فهرست مطالب

مجله سامانه های سطوح آبگیر باران
سال پنجم شماره 3 (پیاپی 16، پاییز 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/08/20
  • تعداد عناوین: 7
|
  • امیرحسین پارسامهر*، زهرا خسروانی صفحات 1-8
    استحصال آب باران یکی از مهمترین تکنیک های جمع آوری آب است و چنانچه رواناب حاصل از آن، جمع آوری و مورد استفاده قرار گیرد، باعث صرفه جویی در مصرف آب و مدیریت بهینه آن خواهد شد. هدف از این تحقیق بررسی پتانسیل استحصال آب باران از سطوح بام ساختمان ها و ارزیابی اقتصادی آن در دانشگاه فسا است. برای این منظور از داده های روزانه بارش30 ساله (1395-1366) ایستگاه سینوپتیک فسا و به تفکیک هر ماه استفاده شد. پس از بررسی داده ها از لحاظ صحت و همگنی، سری زمانی مذکور بر توابع مختلف آماری برازش داده شدند و پس از انتخاب بهترین تابع توزیع با توجه به حداقل بودن مجموع مربعات باقیمانده، میزان بارش روزانه با دوره بازگشت 2 ساله محاسبه گردید. در ادامه با استفاده از معادلات مربوطه و پارامترهای موجود، حجم مورد نیاز مخزن جهت ذخیره آب قابل استحصال تعیین شد. در نهایت زمان بازگشت سرمایه و اقتصادی بودن طرح، با استفاده از معادله ارزش خالص فعلی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد بیشترین حجم آبی که در یک رخداد بارش روزانه، قابل استحصال است، مربوط به ماه بهمن و به مقدار 6/24 متر مکعب است. بنابراین با توجه به هدف مورد نظر، نیازمند مخازنی جهت ذخیره حداقل 6/24 متر مکعب آب قابل استحصال هستیم. همچنین نتایج معادلات اقتصادی نشان داد که بازگشت سرمایه اولیه 250 میلیون ریالی در سال ششم اتفاق می افتد.
    کلیدواژگان: ارزش خالص فعلی، استحصال آب، بهینه سازی، توجیه اقتصادی
  • مختار کرمی، حسن حاجی محمدی*، مهدی اسدی صفحات 9-20
    به منظور تعیین الگوی همدیدی بارش های فرین در خراسان شمالی، به دلیل کوتاه بودن طول دوره ی آماری سایر ایستگاه ها، از آمار بارندگی ایستگاه بجنورد استفاده شد. جهت تعیین الگوهای همدید بارش های فرین، داده های مربوط به فشار سطح دریا، نم ویژه، سرعت قائم (امگا)، مولفه باد مداری (U)، مولفه باد نصف النهاری (V)، ارتفاع ژئوپتانسیل و دمای هوا در سطوح متفاوت به صورت چهار بار در روز و تابش طول موج بلند خروجی (OLR) به صورت روزانه از مرکز ملی پیش بینی محیطی از دو روز قبل از بارش تهیه و با استفاده از قابلیت های نرم افزارGrADS مورد تحلیل قرار گرفت. یافته ها نشان می دهد که از الگوهای غالب جوی در هنگام وقوع بارش های فرین، قرارگیری یک ناوه با محور شمال شرق- جنوب غرب در قسمت جنوب دریای خزر که سبب ناپایداری و صعود هوای مرطوب و انتقال این رطوبت به منطقه مورد مطالعه شده و موجب ایجاد بارش های سنگین در منطقه می شود. با توجه به نقشه های نیمرخ قائم رطوبت جو مشخص شد که بیشترین مقدار رطوبت موجود در جو، در ترازهای پایین تر تروپوسفر بوده، از طرفی با بررسی نقشه های هسته های همگرایی رطوبت در سطوح مختلف، نقش دریای خزر در تامین رطوبت چنین بارش سنگینی قابل مشاهده است. وضعیت رودباد در ترازهای بالایی جو نیز سبب شدت یافتن صعود هوا و تقویت ناپایداری و آشفتگی های جوی در منطقه می شود. از طرفی ریزش هوای سرد عرض های بالاتر سبب ایجاد جبهه و شدت یافتن و گسترش آن تا سطوح فوقانی جو شده است.
    کلیدواژگان: تحلیل همدیدی، بارش فرین، دریای خزر، خراسان شمالی
  • بابک محمدی*، هاجر فیضی، روزبه موذن زاده صفحات 21-30
    برف و برفاب در حوضه های کوهستانی و مرتفع عامل مهم و کنترل کننده رژیم جریان محسوب شده و به عنوان منبع اصلی تامین آب نقش بسیار مهمی را ایفا می نماید. به همین دلیل در مناطق کوهستانی هیدرولوژی برف اهمیت و ارزش زیادی دارد. علاوه بر این تخمین، شبیه سازی و پیش بینی جریان ناشی از ذوب برف و باران در زمینه های مختلف دارای اهمیت و کاربرد می باشد که از جمله آن تامین آب شرب، کشاورزی، صنعت و تفرجگاه ها، تنظیم آب رودخانه ها، کنترل و هشدار سیل و برآورد سیل طراحی برای حوضه آبریز می باشد. در این پژوهش به منظور شبیه سازی جریان حاصل از ذوب برف در ایستگاه های بالادره کندوان، پیست اسکی مرند و صندوقلو واقع در استان آذربایجان شرقی از مدل شبکه عصبی MLP و ماشین بردار (SVM) در دوره آماری 92-85 استفاده گردید. از سه معیار عددی به نام های ضریب همبستگی (CC)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و خطای مطلق میانگین (MAE) به منظور ارزیابی دقت استفاده شد. نتایج نشان داد شبکه عصبی دقت بیشتری را نسبت به ماشین بردار دارد. از بین ساختارهای مختلف شبکه عصبی، آرایش 1-6-3 با سه ورودی چگالی برف، طول نمونه برف و عمق برف بیشترین دقت را دارد.
    کلیدواژگان: ارتفاع آب معادل برف، ماشین بردار پشتیبان، شبکه عصبی، آذربایجان شرقی
  • دادور لطف الله زاده*، مسعود یوسفی صفحات 31-38
    این تحقیق به منظور بررسی مقدار تغییرات فرسایش و ذخیره رطوبتی خاک در دو نوع کشت گندم و جو انجام پذیرفت. منطقه مورد مطالعه در 45 کیلومتری شمال خرم آباد در روستای پرسک اولیا از توابع شهرستان الشتر در حوضه هنام می باشد. غالب کشت منطقه گندم و در شیب های بالای 18 درصد انجام می گیرد. به منظور ترویج اصول صحیح کشت محصول و اثرات سوء تغییرات کاربری در پسرفت خاک و هدر رفت آب و اصول صحیح خاکورزی، دو سایت با شرایط کاملا یکسان در منطقه انتخاب شد. در سایت شاهد کشت متداول منطقه یعنی گندم و در سایت تیمار، جو چاودار دایمی کوهی، کشت گردید. علت انتخاب جوچاودار، فراوانی این گونه به طور طبیعی در مراتع منطقه، مقاومت آن در شرایط بد اکولوژیکی و اقلیمی، دایمی بودن آن و استفاده فراوان از این گونه در صنایع غذایی و صنعتی بود. برای تعیین مقدار فرسایش خاک، پارچه های مخصوص ژئوتکستایل در انتهای هر دو سایت نصب گردید و برای صحت اطمینان از مقدار فرسایش خاک از میخ های فرسایشی در سطح هر دو سایت نیز استفاده گردید و همچنین برای تعیین میزان رطوبت خاک از نمونه خاک های برداشته شده از عمق 0-25 سانتی متری خاک در فواصل زمانی 20 روزه از طریق توزین و خشک کردن استفاده گردید. نتایج سه ساله حاصل از اجرای این طرح نشان دهنده زیاد شدن مقدار محصول جو چاودار در واحد سطح در سال سوم نسبت به مقدار محصول گندم به میزان 71/19 درصد بوده است. کاهش مقدار فرسایش خاک سایت تیمار نسبت به سایت شاهد (گندم) به میزان 53 درصد برآورد شد. افزایش ذخیره رطوبتی خاک سایت چاودار در سال سوم، 3/91 درصد وزنی برآورد شد. هزینه نهاده های کشاورزی در سایت تیمار تقربیا به یک پنجم سایت شاهد تقلیل یافت. علاوه بر نتایج تحقیقی و علمی این طرح، از نتایج ترویجی آن میتوان به میزان مشارکت و استقبال بالای کشاورزان از این طرح اشاره کرد. مشاهده عینی نتایج طرح توسط استفاده کنندگان، اجرای این طرح در سطح بزرگ و مزرعه کشاورزی و نهایتا راغب شدن زارعین به تغییر الگوی کشت از گندم به چاودار در منطقه مورد مطالعه از دیگر مزایای این طرح می باشد.
    کلیدواژگان: میخ های فرسایشی، ذخیره رطوبتی خاک، ژئوتکستایل، فرسایش خاک، گندم، چاودار
  • ثریا یعقوبی، دنیا امینی*، حسن فتحی زاد صفحات 39-50
    هدف از این مطالعه بررسی میزان شوری دشت موسیان و ارتباط آن با افت تراز آب های زیرزمینی در بازه زمانی ( 92-80 ) می باشد. جهت انجام این پژوهش از آمار 7 حلقه چاه پیزومتری استفاده شد. سپس نقشه های پهنه بندی EC، SAR ، TH و TDS ترسیم شد. برای ارتباط این نقشه ها با میزان افت تراز آب های زیرزمینی، هیدروگراف دشت و همین طور نقشه افت تراز آب زیرزمینی دشت تهیه گردید. نتایج نشان داد که افت آب زیرزمینی اتفاق افتاده در دشت، سبب افزایش هر چهار پارامتر مذکور در منطقه شده، به گونه ای که میزان پارمتر های EC، TH و TDS در بیش تر منطقه مورد مطالعه، از استاندارد جهانی فراتر رفته است. از دیگر عوامل موثر بر کیفیت نامطلوب آب های زیرزمینی دشت، بارش بسیار کم در منطقه، خشکسالی های پی در پی و در نهایت وجود سازندهای تخریبی آغاجاری می باشد.
    کلیدواژگان: تراز آب زیرزمینی، چاه پیزومتری، هیدروگراف، پارامترهای کیفی، GIS
  • واحدبردی شیخ*، راضیه ایزانلو صفحات 51-62
    در دهه های گذشته، توسعه شهری و افزایش سطوح نفوذ ناپذیر مخاطراتی همچون افزایش حجم و اوج رواناب و افزایش آلودگی آبهای سطحی را به همراه داشته است. شهر بجنورد نیز از نمونه شهرهای متاثر از سیلاب شهری است. در مطالعه پیش رو به بررسی امکانسنجی استفاده از سیستم ترانشه نفوذ در بعضی از نقاط شهر بجنورد و پیش بینی اثرات آن با استفاده از مدل SWMM پرداخته شد. حجم رواناب تولیدی در صورت اعمال سیستم ترانشه نفوذ با کمک مدل SWMM برای دوره بازگشت 2، 5 و 10ساله محاسبه شد و نتایج برای دو حالت استفاده و عدم استفاده از سیستم ترانشه نفوذ مقایسه شده و میزان کاهش حجم رواناب تولیدی در اثر اجرای سیستم ترانشه نفوذ برآورد گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که میزان کاهش حجم رواناب تولیدی برای بارش با دوره بازگشت 2، 5 و 10 سال به ترتیب برابر 51/6، 26/6 و 18/6 درصد می باشد.
    کلیدواژگان: توسعه شهرنشینی، توسعه کم اثر، رواناب شهری، شهر بجنورد، SWMM
  • زینب افشاری پور، محمد عبدالحسینی*، عبدالرضا بهره مند صفحات 63-77
    در اختیار داشتن مقادیر مربوط به مشخصه های بارندگی (شدت، عمق، مدت) در دوره بازگشت های مختلف در بسیاری از پروژه های مربوط به مدیریت منابع آب، مطالعه خشکسالی، مدیریت سیل و طراحی سازه های آبی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار بوده و در بسیاری از مدل های هیدرولوژی جزء ورودی های اصلی به حساب می آیند. در این تحقیق با انجام مروری بر نرم افزارهای مختلف موجود در این زمینه و نیز توانایی های موجود در بستر نرم افزار R، با استفاده از بسته ی lmomco در محیط برنامه نویسی R بر پایه ی روش گشتاورهای خطی، بهترین توابع توزیع برازش یافته بر هر کدام از متغیرهای بارندگی تعیین و مقادیر کوانتایل مربوط به هر کدام از این متغیرها در دوره بازگشت های مختلف بر اساس توزیع منتخب برای هر کدام از متغیرها برآورد گردید. برای این منظور داده های بارندگی 40 ساله ثبت شده در ایستگاه مینودشت حوضه آبخیز چهل چای در استان گلستان مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که مناسب ترین توزیع برازش یافته بر داده های مربوط به متغیر شدت و عمق بارندگی توزیع ویکبی و برای داده های مربوط به مدت بارندگی توزیع ویبول می باشد. همچنین مقادیر کوانتایل مربوط به هر کدام از متغیرها در دوره بازگشت های 2 الی 1000 سال محاسبه گردید. به علاوه، نتایج مطالعه نشان می دهد که استفاده از روش گشتاورهای خطی با به کارگیری بسته ی lmomco در محیط برنامه نویسی R به منظور منطبق ساختن توابع توزیع بر گشتاور خطی داده های نمونه، ابزاری بسیار مفید و با کارایی بالا در تعیین مناسب ترین توزیع حاکم و تعیین دقیق کوانتایل مربوط به هر کدام از متغیرها در دوره بازگشت مورد نظر می باشد.
    کلیدواژگان: بارندگی، تحلیل فراوانی، گشتاورهای خطی، R، lmomco، دوره بازگشت
|
  • Amir Hosein Parsamehr *, Zahra Khosravani Pages 1-8
    Rainwater harvesting is one of the most important techniques for collecting water. Harvesting and using rainfall runoff can help with better management of water resources. The purpose of this study was investigating the economy and potential of rainwater harvesting from the rooftops in Fasa University. Daily rainfall data for 30 years (1987-2016) at the Fasa station was collected and used to create monthly statistics. After analyzing the data in terms of accuracy and homogeneity, time series data were fitted to the different functions. After selecting the best distribution function with respect to the residual sum of squares, daily rainfall on 2 return periods was calculated. Using empirical equations and available parameters, the volume of the reservoir needed to store the harvestable water was determined. Finally, using the net present value, the time of return on capital and the economics of the project were studied. The results showed that the maximum volumes of water that can be harvested in daily precipitation is 24.6 m3, occurring in February. Therefore, according to the purpose and the selected method, we need reservoirs to store 24.6 cubic meters of harvested water. Also, the results of economic analyses showed that the return on investment of 250 million Rials occurred in the 6th year. Therefore, it is suggested that this project be implemented as a technical and economic plan at Fasa University.
    Keywords: Net present value, Water harvesting, Optimization, Economic justification
  • Mokhtar Karami, Hasan Hajimohammadi *, Mahdi Asadi Pages 9-20
    Due to the short period of statistical data for other stations only the rainfall level of Bojnurd station was used to determine the coherent pattern of extreme precipitation in North Khorasan. In order to determine the patterns of rainfall, data related to sea level pressure, specificity, vertical velocity (omega), wind component (U), wind velocity component (V), geopotential height and air temperature at different levels, collected four times a day, were used. Also, Outgoing Longwave Radiation (OLR) prepared daily by the National Center for Environmental Forecast from two days before the rainfall was entered into GrADS software along with the previous parameters and analyzed using the software’s capabilities. The findings show that the prevailing atmospheric patterns during the occurrence of rainfall is the existence of a nave with a north-southwest axis in the southern part of the Caspian Sea, which causes instability, raising and transferring moist air to the studied area, causing heavy rainfall in the area. According to the vertical maps of atmospheric moisture, it was determined that the highest amount of moisture in the atmosphere was at lower levels of the troposphere. By studying the maps of the convergence nuclei of moisture at different levels, the role of the Caspian Sea in providing the moisture of such heavy rainfall is visible. The status of the atmospheric river at upper levels of the atmosphere also contributes to more severe ascent of air, increased instability, and elevated atmospheric turbulence in the region. On the other hand, falling cold air has higher latitude, which creates a frontier, increases its intensity, and stretches the frontier to the upper levels of the atmosphere.
    Keywords: Consolidation analysis, Extreme precipitation, Caspian Sea, North Khorasan
  • Babak Mohammadi *, Hajar Faizy, Ruzbeh Moazenzadeh Pages 21-30
    Snow and snowmelt are important factors controlling flow regimes in mountainous basins and provide most of the water. As a result, snow hydrology is of great value in mountainous areas. Estimation, simulation and prediction of flow resulting from rain and snowmelt has applications in provision of drinking and irrigation water, water control in rivers, flood control and flood warning systems, and estimations of flood damage in a basin. In this study, flow resulting from snowmelt was simulated using the MLP neural network and support vector machine (SVM) models for the Baladarreh Kandovan, Marand ski resortand, and Sandoghlu ski resort stations in the East Azerbaijan Province in the 2006-2013 period. The coefficient of correlation, root-mean-square error (RMSE), and mean absolute error (MAE) were used to evaluate accuracy. The results indicate that the neural network model had better accuracy compared to the SVM model. Among the different arrangements of neural networks, the 3-6-1 arrangement with snow density, length of snow sample, and snow depth had the highest accuracy.
    Keywords: Water equivalent of snow height, Support vector machine, Neural network, East Azerbaijan
  • Dadvar Lotfollahzadeh *, Masoud Yosefi Pages 31-38
    The current research was carried out to study the amount of soil erosion and soil moisture storage in cultivation of two species from the Gramineae family . The study area was located 45 km north of Khorramabad in the village of PereskOlia, in the province of Alashatar in the Honam basin. Most of the cultivation in the area is wheat, cultivated on land with a slope of up to 18%, and in rangelands that have been converted to dry farmland. In order to promote the correct principles of crop cultivation and soil tillage, and in order to highlight the effects of land use change on soil condition and water loss, two sites were selected with identical conditions. On the control site wheat, the region’s most common crop, was cultivated and in the treatment site rye (Secalemontanum) was grown. The reason for selection of rye is the natural abundance of this species in the rangelands of the region, its resistance to harsh ecological and climatic conditions, its permanence and the extensive use of this species in the food industry and its several other industrial applications. To determine the amount of soil erosion, special geotextile fabrics were installed at the end of each site. To ensure the accuracy of soil erosion measurements, erosion pins were used in the both sites. Also, soil moisture content from the soil samples with depths of 0-25 centimeters was determined by weighing and drying samples in 20-day intervals during growth period. The three-year results after the implementation of this plan indicated that the amount of rye barley per unit area in the third year was 19.91% higher than the wheat yield in the control site. Soil erosion of the treatment site compared to the control site (wheat) decreased by about 53%, and soil moisture content of the rye site was 91.3% higher than the control site (wheat) in the third year. In addition, the cost of agricultural inputs in the treatment site was reduced to one-fifth in the treatment condition. Along with the scientific and investigative results of this project, its extensional results include the level of participation and interest in this project among farmers. Observing the project accomplish its objectives lead to farmers’ implementation of this plan at a large scale in agricultural fields. Finally, this study increased farmers’ willingness to change the cultivation pattern from wheat to rye in the study area.
    Keywords: Erosion Pins, Geo, textile, Soil erosion, Soil moisture storage, Wheat
  • Soraya Yaghoobi, Doya Amini *, Hasan Fathizad Pages 39-50
    The aim of the present study is to investigate the amount of salt in the Musian plain and its relationship with falling water table during the time span of 2001-2013. To conduct this research, statistics from 7 observation wells were used. Then, the zoning maps of EC, SAR, TH and TDS were drawn. In order to clarify the relationship between these maps and the drop in water table levels, the hydrograph and the groundwater drawdown map of the plain were prepared. The results showed that the observed groundwater drawdown in the plain has led to an increase in all four parameters in the studied area so that EC, TH and TDS have exceeded world standards in most parts of the studied area. Low amount of rainfall in the area, successive drought and ultimately, the existence of Aghajary clastic formations can be mentioned as factors influencing the unfavorable quality of groundwater in the plain.
    Keywords: Groundwater Table, Piezometric Well, Hydrograph, Qualitative parameters, Geographical Information system
  • Vahedberdi Sheikh *, Raziye Izanloo Pages 51-62
    In the past decades, urban development and the increase of impervious surfaces have caused an increase in the volume and peak discharge of runoff along with an increase in its pollution. Bojnord is one of the cities affected by flooding. This study is an attempt to analyze the feasibility of using the infiltration trench system in some parts of Bojnord and predict its effects using SWMM. Runoff generation volume was calculated with return periods of 2, 5 and 10 years using SWMM. Then, the results were compared with two conditions using and not using infiltration the trench system and the reduced runoff generation volume was analyzed in the case using the infiltration trench system. The results of this study indicated that the reduced runoff generation volume with return periods of 2, 5 and 10 years are equal to 6.51, 6.26, and 6.18%, respectively.
    Keywords: Urban development, Low impact development, Urban runoff, Bojnord, SWMM
  • Zeynab Afsharipour, Mohammad Abdolhosseini Dr *, Abdoreza Bahremand Dr Pages 63-77
    Having the values of rainfall characteristics (intensity, depth, duration) in different return periods is highly important in many of the projects related to water resource management, drought studies, flood management, and design of water structures. These parameters are also the main inputs in hydrological models. In this study, different available software for frequency analysis and the properties of several related packages presented in the R programing platform were reviewed and the best distribution functions fitted on each rainfall characteristic was determined using the L-moment method through lmomco package. Further, quantile values of each variable were determined for different return periods based on the selected distributions. For this purpose, 40-years rainfall data recorded in Minoodasht station in Chehelchay watershed located in Golestan Province was used. The results showed the most appropriate distribution fitted on intensity and depth of the rainfall to be the Wakeby distribution and the Weibull distribution for duration. Furthermore, the quantile values were computed for each variable in return periods of 2 to 1000 years. The results indicated the application of L-moment through lmomco package in the R software platform as a very useful tool for achieving the best fitted distributions on the sample data, showing high efficiency in determination of the governing distribution on each variable and its quantile value for a given return period.
    Keywords: Rainfall, Frequency analysis, L, moments, R, lmomco, Return period