فهرست مطالب

اکو هیدرولوژی - سال ششم شماره 1 (بهار 1398)
  • سال ششم شماره 1 (بهار 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/01/19
  • تعداد عناوین: 20
|
  • سارا سادات بدری، سیدعلی ایوب زاده *، مهدی یاسی صفحات 1-13
    ساخت سازه‏های متعدد سبب قطع مسیر مهاجرت ماهیان رودخانه می‏شود. موثر ترین روش برای برقراری مجدد جریان، ساختن راه ‏ماهی است. راه‏ ماهی شبه طبیعی از جمله سازه های احداث شده برای این منظور طی دو دهه اخیر در جهان است. به منظور احیای رودخانه ها و تامین توسعه پایدار سامانه رودخانه، ضروری است تا مهندسان رودخانه در کشور به دنبال طراحی سازه‏هایی سازگار با محیط زیست، همچون راه ‏ماهی شبه طبیعی باشند. هدف از پژوهش حاضر، ارائه مبانی بومی سازی طراحی راه‏ ماهی شبه طبیعی و طراحی آن برای یکی از رودخانه‏های ایران و ارزیابی آن به عنوان زیستگاه آبزیان است. برای پیاده‏سازی یک نمونه طراحی، رودخانه جاجرود به دلیل احداث چهار بند روی آن و قطع شدن مسیر مهاجرت گونه‏ها، انتخاب شد. مسیر کانال کنارگذر با استفاده از سرریزهایی با افت‏ هیدرولیکی 25/0 متر طراحی شد و استخرهایی به عرض چهار و طول پنج متر و میزان تلفات انرژی 1/98 وات بر مترمکعب و خیزآب‏هایی به عرض دو متر در طراحی مورد توجه قرار گرفت. همچنین، با استفاده از مدل ریاضی PHABSIM ارزیابی مطلوبیت زیستگاه راه ‏ماهی طراحی شده صورت گرفت و مشاهده شد که درصد عرض مطلوب رودخانه در دبی طراحی در استخرها برای هر یک از گروه های سنی به ترتیب96/1، 97/43 و 93/41 درصد و در خیزآب‏ها 82/5، 5/38 و 2/18 است. مطلوبیت زیستگاه استخرهای استراحت در مقایسه با زیستگاه‏های خیزآب مناسب‏تر بود و نتایج بررسی‏ها نشان داد ماهیان در زیستگاه خیزآب به خلاف زیستگاه استخرها، کناره‏های راه‏ ماهی را به دلیل سرعت‏های مطلوب‏تر به عنوان زیستگاه انتخاب می کنند.
    کلیدواژگان: راه ماهی شبه طبیعی، کانال کنارگذر، مطلوبیت زیستگاه، PHABSIM
  • مهسا بوستانی، سعید فرزین *، سید فرهاد موسوی، حجت کرمی صفحات 15-27
    در پژوهش حاضر، ویژگی های غیرخطی جریان ماهانه رودخانه زاینده رود، در دو حالت قبل و بعد از نویززدایی، با استفاده از نظریه آشوب، طی 43 سال (1350 تا 1392) در چهار ایستگاه هیدرومتری ارزیابی شده است. برای تعیین روند آشوبی یا تصادفی بودن جریان رودخانه زاینده رود، ابتدا به بازسازی فضای حالت پرداخته شده است. به این دلیل، زمان تاخیر بهینه و بعد محاط با استفاده از روش های میانگین اطلاعات متقابل و الگوریتم نزدیک ترین همسایگی کاذب محاسبه شده است. امکان وجود آشوب در دبی جریان ماهانه، در سری زمانی اصلی و نویزگیری شده، با استفاده از شاخص بعد همبستگی بررسی شده است. بر اساس نتایج، بعد همبستگی برای سری زمانی نویزگیری شده در ایستگاه های اسکندری، قلعه شاهرخ، پل زمانخان و پل کله به ترتیب برابر 94/5، 63/4، 89/2 و 30/3 برآورد شده است. مقدار غیرصحیح این بعد، بیان کننده رفتار آشوبناک دبی جریان ماهانه نویززدایی شده رودخانه زاینده رود در ایستگاه های یادشده است. نبود بعد همبستگی در سری زمانی اصلی، نشان دهنده تصادفی بودن سیستم است. در ادامه، حساسیت به شرایط اولیه سیستم، به عنوان یک مشخصه سیستم های آشوبناک، با استفاده از آزمون نمای لیاپانوف بررسی شده است. سپس ، افق پیش بینی جریان در ایستگاه های نویزگیری شده آشوبناک تعیین شده است که به ترتیب برابر 36، 41، 45 و 44 ماه است. یکی از راه کارهای مدیریت شرایط کم آبی و بحران منابع آب، پیش بینی جریان آب‏های سطحی است. با استفاده از داده‏های ماهانه نویزگیری شده رودخانه زاینده رود، امکان پیش بینی جریان با استفاده از روش‏های مختلف فراهم است که برای سری زمانی اصلی، این امر مقدور نیست.
    کلیدواژگان: آزمون بعد همبستگی، جریان ماهانه، حوضه زاینده رود، رفتار آشوبناک، فضای حالت، نویززدایی
  • زهرا پسندیده فرد، علیرضا میکائیلی تبریزی *، ابوالفضل مساعدی، حسن رضایی صفحات 29-39
    پژوهش حاضر، با هدف بررسی تاثیرات تغییر کاربری بر کیفیت منابع آب سطحی در زیرحوضه‏های حوضه آبخیز حبله‏رود پی‏ریزی شد. به این منظور، با استفاده از آنالیز تجزیه به مولفه‏های اصلی (PCA) و آنالیز فاکتور (FA)، متغیر TDS به عنوان فاکتور شاخص کیفی آب انتخاب شد. در ادامه، با استفاده از مدل‏های سری زمانی (ARIMA) پارامتر شاخص کیفی آب (TDS) برای سی سال مدل‏سازی شد و در بین مدل‏های ARIMA، مدلی با کمترین میزان معیار سنجش آکائیک به عنوان مدل بهینه برای پارامتر شاخص انتخاب شد. مد‏ل‏های مطلوب برای زیرحوضه‏های بنکوه، دلیچای، گورسفید، کیلان، نمرود، مرزداران و تنگه‏رامه به ترتیب (2،1،0)، (1،0،0)، (2،1،1)، (0،1،4)، (1،1،0)، (1،1،1) و (1،1،1) تعیین شد. نتایج مد‏ل‏های سری‏ زمانی نشان داد سه زیرحوضه نمرود، کیلان و گورسفید بیشترین میزان افزایش TDS را به خود اختصاص داده‏اند. سپس، کاربری اراضی در زیرحوضه‏های یادشده بررسی شد که نشان‏دهنده بیشترین مساحت اراضی کشاورزی، مناطق مسکونی و جاده‏ها در این زیرحوضه‏ها بود. از سوی دیگر، مناطق صنعتی نیز متعلق به زیرحوضه‏های کیلان و نمرود بود. نتایج تحقیق حاضر بیان کننده سودمندی مدل‏های سری زمانی و آنالیزهای چندمتغیره آماری در بررسی اثر تغییر کاربری اراضی بر پارامترهای کیفی منابع آب است.
    کلیدواژگان: آنالیز اجزای اصلی، آنالیز فاکتور، مدل‏های سری زمانی، معیار آکائیک
  • مژگان بردبار، امین رضا نشاط *، سامان جوادی صفحات 41-50
    با توجه به روند برداشت بی‏رویه منابع آب زیرزمینی در آبخوان ساحلی قره‏سو-گرگان‏رود، تعیین نواحی آسیب‏پذیر و حفاظت از منابع آب زیرزمینی در این منطقه اهمیت زیادی دارد. از این‏رو، در مطالعه حاضر برای ارزیابی آسیب‏پذیری آبخوان ساحلی از مدل گالدیت و روش آنتروپی در محیط GIS استفاده شد. در مدل گالدیت از پارامترهای موثر بر ارزیابی آسیب‏پذیری آبخوان ساحلی شامل نوع آبخوان، هدایت هیدرولیکی آبخوان، ارتفاع سطح آب زیرزمینی بالاتر از سطح دریا، فاصله از خط ساحلی، تاثیر کیفی پیشروی آب شور و ضخامت آبخوان استفاده می‏شود. نقشه‏های این مدل به‏صورت شش لایه اطلاعاتی با استفاده از نرم‏افزار ArcGIS تهیه شد. سپس به‏منظور ارزیابی دقیق‏تر نقشه آسیب‏پذیری، وزن پارامترهای گالدیت با استفاده از روش آنتروپی اصلاح شد و نقشه آسیب‏پذیری گالدیت-آنتروپی به دست آمد. برای تعیین مدل بهینه، از ضریب همبستگی بین شاخص‏های آسیب‏پذیری و پارامتر TDS استفاده شد. میزان ضریب همبستگی بین مدل گالدیت-آنتروپی با پارامتر TDS 51/0 است، در صورتی که مقدار این ضریب برای مدل گالدیت 43/0 بود. براساس مدل گالدیت-آنتروپی نواحی شمال غرب، جنوب غرب و غرب آبخوان آسیب‏پذیری زیادی به پیشروی آب شور دارد. نقشه این مدل به چهار کلاس آسیب‏پذیری کم، متوسط، زیاد و بسیار زیاد تقسیم‏ شد که به‏ترتیب 14، 33، 30 و 23 درصد از ناحیه مطالعه‏شده را شامل می‏شود. مدل گالدیت-آنتروپی موجب کاهش خطای نظر کارشناسی در مدل گالدیت اولیه شد. روش پیشنهادی می‏تواند برای ارزیابی آسیب‏پذیری در آبخوان‏های ساحلی با خصوصیات هیدروژئولوژیکی مشابه به کار رود.
    کلیدواژگان: آبخوان، آسیب‏پذیری آب زیرزمینی، آنتروپی، پیشروی آب شور
  • مهدی کرد *، نسرین یوسفی، اسفندیار عباس نوین پور صفحات 51-64
    افت سطح ایستابی از نظر مدیریتی بسیار اهمیت دارد و می‏تواند تاثیرات منفی مانند نشست زمین، افزایش هزینه برداشت و کاهش کیفیت آب زیرزمینی را در پی داشته باشد. آب زیرزمینی مهم‏ترین منبع تامین آب در دشت دهگلان بوده و برداشت زیاد، سبب کاهش سطح ایستابی در این دشت شده است. این دشت با وسعتی حدود 780 کیلومترمربع، یکی از دشت‏های ممنوعه استان است و با افت سطح آبخوان نزدیک به 37 متر، بین دشت‏های استان بیشترین افت را داشته است. هدف از پژوهش حاضر، مدل‏سازی سطح آب زیرزمینی و مقایسه عملکرد روش سیستم استنتاج فازی- عصبی تطبیقی با روش‏های وزن‏دهی معکوس فاصله، کریجینگ و کوکریجینگ است. به این منظور، از داده‏های سطح ایستابی 44 حلقه پیزومتر دشت دهگلان مربوط به شهریور 1395استفاده شده است. نتایج به دست آمده بیان می کند که رفتار بار هیدرولیکی در قسمت‏های مختلف آبخوان، متفاوت است و در نتیجه به کار‏گیری صرف داده‏های مکانی بار هیدرولیکی برای مدل‏سازی، نتایج رضایت‏بخشی ندارد. سطح ایستابی در دشت دهگلان، با توپوگرافی بیشترین همبستگی را دارد و سیستم استنتاج فازی- عصبی تطبیقی با به کارگیری پارامتر کمکی توپوگرافی دارای 07/0RMSE=، 005/0MSE=، 06/0MAE=، 04/0MBE= و 88/0=R2 بوده و نسبت به سایر روش‏ها عملکرد بهتری داشته است.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، استنتاج فازی- عصبی تطبیقی (ANFIS)، دشت دهگلان، زمین آمار
  • مریم آذرخشی *، محمد رستمی خلج صفحات 65-76
    استفاده صحیح از اراضی با توجه به قابلیتی که دارند، یکی از راه‏کارهای مناسب برای مدیریت رواناب حوضه آبخیز است. مدیر حوضه می‏تواند با درنظرگرفتن قابلیت‏ها و محدودیت‏های حوضه، از بین ترکیبات مختلف و متنوع کاربری‏ها، کاربری بهینه را به منظور بهره‏برداری صحیح از رواناب پیشنهاد دهد. هدف از مطالعه حاضر، رتبه‏بندی تناسب کاربری اراضی با استفاده از روش Fuzzy- AHP در حوضه سد کارده مشهد و تاثیر آن روی مقادیر دبی خروجی از حوضه با استفاده از مدل SWAT است. به این منظور ابتدا نقشه کاربری فعلی منطقه مطالعه شده با استفاده از فن سنجش از دور و بازدید میدانی تهیه شد. مدل SWAT با استفاده از نقشه کاربری موجود واسنجی و ارزیابی شد. سپس، معیارها و محدودیت‏ها برای چهار کاربری مرتع، کشاورزی، جنگل و شهری تعیین شد. نقشه تناسب اراضی برای کاربری‏های یادشده با استفاده از ترکیب روش‏های فازی و AHP با استفاده از روش MCD در نرم‏افزار EDRISI تهیه شد. نقشه تناسب اراضی تهیه شده به جای نقشه کاربری موجود وارد مدل SWAT شد و نتایج بررسی شد. نتایج نشان داد 98/13 درصد مساحت حوضه برای کاربری جنگل مناسب بوده و همچنین وسعت مراتع در کاربری بهینه کاهش یافته است. نتایج مدل SWAT نشان داد با کاربری بهینه اراضی در حوضه سد کارده به ترتیب دبی متوسط و حداکثر روزانه 25/16 و4 درصد نسبت به شرایط فعلی کاهش پیدا می‏کند. کاهش مقادیر دبی خروجی می‏تواند به کاهش سیلاب در منطقه و تغذیه سفره آب زیرزمینی کمک کند.
    کلیدواژگان: تناسب اراضی، روش Fuzzy-AHP، کاربری اراضی، مدل SWAT
  • فاطمه کدخدایی ایلخچی، اصغر اصغری مقدم *، رحیم برزگر، مریم قره خانی صفحات 77-88
    دشت شبستر منطقه فعالی از نظر کشاورزی است و استفاده از منابع آب زیرزمینی در آن به علت کمبود آب سطحی اهمیت بسیار زیادی دارد. رشد روزافزون جمعیت و فعالیت‏های صنعتی و کشاورزی و به تبع پسماندهای ناشی از آنها، احتمال آلودگی این آبخوان را افزایش می دهد. بنابراین، ارزیابی آسیب‏پذیری آبخوان این دشت برای توسعه، مدیریت و تصمیم های کاربری اراضی، چگونگی پایش کیفی منابع آب زیرزمینی و جلوگیری از آلودگی این منابع، بسیار مفید است. در مطالعه حاضر به منظور ارزیابی آسیب‏پذیری آبخوان دشت شبستر از روش دراستیک و سینتکس استفاده شده است. با توجه به اینکه رتبه‏ها و وزن‏های مدل‏های آسیب‏پذیری تا حدودی به نظر کارشناسی مربوط است، برای بهبود رتبه‏ها در هر دو مدل دراستیک و سینتکس از روش ویلکوکسن و به منظور بهینه‏سازی وزن‏ها، از روش آماری ساده و الگوریتم ژنتیک استفاده شد. در نهایت، مدل‏های بهینه شده ویلکوکسن-آماری- دراستیک-، ویلکوکسن-الگوریتم‏ ژنتیک- دراستیک-، ویلکوکسن-آماری- سینتکس و ویلکوکسن- الگوریتم ژنتیک- سینتکس ساخته شد. در تمام مدل‏های بهینه‏سازی ضریب تعیین بین غلظت نیترات و شاخص آسیب‏پذیری مربوط به آن نسبت به مدل اولیه افزایش یافت. ضریب تعیین بالاتر مدل سینتکس-ویلکوکسن-الگوریتم‏ ژنتیک (46/0=) نسبت به دیگر مدل‏های بهینه شده نشان دهنده کارایی بهتر آن در منطقه مطالعه شده است.
    کلیدواژگان: آسیب‏ پذیری، بهینه‏ سازی، دراستیک، سینتکس، شبستر
  • کاظم نصرتی *، سارا کیاشمشکی، محمدمهدی حسین زاده صفحات 89-98
    سقوط بهمن یکی از پدیده‏های مناطق کوهستانی و برف‏گیر است، که ممکن است خطرهای فراوان و مشکلات جبران ناپذیر به وجود آورد. هدف از پژوهش حاضر، تعیین مهم‏ترین پارامترهای موثر در وقوع بهمن در گذرگاه‏های ‏محور میگون‏- شمشک است. این محور در حوضه آبخیز شمشک با وسعتی ‏حدود 75/37 کیلومترمربع در شمال شرقی تهران و در شهرستان شمیران واقع ‏است. به منظور ارزیابی گذرگاه‏های بهمن، پارامتر‏های محیطی موثر بر وقوع بهمن شامل طول دره، عرض دره، آزیموت، درصد شیب، ضریب انحنای دره، ارتفاع، رس، سیلت، ماسه، ضریب زبری، درصد پوشش گیاهی، درصد پوشش سنگی، بارش، دما و برف تعیین شد. در منطقه مطالعه شده سه نوع دره دارای بهمن دائمی، آنی و بدون بهمن شناخته شد. نتایج به دست آمده از مقایسه پارامتر‏های محیطی دره‏های بهمن آنی و دائمی نشان داد درصد شیب، ضریب زبری، میزان رس، سیلت، ماسه، درصد پوشش گیاهی و سنگی تفاوت معنا‏داری بین این دو دره دارند. همچنین، در مقایسه بین گذرگاه‏های این دو دره فقط پارامتر ضریب انحنای دره معنا‏دار شد. نتایج مقایسه هر سه نوع دره نشان داد آزیموت، ضریب انحنای دره، درصد شیب، ضریب زبری، درصد پوشش گیاهی و سنگی دارای تفاوت معنا‏داری است. طی مقایسه گذرگاه‏های هر سه نوع دره، ضریب انحنای دره به عنوان پارامتر معنا‏دار شناخته شد. مهم‏ترین پارامترهای موثر بر وقوع بهمن که از نتایج تحلیل عاملی به دست آمد، آزیموت و ضریب زبری است.
    کلیدواژگان: بهمن برف، تکنیک‏های آماری چندمتغیره، گذرگاه بهمن، محور میگون‏-شمشک
  • غلامعباس فلاح قالهری، حسین یوسفی *، احمد حسین زاده، محمدرضا علیمرادی، الیاس ریحانی صفحات 99-109
    اقلیم زمین همواره در حال تغییر بوده است، ولی روند فعلی تغییرات اقلیمی زمین به دلیل تاثیر انسان بر آن، اهمیت بی سابقه ای پیدا کرده است. در پژوهش حاضر برای ارزیابی تغییرات اقلیمی در ایستگاه بجنورد از مدل های LARS WG و SDSM به منظور ریزمقیاس نمایی استفاده شده است. در هر دو مدل سناریوهای A و B بررسی شده، اما در مدل SDSM از سناریوهای جدید RCP نیز استفاده شده است. نتایج بررسی وضعیت ایستگاه از نظر دما این نکته را روشن می کند که متوسط دمای ایستگاه طی دوره مطالعه حدود 52/13 درجه سانتی‏گراد است، اما بعد از سال 2000 دمای ایستگاه بیشتر از میانگین درازمدت آن قرار گرفته است. نتایج مدل LARS WG نشان می‏دهد بارش در ایستگاه تا سال 2050 افزایش می‏یابد. در سناریوی B1 مقدار افزایش بارش تا سال 2050، 258 میلی‏متر برآورد شده که 16 میلی‏متر بیشتر از بارش پایه است و تمامی فصول در این سناریو افزایش بارش دارند و مقدار افزایش در سناریوی A2 به میزان 256 میلی متر در سال می‏رسد. در مدل SDSM بارش افزایش می‏یابد و این افزایش بارش در سناریوهای A2 و B1 بیشتر از سناریوهای RCP است. این مقدار در سناریوی A2، 289 میلی‏متر؛ در سناریوی B2، 294 میلی‏متر؛ در سناریوی 6/2 RCP، این مقدار 264 میلی‏متر؛ در سناریوی 5/4 RCP، 273 میلی‏متر و در سناریوی 5/8 RCP، این مقدار 264 میلی‏متر افزایش می‏یابد. در مدل LARS WG دمای کمینه در هر دو حالت روند افزایشی دارد و بیشترین مقدار افزایش دمای کمینه به فصل زمستان سناریوی A2 به میزان 8/0 درجه سانتی‏گراد مربوط است. از نظر ماهانه در هر دو سناریو دمای بیشینه در ماه‏های مارس، آوریل و می بیشترین افزایش را نسبت به دیگر فصول را دارد. مدل SDSM دمای بیشینه و کمینه سالانه کمتری را نسبت به دوره پایه نشان می‏دهد؛ اما از نظر ماهانه ماه‏های مارس، آوریل و می هم ‏دمای کمینه افزایش‏ یافته و هم‏ دمای بیشینه افزایش می‏یابد که نشان دهنده تطابق نتایج هر دو مدل با هم است.
    کلیدواژگان: بجنورد، تغییر اقلیم، ریزمقیاس نمایی، SDSM، LARS WG
  • ساسان زنگنه تبار، مهرنوش قدیمی * صفحات 111-123
    آب‏های زیرزمینی یکی از منابع طبیعی مهم جهانی برای جوامع و نیز فعالیت‏های کشاورزی و صنعتی هستند. یکی از منابع مهم کارست، منابع آبی آن است. شناخت عوامل موثر در تغذیه چشمه‏ها و همچنین تعیین مناطق با پتانسیل بالای منابع آب کارستی، می‏تواند به ما برای مدیریت منابع آب کمک کند. هدف از تحقیق حاضر، تعیین پتانسیل منابع آب توده کارستی پرآو-بیستون است. برای شناخت منشا کارستی چشمه‏های منطقه مطالعه شده از آنالیز هیدروشیمیایی آب آنها استفاده شد. تیپ آب کربناته، رخساره کلسیک، قرارگرفتن در ناحیه چپ نمودار پایپر و بررسی نسبت مولار، همگی، نشان دهنده منشا کارستی چشمه‏های منطقه مطالعه شده است. در پژوهش حاضر با استفاده از مدل TOPSIS و بررسی هشت متغیر سنگ‏شناسی، تراکم گسل، بارش، تراکم آبراهه، شیب، ارتفاع، جهت شیب و پوشش گیاهی، به تعیین پتانسیل منابع آب زیرزمینی در توده کارستی پرآو-بیستون اقدام شد. به این منظور، برای استانداردسازی لایه‏ها از منطق فازی و برای تعیین وزن هر یک از لایه‏ها از روش تحلیل سلسله‏مراتبی (AHP) استفاده شد. در نهایت با اجرای مدل، نقشه پتانسیل منابع آب کارست منطقه مطالعه شده به دست آمد. بررسی نقشه نهایی، بیان کننده تاثیر زیاد دو عامل سنگ‎شناسی و گسل‎ها در پتانسیل منابع آب کارست هستند، به طوری که طبقات با پتانسیل بالا، منطبق بر سازند‎های ضخیم‎لایه آهکی با تراکم زیاد گسل‎ها و شکستگی‎های محلی اند. از نظر سنگ‎شناسی، طبقه با پتانسیل خیلی زیاد منطبق بر واحد آهک بیستون با خالص‏ترین نوع آهک و بخش‎هایی از رادیولاریت‎هاست. در کل، چشمه‏های پرآبی مانند سرابله، بیستون، برناج، شاه حسین و ورمنجه در طبقات با پتانسیل زیاد و خیلی زیاد قرار می‏گیرند که نشان دهنده برآورد مناسب مدل از مناطق با پتانسیل بالای منابع آب کارست است.
    کلیدواژگان: پرآو-بیستون کارست، منابع آب، هیدروشیمیایی، TOPSIS
  • مصطفی جوادیان، فاطمه کردی، مسعود تجریشی * صفحات 125-136
    تبخیر و تعرق واقعی یکی از متغیرهای اصلی در محاسبه بیلان آب و انرژی سطح زمین محسوب می‏ شود. تا ‏کنون روش‏های مختلفی برای محاسبه تبخیر و تعرق واقعی ارائه شده است. هدف از مطالعه حاضر، بررسی و مقایسه انواع روش‏های موجود برای برآورد تبخیر و تعرق واقعی در حوضه آبریز دریاچه ارومیه به منظور انتخاب الگوریتم بهینه است. به بیان دیگر، با بررسی مزایا و معایب روش های تخمین تبخیر و تعرق واقعی، کارایی هر یک از این روش ها در حوضه آبریز دریاچه ارومیه بررسی می شود. در تحقیق حاضر با استفاده از الگوریتم های ETLook، SEBAL، SEBS و S-SEBI که بر پایه معادله بیلان انرژی استوار هستند و مقایسه نتایج به دست آمده از الگوریتم های مختلف این نتیجه به دست آمد که روش ETLook با بهره گیری از جدیدترین روش‏های برآورد تبخیر و تعرق توانسته است بسیاری از ضعف‏های سایر الگوریتم‏ها را پوشش دهد. این روش دومنبعی که پوشش گیاهی و خاک را به صورت جداگانه تحلیل می‏کند، با استفاده از تصاویر رطوبت خاک توانسته است حتی در روزهای ابری نیز کارایی خود را برای محاسبه تبخیر و تعرق از دست ندهد. با این حال، تجاری بودن این الگوریتم و اختلاف زیاد نتایج محصول جهانی WaPOR (تولیدشده با ETLook) با مشاهدات زمینی در حوضه آبریز دریاچه ارومیه سبب شده است تا استفاده از آن نیز چندان میسر و مناسب نباشد. با توجه به جمیع شرایط ازجمله داشتن پایه فیزیکی مناسب، سهولت در اجرا و مقایسه با مقادیر زمینی می‏توان گفت که الگوریتم SEBAL مناسب‏ترین گزینه برای برآورد تبخیر و تعرق واقعی حوضه آبریز دریاچه ارومیه است.
    کلیدواژگان: ارومیه، تبخیر و تعرق، محصول جهانی، SEBAL، WaPOR
  • خدیجه نوروزی خطیری، محمدحسین نیک سخن *، امین سارنگ صفحات 137-151
    تحلیل عدم قطعیت، مرحله‏ای جدانشدنی در فرایند مدل‏سازی‏های هیدرولوژی است. ارزیابی کمی عدم قطعیت در خروجی‏های مدل شبیه‏سازی و تخمین پارامترهای آن، موجب افزایش اطمینان در نتایج مدل‏سازی و شناخت درستی از منابع عدم قطعیت می‏شود. با توجه به رشد روزافزون کاربرد مدل‏های آب زیرزمینی در مدیریت و پیش‏بینی رفتار آبخوان‏ها، پژوهش حاضر به منظور تحلیل عدم‏ قطعیت در شبیه سازی کمی-کیفی آبخوان و تاثیر آن در نتایج بهینه سازی انجام شد. با استفاده از مدل هیدرولوژیکی SWAT، میزان تغذیه مشخص شده و وارد مدل جریان آب زیرزمینی MODFLOW و مدل انتقال آلاینده MT3DMS شد. در تحقیق حاضر از الگوریتم DREAMzs که یکی از الگوریتم های مبتنی بر مونت کارلو (زنجیره مارکوف) است، به منظور بررسی عدم قطعیت پارامترهای مدل MODFLOW استفاده شد. در ادامه، با لینک کردن مدل با MOPSO میزان بهینه هد و شوری در آبخوان مد نظر به دست آمد. نتایج به دست آمده نشان داد میزان دقت در ورودی های مدل سبب مطلوبیت در نتایج با توجه به هدف تعیین شده که کاهش میزان افت آب است، شد.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، شبیه سازی- بهینه سازی، عدم قطعیت، PSO
  • محبوبه کیانی هرچگانی *، سید حمیدرضا صادقی ، سامره فلاحتکار صفحات 153-163
    فرسایش خاک نوعی مشکل جدی محیطی، اجتماعی و اقتصادی است که نه تنها سبب تخریب شدید زمین و هدررفت خاک می شود، بلکه تهدید ثبات و سلامت جامعه و به‏طور کلی توسعه پایدار آن را در پی دارد. فرسایش‏ خاک با متغیرهای مختلف خاک، اندازه‏گیری‏ها و محاسبات آنها مرتبط است. یکی از عوامل مهم در تعیین فرسایش خاک، فرسایش‏پذیری خاک (K) است. روش‏های مختلفی برای تعیین عامل فرسایش‏پذیری ‏خاک با استفاده از مدل‏های تجربی یا اندازه‏گیری‏های صحرایی ارائه شده است. در حال حاضر، روابط مبتنی بر ویژگی‏های اولیه خاک مانند بافت، ماده آلی، ساختمان و نفوذپذیری به‏صورت گسترده‏ای استفاده شده‏اند. بنابراین، در پژوهش حاضر از سه رابطه متداول شامل ویشمایر و اسمیت (1978)، رومکنز و همکارانش (1986) و توری و همکارانش (1997 و 2002) به ترتیب با علایم K1، K2 و K3 برای برآورد عامل فرسایش‏پذیری خاک در حوضه آبخیز شازند استفاده شد. به همین منظور، به نمونه‏برداری صحرایی در 140 نقطه از حوضه آبخیز شازند با مساحت 1740 کیلومترمربع اقدام شد. حوضه آبخیز شازند خاک آهکی با ماده آلی کم و بافت متوسط دارد. در ادامه، آزمون تحلیل واریانس یک‏طرفه برای تحلیل نتایج K1، K2 و K3 تحت تاثیر طبقات مختلف شیب و ارتفاع و کاربری‏های مختلف اراضی و روش کریجینگ برای تهیه الگوی مکانی آنها به‏کار گرفته شد. نتایج به دست آمده از تحلیل واریانس یک‏طرفه بیان کننده اختلاف‏ معنا‏دار K1، K2 و K3 تحت تاثیر طبقات شیب و ارتفاع (05/0 > P) و نبود اختلاف معنا‏دار آنها تحت تاثیر کاربری اراضی (318/0 ≤ P) بود. همچنین، میانگین عامل فرسایش‏پذیری خاک برای سه رابطه یادشده به‏ترتیب برابر با 054/0، 039/0 و 035/0 t ha h ha-1 MJ-1 mm-1 محاسبه شد.
    کلیدواژگان: تخریب خاک، خاک‏های آهکی، فرسایش‏پذیری، مقیاس حوضه آبخیز
  • محسن فرزین *، علی اکبر نظری سامانی، محمدرضا میرزایی قرهلر، محسن آرمین صفحات 165-176
    هدف از پژوهش حاضر، تعیین مهم ترین شاخص‏های ژئومورفومتری و ویژگی‏های ساختاری موثر بر تخلیه جریان آب زیرزمینی زیردریایی در سواحل خلیج فارس است. به این منظور، ابتدا نقشه 23 عامل احتمالی موثر در سه شعاع 10 (بافر 1)، 20 (بافر 2) و 30 (بافر 3) کیلومتری از ساحل به‏ سمت خشکی شامل نقشه‏های سنگ‏شناسی، تراکم خطواره و گسل، پهنه‏بندی بارندگی و دما، پوشش گیاهی، تراکم آبراهه، شیب، طبقات ارتفاع، فراوانی و پراکنش چشمه‏ها و همچنین انحناهای پروفیل، طول، مقطع عرضی، عمومی، صفحه‏ای، مماسی، کل و نسبت سطح، زبری توپوگرافی، اندازه قدرت بردار، موقعیت توپوگرافی، رطوبت توپوگرافی در محیط نرم افزارهای ENVI 5.3، Arc GIS10.3.1 و SAGA GIS 2.1.0 تهیه شدند. سپس، با استفاده از روش تحلیل رگرسیون چندمتغیره، مهم ترین عوامل موثر و سهم هر یک از آنها در حضور نواحی تخلیه جریان آب زیرزمینی زیردریایی تعیین شد. نتایج نشان داد انحنای صفحه‏ای و پروفیل مهم ترین انحناهایی هستند که نتایج و مقادیری متضاد با هم دارند. شاخص‏های موثر بر حضور نواحی تخلیه جریان آب زیرزمینی زیردریایی در فصل سرد عبارت اند از: تعداد چشمه بافر 2 و 3، خیسی توپوگرافی بافر 3، تراکم آبراهه بافر 1 و 3، تراکم گسل بافر 2 و سطح آبخوان بافر 1 و در فصل گرم عبارت اند از: تعداد چشمه بافر 2 و 3، خیسی توپوگرافی بافر 1، انحنای مقطع عرضی بافر 2، انحنای کل بافر 2، شاخص دما در بافر 3، تراکم گسل بافر 3 و سطح آبخوان بافر 1. به‏طور کلی، می‏توان نقشه شاخص‏های تعداد چشمه، خیسی توپوگرافی، انحنای مقطع عرضی، انحنای کل، شاخص دما، تراکم گسل و سطح آبخوان برای کل سواحل خلیج فارس را مبنا قرار داد و نقشه نواحی دارای پتانسیل حضور چشمه زیردریایی را ترسیم کرد.
    کلیدواژگان: تخلیه آب زیرزمینی زیردریایی، خلیج فارس، ژئومورفومتری، ویژگی‏های ساختاری
  • حجت امامی *، سمیه امامی صفحات 177-190
    طی سال‏های اخیر، افزایش میزان شوری و کاهش کیفیت آب‏های زیرزمینی به دلیل نفوذ و اختلاط آلاینده‏ها، به یکی از چالش‏های زیست‏محیطی تبدیل شده است. این چالش‏ها مخاطراتی جدی در راه توسعه جوامع بشری و سلامت انسان‏ به وجود آورده اند. به‏منظور جلوگیری از مخاطرات آتی و برنامه‏ریزی‏های مناسب برای حفظ منابع آبی، بررسی کیفی منابع آب زیرزمینی از موارد ضروری است. در پژوهش حاضر، روش هوش جمعی مبتنی بر الگوریتم‏های فراابتکاری انتخابات و گرگ خاکستری به منظور تعیین مقادیر بهینه برای پارامترهای کیفی آب نظیر TDS، EC و SAR ارائه شده است. به منظور ارزیابی روش‏های پیشنهادی، از داده‏های مربوط به دشت بستان‏آباد طی دوره آماری 10 ساله (1382 1392) استفاده شده و نتایج براساس استانداردهای ویلکاکس، شولر و پایپر بررسی شد. نتایج آزمایش‏ها نشان می‏دهند آب‏های زیرزمینی دشت بستان‏آباد برای مصارف کشاورزی و شرب در حد متوسط تا قابل ‏قبول بوده و به‏دلیل خورندگی و سختی کم، از نظر استفاده در صنعت مناسب اند. بیشتر داده‏ها در کلاس C2S2 قرار گرفتند که برای مقاصد کشاورزی مناسب است. ضریب همبستگی بیش از 95 درصد، بیان کننده دقت قابل‏ قبول الگوریتم بهینه‏سازی گرگ خاکستری در مقایسه با الگوریتم انتخابات در تخمین پارامترهای کیفی آب زیرزمینی است.
    کلیدواژگان: آب‏ زیرزمینی، الگوریتم بهینه‏سازی گرگ خاکستری، الگوریتم انتخابات، کیفیت آب
  • نشاط موحدی، امیراحمد دهقانی *، نیکو ترات، مهدی مفتاح هلقی صفحات 191-204
    ناحیه هایپریک به ناحیه اشباع بلافاصله زیر بستر رودخانه گفته می‏شود که کارکرد بسیار مهمی در اکولوژی جانداران دارد. در این ناحیه، قسمتی از جریان آب سطحی اکسیژن و مواد مغذی را به جانداران می رساند و پس از طی زمان معینی دوباره به آب سطحی باز می‏گردد. تبادلات هایپریک بین جریان سطحی و جریان در محیط متخلخل رودخانه می‏تواند بر اثر وجود شکل‏های مختلف بستر رودخانه ایجاد شود. خیزاب‏ها و چالاب‏ها ویژگی‏های توپوگرافیکی هستند که در رودخانه‏های مستقیم، مارپیچی و شاخه‏ای یافت می‏شوند. تغییرات فشار روی سطح این فرم بستر به ایجاد تبادل های هایپریک منجر می‏شود. تخمین دقیق میزان این تبادلات و زمان ماند جریان می‏تواند در پروژه‏های احیای رودخانه‏ها بسیار مفید باشد. بنابراین، در تحقیق حاضر ضمن بررسی آزمایشگاهی تاثیر فرم بستر خیزاب- چالاب بر تبادلات هایپریک، با به کارگیری روش شبیه‏سازی گردابه‏های بزرگ، تغییرات فشار روی بستر شبیه‏سازی عددی شده و سپس مدل آب زیرزمینی و روش ردیابی ذرات برای شبیه‏سازی جریان در ناحیه هایپریک به کار گرفته شد. نتایج نشان ‏داد حل کننده اینترفوم با مدل شبیه‏سازی به روش گردابه‏های بزرگ به خوبی قادر است شرایط آزمایشگاهی را مدل‏سازی کند. به طوری که پروفیل سطح آب را برای کل آزمایش‏های تحقیق حاضر، با درصد خطای متوسط (MPE) 8/1 درصد برآورد می‏کند که با توجه به میزان اندک خطا در تخمین پروفیل سطح آب، می‏تواند تخمین دقیقی از فشار روی سطح فرم بستر و به دنبال آن میزان تبادلات هایپریک ارائه کند. بررسی مشخصات ناحیه هایپریک نشان می‏دهد با افزایش عدد رینولدز، تبادلات هایپریک افزایش یافته و زمان‏ ماندگاری کاهش می‏یابد. همچنین، نتایج تحقیق حاضر نشان داد‏ نمودارهای زمان ماند از توزیع مقادیر حدی تبعیت می‏کنند. در تحقیق حاضر، به طور متوسط 20 درصد جریان سطحی در تبادل با جریان زیرسطحی است.
    کلیدواژگان: اوپن‏ فوم، تبادلات هایپریک، خیزاب- چالاب، زمان ماند
  • محمدحسن نادری، مهدی ذاکری نیا *، میثم سالاری جزی صفحات 205-222
    علم جریان زیست‏محیطی، ابزاری رایج برای ارزیابی پیامدهای تغییر رژیم‏های جریان بر اکوسیستم‏های آبی و تامین حداقل جریان در حفاظت از گونه‏های آبزی است. هدف از پژوهش حاضر، فراهم کردن ملزومات برای مهیاشدن ابزار ارزیابی و طراحی پروژه‏های احیا و باززنده‏سازی زیستگاه رودخانه زرین‏گل با استفاده از شاخص‏های اکوهیدرولیکی، هیدرومورفولوژیکی مبتنی بر شبیه‏سازی مطلوبیت زیستگاه است. به این منظور بر پایه چارچوب تحقیق، پس از مطالعات میدانی و توسعه مدل مطلوبیت زیستگاه برای گونه هدف، شبیه‏سازی هیدرودینامیکی جریان صورت گرفت و در نهایت رژیم جریانات اکولوژیک استخراج شد. نتایج نشان داد مدل River2D با برقراری ارتباط بین خصوصیات جریان مورد نیاز گونه سیاه‏ماهی C.Capoeta gracilis و استفاده از روابط هیدرولیکی و هیدرولوژیکی، بیشترین و کمترین رژیم جریان مورد نیاز برای حفظ اکوسیستم رودخانه زرین‏گل را با توجه به نیازهای اکولوژیکی در ماه‏های فروردین و مهر به ترتیب معادل 09/5 و 89/0 مترمکعب بر ثانیه، با میانگین 79/1 مترمکعب بر ثانیه (معادل 84 درصد جریان طبیعی رودخانه) برآورد می‏ کند. طبق نتایج تحقیق حاضر، در مطالعات زیست‏محیطی منابع آب و مهندسی رودخانه، مدل دوبعدی هیدرودینامیکی River2D، قادر به شبیه‏سازی جریان، مدل‏سازی مطلوبیت زیستگاه گونه هدف و پیش‏بینی دینامیک زیستگاه برای محافظت از زیستگاه مناسب ماهی در اکوسیستم‏های رودخانه‏ای است. محاسبه جریان زیست‏محیطی می‏تواند تخمین مناسبی برای ارزیابی پاسخ اکولوژیکی رودخانه به تغییرات مورفولوژیکی ایجادشده بر اثر فرایندهای هیدرولوژیکی و هیدرولیکی باشد.
    کلیدواژگان: زرین‏گل، مساحت قابل استفاده وزنی، مطلوبیت زیستگاه، River2D
  • رضا جمور *، مهدی ایل بیگی، مسعود مرسلی صفحات 223-238
    در پژوهش حاضر براساس وضعیت تراز آب زیرزمینی منطقه طی دوره آماری 30 ساله (1365-1395) و همچنین بررسی‏های صحرایی و حفر سه حلقه گمانه و بررسی وضعیت رسوبات در محل و آنالیز شیمیایی نمونه‏های برداشت شده از محل گمانه‏ها، وضعیت فرونشست و نفوذ آب شور در دشت میناب بررسی شده است. بررسی تراز آب زیرزمینی منطقه نشان می‏دهد افت سطح آب در این آبخوان از سال 1380 شدت گرفته و به‏طور متوسط سالانه حدود 46 سانتی متر سطح آب افت کرده است. افت سطح آب در آبخوان موجب شده تا تراز سطح آب آبخوان نسبت به سطح دریا منفی شود و آب از سمت دریا به سمت آبخوان حرکت کند. بررسی‏های ژئوتکنیکی در منطقه نشان می‏دهد علاوه بر افت سطح آب، وجود رسوبات تورم‏پذیر و انحلال‏پذیر در منطقه سبب افزایش شدت بروز عوارض فرونشست در سطح دشت شده است. درنهایت، منطقه از نظر خطر فرونشست به سه بخش کلی تقسیم شده است. در بخش ابتدایی آبخوان، فرونشست بیشتر از نوع تراکم لایه‏های آبرفتی است. در بخش مرکزی، فرونشست بیشتر از نوع گودال و ترک بوده و در بخش انتهایی آبخوان نیز احتمال ایجاد فرونشست کم است. به‏طور کلی، این آبخوان هم‏زمان با پدیده فرونشست و پیشروی آب شور مواجه است و به برنامه‏ریزی مناسب به‏منظور جلوگیری از نابود شدن آبخوان نیاز دارد.
    کلیدواژگان: افت سطح آب زیرزمینی، خاک‏های مسئله‏دار، دشت میناب، فرونشست
  • علی محتشمی، سید آرمان هاشمی منفرد *، غلامرضا عزیزیان، ابوالفضل اکبرپور صفحات 239-255
    در مطالعه حاضر برای نخستین بار حریم کمی با استفاده از یک روش عددی در دو آبخوان محصور و آزاد تعیین و ترسیم شد. روش عددی به کار گرفته شده، روش بدون شبکه محلی پتروو-گالرکین است که تا کنون در این حوزه و با این کاربرد استفاده نشده است. آبخوان محصور، هندسه منظمی دارد و شامل چهار چاه بهره‏برداری می شود. پس از مدل سازی سطح آب به کمک روش بدون شبکه، حریم کمی چاه‏ها در دوره‏های یک ماهه، یک ساله، دوساله و پنج ساله ترسیم شدند و سپس تاثیر ضرایب هدایت هیدرولیکی و ذخیره در چگونگی گسترش شکل این ناحیه بررسی و ارزیابی شد. نتایج نشان دادند با گذشت زمان، حریم کمی چاه‏ها گسترده‏تر می‏شود که ناشی از برداشت بیشتر و در پی آن، افت افزون تر سطح آب است. به طوری که برای حالتی که فقط چاه نخست در حالت بهره‏برداری باشد، عرض حریم در سال دوم 82/2 متر است و این مقدار در سال پنجم به 8/5 متر می‏رسد. همچنین، با افزایش ضریب، هدایت هیدرولیکی و ضریب ذخیره مساحت و عرض حریم کم می شود، به بیانی دیگر، تعداد نقاطی که داخل حریم می‏افتند، کاهش می‏یابد. در مثال دیگری حریم چاه برای یک آبخوان واقعی ترسیم شد. آبخوان دشت بیرجند واقع در استان خراسان جنوبی که از نوع آزاد است، ارزیابی شد. سطح آب مدل سازی شد و نتایج با داده‏های مشاهداتی مقایسه شدند، به طوری که خطای جذر میانگین مربعات برای این روش در حالت ماندگار و غیرماندگار به ترتیب 483/0 و 757/0 متر به دست آمد. این آبخوان 190 حلقه چاه دارد که از این میان، دو چاه به عنوان نمونه انتخاب شدند. در نهایت، حریم کمی برای دو چاه انتخاب شده ترسیم شدند. نتایج نشان دادند گسترش و توسعه این ناحیه در حالت واقعی هم بیشتر تحت تاثیر ضریب هدایت هیدرولیکی است.
    کلیدواژگان: آبخوان واقعی، حالت ناپایدار، حریم چاه، روش بدون مش
  • توحید جعفری نژاد، امیرحسین فتحی، حسین یوسفی *، کیانوش چوبینه صفحات 257-265
    هدف از پژوهش حاضر، ارائه چارچوبی است که فنی-اقتصادی‏ترین سیستم سرمایش را با توجه به اقلیم‏های مختلف آب و هوایی ایران، قیمت حامل‏های آب و انرژی، و شرایط کشت مناسب محصول بر‏گزیند. همچنین، سیاست‏گذار را قادر ‏سازد تا به‏گونه‏ای قیمت آب را تعیین کند تا کشاورز کم‏مصرف‏ترین سیستم سرمایش را از نظر مصرف آب برای گلخانه برگزیند. سه نوع مختلف سیستم سرمایش شامل سیستم‏های فن و پد تبخیری، انبساط مستقیم و چیلر جذبی برای پنج اقلیم آب و هوایی متنوع ایران ارزیابی شده است. ارزیابی در سه سناریو صورت می‏گیرد که در آن سناریوهای نخست و دوم تمام سیستم‏های سرمایش را تحت قیمت‏های فعلی و واقعی آب بررسی می‏کند، در حالی ‏که سناریوی سوم قیمت بهینه آب را به‏گونه‏ای اختیار می‏کند که سیستم سرمایش با کمینه مصرف آب انتخاب شود. نتایج نشان می‏دهد سیستم سرمایش فن و پد که قبلا باور بر این بود که فنی-اقتصادی‏ترین سیستم سرمایش برای گلخانه‏های ایران است، در حقیقت فنی-اقتصادی‏ترین سیستم سرمایش برای تمام اقلیم‏های آب و هوایی ایران نیست و سیستم سرمایش انبساط مستقیم (تراکمی) با میانگین هزینه معادل سرمایش 0427/0 و 2733/0 دلار بر کیلو‏وات ساعت سرمایش در مقابل 0510/0 و 8264/0 دلار بر کیلو‏وات ساعت سرمایش میانگین هزینه معادل سرمایش سیستم سرمایش فن و پد، به ترتیب در سناریو‏های اول و دوم برتری یافته است. درنهایت، سناریوی سوم این‏گونه پیشنهاد می‏کند که با افزایش 4/17 درصدی قیمت آب، کشاورز متقاعد خواهد شد تا در سراسر اقلیم‏های آب و هوایی ایران، سیستم سرمایشی‏ای انتخاب کند که کمترین میزان مصرف آب را دارد.
    کلیدواژگان: پیوند آب-انرژی-غذا، سیستم سرمایش، سیاست آب، صرفه‏ جویی در آب، گلخانه
|
  • Sara Sadat Badri, Seyed Ali Ayyoubzadeh *, Mehdi Yasi Pages 1-13
    The construction of multiple structures disconnects the migration course of fish in the river. Fishways are the most effective solution to re-establish the longitudinal connectivity of the river. The Nature-Like fishway is one of the structures constructed in the last two decades and now that the point of views of river engineers in the world have changed and they seek to rehabilit the rivers, it is necessary that our country's engineers also seek to design Eco-friendly structures, such as nature-like fishway. The purpose of this research is to present the basics of nature-like fishway and to design it for one of Iranian river and to evaluate it with the mathematical model of PHABSIM. The bypass is planned using stone weirs with hydraulic loss of 0.25 meters with pools of width 4 and 5 meters in length, and a volumetric dissipated energy of 98.1 watts per cubic meter, and riffles with a width of 2 meters wide in design were considered. By using the PHABSIM mathematical model, the habitat suitability of the designed bypass channel was investigated and it was observed the fish in the riffles, unlike the pools, chose the channel sides as suitable habitats for more suitable speeds.
    Keywords: Nature-Like Fishway, Bypass Channel, Habitat Suitability, PHABSIM
  • Mahsa Boustani, Saeed Farzin *, Sayed Farhad Mousavi, Hojat Karami Pages 15-27
    In the present study, nonlinear characteristics of the monthly flow of Zayandehrud River in both pre and post noise reduction were evaluated using chaos theory during 43 years (1971- 2013) in four hydrometric stations. To determine the chaotic or randomness of the Zayandehrud River flow, the phase space was first reconstructed. Therefore, the optimal delay time and embedding dimension are calculated using the average mutual information and the nearest false neighbors. The possibility of chaos in the monthly flow, in the original and denoised time series, has been investigated using the correlation dimension. Based on the results, the correlation dimension for the denoised time series at Eskandari, Ghale Shahrokh, Pole Zaman Khan and Pole Koleh stations is estimated to be 5.94, 4.63, 2.89 and 3.30, respectively. The non-integer value of this dimension shows the chaotic behavior of monthly flow of the Zayandehrud River at these stations. The absence of correlation dimension in the original time series indicates the randomness of the system. Sensitivity to the initial conditions of the system, as a characteristic of chaotic systems, was investigated using the Liapunov exponent. Thereafter, the horizons of forecasting the current flow at the denoised stations were determind to be 36, 41, 45 and 44 months, respectively. One of the strategies for managing water scarcity and water crisis is to predict surface water discharge. By using the simulated monthly data of ZayandehrudRiver, it is possible to predict the flow by applying different methods, which was not possible for the original time series.
    Keywords: Denoising, Monthly flow, Phase space, Chaotic behavior, Correlation dimension test
  • zahra pasandidehfard, ali reza mikaeili tabrizi *, abolfazl mosaedi, Hassan Rezaei Pages 29-39
    The purpose of this study was to assessment of land use change impacts on quality of surface water resources in sub-basins of Hableh rood watershed. In order to, using Principal Component Analysis (PCA) and Factor Analysis (FA), TDS was selected as an indicator of water quality parameter. In the next step, by time series models (ARIMA), TDS was modeled for 30 years and among different ARIMA models, a model with a lowest error and akaike (AIC) criterion was selected as an optimal model for TDS. Desirable models for Benkuh, Delichay, Gursefid, Keylan, Namrud, Marzdaran and Tangeh Rameh were (0,1,2), (0,0,1), (1,1,2), (4,1,0), (0,1,1), (1,1,1) and (1,1,1), respectively. The results of time series models (ARIMA) showed Namrud, Keylan and Gursefid have maximum amount of TDS. Then, land use was studied that showed maximum area of agricultural lands, residential and roads in these sub-basins. On the other hand, Industrial areas are located in Keylan and Namrud. The results of this study showed efficiency of time series modeling and multivariate statistics in analyzing of land use change impacts on water quality parameters.
    Keywords: Akaike Criterion, Factor Analysis, Principal Component Analysis, Time series models
  • Mozhgan Bordbar, Aminreza Neshat *, Saman Javadi Pages 41-50
    It is highly important to identify vulnerable areas and protect groundwater resources in the Gharesoo-GorganRood coastal aquifer due to the overexploitation of groundwater resources in this area. Therefore, in this study, the GALDIT model and Entropy method in GIS environment was used to evaluation the vulnerability of coastal aquifer. The parameters of the type of aquifer, the aquifer hydraulic conductivity, the height of groundwater above the sea level, distance from shoreline, the qualitative impact of seawater intrusion, and thickness of aquifer were used in the GALDIT model, which influence the assessment of coastal aquifer vulnerability. The maps were arranged in the form of six information layers using ArcGIS software. To more accurately assess the vulnerability, the weights of GALDIT parameters were modified using the entropy method, and GALDIT-Entropy vulnerability map was obtained. The correlation coefficient between the TDS parameter and vulnerability indices in the study area was used to obtain the optimal model. The correlation coefficient between GALDIT-Entropy model and TDS parameter was obtained 0.51, while the amount of this was 0.43 for GALDIT model. According to GALDIT-Entropy model, the northwest, southwest and west areas of aquifer have higher vulnerability to seawater intrusion. The map of this model is classified into four vulnerability classes of low, moderate, high, and very high which compose 14, 33, 30, and 23% of the study area, respectively. The GALDIT-Entropy model reduced the errors from expert opinions in the initial GALDIT. The proposed method can be used to assess vulnerability with the same hydrogeological conditions.
    Keywords: Aquifer, groundwater vulnerability, Seawater intrusion, Entropy
  • Mehdi Kord *, Nasrin Uosefi, Esfandiar Abbas Novinpour Pages 51-64
    The decline of water table is very important in management point of view and might cause negative impacts such as land subsidence, raising costs and reducing groundwater quality. Groundwater is the most important source of water supply in Dehgolan plain. Increasing water requirements and extractions, has declined water table. This plain with an area of about 780 km2 is one of the protected plains of the Kurdistan province and with decrease in water table about 37 meters, it has the most decline between plains of the province. The purpose of this study is to model the groundwater level and compare the performance of the method of Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) with Inverse Distance Weighted (IDW), Kriging and Cokriging methods. For this purpose, in September 2016, the water table data relating to the 44 Piezometer digged in Dehgolan plain has been used to modeling. The results show that the hydraulic head behavior is different across the aquifer, so the use of spatial data (h) for modeling doesn’t lead to satisfactory outputs. The water table in Dehgolan plain has the highest correlation with topography conditions and the ANFIS with a RMSE = 0.07, MSE = 0.005, MAE = 0.06, MBE = 0.04 and = 0.88 R2, has presented better performance than other methods.
    Keywords: Dehgolan Plain, Groundwater, Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS), Geostatistics
  • Maryam Azarakhshi *, Mohammad Rostami Khalaj Pages 65-76
    One of the suitable strategies for runoff management in watershed area is correct use of land according to its ‎capability. Watershed manager could be offer optimal land use between different combination of land uses ‎according capability and limitations which existing in watershed. The purpose of this study is land suitability ‎classification using Fuzzy-AHP method in the Kardeh dam watershed of Mashhad and its effects on runoff ‎quantity using SWAT model.‎‏ ‏For this purpose, the present land use map of the study area was prepared using ‎remote sensing and field surveys. The SWAT model was calibrated and evaluated using current land use map. ‎Then, criteria and constraints were determined for rangeland, agriculture, forest, and urban land use. Land ‎suitability map for mentioned land uses was prepared using combination of Fuzzy and AHP method by MCE ‎in EDRISI software. The prepared land suitability map introduced into the SWAT model instead to the existing ‎land use map and results were evaluated. Results showed that 13.98 percent of the watershed area is suitable ‎for forest and the area of rangelands has decreased in land suitability map. The results of the SWAT model ‎showed with optimal land use in Karde dam watershed, mean and maximum of daily discharge have been ‎reduced respectively 16.25 and 4 percentages. Reduction of the discharge amount helps to flood declining and ‎recharge of groundwater.‎
    Keywords: land suitability_SWAT model_Fuzzy - AHP method_Land use
  • Fatemeh Kadkhodaie, Asghar Asghari Moghaddam *, Rahim Barzegar, Maryam Gharekhani Pages 77-88
    Shabestar plain is an active agricultural area and the utilization of groundwater resources is extremely important due to the shortage of surfaces water resources. Increasing of population and technological and agricultural activities possibly causes the aquifer contamination in this area. Therefore, assessing the groundwater vulnerability of this aquifer will be very useful for development, management and land use decisions, to monitoring of the groundwater resources quality and preventing the contaminations of groundwater resources. . In this study DRASTIC and SINTACS methods were used to assess the vulnerability of the Shabestan plain aquifer. Considering that the ratings and weights of the DRASTIC and SINTACS models are somewhat expertly Wilcoxon rank-sum test (WRST) method was used to improve the ratings in both the models and in order to optimize weights, simple statistical (SS) and genetic algorithm(GA) methods were used. Finally, the optimized WRST-SS-DRASTIC, WRST-GA-DRASTIC, WRST-SS-SINTACS, WRST-GA-SINTACS models were made. In all optimization models, the detemination coefficient between the nitrate concentration and the vulnerability index was increased relative to the original model. The higher determination coefficient of the WRST-GA-SINTACS model than other optimized models represents the better performance of this optimized model in the study area.
    Keywords: groundwater vulnerability, DRASTIC, SINTACS, statistical, genetic algorithm
  • Kazem Nosrati *, sara kiashemshaki, Mohammad mahdi hoseinzadeh Pages 89-98
    Snow avalanche is one of the snowy and mountenous areas phenomenons that may result in ‎hazzards and irreparable problems. The objective of this study is to determine the most ‎important effective factors in avalanche events in Meigoun-Shemshak road. Meigoun- ‎Shemshak road has been located in Shemshak drainage basin with area of 37.75 Km2 in ‎Roodbar Ghasran district, Shemiranat County, Northeast Tehran. To assest avalanche ‎corridors, effective enviromental parameters on avalanche including length of valley, width of ‎valley, azimuth, slope percentage, valley curvature coefficient, elevation, clay, silt, sand, ‎roughness coefficient, vegetation and rock cover percentage, precipitation, temperature and ‎snow were determined. In the studied area, three types of valley were identified: ephemeral ‎avalanche valley, permanent avalanche valley, without avalanche valley. The enviromental ‎parameters comparison between ephemeral avalanche valley and permanent avalanche valley ‎showed that slope percentage, roughness coefficient, clay, silt, sand, vegetation and rock ‎cover percentage are significant in the valleys and also in comparison between the sections of ‎them only valley curvature coefficient was significant. In comparison between three types of ‎valleys, parameters: Azimuth, valley curvature coefficient, slope percentage, surface ‎roughness, vegetation and rock cover percentage were significant. The results of comparison ‎between sections of the three types showed valley curvature coefficient was the significant ‎parameter. The most important parameters affecting the avalanche are Azimuth and surface ‎roughness coefficient.‎
    Keywords: Snow avalanche, Enviromental parameters, Multivariate statistical techniques, ‎Meigun, Shemshak road.‎
  • Gholamabbas Fallah Ghalhari, Hossein Yousefi *, ahmad hossein zadeh, Mohammad reza alimoradi, elyas reyhani Pages 99-109
    The climate of the land has always been changing over time but the current trend in climate change has become important due to the role of humans which has been unprecedented over the past years.in this study, The LARS WG and SDSM models are used to evaluate the climate change at Bojnourd station for downscaling climate. The result of the status of the station showed the temperature of the station is higher than its long-term average. The results of the LARS WG model show that precipitation will increase at the station at 2050 year. In scenario B1, the amount of precipitation increase almost 16 mm more than base precipitation to 2050.In totally the SDSM model downloading to increase precipitation that this the increase showed A1 and B2 scenarios more than rcp scenarios, therefore In the scenarios, A2 value is 289mm, B2 is 294 mm, rcp 2.6 is 264 mm, rcp4.5 is 273 mm and in rcp8.5 is 264 mm. In the LARS WG model, the minimum temperature increases in both cases. The maximum winter temperature rise is 0.8 c in the A2 scenario. In both scenarios, the maximum temperature in March, April and May is the highest increase to compare to other months. The SDSM model showed that the maximum and minimum annual temperatures of model is lower than the base period. But the temperature in March, April and May increase the minimum and maximum, which indicates the matching of the results of both models.
    Keywords: change climate, downscaling, SDSM, LARS WG, bojnourd
  • sasan Zanganetabar, Mehrnoosh Ghadimi * Pages 111-123
    Underground water is one of the most important natural resources for societies as well as agricultural and industrial activities. One of the most important sources of karst is its water resources. Can help us manage water resources understanding the factors Influencing feeding springs and also, determine areas with high potential of karst water resources. The purpose of this study is to determine the karst water resources potential of the Parao-Bisetoun karstic mass. Hydrochemical analyzes of water were used to understand the origin of karstic springs in the study area. Carbonate type, calcific facies, position in the left region of the Piper diagram and study of molar ratio, all indicate the karstic source of springs in the study area. In this study, take action to determine the potential of underground water resources in the Parao-Bisetoun karstic mass, using the TOPSIS model and the study of 8 variables of lithology, fault density, rainfall, drainage density, slope, elevation, slope and vegetation. For this purpose, used fuzzy logic to standardize the layers and used Analytic Hierarchy Process (AHP) to determine the weight of each layers. Eventually, with the implementation of the model, the map of karst water resources potential of the study area was obtained. The review of the final map indicates the great impact of the two lithological factors and faults on the potential of karst water resources, so that classes with high potential matches on the thick formations of the limestone layer with high density of faults and local fractures.
    Keywords: Karst, Parao-Bisetoun, water resources, Hydro chemical, TOPSIS
  • Mostafa Javadian, fatemeh kordi, Masoud Tajrishy * Pages 125-136
    Actual evapotranspiration is one of the main variables in calculating the water balance and land surface energy. Different methods for calculating actual evapotranspiration have been presented so far. The purpose of this study was to investigate and compare various existing methods for estimating actual evapotranspiration in the Urmia Lake basin in order to select an optimal algorithm. Using the ETLook, SEBAL, SEBS and S-SEBI algorithms based on the energy balance equation, the results obtained by comparing the results of different algorithms showed that the ETLook method has been able to utilize the latest methods of estimation of evapotranspiration. Many The failings of other algorithms are covered. This two-source method analyzes vegetation and soil separately, using soil moisture images, has not even been able to withstand its efficiency in calculating evapotranspiration, even on cloudy days. However, the commercialization of this algorithm and the great difference in the results of the global WaPOR product (produced with ETLook) with ground observations in the Urmia Lake basin has made it less and less convenient to use. Considering all the conditions, including having a suitable physical base, ease of implementation and comparison with ground values, it can be admitted that the SEBAL algorithm is the most suitable option for estimating the actual evapotranspiration of the Urmia Lake basin.
    Keywords: Evapotranspiration, SEBAL, WaPOR, Global product, Urmia
  • Khadije Norouzi, Mohammad Hossein Niksokhan *, Amin Sarang Pages 137-151
    Uncertainty analysis is an inseparable step in the process of hydrological modeling. Quantitative assessment of the uncertainty in the simulation model outputs and its parameters, thereby increasing confidence in the results of modeling and understanding of the sources of uncertainty. Due to the increasing use of groundwater management model and predict the behavior of the aquifer, this research is seeking to analyze the uncertainty in quantitate-qualitative aquifer simulation and its effect on optimization results. Using SWAT hydrologic model, the amount of recharge is specified and entered into MODFLOW groundwater flow model and MT3DMS transmission model. In this research, the DREAM(zs) algorithm (based on Monte Carlo Markov chain algorithms) was used to examine the uncertainty of MODFLOW model parameters. Then by linking the model with MOPSO, the optimum head and salinity are obtained in the aquifer. The results show that the accuracy of the inputs of the model leads to the desirability of the results in relation to the intended purpose of reducing the water table.
    Keywords: Simulation-optimization, Groundwater, PSO, Uncertainty
  • Mahboobeh Kiani, Harchegani *, Seyed Hamidreza Sadeghi, Samereh Falahatkar Pages 153-163
    Soil erosion is related with different soil characteristics, measurements and its calculations. The soil erodibility factor (K) is one of the important factors in determining soil erosion. Different methods have been developed to determine of K using empirical models or field measurements. Currently, widely used equations that estimate K based on soil basic properties including soil texture, organic matter, structure, and permeability. Therefore, in this study, three commonly equations were used to estimate of K in Shazand watershed such as Wischmeier and Smith (1978), Romkens et al. (1986), Torri et al. (1997 and 2002) with K1, K2 and K3, respectively. In this regard, field sampling was done at 140 points of Shazand watershed with an area of 1740 km2. The Shazand watershed has limestone with low organic matter and medium texture. In the following, one-way ANOVA was used to analyze of K1, K2 and K3 results under the impact of different slope and elevation classes and different land uses, as well as Kriging's method for generation their spatial pattern. The results of one-way ANOVA showed that K1, K2 and K3 influenced by different slope and elevation classes with a significant difference (P< 0.05). But they had no significant difference (P ≤ 0.318) in different land use. Also, the average of K1, K2 and K3 was calculated to be 0.054, 0.039 and 0.035 t ha h ha-1 MJ-1 mm-1 respectively.
    Keywords: Erodibility, Land degradation, Limestone soil, Watershed scale
  • Mohsen Farzin *, Aliakbar Nazari Samani, mohamadreza Mirzaei, Mohsen Armin Pages 165-176
    The aim of this study is to determine the most important geomorphometric indices and structural features affecting Submarine Groundwater Discharge (SGD) into the Persian Gulf coastlines. For this purpose, firstly, the maps of lithology, density of lineament, zoning rainfall and temperature, vegetation (NDVI), drainage density, slope, elevation classes, abundance and distribution of springs, profile, length, cross section, general, plate, tangent, total curvatures, and surface ratio, topographic roughness, Vector Ruggedness Measure, Topographic Position, and Topographic Wetness, was prepared on three radii of 10 (buffer 1), 20 (buffer 2) and 30 (buffer 3) km from the coast to the land, using ENVI 5.3, Arc GIS10.3.1, and SAGA GIS 2.1.0 software. Then, the most important factors and the contribution of them in presence the SGD areas were determined using multivariate regression analysis. The results showed that the plate and profile curvatures are the most important curvatures with opposite scores and values. Indicators affecting the presence of SGD areas for the cold season are: springs abundance on buffers 2 and 3, topographic wetness on buffer 3, drainage density on buffer 1 and 3, fault density on buffer 2 and aquifer surface on buffer 1, and for the warm season are: springs abundance on buffer 2 and 3, topographic wetness on buffer 1, cross section curve on buffer 2, total curvature on buffer 2, temperature index on Buffer 3, fault density on Buffer 3, and aquifer surface on buffer 1. In overall, the SGD mapping can be create by
    Keywords: Submarine Groundwater Discharge (SGD), Geomorphometry, Structural Features, Persian Gulf
  • Hojjat Emami *, Somayeh Emami Pages 177-190
    In recent years, increasing salinity and reducing the quality of groundwater have become one of the environmental challenges due to the penetration and mixing of pollutants. These challenges have created serious risks for the development of human societies and health. In order to prevent future risks and appropriate planing for preserving water resources, a qualitative study of groundwater resources is an essential requirement. In this research, a swarm intelligence approach based on election algorithm and gray wolf optimization algorithm is presented to determine the optimal values ​​for water quality parameters such as TDS, EC and SAR. In order to evaluate the proposed method, data on the plain of Bostanabad city in the 10 years period (2003-2013) were used and the results were evaluated based on Wilcox, Schuler and Piper measures. The results of the experiments show that the underground water of Bostanabad city is modest to acceptable for agriculture and drinking and is suitable for industry due to corrosion and hardness. Most of the data were in the C2S2 class, which is suitable for agriculture. The correlation coefficient above 95% indicates the acceptable accuracy of the gray wolf optimization algorithm in comparison with the election algorithm in estimating the groundwater quality parameters.
    Keywords: Groundwater, Water Quality, Gray Wolf Optimizer Algorithm, Election Algorithm
  • Neshat Movahedi, amir ahmad dehghani *, Nico Trauth, Mehdi Meftah Halaghi Pages 191-204
    Hyporheic zone is related to the saturated zone beneath the river which has important role in ecology. In this zone, part of surface water, transfer oxygen and nutrients to the organism and then returns to the surface water after certain amount of time. Hyporheic exchanges between surface flow and flow in porous media can be created due to the different bed forms of river. Riffle-pools are topographical features found in straight, meander and braided rivers. Variation of pressure along these bed forms lead hyporheic exchanges. The precise estimation of hyporheic exchanges and residence time can be useful for rivers restoration projects. So, in this paper, in addition to laboratory investigation of hyporheic exchanges along riffle-pool bed forms, the variation of pressure along bed surface has been simulated numerically by using Large Eddy Simulation (LES) model and then a groundwater model and particle tracking method have been applied to simulate the flow within the hyporheic zone. The results show that the interFoam solver with LES model is able to model laboratory conditions accurately. The mean percentage error of water surface profile was 1.8% for present laboratory study, which leads to an accurate estimation of pressure along the bed form and as a result an accurate prediction of hyporheic exchanges.
    Keywords: Riffle-pool, Hyporheic Exchanges, OpenFOAM, Residence Time
  • mohammad hasan naderi, mehdi zakerinia *, meysam salaijazi Pages 205-222
    changing the flow regime of aquatic ecosystems and providing a minimum flow of protection aquatic species. The purpose of this research is to provide the essentials to be prepared tools for the assessment and design of restoration and regeneration projects for Zarrin-Gol river habitats using ecohydraulic and hydromorphological indices based on the habitat suitability simulation. In this regard based on the research framework, after the field studies and the development of the habitat suitability model for the target species, the hydrodynamic simulation of the flow was carried out and eventually the ecological flow regime was extracted. The results showed that River2D model by connecting the flow requirement characteristics of C.Capoeta gracilis and using hydraulic and hydrological relations, would have the maximum and minimum flow regime required to maintain the Zarrin-Gol river ecosystem according to ecological needs in the months of april and october is estimated to order equivalent to 5.09 and 0.89 m3/s, with average 1.79 m3/s (equivalent 84 percent of natural stream of the river). Based on the results of this study, in environmental studies of water resources and river engineering, the two-dimensional hydrodynamic River2D model is able to simulate flow, modeling habitat suitability of target species and predict the dynamics of habitats to protect the proper habitat of fish in river ecosystems. The calculation of the environmental flow can be an appropriate estimate for the ecological response of the river to the morphological changes caused by hydrological processes.
    Keywords: Zarrin-Gol, Weighted Usable Area, Habitat Suitability, River2D
  • reza jamour *, mehdi eilbeigy, masoud marsali Pages 223-238
    In this research, based on the status of groundwater level in the region during the statistical period of 30 years (1365-1395), as well as field studies and drilling three borehole, study of the sediments in place and the chemical analysis of samples taken from the boreholes, the status of subsidence in minab Plain has been studied. The study of the status of groundwater level in the area indicates that the water level drop in this aquifer has intensified since 1380, and an average of about 46 centimeters in a year has fallen. The drop in water level in the aquifer has caused the aquifer level to be lower than the sea level, and practically water flows from the sea to the aquifer. Geotechnical studies in the area show that in addition to the drop of water surface, presence of inflammable and soluble sediments in the area has increased the severity of subsidence complications in the plain surface. Finally, the area is classified into three general sections in terms of risk of subsidence. In the primary part of the aquifer, subsidence is often in the type of alluvial layers condensed, in the central part, the subsidence often is in the form of a pit and a crack, and in the end section of aquifer probability of subsidence is low. In general, this aquifer is at the same time faced with the phenomenon of subsidence and the advent of salt water and requires proper planning to prevent the destruction of the aquifer.
    Keywords: groundwater drop, Problematic soils, Plain Minab, Subsidence
  • Ali Mohtashami, Arman Hashemi *, Gholamreza Azizyan, Abolfazl Akbarpour Pages 239-255
    In this study capture zones of wells for the first time is determined and depicted with using a numerical method. Meshless local Petrov-Galerkin is one of the meshless methods which is not used in this field. In this article groundwater flow is simulated by using MLPG method in confined aquifer which has four extraction wells in transient state and the changes in groundwater head in 1-month, 1-year, 2-year and 5-year is computed. Heads in number-1, number-2, number-3 and number-4 have 267.24m, 556.62m, 432.1m and 1247.93m drawdown respectively. Finally, capture zones for nodes around the well which its drawdown is equal and greater 165m is determined. For number-1 well and number-4 well and then for all the wells, the capture zone is determined and depicted. The kind of the expansion of these wells is modeled. The results indicated that by passing the time the area and width of the capture zone get greater, in other words when number -1 well is in extraction by itself, in the second year the width of the capture zone is 2.82m and in the fifth year, it is 5.8m. The effect of the increment of both hydraulic conductivity and storage coefficient is also evaluated. With increasing hydraulic conductivity coefficient and storage coefficient, the area and width of capture zone get smaller on the other hand the number of nodes which is located in capture zones reduced.
    Keywords: Meshless local Petrov-Galerkin, Determination of capture zone, Confined aquifer, Transient state
  • Tohid Jafarinejad, Amirhossein Fathi, Hossein Yousefi *, Kianoosh Choubineh Pages 257-265
    This paper aims to develop a profound framework that opts the most techno-economic cooling system considering different climate zones of Iran, water and energy carrier prices, and the crop’s cultivation conditions as well as enabling policy makers to come up with a water price to persuade the farmer to choose the least water consuming cooling system for the greenhouse. Three different cooling systems of fan and pad, direct expansion and absorption chiller are evaluated for five various climate zones of Iran. The evaluation takes place in three scenarios in which the first and second scenarios assesses all three cooling systems under the current and real price of water, while the third scenario obtains the optimal price of water that the cooling system get selected based on least water consumption. Results show that the fan and pad cooling system that formerly was believed to be the most economic one, is actually not the most techno-economic system for all climate zones of Iran but, the direct expansion system with the mean equivalent cooling cost of 0.0427 and 0.2733 $/kWh merits over the fan and pad system with the mean equivalent cooling cost of 0.051 and 0.8264 $/kWh in first and second scenario respectively. At last, the third scenario suggests the policy makers to increase the water price by 17.4% so that the farmer is persuaded to select the most water conservative cooling system in all the climate zones of Iran.
    Keywords: Greenhouse, Water conservation, Cooling system, Water policy, Water-energy-food nexus