیابی درازمدت منطقه تحت تاثیر زمین لغزش داشته و به منظور تحلیل حساسیت، خطر و ریسک زمین لغزش استفاده می شود. در این ارتباط، پژوهش حاضر تلاش می کند تا به بررسی احتمال بزرگی زمین لغزش های شناسایی شده در حوزه آبخیز پیوه ژن در استان خراسان رضوی پرداخته شود. در اولین مرحله، با استفاده از تصاویر گوگل ارث و بازدیدهای گسترده میدانی نقشه پراکنش زمین لغزش ها تهیه گردید. در مرحله بعد، با استفاده از نرم افزار ArcGIS و جعبه ابزار XTools Pro، مساحت هر یک از لغزش ها تعیین گردید. متعاقبا، احتمال بزرگی زمین لغزش های شناسایی شده در منطقه مورد مطالعه با استفاده از توابع چگالی احتمالی Double Pareto، Double Pareto ساده شده و گامای معکوس در نرم افزار R، محاسبه گردید. هم چنین در پژوهش حاضر به منظور بهینه سازی ضرایب تخمینی از دو روش ناپارامتریک تخمینی چگالی هیستوگرام (HDE) و چگالی کرنل (KDE) و روش پارامتریک تخمینی بیشینه احتمال (ML) استفاده گردید. نتایج تابع چگالی احتمال نشان داد که روش های تخمین ناپارامتریک (HDE و KDE) نتایج قابل قبولی برای کل لغزش ها داشتند، اگرچه روش بیشینه احتمال نتایج خوبی ارائه نکرده است. هم چنین نتایج احتمال رخ داد لغزش بیان گر شباهت مدل های Double Parreto ساده شده و گامای معکوس با روش های مختلف بهینه سازی بوده، هرچند نتایج مدل DP با کم تخمینی همراه بوده و نتوانسته برآورد صحیحی از احتمال بزرگی لغزش ها ارائه دهد
    کلیدواژگان: احتمال بزرگی زمین لغزش، تابع چگالی احتمال، تکنیک های بهینه سازی، حوزه آبخیز پیوه ژن
  • محمدعلی قربانی *، رضا دهقانی صفحات 178-187
    هدایت الکتریکی (EC) عامل مهمی در مهندسی رودخانه و بویژه مطالعه کیفی آب رودخانه ها می باشد. در این پژوهش کاربرد شبکه عصبی موجک، جهت پیش بینی هدایت الکتریکی رودخانه کاکارضا موردبررسی و ارزیابی قرار گرفت و نتایج آن با مدل شبکه عصبی مصنوعی مقایسه شد. که برای این منظور هیدروژن کربنات، کلرید، سولفات، کلسیم، منیزیم، سدیم و دبی جریان در مقیاس زمانی ماهانه در طی دوره آماری (1393-1347) بعنوان ورودی و هدایت الکتریکی بعنوان پارامتر خروجی انتخاب گردید. معیارهای ضریب همبستگی، ریشه میانگین مربعات خطا و ضریب نش ساتکلیف برای ارزیابی و عملکرد مدل مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصله نشان داد مدل شبکه عصبی موجک دارای بیشترین ضریب همبستگی (977/0)، کمترین ریشه میانگین مربعات خطا( ds/m032/0) و نیز بیشترین معیار نش ساتکلیف (847/0) در مرحله صحت سنجی در اولویت قرار گرفت. درمجموع نتایج نشان داد مدل شبکه عصبی موجک در تخمین مقادیر حداقل و حداکثر دقت بالایی از خود نشان داده است. نتایج حاکی از توانمندی قابل قبول مدل شبکه عصبی موجک در تخمین هدایت الکتریکی آب رودخانه ها است.
    کلیدواژگان: شبکه عصبی موجک، شبکه عصبی مصنوعی، کاکارضا، مدل، هدایت الکتریکی
  • میلاد صباغی، علی شاهنظری*، علی نقی ضیایی صفحات 188-199
    عرضه و تامین نیاز آبی با اطمینان پذیری بالا نیاز به برنامه های دقیق و کامل دارد لذا شناخت رفتار سد و شناسایی عملکرد آن از ملزومات مدیریت سیستم های منابع آب و برنامه ریزی آینده می باشد. در این پژوهش از نرم افزار VENSIM که بر مبنای روش پویایی سیستم عمل می کند، جهت ارزیابی عملکرد سیستم موجود، پیش بینی روند تغییرات مصارف موجود مخزن در حال حاضر و ارزیابی ورودی موردنیاز بررسی و صحت سنجی شده است و شبیه سازی برای یک دوره 14 ساله (1391- 1378 ) انجام گرفته است. به منظور اعتبار سنجی نتایج مدل، عملکرد محاسبه ای و مشاهده ای حجم مخزن مقایسه شدند و مقدار شاخص های جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) ، خطای استاندارد (SE) و ضریب تشخیص (R2) به ترتیب 5/3، 1/3 و 83/0 محاسبه شد. با توجه به نتایج حاصل از شبیه سازی و پژوهش های میدانی و مشورت با متخصصین منابع آب منطقه، به ارزیابی عملکرد سد و شاخص تکاپوی آب (W.D.P) که معادل با 128/0 می باشد، پرداخته شد. دلیل عدم عملکرد مناسب سد عواملی چون مقدار ورودی به سد (میانگین سالانه 9 میلیون متر مکعب) به دلیل احداث سد خاکی در بالادست مخزن و آبگیری در بالادست توسط موتور تلمبه ها از رودخانه کال سالار می باشد و شرایط واقعی با اهداف اولیه قبل از احداث سد (حجم آب قابل تنظیم سالانه 39 میلیون مترمکعب) با شرایط موجود (حجم آب قابل تنظیم سالانه 5 میلیون مترمکعب) مطابقت نداشته است. در نهایت سیاست های افزایش راندمان آبیاری (10% تا 30% به منظور کمک به آبیاری بخشی از زمین های کشاورزی دشت جنگل به میزان 5/2 تا 8 میلیون متر مکعب) و بهره برداری بهنگام از سد (در جهت استفاده از جریانات سیلابی و تغذیه آب زیرزمینی) اعمال شد و نتایج نشان داد که با توجه به آبدهی رودخانه و مقدار تقاضا در 92 ماه از 168 ماه دوره شبیه سازی شده قادر به پاسخگویی مقدار نیاز کشاورزی پایین دست (دشت رشتخوار) نمی باشد اما در 76 ماه علاوه بر اینکه قادر به پاسخگویی نیاز کشاورزی دشت رشتخوار هست قادر به کمک در تامین بخشی از نیاز کشاورزی دشت جنگل نیز می باشد همچنین با توجه به مدل تهیه شده میزان حجم و ارتفاع مخزن براساس شرایط موجود بررسی گردید که سد با حجمی معادل 38 میلیون متر مکعب (حجم سد 72 میلیون متر مکعب) هم نیز توانایی پاسخگویی شرایط موجود را دارد.
    کلیدواژگان: ارزیابی عملکرد شاخص تکاپوی آب سد، شبیه سازی، دشت رشتخوار، رودخانه کال سالار، VENSIM
  • صدیقه محمدی *، علیجان آبکار صفحات 200-212
    استفاده از مدل های تجربی برآورد تبخیر نیاز به متغیرهای زیادی دارند که برخی از آن ها در ایستگاه های کشور قابل اندازه گیری نیستند لذا این تحقیق با هدف شبیه سازی تبخیر روزانه در ایستگاه سینوپتیک تبریز به کمک داده های هواشناسی شامل متوسط درجه حرارت هوا (c )، میانگین سرعت باد (m/s)، میانگین رطوبت نسبی (%) و ساعات آفتابی با استفاده از مدل های سیستم استنتاج تطبیقی عصبی- فازی و رگرسیون چندمتغیره با معماری های مختلف و در وضعیت های مختلف از متغیرهای ورودی انجام شد. پس از استانداردسازی داده ها، جهت آموزش شبکه از 85 درصد داده ها و جهت آزمون کارایی مدل ها (با شاخص های RMSE و R2) از 15 درصد داده ها استفاده شد. نتایج مدل سیستم استنتاج تطبیقی عصبی- فازی نشان داد که مدل بهینه نروفازی با 1 و 2 متغیر ورودی از نوع شبکه (با 3 تابع عضویت گوسی) و با 3 و 4 متغیر ورودی از نوع خوشه ایاست. طبق نتایج مدل رگرسیونی اضافه نمودن متغیر رطوبت نسبی باعث تغییرات قابل ملاحظه شاخص های اعتبارسنجی در بخش داده های آموزش و آزمون نشد و متغیر ساعت آفتابی در مدل رگرسیونی حفظ نشد. طبق نتایج می توان به کمک مدل سیستم استنتاج تطبیقی عصبی- فازی نسبت به رگرسیون، ضریب تبیین شبیه سازی را بیش از 10 درصد افزایش داد که لازمه آن استفاده از 4 متغیر ورودی شامل متوسط درجه حرارت هوا، متوسط سرعت باد، رطوبت نسبی و ساعت آفتابی و مدل سازی با مدل نروفازی خوشه است.
    کلیدواژگان: تبخیر روزانه، تبریز، رگرسیون چندمتغیره، مدل سازی، نروفازی
  • مصطفی گرجی*، محمود رایینی سرجاز، رامین فضل اولی صفحات 213-222
    برای طراحی برخی از سازه های آبی، همچون سرریز سد و کانال ها نیاز به برآورد بارش بیشینه محتمل است. از آنجایی که تغییرپذیری اقلیمی و تغییر مکان در برآورد بارش بیشینه محتمل (PMP) اثر می گذارد، لذا انتخاب روش های مناسب آماری که برآورد درستی از بارش بیشینه محتمل به دست آورند بسیار مهم است. مقادیر بارش بیشینه محتمل به دست آمده از روش هرشفیلد برآورد کارآمدی فراهم نمی کند، بنابراین هدف از این پژوهش برآورد بارش بیشینه محتمل حوزه های جنوبی استان کهگیلویه و بویراحمد با استفاده از ضریب فراوانی (Km) مناسب است. در این پژوهش از آمار بلندمدت ایستگاه های منطقه و آزمون من-کندال برای روندیابی و برای بررسی همگنی منطقه توسط روش گشتاور خطی، استفاده شد. یافته های این پژوهش نشان داد که از میان 31 ایستگاه، 3 ایستگاه دارای روند بود، که داده های آن ها در محاسبات وارد نشد. یافته های شبیه سازی آماره های همگنی داده های 28 ایستگاه برگزیده نشان داد که بهترین توزیع آماری توزیع لوگ نرمال سه پارامتره است. آماره همگنی محاسبه شده 1H برابر با 61/1- است، که نشان دهنده نسبتا ناهمگنی این منطقه است. در این صورت می توان از بزرگ ترین ضریب فراوانی برای برآورد بارش بیشینه محتمل کلیه ایستگاه ها استفاده کرد، که در این پژوهش بزرگ ترین ضریب فراوانی برابر با 45/4 است. با استفاده از بارش بیشینه محتمل محاسبه شده ایستگاه ها منحنی های هم بارش بیشینه محتمل منطقه برای نمایش پراکنش مکانی تهیه شد.
    کلیدواژگان: ضریب فراوانی، هرشفیلد، من، کندال، هم بارش، PMP24
  • مجتبی خوش روش، محمد میرناصری *، مهسا پسرکلو صفحات 223-231
    تحقیقات دانشمندان اقلیم شناسی نشان می دهد که دمای هوای سطح کره زمین تا 6/0 درجه سانتی گراد در طول قرن بیستم گرم تر شده است. این گرما به دلیل افزایش غلظت گازهای گلخانه ای بوده که همراه با تغییرات در روند بارش و چرخه هیدرولوژی می باشد. در این پژوهش روند تغییرات بارش ماهانه، فصلی و سالانه ایستگاه های باران سنجی شمال ایران در سه دوره 30، 40، 50 ساله و در سه سطح اطمینان 90، 95 و 99 درصد با آزمون ناپارامتری من-کندال مورد بررسی قرار گرفت. جهت شناخت بهتر تغییرات و نوسانات مکانی در منطقه مورد مطالعه،روندهای مشاهده شده با استفاده از روش درون یابی وزنی مجذور عکس فاصله (IDW) انجام شد. نتایج نشان داد که روند تغییرات، هم از لحاظ زمانی و هم مکانی در منطقه مورد مطالعه متفاوت می باشد. مقدار RMSE برای متغیرهای مختلف با استفاده از روش IDW کمتر از 2/0 بدست آمده است که نشان دهنده کارآمد بودن این روش در درون یابی بارش است. نتایج روندیابی نشان داد که در فصول سرد سال، روندهای نزولی و در فصول گرم سال، روندهای صعودی وجود دارد که حاکی از اهمیت تغییراقلیم در منطقه مورد مطالعه می باشد. همچنین روند تغییرات در دوره 30 و 40 ساله برای میانگین بارش سالانه در شرق استان اغلب مناطق نزولی و در غرب استان، اغلب صعودی می باشد. برای دوره 40 ساله نیز، روند نزولی در شرق استان وجود دارد. به طوری که روند نزولی معنی دار در سطح اطمینان 90 درصد در حوضه تالار در بالادست حوضه حاکم می باشد. برای غرب استان، روند صعودی در سطح اطمینان 99 درصد تقریبادر همه زیرحوضه های حوضه چالوس رود، به چشم می خورد.نتایج این پژوهش نشان می دهد که تغییر اقلیم در منطقه مورد مطالعه مشهود می باشد، که لزوم شناخت هر چه بیشتر تغییرات متغیرهای اقلیمی و تاثیر آن بر منابع آب، محیط زیست و سایر بخش های مرتبط را می طلبد.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، تحلیل روند سری های زمانی، درون یابی، IDW، استان مازندران
  • علیرضا ایلدرمی، حمید نوری، مهین نادری *، سهیلا آقابیگی امین، حسین زینی وند صفحات 232-240
    پیش بینی تغییرات آتی کاربری اراضی می تواند در برنامه ریزی صحیح و مدیریت جامع اکوسیستمی حوزه های آبخیز گام مهمی باشد. روش های متنوعی برای مدل سازی و پیش بینی کاربری اراضی وجود دارد که از آن ها می توان به مدل زنجیره ی مارکوف و CA مارکوف اشاره کرد. در این تحقیق به منظور پیش بینی کاربری اراضی حوزه آبخیز گرین از تصاویر ماهواره لندست سال های 1986، 2000، 2014، مدل مارکوف و CA مارکوف استفاده شد و نقشه کاریری اراضی سال 2042 پیش بینی گردید. همچنین به منظور بررسی دقت طبقه بندی نقشه های کاربری تهیه شده دقت کلی و ضریب کاپا برای تصاویر طبقه بندی شده ، به دست آمد و مشاهده شد که دقت کلی و ضریب کاپای آن بیش از90/0 است که نشان دهنده دقت بالای طبقه بندی این تصاویر است. نتایج نشان می دهد که در صورت ثابت ماندن روند تغییرات دوره پایه 1986 تا 2014، این منطقه شاهد افزایش 77/5 درصدی مساحت جنگل و کاهش34/6 درصدی مساحت مرتع تا سال 2042 خواهد بود.
    کلیدواژگان: تصاویر ماهواره ای لندست، حوزه آبخیز گرین، کاربری اراضی، مدل مارکوف، CA مارکوف
  • افشین هنربخش*، مهدی پژوهش، مریم زنگی آبادی، مسلم حیدری صفحات 241-258
    در سال های اخیر روش های مختلف برای تعیین الگوی بهینه بهره برداری از منابع آب و خاک به کار رفته است. با توجه به اهمیت منابع طبیعی، مدیریت حوزه آبخیز از طریق اصلاح کاربری اراضی و استفاده صحیح از زمین ضروری است. اما برنامه ریزی خطی تک هدفه یک روش کارا در این مورد محسوب نمی شود. در این تحقیق روش چندهدفه برنامه ریزی آرمانی به کار رفته و مدل های بهینه استفاده از زمین در حوزه آبخیز چلگرد ارائه گردیده است. روش پیشنهادی مبتنی بر تعیین مساحت بهینه در کاربری های مختلف شمامل کشت دیم، مرتع، کشت آبی، باغات و بیشه ها و همچنین موقعیت مکانی بهینه آنها می باشد. در تحقیق حاضر دو مدل ارائه شده است. در این مدل ها حداکثر سود و حداقل فرسایش خاک به ترتیب در اولویت می باشند. همچنین محدودیت های مدل های فوق منابع تولید شامل آب و زمین و همچنین مسائل اقتصادی و اجتماعی است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که روش ارائه شده روشی کارآمد در بهینه سازی کاربری اراضی و توسعه پایدار منطقه بوده و می تواند موجب افزایش سود تا 97% و کاهش فرسایش تا 12% شود. همچنین نتایج نشان داد که در شرایط بهینه و در مدل 1، سطح اختصاص یافته به اراضی کشت دیم 33 درصد کاهش و سطح اراضی مرتعی، کشت آبی، باغات و بیشه ها به ترتیب 0، 9، 906 و 82 درصد افزایش و در مدل 2، سطح اختصاص یافته به اراضی کشت دیم 54 درصد کاهش و سطح اراضی مرتعی، کشت آبی، باغات و بیشه ها به ترتیب 1، 9، 906 و 82 درصد افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، برنامه ریزی آرمانی، تخصیص چند هدفه، کاربری اراضی
  • عباس الیاسی، کاکا شاهدی*، شفق رستگار صفحات 259-270
    با توجه به اهمیت حفاظت از منابع طبیعی، تدوین راهبردهای مشارکتی در جهت حفظ و بهره برداری از این منابع به عنوان ضرورتی بنیادی بیش از پیش احساس می شود. با مشارکت مردم در هر پروژه، اجرا و حفاظت آن پروژه با صرف هزینه و زمان کمتر و به صورت مطلوب تر انجام می گیرد؛ بنابراین هدف تحقیق حاضر شناسایی عوامل موثر بر تمایل آبخیزنشینان به مشارکت در طرح های آبخیزداری است که از نظر ماهیت، به صورت دو بخش کمی و کیفی انجام شده است. جامعه آماری پژوهش شامل تمامی آبخیزنشینان حوزه آبخیز هزارخانی استان کرمانشاه بود (450=N). طبق فرمول کوکران 207 نفر به عنوان نمونه به روش نمونه گیری تصادفی انتخاب شدند. برای گردآوری داده ها از پرسشنامه و تکمیل آن به صورت مصاحبه حضوری صورت گرفت. برای معتبرسازی محتوا از کارشناسان، متخصصین و استادان مجرب آشنا با مفاهیم مشارکت استفاده شد. برای تعیین پایایی پژوهش از روش آلفای کرونباخ استفاده شد که مقدار آلفای کرونباخ برای گویه های متغیر وابسته 93/0، برای گویه های عوامل اجتماعی 92/0، برای گویه های عوامل ارتباطی 85/0 و برای عوامل اقتصادی 89/0 محاسبه شد که نشان داد گویه ها هم مسیر بوده و از هماهنگی درونی بالایی برخوردار هستند. نتایج تحلیل همبستگی نشان داد که بین متغیر وابسته میزان مشارکت آبخیزنشینان با متغیرهای سطح تحصیلات، تعداد دام و مساحت زمین روابط مثبت و معنی دار و با میزان سن آبخیزنشینان رابطه منفی و معنی دار وجود دارد. همچنین، نتایج حاصل از روش تحلیل مسیر نشان داد که مساحت زمین، تحصیلات، عوامل اقتصادی و تعداد دام به ترتیب بیشترین و سن، عوامل اجتماعی و عوامل ارتباطی و منابع اطلاعاتی به ترتیب کمترین تاثیر را بر تمایل آبخیزنشینان به مشارکت داشتند، این عوامل و گویه ها 6/68 درصد از میزان مشارکت را تبیین کردند. برای جذب مشارکت عمومی در طرح ها، پیشنهاد می شود از طریق برگزاری کلاس های آموزشی-ترویجی، بهبود برنامه رسانه های جمعی و بهره برداری از رسانه های اجتماعی، انگیزه و آگاهی آبخیزنشینان بیشتر گردد.
    کلیدواژگان: پرسشنامه، درآمد، اشتغال، ضرایب همبستگی، عوامل ارتباطی، عوامل اجتماعی، مهاجرت
  • پیمان امین *، حسین ملکی نژاد صفحات 271-281
    استان های کرمانشاه، کردستان، کرمان و یزد مورد استفاده قرار گرفت. از میان شاخص های مختلف تحلیل رخدادهای خشکسالی، شاخص های بر پایه بارش مانند شاخص های بارش استاندارد شده (SPI)، درصد بارش نرمال (PNPI)، شاخص عددZ (ZSI) و نیچه (Nitzche) در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفتند، نتایج نشان داد از نظر تفکیک دوره های مرطوب و خشک، تمامی استان های مورد مطالعه در یک دهه اخیر دارای یک دوره خشکسالی شدید می باشند. از نظر تعداد رخدادهای خشکسالی و ترسالی استان های یزد، کرمانشاه، کرمان و کردستان بترتیب دارای بیشترین فراوانی بودند. شاخص ZSI دوره های خشکسالی بیشتری را نشان داد. این شاخص از حساسیت بالاتر و طبقه بندی کامل تری نسبت به دو شاخص SPI و PNPI در بررسی دوره های خشک برخوردار است و شباهت بسیار نزدیک به شاخص SPI دارد. اما شاخص بارش استاندارد شده (SPI) به دلیل داشتن قابلیت های بیشتر از جمله تفکیک دقیق تر طبقه ها در هریک از پدیده خشکسالی، دقت بالاتر در دوره خشک و حساسیت بیشتر به تغییرات بارش، بهترین مدل به منظور تعیین خصوصیات آماری بارش (شدت و فراوانی) و تفکیک خشکسالی ها در چهار استان شناخته شد.
    کلیدواژگان: بارش استاندارد شده (SPI)، درصد بارش نرمال (PNPI)، شاخص عدد Z (ZSI)، مدل نیچه، خشکسالی
|
  • Somayeh Mashari Eshghabad *, Ahmad Nohegar, Iman Babaeian, Cyrus Ershadi Pages 1-10
    Study on natural processes related to water as well as knowledge about runoff and hydrological conditions is necessary for improvement of water management in Iran. Since most of watersheds in Iran are ungauged, so using hydrologic models to simulate the runoff is inevitable. In this study, continuous distributed hydrologic model WetSpa was used to simulate Zoshk watershed runoff. Three basic maps including digital elevation model (DEM), landuse and soil texture are the model inputs. Required meteorological data are potential evapotranspiration, precipitation and temperature. The basin outlet discharge in Zoahk gauging station is used to calibrate and evaluate the model. Calibration period is from 2009/01/01 to 2011/31/12 and validation period is from 2012/01/01 to 2014/31/12. PEST software was used to calibrate the model parameter. Results show good agreement between calculated and measured hydrographs. The model predicts the hourly hydrographs with a good accuracy, so that according to the Nash-Sutcliff criterion the accuracy is more than 85% and 83% for calibration and validation periods, respectively. The result shows that this model only simulates the high flows well and the simulation result is not appropriate for low flows. This is due to the use of river flow for dry season irrigation.
    Keywords: Automatic calibration, PEST, Hydrology, Runoff simulation, WetSpa
  • Mohammad Mehdi Zarei, Mohammad Taghi Dastorani *, Mansour Mesdaghi, Masoud Eshghizadeh Pages 11-21
    Rainfall-runoff models are used in the field of hydrology and runoff estimation for many years, but despite existing numerous models, the regular release of new models shows that there is still not a model that can provide sophisticated estimations with high accuracy and performance. In order to achieve the best results, modeling and identification of factors affecting the output of the model is necessary. In this regard, in present study, it has been tried to identify the factors and estimating the amount of runoff using a variety of methods of artificial intelligence and multiple regression. Then, to evaluate the efficiency of the implemented models and choose the best model, some performance criteria including the correlation coefficient (R), Nash-Sutcliffe coefficient (NSE), the root mean square error (RMSE) and the mean absolute error (MAE) were used . The data used in this study were 9 rainfall events data measured in time period of 2011- 2015 taken from the Khakh watershed of Gonabad. Artificial intelligence models used in this study were: normal feedforward neural networks, feedforward Cascade neural networks, feedbackward Elman neural networks, Adaptive Neuro Fuzzy Inference System (ANFIS) and regression decision tree model (Regerssion Tree) that were implemented in MATLAB software environment and also step multiple regression as statistical methods which was implemented in Minitab software. The results of this study showed that the used statistical and artificial intelligence methods are considered acceptable with almost similar performance and with relatively appropriate accuracy and low error they are able to estimate the amount of runoff. In the meantime, Cascade and normal feedforward neural models with 5 input parameters, presented better performance comparing to the other models, as the performance criteria of R, RMSE, NSE and MAE in these models were the similar values of 0.88 , 0.76, 2 and 1.5, respectively. Overall, the findings indicate better estimations of the artificial intelligence models comparing to the regression model.
    Keywords: Modeling, Neural Networks, Decision trees, ANFIS, Backpropagation, Feedforward, Feedbackward
  • Mohammad Isazadeh *, Hojjat Ahmadzadeh, Mohammad Ali Ghorbani Pages 22-33
    Accurate estimation of river flows is one of the fundamental activities in water resources management of river basins. Artificial neural network (ANN) and support vector machine (SVM) are the most important data mining models that can be considered for this purpose. Due to the data-based attribute of these models, probability distribution of data may have a considerable effects on their performance in river flow simulation. In order to, Zarrineh Rud River basin was selected as a study area and the investigations were done for three hydrometric stations located in this basin. In this regard, first monthly runoff probability distribution of stations were studies based on Shapiro- Wilk test and then normalization of data distribution were done. Then the performance of ANN and SVM models in monthly river flow simulation of three stations was evaluated for initial observed and normal data. Based on the results of this study, the values of 0.71, 5.93 (m3/sec), 0.80, 6.58 (m3/sec) and 0.82, 22.9 (m3/sec) were obtained for correlation coefficient (CC) and root mean square errors (RMSE) indicators in the ANN model for Safakhaneh, Santeh and Polanian stations respectively in the testing period. In the SVM model, the values of 0.70, 6.34 (m3/sec), 0.78, 7.02 (m3/sec) and 0.79, 24.31 (m3/sec) were obtained for these indicators in the mentioned stations respectively. The results showed that in river flow simulation by ANN model values of CC increase 6%, 14% and 11% and RMSE values decrease 9%, 19% and 6% for Polanian, Santeh and Safakhaneh stations respectively in the testing period due to normalization of data probability distribution. For SVM model, due to normalization of data probability, CC value increases 10% and RMSE value decrease 16% only for Santeh station. Also the results showed that the ANN model with normal input data has high performance in estimation of monthly river flow compared to the SVM model in each of the three hydrometric stations.
    Keywords: ANN, Monthly River Flow, Normal Probabilistic Distribution, SVM, Zarrineh Rud Basin
  • Saeid Akbarifard, Kourosh Qaderi, Maryam Alinnejad * Pages 34-43
    Flood routing in river is one of important issues in water engineering projects. Hydraulic routing is common in especially in river that has branches and river that have not basin information. So as to need obtain cross section and slops in all interval of river that Muskingum helps by saving time and cost. In this paper, a Water Cycle Algorithm (WCA) is proposed for the parameter estimation of the nonlinear Muskingum model. The results of the developed model were compared with those of the other meta­heuristic algorithms including Genetic Algorithm (GA), Particle Swarm Optimization (PSO), Harmony Search Algorithm (HS) and Imperialist Competitive Algorithm (ICA). In the proposed technique, an indirect penalty function approach is imposed on the model to prevent negativity of outflows and storages. The proposed algorithm finds the global or near-global minimum regardless of the initial parameter values with fast convergence. The proposed algorithm found the best solution among 5 different methods. The results demonstrate that the proposed algorithm can be applied confidently to estimate optimal parameter values of the nonlinear Muskingum model. Moreover, this algorithm may be applicable to any continuous engineering optimization problems.
    Keywords: Flood routing, Parameters, Hydrologic models, Optimization
  • Samad Fotoohi, Khadije Joojizade, Maryam Nasiri *, Naser Orak Pages 44-52
    Flood is a kind of natural disaster which causes financial damages and fatality for people. Every year, especially in areas like Maroon river basin which have changes in precipitation and temperatures, along with frequent and severe floods. This study aimed to identify the climatic parameters on flood area can be efficiently artificial neural network, better methods applied in anticipation of this event. The method used in this study to predict the process, multilayer perceptron neural network and radial basis that these two neural networks with multiple regression results were compared. Therefore, climatic daily data in 16 years cycle from four stations: Idnak, Dogonbadan, Dehdasht and yasouj (23 September 1994-22 September 2009) are used. By study of correlations between climatic parameters and discharge of Maroon river, effective parameters on flood are determined and multiple regression is used because of determination of effective entrance on flood and comparing the results with the neural network. Study of the results shows that multilayer Perceptron (MLP) along with training algorithm after flowing the error have 0.73 correlation in training process and in test process is 0.68 and also measure of NRMSE in training process is 0.57 and in test process is 0.66 that known as the best model for predicting storm water. Comparing the results of regression and neural network shows that neural network have a higher correlation than the regression, thus in neural network actual data and predicted data have more conformity than accomplished regression model.
    Keywords: Climatic Parameters, Catchment Basin, Multilayer Perceptron (MLP), Multivariate Regression, Radial Base
  • Masoome Khademi, Ramin Fazloula *, Alireza Emadi Pages 53-64
    River flow forecasting plays an important role in planning, management and operation of water resources. To achieve this goal and according to the phenomenon of global warming, it is necessary to simulate the daily time series of rainfall and runoff for future periods. Therefore, it is important to survey the detection of climate change event and its impact on precipitation and runoff in the basin. In the first step of this research, using Mann-Kendall trend statistical test, climate change event in the Pashakola Babol basin in Mazandaran province is confirmed. The results of the survey on 36 years daily mean temperature data, reflect the increasing trend in average temperature in the basin. In the second step, the LARS-WG model under general circulation models HadCM3 and A2 scenario is used to generate the daily rainfall time series in the future period. In order to rainfall data, minimum temperature, maximum temperature and sunshine hours is entered in the model for 12-year base period (2004-2015) and Then daily rainfall time series in the basin is predicted for the next 10-year period (2016-2025). In the third step, the artificial neural network model is used to simulate the process of rainfall - runoff in the climate change condition and to generate the daily runoff time series in the future period. Finally, in order to enhance the capability of the artificial neural network model in predicting the daily runoff, besides the predicted daily precipitation data, the rainfall and runoff data one day before as effective factors on the current day runoff is also entered in the model and using rainfall and runoff neurons. Correlation coefficient was obtained equal to 0.8. This correlation coefficient is significant at 1% and show the ability of model to simulate rainfall–runoff process.
    Keywords: Artificial Neural Networks Model, Climate Change, Daily Runoff, LARS, WG Model
  • Abouzar Niknam*, Gholam Reza Khosravi, Ahmad Nohegar, Arashk Holisaz Pages 65-76
    Investigation of flow pattern in river especially intervals location erodibleit is of utmost importance. Due to the complex process of erosion and sedimentation in meanders and the importance of the flow velocity and shear stress forces on the river bank erosion, two-dimensional numerical model as CCHE2D to simulation of flow pattern of water in the range of natural meanders River Kor between Bridge Abbas abad and Droodzan Dam, Fars province was used. In this study, using large-scale topographic maps of Study area, the first model geometry and computational grid with various aspects of the preparation and finally, based flow measurement specifications, two-dimensional hydrodynamic model average depth, run and results such as changes in the depth and velocity were calculated. From two statistical criteria RMSE and MAPE to compare data from numerical model simulations and observational data were used, the error model to velocity and depth, RMSE index, respectively, 0.027, 0.13 and MAPE index, 0.51 and 0.65 percent were estimated. The results showed that, the model to predict speed and flow depth particularly in the arc of territory had studied appropriate accuracy and simulated data with measured data have many similarities.
    Keywords: Flow depth, Flow velocity, Meander, Simulation, The numerical model CCHE2D
  • Hamid Karimi, Hossein Zeinivand *, Naser Tahmasebipour, Ali Haghizadeh, Mirhassan Miryaghoubzadeh Pages 77-89
    Given the importance of snow, it seems necessary to predict its resultant runoff for optimized usage. In addition, due to snowbound regions cloudiness in winter season, the notice of snow cover area (SCA) using satellite images is difficult. Hence, to help better water resources managing in mountainous areas using supplementary methods for simulating the SCA is necessary. As a case study, Horo-Dehno watershed in Lorestan Province with the area of 263 Km2 was selected. By applying WetSpa model as a verified and promising simulation tool, snow melting runoff as well as snow cover area was simulated based on degree-day approach in Horo-Dehno watershed. Water and Energy Transfer between Soil, Plants and Atmosphere (WetSpa) is a distributed spatial-physical model that simulates different hydrological processes including snow cover area, snow accumulation and melting in a cellular manner at hourly and daily time step by employing energy balance as well as degree-day approaches. Subsequently, simulated the SCA and runoff by the model were compared to the satellite images (MODIS) and the measured discharges at the output of the watershed respectively. In this research, 4-years regional data (from 2007 to 2011) including precipitation, temperature, evaporation, runoff and three digital maps of elevation model (DEM), land use and soil texture with resolution cell size of 100 * 100 meter were used. According to the results, Nash – Sutcliffe efficiency criterion of stream-flow simulation for calibration and validation periods were 0.7034 and 0.655 respectively. Consequently, WetSpa model has promising strength for stream-flow and runoff snowmelt simulation in daily time steps. Furthermore, through comparing snow cover extracted from the model with that of MODIS satellite images at the same periods, it was revealed that simulated snow cover is in a good agreement with observed snow cover.
    Keywords: Degree – day_MODIS_SCA_Snow hydrology_WetSpa
  • Maryam Bayatvarkeshi *, Hamid Zareabyaneh, Ali Ghadami Firouzabadi, Valiollah Karimi Pages 90-99

    Abstract: (91 Views)
    Quantitation and evaluation of infiltration models are used in soil conservation, irrigation systems, hydrology investigations, watershed and watershed management systems. The purpose of this study was to estimate the infiltration by using statistical and experimental various models in two soils of plowed and without plowed in Haraz Technology and Development center paddy fields of Mazandaran province. The infiltration value was measured by the double rings in plowed and without plowed soils and then was compared with Kostiakov, Kostiakov-Lewis, Philippe, Horton and Soil Conservation Service (SCS) models. The results showed that the final infiltration rate in plowed and not plowed soils were 0.12 and 0.21 cm/min, respectively. The comparison of the estimated infiltration from each of the models with real amounts was done by the average normal root mean square error (NRMSE). The results showed that NRMSE values in plowed and not plowed soils were 21.53 and 6.45 %, respectively. With optimization of models in Solver Excel, amount of NRMSE reduced to 2.48 and 1.9%, respectively. Also according to comparison of infiltration models in both plowed and not plowed soils, the SCS and Kostiakov-Lewis models showed better fits than other models. So that, SCS model for not plowed soil was I=0.8459t1.0417 .6985 and for plowed soil was I=0.891t1.026 .6985. In general, could be said that fitting of physical and empirical models had good accuracy on Mazandaran paddy fields. Another finding of this study was the better results in the plowed soil based on NRMSE. Therefore, this method can use in paddy fields.
    Keywords: Optimization, Kostiakov, Lowis, Mazandaran, SCS, Infiltration
  • Leila Gholami, Seyed Hamidreza Sadeghi *, Mahdi Homaee Pages 100-112
    Insufficient information regarding the time distribution of runoff and sediment yield during a storm event is one of the available major issues in the success soil and water conservation projects. However, limited studies have been considered in various scales and especially in cooperation with application of amendments on hydrograph and sediment graphs. Hence, the present laboratory research was conducted in order to investigate the effect soil organic (rice straw mulch and manure with rates of 0.5 and 0.3 kg m-2) and inorganic (TA-200 polyacryamide with rate of 0.05 kg m-2) amendments on output runoff and sediment from plot. The study was run under completely randomized design using three treatments with three replications and slope of 30 percent for loamy-sand soils collected from depth of 0-20 cm of the Alborz summer rangeland in north of Iran with simulated rainfall intensities of 30, 50, 70 and 90 mm h-1. The results showed that the conservation treatments had significant effect (P
    Keywords: Alborz Rangeland, Erosion Plots, Soil Conditioners, Soil loss, Super Absorbent
  • Jabar Hadi Ghoreghi, Khaled Osati * Pages 113-122
    Soil erosion as a one of the biggest environmental problems worldwide, is threatening both ecosystem health and food security. This case study conducted in Khamsan paired watersheds aimed to compare runoff volume and sediment yields from 51 natural rainfall events on 18 USLE’s standard plots, where they had installed on the different conditions in the term of enclosure and aspect. Factorial test used based on completely randomized designs because of two states of presence or absence of enclosure, four types of aspect (north, east, west and northwest) as well as the possibility of interactions among enclosure and aspect factors. The results showed that average runoff coefficients resulted from given events on standard plots of enclosure and control watersheds were 4.21% and 4.71% respectively, while average plot sediment yields of control watershed was about 17% more than enclosure watershed. The results of the factorial test showed that enclosure and aspects had statistically significant effects only on runoff production while the interaction of enclosure and aspect on runoff, runoff coefficient and sediment yields, were statistically significant for a confidence level of 99 %. The maximum runoff values occured in control plots installed in the North Slope. The results showed that enclosure reduce soil erosion and water losses through restoration of vegetation cover and increased permeability.
    Keywords: Rainfall, Runoff Events, USLE's Standard Plot, Factorial Test, Paired Watersheds
  • Jamal Mosaffaie*, Mohammad Reza Ekhtesasi, Amin Salehpour Jam, Mohammad Rasoul Rajabi Pages 123-131
    Determining the relative contribution of sediment sources is the first step in planning for soil conservation programs. Due to many problems of traditional methods for determining the contribution of sediment sources, fingerprinting technique have attracted the researchers as an appropriate alternative. The main purpose of this study was to determine the relative contribution and importance of sediment sources of Vartavan catchment using composite fingerprinting technique. Therefore, after preparing the precise lithological map of catchment, 66 samples of sediment sources and 9 samples of sediments were collected. Particle size distribution, mineral and element content of samples were determined. Then nine lithological units were classified to three sediment sources (volcanic, calcareous and clastics) using cluster analysis. Three tracer including Cd, Pb and calcite were determined as the optimum tracers combination using discriminant function analysis. The output of multivariate mixing model showed that the contribution of sedimentary (red mudstone, red sandstone, black shale), calcareous (shale limestone, orbitolina limestone and plagioclase limestone) and volcanic sources (dark tuff, andesite) in Kaman subcatchment were 63.4, 25.8 and 10.8 percent and in Mushaghin subcatchment were 36.2, 45.9 and 17.9 percent, and in whole output were equal to 47.6, 37.4 and 15.1 percent respectively. But the relative importance of sediment sources that is an index that the effect of source area is removed, is as sedimentary > calcareous > volcanic in subcatchments and final outlet.
    Keywords: Discriminant analysis, cluster analysis, lithology, relative importance, Vartavan
  • Javad Bahmanesh*, Maryam Mohammadpour, Mohammad Mehdi Bateni Pages 132-141
    The rivers sediment load is determined using hydrologic methods. In the statistical methods, by measuring the rivers discharge and suspended sediment load in a long-term period, the relationships between the suspended sediment load and discharge is obtained. The aim of this study is to compare different estimation methods of suspended load and select the most appropriate relationship for the prediction of suspended sediment load which results in more accurate prediction of sediment load discharge in the studied rivers. In this research, by using the daily river flow rate and corresponding suspended sediment discharge in four hydrometric stations in West Azerbaijan, the rating curve power equation for the middle limit of the data was used. The optimum coefficients of the mentioned equation ware obtained by using genetic algorithm (GA) and the ordinary regression, and the necessary programs ware written in Matlab® software. Since GA does not require any restrictive assumptions on input data, so it showed better performance in real data validation phase. This improvement in the rating curve coefficients causes to decrease up to 25 percent Root Mean Squared Error (RMSE). Therefore using GA as an appropriate tool was proposed to estimate the sediment rating curve for the studied stations.
    Keywords: Genetic algorithm, Matlab software, Rating curve, Regression methods, Suspended sediment load
  • Raoof Mostafazadeh*, Khadijeh Haji, Abazar Esmali-Ouri, Habib Nazarnejad Pages 142-156
    Prioritization of critical sub-watershed is an important procedure to control runoff and erosion phenomenon and considered as effective way in management of watersheds and achieving sustainable development. The main aim of this study is assessing the soil erosion-prone areas and prioritization of 30 hydrologic response unit of Rozehchai Watershed that located in West Azerbaijan province (186.41 km2) using Morphometric Analysis and Watershed Erosion Response Model (WERM). The WERM index has been calculated using landuse, slope, and rainfall maps. The sub-watershed-related morphometric indices were used under the two categories of linear and shape parameters (e.g. Stream length, Drainage density, Length of overland flow, Form factor, Circularity coefficient, Elongation coefficient and Compactness coefficient). The priorities of sub-watersheds with respect to erosion rate were determined using the values of WERM model and the total mean of morphometric parameters values. Finally, the integrated map was obtained according to the highest values of calculated indices and the critical condition of each sub-watershed was determined based on the final values of assigned scores. The results showed that the SUB6, SUB2, IB11, IB3 and IB10 sub-watersheds had critical condition and are ranked as high priority areas, respectively. These areas require immediate practical and the control and protection. In addition, the used method based on watershed response and sensitivity to soil erosion can be used as effective tools in prioritization of watershed for implementation of soil erosion control measures. In this regard, defined critical sub-watersheds based on topographic and morphometric indices along with natural and anthropogenic factors can be considered in the planning of soil erosion control in watersheds and soil and water conservation programs.
    Keywords: Prioritization, Critical sub, watershed, Morphometric indices, Erosion control, WERM model
  • Iman Saleh, Ataollah Kavian*, Mahmoud Habibnezhad Roshan, Zeinab Jafarian Pages 157-169
    Soil erosion is one of the most serious environmental issues in the world. Vegetative buffer strips include a specific plant being passed by flow before entering the waterways, so it causes to reduce runoff volume, deposited pesticides and other pollutants of the flow through infiltration, absorption and sediment deposition. The present study has been carried out with aim to investigate the effect of plant height and canopy on the efficiency of vegetative buffer strips to reduce sediment transport. This study was conducted using 1×10 experimental plots and producing artificial runoff with a discharge rate as much as precipitation with 100-year return period as well as two plant species of vetiver grass and native turf grass during one year in Lalim region of Sari, Mazandaran, Iran. The results indicated that, plant height and canopy which may be different in various time periods, have a considerable role in the efficiency of vegetative buffer strips to control sediment concentration. Also, it was found that the efficiency of vegetative buffer strips to reduce suspended sediment concentration of runoff is more affected by canopy and uniformity of plant density than plant height. In fact, increasing height in most of plants ultimately would cause to increase canopy and consequently the efficiency of vegetative buffer strips. Finally, it was suggested to do more studies on the other factors such as precipitation and soil moisture affecting the efficiency of vegetative buffer strips in order to improve understanding and effectiveness of vegetative buffer strips in water and soil conservation.
    Keywords: Artificial runoff, sediment concentration, soil erosion, Lalim, vegetative buffer strips
  • Hamid Reza Pourghasemi * Pages 170-177
    Knowing the number, area, and frequency of landslides occurred in each area has a prominent role in the long-term evolution of area dominated by landslides and can be used for analyzing of susceptibility, hazard, and risk. In this regard, the current research is trying to consider identified landslides size probability in the Pivejan Watershed, Razavi Khorasan Province. In the first step, landslides inventory map was created using Google Earth images and extensive field surveys. In the next step, area of each landslide was determined using ArcGIS software and Xtools Extension. Subsequently, probability of landslides size identified were calculated in R statistical software using Double Pareto (DP), Double Pareto Simplified (DPS), and Inverse Gamma (IG) probability density functions in the study area. Also, in the present study for optimization of parameters coefficients used of two non-parametric probability density function namely Histogram Density Estimation (HDE) and Kernel Density Estimation (KDE) and a parametric Maximum Likelihood (ML) estimation. The results showed that non-parametric estimation methods (i.e., HDE and KDE) provided accurate results for all the landslides; whereas, ML failed to provide a good result. Also, results of landslide occurrence probability showed a good similarity between DPS and IG with different optimization techniques, meanwhile the DP model had under estimation results and can’t presented a correct calculation for probability of landslides in the study area.
    Keywords: Landslide size probability, Probability density function, Optimization techniques, Pivejan Watershed
  • Mohammad Ali Ghorbani *, Reza Dehghani Pages 178-187
    Electrical conductivity (EC) is an important factor in river engineering, especially studying of river water quality. In this study we studied and evaluated wavelet neural network to predict the electrical conductivity of the Kakareza river (in lorestan), and the results were compared with results of artificial neural network model. For this purpose, hydrogen carbonate, chloride, sulfate, calcium, magnesium, sodium and flow rate at monthly scale during the period (1969-2015) as input and output parameters were selected as electrical conductivity. The criteria of correlation coefficient, root mean square error and of Nash Sutcliff coefficient were used to evaluate and performance compare of models. The results showed that wavelet neural network model has the highest correlation coefficient (0.977), the lowest root mean square error (0.032 ds/m) and the highest standards Nash Sutcliffe (0.847) became a priority in the validation phase. The results indicate acceptable capability of wavelet neural network models to estimate the electrical conductivity of river water.
    Keywords: Artificial neural network, Electrical conductivity, Kakareza, Model, Wavelet neural network
  • Milad Sabbaghi, Ali Shahnazary*, Ali Naghi Ziaei Pages 188-199
    Water resources simulation is efficient tools to evaluate different options and decision in development conditions. Supply of water demand with high reliability need to exact and perfect planning. So, dam behavior recognition and it operation is from essentials of water resources systems management and future planning. In this study, the software VENSIM the method based on the dynamics of the system has been used. What makes using system dynamics different from other approaches used for studying complex systems (such as optimization) is the use of feedback loops.The model for evaluating the performance of existing systems , predict trends and evaluate the use of reservoirs already studied input is required. Model based on the data of the current status Shahid Yaghoobi dam has been comparison and verification. After validation of the simulation model constructed in terms of its logical structure for a period of 14 years (1378-1391) is conducted. In order validation results, performance calculation and observation were compared volume and values ​​of root mean square error (RMSE), standard error (SE) and the correlation coefficient (R2), respectively, 3.1, 2.467 and 0.89. The result of field research and simulation is showing that inflow because of soil dam in reservoir upstream and Dewatering in upstream by motor pumps from Kalsallar river had been very low and a significant amount is evaporated from dam back water, too (over 4.7 mcm in year). Based on these findings , it was determined that the actual conditions with the original goals before dam construction ( adjustable volume 39 million cubic meters annually ) with input data status quo ( adjustable annually, 5 million cubic meters of water ) does not match and negative consequences on downstream plains ( plain Roshtkhar and plain Jangal), including the reduction of surface currents have been feeding and the result of Water Delivery Performance index evaluating equal to 0.128 that it is showing project failure in access to plan of targets. And finally was operated scenarios is including irrigation efficiency increase (10% to 30%).
    Keywords: Performance evaluation, simulation, Roshtkhar plain, Kalsalar River, Vensim
  • Sedigheh Mohamadi *, Alijan Abkar Pages 200-212
    Using empirical models for estimating evaporation requires a lot of variables that some of them can not be measured in the stations. Therefore, this study aimed to simulate the daily evaporation of Tabriz synoptic satation using meteorological data including average temperature of air (úc), wind velocity mean (m/s), relative humidity (%) and sun light hours by Adaptive Neuro-Fuzzy Inference Systems (ANFIS) and Multivariate Regression (MR) in the different architectures and input variables. After standardization of data, 85% of the data was used for network training and the efficiency of models (with indicators RMSE and R2 indicators) was coducted on testing data that included 15% of data.The results illustrated that the optimal model of ANFIS were obtained grid method (with three Gaussian membership functions) when one and two variables used as inputs and gained cluster method when three and four variables used as inputs. Adding relative humidity variable to the multivariate regression model didnot cause a significant changes in validation criterias of the training and testing data and also sun light hour's variable was excluded from the multivariate regression model. The results showed that ANFIS simulation compared to multivariate regression can increase the coefficient of determination of model to more than 10 percent, which requires using of cluster method and four input variables (avearage temperature of air, wind velocity mean, relative humidity and sun light hours).
    Keywords: Daily evaporation, Tabriz, Multiple Regression, Modeling, Neuro, Fuzzy
  • Mostafa Gorji *, Mahmoud Raeani Sarjaz, Ramin Fazloula Pages 213-222
    To design water constructs, such as spillways, canals and many other water structures one needs to estimate probable maximum precipitation (PMP). Since climate variability and spatial variations affect PMP estimation selection of proper statistical method, which provides better estimation is important. Based on general frequency equation, Hirschfield method has been proposed for this purpose, but it overestimation makes it unfavourable. Therefore, the aim of this research is to estimate PMP24 of Kohgiluyeh-e-Boyerahmad region using frequency factor. The PMP trend was calculated using long term meteorological data. Data of 3 out of 31 stations showed trends, which were omitted from further processing The simulated statistics of the 28 selected stations shows that the 3-factor log-normal is the best model to fit the data. The homogeneity factor (H1) is -1.61, which shows a slight non-homogeneity in the region. Therefore, the biggest frequency coefficient could be used to estimate PMP24 in all stations, which were 4.45. Using these criteria the calculated PMP of all stations were used to draw isohyet and reveal special rainfall distribution.
    Keywords: Frequency coefficient, Hirschfield, Mann, Kendall, Isohyet, PMP24
  • Mojtaba Khoshravesh, Mahammad Mirnaseri *, Mahsa Pesarakloo Pages 223-231
    Climate scientists have concluded that the air temperature of earth’s surface warmed to 0.6 during the 20th century, and that warming induced by increasing concentrations of greenhouse gases accompanied by changes in the precipitation and hydrologic cycle. Monthly, seasonal and annual precipitation trends of meteorological stations have been analyzed and interpolated in the northern part of Iran for three periods (30, 40, 50 years). The Mann-Kendall trend test was applied to examine the monthly precipitation data. Significant positive and negative trends at the 90, 95, and 99 percent confidence levels were detected for numerous stations. The detected trends were spatially interpolated by applying the inverse distance weighted (IDW) interpolation method. The amount of RMSE for different variables obtained using IDW less than 0.2, indicating the effectiveness of this method in the interpolation of rainfall. The results showed that the trend of variation, both in terms of time and spatial is different in the study area, as has experienced downward trend in cold season and upward trend in warm season which indicates the importance of climate change in the study area. The spatial variation trends results for mean annual precipitation of 30 and 40 years period showed that the east of region have downward trend and the west of region have the upward trend. For the 40-years period, downward trend of station nearly are situated in eastern part of region, as downward trend at 90% confidence level are evident for Talar basin. The western part of region experienced upward trend at 99% confidence level especially in Chaloos-roud basin. The results of this study indicated that the region has experienced the severe climatic change which the better understanding of the climate variation and its impacts on water recourses, natural environment and other related sector are necessary.
    Keywords: Climate change, Analysis of the time series, Interpolation, IDW, Mazandaran state
  • Alireza Ildoromi, Hamid Nori, Mahin Naderi *, Soheila Aghabeigi Amin, Hossein Zeinivand Pages 232-240
    Land use change prediction is an important factor in appropriate planning and integrated ecological management of watersheds. There are various methods for modeling and prediction of land use, i.e. Markov chain and CA Markov. In this research, for predicting the land use of Gareen watershed in Iran in 2042, Landsat satellite images of 1986, 2000 and 2014, and the Markov chain and CA Markov was used. In addition, for assessing the accuracy of land use classification, overall accuracy and Kappa coefficient were used. Overall accuracy and Kappa coefficient was obtained higher than 90% that indicate high accuracy of images classification. Results showed that in case of the land use fixed trend during 1986 to 2014, the watershed forest area will increase 5.77% and rangeland area will decrease 6.34% in 2042.
    Keywords: Landsat satellite images, Garin watershed, Land use, Markov Model, CA Markov
  • Afshin Honarbakhsh *, Mahdi Pajoohesh, Maryam Zangiabadi, Moslem Heydari Pages 241-258
    In recent years, deferent methods for determination of optimal pattern of using water and soil resources have been applied. Due to importance of natural resources, watershed management through land use modification and correct application of land is necessary. However, single objective linear programming is not an efficient method in this matter. In this study, multi objective method of goal programming was applied and optimal models of land use were proposed in Chelgerd watershed. Suggestive procedure is based on optimum area determination in various land uses including, dry farming, rangeland, irrigated agriculture, gardens and forest plantation and also their optimum local position. In current research, two models have been proposed. In this models, maximization of benefit and minimization of soil erosion are in first priority respectively. More over limitations of mentioned models are production resources involving water and land as well as economic and social problems. Results obtained show that proposed method is an efficient method in land use optimization and sustainable area development and can increase benefit to 97% and decrease erosion to 12%, respectively. Also, the results indicated that under optimized condition, the area allocated to dry farming lands will decrease about 33% and the area of rangelands, irrigated agricultures, gardens and forest plantation will increase about 0%, 9%, 906% and 82% in model 1 and the area allocated to dry farming lands will decrease about 54% and the area of rangelands, irrigated agricultures, gardens and forest plantation will increase about 1%, 9%, 906% and 82% in model 2 respectively.
    Keywords: Goal Programming, Land Use, Multi Objective Allocation, Optimization
  • Abbas Elyasi, Kaka Shahedi *, Shafagh Rastgar Pages 259-270
    Considering importance of natural resources conservation, developing participatory strategies to protect these resources is necessary and fundamental. With public participation in each project, the implementation and conservation of the project is done in short period of time with low cost and more desirable. Main objective of this research is identifying factors influencing on people tendency to participate in watershed projects, which in its nature considers two paradigms of quality and quantity. Statistical population in this research in quantitative part includes all people who live in the Hezarkhani Watershed in Kermanshah province (N=450). 207 persons were selected based on Cochran formula through random sampling method. To collect data a questionnaire was used and it was completed by face to face interview. In this study, content validation was confirmed through counseling with qualified experts, specialists and professors who were familiar with public participation concepts. To determine the sustainability, Cronbach's alpha method was used. Cronbach's alpha for dependent variables was 0.93, for social factors 0.92, for communication factors 0.85 and for economic factors 0.89, which showed that the variables were in line and had high internal coordination. The results of the correlation analysis showed that there is a significantly positive relationship between the dependent variable of public participation in watershed projects with education level, number of livestock and land area and there is negative significant relationship with stakeholder’s age. In addition, the results of the path analysis indicated that land area, education level, economic factors, and number of livestock showed the greatest impact on the willingness of stakeholders to participate. Age, social factors, relationship factors and information sources have minimal impact on the willingness of stakeholders to participation. These factors and items explained 68.6 percent of the participation rate. In order to attract public participation in the projects, it is suggested to increase the incentives and awareness of the stakeholders through conducting training classes, improving mass media programs and exploiting social media.
    Keywords: Correlation Coefficients, Communication Factors, Employment, Immigration, Income, Questionnaire, Social Factors
  • Peyman Amin *, Hossein Malekinezhad Pages 271-281
    In this study, to evaluate and comparing of drought and wet occurrences, Annual rainfall data related to a 60-year period were used for Kermanshah, Kordestan, Kerman and Yazd provinces. Among the different drought indices, the precipitation-based indices such as, Standardized Precipitation Index (SPI), Percent of Normal Precipitation Index (PNPI), Z-Score Index (ZSI) and Nitzche model were used. The results showed that the classification the dry periods indicated all provinces in the recent decade have experienced a period of prolonged drought. The number of drought occurrences of Yazd, Kermanshah, Kerman and Kordestan provinces had the highest frequency, respectively. ZSI index showed more drought periods. This index is more sensitive and more complete classification than two SPI and PNPI indices in investigation of dry periods and its similarity is very close to SPI index. But The Standardized Precipitation Index (SPI) because of having more capabilities such as more detailed classes in drought phenomenon, higher accurate in dry periods and more sensitive to precipitation variation, was recognized the best model because of avowing statistical characterization of precipitation (Intensity and Abundance) and separating droughts in four provinces.
    Keywords: Standardized precipitation Index (SPI), Percent of Normal Precipitation Index (PNPI), Z, Score index (ZSI), Nitzche model, drought year