فهرست مطالب

پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز
پیاپی 17 (بهار و تابستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/04/18
  • تعداد عناوین: 26
|
  • پروین مومنیان، حبیب نظرنژاد *، میرحسن میریعقوب زاده، رئوف مصطفی زاده صفحات 1-13
    مدیریت جامع حوزه های آبخیز فرآیندهای مخرب را شناسایی و با کاهش آن ها خدمات آبخیز را بهبود می بخشد. فرآیندهای مخرب سلامت حوزه های آبخیز را تحت تاثیر قرار می دهد، بنابراین با آگاهی از میزان سلامت حوزه می توان در جهت تحقق اهداف مدیریت جامع حوزه های آبخیز و آبخیزداری عمل نمود. در این پژوهش، یازده زیرحوزه قطورچای در شهرستان خوی با مساحت 68400 هکتار بر اساس درجه سلامت آبخیز اولویت بندی گردیدند. به منظور ارزیابی سلامت زیرحوزه ها اقدام به انتخاب شاخص های اصلی و موثر در میزان سلامت حوزه گردید. ارتباطات و تعاملات بخش های تشکیل دهنده هر یک از زیرحوزه ها برای ارزیابی شاخص ها در نظر گرفته شد. سلامت زیرحوزه ها در پنج بخش وضعیت زیستی (غنای گونه ای) ، پیوستگی هیدرولوژیک (تعداد سازه در واحد طول رودخانه) ، ژئومورفولوژی (حساسیت پذیری خاک به فرسایش و حساسیت پذیری اقلیم) ، هیدرولوژی (پوشش گیاهی چندساله و سطوح غیرقابل نفوذ) و کیفیت آب (منابع آلاینده نقطه ای و غیرنقطه ای) ارزیابی گردید. زیرحوزه های منطقه مورد مطالعه از نظر هر یک از شاخص ها اولویت بندی شد و در پایان نقشه نهایی از ترکیب کلیه شاخص ها حاصل گردید. نتایج اولویت بندی کلیه شاخص ها نشان داد که وضعیت سلامت کلیه زیرحوزه ها متوسط می باشد و زیرحوزه شماره 11 با دارا بودن امتیاز 39/60 نسبت به سایر زیرحوزه ها از حداکثر امتیاز سلامت و زیرحوزه شماره 6 با امتیاز 71/50 از حداقل امتیاز سلامت برخوردار است. علت کاهش سلامت در هریک از بخش ها مورد بررسی قرار گرفت و راه حل هایی جهت بهبود وضعیت سلامت و جلوگیری از کاهش آن مطرح گردید که این نتایج می تواند در اولویت بندی اقدامات آبخیزداری با هدف بهبود وضعیت و تقویت خدمات آبخیز مورد توجه قرار گیرد.
    کلیدواژگان: اولویت بندی، پیوستگی، شاخص سلامت آبخیز، کیفیت آب، هیدرولوژی
  • حامد نوروزی، فریدون رادمنش، امیر پورحقی، اباذر سلگی* صفحات 14-25
    احداث سدهای مخزنی روی رودخانه ، علاوه بر تغییر رژیم و کاهش جریان رودخانه در پایین دست باعث مشکلات زیست محیطی برای اکوسیستم منطقه می شود. این موضوع با تخلیه آلاینده ها به رودخانه می تواند تشدید پیدا کند. ازاین رو، برآورد حداقل جریان زیست محیطی برای سیستم های رودخانه ای و سایر اکوسیستم های آبی یک امر ضروری جهت حفظ محیط زیست و منابع آب است. در این تحقیق، جریان زیست محیطی رودخانه دز با استفاده از بهینه سازی جریان خروجی از سد دز در بالادست آن تعیین شد. برای این منظور، ابتدا بازه مطمئنی برای جریان زیست محیطی رودخانه به میزان 10 تا 100 مترمکعب برثانیه تعریف شد، سپس شبیه سازی کیفی رودخانه برای بازه مذکور توسط مدل QUAL-2K انجام شد. در ادامه با استفاده از نظریه حل اختلاف نش، جریان رهاسازی بهینه از سد، تحت 3 سناریوی وزن های نسبی برای اهداف مهم کمی و کیفی تعیین شدند که مقادیر آن ها به ترتیب برابر 66، 57 و74 مترمکعب برثانیه به دست آمد که متوسط غلظت برای این سناریوها به ترتیب 926/2، 237/3 و 727/2 میلی گرم بر لیتر محاسبه شد. هر کدام از این مقادیر می تواند درصدهای متفاوتی از نیازهای کمی و کیفی را تامین کند و اولویت بندی این اهداف به تصمیم گیران واگذار شد.
    کلیدواژگان: جریان زیست محیطی، نظریه تعادل نش، Qual2k، سد دز
  • محمود اعظمی راد، بیژن قهرمان*، کاظم اسماعیلی صفحات 26-38
    حوزه کشف‏ ‏ رود بخشی از حوزه آبخیز دشت بزرگ قره قوم در شمال شرقی استان خراسان رضوی با وسعت 8996 کیلومترمربع و زهکش اصلی دشت مشهد بشمار می آید. برای تعیین پتانسیل سیل خیزی در محدوده حوزه کشف رود از روش SCS اصلاح شده، درمحیط GIS و براساس مدل رقومی ارتفاع، پهنه بندی توزیع بارش، محاسبه تلفات بارش، نقشه کاربری اراضی و بر مبنای طبقه بندی حوزه های آبخیز تماب درجه4 استفاده شده است. داده های هواشناسی، ازجمله آمار بارندگی و رگبارها (28 ایستگاه) مربوط به دوره آماری از سازمان های ذیربط دریافت و مورد بررسی قرار گرفت. پس از واسنجی داده ها بر اساس پایه زمانی مشترک25 سال (سال آبی 68- 1367 تا 92- 1391) و حذف داده های مشکوک، تطویل دوره آماری و در مواردی به بازسازی داده ها اقدام گردید. لایه های اطلاعاتی مثل نقشه های موقعیت ایستگاه های هواشناسی، توپوگرافی، کاربری اراضی، خاک، پوشش گیاهی، تقسیمات سیاسی استان و تقسیمات حوزه های آبخیز تماب مورد استفاده قرارگرفته است. با دریافت DEM از نقشه های توپوگرافی در مقیاس 1:25000 و انجام اصلاحات لازم، مرز حوزه و خصوصیات فیزیوگرافی مثل مساحت، محیط، ارتفاع، شیب، زمان تمرکز و... محاسبه گردید. برآورد CN با استفاده از کاربری اراضی و گروه های هیدرولوژی خاک انجام شد. توزیع مکانی CN برای شرایط رطوبتی مرطوب و با لحاظ نمودن درصد شیب مشخص و پس از برآورد مقدارCN امکان محاسبه مقدار ذخیره سطحی و میزان تلفات اولیه بارش فراهم میگردد. تحلیل رگبارها با استفاده از نرم افزار SMADA و بر اساس تابع توزیع استاندارد (پیرسون تیپ 3) مقدار بارش و رگبار در دوره برگشت های 2 تا100 ساله مشخص گردید. پس از محاسبه متوسط وزنی ارتفاع رواناب در هر زیر حوزه (86 زیرحوزه) ، به منظور تعیین پهنه های سیل خیز حوزه دبی حداکثر سیل () ناشی از بارش موثر برآورد و نقشه پتانسیل سیل خیزی حوزه ترسیم گردید. از مجموع مساحت حوزه، 25/68 درصد آن دارای پتانسیل سیل خیزی ‍ نرمال، 5/25 درصد بحرانی، 25/6 درصد دارای پتانسیل سیل خیزی فوق بحرانی است. شهرستان های چناران و مشهد، پتانسیل سیل خیز‍ بالاتری نسبت به سایر شهرستان ها دارند. از مجموع حدود 658 روستا، آبادی و مرکز جمعیتی مورد شناسایی درحوزه، 78 درصد روستاها دلیل قرارگیری در مناطق دشتی وکم شیب در پهنه هایی با پتانسیل سیل خیزی نرمال، 17درصد روستاها در پهنه های با پتانسیل سیل خیزی بحرانی و 5 درصد روستاهای حوزه بدلیل قرارگرفتن در مناطق مرتفع و شیبدار در پهنه های با پتانسیل سیل خیزی فوق بحرانی قرار دارند.
    کلیدواژگان: پتانسیل سیل خیزی، حوزه آبخیز، سیلاب، حوزه کشف رود، روش SCS
  • سودابه بهیان مطلق *، مهدی پژوهش، افشین هنربخش، نگار صالحی هفشجانی صفحات 39-48
    برای مدل سازی، درک مفهوم سیستم و مرز سیستم لازم است. سیستم را به منزله گروهی از اشیاء تعریف می کنند که در راستای تحقق مقصودی معین در چارچوب رابطه یا وابستگی متقابل منظم به هم پیوسته باشند. سیستم بارندگی – رواناب، از بارش در حوزه شروع شده و پس از اعمال انواع تلفات (تبخیر، نفوذ و غیره) روی آن تبدیل به رواناب می شود. در این مطالعه از مدل HEC-HMS برای نشان دادن تاثیر زیر حوزه ها در میزان رواناب خروجی از حوزه استفاده شده است؛ بنابراین از روش شماره منحنی SCS برای روش تلفات و هیدروگراف واحد SCS جهت روش انتقال استفاده شد. ابتدا مدل حوزه نیمه توزیعی با سه زیر حوزه و سپس به صورت مدل یکپارچه اجرا شد. یافته های تحقیق نشان می دهد که دقت مدل در حوزه با در نظر گرفتن زیر حوزه ها در مقایسه با حوزه یکپارچه بیشتر است.
    کلیدواژگان: حوزه یکپارچه، حوزه نیمه توزیعی، مدل هیدرولوژیکی، SCS
  • آزاده کاتبی کرد، عبدالواحد خالدی درویشان*، سیدجلیل علوی صفحات 49-56
    با افزایش شدت بارندگی، رواناب که عاملی بسیار مهم در فرآیند فرسایش خاک محسوب می شود تشکیل خواهد شد. در ایجاد پدیده رواناب عواملی نظیر شرایط اقلیمی، خصوصیات هندسی حوزه آبخیز، سازندهای زمین شناسی، خاک، پوشش گیاهی و کاربری اراضی تاثیر گذار هستند. اگرچه در شرایط کرت های تحت شبیه سازی باران زمان انجام آزمایش محدودتر و طبعا اثر مدت بارندگی بر نتایج ملموس تر است، اما تاکنون این اثر کم تر مورد توجه قرار گرفته است. لذا پژوهش حاضر به منظور بررسی اثر مدت بارندگی در شش سطح 5، 10، 15، 20، 25 و 30 دقیقه و هریک با سه تکرار تحت شدت باران ثابت 40 میلی متر بر ساعت بر مولفه های رواناب شامل حجم، ضریب و زمان خاتمه رواناب و همچنین غلظت رسوب انجام شد. کرت های صحرایی یک مترمربعی تحت شبیه ساز باران واقع در دامنه ای از ارتفاعات شرقی حوزه آبخیز کجور برای دستیابی به اهداف پژوهش حاضر انتخاب شدند. نتایج نشان داد که با افزایش مدت بارندگی مولفه های رواناب به طور معنی دار افزایش یافتند اما نرخ افزایش در سطوح مختلف مدت بارندگی یکسان نبوده است. به عبارت دیگر در شرایط پژوهش حاضر، نقطه عطف پاسخ هیدرولوژیکی کرت به مدت بارندگی مابین 25 تا 30 دقیقه اتفاق افتاد، جایی که شیب تغییرات مولفه های رواناب با مدت بارندگی به طور قابل توجهی افزایش یافت. هم چنین نتایج نشان داد که با افزایش مدت بارندگی غلظت رسوب کاهش یافت.
    کلیدواژگان: حوزه آبخیز کجور، رسوب، رواناب، کرت صحرایی، مدت بارندگی، نفوذ
  • فاطمه آخونی پورحسینی*، صابره دربندی صفحات 57-66
    شبیه سازی دقیق فرآیند رواناب می تواند نقش بسزایی در مدیریت منابع آب و مسائل مربوطه داشته باشد. پیچیدگی ذاتی این فرآیند استفاده از مدل های فیزیکی و عددی را مشکل می نماید. در سال های اخیر کاربرد مدل های هوشمند به عنوان ابزاری توانمند در علم هیدرولوژی افزایش یافته است. هدف این مطالعه کاربرد آزمون گاما برای انتخاب ترکیب بهینه متغیرهای ورودی در مدل سازی رودخانه صوفی چای می باشد. مدل سازی جریان آب رودخانه با استفاده از تعداد نقاط بهینه متغیرهای منتخب با روش های شبکه عصبی مصنوعی و ماشین بردار پشتیبان می باشد. نتایج آزمون گاما نشان داد که رواناب رودخانه با شش تاخیر زمانی، نتایج بهتری به منظور پیش بینی ارائه می دهد. شبیه سازی رواناب با استفاده از دو مدل ماشین بردار پشتیبان و شبکه عصبی مصنوعی نشان داد که بهترین ساختار ورودی برای پیش بینی رواناب ماه بعد، تا شش تاخیر خواهد بود. از میان دو مدل با ساختار ورودی یکسان، مدل ماشین بردار پشتیبان کارایی نسبتا بالایی نسبت به شبکه عصبی مصنوعی داشته است.
    کلیدواژگان: آزمون گاما، رواناب، رودخانه صوفی چای، شبکه عصبی مصنوعی، ماشین بردار پشتیبان
  • وحید رضوی ترمه، حمیدرضا پورقاسمی *، فاطمه علی دادگان فرد صفحات 67-81
    سیلاب یکی از رایج ترین بلایای طبیعی است که هرساله باعث خسارت های مالی و جانی فراوانی می گردد. لذا وجود نقشه های حساسیت و آسیب پذیری به منظور مدیریت جامع سیلاب جهت کاهش اثرات مخرب آن امری ضروری است. بنابراین هدف از تحقیق حاضر، تهیه ی نقشه پتانسیل سیل گیری در شهرستان جهرم، استان فارس با استفاده از روش های تصمیم گیری چند- معیاره تحلیل سلسله مراتبی (AHP) و تاپسیس و مدل آماری وزن واقعه (WOE) و مقایسه ی دقت آن ها می باشد. درمجموع 53 محل وقوع سیل در منطقه مورد مطالعه مشخص، که 35 محل وقوع سیل به طور تصادفی جهت مدل سازی و 16 محل باقیمانده به منظور ارزیابی مدل ها مورد استفاده قرار گرفت. درمجموع 9 عامل که بر روی وقوع سیل گیری اثر می گذارند، در نظر گرفته شد و نقشه های آن در محیط ArcGIS آماده گردید. این عوامل شامل درجه شیب، شکل شیب، ارتفاع، شاخص رطوبت توپوگرافی (TWI) ، شاخص توان آبراهه (SPI) ، فاصله از رودخانه، کاربری اراضی، بارندگی و سنگ شناسی می باشد. پس از تهیه ی نقشه های پتانسیل سیل با استفاده از روش های مذکور، جهت ارزیابی نتایج از منحنی تشخیص عملکرد نسبی (ROC) استفاده گردید. سطح زیر منحنی (AUC) به دست آمده از منحنی تشخیص عملکرد نسبی، نشان دهنده ی دقت 68، 70 و 86 درصد به ترتیب برای مدل های AHP، تاپسیس و مدل آماری وزن واقعه می باشد. نتایج به دست آمده نشان دهنده ی دقت بالای مدل های آماری در مقایسه با مدل های تصمیم گیری و مبتنی بر کارشناسی می باشد. نتایج این مطالعه می تواند برای مدیران، محققان و طراحان به منظور مدیریت مناطق آسیب پذیر سیل و کاهش خسارات آن مفید باشد.
    کلیدواژگان: آسیب پذیری سیلاب، فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP)، روش تاپسیس، مدل وزن واقعه (WOE)، سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)
  • رئوف مصطفی زاده*، سونیا مهری صفحات 82-95
    سیل یک رویداد سریع و مخرب است که هر ساله در نقاط مختلف جهان و کشور باعث بروز خسارات جانی و مالی محسوس و نامحسوس فراوان می شود. این تحقیق با هدف ارزیابی روند و تغییرات زمانی و مکانی ضریب سیلابی در رودخانه های استان اردبیل، با استفاده از دبی روزانه 22 ایستگاه هیدرومتری در طول یک دوره 21 ساله، بین سال های (1369 تا 1390) انجام گرفت. ابتدا مقادیر ضریب جریان سیلابی با برآورد و کم نمودن جریان پایه به روش حداقل محلی محاسبه شد. روند تغییرات زمانی ضریب جریان سیلابی در ایستگاه های هیدرومتری با استفاده از آزمون ناپارامتری من– کندال تعیین شد. سپس دوره آماری موجود به دوره های 5 ساله تقسیم شد و تغییرات مقادیر ضریب جریان سیلابی در دوره‎ های مختلف مورد تحلیل قرار گرفت. هم چنین وجود تفاوت در بین مقادیر ضریب سیلابی دوره های مختلف با استفاده از آزمون آماری کروسکال والیس (Kruskal-Wallis) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آزمون آماری تفاوت معنی دار (p< 0. 05) ، را در بین مقادیر ضریب سیلابی در دوره های مختلف نشان داد. تغییرات ضریب جریان سیلابی حاکی از وجود تشابه الگوی تغییرات مکانی در دوره های مختلف بود و بیش ترین تغییرات متغیر مذکور در دوره مطالعاتی مربوط به محدوده های شمال و شمال شرقی و غرب استان می باشد. بیش ترین ضریب سیلابی مربوط به ایستگاه اکبرداوود به میزان 8/0 که در پنج سال اخیر، مشاهده شد. بر اساس نتایج تحلیل روند، از مجموع 22 ایستگاه مورد مطالعه در استان اردبیل، 6 ایستگاه روند افزایشی و یک ایستگاه روند کاهشی را در داده های ضریب سیلابی نشان دادند و در بقیه ایستگاه ها روند افزایشی معنی دار نبوده است. روند افزایشی در مقادیر ضریب سیلابی می تواند در اثر افزایش بارش و یا ناشی از تغییر کاربری اراضی و افزایش شدت بهره برداری از مراتع باشد که باعث افزایش توان تولید رواناب به صورت جریان سطحی و در نتیجه افزایش در روند ضریب سیلابی در آمار ایستگاه های مورد مطالعه شده است.
    کلیدواژگان: آزمون من?کندال، تغییرات مکانی، روند تغییرات زمانی، ضریب جریان سیلابی، استان اردبیل
  • محمد علی قربانی، محمدحسن فاضلی فرد*، سید حسن حسینی صفحات 96-108
    ایستگاه های باران سنجی که مقادیر بارش با گام های زمانی کوچکتر از مقیاس معمول روزانه را اندازه گیری نمایند عمدتا از نظر تعداد و طول دوره آماری دارای محدودیت می باشند. از این رو مدل های گسسته سازی زمانی به دلیل توانایی در تبدیل داده های بزرگ مقیاس بارش به ریز مقیاس مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق از مدل آبشاری میکروکانونیک که در آن حجم کلی بارش بدون تغییر باقی مانده و مبتنی بر خصوصیت مقیاس گذاری پدیده بارش می باشد، جهت گسسته سازی زمانی بارش های بزرگ مقیاس به ریز مقیاس استفاده شده است. جهت نیل به این هدف ابتدا بر اساس تئوری حاکم بر مسئله یک بسته نرم افزاری توسعه داده شد و برای مقادیر بارش دو ایستگاه هواشناسی واقع در استان زنجان مورد بررسی قرار گرفت. جهت ارزیابی مدل آبشاری میکروکانونیک، درصد پالس های صفر، مقادیر پالس های بارش، طول دوره های تر، مقادیر بارش دوره های تر و طول دوره های خشک بارش های مشاهداتی و تولید شده مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که استفاده از مدل آبشاری میکروکانونیک در گسسته سازی بارش های روزانه به 12، 6، 3 و 5/1 ساعته نتایج مطلوبی به همراه دارد.
    کلیدواژگان: مدل آبشاری میکروکانونیک، بارش، مقیاس گذاری، گسسته سازی زمانی، استان زنجان
  • حسین اسلامی * صفحات 109-118
    تغییرپذیری بارندگی و تاثیر آن بر منابع آب یک مساله اقلیمی مهم است. تغییرات بارندگی بین ماه های سال به عنوان شاخص تمرکز بارندگی تعریف می شود. ویژگی دیگر بارندگی که ارتباط مستقیمی با تمرکز بارندگی دارد، فرسایندگی باران است. هدف از این تحقیق بررسی شاخص های تمرکز بارندگی (PCI) و فرسایندگی باران (شاخص فورنیه اصلاح شده MFI) و تهیه نقشه تغییرات مکانی آنها است. لذا با استفاده از داده های بارندگی 55 ایستگاه هواشناسی استان خوزستان، شاخص های تمرکز بارندگی و فورنیه اصلاح شده محاسبه شد. به منظور تهیه نقشه تغییرات مکانی، اطلاعات نقطه ای شاخص ها با استفاده از روش های مختلف قطعی و زمین آماری به اطلاعات ناحیه ای تبدیل گردید. نتایج نشان داد که روش کریجینگ معمولی با نوع گوسی، دارای بیشترین دقت برای میان یابی شاخص تمرکز بارندگی است و روش کریجینگ ساده با نوع گوسی بیشترین دقت برای میان یابی شاخص فورنیه اصلاح شده داشته است. بر اساس نقشه تغییرات مکانی شاخص تمرکز بارندگی بیشترین مقادیر شاخص تمرکز بارندگی در جنوب منطقه مورد مطالعه دیده می شود و کمترین مقادیر در شمال و شمال شرق استان خوزستان وجود دارد. شاخص تمرکز بارندگی از 20 تا 31 متغیر بود که نشان دهنده فصلی شدید بودن بارندگی است. شاخص فورنیه اصلاح شده بین 49 تا 224 متغیر است که در شمال شرق استان خوزستان بیشترین مقدار و در جنوب و جنوب غربی کمترین مقدار را داراست. بطور کلی بارندگی در استان خوزستان محدود به چند ماه بوده و پراکنش یکنواختی ندارد.
    کلیدواژگان: میان یابی، تمرکز بارندگی، فورنیه اصلاح شده، زمین آمار
  • سید محمد تاج بخش فخرآبادی، هادی معماریان خلیل آباد*، فاطمه محمدی گیوشاد صفحات 119-131
    در این پژوهش شبکه عصبی مصنوعی CANFIS و پرسپترون چندلایه (MLP) در برآورد بار رسوب حوزه زشک ابرده شهرستان شاندیز مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور سه سناریو شبیه سازی شد. به منظور شبیه سازی سناریوی S1 از ورودی دبی آب، سناریوی S2از دبی آب و باران روزانه و سناریوی S3از ورودی دبی آب، باران و دمای روزانه استفاده گردید. نتایج نشان داد سناریوی S3_CANFIS با معماری تابع عضویت بل، تابع انتقال تانژانت هایپربولیک و قانون آموزش لونبرگ مارکوارت باNSE (ضریب نش) برابر با 743/0 و AM (سنجه جمعی) برابر با 806/0 نسبت به S2_CANFIS و S1_CANFIS کارایی بهتری در پیش بینی بار رسوبی دارد. نتایج شبکه MLPحاکی از این است که سناریوی S2_MLP با معماری 5 نورون مخفی در 2 لایه پنهان، تابع انتقال سیگموئید و قانون یادگیری مومنتم با NSE برابر با 604/0 و AM برابر با 626/0 در مقایسه با سایر سناریوهای MLP بهتر عمل کرده است. ازآنجایی که شبکه MLP در مقایسه با شبکه CANFIS عملکرد ضعیف تری را در برآورد میزان رسوب نشان داد، از الگوریتم ژنتیک برای آموزش و تعیین بهینه پارامترهای معماری شبکه S2_MLP کمک گرفته شد. نتایج نشان داد که الگوریتم ژنتیک با ضریب نش-ساتلکیف برابر با 658/0 و AM برابر با 655/0 نسبت به مدل MLP عملکرد بهتری داشته است. با مقایسه شبکه عصبی CANFISبا MLP-GA مشخص می شود که CANFIS عملکرد بهتری را در پیش بینی رسوب حوزه نسبت به سایر شبکه ها داشته است. اما بااین وجود درمجموع شبکه عصبی در این حوزه کارایی کاملا رضایت بخشی را در پیش بینی دقیق بار رسوبی نشان نداد که این می تواند ناشی از کمبود داده های آموزشی (به ویژه مقادیر حدی) و غیردقیق بودن و وجود خطا در آمار حوزه باشد.
    کلیدواژگان: ژنتیک، پرسپترون چندلایه، تحلیل حساسیت، دبی آب، دبی رسوب، شبکه عصبی، شبکه عصبی فازی
  • علیرضا عرب عامری*، خلیل رضایی، کورش شیرانی، مجتبی یمانی صفحات 132-144
    زمین لغزش ها خسارات جدی را به اقتصاد، محیط و انسان در سراسر جهان تحمیل می کند، شناسایی مناطق حساس به زمین لغزش برای اجتناب از این خطرات ضروری می باشد. در این پژوهش جهت پهنه بندی خطر زمین لغزش در حوزه سرخون کارون از مدل ترکیبی آنتروپی شانون و ارزش اطلاعات استفاده گردیده است. بدین منظور ابتدا با استفاده از تصاویر ماهواره ای و بازدیدهای میدانی، نقاط لغزشی در منطقه مورد نظر شناسایی و نقشه پراکنش زمین لغزش های منطقه مورد مطالعه تهیه گردید. در گام بعد، 12 عامل موثر در رخداد زمین لغزش شامل طبقات ارتفاعی، درصد شیب، جهت شیب، فاصله از جاده، فاصله از گسل، فاصله از آبراهه، لیتولوژی، کاربری اراضی، شاخص قدرت جریان (SPI) ، شاخص خیسی توپوگرافی (TWI) ، شاخص انحنای سطح و شاخص انحنای مقطع شناسایی گردید و نقشه های مذکور در محیط ArcGIS10. 2 رقومی گردید. به منظور تعیین وزن عوامل از روش آنتروپی شانون و برای تعیین وزن کلاس ها از روش ارزش اطلاعات استفاده گردید. نقشه نهایی پهنه بندی در 5 کلاس پتانسیل خطر خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد تهیه گردید. منحنی ROC و مساحت زیر منحنی (AUC) برای نقشه پهنه بندی ترسیم و از AUC برای صحت سنجی استفاده گردید و مقادیر حاصل از آن نشان داد که مدل ترکیبی دارای کارایی بالایی (781/0) جهت پهنه بندی خطر زمین لغزش می باشد. نتایج نشان داد که عوامل کاربری اراضی و فاصله از جاده بیشترین تاثیر را در وقوع زمین لغزش داشته اند. طبق نتایج، 45/14 درصد (‏ 4/11220‏ هکتار) از حوزه در رده خطر زیاد و 11/6 درصد (‏ 1/4744‏ هکتار) در رده خطر خیلی زیاد قرار گرفته است. نتایج حاصل از این پژوهش می تواند در زمینه انتخاب مکان های مناسب برای طرح های توسعه ای مانند زیرساخت ها، ساختمان ها، ساخت جاده ها و حفاظت محیطی مورد استفاده برنامه ریزان قرار گیرد.
    کلیدواژگان: زمین لغزش، پهنه بندی: روش آنتروپی شانون، روش ارزش اطلاعات، حوزه سرخون
  • سید عطاالله حسینی، مرضیه جانزاده چناری، آیدین پارساخو*، حسن اکبری صفحات 145-154
    ناپایداری شیب ها و حرکت توده ای خاک همواره یکی از دغدغه های صاحب نظران و متخصصان راه و ساختمان و هم چنین محیط زیست بوده است. خاک عمده ترین مصالح ساختمانی راه های جنگلی بوده و در عین حال بستر آن را تشکیل می دهد. در این تحقیق برای جلوگیری از اتلاف وقت و هزینه های ناشی از آزمایشگاه مکانیک خاک، اقدام به زون بندی منطقه به واحدهای همگن از نظر شکل زمین در نرم افزار GIS شد. از هر یک از 20 واحد شکل زمین و در محل عبور جاده،10 نمونه به روش تصادفی منظم و در مجموع 200 نمونه خاک از روی شیروانی خاک برداری برداشت و از نظر مشخصه های درصد رطوبت وزنی، وزن مخصوص ظاهری و بافت خاک آنالیز گردید. پس از دسته بندی نتایج آزمایش خاک مناطق همگن جدیدی با ویژگی های خاک شناسی مشابه بدست آمد. بدین ترتیب در فرآیند بهینه سازی تعداد نمونه ها میزان شدت نمونه برداری با حفظ دقت و اعتبار، به طور قابل ملاحظه ای و تا 100 نمونه کاهش یافت. بر روی این نمونه ها آزمایش حدود آتربرگ و مقاومت برشی انجام شد. نتایج نشان داد که درصد بخش ریزدانه خاک در هر دو عمق (30-10 و 90-70 سانتی متر) منطقه لغزشی بیشتر از منطقه پایدار بود. شاخص روانی در منطقه لغزشی و پایدار به ترتیب 38/0 و 09/0 بدست آمد. شاخص خمیری در منطقه لغزشی و پایدار به ترتیب 88/45 و 07/19 بود. علاوه براین، میانگین مقاومت برشی خاک منطقه لغزشی به طور معنی داری کمتر از منطقه پایدار بود. با توجه به حالت خمیری خاک در منطقه لغزشی پیشنهاد می شود عمل زهکشی در آن مناطق انجام شود.
    کلیدواژگان: جاده، واحدهای شکل زمین، بهینه سازی نمونه ها، حدود آتربرگ، پایداری شیب
  • ریحانه نژاد اسدی *، علی اصغر بسالت پور، حسین شیرانی صفحات 155-167
    فرسایش سیلان گل یک معضل فراگیر همراه با پیامد های ناگوار برای اکوسیستم های طبیعی در بیشتر نقاط دنیا محسوب می شود که از عوامل اصلی ایجاد آن، وقوع بارش های سنگین، ذوب برف و یخ و طغیان آب رودخانه ها است. در این پژوهش اهمیت موقعیت شیب و نوع کاربری بر وقوع فرسایش سیلان گل در شیب تپه هایی با سه کاربری گوناگون بررسی شد. برای این منظور، سه شیب تپه با شرایط مشابه در کاربری ها انتخاب و سه نیمرخ به ترتیب در بالای شیب تپه (بیش ترین احتمال وقوع فرسایش سیلان گل) ، میانه شیب تپه (احتمال وقوع فرسایش سیلان گل متوسط) و انتهای شیب تپه (کم ترین احتمال وقوع فرسایش سیلان گل) حفر شد. نمونه برداری از دو لایه ی سطحی و زیر سطحی در هر نیمرخ انجام گردید و برخی ویژگی های فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی خاک تعیین شد. نتایج نشان داد که در کاربری جنگل، بیشترین حد روانی در میانه ی شیب می باشد که در دو لایه مورد مطالعه به ترتیب 64/28 و 90/25 درصد بود ولی در کاربری مرتع، بیشترین میزان این حدود به ترتیب 07/37 و 94/33 درصد و مربوط به بالای شیب بود. نوع کاربری با پارامتر های ماده ی آلی، آهک، رس، رطوبت اشباع، حد روانی، حد خمیری و شاخص خمیری در سطح 99 درصد و با پارامتر های درصد شن، شاخص فعالیت خاک، ظرفیت تبادل کاتیونی و نسبت مقدار (درصد) ماده آلی به مقدار (درصد) رس در سطح 95 درصد ارتباط معنی دار و با پارامتر های سیلت و نسبت مقدار ظرفیت تبادل کاتیونی به مقدار (درصد) رس فاقد ارتباط معنی دار بود. همچنین کاربری مرتع تخریب شده با میانگین 6/16 درصد رس و 37/47 درصد سیلت، بیشترین میزان رس و سیلت و کمترین شاخص فعالیت خاک (36/0) را دارا بود. نتایج این پژوهش نشان داد که هم اکنون، کاربری های تخریب شده به دلیل بالا بودن مواد ریز دانه و درصد رطوبت اشباع و همچنین فقیر بودن پوشش سطح خاک، مساعدترین شرایط را برای وقوع فرسایش سیلان گل دارند.
    کلیدواژگان: حد روانی، شاخص خمیری، نسبت ظرفیت تبادل کاتیونی به رس، نسبت ماده ی آلی به رس
  • نرگس جاویدان *، عبدالرضا بهره مند، رعنا جاویدان، مجید اونق، چوقی بایرام کمکی صفحات 168-181
    هرساله با رشد جمعیت و توسعه اقتصادی، کاربری اراضی و پوشش زمین در حال تغییر است. انواع کاربری اراضی اثرات ویژه ای بر روی مولفه های بیلان آبی حوزه آبخیز دارند. مدل های شبیه سازی قابلیت پیش بینی سیل، بررسی تاثیر تغییر کاربری اراضی بر روی سیل و درنتیجه مدیریت حوزه آبخیز را دارا هستند. در این تحقیق به ارزیابی اثرات تغییر کاربری اراضی تحت سناریوهای جنگل زدایی و افزایش مناطق مسکونی و ترکیب این دو سناریو (جنگل زدایی مناطق مسکونی) بر روی مولفه های بیلان آبی حوزه زیارت استان گلستان با مساحت 15/95 کیلومترمربع با استفاده از مدل WetSpa پرداخته شد. به منظور اجرای مدلWetSpa از داده های ساعتی هیدرومتئورولوژی از سال 1386 تا سال 1390 شامل داده های بارش، تبخیرتعرق و دما به عنوان داده ورودی مدل استفاده شد. نتایج نشان داد بین هیدروگراف های سیل شبیه سازی شده و مشاهداتی انطباق خوبی وجود داشته است. سپس سناریوهای جنگل زدایی، افزایش مناطق مسکونی و جنگل زدایی به همراه افزایش مناطق مسکونی در محیط GIS طراحی و با استفاده از مدل واسنجی شده شبیه سازی شدند. نتایج نشان داد که مقادیر جریان های سطحی، زیرسطحی و آب زیرزمینی و رواناب کل در سناریوهای اعمال شده افزایش یافته است. بیشترین تغییر مربوط به مولفه رواناب سطحی می باشد که از مقدار 2/5 میلی متر در سناریوی اول به مقدار 18 میلی متر در سناریوی چهارم (مجموع افزایش مناطق مسکونی و جنگل زدایی) افزایش یافته است. همچنین کاهش زبری سطح زمین و میزان تاج پوشش منجر به کاهش میزان تبخیر و تلفات برگابی در حوزه مطالعاتی گردیده است.
    کلیدواژگان: بیلان آبی، حوزه آبخیز زیارت استان گلستان، سناریوهای تغییر کاربری اراضی، مدل WetSpa
  • علی جبله، علی نجفی نژاد*، محسن حسینعلی زاده، علی محمدیان بهبهانی، علی گلکاریان صفحات 182-192
    دامنه های زراعی لسی سالانه حجم زیادی از رواناب و رسوب را به داخل شهر گرگان وارد کرده که به دلیل سیستم زهکش نامناسب، خسارات مالی زیادی را به دنبال دارد. هدف از این تحقیق بررسی اثر سناریوهای مختلف پوشش گیاهی بر میزان رواناب و رسوب خروجی سه دامنه آبخیزی با مساحت 5/9 هکتار می باشد. بنابراین مقدار رواناب و رسوب حوزه برای مدت یک سال توسط مدل WEPP شبیه سازی و با نتایج شبیه ساز باران در سطح پلات مقایسه گردید. درمجموع هشت سناریوی رایج پوشش گیاهی شامل شرایط فعلی، حداقل و حداکثر پوشش گیاهی محتمل و وجود و عدم وجود پوشش گیاهی یک ساله و دائمی شبیه سازی شده و به صورت جفتی مورد مقایسه قرار گرفت. حجم رواناب کل و رسوب ویژه برای وضعیت کنونی حوزه به ترتیب 1945 مترمکعب در سال و 1/5 تن در هکتار برآورد گردید. نتایج مقایسه سناریوها نشان داد که میزان رواناب و رسوب ویژه حوزه به ترتیب از 1487 مترمکعب در سال و 4/0 تن در هکتار در سناریوی حداکثر پوشش گیاهی محتمل (بیش از 80 درصد) ، به 5032 مترمکعب در سال و 5/64 تن در هکتار در سناریو حداقل پوشش گیاهی محتمل (آیش همراه با شخم) حوزه افزایش می یابد. همچنین اختلاف رسوب ویژه بین دو سناریوی پوشش دائمی گراس و زراعت جو کل حوزه معادل 8/12 تن در هکتار و این مقدار برای دو سناریوی زراعت جو و آیش همراه با شخم اراضی کشاورزی حوزه 2/10 تن در هکتار محاسبه شد.
    کلیدواژگان: اراضی لسی شیب دار، رواناب و رسوب، سناریوهای پوشش گیاهی، مدل WEPPWEPP
  • پرویز عبدی نژاد*، سادات فیض نیا، حمیدرضا پیروان صفحات 193-205
    واحدهای مارنی در حدود20 درصد از سطح استان زنجان را تشکیل می دهند. عوامل موثر بر فرسایش خاک و رواناب تحت تاثیر شرایط زمانی و مکانی متنوع می باشند، لیکن مهم ترین آنها شامل اقلیم، فرسایش پذیری خاک، توپوگرافی، پوشش گیاهی و نحوه مدیریت اراضی است. در این مقاله به بررسی تاثیر توپوگرافی، شیب و اقلیم بر میزان تولید رواناب در اراضی مارنی استان زنجان با استفاده از شبیه ساز باران پرداخته می شود. برای این منظور با تلفیق نقشه های شیب، اقلیم و واحدهای مارنی سازندهای زمین شناسی در محیط نرم افزار ArcGIS9. 3 اقدام به تعریف واحدهای کاری و انجام آزمایش به تعداد 220 مورد با استفاده از دستگاه شبیه ساز باران گردید. سپس داده ها با استفاده از برنامه آماری SAS مورد تحلیل قرار گرفت. بر این اساس واحد مارنی قرمز بالایی (Mu) دارای بیشترین حجم تولید رواناب (20 لیتر در متر مربع) و واحد مارنی مارن پلیوسن (PL) کمترین حجم تولیدی (یک لیتر در متر مربع) می باشند. همچنین واحد مارنی پلیوسن (PL) دارای بیشترین مقدار نفوذ (5/12 سانتی متر) و واحد مارنی قرمز پائینی (OL) دارای کمترین مقدار نفوذ (2 سانتی متر) بود. بر اساس نتایج آزمون F تاثیر واحدهای مارنی، شیب و اقلیم بر حجم و ضریب رواناب معنی دار بودند. بر اساس محاسبه و مقایسه میانگین مقادیر واحدهای مارنی، شیب و اقلیم بر حجم و ضریب رواناب به روش دانکن واحدهای مارنی به چهار گروه قابل تفکیک بودند. بطوریکه واحد مارن پلیوسن (PL) ، واحد مارنی قم (OM) و قرمز پائینی (OL) هر کدام به تنهایی یک گروه و واحدهای مارنی قرمز بالایی (Mu) و مارن ائوسن (EM) در یک گروه قرار می گیرند. بنابراین این چهار گروه از نظر تفاوت در حجم رواناب تولیدی و ضریب رواناب با همدیگر اختلاف معنی داری دارند. بررسی تاثیر شیب و اقلیم بر این دو خصوصیت نشان دهنده معنی دار بودن تاثیر این دو بر حجم رواناب تولیدی و ضریب رواناب واحدهای مارنی است.
    کلیدواژگان: فرسایش خاک، حجم رواناب، ضریب رواناب، واحدهای مارنی
  • زینب جعفریان*، زهره سپهری صفحات 206-215
    آتش سوزی در مراتع چه عمدی و چه غیرعمدی، پوشش گیاهی و ویژگی های خاک را تحت تاثیر قرار می دهد لذا داشتن دانش کافی در مورد تاثیرات آن ضروری است. یکی از ویژگی هایی که پیش بینی می شود تحت تاثیر قرارگیرد ولی کمتر تا کنون به آن پرداخته شده، نفوذپذیری خاک است. از آنجاییکه آتش سوزی های لکه ای عمدی در تیپ گیاهی Artemisia aucheri در حوضه چرات استان مازندران دیده شده، در تحقیق حاضر سعی شد تا نفوذ اولیه، نهایی و میزان نفوذ در شدت های متفاوت آتش سوزی و فصول مختلف سال مورد بررسی قرار گیرد. برای این منظور ابتدا 3 ترانسکت 100 متری به صورت تصادفی مستقر و در امتداد هر ترانسکت، 3 پلات 2 مترمربعی برای شاهد (بدون آتش سوزی) ، آتش سوزی سطحی خفیف تا حد سوزاندن مستقیم و بدون مواد اشتعال پذیر پوشش گیاهی و لاشبرگ سطحی (بدون تولید خاکستر) و آتش سوزی سطحی شدید تا حد سوزاندن مستقیم مواد اشتعال پذیر پوشش گیاهی و لاشبرگ سطحی (با تولید خاکستر) مستقر شد. پس از اعمال آتش سوزی ها، اقدام به اندازه گیری نفوذ در فصول مختلف سال (ماه های اردیبهشت، مرداد و آبان) با استفاده از استوانه های مضاعف شد. تجزیه و تحلیل داده های نفوذ اولیه، نفوذ نهایی و میزان نفوذ در شدت های مختلف و فصول متفاوت با کمک آنالیزهای واریانس دوطرفه و آزمون مقایسه میانگین ها، در نرم افزار SPSS نسخه 20 انجام شد. نتایج نشان داد که نفوذ اولیه، نفوذ نهایی و میزان نفود در فصل تابستان بیش تر از فصول دیگر و به ترتیب معادل 224/5، 534/15 و 756/7 سانتی متر بر ساعت هستند. مناطق بدون آتش سوزی و آتش سوزی خفیف با هم تفاوت معنی داری از نظر نفوذ نداشتند ولی در آتش سوزی شدید میزان نفوذ نهایی کم تر از فصول دیگر بود به طوریکه از 946/3 به 447/2 سانتی متر بر دقیقه کاهش یافت.
    کلیدواژگان: آتش سوزی عمدی، ویژگی های خاک، پوشش بوته ای، حوضه چرات مازندران
  • هادی رزاقیان*، کاکا شاهدی، بهروز محسنی صفحات 216-225
    حوزه آبخیز بابلرود و استان مازندران از جمله مناطقی هستند که در سالیان اخیر حوادث اقلیمی متفاوتی را تجربه کرده اند.
    بر این اساس لزوم بررسی هرچه بیشتر تاثیر تغییر اقلیم بر رواناب حوزه آبخیز مورد تاکید قرار می گیرد. این کار از طریق مدل های تغییر اقلیم و بارش- رواناب که قادر به شبیه سازی و محاسبه اثر تغییرات اقلیمی بر مولفه های هیدرولوژیک اعم از بارش، دما، تبخیر و تعرق و رواناب هستند انجام می پذیرد. در این تحقیق با استفاده از این روش، داده های مدل گردش عمومی جو HadCm3 با به کارگیری مدل LARS-WG تحت دو سناریوی A2 (بدبینانه) ، B1 (خوش بینانه) برای دوره های زمانی 2065-2046 و 2099-2080 ریزمقیاس شدند. در مرحله بعد متغیرهای مورد پیش بینی به مدل بارش- رواناب SIMHYD معرفی شدند. در شبیه سازی رواناب روزانه حوزه آبخیز بابلرود در دوره 2011-1982، بهترین دوره واسنجی و صحت سنجی با در نظرگرفتن طول دوره و پارامترهای آماری بهینه و فرآیند آنالیز حساسیت مدل، به منظور به حداقل رساندن خطای شبیه سازی انتخاب شدند. نتایج نشان داد تطبیق معقولی از الگوی تغییرات رواناب بین جریان مشاهده ای و شبیه سازی شده در نمودار مشهود است. به طوری که مقادیر نسبتا بالای ضرایب تبیین (73/0=) و ناش- ساتکلیف (53/0=) در مراحل واسنجی و صحت سنجی، بیانگر کارایی این مدل در شبیه سازی جریان های معمول و کمینه می باشد. همچنین، نتایج نشان داد حدود تغییرات میانگین دبی سالیانه در مدل SIMHYD، 23 تا 58 درصد افزایش داشته است که بیشترین افزایش دبی در ماه های اکتبر و نوامبر (حدود مهر و آبان) و بیشترین کاهش در ماه های جولای و آگوست (حدود تیر و مرداد) در سال های آتی می باشد. بر این اساس وضعیت ماه های کم بارش سال به سوی خشکی بیشتر و ماه های پربارش به سوی سیلابی شدن پیش خواهد رفت.
    کلیدواژگان: آنالیز حساسیت، شبیه سازی، مدل HadCm3، ناش- ساتکلیف
  • نگین بینش، محمدحسین نیک سخن*، امین سارنگ صفحات 226-234
    اثرات تغییر اقلیم بر بخش های مختلف حوزه آبریز، بیش از آنکه از تغییر در مقدار بارش متاثر باشد، تحت تاثیر تغییراتی است که این پدیده بر رژیم بارش (شدت و فراوانی آن) دارد؛ بدین معنا که تغییر اقلیم با تاثیر بر توزیع مکانی و زمانی بارش می تواند موجب رخداد سیل و یا خشکسالی های گسترده شود، و از این جهت انجام مطالعات در رابطه با دوره بازگشت بارش های حدی ضروری به نظر می رسد. بر این اساس مقاله حاضر به بررسی و تحلیل اثر تغییر اقلیم بر رژیم بارش های حداکثری حوزه سیل برگردان غرب در سه افق زمانی 2036، 2060، و 2090 بر اساس داده های گزارش ارزیابی پنجم IPCC و تحت سناریوی RCP8. 5 می پردازد. بررسی (صورت گرفته توسط مولفین مقاله طی تحقیقات پیشین) نشان می دهد که بهترین مدل به لحاظ دقت و توانایی شبیه سازی روند تغییرات بارش در حوزه مورد بررسی، مدل MRI-CGCM3 می باشد. ریزمقیاس سازی نیز توسط روش عامل تغییر صورت گرفت. نتایج مدل سازی های صورت گرفته در مجموع حاکی از افزایش مقدار بارش در دوره های زمانی آینده است. همچنین نتایج حاصل از تحلیل بارش های حدی حوزه نیز نشان می دهد که با حرکت به سمت آینده دور مقدار و شدت بارش های حداکثر سالانه برای یک دوره بازگشت معین افزایش می یابد. همچنین فراوانی و احتمال وقوع بارش های حدی حوزه با افزایش قابل توجهی همراه بوده و بنابراین به کارگیری راهکارهای تطبیقی جهت پیشگیری از پدیده سیل و آبگرفتگی شهری در حوزه ضروری به نظر می رسد.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، بارش حداکثر، مدل های گردش عمومی جو، دوره بازگشت، شدت بارش
  • محمدرضا فاضل پور عقدایی*، حسین ملکی نژاد، محمدرضا اختصاصی، جلال برخورداری صفحات 235-245
    مهار سیلاب ها، تغذیه مصنوعی آبخوان ها و کوشش در بهینه سازی بهره وری از منابع طبیعی از مهمترین اقداماتی است که در پخش سیلاب در مناطق خشک و نیمه خشک صورت می گیرد. در این پژوهش تاثیر پخش سیلاب میانکوه مهریز استان یزد بر آبدهی قنوات پایین دست بررسی شد. برای این منظور آمار دبی قنوات از سال 1376 تا 1392 جمع آوری و شاخص دبی استاندارد شده محاسبه شد. همچنین میزان حجم سیلاب ورودی به عرصه آبخوان و آمار بارندگی منطقه جهت محاسبه شاخص بارش استاندارد در نظر گرفته شد. همبستگی بین شاخص دبی استاندارد شده و شاخص بارش استاندارد و حجم سیلاب استخراج گردید. همچنین نظرات بهره بردان نیز توسط پرسشنامه های طراحی شده ای جمع آوری شد. نتایج نشان داد که شاخص دبی استاندارد شده بعد از پخش سیلاب و همزمان با ترسالی افزایش داشته است. ولی تفکیک سهم هرکدام در این افزایش مشخص نبود. همچنین همبستگی بین شاخص دبی استاندارد شده با شاخص بارش استاندارد با تاخیرهای زمانی یک ساله، 3 ماهه و 6 ماهه در قنوات مختلف در سطح احتمال 1 و 5 درصد معنی دار می باشد. حدود 28 درصد بهره برداران تاثیر پروژه را زیاد و 43 درصد خیلی کم و بقیه تاثیر پروژه بر آبدهی قنوات را متوسط ارزیابی نمودند.
    کلیدواژگان: آبخوان، تغذیه، دبی، سیلاب، یزد
  • علی شاهنظری*، زهرا قربانی، محمدعلی غلامی سفیدکوهی، سمیه جنت رستمی صفحات 246-257
    اعمال مدیریت نامناسب در حوزه های آبخیز موجب بهم خوردن تعادل طبیعی منابع آب زیرزمینی شده و مشکلات ناشی از افت سطح آب و یا پیامد های ناشی از استفاده غیر بهینه از این منابع را موجب می شود. در این پژوهش با استفاده از مدل ریاضی MODFLOW تاثیر انتقال آب از طریق کانال های آبیاری شبکه البرز بر سطح ایستابی حوزه آبخیز قائمشهر– جویبار و همچنین حداکثر مجاز برداشت از منابع آب زیرزمینی توسط تشکل های آببران حوزه بررسی شد. بدین منظور میزان نشت از کانال های انتقال آب، میزان تغذیه و تخلیه از سفره، میزان برداشت آب از چاه ها، تغذیه آبخوان از طریق زه آب برگشتی، بارندگی و تبخیر مورد توجه قرار گرفت. مدل برای بازه زمانی مهر 83 تا شهریور 84 در شرایط جریان غیرماندگار اجرا و با مقایسه سطح آب مشاهده شده و محاسبه شده عمل واسنجی انجام شد. برای صحت سنجی از داده های مشاهده ای بار آبی مهر 87 تا شهریور 88 استفاده شد که مقدار معیار متوسط قدرمطلق خطا برابر 2/0 بدست آمد. بعد از ارزیابی مدل آبخوان دشت در سه سناریو تحت عنوان بررسی وضعیت آبخوان دشت قبل از اجرای طرح شبکه آبیاری و زهکشی البرز، بعد از اجرای طرح و شرایط بهینه برداشت از آب زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد بطور متوسط طی یکسال پس از اجرای طرح، سطح ایستابی به میزان 3 متر خیز خواهد داشت. در این صورت امکان افزایش برداشت از منابع آب زیرزمینی به اندازه 96 میلیون متر مکعب در سال وجود دارد.
    کلیدواژگان: تشکل آب بران، حداکثر مجاز برداشت، سطح ایستابی، مدیریت آبخوان، مدل MODFLOW
  • سیدمحسن سیدان*، علی قدمی فیروزآبادی صفحات 258-268
    در دهه های اخیر در دشت همدان - بهار به دلیل کاهش سطح سفره آب زیر زمینی، اتخاذ راهکار مدیریتی مناسب جهت بهره برداری بهینه از این منبع اهمیت فراوانی یافته است. در این رابطه مسئله اصلی ایجاد تعادل بین عرضه و تقاضای آب است. در ایجاد این تعادل، ارزش اقتصادی آب مانند قیمت هر نهاده ی دیگر نقش تعیین کننده ی بر عهده دارد. به همین دلیل قیمت گذاری آب به عنوان یک روش غیر مستقیم برای استفاده کارا و پایدار از آب در بخش کشاورزی توصیه شده است. در این راستا هدف این پژوهش برآورد ارزش اقتصادی آب با استفاده از رهیافت اقتصاد سنجی فضایی است. این تحقیق با در نظر گرفتن این موضوع که چاه های کشاورزی با سایر چاه های مجاور از نظر منابع آب زیرزمینی ارتباط دارد، تلاش دارد به این سوال پاسخ دهد که عامل مجاورت تا چه حد تابع تقاضای آب را تحت تاثیر قرار می دهد. ضریب همبستگی حاصل از تخمین توابع نشان داد، که کاربرد رگرسیون فضایی نسبت به روش رگرسیون کلاسیک برتری دارد. اطلاعات مورد نیاز در این تحقیق به صورت میدانی و با تکمیل پرسشنامه از کشاورزان در سال 1395 جمع آوری شده است. نتایج این تحقیق نشان داد که قیمت واقعی آب در تولید سیب زمینی برای هر متر مکعب 2040 ریال است. بنابر این برای ایجاد تعادل بین عرضه و تقاضای آب می توان از شکاف قیمت واقعی آب و قیمتی پرداختی توسط کشاورزان جهت اعمال سیاست قیمت گذاری آب در منطقه استفاده کرد.
    کلیدواژگان: آب، ارزش اقتصادی، اقتصاد سنجی فضایی، دشت همدان- بهار، سیب زمینی
  • سید حسین روشان*، محمود حبیب نژاد روشن صفحات 269-279
    کاهش تغذیه سفره های آب زیرزمینی، افزایش برداشت از طریق چاه های عمیق جهت کشاورزی، افزایش دما و تبخیر و تعرق، تغییرات اقلیمی و تغییر نوع بارش موجب کاهش تراز و افت سطح آب های زیرزمینی شده که از آن به عنوان خشکسالی آب های زیرزمینی یاد می شود. شناسایی، پایش و بررسی خصوصیات خشکسالی در برنامه ریزی منابع آب بسیار مهم است. هدف از این تحقیق بررسی تغییرات مکانی و زمانی خشکسالی آب های زیرزمینی با استفاده از شاخص های منبع آب زیرزمینی GRI و سطح آب استاندارد شده SWI در محدوده دشت ساری- نکا می باشد. برای این منظور، داده های مربوط به آب های زیرزمینی 40 حلقه چاه پیزومتری از سال 1364 تا 1394 مورد تحلیل قرار گرفت. سپس شاخص های GRI و SWI برای مقیاس های زمانی 3، 6، 9، 12، 18، 24 و 48 ماهه در نرم افزار های Minitab و M. S Excel محاسبه گردید. گستره مکانی خشکسالی آب های زیرزمینی در محدوده دشت مورد مطالعه از روش IDW در نرم افزار ArcMap 10. 3 بدست آمد. نتایج این تحقیق نشان داد که شدیدترین خشکسالی در مقیاس زمانی 3 ماه در شاخص GRI در شهریور ماه 1394 با مقدار 93/3- و در شاخص SWI در مهر ماه 1394 با مقدار 86/4 رخ داده است. تغییرات مکانی خشکسالی بیان کننده وقوع خشکسالی در بخش های شمالی دشت بوده که مربوط به مرداد ماه سال 1384 می باشد. نقشه های پهنه بندی نشان دادند که مرداد ماه دارای بیشترین مقدار پهنه خشکسالی و بهمن ماه دارای کمترین مقدار آن می باشد، که مهم ترین عامل آن برداشت از سفره های آب زیرزمینی برای کشاورزی می باشد.
    کلیدواژگان: دشت ساری- نکا، خشکسالی آب زیرزمینی، روش IDW، شاخص GRI، شاخص SWI
  • مهدی محمودابادی*، کمال امیدوار، غلامعلی مظفری، احمد مزیدی صفحات 280-294
    به طور عموم وقوع پدیده های حدی جوی-اقلیمی نظیر بارش های سنگین و تغییرات ناگهانی بیشترین دامنه خسارت وارده به منابع آب، کشاورزی و حتی زندگی روزمره مردم را به خود اختصاص داده است. لذا داشتن شناخت لازم از میزان این پدیده ها تغییرات و پیش بینی آنها کمک شایانی در جهت برنامه ریزی دقیق تر در حوزه های آبخیز مختلف خواهد داشت که این امر سبب کاهش اثرات منفی ناشی از بروز این پدیده ها و سود جستن از اثرات مثبت آنها خواهد شد. سیگنال های اقلیمی که بیانگر تغییرات دما و فشار هوا در اقیانوس ها هستند، یکی از تاثیرگذارترین پارامترها در مقیاس جهانی بر الگوهای آب و هوایی به ویژه بارش محسوب می شوند، لذا با توجه به اثرگذاری عوامل بزرگ مقیاس اقلیمی بر رخدادهای حدی، با بررسی تاثیر این سیگنال ها دقت پایش و پیش بینی سیلاب ها افزایش می یابد. این تحقیق با هدف شناسایی الگوهای پیوند از دور موثر بر شاخص های حدی بارش درمحدوده استان سیستان و بلوچستان به عنوان نمادی از مناطق خشک کشور که دارای نوسانات شدید اقلیمی می باشد صورت می پذیرد. . به منظور انجام این تحقیق در گام نخست داده های روزانه بارش 6 ایستگاه سینوپتیک طی بازه زمانی 2014-1987 از سازمان هواشناسی کشور و 19 شاخص پیوند از دور برای همان بازه زمانی از دو پایگاه داده های مرکز ملی پیش بینی محیطی- مرکز ملی پژوهش های جوی NCEP/NCAR و مرکز پیش بینی اقلیمی وابسته به سازمان پژوهش های جوی و اقیانوسی ایالات متحده اخذ گردید. سپس با استفاده از داده های بارشی، شاخص های حدی بارش محاسبه گردید. در ادامه میزان ارتباط شاخص های پیوند از دور وشاخص های حدی بارش بررسی شد. در گام بعد با استفاده از روش گام به گام مدل های رگرسیونی میزان تاثیر گذاری شاخص های پیوند از دور نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که شاخص های پیوند ازدور TSA, TNI, NINO1, EA, NINO4, PDO, PNAو NAO دارای تاثیرات معنی داری بر شاخص های حدی بارش می باشند که البته این تاثیرات در هر ایستگاه و برای هر شاخص متفاوت می باشد بطوریکه در ایستگاه خاش بیشترین میزان همبستگی با شاخص های پیوند از دور را شاخص حدی R50 از خود نشان داده است در صورتیکه در ایستگاه چابهار R10 بیشترین میزان همبستگی را از خود بروز داده است. همچنین مشخص گردید که شاخص های پیوند ازدور تا 30 درصد تغییرات شاخص های حدی را تبیین می کنند.
    کلیدواژگان: شاخص حدی بارش، پیوند ازدور، سیستان و بلوچستان، NAO، PNA، NINO1
  • علی اکبر مجیدی *، مهدی رادفر، رسول میرعباسی نجف آبادی، صفر معروفی صفحات 295-305
    هدف از مطالعه حاضر تحلیل روند خصوصیات خشکسالی های استان همدان می باشد. بدین منظور شاخص بارش استاندارد شده اصلاحی (SPImod) بر اساس داده های بارش ماهانه 11 ایستگاه سینوپتیک و باران سنجی استان همدان طی سال های 1363 تا 1392 محاسبه شد. خصوصیات خشکسالی، شامل شدت، مدت و زمان بین آغاز دو خشکسالی متوالی، بر اساس شاخصSPImod تعریف و استخراج گردیدند. سپس روند خصوصیات خشکسالی ها با آزمون ناپارامتری من-کندال محاسبه گردید. شیب خط روند با روش ناپارامتری برآوردگر سن محاسبه شد. نتایج نشان داد که در اکثر ایستگاه ها مدت خشکسالی دارای روند نزولی غیر معنی دار بوده و شدت خشکسالی هم در بیش از نیمی از ایستگاه ها دارای روند غیر معنی دار کاهشی بود. زمان بین آغاز دو خشکسالی متوالی بجز ایستگاه وراینه که دارای روند افزایشی معنی دار در سطح 1% بود، در سایر ایستگاه ها کاهشی غیرمعنی دار بودند. روند بارش ماهانه در اکثر ایستگاه ها دارای روند غیرمعنی دار افزایشی بوده بجز ایستگاه کیتو که دارای روند غیر معنی دار کاهشی بود.
    کلیدواژگان: خشکسالی، شدت، مدت، روند، شاخص SPI اصلاح شده، همدان
|
  • Parvin Momenian, Habib Nazarnejhad *, Mirhassan Miryaghoubzadeh, Raoof Mostafazadeh Pages 1-13
    IIntegrated watershed management is known as a new pattern of planning which emphasizes importance of the sustainable development and management of on watershed: water and soil. Therefore, the goals of watershed management will be fulfilled when an integrated management is employed on watershed’s resources. In this study, Ghotorchay watershed is located in West Azarbaijan province, Iran was prioritize according to the health rate. The study area with 6800 ha the study watershed is divided into 11 sub-watershed. Toward this purpose, indices are defined that play main role in the health rate of watershed and show the importance of watershed components. Communications and interactions of each sub-watersheds constituent parts are considered to evaluate the indices. The sub-watershed are divided into five categories: biological condition (species richness), continuity (the number of structure per unit length of river), geomorphology (sensitivity of soil to erosion and climate), hydrology (perennial vegetation and impervious surfaces), and water quality (point and non-point sources). Eventually, the sub-basins were prioritized in terms of each index and the final map was obtained by combining all the calculate criteria. The results show that the health rate of watershed is medium (50-60%), sub-basin 11 has the highest watershed health with 60.39 score rather than other sub-watershed and sub-watershed 6 has the lowest watershed health with 50.71 score with respect to other sub-watersheds. The cause of reduction of health was assessed in each sub-watershed and solutions to improve health and prevent the decline was proposed that these results can prioritize actions to improve and strengthen watershed services should be considered.
    Keywords: Prioritizing, Connectivity, Health rate of watershed, Water quality, Hydrology
  • Hamed Noroozi, Freidon Radmanesh Dr, Amir Pourhaghi, Abazar Solgi * Pages 14-25
    Construction of Reservoir dams on the river, in addition to change and decrease the river’s regime in downstream, cause environmental problems for ecosystems. This issue can be more severe by dumping pollution into rivers. Therefore, estimating the minimum environmental flow for river systems and other aquatic ecosystems is necessary to keep environment and water resources. In this study, the environmental flow of Dez River was determined using optimization of Dez outlet on upstream. For the purpose, a safe range of environmental flow, with 10 to 100 m3/s, was firstly defined. Then, simulation of river water quality for mentioned ranged was done by QUAL-2K model. Next, by using Nash's theory of conflict resolution, the optimization of the dam release, under three scenarios of relative weights for quantitative and qualitative aims, was determined that 66, 57, and 74 m3/s were obtained respectively, the average concentration were 2.926, 3.237, and 2.727 respectively for each scenario. Each of this value can provide different percentages of quantitative and qualitative needs, so the prioritization of these aims was given decision makers.
    Keywords: Environmental Flow, Nash Equilibrium Theory, Qual2k, Dez Dam
  • Bijan Ghahreman *, Kazem Esmaili, Mahmoud Azamirad Pages 26-38
    Kashafrud Watershed Area is the part of the Great Plains Gharehghom in the northeastern province of Khorasan Razavi with area of 8996 square kilometers and considered the main drain Mashhad plain. to determine flooding potential of Kashafrud watershed used of modified SCS Method, the GIS system according to classification of map watershed and Tamab grade 4 in the digital elevation model, mapping the distribution of precipitation, precipitation losses and land use. Meteorological data, including precipitation statistics and rainstorms (28 stations) related to the period received of the relevant organizations and reviewed. After calibration data based on a common time base for 25 years (1989-1988 to2013-2012) and remove of suspicious data, in some cases rebuild the lengthening period. Layers of information is used such as maps: weather stations location, topography, land use, soil, vegetation, Political divisions of province and divisions watershed of Tamab. receiving DEM and making any necessary modifications basin boundary and physiographic characteristics calculated such as area, perimeter, height, slope, time of concentration. value of CN calculated by using the land use map and soil hydrology groups performed. Analysis Storm determined by using the software SMADA and standard distribution function (Pearson type 3) and value of of rainfall and storm return periods of 2 to 100 years. After calculation of weighted average height of the runoff in each subwatershed (sub 86), to determine the flood zones watershed, estimates maximum flooding (Qmax) caused by rainfall effective and drawn flooding potential map of watershed. Of the total area of watershed is, 68.25% of the normal flooding potential, 25.5% of of critical and is 6.25%.supercritical flooding potential. Cities Chenaran and Mashhad are flooding potential than other cities. From a total of 658 villages and population center recognized in watershed, 78% of the villages due to their placement in plain areas and low-slope are in the zone of potential flooding normal, 17% of the villages in the area with the potential flooding of critical and 5% of the villages due to the inclusion in the Highlands and steep with the potential flooding zone supercritical.
    Keywords: Flooding potential, Watershed Area, Flood, Kashafrud watershed, Method SCS
  • Sodabeh Behyan Motlagh *, Mehdi Pajoohesh Dr, Afshin Honarbakhsh Dr, Negar Salehi Hafshejani Pages 39-48
    For modeling, the concept of the system and the system boundary is necessary. The system is defined as a group of objects that in order to fulfill a specific purpose in the framework relationship or interdependence of regularly are interconnected. Systems rainfall - runoff from rainfall in the basin is started and after applying the types of losses (evaporation, infiltration, etc) it will become runoff. In the study of the HEC-HMS model for show the effectiveness of the sub-basin in runoff of the watershed is used; so SCS curve number method for losses method and SCS unit hydrograph method for transmission method were used. In beginning distribution basin model with three sub-basin then as an lumped basin model was run. The results show that the accuracy of the model in the watershed by taking sub-basin is more than lumped basin model..
    Keywords: Lumped basin, Semi Distribution basin, Hydrologic model, SCS
  • Azadeh Katebikord, Abdulvahed Khaledi Darvishan Dr *, Seyed Jalil Alavi Dr Pages 49-56
    By increasing the intensity of rainfall, runoff, which is considered as a very important factor in soil erosion process, occurs. Climate, geometrical characteristics of watershed, geological formations, soil, vegetation and land use are among factors affecting runoff generation. Although in plots under rainfall simulation, the experiment time is more limited and the effect of rainfall duration on the results is more tangible, this effect has been less considered. The present study was therefore conducted to evaluate the effect of rainfall duration in 6 levels of 5, 10, 15, 20, 25 and 30 minutes with 3 replications under constant rainfall intensity of 40 millimeter per hour on runoff parameters including commencement time, volume, coefficient and end time and sediment concentration. The field plots under rainfall simulation located in an eastern highland slope of Kojour Watershed were selected to achieve the study purposes. The Results indicated that the runoff parameters were significantly increased (p≥0.05) with increasing rainfall duration while the rate of increase was not the same in different rainfall duration levels. In other words, under the present study conditions, the turning point of hydrological response to rainfall duration was occurred between 25-30 minutes, where the gradient of runoff parameters with rainfall duration was considerably increased. The results also showed that the sediment concentration decreased with increasing rainfall duration.
    Keywords: Field Plot, Kojour Watershed, Infiltration, Rainfall Duration, Runoff, Sediment
  • Fatemeh Akhoni Pourhosseini *, Sabereh Darbandi Pages 57-66
    Accurate simulation runoff process can have a significant role in water resources management and related issues. The inherent complexity of this process makes difficult the use of physical and numerical models. In recent years, application of intelligent models is increased a powerful tool in hydrological modeling. The aim of this study was the application of the Gamma test to select the optimal combination of input variables for runoff modeling in Sofi Chay. Streamflow modeling was performed based on the optimum number of the selected variables using the artificial neural network (ANN) and Support vector machine (SVM) methods .Gamma test results showed that monthly runoff with six antecedent runoff values provide better results to predict. Runoff simulation using support vector machines and artificial neural network models also showed that the best input structure will be delayed until six to predict of next month runoff. Among to models with the same input structure, support vector machine have relatively high efficiency compared to artificial neural network .
    Keywords: Artificial Neural Network, Gamma Test, Runoff, SofiChay River, Support Vector Machine
  • Seyed Vahid Razavi Termeh, Hamid Reza Pourghasemi *, Fatemeh Alidadganfard Pages 67-81
    Floods are one of the most common natural disasters which causing financial and life losses, yearly. Therefore, to reduce the harmful effects of flood occurrence, it is necessary to prepare vulnerability maps for flood management. The aim of the present study is flood inundation mapping of Jahrom Township, Fars Province using multi-criteria decision making techniques such as AHP and TOPSIS and a statistical model namely weights-of-evidence (WOE) and comparison of their performance. A total of 53 flooding locations were identified in the study area, 35 locations were randomly assigned for modelling process and the remaining 16 locations were used for validation aims. Nine factors that affect the occurrence of flooding were considered and their maps were prepared in ArcGIS software. These factors are slope degree, plan curvature, elevation, topographic wetness index (TWI), stream power index (SPI), distance from river, land use, rainfall, and lithology. After the flood susceptibility mapping using the mentioned methods, results were evaluated using recivier operating characteristic (ROC) curve. The area under the curve (AUC) of applied models shows the accuracy of 68, 70, and 86 percent for AHP, TOPSIS, and weight of evidence statistical models, respectively. Also, results showed that statistical models have a better accuracy in comparision with MCDM models and expert approaches. The results of present study could be useful to managers, researchers, and designers for better managing the flood affected areas and to reduce its damage.
    Keywords: Flood vulnerability, Analytical hierarchy process (AHP), TOPSIS methods, Weights-of-evidence model (WOE), Geographic information system (GIS)
  • Raoof Mostafazadeh *, Sonia Mehri Pages 82-95
    Flood as a rapid and destructive event causes great human and economic losses in Iran and around the world, annually. This study aimed to assess the temporal trend and spatial changes of flood coefficient of Ardabil Province rivers using daily discharge of 22 hydrometric stations over a 22-year (1991 to 2011) of recorded data. The flood coefficient amount was calculated after subtracting the defined base flow resulted from the local minima technique. The non-parametric Mann-Kendall test was used to detect the temporal tend in the time series values. The recorded data length were divided into 5-year periods and the variations of changes of flow rate in different periods were analyzed. The significant differences were determined by using the Kruskal-Wallis statistical test. The results showed that changes of flood coefficient was significant (p<0.05) between different periods. The spatial changes of flood coefficient variation coefficient showed a similar spatial pattern in different studied periods and the highest variability were defined at North-East and West parts of the study area. The highest rate of flood coefficient was observed in Akbardavood station with the value of 0.8 in the fourth sub-period. According to the results of trend analysis, there is an increasing significant temporal trend in 6 stations, and one station had decreasing trend, while other stations had increasing trend with no statistical significance. The increasing trend of flood coefficient can be related to rainfall variations and land use change along with intensified use of extensive rangelands areas which increases the potential runoff and surface flow resulting increase in the flood coefficient in the studied statistics.
    Keywords: Ardabil Province, Flood Coefficient, Mann-Kendall, Spatial Variations, Trend Temporal Variations
  • Mohammad Ali Ghorbani, Mohammad Hossien Fazelifard *, Seyyed Hasan Hosseini Pages 96-108
    Rain gauge stations that measure fine scale rainfall are mainly limited in number or in the length of the recorded data. Therefore, temporal disaggregation models have been considered because of their ability in generating fine scale data from coarse scale measurements of rainfall. In this study, microcanonical cascade model, which is based on the scaling properties of rainfall and constant volume of rainfall was used for the disaggregation purposes of rainfall. To this end, a software package was primarily developed based on the existing theory and then applied to rainfall data from two weather stations located in the Zanjan Province. In order to evaluate the performance of the microcanonical cascade model, comparisons were conducted between the observations and model results using some statistics including percentage of zero-values, volume of individual values, duration of events, volume of events and length of dry periods between events of rainfall. It was concluded that the use of microcanonical cascade model for disaggregation of daily rainfall to 12, 6, 3 and 1.5-hour rainfall will bring favorable results.
    Keywords: Microcanonical cascade model, Rainfall, Scaling, Temporal disaggregation, Zanjan Province
  • Hossein Eslami * Pages 109-118
    Rainfall variability and its impact on water resources are important climatic issues. Intra-annual variations in rainfall are characterized as precipitation concentration index (PCI). Another feature that directly correlates with the concentration of precipitation is the rain erosivity (Modified Fournier Index MFI). The aim of this study is to investigate the PCI and MFI indices and map their spatial variations. The Modified Fournier and precipitation Concentration indices were calculated using rainfall data from 55 meteorological stations located in Khuzestan province. To produce the spatial variations map, point information is converted to regional using geostatistical and deterministic methods. The results indicated that the ordinary and simple Kriging with Gaussian type have highest accuracy for interpolation of the PCI and MFI indices, respectively. According to the spatial variation map of the PCI, the highest values of that index are seen in the southern region and the lowest values are in the north and northeast of the Khuzestan province. The PCI values ranged between 20 and 31 indicating severe seasonality. The MFI values vary from 49 to 224 in which the highest values are for the northeast region of the province and the lowest ones are for the south and southwest zones. Generally Rainfall limited in a certain months.alues are for the northeast region of the province and the lowest ones are for the south and southwest zones. Generally Rainfall limited in a certain months.
    Keywords: Geostatistics, Interpolation, Precipitation Concentration, Modified Fournier
  • Seyed Mohammad Tajbakhsh, Hadi Memarian*, Fatemeh Mohammadi Pages 119-131
    In this study, the predictive performance of three Artificial Neural Networks (ANNs), i.e. Co-Active NeuroFuzzy Inference System (CANFIS), Multi-Layer Perceptron (MLP) and MLP integrated with Genetic Algorithm (GA) in the Zoshk-Abardeh watershed were compared. In this study, three scenarios were considered and simulated in each model. In order to simulate the scenario S1 water flow were fed into the network as input. Daily water discharge and rainfall depth were considered as the input for the scenario S2. The scenario S3 was simulated based on the water discharge, daily rainfall and temperature as the inputs. In all scenarios daily sediment load was considered as the network output. Results showed that the optimum architecture for the S3_CANFIS (as the best network) was based on the Bell membership function, hyperbolic tangent transfer function and the Levenberg-Marquardt training algorithm. The S3_CANFIS with the lower MSE and NMSE acted better as compared with other scenarios during the testing process. This scenario based on the NSE equal to 0.743 and the AM equal to 0.806 showed better performance, as well. The results also suggest that the S2_MLP with 5 neurons in two hidden layers, sigmoid transfer function and the momentum learning algorithm with NSE and AM equal to 0.604 and 0.626, respectively acted better as compared with other MLP scenarios. Since the MLP network compared with CANFIS showed weaker performance in sediment yield simulation, the GA was integrated with MLP to determine the optimal network architecture parameters for the S2_MLP. Results showed that GA-MLP with NSE and AM equal to 0.658 and 0.655, respectively led to a higher capability for sediment load simulation in comparison with MLP network. Totally, the S3_CANFIS according to the criteria MB equal to -0.043, NSE equal to 0.743 and AM equal to 0.806 showed better performances in predicting sediment yield than the other networks in the studied watershed. However, both networks did not show a satisfactory power in sediment load simulation which could be arisen from the lack of data (especially extreme data) in the training series and also the existence of systematic error in observed records.
    Keywords: Neural network, CANFIS, Multi-Layer Perceptron, Genetic Algorithm, Sensitivity analysis, Water discharge, Sediment load
  • Alireza Arabameri *, Khalil Rezaei, Kourosh Shirani, Mojtaba Mojtaba Pages 132-144
    The landslides impose serious damages to the economy, environment and human throughout the world. Identification of areas susceptible to landslides is necessary to avoid risks. In This research for Landslide hazard zonation in sarkhoon karoon watershed have been used Shannon’s Entropy Index and Information Value Methods. For this purpose, at first, landslide locations were identified using satellite images and field surveys and then landslide inventory map was created for study area. In the next step, 10 Effective Factors in Landslide occurrence include altitude, slope, aspect, distance from road, distance from fault, distance from river, lithology, land use, stream power index, topography wetness index, Plane Curvature and Profile Curvature were identified and mentioned maps will be digitized in GIS. In order to determine the weight of factors used Shannon’s Entropy Index and to determine the weight of classes used Information Value. The final Zonation map in the five classes include potential risk of very low, low, moderate, high and very high were prepared. The ROC (Receiver operating characteristic) curves and area under the curves (AUC) for landslide susceptibility map were constructed and the areas under curves were assessed for validation purpose and its value ​​showed that the hybrid model has a higher efficiency (0.781) for landslide hazard zonation. Results showed that land use and distance to road factors have the greatest impact on landslides. According to the results of landslide maps 14.45% (11220.4 ha) of the area are ranked as very dangerous areas and 6.11% (4744.1 ha) as dangerous areas.The results of this research can help planners to choose favorable locations for development schemes, such as infrastructural, buildings, road constructions, and environmental protection.
    Keywords: Information Value, Landslide, Shannon?s Entropy Index, Sarkhon Watershed, Zonation
  • Seyed Ataollah Hosseini Dr, Marzieh Janzadeh Chenari, Aidin Parsakhoo Dr*, Hasan Akbari Dr Pages 145-154
    Slope instability and mass movement of soil are the most important concerns of road construction scientists and experts as well as environmentalists. Soil is the main material of forest road construction and forms the road bed. In this research in order to avoid time and cost waste in mechanic soil laboratory, the region was divided into same units based on landform in GIS software. 10 soil samples were taken through systematic randomize sampling method from 20 land units. Totally, 200 soil samples were taken and the soil moisture, bulk density and texture were analyzed. New homogenous units were produced using the classification of soil experiments results. Therefore, in optimizing process of sample numbers the sampling intensity dramatically decreased to 100 samples without changing accuracy and reliability. Atterberg and shearing resistance tests were done on these samples. Results showed that the percentage of Fine-Grained Soil at both depth (10-30 and 70-90 cm) of instable units was more than that of stable units. Liquid index in instable and stable units were 0.38 and 0.09, respectively. Plastic index in instable and stable unites was recorded as 45.88 and 19.07. Moreover, the mean of shear resistance of soil in instable units was lower than that of stable units. Drainage services are proposed for instable units with plastic properties.
  • Reyhane Nejadasadi *, Ali Asghar Besalatpour, Hossein Shirani Pages 155-167
    Mudflow erosion is a pervasive problem with adverse consequences for natural ecosystems in most parts of the world. The main factors creating Mudflow erosion are heavy rains, snow and ice melts and flooding rivers. In this study, the effects of slope position and land use type on Mudflow erosion at hill slopes with three different land uses were investigated. For this purpose, three hill slopes with the same conditions were selected in the land uses. Thereafter, three profiles were drilled at the shoulder (the highest erosion), backslope (average erosion) and footslope (lowest erosion), respectively. After studying and determining the soil layers in each profile, soil samples were obtained from two layers of surface and subsurface. Some soil physical, mechanical and chemical properties were then determined in each sample with three replicates. The results showed that the greatest LL value in the forest land use was observed in the middle slope which was 28.64 and 25.90 in the two investigated layers, respectively. However, in the pasture, the highest LL values were 37.07 and 33.94, respectively. Furthermore, the land use type had a significant relationship (P<0.01) with OM, CCE, clay, SM, LL, PL and PI. The sand, soil activity index, cation exchange capacity (CEC) and the ratio OM/Clay had significant (P<0.05) relationships with land use type while the silt and CEC/Clay parameters had no significant relationship. Forest with an average OM of 1.149 percent had the greatest organic matter content and the degraded pasture had the lowest value (0.47 %). Also the degraded pasture with an average clay content of 16.6 % and silt content of 47.37 % had the highest clay and silt values. The soil activity index in this land use type was 0.36. Liquid and plastic limits in the degraded pasture were higher than the pasture, and the pasture was greater than the forest. The results of this study reveal that the degraded land uses have more potential for the occurrence of this type of erosion due to the high fine materials and saturation moisture percent and also poor soil surface cover.
    Keywords: Liquid Limit, Plasticity Index, CEC-Clay Ratio, Organic Matter-Clay Ratio
  • Narges Javidan*, Abdolgreza Bahremand, Rana Javidan, Majid Onagh, Chooghi Bayram Komaki Pages 168-181
    Every year, due to population growth and economy development, land uses and land covers are changing. The various types of land uses have significant roles on components of water balance of a watershed. The simulation modeling has the capability to predict floods, to evaluate land use impacts on floods, and to make decision in watershed management. In this research, the effects of land use change scenarios such as current state, deforestation, 100-percent growth of urbanization and the combination of two scenarios (i.e. deforestation+ urbanization) have been evaluated on the water balance using the WetSpa model in the Ziarat watershed, which covers an area of 95.15 km2 and located in Golestan province. In order to execute the WetSpa model, the hourly hydro meteorological data including rainfall, evapotranspiration, temperature, and discharge are used as inputs for a four-year period (from 2007 to 2011). The result of the simulation shows a good agreement between the simulated hydrograph and the observed one. Then, the scenarios of deforestation, urbanization development and the combined scenario of deforestation with urbanization have been designed in GIS environment, and the simulation was performed using the calibrated model. The finding showed there were increases in surface runoff and subsurface flow, groundwater and total flow rates; the maximum change was for runoff rate that increased 5.2 in first scenario to 18 mm in fourth scenario. The decrease of land surface roughness and vegetation canopy lead to decrease in evapotranspiration and leaf interception in the study area.
    Keywords: Wetspa, Hydrology, Land Use Change, Water Balance, Watershed, Ziarat, Golestan
  • Ali Jabale, Ali Najafinejad*, Mohsen Hosseinalizadeh, Ali Mohammadian Behbahani, Ali Golkarian Pages 182-192
    Agricultural hillslopes with susceptible loess enters a large amount of runoff and sediment into the Gorgan city annually, due to the inappropriate drainage system which cause a lot of financial losses city. The purpose of this study was to investigate the effect of different vegetation scenarios on the runoff and sediment discharge from three hillslopes of catchment of ​​5.9 hectares. The runoff and sediment of the catchment were simulated for one year using WEPP model. In addition, eight vegetation scenarios include present condition, extremum potential vegetation scenario, existence and lack annual and permanent vegetation were simulated and compared in pairs. The total runoff volume and sediment yield for the current condition of the catchment was estimated at 1945 cubic meters per year and 1.5 tha-1, respectively The scenarios comparison indicated that the runoff and specific sediment rates were increased respectively from 1487 m3 meters per year and 0.4 tha-1, in the maximum potential vegetation scenario (more than 80%), to 5032 cubic meters per year and 64.5 tha-1 in the minimum vegetation scenario (fallow whit tillage). The difference of specific sediment rate between two scenarios of permanent vegetation cover and agriculture cover is equal to 8.1 tha-1, and this amount was calculated of ​​10.2 tha-1 for two scenarios of the lands under cultivation and fallow condition.
    Keywords: Loess Hillslope Lands, Vegetation Cover, Runoff, Sediment, WEPP Model
  • Parviz Abdinejad*, Sadat Fiznia, Hamid Reza Pyrowan Pages 193-205
    The most important factors affecting soil erosion and runoff include climate, soil erodibility, topography, vegetation cover and land management. In this article, an assessment of topography, slope and climate effects on the runoff production within marly lands in Zanjan province by using an artificial rain simulator. In this regard, by overlying slope, climate, and marly units of geological formation maps, by incorporating a rain simulator and an overall of 220 plots were tested. Data, collected from field operations, were analyzed on the basis of Randomized Complete Block Design with Factorial Treatment Structure. The upper red marl units (Mu) has the highest volume of runoff With volume of more than 20 liters per square meter marl and marl units Pliocene (PL) The minimum With volume of 1 liter one liter per square meter respectively. The Pliocene marl units (PL) has the highest infiltration rate of 12.5 cm and lower red marl (OL) had the lowest infiltration rare is about 2 cm. The F-test results of Marnie units on volume and run-off coefficient were statistically significant, while the effect is not significant for the slope and climate on these two features. But in cases of double and triple combinations of these three variables in all cases have a significant effect on runoff generation and runoff coefficient. Statistical data analysis shows the significant effects of the Marl units, Slope and climate on the volume and run-off coefficient (p<0.05). Marly unit can be classified in to four groups, based on the Volume and run-off coefficient, so that Marls of Pliocene (PL), Qom (OM) and lower red (OL) are in a separate class and upper-red (Mu), and Eocen (EM) Marl units are in a unique group. Accordingly, it can be said that the four groups differed in volume and run-off coefficient are significantly different from each other. The results of the slope and climate effects on these two traits showed significant effects on volume and run-off coefficient of the marl units.
    Keywords: Homogeneous units, Soil Erosion, Volume, Run-off coefficient
  • Zeinab Jafarian *, Zohreh Sepehri Pages 206-215
    DDesigned and undersigned fires in rangelands affect vegetation and soil, and then are necessary to give enough knowledge about them. Infiltration is one characteristic that have predict had affected by fire but had not studied enough yet. So spot fire have been seen in Artemisia aucheri type in Charat sub watershed at Mazandaran province, in this research were investigated primary, final infiltration and infiltration rate in different intensities and seasons. For this prepuces first were established tree 100m transects randomly and then tree 2m2 plots on each transect. Fire treatments in plots following without fire, light surface fire as much as direct burning and without flammable material of plants and surface litter (without ash product) and intense surface fire as much as direct burning of flammable material of plants and surface litter (with ash product). In the next stage was measured infiltration in different seasons using double rings. Data analysis of primary, final infiltration and infiltration rate in different intensities and seasons was carried out using two ways ANOVA and compare means test in SPSS software ver.20. Results were shown that primary, final infiltration and infiltration rate are more in summer than the other seasons and are 5.224, 15.534 and 7.756 cm/hr respectively. Infiltration in area without fire had no significant different by area with light fire but amount of final infiltration in area with intense fire was fewer than other seasons as was reduced from 3.946 to 2.447 cm/hr.
    Keywords: Designed fire, Soil characteristics, Shrub cover, Charat watershed in Mazandaran
  • Hadi Razaghian*, Kaka Shahedi, Behrouz Mohseni Pages 216-225
    Babolroud watershed and Mazandaran province of such as are that in recent years, different extreme events have been happened. On this basis, emphasize necessity to investigate further on impact of climate change on watershed runoff. This work is done by climate change and rainfall-runoff models that able to simulate and calculate of climate changes impact on hydrologic components Including precipitation, temperature, evapotranspiration and runoff. In this study, using this method, the data model HadCm3 general circulation of the atmosphere with the use of LARS WG model according to A2 (pessimist), B1(optimist) two scenarios for the time periods 2046-2065 and 2080-2099 be downscaled. Then predicted variables were introduced to SIMHYD rainfall-runoff model. The simulated daily runoff in the period 1982-2011, were selected the best period of calibration and verification with regard to the duration and optimizing statistical parameters and model sensitivity analysis process, in order to minimize the simulation error. The results showed a reasonable match of the runoff changes pattern between the observed and simulated. So that relatively high values of coefficients of determination (R2=0.73) and Nash-Sutcliffe (0.53) during calibration, validation, indicated the model efficiency to simulating common and minimal flow. The results, showed some changes in the average annual rate SIMHYD, +23 to +58 percent that the highest increase rate in October and November and the largest decline in July and August in the future years are. The situation of low rainfall months will be shift to more drought and rainy months toward the flooding.
    Keywords: Sensitivity analysis, Simulation, HadCm3 Model, Nash-Sutcliffe
  • Negin Binesh, Mohammad Hossein Niksokhan Dr *, Amin Sarang Dr Pages 226-234
    The impacts of climate Change, more than being influenced by the change in precipitation amount, is affected by the changes imposed by this phenomenon on rainfall regime (intensity and frequency); it means that climate change can cause extensive droughts/floods due to impact on temporal and spatial rainfall distribution, and hence, conducting some studies on return period of extreme rainfalls seems to be necessary. Current paper investigates and analyzes the effect of climate change on extreme regime in WFD catchment at three time horizons (2036, 2060, and 2090) under A1B, A2, and B1 emission scenarios. Investigations (performed by the authors during previous researches) show that the most accurate which is capable of simulating the trend of precipitation variations in the studies catchment, would be MRI-CGCM3 Downscaling was performed using Change Factor (CF) method. The results are representative of reduction in rainfall amount in future time periods, So that the predicted rainfall reduce between 4.12 to 11.69 percent compared to observed baseline precipitation. In addition the result of extreme rainfall analysis show that by moving towards the distant future, the amount of annual extreme rainfalls decrease for a specific return period. However intensity and return period of a specific extreme rainfall increases significantly and therefore, applying adaptive measures for urban flood prevention in the catchment appears to be necessary.Also the probability of extreme rainfall occurrence with a given value in distant future is greater than near future.
    Keywords: Climate change, extreme rainfall, general circulation models, rainfall intensity, Return periods
  • Mohammad Reza Fazelpouraghdaei *, Hossein Malekinezhad, Mohammad Reza Ekhtesasi, Jalal Barkhordari Pages 235-245
    Flood control, artificial recharge of aquifers and attempt to optimize the utilization of the natural resources are some of the most important measures in the arid and semi arid zones that occurs by flood spreading projects. At the current study the impact of flood spreading on downstream qanat discharge at Myankooh area of Mehriz (Yazd province) was investigated. To gain this goal after collecting the discharge Statistics from 1997 to 2013, Standard Discharge Index (SDI) was calculated. The amount of flood water entering the aquifer areas and precipitation figures were used to calculate the Standardized Precipitation Index (SPI). The correlation between the SDI and SPI and flood volume was extracted. Also, the operators’ comments were collected by using the designed questionnaire. According to the results, the SDI increased at the same time as wet period and flood spreading time. But the share of each one on this invreasing wasn’t clear. The correlation with SDI and SPI in different qanats was significant (1%) with 12, 6 and 3 months’ delay. Close to 28% operators assessed the project’ impact high, 43% very low and others moderate.
    Keywords: Aquifer, Recharge, Discharge, Flood, Yazd
  • Ali Shahnazari Dr *, Zahra Ghorbani, Mohammad Ali Gholami Sefidkohi Dr, Somayeh Janatrostami Dr Pages 246-257
    Incorrect management in Watersheds causes disorder of natural balance in groundwater resource and problems from water drawdown and consequences caused by non- optimum use of these water resources. In this research, in order to investigate the effect of construction of Alborz irrigation canals network on water table of Qaemshahr-Juibar Watershed and determination of maximum permissible water withdrawal from groundwater by water users associations of the region, in the condition of the performance Alborz network, the MODFLOW model was used. Besides the seepage water conveyance canals, recharge and discharge from the aquifer by Talar and Siahrood rivers, wells, return flow, rainfall and evaporation were all considered in the model. The model was run for a period time octobr 2004 to September 2004 in unsteady flow condition and was calibration with comparing observed and simulation water level. For model validation observations data for octobr 2008 to September 2008 was used the amount of RMSD was 0.2. after examined the model, the aquifer was evaluated in three scenarios: 1) Aquifer condition before alborz irrigation and drainage network performance, 2) after performance and 3) withdrawal groundwater optimal conditions. The results showed, after Alborz design performance, Rise of water table it was 3 meter for one year. And the possibility of creasing withdrawal from ground water resources was 96 million cubic meter per year.
    Keywords: Aquifer Management, Maximum Permissible Withdrawal, MODFLOW Model Water User Association, Water Table
  • Seyed Mohsen Seyedan*, Ali Ghadami Firozabadi Pages 258-268
    In recent years, with excessive extraction of groundwater resources, Hamedan-Bahar-plain’s ground water level dropped severely. So it is important to apply appropriate management strategy for the optimal utilization of this resource. In the economic management of water resources, the main issue is a balance between supply and demand for water. In creating this balance, an important role is the economic value of water, like the prices of other inputs are. For this reason, to keep the sustainability of water resources in agriculture, water pricing method is used as an indirect method. The aim of this study was to estimate the economic value of water using spatial econometric approach. Because of the relationship between farms and groundwater resources, this study tried to answer the question of how this relationship affects the welfare of farmers. By accepting this issue, the use of spatial econometric approach is recommended. The correlation coefficient of the estimate showed that the use of spatial regression is superior to the classical regression model. The required data in this study were collected through field research and a questionnaire to farmers in 2016. The results show that the real price of water in potato production is 2040 rials per cubic meter. Therefore, controlling water consumption and balancing of supply and demand for water can be generated from the existing price gap for water pricing policies.
    Keywords: Economic value, Hamadan- Bahar plain, Potato, Special Econometrics, Water
  • Sayed Hussein Roshun*, Mahmoud Habibnejad Roshan Pages 269-279
    Decrease of aquifer recharge, Increased pumping through deep wells for agricultural purposes, increases in temperature and evapotranspiration, climate change and change the type of precipitation induced reduce of water level and water table which is called Groundwater Drought. Identifying, monitoring and characterization of drought is very important for water resources planning. The object of this study is investigating temporal and spatial variations of groundwater drought using Groundwater Resource Index (GRI) and Standardized Water Level Index (SWI) in the plain area of Sari-Neka. For this purpose, groundwater data of 40 piezometric well from 1364 to 1394 were analyzed. Thus, GRI and SWI indices for time scales of 3, 6, 9, 12, 18, 24 and 48 months in Minitab and M.S Excel was calculated. Spatial extent of groundwater drought in the plain using IDW in ArcMap 10.3 was obtained. The results show that the severest drought in 3-month time scale using GRI index in Shahrivar 1394 in the amount of -93.3 and SWI index in Mehr 1394, with value of 86.4 occurred. Drought spatial changes in northern parts of the plain are related to Mordad 1384. Zoning maps indicated that Mordad highest amount of drought and Bahman has lowest value; the most important for this is pumping water from groundwater aquifers for agriculture.
    Keywords: Sari-Neka Plain, Groundwater Drought, IDW Method, GRI Index, SWI Index
  • Mehdi Mahmoodabadi *, Kamal Omidvar, Gholamali Mozafari, Ahmad Mazidi Pages 280-294
    Generally, Climatic extreme events, like the heavy rainfalls and sudden changes cause the greatest range of damages to water resources, agricultural and even human daily life. Therefore, correction and regular monitoring reduces their negative effects. Climatic signals represent changes of between temperature and pressure in ocean that they are one of the most influential parameters on climatic patterns. This study evaluates the effects of large – scale climate factors on rainfall extreme indices in Sistan-Baluchestan province as symbol of arid land in Iran that it has sever climatic oscillations. In order to at first step we use data of daily rainfall 6 synoptic stations at 1987-2014 period from meteorological organization and 19 Teleconnection indices from NCEP/NCAR. Then we calculated extreme indices. In continue correlation of extreme indices and teleconnection calculated. In next step we analyzed affecting teleconnection by regression model. The result of the correlation between teleconnection indices and extreme rainfall indices showed that TSI, TNI, AO, WP, WHWP, TNA, NINO1, EA, NINO4, PDO, PNAو NAO have correlation with rainfall extreme indices but this effects are different in station to another as in Khash station the most correlation occur with R50 and in Chabahar station occur with R10. So determined that teleconnection identify about 30 percent of changes.
    Keywords: Rainfall Extreme index, Teleconnection, Sistan-Bluchestan, NAO, PNA, NINA1
  • Aliakbar Majidi *, Mahdi Radfar, Rasoul Mirabbasi Najafabadi, Safar Marofi Pages 295-305
    The purpose of this study is analyzing the trend of drought characteristics in Hamedan Province In this regard, the corrected standardized precipitation index (SPImod) was calculated based on the monthly precipitation data from 11 synoptic and rain gauge stations during the period of 1985-2013. Drought characteristics, including severity, duration and interarrival time were defined and extracted based on the SPImod. The Sen’s estimator was used to estimate the slopes of trend lines. The results show that in most of the stations, drought duration had a non-significant decreasing trend, while the drought severity in over half of the stations had a non-significant decreasing trend. The drought interarrival time witnessed a non-significant decreasing trend in all of the stations, except at the Varayeneh station, which experienced a significant increasing trend at 1%. The monthly rainfall experienced a non-significant increasing trend in most of the stations except Keyto which experienced a non-significant decreasing trend.
    Keywords: Drought, Severity, Duration, Trend, Modified SPI, Hamedan