فهرست مطالب

تحقیقات منابع آب ایران - سال پانزدهم شماره 1 (پیاپی 48، بهار 1398)
  • سال پانزدهم شماره 1 (پیاپی 48، بهار 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/03/01
  • تعداد عناوین: 29
|
  • مرتضی رحیم پور، سعید مرید*، نعمت الله کریمی، هارون آیدین صفحات 1-13
    دلیل رفتار غیر یکسان دریاچه ارومیه و وان ترکیه طی ده های اخیر یکی از سوالات چالشی بوده است. بدین منظور بخشی از پاسخ این سوال را می توان با بررسی تغییر کاربری اراضی- به عنوان اصلی ترین مولفه از عوامل انسانی، در این حوضه ها جستجو نمود. در این راستا، این مهم هدف تحقیق حاضر قرارداده شد. بدین منظور، ابتدا کارکرد روش های پیکسل مبنا و شئ‏گرا در جهت تعیین کاربری اراضی حوضه دریاچه وان ترکیه طی سال های 1987 لغایت 2007 ارزیابی و سپس نتایج حاصل با پژوهش مشابه در حوضه آبریز دریاچه ارومیه مقایسه گردیدند.در این راستا، چهار روش بر مبنای دو رویکرد پیکسل پایه (ماهالانوبیس، حداکثر شباهت و ماشین بردار پشتیبان) و شئ‏گرا (ماشین بردار پشتیبان- فازی) برای طبقه بندی اراضی مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفتند که نتایج حاکی از کارایی روش شئ‏گرا (با ضرب کاپا 81/0 و دقت کلی 86/0) نسبت به سایر روش ها بود. همچنین نتایج مقایسه کاربری اراضی در این دو حوضه طی دوره 20 ساله فوق نشان داد؛ کاربری اراضی در حوضه وان چندان دستخوش تغییرات شدید نشده، به این نحو که افزایش سطح زیر کشت آبی در حوضه وان حدود 10 هزار و ارومیه 136هزار هکتار بوده است. نکته قابل توجه تغییرات کاربری باغی می باشد که در حوضه ارومیه حدود 273% (از 3513 به 13120 هکتار) و در حوضه وان بسیار ناچیز (کمتر از 20%) بوده است. این تغییرات می تواند عامل مهمی در افزایش مصرف و کاهش ورودی ها به دریاچه ارومیه نسبت به دریاچه وان بوده باشد.
    کلیدواژگان: طبقه بندی شئ‏ گرا، طبقه بندی پیکسل پایه، حوضه آبریز دریاچه وان ترکیه، تصاویر ماهوارهLandsat
  • علی ابراهیم زاده*، مهدی ضرغامی، وحید نورانی صفحات 14-31
    ارزیابی ریسک سازه ها مخصوصا سدها، از موضوعاتی است که اخیرا مورد توجه محققین می باشد. به کمک نظریه قابلیت اطمینان و ریسک می توان عدم قطعیت پارامترهای تصادفی را به صورت روابط ریاضی در روند طراحی استفاده نمود. در این مقاله عدم قطعیت های مختلف به همراه سیلاب و باد با دوره های بازگشت مختلف به طور مجزا و همزمان در مدل پویایی سیستم ها برای ارزیابی ریسک روگذری سد خاکی جاجیلرچای مورد استفاده قرار گرفته است تا بتوان تمهیدات لازم را برای کاهش ریسک روگذری سد مذکور اتخاذ نمود. به منظور برآورد ریسک در مدل مدنظر از روش های شبیه سازی مونت کارلو و نمونه گیری ابر مکعب لاتین با تعداد تکرار مختلف استفاده شده است. نتایج ضمن نشان دادن توانایی پویایی سیستم ها در محاسبه ریسک روگذری و افزایش آن در شرایط توام سیلاب و باد، نشان می دهد که باز بودن دریچه تخلیه کننده تحتانی سد حاجیلر چای به طور متوسط باعث کاهش 9/20 درصد ریسک روگذری در اثر سیلاب و 4/10 درصد در اثر سیلاب و باد می گردد. همچنین میانگین ریسک روگذری محاسبه شده به روش مونت کارلو در اثر سیلاب حدودا 4/30 درصد و در اثر توام سیلاب و باد حدودا 3/50 درصد از میانگین مقادیر روش ابر مکعب لاتین بیشتر می باشد. در شرایط مشابه، شاخص اعتماد پذیری نتایج روش مونت کارلو از روش ابر مکعب لاتین بیشتر بوده و زمان لازم برای شبیه سازی آن کمتر می باشد. بر پایه این نتایج، روش پویایی سیستم ها با مونت کارلو ابزار کارآمدی در محاسبه ریسک روگذری سدهای خاکی می باشد.
    کلیدواژگان: ریسک روگذری، پویایی سیستم ها، عدم قطعیت، شبیه سازی مونت کارلو، نمونه گیری ابر مکعب لاتین
  • فرحناز عزیزی*، اصغر اصغری مقدم، امیرحسین ناظمی صفحات 32-44
    حفاظت کیفی منابع آب های زیرزمینی به عنوان یکی از با ارزش ترین منابع ملی امری حیاتی می باشد. یکی از راه های مناسب برای جلوگیری از آلودگی آب های زیرزمینی، بررسی تغییرات مکانی کیفیت آب های زیرزمینی و شناسایی مناطق آسیب پذیر آبخوان است. تغییرات مکانی شوری آب زیرزمینی دشت ملکان، با معرفی شاخص کیفی نفوذ آب شور (GWQISI)، با تلفیق 5 معیار TDS وCl−/sum Anion و Cl−/(HCO3− + CO32-) و Na+/(Na+ + Cl−) وCa2+/(HCO3− + SO42-) ، بررسی شده است. همچنین در این پژوهش آسیب پذیری آبخوان ساحلی دشت ملکان، با معرفی مدل تصمیم گیری جدید چند معیاره (IDLRT) مورد ارزیابی قرار گرفته است. مدل IDLRT نیز بر اساس 5 پارامتر، میزان بزرگی و گستردگی آب شور نفوذ کرده (I)، فاصله از ساحل(D)، ارتفاع سطح آب های زیرزمینی بالاتر از میانگین سطح دریا (L)، تغذیه (R) و ضخامت آبخوان (T) حاصل شده است. نتایج تحلیل حساسیت مدل به دو روش تک پارامتری و حذف پارامتر، نشان می دهد، پارامتر میزان تغذیه بیشترین تاثیر را بر شاخص آسیب پذیری دارد. براساس نتایج حاصل از مدل IDLRT، در حدود 15/22، 45/49 و 4/28 درصد از آبخوان به ترتیب دارای آسیب پذیری بسیار کم، کم و متوسط می باشد. نقشه پهنه بندی شوری دشت بر اساس شاخص GWQISI گویای این است که حدود 75/1، 25/4 و 4/62 کیلومتر مربع از سفره آب زیرزمینی مورد مطالعه بترتیب تحت تاثیر شوری شدید، بالا و متوسط می باشد. نتایج نشان می دهد که در حال حاضر بخش شمالی و شمال غربی دشت تحت نفوذ آب شور قرار دارد.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، شوری، تغییرات مکانی
  • سعید حمزه*، سید کریم افشاری پور، سید کاظم علوی پناه، اسماعیل مقبلی دامنه صفحات 45-58
    در سال های اخیر تغییرات اقلیمی و افزایش تقاضای جهانی آب بدلیل رشد جمعیت، منابع آبی را با کمبود و مشکلات جدی مواجه ساخته است. در این میان محاسبه میزان بهره وری آب کشاورزی در راستای مدیریت بهینه منابع آب و کاهش مصرف بسیار ضروری می باشد،که در این راستا یکی از روش های پرکاربرد استفاده از داده های سنجش از دور می باشد. بنابراین در پژوهش حاضر اقدام به استفاده از مدل کاربردی و کاملا مبتنی بر داده های ماهواره ای تحت عنوان WATPRO جهت محاسبه مستقیم میزان بهره وری آب کشاورزی و ارزیابی آن در حوضه آبخیز دشت جیرفت استان کرمان گردید. بدین منظور تصایر ماهواره ای لندست 8 در دوره کشت تا برداشت گندم در سال زراعی (1395-1396) دریافت و پس از انجام پیش پردازش های لازم اقدام به اجرای مدل WATPRO گردید. زمان استقرار، اوج توسعه و برداشت محصول از طریق سری زمانی NDVI در 6 منطقه تقسیم بندی شده، مشخص شد، و بهره وری آب گندم محاسبه و نتایج با نقاط کنترل زمینی ارزیابی گردید. نتایج این پژوهش نشان داد که بیشترین، کمترین و میزان میانگین بهره وری به ترتیب kg m-3 8/0 و 4/0 و 5/0 بوده است. همچنین ضریب همبستگی 5/76 درصد در بررسی رابطه بین میانگین NDVI و بهره وری آب بدست آمد. در ارزیابی دقت مدل، مقادیر RMSE و ضریب همبستگی بین بهره وری محاسبه شده و مشاهدات زمینی، به ترتیب برابر با kg m-3 16/0 و 85 درصد شد.
    کلیدواژگان: سنجش ازدور، بهره وری آب، WATPRO، گندم، دشت جیرفت
  • امین کانونی*، سید مهدی هاشمی شاهدانی، صدیقه انوری صفحات 59-75
    در این پژوهش از یک الگوریتم قطعی مبتنی بر روش بهینه سازی ژنتیک (GA) به منظور تخصیص بهینه آب از منابع سطحی و زیرزمینی بین مصارف مختلف در بهره برداری از سد مخزنی یامچی در استان اردبیل استفاده شده است. تابع هدف در مدل بهینه، حداکثر نمودن سود حاصل از تخصیص آب به بخش کشاورزی با توجه به الگوی کشت منتخب می باشد به طوری که تامین نیازهای شرب و زیست محیطی به عنوان محدودیت در مدل بهینه در نظر گرفته شد. متغیرهای بارندگی و جریان ورودی به مخزن به دلیل خاصیت غیر قطعی شان، گسسته شده و سپس مدل بهینه به ازای مقادیر مختلف حجم ابتدایی مخزن در شروع بهره برداری و هر ترکیب منطقی از بارندگی و جریان ورودی به مخزن (تحت سه سناریو حداقل، نرمال و حداکثر) اجرا شد. نتایج نشان می دهد که در سناریوی حداقل و نرمال با افزایش حجم ابتدایی مخزن، سود حاصله بیشتر شده ولی در سناریو حداکثر، حجم ابتدایی مخزن تاثیری بر سود ندارد. هر چه حجم ابتدایی مخزن کم باشد عملکرد نسبی محصولات کم بوده که این موضوع در سناریو حداقل بیشتر نمایان است. همچنین حجم آب قابل تخصیص از منابع آب زیرزمینی به بخش کشاورزی بین 1/3 تا 9/7 میلیون متر مکعب متغیر بوده که با پتانسیل برداشت آب از طریق چاه های بهره برداری مطابقت دارد.
    کلیدواژگان: آب سطحی و زیرزمینی، الگوریتم ژنتیک، تخصیص بهینه، سد مخزنی یامچی، کمبود منابع آب
  • مصطفی رضاعلی، عبدالرضا کریمی* صفحات 76-91
    در سال های اخیر توجه ویژه ای به بحث آلودگی آب ها شده است که یکی از دلایل آن، کم آبی یا خشکسالی است. یکی از روش هایی که به برون رفت از این بحران کمک شایانی می کند، استفاده مجدد از پساب است. در شهرهای بزرگ فاضلاب کل شهر در قالب یک شبکه جمع آوری شده و در یک تصفیه خانه فاضلاب متمرکز تصفیه می گردد. این رویکرد از جنبه های مختلف از جمله هزینه های جمع آوری فاضلاب، ریسک حوادث غیرمترقبه و استفاده مجدد از پساب تصفیه شده دارای محدودیت های زیادی است. در شهرهای با جمعیت کمتر، استفاده از تصفیه خانه متمرکز ممکن است از لحاظ زیرساختی و هزینه های عملیاتی مساله داشته باشد. برای این شرایط استفاده از تصفیه خانه های فاضلاب غیرمتمرکز در پژوهش های مختلف توصیه شده است. لذا شناسایی و مکانیابی جوامعی که دارای بیشترین پتانسیل برای استفاده از تصفیه خانه های غیرمتمرکز هستند بسیار ضروری است. در این تحقیق با استفاده از ترکیب منطق فازی و فرآیند تحلیل سلسله مراتبی، استان قم و مراکز جمعیتی آن مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته و جوامعی که بیشترین پتانسیل اجرای تصفیه خانه های غیرمتمرکز را دارند مکانیابی شده و به هر کدام از این جوامع یک اندیس فازی-سلسله مراتبی تعلق گرفته است. بر این اساس برای استان قم مراکز جمعیتی که بیشترین پتانسیل احداث تصفیه خانه های غیرمتمرکز را دارند بصورت صرم، ورناچ، جنداب، ورجان و کهک اولویت می یابد. در پایان برای روستاهای تحت مطالعه مقایسه میزان هزینه احداث شبکه جمع آوری فاضلاب تصفیه غیرمتمرکز با روش متمرکز در مدل WPM انجام شد. نتایج این مطالعه نشان داد که روش غیرمتمرکز نسبت به روش متمرکز چندین برابر کم هزینه تر است.
    کلیدواژگان: تصفیه فاضلاب، تصفیه خانه غیرمتمرکز، تحلیل مکانی فازی، سلسله مراتبی، کاربری پساب
  • سید محمد حسینی موغاری، شهاب عراقی نژاد، کیومرث ابراهیمی* صفحات 92-103
    پایش خشکسالی یکی از ارکان اصلی مدیریت خشکسالی است. از این رو محقیقان همواره به دنبال یافتن راهی برای پایش هرچه دقیق تر این پدیده هستند. هدف اصلی مقاله حاضر، بررسی کارایی مشاهدات ماهواره ی بازیابی گرانش و آزمایش اقلیمی (GRACE) در پایش خشکسالی در حوضه ی مرکزی ایران بین سال های 2016-2002 است. با پرتاب این ماهواره امکان پایش بی‎هنجاری های ذخیره ی کل آب (TWSA) برای کل جهان با دقت بالا فراهم شد. با توجه به معنی دار بودن اثر فعالیت های انسانی بر TWSA در حوضه ی مذکور، شاخص های متداول خشکسالی GRACE مبناء مانند شاخص شدت خشکسالی(DSI)، در حوضه ی مرکزی کارایی مناسبی ندارند. از این رو در این مقاله شاخص شدت خشکسالی اصلاح شده (MDSI) با حذف روند از سری زمانی TWSA معرفی شد. همچنین، شاخص های بارش استاندارد شده (SPI) و بارش- تبخیر و تعرق استاندارد شده (SPEI) نیز به عنوان مبنایی برای ارزیابی کارایی شاخص های DSI و MDSI بکار گرفته شدند. بر اساس نتایج، ضریب همبستگی بین DSI و شاخص های SPI12 و SPEI12 به ترتیب برابر 0/42 و 0/26 به دست آمده است؛ در حالی که این مقادیر برای MDSI به ترتیب برابر 0/69 و 0/56 می باشند. نتایج مربوط به MDSI نشان داد که در دوره ی مورد مطالعه، شدیدترین و طولانی ترین خشکسالی در سال های 2009-2008 رخ داده است. در این دوره حوضه با کمبود 238 کیلومتر مکعبی آب روبرو بوده است. بر اساس نرخ حداکثر و متوسط تغییرات کمبودها در حوضه، برای جبران این کمبود حداقل 21 ماه و به طور متوسط 91 ماه زمان لازم است.
    کلیدواژگان: شاخص شدت خشکسالی اصلاح شده، شاخص بارش استاندارد شده، شاخص بارش- تبخیر و تعرق استاندارد شده
  • مجید لباف خانیکی*، محمدرضا رضوانی، سیدعلی بدری صفحات 104-123
    این مقاله به نقش منابع آب مشترک در شکل گیری همکاریی های قلمرویی می پردازد و به این منظور، حوضه ی ابرکوه، در مرز میان استان های یزد و فارس، به عنوان مطالعه ی موردی برگزیده شده است. در این حوضه، روستاهای بالادست و پایین دست از یک سفره ی آب زیرزمینی مشترک بهره می برند. تا اواخر دهه ی 1350، رابطه ی نظام مندی میان اجتماعات بالادست و پایین دست برای بهره برداری از منابع آب مشترک برقرار بوده است. این رابطه ی نظام مند، ریشه در توزیع جغرافیایی منابع زیستی و افتراق معیشتی داشته است. اما اکنون همکاری، جای خود را به رقابت و کشمکش های اجتماعی داده است که در نهایت به تخریب منابع آب زیرزمینی مشترک منجر می گردد. این تحقیق با روش نظریه ی داده بنیاد تلاش می کند تا به این پرسش، پاسخ دهد که چگونه و تحت چه شرایطی، منبع آب مشترک می تواند به بستری برای همکاری و تعامل نظام مند تبدیل شود و چگونه ممکن است تعامل نظام مند تبدیل به تقابل رقابت آمیز گردد؟بر اساس مطالعات میدانی انجام شده، تفاوت های جغرافیایی در بالادست و پایین دست حوضه، امکانات متفاوتی را در اختیار اجتماعات انسانی مستقر در این مناطق قرار داده است. این امکانات متفاوت به ایجاد و توسعه ی نظام های اقتصادی متفاوت منجر می گردد که ما برای نشان دادن این وضعیت، اصطلاح "افتراق معیشتی" را به کار برده ایم. افتراق معیشتی به نوبه ی خود مبنای بهره برداری مسالمت آمیز از منابع آب مشترک بوده است. اما برنامه های اجتماعی و اقتصادی برون زا در طول دهه های گذشته به همراه تغییرات اقلیمی منجر به حذف افتراق معیشتی شده و در نتیجه همکاری جای خود را به رقابت داده است.
    کلیدواژگان: همکاری قلمرویی، آب زیرزمینی، منابع آب مشترک، تنوع جغرافیایی، افتراق معیشتی
  • محمدعلی آراسته، یعقوب فرجامی* صفحات 124-136
    برقراری تعادل میان توزیع و تقاضای منابع آب با کمترین هزینه ممکن یکی از اهداف بلندمدت مدیریت راهبردی کشور است. یکی از ابزارهای توسعه پایدار منابع آب مدیریت تقاضای آب است و قیمت گذاری پویای منابع آب ابزار بسیار موثری برای مدیریت میزان مصرف به جای مدیریت عرضه است. از آنجا که شرایط محیطی متفاوت (اقتصادی، فرهنگی، اجتماعی و سیاسی) گاهی با یکدیگر در تضاد بوده و از پیچیدگی زیادی برخوردار است، مسئله قیمت گذاری آب جزو مسائل پیچیده محسوب می شود. در این مقاله، قیمت گذاری پویای منابع آب آشامیدنی با هدف مدیریت مصرف و تعادل میان عرضه و تقاضا با استفاده از پویایی سیستم شبیه سازی و درستی مدل در بررسی موردی (روستای اکرم آباد شهرستان یزد) با استفاده از آزمون های صحت سنجی ارزیابی شد. طی سناریوهای مختلف در ده سال (1400 تا 1409)، وضعیت آینده منابع آبی و همچنین تعادل میان عرضه و تقاضا بررسی گردید. سناریو برتر استفاده از قیمت گذاری پویا به همراه فرهنگ سازی و اصلاح زیرساخت ها است.
    کلیدواژگان: پایداری منابع آب، پویایی سیستم، تعادل عرضه و تقاضا، شبیه سازی، قیمت گذاری پویا
  • حدیثه بقرایی، نجمه مهجوری مجد* صفحات 137-153
    در این مقاله با تمرکز بر بخش کشاورزی که مصرف کننده اصلی آب در کشور است و با هدف مدیریت کارآمدتر و سودمندتر منابع آب در این بخش، الگوی جدیدی برای کشت، محاسبه سود کشاورزان در اثر اعمال تغییرات، قیمت گذاری روی کالای مهم و ضروری آب که بیشترین مصرف خود را در زمین های کشاورزی ایران داراست، ارائه می شود. به منظور تحقق اهداف فوق دو رویکرد مورد بررسی قرار می گیرد. در رویکرد اول، تعیین الگوی کشت بهینه و قیمت فروش آب با در نظر گرفتن تابع هدف بیشینه سازی سود سازمان آب (به عنوان تعیین کننده قیمت فروش آب به کشاورزان) از فروش آب به بخش کشاورزی و در قالب مفهوم بازی پیشرو-پیرو صورت می گیرد. در رویکرد دوم، الگوی کشت بهینه و قیمت فروش آب با هدف بهبود مطلوبیت کشاورزان، در قالب تابع هدف بیشینه سازی تابع ضربی نش، مطلوبیت آنها تعیین می شود. همچنین، در هر دو رویکرد، مساله در حالت وجود یک بازار محلی برای داد و ستد آب بین کشاورزان و بدون وجود بازار حل می شود و قیمت فروش آب در بازار محلی در قالب مدل های بهینه سازی ذکر شده تعیین می گردد. رویکردهای توسعه داده شده در یک مطالعه موردی شامل پنج مزرعه مجاور در دشت مهیار شمالی اصفهان به کار گرفته می شود. طبق نتایج، در قالب بیشینه سازی سود پیشرو با در نظر گرفتن بازار محلی آب در رویکرد اول، در حالتی که قیمت فروش آب به مزارع توسط سازمان آب 249 تومان و قیمت آب در بازار محلی، 525 تومان در نظر گرفته می شود.
    کلیدواژگان: چانه زنی نش، بازار محلی آب، بازی پیشرو-پیرو، قیمت آب
  • علی معرفت*، عبدالرضا کرباسی، میربابک منزوی صفحات 154-162
    پس از اینکه اولین بار فرآیند لخته سازی در مصب کشف شد، دگرگونی عظیمی در نحوه محاسبه بار محلول عناصر به وجود آمد. در واقع مشخص شد که در اثر اختلاط آب شیرین با شور، بخش قابل توجهی از عناصر در آب شیرین به صورت لخته در آمده و در محیط مصب ته نشین می شوند. در این تحقیق با بررسی فرآیند لخته سازی در مصب رودخانه مشخص شد که فلزات کادمیم، کروم، کبالت و نیکل به ترتیب 86، 74، 62 و 50 درصد از بار اولیه خود در اثر اختلاط آب شور و شیرین در دهانه مصب از دست می دهند. از دست آوردهای جدید این تحقیق می توان به روش جدید در محاسبه بار فلزات اشاره کرد. این تحقیق برای اولین بار نشان داد که لخته سازی فرآیندی برگشت پذیر می تواند باشد. بعبارتی به دلیل تغییرات مدام فیزیکی و شیمیایی مصب، فلزات بطور پیاپی این امکان را دارند که از حالت لخته خارج شوند و به فاز محلول باز گردند.
    کلیدواژگان: بار آلودگی، مصب، فلزات سنگین، لخته سازی
  • اصغر عزیزیان*، هادی رمضانی اعتدالی صفحات 163-177
    از میان مولفه های اقلیمی، بارش به علت دارا بودن تغییرات مکانی و زمانی قابل توجه، یکی از پیچیده ترین پدیده ها در چرخه هیدرولوژیکی بشمار می-آید. با توسعه روزافزون تکنولوژی های ماهواره ای در دهه های اخیر، امکان دسترسی به منابع بارشی با توان تفکیک مکانی و زمانی بالا برای بسیاری از نقاط جهان فراهم شده است. در پژوهش حاضر به ارزیابی عملکرد زمانی و مکانی یکی از مهم ترین منابع بارشی مدل مبنا به نام ECMWF در گام-های زمانی روزانه و ماهانه در سطح حوضه آبریز سفیدرود پرداخته شده است. همچنین در این پژوهش از منابع بارشی پرکابرد مانند PERSIAN و TRMM نیز برای بررسی کارائی منبع ECMWF استفاده بعمل آمد. نتایج حاصل از ارزیابی عملکرد منبع ECMWF در سطح حوضه آبریز سفیدرود و در مقیاس روزانه حاکی از آن است که این منبع با دارا بودن ضریب همبستگی بالای 8/0 با ایستگاه های زمینی، دارای بهترین علمکرد بوده و این در حالیست که دو منبع PERSIAN و TRMM به ترتیب دارای ضریب همبستگی 47/0 و 32/0 می باشند. بر خلاف گام زمانی روزانه، در گام زمانی ماهانه عملکرد دو منبع ECMWF و PERSIAN تقریبا مشابه بوده و هر دو دارای ضریب همبستگی بالای 9/0 هستند. همچنین از نظر آماره های طبقه بندی منبع ECMWF در هر دو گام زمانی روزانه و ماهانه با دارا بودن کمترین شاخص FAR (گزارش های اشتباه)، بالاترین شاخص Accuracy (صحت پیش بینی های درست) و نیز بالاترین رتبه در تشخیص روزهای بارانی (POD) دارای عملکرد به مراتب بهتری نسبت به دیگر منابع بارشی می-باشد.
    کلیدواژگان: بارش، حوضه سفیدرود، داده های باز تحلیل شده، سنجش از دور، و روزهای بارانی
  • اکبر رحمتی، علیرضا مساح بوانی* صفحات 178-192
    به دلیل عدم پوشش مکانی و زمانی مناسب ایستگاه های اندازه گیری بارش در سطح کشور نیازمند داده های شبکه بندی شده با قدرت تفکیک مکانی و زمانی مناسبی می باشد به همین دلیل ازپایگاه های جهانی بارش برای مطالعات منابع آبی بهره برده می شود. در سال های اخیر تعداد این پایگاه ها رو به افزایش بوده و در مطالعات منابع آبی بسیاری از این داده ها استفاده شده است. در این پژوهش به ارزیابی پایگاه داده های بارش با داده های مشاهداتی به صورت سلول به سلول و میانگین حوضه در حوزه آبریز کارون پرداخته شده است. پایگاه داده های مورد استفاده در این پژوهش عبارتند از؛ PERSIANN، PERSIANN-CDR، APHRODITE،TRMM-3B42 RT، CHIRPS V2.0، ERRA-INTERIM. ارزیابی ها در مقیاس روزانه و برای دوره آماری 2003-2013 انجام پذیرفته است. با توجه به نتایج شاخص های آماری همچون ضریب تببین و NRMSE، پایگاه داده APHRODITE و ERRA-INTERIM در مقایسه با دیگر پایگاه داده ها عملکرد بهتری از خود نشان داده اند. همچنین با توجه به شاخص های جدول طبقه بندی شده دو پایگاه داده APHRODITE و ERRA-INTERIM از کارایی مناسبی برخوردار می باشد. نتایج نشان داد که علی رغم این که دو پایگاه داده APHRODITE و ERRA-INTERIM از دقت مناسبی در تمامی ارزیابی ها برخوردار هستند ولی در تشخیص عدم وقوع بارش عملکرد ضعیفی داشتند. با توجه به ارزیابی های صورت گرفته می توان از پایگاه داده APHRODITE به عنوان جایگزین برای داده های مشاهداتی استفاده کرد، در بین داده-های ماهواره ای نیز برای حوزه کارون TRMM از عملکرد بهتری برخوردار بوده و با واسنجی و تصحیح اریبی با استفاده از داده های مشاهداتی می توان از این ماهواره در مطالعات منابع آبی برای حوزه مورد نظر بهره برد.
    کلیدواژگان: حوضه کارون، پایگاه های جهانی بارش، داده های شبکه بندی شده، پایگاه داده های ماهواره ای
  • آرتمیس رودری، فرزاد حسن پور*، مصطفی یعقوب زاده، مجید دلاور صفحات 193-206
    رودخانه هیرمند اصلی ترین زهکش نیمه جنوبی افغانستان بوده و تاثیر به سزایی در حیات اقتصادی - اجتماعی منطقه سیستان دارد. در راستای ارزیابی پتانسیل آبی رودخانه هیرمند در طولانی مدت نیاز به استفاده از مدل بارش رواناب می باشد. هدف از این تحقیق شبیه سازی رواناب روزانه حوضه بالادست هلمند با استفاده از مدل مفهومی FLEX در ترکیب با بهینه سازی چندهدفه بوده که در سایر تحقیقات پیشین مورد توجه نبوده است. بنابراین در ابتدا مدل به صورت یکپارچه با درنظر گرفتن یک تابع هدف و سپس به صورت نیمه توزیعی و افزودن لگاریتم جریان به تابع هدف ارزیابی گردید. نتایج پژوهش نشان دهنده کارایی بالای مدل در حالت نیمه توزیعی و استفاده از دو تابع هدف برای واسنجی پارامترها بوده و ضرایب NS، NS-log در دو حالت واسنجی و صحت سنجی به ترتیب برابر 86/0، 92/0 ، 76/0 و 81/0می باشد. باتوجه به اینکه همه نقاط روی جبهه پرتو جزو بهترین راه حل ها هستند، بنابراین برای هر پارامتر بازه بهینه آن در نظر گرفته شد. همچنین باتوجه به نتایج رضایت-بخش مدل به صورت ماهانه، می تواند جهت بررسی خشکسالی و تغییراقلیم در حوضه مورد مطالعه استفاده گردد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی بارش رواناب، بهینه سازی چندهدفه، مدل FLEX، جبهه پرتو، حوضه بالادست هلمند افغانستان
  • طاهره ملکی*، حسین کوهستانی، شاپور ظریفیان، کیومرث زرافشانی صفحات 207-222
    پژوهش حاضر در راستای بررسی عوامل موثر بر حساسیت نسبت به بحران آب در دهستان های حوضه دریاچه ارومیه در استان آذربایجان شرقی صورت گرفت. جامعه مورد مطالعه در این پژوهش، کلیه دهستان های استان آذربایجان شرقی بود (68 دهستان) که داده های مورد نیاز جهت محاسبه حساسیت برای هریک از آن ها، در دو بخش اسنادی و میدانی جمع آوری شد وذ در نهایت، در رابطه حساسیت قرار داده شد تا میانگین حساسیت هر یک از آن ها به دست آید. بر اساس یافته های حاصل از پژوهش، 47/51 درصد از دهستان های حوضه دارای حساسیت بالا، 25 درصد از حساسیت متوسط و بقیه از حساسیت کمی در برابر این بحران برخوردار بودند (52/23 درصد). در ادامه نتایج آزمون تحلیل واریانس یک طرفه نشان داد، دهستان های مورد مطالعه از نظر متغیرهایی مانند: نرخ بیکاری، سطح سواد بهره بردار شاغل در بخش کشاورزی، قرار گرفتن در فاصله کمتر از دریاچه نسبت به سایر دهستان ها و تعداد چاه های غیر مجاز با یکدیگر تفاوت داشت و سبب افزایش حساسیت هریک از گروه های سه گانه شده بود. نتایج این مطالعه راهکارهایی را برای کارگروه ملی احیای دریاچه ارومیه به همراه داشته و بر اساس نتایج آن می توانند منابع مالی محدود را به دهستان های دارای حساسیت بیشتر تخصیص دهند تا از این طریق ار حساسیت آن ها کاسته شده و بر توان سازگاری آن ها افزوده شود.
    کلیدواژگان: استان آذربایجان شرقی، بحران آب، حساسیت نسبت به بحران آب، دهستان های حوضه شرقی، دریاچه ارومیه
  • افشین جهان شاهی، کاکا شاهدی*، کریم سلیمانی، علیرضا مقدم نیا صفحات 223-235
    خصوصیات گسترده هیدرولوژیکی در دسترس (داده های بارش، دما، جریان و مشخصات فیزیوگرافی حوضه ها) می توانند برای استخراج حوضه های مشابه هیدرولوژیکی مورد استفاده قرار گیرند. در این تحقیق از یک الگوریتم خوشه بندی در روش تحلیل خوشه ایبه عنوان یک روش جدید و کارامد، برای گروه بندی حوضه های آبخیز به چندین گروه یا خوشه استفاده شد. به منظور درک تشابه هیدرولوژیکی از 28 ویژگی (توصیف گر) موقعیت جغرافیایی، فیزیوگرافی، اقلیمی و کاربری اراضی مربوط به 15 حوضه با خصوصیات ناهمگن واقع در بخش غربی حوضه هامون-جازموریان استفاده شد. در محیط نرم افزار RStudio با استفاده از الگوریتم PCA مولفه ها و ویژگی های اصلی تعیین، سپس تعداد خوشه های بهینه با معیار دیویس-بولدین مشخص و با الگوریتم k-means حوضه ها به کلاس های همگن خوشه بندی گردیدند. نتایج نشان داد که ویژگی های عرض جغرافیایی مرکزثقل، مساحت، طول رودخانه اصلی، ارتفاع ایستگاه آبسنجی، شیب و درصد مساحت مراتع فقیر به عنوان ویژگی های اصلی از بین 28 ویژگی می باشند، همچنین معیار دیویس-بولدین برای تعداد خوشه های برابر با 3، مقدار 2/46 بدست آمد که مبین تعداد خوشه ها در الگوریتم k-means می باشد. پس از خوشه بندی حوضه ها مشخص گردید که اکثر حوضه های موجود در خوشه های یکسان از نظر مکانی در مجاورت یکدیگر قرار دارند. نتایج حاصل از این تحقیق ما را قادر به تفسیر رفتار هیدرولوژیکی منطقه مطالعاتی برای اهدافی نظیر تعمیم دهی جریان در حوضه های فاقد آمار این منطقه و تحلیل فراوانی منطقه ای سیلاب می سازد.
    کلیدواژگان: خوشه بندی، الگوریتم K-means، الگوریتم PCA. معیار دیویس-بولدین
  • مهدی کرباسی، بهرام ثقفیان، علیرضا شکوهی* صفحات 236-246
    در میان انواع بلایای طبیعی در جهان، سیل بعنوان ویرانگرترین عامل شناخته می شود و در میان انواع آنها، سیلابهای آنی در حوضه های آبریز مشرف بر مناطق شهری خطرناکترین نوع سیلاب محسوب می شوند. تخمین پتانسیل تلفات انسانی ناشی از سیلاب های حوضه های آبریز شهری، به منظور اجرای برنامه های مدیریتی در راستای کاهش میزان تلفات، دارای اهمیت فراوانی می باشد. در مقایسه با اهمیت این موضوع آنچه که تا کنون ارائه شده است روابطی عمومی می باشد که براساس نتایج پژوهش حاضراز دقتی مناسببرای تخمین تلفات سیلاب ناگهانی حوضه مطالعاتی یعنی حوضه آبریزکن تهران برخوردار نمی باشند. در این مطالعه با برآورد میزان سیلاب به ازای دوره بازگشتهای مختلف، پارامترهای هیدرولیکی موثر از قبیل سرعت و عمق سیلاب محاسبه شده و سپس رابطه ای جامع برای تعیین تلفات ناشی از وقوع سیلاب های آنی در مناطق مسکونی توسعه داده شد. مقایسه نتایج حاصل از رابطه توسعه یافته با نتایج روابط ارائه شده توسط سایر محققین، دقت بیشتر و خطای برآورد کمتر تلفات تخمین زده شده توسط رابطه منطقه ای بدست آمده در این تحقیق را نشان داد. در نهایت می توان بیان کرد که علیرغم وجود روابط عمومی جهت تخمین میزان تلفات انسانی، توسعه یک رابطه منطقه ای از طریق روش ارائه شده در این مقاله برای حوضه های با احتمال وقوع تلفات زیاد در زمان سیلاب های ناگهانی، بسیار عملی تر و دقیق تر می باشد.
    کلیدواژگان: سیلاب ناگهانی، تلفات جانی، مدل منطقه ای، حوضه آبریز شهری
  • مخمد وصال*، محمدسعید تجریشی صفحات 247-256
    در این مقاله اثرات سدهای بزرگی که در طی سال های 1371 تا 1393 در ایران ساخته شده اند، بر کشاورزی و رفاه مردم مناطق مجاور و پایین دست بررسی می شود. برای پاسخ به این سوال از روش حداقل مربعات معمولی استفاده شده و کنترل های جغرافیایی و بارش برای تخمین دقیق تر اثر سد بر کشاورزی و رفاه مورد توجه قرار گرفته است. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد سدسازی بازده کشاورزی، ارزش تولیدات و سطح زیر کشت محصولات آبی را در شهرستانی که سد در آن واقع شده است افزایش می دهد، اما در شهرستان پایین دست اثری ندارد. همچنین سدسازی منجر به کشت بیشتر محصولات آب بر در مقابل محصولات کم آب بر در شهرستان محل سد می شود که این اثر در شهرستان پایین دست معکوس است. برای بررسی اثرات رفاهی، هزینه سرانه خانوار بررسی می شود. هزینه ی سرانه ی روستایی در پایین دست سد کاهش می یابد، اما هزینه ی سرانه ی شهرستانی که سد در آن ناحیه ساخته شده است، چه در شهر و چه در روستا تغییری نمی کند.
    کلیدواژگان: سدسازی، زیرساخت، کشاورزی، رشد اقتصادی، ایران
  • الهه ذرتی پور، لمیا نیسی، منا گلابی*، اعظم بزاز، امین ذرتی پور صفحات 255-260
    تخمین صحیح تبخیر و تعرق در طراحی، مدیریت سیستم های آبیاری و زهکشی از اهمیت زیادی برخوردار است. یکی از روش های تخمین تبخیر و تعرق، که در حل این مسائل و پیش بینی آن کاربرد زیادی دارد، روش های نروفازی (ANFIS)، شبکه های عصبی مصنوعی (ANNs) و درخت تصمیم گیری M5 می باشند. هدف از این تحقیق، بررسی کارایی روش های مذکور در برآورد تبخیر و تعرق مرجع در ایستگاه هواشناسی شیراز می باشد، بدین منظور داده های هواشناسی روزانه 5 ساله ایستگاه مذکور به عنوان ورودی مدل ها انتخاب شدند. برای اجرای مدل شبکه عصبی مصنوعی، مدل نرو فازی و درخت تصمیم گیری M5 به ترتیب از نرم افزارهای Qnet2000، MATLAB و WEKAاستفاده گردید. جهت ارزیابی نتایج مدل های ذکر شده ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب تعیین (R2) و معیار میانگین قدرمطلق خطای نسبی (MAE) استفاده شد. نتایج حاصل از مدل شبکه عصبی مصنوعی و مدل انفیس به کمک شاخص های آماری R2، RMSEو MAEبه ترتیب برابر با 999/0 ، 0009/0و 00000139/0- و 999/0، 001855/0و 00119/0- به دست آمد، که نشان از دقت بالای هر دو مدل در شبیه سازی دارد. هم چنین مقدار ضریب همبستگیR2 ،RMSE و MAE مدل درخت تصمیم گیری بترتیب برابر 717/0 ، 1088/0 و 0387/0 محاسبه شدند که نشان دهنده ی کارایی مناسب مدل درختی M5 در پیش بینی میزان تبخیر و تعرق مرجع است.
    کلیدواژگان: تبخیر و تعرق گیاه مرجع، درخت تصمیم گیری، شبکه عصبی فازی، شبکه عصبی مصنوعی
  • هادی وروانی، بهمن فرهادی*، محمدعلی شریفی صفحات 257-266
    تبخیر و تعرق به عنوان یکی از مولفه های کلیدی چرخه هیدرولوژیکی می باشد و کمی کردن مقادیر آن جهت درک فرایندهای اصلی از قبیل تغییرات فنولوژی پوشش گیاهی، خطرات زیست محیطی مانند سیلاب و خشکسالی، و به طور کلی بیلان آب اکوسیستم ها امری ضروری می باشد. استفاده از روش های مبتنی بر بیلان انرژی سطحی با استفاده از سنجش از دور جهت تخمین تبخیر و تعرق بطور روز افزونی افزایش یافته است. هدف از پژوهش حاضر، تلفیق تصاویر لندست 8 و مودیس با استفاده از الگوریتم سبال جهت برآورد تبخیر و تعرق گیاه ذرت در منطقه ماهیدشت کرمانشاه می باشد. به منظور تلفیق تصاویر ماهواره ای از روش خطی با عرض از مبدا صفر(LinZi) استفاده شد. همچنین همزمان تبخیر و تعرق واقعی ذرت در 15 مزرعه واقع در منطقه مورد مطالعه بر اساس داده های زمینی برآورد گردید. نتایج حاصل از الگوریتم سبال با برآوردهای زمینی تبخیر و تعرق با استفاده از آماره های MAE، BIAS و RMSE مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج بیانگر این بود که تلفیق تصاویر ماهواره ای منجر به بهبود دقت تبخیر و تعرق برآوردی نسبت به تصاویر لندست 8 شده است. میانگین خطای مطلق تبخیر و تعرق برآوردی در طول دوره رشد بر اساس تصاویر لندست و تلفیق تصاویر به ترتیب 44/0 و 42/0 میلی متر در روز تعیین گردید. به طور کلی نتایج این تحقیق نشان داد که برآورد تبخیر و تعرق با استفاده از الگوریتم سبال و براساس تلفیق تصاویر با دقت های متفاوت زمانی و مکانی می تواند نتایج قابل قبولی را ارائه دهد.
    کلیدواژگان: الگوریتم سبال، بیلان انرژی، تبخیر و تعرق، روش LinZi، سنجش از دور
  • علی گرجی زاده*، علی محمد آخوندعلی، علی شهبازی، علی مریدی صفحات 267-279
    بارش یک جزء اصلی چرخه هیدرولوژیک است که دارای تغییرات قابل توجهی در مکان و زمان می باشد و نبود داده های مناسب این پارامتر سبب ایجاد مشکل در پیش بینی های هیدرولوژیک می گردد. ازآنجایی که داده های ماهواره ای-باران سنجی و داده های بازتحلیل راه حل جدیدی از برآورد میزان بارش با تنوع مکانی و زمانی ارائه می دهند و مشکلات ناشی از کمبود داده ها و کیفیت نامناسب آن ها را برطرف می کند، این مطالعه به بررسی دقت برخی از این نوع داده ها شامل داده های با وضوح مکانی بالا ERA-Interim، CHIRPS و PERSIANN-CDR در بالادست سد مارون پرداخته و جهت ارزیابی از داده های بارش روزانه، ماهانه و سالانه سال های 2003 تا 2014 داده های شبکه بندی بارش و داده های باران-سنجی بهره گرفته شده است. نتایج نشان می دهد در برآورد بارش سالانه داده های مدل های شبکه بندی شده فرو برآورد عمل نموده و میانگین بارش سالانه را کمتر از میانگین بارش سالانه مشاهداتی برآورد نموده است. در برآورد بارش ماهانه با توجه به ضریب نش-ساتکلیف در ایستگاه های دهنو، ایدنک و مارگون مدل ERA-Interim و در ایستگاه قلعه رییسی مدل CHIRPS بهترین عملکرد را نسبت به مدل های دیگر نشان می دهد. در تخمین بارش روزانه، همچون بارش ماهانه بهترین برآورد در ایستگاه ایدنک مربوط به مدل ERA-Interim بوده که دارای 63/0=NSE می باشد و بهترین تخمین میزان بارش در تمام ایستگاه ها توسط ERA-Interim صورت گرفته است. همچنین در آشکارسازی صحیح روزهای بارانی مدل ERA-Interim بهترین عملکرد را از بین 3 مدل ماهواره ای داشته و بهترین عملکرد این مدل در تشخیص صحیح روزهای بارانی با 53/0POD= در ایستگاه ایدنک صورت پذیرفته است.
    کلیدواژگان: تخمین بارندگی، شاخص های ارزیابی، داده های ماهواره ای-باران سجی، داده های باز تحلیل
  • معصومه حقیقت، محمدرضا نیکو*، محمد پروین نیا، نرگس طراوت روی صفحات 280-298
    در این تحقیق، یک مدل چندهدفه شبیه سازی-بهینه سازی با رویکرد برداشت انتخابی از مخزن سد، با درنظر گرفتن سناریوهای مختلف آب رهاسازی شده از 4 دریچه مخزن و تکنیک مدل ترکیبی (Model Fusion) تدوین گردیده است. برای تخمین کیفیت آب رهاسازی شده ، مدل NSGA-II، مدل CE-QUAL-W2 و مدل ترکیبی، توسعه داده شده است. به منظور تولید رهاسازی های ممکن از دریچه های سد و اجرای مکرر مدل شبیه سازی، دو کد در MATLAB® به صورت جداگانه تدوین شده است. تابع هدف های مهم در این تحقیق، حداقل کردن اختلاف بین آب رهاسازی شده از مخزن و تقاضاهای گروداران مختلف و حداکثر کردن شاخص کیفیت آب ایران (IRWQISC) و حجم مخزن سد می باشند. برمبنای این متدولوژی، پس از شبیه -سازی با مدل CE-QUAL-W2 و کالیبراسیون آن، داده های ورودی و خروجی مدل شبیه سازی به صورت مجموعه داده های ورودی-خروجی ذخیره شده است و سه مدل MLP، GRNN و RBF که به عنوان مدل های هوش مصنوعی منفرد مورد استفاده قرار گرفته اند، آموزش و صحت سنجی می-گردند. برای ترکیب مدل های مذکور نیز از روش وزن دهی رتبه بندی شده استفاده شده است که در آن، برای تعیین وزن مدل ها از روش Orness استفاده گردیده است. پس از تدوین مدل ترکیبی و اتصال آن به مدل NSGA-II، توابع اهداف گروداران مختلف تعیین می شوند. برای به دست آوردن نقطه مناسب بر روی منحنی تعامل از تئوری نش و روش های مختلف قوانین گزینش اجتماعی استفاده شده است. در انتها، با استفاده از مدل چانه زنی بازگشتی بهترین راه حل برداشت انتخابی از مخزن سد انتخاب گردیده است.
    کلیدواژگان: بهره برداری کمی-کیفی از مخزن سد، برداشت انتخابی، مدل ترکیبی (Model Fusion)، روش های قوانین گزینش اجتماعی، روش چانه زنی بازگشتی
  • یاسر مقصودی*، رضا امانی، حسن احمدی صفحات 299-313
    تهران طی چند دهه اخیر با بحران فرونشست روبرو بوده است؛ خشکسالی های پیاپی و استخراج بی رویه آب های زیرزمینی برای مصارف کشاورزی و صنعتی موجب کاهش سطح آب های زیرزمینی و تراکم لایه های خاک، در نتیجه پدیده فرونشست شده است. در این مقاله یک سری زمانی دو ساله شامل 30 تصویر سنجنده سنتینل-1، با استفاده از روش تداخل سنجی راداری مبتنی بر پراکنش گرهای دائمی در دو ناحیه مطالعاتی مورد پردازش قرار گرفت. نقشه جابجایی متوسط سالانه برای مناطق مطالعاتی تولید گردید. نتایج، جابجایی سالانه 15 سانتی متری در جنوب منطقه مورد مطالعه، جایی که به دشت های شهریار و تهران منتهی می شود را نشان می دهد، اما جابجایی تنها محدود به مناطق دشتی و غیر شهری نبوده بلکه به مناطق صنعتی و شهری نیز گسترش یافته است. به طوری که در مناطق دارای واحدهای صنعتی و مسکونی، طی دو سال، شاهد جابجایی تجمعی 9 تا 13 سانتی متری هستیم بخصوص در محورهای ارتباطی نظیر بزرگراه فتح که در چندین بخش از این بزرگراه جابجایی بالای 4 سانتی متر در سال را داریم. ارزیابی نسبی نتایج در منطقه اول با استفاده از داده های مسیر پایین گذر 35 انجام گرفت که با توجه به اختلاف ناچیز برآورد دو مسیر 28 و 35، نواحی مذکور جابجایی افقی بسیار کمی داشته و عمده بردار جابجایی را حرکت قائم تشکیل می دهد. همچنین جابجایی قائم با استفاده از دو مدار بالا گذر و پایین گذر برای منطقه مطالعاتی دوم برآورد گردید با بهره گیری از داده های یک ایستگاه GPS صحت سنجی شد.
    کلیدواژگان: تداخل سنجی راداری، پراکنشگرهای دائم، فرونشست، سنتینل-1
  • مژگان بردبار، امین رضا نشاط*، سامان جوادی صفحات 314-326
    آب های زیرزمینی در نواحی ساحلی به عنوان منبع تامین کننده آب شرب از اهمیت زیادی برخوردار هستند. نقشه های آسیب پذیری آب زیرزمینی می توانند درراستای حفاظت از کیفیت منابع آب زیرزمینی استفاده شوند. از اینرو در این مطالعه، مدل GALDIT برای ارزیابی و تعیین نواحی آسیب پذیر در آبخوان ساحلی قره سو-گرگانرود نسبت به پیشروی آب شور به کار رفته است. مدل GALDITاز مدل های رتبه ای می باشد و در هر منطقه بایستی کالیبره شود. نوآوری این مطالعه استفاده از مدل Fuzzy logic به منظور اصلاح مدل GALDIT است. علاوه بر این وزن های این مدل، با روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) اصلاح شد. سپس از ضریب همبستگی پیرسون برای اعتبارسنجی نتایج استفاده گردید. نتایج ضریب همبستگی بین مدل Fuzzy-AHP و GALDIT-AHP با غلظت TDS به ترتیب 63/0 و 51/0 حاصل شد. در نتیجه مدل بهینه برای ناحیه مورد مطالعه مدلFuzzy-AHP می باشد. نقشه آسیب پذیری نهایی نشان داد که نواحی شمال غرب و غرب آبخوان آسیب پذیری زیاد به پیشروی آب شور دارند. مدل Fuzzy logic می تواند به عنوان روشی کارآمد جهت اصلاح مدل GALDIT به کار رود و به نتایج حاصل از آن اطمینان نمود.
    کلیدواژگان: آسیب پذیری، AHP، GIS، .Fuzzy logic
  • حسین محمد زاده*، حمیده امیری صفحات 327-340
    دامنه تغییرات میانگین مقادیر ایزوتوپی آب های جوی محدوده پل ذهاب برای δ18O بین ‰ 9/2- و ‰ 6/6- و برای δ2H بین ‰ 4/14- و ‰ 6/31- به دست آمده است. خط ایزوتوپی آب جوی به دست آمده برای پل ذهاب (δ2H = 6.6*δ18O + 12.1) نشان دهنده دوتریوم مازاد1 بالا ‰) 1/12) بوده و مقادیر بالای دوتریوم مازاد آب باران در ایستگاه های هواشناسی سرپل ذهاب، قصر شیرین و کرند (بین ‰7/8 و ‰ 9/20) تاییدی بر تاثیر بخار آب اتمسفر با منشا مدیترانه ای باشد. ترکیب ایزوتوپی منابع آب زیرزمینی محدوده پل ذهاب نسبت به نمونه های آب باران دارای دامنه تغییرات کمتری بوده و مقادیر میانگین ترکیب ایزوتوپی منابع آب زیرزمینی (آبرفتی و کارستی) برای δ18O در گستره بین ‰ 3/5- و ‰ 8/6- و برای δ2H در محدوده بین ‰ 2/29- و ‰ 6/36- قرار می گیرد. به طور کلی ترکیب ایزوتوپی (δ2H وδ18O) آب های کارستی در محدوده پل ذهاب تغییرات فصلی اندکی دارد و نشان دهنده وجود زمان کافی برای اختلاط آب های نفوذی با آب های بخش اشباع و زمان ماندگاری بالای آب در سازند می باشد. کمترین تغییرات فصلی ترکیب ایزوتوپی در بزرگترین چشمه های کارستی منطقه از جمله سرآبگرم، سرآب قلعه شاهین، چشمه ریجاب و سراب قره بلاغ دیده می شود. به همین سبب آب این چشمه ها دارای بیشترین زماندگاری در سازند بوده و در نتیجه سن نسبی آب چشمه بیشتر است. پیرامون سرآب کارستی ماراب، توسعه مجاری کارستی بیشتر و سرعت حرکت آب بیشتر و در نتیجه زمان ماندگاری و سن نسبی آب کمتر می باشد.
    کلیدواژگان: اکسیژن18، دوتریوم، خط آب جوی، چشمه های کارست، زمان ماندگاری
  • هوشنگ سیفی، بختیار فیضی زاده* صفحات 341-355
    ذخیره برف در حوضه های کوهستانی از منابع آب مهم و قابل اطمینان است. به دلیل شرایط سخت فیزیکی محیط های کوهستانی، امکان اندازه-گیری برف به صورت زمینی وجود ندارد؛ به همین دلیل، استفاده از سنجش از دور با توجه به پوشش وسیع می تواند در شناسایی مناطق برفی روش مناسبی باشد. در پژوهش حاضر، با استفاده از تصاویر ماهواه ایLandsat 8 سطح پوشش برف برای حوضه آبریز یامچی از طریق شاخص NDSI و به وسیله پردازش شیءگرا بدست آمد و با داده های زمینی صحت سنجی شد که دقت کلی بالای 90 درصد را نمایش داد. برای محاسبه عمق برف منطقه مورد مطالعه نیز از تصاویر ماهواره ای Sentinel A1 و روش D-InSAR استقاده شد. با بررسی تصاویرLandsat 8 مشخص گردید که تصویر شهریور ماه فاقد برف می باشد به همین دلیل این تصویر به عنوان تصویر پایه برای تداخل سنجی انتخاب گردید و تمام تصاویر نسبت به این تصویر تداخل سنجی شده و نقشه عمق برف بدست آمد. نتایج حاصل با داده های زمینی صحت سنجی شده و ضرایب همبستگی بین داده های مشاهداتی و مقادیر برآورد شده عمق برف، 85 درصد به دست آمد. با اطمینان از دقت بالای نقشه های بدست آمده، حجم برف نیز از طریق نقشه های سطح و عمق برف، حاصل شد. با استفاده از همبستگی بین داده های عمق برف به دست آمده از روش تداخل سنجی تفاضلی راداری و آب معادل برف ایستگاه های زمینی، یک رابطه خطی درجه شش با ضریب همبستگی 87/0 محاسبه شد، و به این طریق، نقشه های عمق آب معادل برف نیز برای منطقه مورد مطالعه منتج گردید.
    کلیدواژگان: عمق برف، سطح پوشش برف، Sentinel A1، روش D-InSAR، حوضه آبریز یامچی
  • جلال بازرگان، هادی نوروزی* صفحات 356-360
    بهینه یابی ضرایب روش ماسکینگام بر افزایش دقت روش مذکور اهمیت بسزایی دارد و یکی از مشکلات اصلی این روش تخمین مقدار دبی خروجی در زمان شروع سیل است که معمولا برابر با مقدار دبی ورودی در همان زمان در نظر گرفته می شود. در پژوهش حاضر با توجه به عدم قطعیت برابر بودن مقدار دبی خروجی در زمان شروع سیل با مقدار دبی ورودی در همان زمان و با استفاده از الگوریتم ازدحام ذرات (PSO) علاوه بر محاسبه ضرایب روش ماسکینگام خطی (X, K) مقدار دبی خروجی در زمان شروع سیل به صورت درصدی از مقدار دبی ورودی در همان زمان بهینه یابی شده است و سپس با استفاده از ضرایب محاسبه شده و درصد دبی ورودی بهینه یابی شده با استفاده از یک سیل که به عنوان سیل مشاهداتی در نظر گرفته شده است، جهت محاسبه دبی خروجی سیل های دیگری که مربوط به همان ایستگاه های هیدرومتری می باشند، استفاده شده است. دقت روش مذکور با استفاده از راهکار ارائه شده در پژوهش حاضر افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: روش ماسکینگام خطی، الگوریتم ازدحام ذرات (PSO)، عدم قطعیت دبی خروجی، بهینه یابی دبی خروجی
  • مریم پرهیزکاری، حامد مازندرانی زاده* صفحات 361-364
    اغلب مسائل تصمیم گیری در دنیای واقعی به ویژه در زمینه مدیریت منابع آب، مسائل چندهدفه ای هستند که تصمیم گیری بر اساس اهداف متفاوت و متضاد انجام می شود. با توجه به دامنه وسیع کاربرد این گونه مسائل، مدل های متفاوتی برای حل آن ها پیشنهاد شده است، که از مهم ترین آن ها می توان به مدل های بهینه سازی چندهدفه NSGA-II و MOPSO اشاره کرد. هدف از این پژوهش مقایسه عملکرد الگوریتم های NSGA-II و MOPSO در حل مسئله بهره برداری بهینه چندهدفه از مخزن برقابی است. با توجه به اینکه مخازن برقابی در تامین بار پیک شبکه برق مشارکت دارند، در ابتدا با استفاده از شبکه عصبی به پیش بینی قیمت روزانه انرژی در ساعت های اوج پرداخته شده، سپس نتایج حاصل از آن برای بهینه سازی چندهدفه بهره برداری از مخزن سد کارون 5، شامل دو هدف بیشینه سازی درآمد سالانه و بیشینه سازی حداقل انرژی تولیدشده روزانه، به کار گرفته شده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که هرچند زمان اجرای روش NSGA II بیش از دو برابر روش MOPSO است، ولی دقت نتایج آن در هر دو هدف 20درصد بهتر از MOPSO است.
    کلیدواژگان: قیمت اوج مصرف، بار پیک، شبکه عصبی، شبکه برق، پرداخت بر اساس پیشنهاد
  • نسیم نهاوندی*، علی اخمدیان صفحات 372-377
    کمبود منابع آب همواره یکی از مهم ترین چالش های اغلب کشور های جهان به ویژه کشور ایران است. یکی از راهکار های اساسی برای کنترل و مدیریت این موضوع، بررسی تقاضای آب است. شهر قم به دلیل قرارگیری در منطقه خشک کشور همواره با تهدید مواجه بوده است و در صورت عدم مدیریت صحیح در آینده نزدیک با خطرات جدی در این زمینه مواجه خواهد بود. هدف از این تحقیق، بررسی دینامیک تقاضای آب با روش پویایی سامانه ها در شهر قم بوده است. دینامیک متغیر های مختلفی نظیر جمعیت، منابع آب سطحی، عرضه و تقاضای آب با استفاده از نرم افزار ونسیم مدلسازی شده است. حداکثر درصد اختلاف نسبی این مدل برای تخمین تقاضای آب 7 درصد بوده است. تحلیل سناریو های مختلف نشان میدهد که تغییر نرخ زاد و ولد از میزان 4 درصد به 2 درصد منجر به کاهش 29 درصدی میزان تقاضای آب در سال 1405 در مقایسه با روند فعلی میشود.. بر اساس این نتیجه، سیاست کنترل جمعیت، بیشترین تاثیر را بر تقاضای آب دارد. اثر قیمت بر میزان تقاضا ناچیز است به طوری که افزایش 20 درصدی قیمت، 04/2 درصد کاهش در میزان تقاضا در سال 1405 در مقایسه با روند فعلی ایجاد خواهد کرد.
    کلیدواژگان: کمبود آب، مدیریت تقاضای آب، پویایی سیستم ها، نرم افزار ونسیم
|
  • Morteza Rahimpour, Nematolla Karimi, Harun Aydın Pages 1-13
    The reason for dissimilar behaviors of Lake Urmia (Iran) and Lake Van (Turkey) during the recent decades is one of the main challenging questions. A part of the answer can be addressed by evaluation of their land use changes as the main indicator for the role of human impacts. This issue constructs the objective of present paper. For this aim, the pixel-based and object-oriented classification approaches were evaluated for obtaining the land use maps of Lake Van basin during 1987 to 2007. The applied pixel-based methods include: Mahalanobis Distance (MD), Maximum Likelihood (ML) and Support Vector Machine (SVM); and the object-oriented method includes SVM-fuzzy. Their comparison showed better performance of the object-oriented method such that Kappa Coefficient and Overall Accuracy were 0.81 and 0.86, respectively. Then, the results were compared with a similar research work for the Lake Urmia basin which was attempted. The results revealed that that the land use of Van basin has not significantly change, while the increase of cropped lands in Van basin was only 10000 ha, it was 136000 ha in Urmia basin. The most significant change in Urmia Lake relates to orchard area by increase of 273% (3513 ha to 13120 ha), whereas it was insignificant in Van (less than 20%). Definitely, these changes can increase consumption of water and reduce inflows to Lake Urmia.
    Keywords: Classification, Pixel based, Object-Oriented, Van Lake, Urmia
  • Ali Ebrahimzadeh *, Mahdi Zarghami, Vahid Nourani Pages 14-31
    Risk assessment of structures, especially dams, has recently been one of the main topics that are considered by researchers. Risk analysis make possible to estimate uncertainties coming up from randomness of parameters in the models which are applicable in designing process. In this paper, different uncertainties along with flood and wind with various return periods segregated and simultaneously were exploited to mitigate the overtopping risk of Hajilarchay earth dam. To assess the risk in the proposed model, we used Monte-Carlo simulation (MCS) and Latin hypercube sampling (LHS) method with different iterations through system dynamics approach. The results proved the effectiveness of system dynamics approach on overtopping risk assessment for earth dams which showed the influences of different parameters on overtopping risk besides flood and wind. Furthermore, the results showed that opening the bottom outlet of Hajilarchay Dam may reduce the average overtopping risk as much as 9.20 and 4.10 percent due to just flood and due to flood and wind, respectively. In addition results showed that the average overtopping risk estimated from MCS method due to just flood and due to flood and wind were about 4.30 and 3.50 percent, respectively, more than that the results obtained by the LHS method. Also the reliability index obtained by the MCS method was higher than LHS method and MCS method has faster calculation in compare to the LHS. Finally, we can conclude that system dynamics approach along with MCS is a very effective tool to estimate the overtopping risk of earth dams.
    Keywords: Overtopping Risk, system dynamics, Uncertainty, Monte-Carlo simulation, Latin Hypercube Sampling
  • Farahnaz Azizi *, Asghar Asghari Moghaddam, Amirhossein Nazemi Pages 32-44
    As the most valuable natural resources, protection and management of groundwater is vital. One of the best ways to protect groundwater resources is identifying the aquifer vulnerable areas and monitoring groundwater quality spatial variations. The spatial variation of the groundwater salinity, has been evaluated in Malekan aquifer, introducing a new method, named GWQISI which has been digitally integrated of TDS, Cl-/sum Anion, Cl-/ (HCO3- + CO32-), Na+/ (Na+ + Cl-) and Ca2+/ (HCO3- + SO42-) ratios. Also, this paper presents the vulnerability mapping of the coastal aquifer system using new multi-criteria decision model as IDLRT. Five thematic layers have been created to adopt the most indicative criteria for investigating the groundwater degradation trends from saltwater intrusion. One of these layers showed the magnitude of existing status of saltwater intrusion. The other chosen layers are Recharge (R), Level of groundwater above the mean sea level (L), Distance from the shore (D) and the aquifer saturated Thickness (T). The results of sensitivity analysis, using both the map removal and single parameter methods, indicate that the Recharge (R) has the most significant impact on the vulnerability index. The groundwater vulnerability map indicates Based on the IDLRT results, about 22.15, 49.45 and 28.4 % of Malekan aquifer have very low, low and moderate vulnerability, respectively. Based on the GWQISI results, about 1.75, 4.25 and 62.4 km2 of Malekan aquifer are extermly, highly and moderately influenced by salinity, respectively. The results reveal that the northwest part is the most affected zone by salinity.
    Keywords: Groundwater, Salinity, Spatial Variations
  • Saeid Hamzeh *, Seyed Karim Afshary Pour, Seyed Kazem Alavipanah, Esmaeil Moghbelidameneh Pages 45-58
    In recent years, climate change and rising global water demand as a result of population growth has caused water scarcity. In this regard, calculation of agricultural water productivity in order to optimize the management of water resources and reduce the water consumption is essential. One of the promising methods for this purpose is remote sensing. In this research, a functional and fully satellite-based model that called WATPRO was used for direct calculation of agricultural water productivity and its evaluation in the Jiroft plain located in Kerman province. For this aim, Landsat8 satellite imagery were acquired during the growing season of wheat on 2016-2017 years and after necessary image preprocessing, the WATPRO model was implemented. The deployment peak, cultivation and harvesting time for six divided field were determined by using the time series of Normalized Deference Vegetation Index (NDVI) extracted from satellite imagery, then wheat water productivity was calculated and the results were evaluated with ground control points. The results shows that the highest and lowest water productivity for wheat in this area is 0.4 and 0.8 kg m-3, respectively and the average of water productivity in the study area was estimated around 0.5 kg m-3. Also the correlation coefficient of 76.5% was found between average NDVI and water productivity in this area. Assessing the accuracy of the WATPRO model with the measured water productivity at field show that this model perform well for estimation and mapping water productivity with an RMSE and correlation coefficient of 0.16 kgm-3 and 85% respectively.
    Keywords: Remote Sensing, Water productivity, WATPRO Model, Wheat, Jiroft plain
  • Amin Kanooni *, Seyyed Mehdi Hashemi Shahedani, Sedigheh Anvari Pages 59-75
    In this research, a deterministic algorithm based on the Genetic Optimization (GA) method was used to optimal water allocation from surface and underground resources between different uses in the operation of Yamchi reservoir dam in Ardabil province. The objective function in the optimized model was to maximize the profit of water allocated to the agricultural sector according to the selected cropping pattern, so that the supply of drinking and environmental requirements was considered as a constraint in the optimal model. The rainfall and inflow to the reservoir are discretized due to their non-deterministic property, and then for different values of the initial volume of the reservoir at the beginning of the operation period and any logical combination of rainfall and inflow to the reservoir (under the three scenario: minimum, normal and maximum), the optimal model was implemented. The results showed that in the minimal and normal scenario with increasing initial volume of the reservoir, the profit was increased, but in maximum scenario, the initial volume of the reservoir had no effect on the profit. The smaller the initial volume of the reservoir had the lower the relative yield of the products, which is most evident in the minimum scenario. Also, the amount of water allocated from groundwater resources to agricultural sector varies from 3.1 to 7.9 MCM, which corresponds to the potential for extracting water through utilization wells.
    Keywords: Genetic alghorithm, Optimal allocation, Surface, underground water, Water resources shortage, Yamchi reservoir dam
  • Mostafa Rezaali, Abdolreza Karimi * Pages 76-91
    Water pollution has received particular attention in recent years. One of its reasons can be water scarcity or drought. One of the methods which significantly helps to manage this crisis is reuse of the effluent of wastewater treatment plants. In big cities, wastewater is usually collected by an integrated wastewater collection system and then treated in a centralized wastewater treatment plant. This approach has a lot of limitations regarding wastewater collection costs, risks of unanticipated events and treated effluent reuse. Furthermore, in less populated cities, using centralized wastewater treatment plants might be costly when concerning infrastructural and operational costs. In this situation, it is recommended in the literature to use decentralized wastewater treatment plants (DWWTPs). Therefore, it is crucial to highlight and locate communities with more potential to use this facility. This study aims to locate the communities which have the most potential to construct DWWTPs and dedicate them a fuzzy-AHP index. Based on the findings of this study, the prioritized societies with high potential to build DWWTP in Qom Province are Sarm, Vanarch, Jandab, Varjan, and Kahak. Finally, the communities under the study were compared regarding wastewater collection system costs by using WPM model. The results indicated that DWWTP was multiple of times more economical than the centralized method.
    Keywords: Wastewater Treatment, Decentralized WWTP, Fuzzy-AHP Analysis, Wastewater Reuse
  • Seyed, Mohammad Hosseini, Moghari, Shahab Araghinejad, Kumars Ebrahimi * Pages 92-103
    Drought monitoring is one of the main pillars of drought management. Therefore, investigators are always looking for a way to improve the drought monitoring accuracy. The main purpose of this paper is to investigate the efficiency of GRACE satellite observations in drought monitoring in the Markazi basin of Iran between 2002 and 2016. With the launch of this satellite, it has been possible to monitor total water storage anomalies (TWSA) for the entire world with high precision. Due to the significance of human activities impact on Total Water Storage Anomaly (TWSA), obtained from GRACE in the above mentioned basin, the common GRACE-based drought indices, such as Drought Severity Index (DSI), has not been efficient in this basin. Therefore, in this paper the newly Modified Drought Severity Index (MDSI) is introduced based on de-trended TWSA time series. Also, both Standardized Precipitation Index (SPI) and Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) were used, as the criteria to assess the performance of DSI and MDSI. The results showed that the correlation coefficient between DSI and SPI12/SPEI12 were equal to 0.42/0.26, while these values for MDSI were equal to 0.69 and 0.56, respectively. Calculated MDSI time series revealed that during the studied period, the most severe and longest drought occurred in the years 2008-09. During this period the basin faced with a deficit of 238 km3. On the basis of maximum and average rate of deficit changes in the basin, at least 21 and on average 91 months is needed for recovery of this deficit.
    Keywords: Modified Drought Severity Index, Standardized precipitation index, Standardized Precipitation Evapotranspiration Index
  • Majid Labbaf Khaneiki *, Mohammad Reza Rezvani, Seyyed Ali Badri Pages 104-123
    This paper examines the role of shared water resources in establishing territorial cooperation. To do so, the Abarkooh basin which lies on the border between the Yazd and Fars provinces has been singled out as our case study. Across this basin, the upstream and downstream villages all exploit a common groundwater reserve. Until the late 1970s, the exploitation of the common groundwater took place based on a systematic relationship between the basin’s upstream and downstream, which was associated with geographical distribution of vital resources and livelihood differentiation. However, the traditional cooperation has turned into competition and social tension, which contribute to the destruction of their shared water resource. This study has deployed the research method of grounded theory in order to answer the questions: how the shared water resource can serve as the groundwork for systematic interaction and cooperation, and under what conditions such systematic interaction may turn into a competitive confrontation. According to our field studies, the geoghraphical difference between the basin upstream and downstream led to the different possibilities accessed by the human communities in both areas. The same different possibilities gave rise to the creation and development of different economic systems under a condition to which we refer as livelihood differentiation. Livelihood differentiation in turn paved the way for the cooperative exploitation of the shared water resources. However, over the past decades, the exogenous socio-economic programs along with the climate change impaired the livelihood differentiation so that the traditional cooperation was replaced by competition.
    Keywords: Territorial Cooperation, Groundwater, Shared water resources, Geographical diversity, Livelihood differentiation
  • Mohammadali Arasteh, Yaghoub Farjami * Pages 124-136
    One of the long-term goals of strategic management at the country is to balance between water supply and demand at the lowest cost. Water supply and demand management is one of the tools to achieve the efficient allocation of water resources. Dynamic water pricing is a very effective tool for managing demand. Since environmental conditions (economic, cultural, social, and political) are sometimes contradictory and complex, water pricing is a complex issue. In the current issue of dynamic water pricing with the aim of balancing supply and demand in villages by using the dynamics of the simulation system, and using validation tests, simulation accuracy was evaluated in a case study. In different scenarios during the ten years from 2020 to 2029, the future status of water resources and balance between supply and demand were examined. The use of dynamic pricing and revenue from it, culture building and infrastructure reform was the prevailing scenario. According to this scenario, adding additional resources or rationing in the village of Akramabad will not be required until 2029.
    Keywords: Sustainable water resources, system dynamics, supply, demand balance, Simulation, dynamic pricing
  • H. Boghraie, N. Mahjouri * Pages 137-153
    In this study, a new framework is developed for determining an optimized crop pattern and water pricing for agricultural use. to do this, two different approaches have been taken. In the first approach, determination of the crop pattern and price of water is carried out using an optimization model with the objective of maximizing the benefit of the regional water company, which is in charge of selling water to agricultural sectors, based on a leader-follower concept. In the second approach, the optimized crop pattern and water price are determined using an optimization model with the objective of maximizing the Nash product of benefits of agricultural sectors. In both approaches, the problems solved considering a local water market between agricultural sectors. The developed approaches are applied to a case study of five neighboring farms in the Mahyar Plain, Isfahan. Based on the results of the first approach considering a local water market, the optimal price of selling one cubic meters of water by the regional water company to the farmers would be 2490 Rials and the price of selling water in the market would be 5250 Rials. The values of average annual benefit of the regional water company and farmers are higher than those gained for the case of not having a local water market. In the second approach, selling one cubic meters of water at 2500 Rials by the regional water company and 6300 Rials in the local market give the highest average annual benefit for both water company and farmers.
    Keywords: Nash Bargaining, Local Water Market, Leader-Follower Game, Water Price
  • Ali Marefat *, Abdolreza Karbassi, Mir Babak Monzavi Pages 154-162
    After discover of flocculation process in estuaries, there was a significant change in calculation of dissolved metals load entering sea and other saline water environments through rivers. In other words, due to mixing of fresh and saline water in an estuarine zone, a significant amount of heavy metals flocculate and settle in the estuarine zone. In the present research, the flocculation process of heavy metals in Shfarud River is investigated during estuarine mixing with Caspian Sea water. Results indicated that that Cd, Cr, Co and Ni lose their initial load by 86, 74, 62 and 52 percent, respectively. Furthermore, an updated method, which is considered as one achievement, was used to simulate the estuary in this research. Actually, it is showed that flocculation process could be a reversible process. In other words, due to continuous chemical and physical change of estuary environment, flocs of metals might return to dissolve phase.
    Keywords: pollution load, heavy metals, estuary, flocculation
  • Asghar Azizian *, Hadi Ramezani Etedali Pages 163-177
    Among the meteorological components, because of having considerable changes in time and space, precipitation is one of the complicated issue in hydrological process. By increasing of satellite-based technologies over the past decades, that’s easy to access to high resolution precipitation products in most parts of the world. This research addressed the accuracy of European Center for Medium Range Weather Forecasts (ECMWF) reanalysis datasets for estimation of daily and monthly precipitation over the SefidRood catchment. Moreover, in order to better evaluating the performance of ECMWF dataset, the PERSIAN and TRMM datasets are used. Findings on daily time scale, show that the correlation coefficient between ground observation and ECMWF, PERSIAN and TRMM products is about 0.8, 0.47 and 0.32 and this completely prove the superiority of ECMWF for estimation of rainfall at daily time scale. At monthly time scale, both of ECMWF and PERSIAN products correlate very well with gauges measurements (CC statistic is more than 0.9), but TRMM owing to have CC equal to 0.57 correlates moderately with observations. According to the categorical verification statistics, ECMWF yields better results for detection of precipitation events on the basis of Probability of Detection (POD), Critical Success Index (CSI) and False Alarm Ratio (FAR) in SefidRood catchment, compared with other satellite data sets. Therefore, in ungauged catchments or hydrological modeling that require an accurate precipitation datasets, using ECMWF dataset is suggested.
    Keywords: SefidRood Catchment, Reanalysis, Remote Sensing, Precipitation, Rainy Days
  • Akbar Rahmati Pages 178-192
    Due to the lack of proper spatio-temporal coverage of precipitation measuring stations in the country, there is a need for gridded data with proper spatial and temporal resolution. For this reason, global rainfall centers were used in water resources studies. In recent years, the number of these gridded datasets has been increasing and many of these datasets have been used in water resources studies. In this research, rainfall datasets have been evaluated in both pixel scale and mean basin with observation data in the Karoon basin. The datasets used in this study are PERSIANN, PERSIANN-CDR, APHRODITE, TRMM-3B42 RT, CHIRPS V2.0, ERRA-INTERIM. Evaluations were made on a daily scale and for the period of 2003-2013. According to the results of statistical indices such as coefficient of determination and NRMSE, the APHRODITE and ERRA-INTERIM datasets have shown better performance than others. Also, according to the contingency table indicators, the APHRODITE and ERRA-INTERIM datasets have good performance. The results showed that despite the fact that the APHRODITE and ERRA-INTERIM datasets have the proper accuracy in all evaluations, they have poor performance in detecting non-occurrence of rainfall. According to the evaluations, the APHRODITE dataset can be used as an alternative to observational data and among satellite datasets, Among the satellite datasets, TRMM has better performance, and with calibration and bias correction using observational data, this satellite can be used in water resources studies for the target area.
    Keywords: : Karoon basin, global precipitation datasets, gridded data, satellite datasets
  • Artemis Roodari, Farzad Hassanpour *, Mostafa Yaghoobzadeh, Majid Delavar Pages 193-206
    Hirmand River is the main drainage system in the southern part of Afghanistan and has a significant impact on the socio-economic life of Sistan region. The assessment of water potential of Hirmand River is essential for long term period, which requires the use of rainfall-runoff model. The present study focuses on simulating the daily discharge of the upper Helmand basin of Afghanistan using the conceptual model FLEX in combination with multi-objective optimization, which has not been considered in previous studies. At first, the discharge was evaluated integrally by lumped model considering one objection function. Then it was simulated using semi-distributed model by adding the logarithm of the flow to the objection function. The results of this study indicates that the model is efficient in the semi-distributed mode by using two objection functions for calibration of parameters. The coefficients of NS, NS-log in the calibration and validation period were estimated to be 0.86, 0.92, 0.76 and 0.81, respectively. Pareto front analysis gave the best optimum set for each parameter used in model simulation. The model gives satisfactory results based on monthly calibration and can be used to investigate the drought and climate change research of studied basin.
    Keywords: Rainfall-runoff simulation, Multiobjective Optimization, FLEX model, Pareto front, Upper Helmand basin of Afghanistan
  • Tahereh Maleki *, Hossein Kuhestani, Shapoor Zarifian, Kiumars Zarafshani Pages 207-222
    The purpose of this research was determine factors affecting the sensitivity of eastern regions of Lake Urmia basin to water crisis (68 regions). Required data were collected by using survey and documentary data and after a series of steps, sensitivity was calculated to obtain the average of that at each of the studied regions. Based on results, three classes of sensitivity were recognized: Low, moderate, and high. In the other words, 51.47% of the basin regions have a high sensitivity to the lake crisis and 23.52% are less sensitive to this crisis and the other regions have a moderate sensitivity to the Lake Urmia water crisis. Also, the results of one-way ANOVA analysis showed, studied regions have difference in the terms of variables such as: unemployment rate, farmer’s literacy level, less distance from the lake than other region and the number of illegal wells. The results of this study have implications for to national and regional Urmia Lake Restoration Program. The limited resources should focus on drought sensitive regions for increasing adaptive capacity and sustainable development building in the study regions.
    Keywords: East Azerbaijan province, Sensitivity to Water Crisis, Eastern Basin Regions, Lake Urmia
  • Afshin Jahanshahi, Kaka Shahedi *, Karim Solaimani, Alireza Moghaddam Nia Pages 223-235
    Extensive available hydrological characteristics (precipitation, temperature, streamflow data and physiographic attributes of catchments) can be used to extract hydrological similar catchments. In this research cluster analysis as a new and effective method, was used for grouping catchments into several groups or clusters. In order to understanding the hydrologic similarity, 28 characteristics (descriptors) of location, physiographic, climatic and land use of 15 catchments with heterogeneous characteristics located in the western part of the Hamoun-Jazmourian river basin were used. Selecting of characteristics were done based on the hydrological response specification which provided insight into the hydrologic performance of the catchments. In RStudio software, using PCA algorithm, the components and main characteristics were extracted, then the number of optimum clusters with the Davies-Bouldin criterion was determined and the clustering of the catchments into homogenous classes was performed using k-means algorithm. The results showed that the latitude of gravity center, area, length of main river, height of hydrometric gauge, slope and percentage of poor rangelands are as the main attributes from 28 attributes, also, the Davies-Bouldin criterion was 2.46 for the number of clusters equal to 3, which indicates the number of clusters in the k-means algorithm. After clustering the catchments, it was determined that most of the catchments in the same clusters are located in the vicinity of each other. The results of this study enable us to interpret the hydrologic behavior in the study area for purposes such as streamflow regionalization in ungauged catchments of this region and regional flood frequency analysis.
    Keywords: Clustering, K-means Algorithm, PCA Algorithm, Davies-Bouldin criterion
  • Mehdi Karbasi, Alireza Shokoohi *, Bahram Saghafian Pages 236-246
    Among different types of natural disasters in the world, floods, especially flash floods, are known as the most devastating hazard which cause serious damages and human deaths in residential areas. Importance of estimating the maximum possible number of fatalities due to flash floods in urban watersehds, in order to consider appropriate management plans to reduce the number of fatalities, is undeniable. Implementing some global equations in Kan watershed, located in the north of Tehran, led to this conclusion that their accuracy for estimating the number of human fatalities is not enough and developing a regional relationship is essential. In this study, using hydraulic parameters such as depth and velocity, a regional and comprehensive equation was developed to estimate loss of life due to flash flood in residential areas. Comparing the outcomes of the developed regional equation with the previously presented global equations showed that the proposed equation provides more accurate estimation of the number of fatalities in the study area. Finally, it can be concluded that in spite of existence of general relationships to estimate flash floods fatalities, developing a regional equation will be more accurate and practical for the watersheds with high flood fatality potential.
    Keywords: Flash flood, Human fatality, Regional model, Urban watersheds
  • Mohammad Vesal *, Mohammad Saeed Tajrishy Pages 247-256
    The economic effects of large dams that were constructed during recent two decades in Iran are explored in this paper and their effects on agriculture and welfare of their own district and downstream districts are analyzed. Ordinary least squares (OLS) method is used to investigate these effects and for more accurate results, we control for geographical variables and rainfall. The results of this study show that dam construction leads to higher agricultural yield, production value and irrigated area in dam’s own district; but it doesn’t affect yield, production and irrigated area in downstream districts. Also dam construction results in planting more water-intensive crops in their own district and less water-intensive crops in downstream districts. In addition, per capita expenditures in rural regions of downstream districts decrease in response to dam construction in upstream districts, but urban regions of the downstream district and also urban and rural regions of their own district are not influenced by dam construction.
    Keywords: Dam construction, infrastructure, Agriculture, Development, Iran
  • Elaheh Zorati Pur, Lamia Neisi, Azam Bazaz, Amin Zoratipur Pages 255-260
    The proper estimation of evapotranspiration in designing, managing irrigation and drainage systems is very important. One of the methods of estimation of evapotranspiration, which is widely used in solving these problems and its prediction, are Neuro-Fuzzy Methods (ANFIS), Artificial Neural Networks (ANNs) and decision making tree M5. The purpose of this study was to evaluate the efficiency of the mentioned methods in estimating the reference evapotranspiration in the Shiraz meteorological station. For this purpose, the 5 yearly climatic data of the station were selected as inputs of the models. To implement artificial neural network model, Nero fuzzy model and decision tree M5 were used respectively from Qnet2000, MATLAB and WEKA software. In order to evaluate the results of these models, the mean squared error (RMSE), coefficient of determination (R2) and the criterion of the mean power of relative error (MAE) were used. The results of Artificial Neural Network model and ANFIS model with the help of statistical indices R2, RMSE and MAE were 0.0999, 0.099, 0.0500 and 0.0999, 0.051, and0.01119, respectively the accuracy of both models in simulation is high. Also, the correlation coefficient (R2), RMSE and MAE of decision tree model were calculated to be 0.7064, 0.0935 and 0.0414 respectively, which indicates the proper performance of the M5 tree model in predicting the reference evapotranspiration rate.
    Keywords: Fuzzy Neural Network, Reference Evapotranspiration, Artificial Neural Network, Decision making tree
  • Hadi Varvani, Bahman Farhadi Bansouleh *, Mohammad Ali Sharifi Pages 257-266
    Evapotranspiration is one of the key components of the hydrological cycle and its quantification is essential to understand the processes such as vegetation phenological changes, environmental hazards such as floods and droughts, and, in general, the ecosystem water balance. The use of remote sensing methods based on surface energy balance has been increased to estimate evapotranspiration. The purpose of this study was to estimate the evapotranspiration of corn based on integration of Landsat 8 and MODIS satellite images using the SEBAL algorithm in in Mahidasht, Kermanshah province. Linear with Zero Intercept (LinZi) method was used to integrate satellite images. Also, actual evapotranspiration of corn in 15 farms in the study area was estimated based on ground data. The results of the SEBAL algorithm were compared with ground-based evapotranspiration using MAE, BIAS and RMSE indices. The results indicated that the combination of satellite images has led to an improvement in the accuracy of estimated evapotranspiration compared to Landsat 8 images. The mean absolute error of estimated evapotranspiration during the growth period was determined as 0.44 and 0.42 mm.day -1 respectively based on Landsat 8 and combined images. In general, the results of this study showed that the estimation of evapotranspiration using the SEBAL algorithm and based on the integration of satellite images with different spatial and temporal resolutions could have acceptable results.
    Keywords: Energy balance, evapotranspiration, Linzi, Remote Sensing, SEBAL
  • Ali Gorjizade *, Alimohammad Akhondali, Ali Shahbazi, Ali Moridi Pages 267-279
    Precipitation is a major component of the hydrological cycle, which has significant changes in location and time. The lack of suitable data for this parameter causes a problem in hydrological forecasts. Since satellite data provides a new solution for estimating rainfall with spatial and temporal variation, this study evaluate the accuracy of some of these data types, including high-resolution spatial data consist of ERA-Interim, CHIRPS and PERSIANN-CDR at the upstream of the Maroon Dam on daily, monthly and annual timescales. In order to evaluate gridded precipitation data and observational data from 2003 to 2014, it was considered. The results show that estimation of the annual rainfall data of the gridded precipitation models is underestimated and estimates the average annual precipitation less than the mean annual observational precipitation. In the estimation of monthly precipitation with regard to the Nash-Sutcliff coefficient at Dehno, Idenak and Margoon stations, the ERA-Interim model and at the Ghale-Raeesi station CHIRPS model indicate the best performance compared to other models. In the daily rainfall estimation, like the monthly rainfall, the best estimate at the Idenak station is the ERA-Interim model, which has a NSE of 0.63 and the best estimate of precipitation in all stations is by ERA-Interim. ERA-Interim has the best performance from the 3 gridded models in the correct detection of rainy days. The best performance of this model is in determining the correct rain days with POD = 0.53 at Idenak station.
    Keywords: Rainfall estimation, Evaluation indexes, Satellite-gauge data, Reanalysis Data
  • Massomeh Haghighat, Mohammad Reza Nikoo *, Mohammad Parvinnia, Narges Taravat Roy Pages 280-298
    In this paper, a multi-objective simulation-optimization model for reservoir selective withdrawal considering different releases scenario and model Fusion method is developed, NSGA-II model, CE-QUAL-W2 model and validated model Fusion method are developed to determine the quality of reservoir releases from outlets. To generate possible reservoir releases as well as automatic running of calibrated CE-QUAL-W2 model for different possible scenarios, two codes are developed in MATLAB® software, separately. The main objectives function of this study are minimizing difference between reservoir water releases and different demands of stakeholders, maximizing Iran Water Quality Index of outlet water and the reservoir storage. Based on this methodology, the input-output data sets of simulation model are saved and utilized for training and validating the MLP, GRNN and RBF Meta models. The Ordered Weighted Average is used for fused the meta-models and for determining the model weighted is used Orness method. Then, the validated Meta model is linked to NSGA-II model to determine the objectives. For obtaining an appropriate solution considering different involved stakeholders on the pareto front, Nash theory and different social choice rules method are used. At the end, the fallback bargaining theory is used to choose the best reservoir selective withdrawal solution.
    Keywords: Quantity-Quality Reservoir Operation, Selective Withdrawal, Model Fusion, Social Choice Rules Method, Fallback Bargaining Theory
  • Yasser Maghsoudi *, Reza Amani, Hasan Ahmadi Pages 299-313
    During the past decades, Tehran has suffered from subsidence crisis. Prolonged droughts and excessive exploitation of groundwater for agricultural and industrial purposes have reduced the level of aquifers and reduced the density of the subsurface soil layers. This study focuses on monitoring the displacement of the ground in west of Tehran which is affected by subsidence of Shahriyar and Tehran plains. A time series of 30 Sentinel-1 images were processed by radar interferometry technic based on the persistent scatterers in two years. Average annual displacement map was prepared for the region of study. The result of study indicates 15 centimeters of displacement in southern part of the study area where it ends to Shahriyar and Tehran plains. However, displacement is not limited to plain and non-urban areas. It has also scattered through industrial and urban areas. In industrial and residential areas, cumulative displacement of 9 to 13 centimeter was recorded in two years especially in Fath Highway which experiences more than 4 centimeters of displacement each year. Relative evaluation of results was made based on the data gathered from underpass 35. Considering the small difference in the estimates obtained from orbits 28 and 35, these areas had little Horizontal displacement. Displacement vector was high in vertical movement. Vertical displacement was computed for ascending and descending orbits in the second study region and verified by data from a GPS station.
    Keywords: Radar interferometry, Permanent Scatterers, subsidence, Sentinel-1
  • Mojgan Bordbar, Aminreza Neshat *, Saman Javadi Pages 314-326
    Groundwater as a source of drinking water is very important in coastal aquifers. Groundwater vulnerability maps can be used to protect the quality of groundwater resources. Therefore, in this study, GALDIT model was applied to assess and determine vulnerable areas to seawater intrusion in Gharesoo-Gorgan Rood coastal aquifer. The GALDIT model is a type of the rating models and needs to be calibrated in each study area. The novelty of this study is to use the Fuzzy Logic model to modify the GALDIT model. In addition, the weights of this model were modified by Analytical Hierarchy Process (AHP). Then, the pearson’s correlation coefficient was used to validate the results. Correlation coefficient between Fuzzy-AHP and GALDIT-AHP models with TDS concentration was 0.63 and 0.51, respectively. As a result, the optimal model for the study area is the Fuzzy-AHP model. The results of the vulnerability map indicate that the northwest and west of aquifer areas are highly vulnerable to the seawater intrusion. The Fuzzy Logic model can be used as an effective way to modify the GALDIT model and ensure its results.
    Keywords: vulnerability, AHP, GIS, Fuzzy logic
  • Hossein Mohammadzadeh *, Hamideh Amiri Pages 327-340
    In this research, we obtained mean values of -2.9‰ to -6.6 ‰ for δ18O and -14.4 ‰ to -31.6‰ for δ2H for precipitations of Pol-e-Zahab area. The Pol-e-Zahab meteoric water line (δ2H = 6.6*δ18O + 12.1) represents high deuterium excess (12.1‰) and elevated values of d-excess of rainwaters from SarpoleZahab, Qasr-e Shirin and Kerend weather stations (between 8.7‰ and 20.9‰) confirms the impact of Mediterranean atmospheric water vapor. In Pole Zahab study area, the isotopic composition of the ground water resources has less variation than that of rainwaters. The mean values of the isotopic composition for the groundwater (alluvial and karst) ranges between -3.5 ‰ and -8.6 ‰ for δ18O and between -2.29 ‰ and -6.36 ‰ for δ2H. In general, karst water isotopic composition (δ18O and δ2H) in the study area has less seasonal variations, which indicates the existance of sufficient time for mixing of infiltrated water with water in saturated zone and in turn indicate high groundwater residence time in formation. The least isotopic seasonal variations were observed in largest karstic springs of the region, including Srabgrm, Ghaleshahin, Gharebolagh and Ryjab springs. Consequently, the water of these springs have the greatest residence time in formation and in turn high relative age of water. Around Marab karstic spring, development of karst channels and faster flowing of groundwater resulted in less residence time and low relative age of water.
    Keywords: Oxygen-18, Deuterium, Meteoric Water Line, Karst Springs, Residence time
  • Hooshang Seifi, Bakhtiar Feizizadeh * Pages 341-355
    Snow cover in mountainous basins is known as an important and reliable fresh water resource. Due to the physical conditions of the mountainous environments, it is believed that snow can measurement is still challenge based on traditional methods and techniques. In order to deal with this issue, remote sensing satellite images can be considered as efficient method for identifying snow covers and computing their depth and volume. Within the current research, the Landsat 8 satellite images were employed to detect snow cover surface for the Yamchi basin using NDSI indices and object based image analysis methods. The ground control points were applied to compute the accuracy of results while the overall accuracy was computed to be about 90%. In order to measure the snow cover depth and compute water discharge, the Sentinel A1 and D-InSAR satellite imagery were employed. In context of detection snow cover using Landsat 8 images, the satellite images for September indicated no snow cover for the study which accordingly employed as basic data for comparing against winter season satellite images and accordingly computing the snow cover and depth using the interferometry approaches. The results were verified by ground data.The correlation coefficients were computed to be about 85%. With confidence in the accuracy of the maps, the snow volume was also obtained through surface and snow depth maps. Accordingly, the correlation between snow depth of ground control points the obtained snows depth from differential radar interference were employed to compute water discharge of the study area.
    Keywords: Snow depth, Snow Cover Surface, Sentinel A1, D-InSAR Method, Yamchi Basin
  • Jalal Bazargan, Hadi Norouzi * Pages 356-360
    The optimization of the Muskingum method coefficients is important for increasing the accuracy of the method. One of the main problems of this method is the estimation of the outflow rate at the time of flood initiation, which is usually equal to the inflow rate at the same time. In this study, due to the uncertainty of the equilibrium of the outflow rate at the time of flood initiation with the inflow rate at the same time, using the Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm, in addition to calculating the coefficients of the linear Muskingum method (X, K), the outflow value in The flood initiation time is optimized in proportion to the amount of inflow at the same time, and then calculated using the calculated coefficients and the entered outflow rate is utilized using a flow that is considered as flood observations to calculate the flood outflow Other related items can be used at the same hydrometric stations. The accuracy of this method has been increased using the proposed solution in this research.
    Keywords: Linear Muskingum Method, Particle Swarm Optimization (PSO) Algorithm, Outflow Uncertainty, Outflow Optimization
  • Maryam Parhizkari Pages 361-364
    Near the most of real-world decision-making issues, especially in the water resource management area, are multi-objective issues that are taken based on different and conflicting goals. Due to the wide range of application of these issues, different models have been proposed to solve them, NSGA-II and MOPSO are the most important of these multi-objective optimization models. The purpose of this study is to compare the performance of NSGA-II and MOPSO algorithms in solving multi-objective optimal operation of a hydropower reservoir. Due to the fact that the hydropower reservoirs are involved in providing the peak load of the network electricity, a neural network to predict daily energy prices in peak hours was developed initially, then the results were used to optimize the multi-objective operation of Karun 5 Dam reservoir, includes two goals of maximizing annual income and maximizing minimum daily energy production. Although the run time of the NSGA-II method is about twice as high as the MOPSO, the precision of its results is 20% better for both purposes than MOPSO.
    Keywords: Peak consumption, Peak Load, Neural Network, Electricity Network, PAB
  • Nasim Nahavandi *, Ali Ahmadian Pages 372-377
    Water scarcity is now one of the most critical challenges in most countries around the world, especially in Iran. One of the key ways to control and manage this issue is the investigation of the water demand. Qom city has always been encountered with a threat due to its location in the dry area of the country and in the absence of proper management in the near future, there will be serious dangers in this field. The purpose of this thesis is investigation of water demand dynamics from method of system dynamics in Qom city. Dynamic of various variables such as population, water demand, surface water resources, ground water, water supply in this model has been used by Vensim software. The maximum relative difference (%) of this model for estimation of water demand was found to be 7%. The change of birth rate from 4% to 2% resulted in 29% reduction of water demand level in 1405 compared with current trend. . Base on this result, the policy of population control had the most important effect on water demand. The price effect on water demand is negligible, so that, 20% increase of price leaded to 2.04% reduction in level of water demand in 1405 compared with current trend.
    Keywords: water scarcity, Water Demand management, system dynamics, Vensim Software