فهرست مطالب

اکو هیدرولوژی - سال ششم شماره 2 (تابستان 1398)
  • سال ششم شماره 2 (تابستان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/04/01
  • تعداد عناوین: 19
|
  • علی سردارشهرکی*، ام البنین بدر افشان صفحات 267-279
    مدیریت یکپارچه منابع آب کشور، تاثیر بسیار زیادی در فرایند توسعه پایدار کشور ایران در زمینه‏هایی مانند رشد اقتصادی، امنیت غذایی، توسعه پایدار منابع آب و حفظ محیط‏ زیست بشر دارد. از طرفی، بسیاری از تهدید‏های زیست‏محیطی، تخریب منابع آب و آلودگی‏های آن، نتیجه فعالیت‏های غیر منطبق با محیط‏ زیست است. بنابراین، در مطالعه حاضر از تکنیک تحلیل سلسله مراتبی فازی برای تعیین اولویت منابع آب سد کهیر با رویکردهای مدیریتی اقتصادی و زیست‏محیطی در سال آبی 1394 1395 استفاده شده است. طبق نتایج، براساس رویکرد اقتصادی، بخش کشاورزی با بیشترین وزن، در اولویت نخست قرار گرفت. وزن بخش کشاورزی 72/0 به دست آمد. در رویکرد زیست‏محیطی، بخش محیط‏ زیست به عنوان گزینه برتر با وزن 65/0 و بخش کشاورزی و شرب به ترتیب با وزن 19/0 و 16/0 در اولویت دوم و سوم قرار گرفتند. از این رو، پیشنهاد می‏ شود با توجه به وضعیت معیشتی منطقه مطالعه شده و در اولویت قرارگرفتن بخش کشاورزی در رویکرد مدیریتی (به خصوص اقتصادی)، مسئولان مربوط به آن توجه زیادی به این بخش داشته باشند.
    کلیدواژگان: اولویت‏بندی، تحلیل سلسله مراتبی فازی (FAHP)، رویکردهای مدیریتی، سد کهیر، منابع آب
  • مجید محمدی، سیدفرهاد موسوی، سعید فرزین*، حجت کرمی صفحات 281-293

    بهره‏برداری بهینه از مخازن سدها، یکی از مباحث ضروری در مدیریت منابع آب و به‏ویژه منابع آب سطحی است. در پژوهش حاضر، پس از معرفی الگوریتم بهینه‏سازی وال، عملکرد این الگوریتم به‏تنهایی و در حالت ترکیب با الگوریتم ژنتیک در مسئله بهره‏برداری بهینه از مخزن سد سلمان فارسی ارزیابی شده است. در مسئله بهینه‏سازی حاضر، تابع هدف به‏صورت کمینه‏سازی کل کمبود طی بهره‏برداری تعریف شده است. همچنین، محدودیت‏های معادله پیوستگی مخزن، حجم ذخیره مخزن و حجم رهاسازی از مخزن بر تابع هدف مسئله اعمال شده‏اند. عملکرد حاصل از الگوریتم‏های پیشنهادی با عملکرد حاصل از الگوریتم ژنتیک به‏عنوان یکی از الگوریتم‏های رایج در این زمینه و برنامه‏ریزی غیرخطی به‏عنوان بهینه‏یاب مطلق مقایسه شده‏ است. عملکرد مدل‏ها براساس شاخص‏های اطمینان‏پذیری، برگشت‏پذیری، آسیب‏پذیری و پایداری ارزیابی شده است. نتایج به دست آمده از جواب‏های بهینه نشان دادند جواب بهینه مطلق براساس روش برنامه‏ریزی غیرخطی و با استفاده از نرم‏افزار لینگو برابر 181/0 به دست آمده است و جواب بهینه مدل‏های الگوریتم هیبریدی وال-ژنتیک، الگوریتم ژنتیک و الگوریتم وال به ترتیب با 9/2، 2/24 و 0/337 درصد افزایش نسبت به جواب بهینه مطلق در رتبه‏های اول تا سوم قرار دارند. همچنین، نتایج به دست آمده از شاخص‏های ارزیابی عملکرد مدل‏ها نشان دادند از نظر اطمینان‏پذیری و آسیب‏پذیری، مدل برنامه‏ریزی غیرخطی و از لحاظ برگشت‏پذیری، الگوریتم ژنتیک و از نظر پایداری، الگوریتم هیبریدی وال-ژنتیک بهترین عملکرد در بین مدل‏ها را دارند. به منظور انتخاب برترین مدل براساس تابع هدف و شاخص‏های ارزیابی عملکرد مدل‏ها از روش تصمیم‏گیری چندمعیاره استفاده شده است. نتایج به دست آمده از این روش نشان دادند عملکرد الگوریتم هیبریدی وال-ژنتیک در رتبه اول قرار دارد و مدل‏های برنامه‏ریزی غیرخطی، الگوریتم ژنتیک و الگوریتم وال به ترتیب در رتبه‏های بعدی قرار دارند.

    کلیدواژگان: الگوریتم‏ هیبریدی وال-ژنتیک، الگوریتم بهینه‏سازی وال، بهره‏برداری بهینه از مخزن سد سلمان فارسی، برنامه‏ریزی غیرخطی، تصمیم‏گیری چندمعیاره
  • محمد ابوالقاسمی، محمد فیاض، صدیقه زارع کیا*، محمد تقی زارع صفحات 295-304
    Astragalus kahiricusاز گونه های علوفه ای مرغوب است که انتشار گسترده ای در شمال، شمال شرق ، مرکز و جنوب شرقی و بخش مرکزی کشور دارد. از این گیاه خوش خوراک به شدت در تمامی مراحل فنولوژیک برای چرای دام استفاده می شود. در مطالعه حاضر، تاثیر روش های مختلف جمع آوری آب باران شامل کنتور فارو، پیتینگ و هلالی آبگیر و فصل کاشت بر استقرار گونه A.kahiricus در منطقه کالمند بهادران بررسی شد. بذور با توجه به مطالعات قوه نامیه در آزمایشگاه خراش داده شدند. بذور خراش داده شده در قالب طرح آماری اسپلیت پلات با تیمار اصلی تاریخ کشت در پاییز و اواخر زمستان 1392 و تیمارهای فرعی روش کاشت پیتینگ، فارو، هلالی آبگیر در سه بلوک مقایسه شد. در بهار تعداد پایه‏های مستقرشده در هر کرت شمارش و تجزیه و تحلیل شد. براساس نتایج، کشت پاییزه موفق‏تر از کشت بهاره بوده است. اگرچه در تیمار هلالی آبگیر 18 درصد بذرها سبز شدند و نسبت به سایر تیمارها نتایج بهتری در سبزشدن بذور به دست آمد، به دلیل خشکسالی فقط حدود 4 درصد بذور سبزشده مستقر شدند. به طور کلی، استقرار کم بذور بیان کننده آن است که ذخیره نزولات همراه با کاشت مستقیم بذور در مراتع استان یزد با بارندگی متوسط کمتر از 100 میلی متر با ریسک زیادی روبه روست، به طوری که در سال‏های خشکسالی با بارندگی کمتر از میزان متوسط، احتمال سبزنشدن بذور یا خشک شدن نهال های کوچک مستقرشده وجود دارد. در این مناطق بهتر است روش‏های کشت نهال‏های گلدانی همراه با ذخیره نزولات بررسی شود.
    کلیدواژگان: اصلاح مرتع، ذخیره نزولات، مراتع خشک
  • بهزاد حصاری*، پریسا یوسفی، مهدی علینیا صفحات 305-321
    هدف از پژوهش حاضر، مقایسه روش‏های مختلف جداسازی دبی پایه براساس آمار یازده ساله (1380-1390) جریان روزانه پنج ایستگاه آب‏سنجی واقع در غرب دریاچه ارومیه بود. به این منظور، از روش‏های محدوده زمانی ثابت، محدوده زمانی جابه جاشونده، حداقل موضعی، الگوریتم لاین و هالیک با چهار فیلتر عددی و اکهارت با دو فیلتر عددی استفاده شد. پس از آن، مقادیر شاخص جریان پایه به دست آمده با استفاده از معیارهای همبستگی جریان، میانگین مطلق خطا و مجذور میانگین مربعات خطا تحلیل شد. نتایج نشان داد میانگین سالیانه شاخص مربوطه برای تمامی ایستگاه‏ها در کل دوره بین 5/74 و 8/89 در نوسان است که نشان دهنده مشارکت زیاد آب‏های زیرسطحی در تامین جریان این رودخانه‏هاست. همچنین، نتایج نشان داد در تمامی ایستگاه‏ها الگوریتم لاین و هالیک با فیلتر عددی 9/0 و در کنار آن، روش اکهارت با فیلتر 9/0 مناسب‏ترین روش برای استخراج جریان پایه بودند. این دو روش منتخب می‏توانند در غیاب روش‏های ردیابی با مواد شیمیایی، برای استخراج جریان پایه در منطقه مطالعه شده مفید باشند. پس از انتخاب بهترین روش، جریان پایه در ایستگاه‏های بند، بابارود و تپیک با استفاده از داده‏های بلندمدت جریان محاسبه شده و تاثیر احداث سد و مصارف کشاورزی بر دبی پایه بحث شد. سپس، روند سالانه جریان پایه ایستگاه بند با استفاده از آزمون من-کندال بررسی شد. نتایج تحلیل روند نشان داد جریان پایه این ایستگاه روند نزولی معنا‏داری دارد.
    کلیدواژگان: جداسازی جریان پایه، روش اکهارت، روش لاین و هالیک، روش محدوده زمانی ثابت و جابه جاشونده، غرب دریاچه ارومیه
  • سارا جمالی، امیر احمد دهقانی*، عبدالرضا ظهیری، نیکو ترات، کریستین اشمیت صفحات 323-339
    تبادل هایپریک در مجاری روباز در چرخه اکولوژی و هیدرولوژی بسیار تاثیرگذار است. پشته‏های رسوبی از جمله عوامل مورفولوژیکی رودخانه هستند که جریان هایپریک را تحت تاثیر قرار می‏دهند. در تحقیق حاضر، جریان ماندگار در اطراف یک پشته رسوبی سه بعدی متقارن با قاعده بیضی (m64/0×m2) و ارتفاع 1/0 متر در یک فلوم آزمایشگاهی بررسی شد. برای بررسی آثار استغراق، مطالعات آزمایشگاهی پشته رسوبی در دو حالت غیر مستغرق و مستغرق کامل بررسی شد. همچنین، الگوی جریان و میدان فشار در اطراف پشته رسوبی توسط مدل ریاضی شبیه‏سازی شد. سپس، الگوی فشار محاسبه شده از مدل ریاضی به عنوان شرایط مرزی روی مرز بالایی پشته رسوبی قرار گرفت و جریان زیرسطحی با استفاده از مدل آب زیرزمینی به صورت سه بعدی شبیه‏سازی شد. نتایج تحقیق نشان داد شاخص بی‏بعد دبی تبادلی بین جریان سطحی و زیرسطحی، با افزایش دبی جریان کاهش داشته و تغییرات آن همبستگی مناسبی با عدد رینولدز محیط متخلخل پشته نشان می دهند. درصد دبی تبادلی به دبی جریان سطحی در محدوده 5/3 تا 5/7 است. با افزایش دبی جریان، گسترش فضایی خطوط جریان افزایش داشته و در شرایط غیر مستغرق گسترش عرض آن شبیه جریان‏های هایپریک ناشی از فرم بسترهای ریفل-پول و دیون دوبعدی است. همچنین، نتایج نشان داد توزیع فراوانی طول خطوط جریان و زمان ماندگاری ذرات در محیط متخلخل پشته نیز از الگوی لوگ نرمال پیروی می‏کند که با افزایش دبی جریان به توزیع متقارن نزدیک‏تر می‏شود. در ضمن، با افزایش دبی جریان، زمان ماندگاری میانه بی‏بعد ذرات در محیط متخلخل پشته (tm*)، کاهش داشته و در این آزمایش‏ها بین 004/0 تا 01/0 است.
    کلیدواژگان: پشته رسوبی میانی، جریان هایپریک ، دبی تبادلی، زمان ماندگاری
  • محمد اشرفی، کامران زینال زاده*، سینا بشارت، مهدی یاسی صفحات 341-352
    بهره‏مندی از مدل‏‏های هیدرولوژیک، امکان برنامه‏ریزی صحیح و پایدار در مدیریت منابع آب را فراهم می‏کند. در پژوهش حاضر، با هدف شبیه‏سازی جریان حوضه آبخیز الند (واقع در حوضه رود ارس) به‏عنوان آبخیزی تحت تاثیر فعالیت‏های انسانی، مدل WEAP توسعه، واسنجی و اعتبارسنجی شد. به این منظور، یک دوره آماری 11 ساله (1379 تا 1390) برای واسنجی و یک دوره پنج ساله (1390 تا 1395) به منظور اعتبارسنجی مدل در نظر گرفته شد. نتایج شبیه‏سازی مدل در خروجی حوضه آبخیز نشان داد شاخص‏های آماری ضریب تعیین و ضریب نش ساتکلیف در دوره واسنجی به‏ترتیب برابر با 96/0 و 85/0 و در دوره اعتبارسنجی به‏ترتیب برابر با 79/0 و 78/0 بودند. این نتایج بیان کننده عملکرد خوب مدل WEAP در شبیه‏سازی رفتار هیدرولوژیک اعم از بارش-رواناب، جریان پایه، آب زیرزمینی و سایر اجزای بیلان آبی حوضه آبخیز الند است. در تحقیق حاضر، نتایج شبیه‏سازی سناریوی تامین آب شرب منطقه از سد آق‏چای بیان کننده کاهش در افت سطح آب زیرزمینی و افزایش حجم آبخوان به میزان سالیانه 4/5 میلیون مترمکعب بود.
    کلیدواژگان: اعتبارسنجی مدل، بیلان آب، توسعه پایدار، مدیریت آب، واسنجی مدل
  • فاطمه تیموری، ام البنین بذرافشان*، الهام رفیعی ساردویی صفحات 353-368
    تغییرات جهانی اقلیم و کاربری اراضی می‏تواند به شدت بر میزان فرسایش و توانایی خاک برای حفظ کشاورزی و به تبع آن، بر امنیت غذایی منطقه‏ای یا جهانی تاثیر بگذارد. هدف از پژوهش حاضر، ارزیابی اثر تغییر اقلیم و تغییرات کاربری اراضی بر فرسایش با استفاده از مدل RUSLE است. از این رو، تغییرات آب و هوایی براساس دو سناریوی تغییر اقلیم RCP2.6 و RCP8.5 با استفاده از مدل آماری برای دوره‏های 2016-2030 و 2031-2050 نسبت به دوره پایه (1986-2015) استفاده شدند. مدل LCM برای پیش بینی تغییرات کاربری زمین و پوشش گیاهی در حوضه آبخیز کندران استفاده شد. نتایج نشان داد فاکتور فرسایش باران (R-factor) و عامل پوشش گیاهی (C-factor) در مدل RUSLE تحت تاثیر مستقیم تغییرات اقلیمی و نیز تغییرات کاربری اراضی و پوشش گیاهی قرار دارند. به طوری ‏که میزان فاکتور فرسایش‏پذیری از 38/76 در دوره پایه به 7/83 در دوره 2016-2030 و 3/82 MJ mm ha-1 h-1 y-1 در دوره 2031-2050 افزایش خواهد یافت. همچنین، فاکتور پوشش گیاهی از 225/0 در دوره پایه به 43/0 در دوره 2016-2030 و 56/0 در 2031-2050 افزایش می‏‏یابد. میانگین فرسایش خاک در دوره پایه 8/9 (تن در هکتار در سال) بود که طی دو دهه آینده (2016-2030) با استفاده از دو سناریوی بررسی شده، به طور متوسط 16 درصد (37/11) و طی پنج دهه آینده 20 درصد (3/10) بر میزان فرسایش افزوده می‏شود.
    کلیدواژگان: تغییرات اقلیمی، تغییر پوشش زمین، مدل LCM، مدل RUSLE، مدل SDSM
  • سیده زهره احمدپور، ایمان احمدیان فر*، سید امین اصغری پری صفحات 369-383
    هریک از مصارف گوناگون آب مانند کشاورزی، شرب و صنعت نیازمند آب با کیفیتی مشخص هستند که حدود کیفی آن، با نمونه برداری‏های مکرر، آزمایش و تحلیل نتایج مشخص می‏شود‏. هزینه نمونه‏برداری از آب‏های سطحی، اندازهگیری پارامترهای کیفی در محیط آزمایشگاه و خطاهای انسانی، از جمله مشکلات موجود در تخمین غلظت پارامترهای کیفی اند‏. به همین منظور، برای الگوبندی پارامترهای کیفی آب، روش‏های مختلفی وجود دارد که در این بین، روش‏های داده مبنا در دهه‏های اخیر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته ‏است. بنابراین، هدف اصلی در تحقیق حاضر، تخمین و مدل‏سازی پارامترهای کیفی آب با استفاده از روش‏های داده‏کاوی نوین، بهبود عملکرد روش‏های داده‏کاوی با کمک تئوری موجک و مقایسه آنها با سایر روش‏های داده‏کاوی متداول است. به‏بیانی دیگر، با استفاده از روش‏ داده‏کاوی ماشین یادگیری قدرتمند (ELM) و شبکه عصبی پرسپترون چندلایه (MLP‏)، پارامترهای کیفی آب (‏Cl، EC‏، Mg‏ و TDS‏) مدل سازی شد. ارزیابی این دو مدل توسط معیارهای آماری ضریب همبستگی (R)‏، ریشه میانگین مربع خطا (RMSE)‏ و میانگین قدر مطلق خطا‏ (MAE) و خطای استاندارد نسبی (RSE) برای داده‏های دوره آماری 20 ساله‏، انجام شد. با توجه به نتایج، مشخص شد که روش ELM توانسته است به طور متوسط ضریب همبستگی معادل 97/0 را ارائه کند. با وجود آنکه هر دو مدل نتایج قابل قبولی به همراه داشتند، اما در نهایت نتایج نشان داد مدل ELM نسبت به مدل MLP دقت بیشتری برای پیش‏بینی پارامترهای کیفی آب دارد.
    کلیدواژگان: پارامترهای کیفی آب، روش ماشین یادگیری قدرتمند‏، شبکه عصبی پرسپترون چندلایه
  • حبیب اله مهدوی وفا *، رحمان شریفی صفحات 385-395

    تقاضای آب از مولفه‏‏های اصلی تصمیم‏‏گیری برای مدیریت منابع، آبخیزها و پدیده‏‏هایی نظیر خشکسالی به شمار می‏‏رود. بنابراین، شناخت ظرفیت‏های آبی برای مدیریت بهینه منابع، آبخیزها و پدیده هایی نظیر خشکسالی لازم است. مدیریت منابع آب‏های سطحی و ریسک خشکسالی کشور، همچنان با نبود سامانه ای مواجه است که تصمیم گیران را در به کارگیری تصمیم های درست و به موقع پشتیبانی کند. برای ایجاد چنین سامانه ای، لازم است اقدامات اساسی در خصوص شناخت موضوع و ظرفیت‏‏های داده‏‏های کشور بررسی و ارزیابی شود. با توجه به اینکه شبیه‏سازی بارش- رواناب یکی از تحقیقات مهم هیدرولوژیکی در علوم مهندسی آب محسوب می‏شود، در پژوهش حاضر شبیه سازی فرایندهای هیدرولوژیکی حوضه کارده با استفاده از شاخص بارش پیشین(API) بررسی شد که به تخمین آستانه شروع رواناب با بهره گیری از شبیه ساز بارش و رواناب می‏پردازد. سپس، شاخص بارش پیشین به دست آمد و بین هر دو شاخص با روزهای پیشین 1، 2، 3، 4، 5، 6، 7، 10، 15، 20، 25 و 30 روزه با رواناب حوضه همبستگی برقرار شده و نتایج مقایسه شد. نتایج تحقیق نشان داد بیشترین تفاوت‏ها در شاخص بارش پیشین با رواناب در حوضه کارده مربوط به روزهای 20 و 30 با تفاوت مقدار ضریب تبیین 4 درصد است. درنهایت، بیشترین همبستگی شاخص بارش پیشین با رواناب در روز یکم بوده که مقدار ضریب تبیین برابر 56 درصد است.

    کلیدواژگان: بارش- رواناب، حوضه کارده، خراسان رضوی، شبیه سازی
  • دیبا غنچه پور، امیر سعدالدین*، عبدالرضا بهره مند، عبدالرسول سلمان ماهینی، آنتونی جیکمن صفحات 397-414
    خروجی مدل‏های گردش عمومی جو به دلیل تفکیک مکانی درشت آنها، در مقیاس منطقه‏ای و محلی کاربرد ندارند و لازم است در سطح کوچک‏تر ریزمقیاس شوند. در پژوهش حاضر عملکرد مدل SDSM برای ریزمقیاس‏نمایی متغیرهای بارش، کمترین و بیشترین دما در حوضه رودخانه گرگان رود بررسی شده و به‏منظور انتخاب متغیرهای پیش‏بینی‏کننده، روش غربالگری کمی به‏کار گرفته شد. نتایج نشان‏دهنده کارایی مدل SDSM برای ریزمقیاس‏نمایی خروجی‏های مدل CanESM2 در مقیاس حوضه رودخانه گرگان رود بود. بنابراین، مدل SDSM برای ریزمقیاس‏نمایی متغیرهای یادشده تحت سناریوهای RCP2.6 و RCP8.5 و برای سه دوره 2006-2040، 2041-2070، و 2070- 2100 استفاده شد. همچنین، روند تغییرات متغیرهای یادشده در دوره 2006-2040 بررسی شد. براساس نتایج، مقدار بارش در ایستگاه‏های تمر، چشمه‏خان، بهلکه‏داشلی و غفارحاجی در هر سه دوره زمانی بررسی شده و تحت هر دو سناریو افزایش یافته و در مقابل، در ایستگاه‏های گرگان و ارازکوسه کاهش می‏یابد. علاوه بر این، مقدار کمترین دما نیز در دوره‏های بررسی شده و تحت هر دو سناریو در ایستگاه‏های گرگان، چشمه‏خان، و ارازکوسه (به جز دوره 2071-2100 تحت سناریوی RCP8.5) افزایش یافته و در ایستگاه‏های تمر، بهلکه‏داشلی و غفارحاجی کاهش می‏یابد. در هر سه دوره بررسی شده و تحت هر دو سناریو مقدار بیشترین دما در ایستگاه‏های‏ گرگان، تمر، چشمه‏خان، و ارازکوسه افزایش یافته و در ایستگاه‏های کلیماتولوژی بهلکه داشلی و غفارحاجی کاهش می‏یابد. به طور کلی، جهت مشابهی در نوسان متغیرهای اقلیمی بررسی شده در ایستگاه‏های یاد‏شده قابل پیش بینی نیست.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، حوضه رودخانه گرگان رود، ریزمقیاس‏نمایی، غربالگری کمی، SDSM، RCP2.6، RCP8.5
  • یزدان یاراحمدی*، حسین یوسفی، محمدحسین جهانگیر، سید جواد ساداتی نژاد صفحات 415-429
    مدیریت یکپارچه حوضه های آبخیز، تضمین کننده استفاده بهینه از منابع آب و خاک در اکوسیستم های طبیعی و غیرطبیعی است. برای رسیدن به این هدف، به اطلاعات جامعی از رویکردهای متفاوت مدیریتی و اجرایی و نیز ویژگی های فیزیکی، اقتصادی - اجتماعی و اکولوژیک حوضه های آبخیز نیاز است. در پژوهش حاضر از مدل EPA - SWMM برای شبیه سازی کمی سیلاب ناشی از بارندگی برای منطقه 6 شهرداری تهران استفاده شد. شبیه سازی برای رگبار‏های شش ساعته با دوره بازگشت‏های دو، پنج و 10 ساله و برای مدت 12 ساعت انجام پذیرفت. نتایج شبیه سازی نشان می دهد برخی قسمت‏های شبکه که شامل تعدادی از گره ها و مجاری منتهی به مسیر‏های بحرانی هستند، به دلیل حجم زیاد جریان، توانایی عبور رواناب را در برخی نواحی منطقه 6 تهران در شرایط موجود ندارد. علت اصلی این اتفاق را می توان آب گرفتگی ها، کوچک بودن سطح مقطع مجاری آب رو و همچنین شیب کم در برخی مجاری دانست. در پژوهش حاضر به منظور اعتبارسنجی مدل از آمار پنج واقعه بارندگی استفاده شده و سرعت رواناب محاسبه شد. شاخص‏های کارایی مدل در پژوهش حاضر شامل ناش - ساتکلیف، ریشه مربع خطا و بایاس است. نتایج به دست آمده از واسنجی مدل نشان داد انطباق خوبی بین داده‏های شبیه سازی شده و مشاهداتی وجود دارد و بیان کننده دقت زیاد مدل برای این منطقه است، به طوری که مقدار ضریب ناش (NS) برای بارندگی ها به ترتیب 88/0، 71/0، 89/0، 74/0 و 77/0 است. در ضمن، مشخص شد علت آب گرفتگی در بعضی کانال ها و مجاری به دلیل نبود ظرفیت کافی مجاری است. همچنین، گاهی با وجود ظرفیت کافی کانال که مدل نیز آن را تایید می‏کند، آب گرفتگی وجود دارد، دلیل آن هم مربوط به انباشت زباله در این کانال هاست. با توجه به نتایج یادشده، می‏توان از این مدل در طراحی‏های مناسب و ارزیابی سیستم‏های شبکه زهکشی شهری استفاده کرد.
    کلیدواژگان: رواناب، سیلاب شهری، شبکه زهکشی شهری، منطقه 6 شهرداری تهران، مدل SWMM
  • بررسی تاثیر تغییرات اقلیم آینده بر تغییرات دما، بارندگی و منحنی‏های شدت - مدت- فراوانی در مناطق خشک (مطالعه موردی: حوضه تهران-کرج)
    محسن یوسفی ملکشاه*، رضا قضاوی، سیدجواد ساداتی نژاد صفحات 431-445
    با توجه به اینکه ایران غالبا در آب و هوای گرم و خشک تا نیمه خشک قرار دارد، ارزیابی و پایش درازمدت شرایط اقلیمی می‏تواند تاثیر درخور توجهی بر مدیریت‏های کلان منابع آب کشور داشته باشد. به این منظور، در پژوهش حاضر ضمن تهیه اطلاعات مورد نیاز از ایستگاه سینوپتیک مهرآباد در حوضه آبخیز تهران-کرج، واقع در استان‏های تهران و البرز، اقدام به پیش بینی پارامترهای بارندگی، دمای ‏بیشینه و دمای کمینه، توسط مدل ریزمقیاس نمایی SDSM و تحت سناریوهای جدید گزارش پنجم (AR5) هیئت بین الدول و مدل گردش عمومی CanESM2 شد. سپس، با توجه به خروجی‏های مدل یادشده، منحنی‏های شدت- مدت- فراوانی در دوره بازگشت‏های مختلف و برای دوره‏های مشاهداتی (1986 2015) و آینده (2021 2050 و 2051 2080) استخراج شد. نتایج نشان دادند هرچند، بارندگی زمستانه و تابستانه در دوره‏های (2021 2050) و (2051 2080) در هر سه سناریو افزایش داشته است، اما در مجموع بارندگی سالانه برای هر سه سناریو و در هر دو دوره کاهش خواهد یافت (به میزان 17/6، 02/8 و 48/8 درصد به ترتیب برای سناریوهای 6/2، 5/4 و 5/8، طی دوره 2021-2050 و به میزان 43/9، 98/7 و 56/8 درصد طی دوره 2051-2080). به رغم اینکه میانگین دمای سالانه تغییرات محسوسی را نسبت به دوره مشاهداتی نشان نداده، اما بررسی تغییرات داده‏های دما در سناریوهای مختلف بیان کننده سیر صعودی میانگین دمای سالانه در دوره‏های پیش بینی شده است. همچنین، شدت بارندگی در دوره‏های 2021-2050 و 2051-2080 و در هر سه سناریوی 6/2، 5/4 و 5/8 (دوره بازگشت‏های 2، 5، 10، 25، 50 و 100 سال و مقیاس‏های زمانی 17/0، 33/0، 5/0، 1، 2، 4، 8، 12، 16، 20 و 24 ساعت) نسبت به دوره مشاهداتی (1986 2015) کاهش خواهد یافت. به طوری که سناریوی 6/2 در دوره آماری 2021-2050، و سناریوی 5/4 در دوره آماری 2051-2080، بیشترین کاهش شدت بارندگی را نسبت به دوره مشاهداتی خواهند داشت. اما مقایسه سناریوهای پیش بینی شده با یکدیگر (همه دوره بازگشت‏ها و مقیاس‏های زمانی مد نظر) نشان می‏دهد شدت بارندگی به ترتیب در سناریوهای 6/2، 5/4 و 5/8 در دوره آماری 2021-2050 و سناریوهای 5/4، 5/8 و 6/2 در دوره آماری 2051-2080 با شیب ملایمی افزایش خواهد یافت.
    کلیدواژگان: تغییرات اقلیم، مدل‏های ریزمقیاس نمایی، مدل گردش عمومی جو، منحنی شدت - مدت - فراوانی
  • اسفندیار عباس نوین پور *، مریم خضری صفحات 447-463

    دشت میاندوآب جزء حوضه آبخیز دریاچه ارومیه است که در سالیان اخیر به گونه ای چشمگیر از کمیت و کیفیت منابع آبی آن کاسته شده است. تعیین آسیب‏پذیری آب زیرزمینی ابزاری مفید برای سنجش حساسیت آبخوان نسبت به آلودگی را فراهم می‏آورد. هدف از پژوهش حاضر، تعیین آسیب‏پذیری آبخوان با استفاده از مدل‏های AVI، GODS وDRASTIC و همچنین مدل DRASTIC واسنجی‏شده است که سبب می شود پتانسیل آسیب‏پذیری نسبت به آلودگی با دقت بیشتری قابل تعیین باشد. در تحقیق حاضر به منظور فراهم آوردن لایه‏های اطلاعاتی مورد نیاز برای تهیه هر یک از مدل‏های آسیب‏پذیری در محیط نرم‏افزار ArcGIS، داده و اطلاعات ارائه شده توسط سازمان آب‏ منطقه‏ای آذربایجان ‏شرقی استفاده شد. مقادیر جدید مدل DRASTIC واسنجی‏شده با استفاده از همبستگی بین هر پارامتر و غلظت نیترات به دست آمده از آنالیز 16 نمونه آب برداشت‏شده در مردادماه 1395 انجام شد. همچنین، صحت‏سنجی نقشه‏های نهایی آسیب‏پذیری با مقادیر نیترات نیز صورت گرفت. مقدار ضرایب تعیین شده بین غلظت نیترات و مدل‏های آسیب‏پذیری AVI،GODS، DRASTIC و DRASTIC واسنجی‏شده به‏ترتیب 004/0، 13/0، 18/0 و 33/0 برآورد شد. نتایج نشان داد مدل دراستیک بعد از واسنجی با داده‏های نیترات بهترین مدل برای ارزیابی آسیب‏پذیری آبخوان دشت میاندوآب نسبت به آلودگی است. بر این اساس، مشاهده شد که بیشترین آسیب‏پذیری آب زیرزمینی نسبت به آلودگی در قسمت‏های شمال‏ شرقی و بخش‏هایی از غرب دشت و کمترین آسیب‏پذیری در قسمت‏های جنوبی و جنوب ‏شرقی دشت وجود دارد.

    کلیدواژگان: دشت میاندوآب، مدل GODS، مدل AVI، مدل DRASTIC واسنجی شده، نیترات
  • الهه ذرتی پور، امیر سلطانی محمدی*، امین ذرتی پور صفحات 465-478
    برآورد صحیح تبخیر و تعرق گیاه مرجع (ET0)، به‎منظور پایش دقیق نیاز آبی گیاهان و بیلان آب حوضه ها در برنامه‎ریزی‎های کلان آبیاری و زهکشی، ضروری است. تحقیق حاضر با هدف، پایش تغییرات زمانی و مکانی 24 روش تخمین تبخیر و تعرق گیاه مرجع بر مبنای سه روش کلی دمای هوا، تابش خورشید و انتقال جرم، به صورت فصلی و سالانه (طی سال‏های 1996 تا 2005)، در 11 ایستگاه هواشناسی استان خوزستان در ایران انجام شد. روش‎های یادشده با استفاده از شاخص‎های آماری ضریب تعیین (R2)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) برحسب (mm/day) و درصد انحراف (PBIAS) با نتایج روش فائو پنمن‏ مانتیث (PMF-56) مقایسه شد. همچنین، نقشه بهترین روش از هر دسته در محیط ArcGIS تهیه شد. نتایج نشان داد روش‎ها در فصول مختلف عملکردی متفاوت دارند، اما در بیشتر روش‎ها، نتایج رضایت‏بخش بود که دلیل آن می‎تواند نوع اقلیم یکسان و موقعیت جغرافیایی مشابه باشد. با توجه به نتایج سالانه، از بین روش‏های مبتنی بر دما، بلانی کریدل با 92/0R2=‏ و  mm/day9/2RMSE= و هارگریوز سامانی با 91/0R2= و  mm/day2/2RMSE=، از بین روش‎های تابشی،‏ دورنباس و پروت با 93/0R2=‏ و  mm/day3RMSE= و از بین روش‎های انتقال جرم، روش سازمان هواشناسی جهانی (WMO) با 97/0R2=‏ و mm/day 5RMSE= بهترین برآورد ET0 را در استان خوزستان نشان دادند. به‏طور کلی، از بین سه دسته روش، روش‏های دمایی در تخمین ET0 دقت بیشتری را در استان خوزستان نشان دادند. درخور یادآوری است، به‏لحاظ زمانی فصل تابستان نیز در کلیه روش‏های دمایی، تابشی و انتقال جرم کمترین دقت و صحت را نشان داد.
    کلیدواژگان: انتقال جرم، تابش خورشید، تبخیر و تعرق گیاه مرجع، فائو پنمن مانتیث
  • لاله پرویز *، حسین بنیادی صفحات 479-491

    بررسی شاخص‏های اقلیمی با تابعیت داده‏های هواشناسی از عوامل موثر بر تصمیم‏گیری‏های مرتبط با برنامه‏ریزی اقلیمی، کشاورزی، مهندسی منابع آب و به کارگیری راهبردهای مدیریتی است. هدف مقاله حاضر، توسعه مدل سازی عملکرد محصول- شاخص‏های اقلیمی با تاکید بر ورودی‏های مدل براساس تحلیل خوشه‏ای است. استخراج اطلاعات از خوشه‏های مربوط به شاخص‏های اقلیمی با محاسبه میانگین هر خوشه انجام گرفت. شاخص‏های بررسی شده شامل یازده شاخص اقلیمی؛ شاخص‏های لانگ، دومارتن، کوپن 1، کوپن 2، کوپن 3، آنگستروم، ایوانف، سیلیانینوف، بارش موثر، پوشش گیاهی و خشکی بود. مدل سازی عملکرد گندم- شاخص‏های اقلیمی در استان‏های گیلان، اصفهان، کرمانشاه و آذربایجان غربی با استفاده از رگرسیون ساده و شبکه عصبی مصنوعی انجام گرفت. اصلاح شاخص‏های اقلیمی با ساختار صحیح به افزایش دقت در شبیه‏سازی عملکرد محصول منجر شد، برای مثال شاخص سازش در استان کرمانشاه از شاخص دومارتن به کوپن 2، 82/12 درصد افزایش داشت. خطای شبیه‏سازی عملکرد محصول (RMSE) با استفاده از شاخص‏های اقلیمی نسبت به استفاده مستقیم از داده‏های هواشناسی در کل استان‏ها، 66/36 درصد کاهش داشت. استفاده از تحلیل خوشه‏ای در تعیین ورودهای هر دو مدل استفاده شده کارایی مدل را افزایش داد (متوسط RMSE در کل استان‏ها با خوشه‏بندی و بدون خوشه‏بندی به ترتیب برابر با 7/0-15/1 و متوسط RRMSE با خوشه‏بندی و بدون خوشه‏بندی به ترتیب برابر با 29/0- 5/0بود). بنابراین، ترکیب شاخص‏های اقلیمی به‏عنوان ورودی‏های مدل با انجام تحلیل مناسب به بهبود عملکرد مدل سازی منجر می‏شود.

    کلیدواژگان: تحلیل خوشه‏ای، ترکیب، توسعه مدل سازی، عملکرد گندم
  • ارسلان بی نیاز، محمود احمد پوربرازجانی*، سامان ضیایی، حمید محمدی صفحات 493-503
    حدود 6 درصد تولید انرژی برق در ایران مستقیم از انرژی‏‏های تجدیدپذیری همچون نیروگاه های برق‏آبی تامین می شود. بنابراین، هدف پژوهش حاضر، بررسی مسائل مربوط به آثار تغییرات الگوی عرضه آب در مدیریت کلی مخازن و جریان در سدها و برق عرضه شده به مدار طی دوره مطالعه شده است. به طور کلی، ایران قادر به تولید قدرت حتی در شرایط آب کم است. از این رو، جامعه آماری پژوهش اقتصاد ایران در نظر گرفته شده است و نمونه‏ای شامل داده‏‏های تولید انرژی نیروگاه های برق آبی و داده‏‏های میزان مصارف واسطه تامین آب طی سال های 1357 تا 1395 برای بررسی تاثیر مصارف نهاده آب بر تولید انرژی در ایران گردآوری شد. نتایج نشان داد تحت رژیم انتقال حدی صفر مدل اتورگرسیون انتقال ملایم، اگر بازدهی اثر مصرف آب در تولید انرژی برق آبی ایران کمتر از 86/8 باشد، این کاهش توان تولید تا اندازه 022/7 برابر نیز امکان کاهش دارد و در صورتی که تامین آب تحت انتقال ملایم ناشی از تامین مطلوب ذخایر آب بتواند به حالت حدی یک انتقال یابد، بر اساس میانگین انتقال ملایم 8/8 برابری با سرعت زیادی تا ضریب فزاینده تولید برق آبی 038/7 نیز می‏تواند افزایش یابد.
    کلیدواژگان: توان سالانه نیروگاه‏‏های برق آبی، مدل اتورگرسیون انتقال ملایم، میزان مصارف واسطه‏ای آب
  • سید علی موسوی، روح اله آسایش زارچی، مهدی مهرپویا*، بهرام قربانی صفحات 505-518
    هدف اصلی پژوهش حاضر، معرفی نوعی سیستم هیبریدی تجدیدپذیر جایگزین، با نیروگاه بخاری بعثت تهران است. از آنجا که کمبود آب و انتشار گازهای گلخانه‏ای، از مهم ترین دغدغه‏های زیست محیطی است، نیروگاه‏های فسیلی به دلیل میزان مصرف آب و نیز مقدار انتشار دی اکسید کربن، اهمیت درخور توجهی دارند. در مطالعه حاضر، ابتدا با معرفی نیروگاه بخاری بعثت تهران، انواع هزینه‏های مربوط به این نیروگاه از جمله هزینه مصرف آب و نیز هزینه اجتماعی انتشار دی اکسید کربن محاسبه می‏شود. در ادامه، با استفاده از نرم افزار تحلیلگر هومر و اطلس‏‏های انرژی خورشیدی و بادی کشور، سیستم‏های هیبریدی تجدیدپذیری معرفی می شوند که بتوانند توانی معادل نیروگاه بعثت تهران را تولید کنند. از میان سیستم‏های پیشنهادشده‏‏، سیستم هیبریدی باد/ پنل خورشیدی/ باتری/ برق‏آبی، به عنوان سیستم بهینه انتخاب شد. نتایج نشان می‏دهد با استفاده از این سیستم ترکیبی، میزان مصرف آب و انتشار دی اکسید کربن به ترتیب 4429 هزار مترمکعب و 43/1 میلیون تن در سال کاهش می‏یابد. براساس نتایج به دست آمده از آنالیز اقتصادی، هزینه اجتماعی انتشار دی اکسید کربن نیز 35375043 دلار کاهش ‏‏می‏یابد. همچنین، این سیستم ترکیبی هزینه انرژی 0815/0 دلار و هزینه خالص فعلی 673/5 میلیارد دلار دارد.
    کلیدواژگان: انرژی‏های تجدیدپذیر، بحران آب، تحلیل اقتصادی، رد پای آب، رد پای کربن، نیروگاه بعثت تهران
  • حامد جانعلی زاده*، حسین یوسفی، یونس نوراللهی، محمدحسین جهانگیر صفحات 519-531
    استان فارس با رتبه نخست مصرف آب و تولیدات کشاورزی در کشور، بیشترین میزان تولید آلاینده در بخش کشاورزی به واسطه پمپاژ آب را دارد. بنابراین، در قالب شش سناریو راه کار استفاده از پمپ‏های خورشیدی و یا جایگزینی پمپ‏های دیزل با پمپ‏های الکتریکی متصل به شبکه، میزان تغییرات تولید دی اکسید کربن بررسی شد. در سناریوی نخست، روند فعلی؛ در سناریوی دوم، پوشش 50 درصد پمپ‏های دیزلی با برق شبکه و در سناریوی سوم، حالت 25 درصد برق شبکه و 25 درصد استفاده از پنل‏ها بررسی شد. با بررسی قیمت حامل‏های انرژی در ایران و مقایسه آن با ترکیه، سه سناریوی دوم بررسی شد. در سنایوی نخست و چهارم، میزان مصرف انرژی پمپاژ آب طی سال در استان فارس، 5/13 تراوات ساعت و در چهار سناریوی دیگر، 5/10 تراوات ساعت است. میزان آلایندگی در سناریوی نخست تا سوم به ترتیب، 4455، 4098 و 3712 تن دی اکسید کربن بوده است. در سناریوی چهارم تا ششم همین ترتیب تکرار شده است. مقایسه پمپ‏های الکتریکی متصل به شبکه با پمپ‏های دیزل به دلیل بازدهی بیشتر، کاهش آلایندگی به میزان 8 درصد و هزینه اقتصادی به میزان 7/26 درصد را به دنبال دارد. استفاده از برق خورشیدی به رغم آلایندگی کمتر به میزان 6/16 درصد، هزینه بیشتری را به میزان 4/74 درصد به دنبال دارد. توجیه اقتصادی استفاده از برق شبکه در قیاس با استفاده از سوخت دیزل شدت بیشتری یافت، اما از نظر اقتصادی برق خورشیدی اختلاف کمتری را با استفاده از برق شبکه نشان داد.
    کلیدواژگان: آبیاری خورشیدی، استان فارس، چاه‏های کشاورزی، محاسبات اقتصادی، محاسبات دی اکسید کربن تولیدی
  • امیرشهریار کلانتری اسکوئی، یونس نوراللهی*، حسین یوسفی صفحات 533-552

    پژوهش پیش رو به برنامه‏ریزی نیروگاه تلمبه ذخیره سیاه‏بیشه با تابع هدف حفظ آب در چرخه، با رویکرد حفاظت از منابع آبی می‏پردازد. در پژوهش حاضر تاثیر برنامه‏ریزی نیروگاه تلمبه ذخیره سیاه‏بیشه بر تقاضای بار الکتریکی کشوری بررسی شده است. با توجه به منافع فنی، اقتصادی و زیست‏محیطی منابع تجدیدپذیر، تاثیر نصب نیروگاه بادی و خورشیدی (هیبرید با نیروگاه تلمبه ذخیره) بر عملکرد نیروگاه سیاه‏بیشه و بار الکتریکی کشوری نیز بررسی شده است. نتایج پژوهش حاضر نشان می‏دهد برنامه‏ریزی نیروگاه سیاه‏بیشه چه به‏ صورت هیبرید با منابع تجدیدپذیر و چه در حالت عادی، توانایی کاهش یک گیگاواتی پیک سالانه بار سراسری و کاهش بار پیک ماهانه را دارد. در پژوهش حاضر، روزانه در مدت چهار ساعت 3.481.920 مترمکعب آب از سد بالادست به سد پایین‏دست منتقل می شود و تولید توان می‏کند و در مدت پنج ساعت دوباره این آب به سد بالادست پمپاژ می‏شود. با نصب واحدهای نیروگاهی بادی، خورشیدی و بادی-خورشیدی به ترتیب 140/451 ، 929/328 و 069/780 هزار تن میزان انتشار معادل دی‏اکسید کربن کاهش می‏یابد. همچنین، نصب منابع بادی سبب کاهش مصرف انرژی اولیه برابر با 658/158 هزار تن معادل نفت، نصب منابع خورشیدی سبب کاهش 115.677 هزار تن معادل نفت و نصب هم زمان منابع بادی و خورشیدی سبب کاهش 335/274 هزار تن معادل نفت شد.

    کلیدواژگان: سیاه‏بیشه، منابع تولید پراکنده بادی، منابع تولید پراکنده خورشیدی، نیروگاه برق آبی، نیروگاه تلمبه ذخیره
|
  • Ali Sardar Shahraki *, Omolbanin Bazrafshan Pages 267-279
    Integrated management of water resources of the country is a very important violation of Iran's sustainable development process in areas such as economic growth, food security, sustainable development of water resources and the preservation of human environments. On the other hand, many of the environmental threats, destruction of water resources and pollution are the result of activities that are not in accordance with the environment.Therefore, in this study, the fuzzy hierarchy process analysis technique was used to determine the priority of the water resources of the dam in the hill with the economic and environmental management approaches in the year 2015-2016. According to the results, based on the economic approach, the agricultural sector with the highest weight was ranked first. The weight of agricultural sector was 0.72. In the environmental approach, the environmental sector was considered as a superior option with a weight of 0.65 and the agricultural and drinking sector respectively with a weight of 0.19 and 0.16 in the second and third priority respectively. Therefore, it is suggested that, given the livelihood situation in the study area and the priority of the agricultural sector in the managerial (especially economic) approach, officials and state officials in the water sector should pay particular attention to this area.
    Keywords: Prioritization, Water Resources, Management Approaches, Fuzzy Hierarchy Analysis (FAHP), Hiver Dam
  • Majid Mohammadi, Sayed Farhad Mousavi, Saeed Farzin *, Hojat Karami Pages 281-293

    Optimal operation of reservoirs is one of the most important issues in water resources management. In the present study after introducing Whale Optimization Algorithm (WOA), the performance of this algorithm is evaluated separately and in the hybrid with the Genetic Algorithm (hybrid WOA-GA) in the optimal operation problem of Salman Farsi dam reservoir. In the present optimization problem, the objective function is defined as minimizing the total deficit during the operation period. Also, the constraints of the reservoir continuity equation, reservoir storage volume and released volume from the reservoir have been applied to the objective function of the problem. The Performance of proposed algorithms is compared with the performance of the Genetic Algorithm (GA) and Non-Linear Programming (NLP). The performance of models has been evaluated based on Reliability, reversibility, vulnerability and stability criteria. The results of optimal solutions showed that the absolute optimum is equal to 0.181 based on NLP method and using Lingo software and the optimal solutions for the models of the hybrid WOA-GA, GA and WOA with 2.9, 24.2 and 337 percent increase compared to the absolute optimum are ranked first to third respectively. A Multi-Criteria Decision-Making technique (MCDM) has been used to select the best model based on the objective function and evaluation criteria of the models' performance. The results of this technique showed that the performance of the hybrid WOA-Ga model is ranked first, and the models of NLP, GA and WOA are in the next ranks, respectively.

    Keywords: Optimal operation of Salman Farsi dam reservoir, Non-Linear Programming, hybrid Whale-Genetic algorithm, Whale Optimization Algorithm, Multi-Criteria Decision Making
  • Mohammad Abolghasemi, Mohammad Fayyaz, Sedigheh Zarekia *, Mohammad Taghi Zare Pages 295-304
    Astragalus kahiricus is a high quality forage species that has a wide spread in the northeast, north, center, southeast and central part of the Iran. This palatable plant is heavily grazed in all phonological stages by livestock. In this study the effect of rainwater harvesting methods including furrow, pitting and crescent pond and planting season on establishment of A. kahiricus in Kalmand bahadoran were evaluated. The seeds were scratched in vitro according to germination studies. The scratched seeds were compared as split plot design with main treatment of cultivation date in autumn and late winter 2013 and sub treatment of pitting, furrow, crescent pond in three blocks. In the spring, the number of established plant in each plot was counted and analyzed. Based on the results autumn planting been more successful than spring planting. Although 18% of the seedlings were generated in the crescent pond and there were better results than the other treatments, but only 4% of the seeds were established due to drought. Generally low seed establishment suggests that rainfall collecting with seeding in regions with average rainfall less than 100 mm encounters with a high risk. In these areas should be evaluated methods of potted seedlings combined with rainwater harvesting.
    Keywords: rainwater harvesting, Arid rangelands, Range improvement
  • Behzad Hessari *, Parisa Yousefi, Mahdi Alinia Pages 305-321
    The purpose of this study was to compare the different baseflow extraction methods based on the five hydrometric stations data during 2001-2011 located in the west of Lake Urmia. For this purpose, Fixed Interval Method, Sliding Interval Method, Local Minimum, Lyne and Hollick algorithm with four numerical filters and Eckhardt algorithm with two numerical filters were used. Then, baseflow index values were analyzed by the absolute mean error, flow correlation and root mean squares. The results revealed that the average annual index for all stations in the whole period fluctuated between 74.5 and 89.8. So, this value is indicating the high contribution of subsurface flow in supplying of the river flow in the study region. As a result, the method of Lyne and Hollick algorithm with a numerical filter of 0.9 and, besides it, Eckhart with the filter of 0.9 is the most suitable methods and can be useful in the absence of tracing with chemicals to extract the base flow in the study area. After choosing the best method, the base flow at the Band, Babaroud and Tapik stations were calculated using longterm flow data and dam and agricultural consumptions impact on baseflow also discussed. The annual trend of Band station's baseflow was then evaluated using Mann-Kendall test. The results of the trend analysis indicate that the baseflow of this station has a severe downward trend.
    Keywords: baseflow separation, Eckhardt Method, Lyne, Hollick Method, Fixed, Sliding Interval Method, West of Lake Urmia
  • Sara Jamali, Amir Ahmad Dehghani *, Abdolreza Zahiri, Nico Trauth, Christian Schmidt Pages 323-339
    Hyporheic exchange has a crucial effect in ecology and hydrology cycle. Hyporheic flows are highly influenced by stream morphologies like Middle-gravel bars. In this study, flows around a three dimensional symmetric middle gravel bar) 2 m length, 0.64 m width and 0.1 meter height) were investigated. To consider the submergence effect, the experiments were conducted in partial and fully submerged cases. Flow and pressure patterns around middle bar were simulated by a CFD model, then the computed pressure along the bed were assigned as a top boundary condition to simulate the three dimensional subsurface flow using groundwater model. The results showed that dimensionless index of exchange flow decreased by increasing surface flow and have a good linear correlation with Reynolds number in porous media of the bar. The ratio of exchange flow to surface flow was 3.5 to 7.5 percents. Spatial expansion of flow paths increased by increasing discharge and in partial submerged cases, flow paths extended like two dimensional pool-riffles and dunes laterally. Residence time and length of Path lines were log normally distributed which tends to symmetric form by increasing discharge. Dimensionless median residence time is decreased by increasing discharge and ranged from 0.004 to 0.01.
    Keywords: Hyporheic flows, middle gravel bar, residence time, exchange flow
  • Mohammad Ashrafi, Kamran Zeinalzadeh *, Sina Besharat, Mehdi Yasi Pages 341-352
    Utilizing hydrological models allows for the correct and sustainable planning of water resources management. In this research, with the aim of simulating the flow of the Aland watershed (located in the Aras river basin) as a watershed under the influence of human activities, the WEAP model was developed, calibrated and validated. For this purpose, an 11-year statistical period (2001 to 2011) was used to calibrate and a five-year period (2011 to 2016) was used to validate the model. The model simulation results at the basin outlet showed statistical indices of the coefficient of determination and Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) were 0.96 and 0.85, in the calibration period, respectively, and during the validation period there were 0.79 and 0.78, respectively. These results indicate the good performance of the WEAP model in simulating hydrologic behavior, including rainfall-runoff, base flow, groundwater and other components of the water balance of the Aland watershed. In this research, the simulation results of drinking water supply scenario from the Agh Chay Dam indicate a reduction in groundwater level drop and an increase in the volume of aquifer at an annual rate of 5.4 million cubic meters.
    Keywords: Water balance, Sustainable Development, Water management, Model calibration, Model validation
  • Fatemeh TEIMOURI, Ommolbanin Bazrafshan *, Elham Rafiei Sardoei Pages 353-368
    Climate change and land use can greatly affect soil erosion and the ability of the soil to maintain agriculture, and in turn could affect regional or global food security. The purpose of this study was to assess the effect of climate change and land use change on erosion using the RUSLE model. Therefore, climate change is based on two scenarios of climate change, RCP2.6 and RCP8.5 using the statistical model For the period 2015-2030 and 2050-2050. The LCM model was used to predict land use changes in the Kondran watershed. Also, the RUSLE model was used to assess the soil erosion in the base period (1986-2015) and in simulated courses (2016-2030 and 2031-2050) under the influence of climate change scenarios. The results showed that rainfall erosion and factor C in the RUSLE model are directly affected by climate change and land use change and vegetation cover. So that, R-factor will increase from 83.7 in basis period to 83.7 MJ mm ha-1 h-1 y-1 in 2016-2030 and 82.3 in 2031-2050. Also, C-factor will increase from 0.225 in basisi period to 0.43 during 2016-2030 and 0.56 during 2031-2050. The average soil erosion was 9.8 (ton/ha/year) during the base period, which in durint 2016-2030, using the two scenarios examined, averagely 11.37 ton/ha/year will increase and during 2031-2050 will increase to 10.3 ton/ha/year.
    Keywords: climate change, Soil erosion, Land cover change, LCM model, RUSLE model
  • Zohreh Ahmadpour, Iman Ahmadianfar *, Seyed Amin Asghari Pari Pages 369-383
    Each of the various uses of water, such as agriculture, drinking, industry, etc., require water with a specific quality that is characterized by repeated sampling, testing, and analysis of the results. However, the cost of sampling surface water, measuring quality parameters in the laboratory environment, human errors are the most important problems in estimating the concentration of water qualitative parameters. For this purpose, there are several methods for modeling the water quality parameters. In this regard, the data mining methods have been considered by the researchers in recent decades. Therefore, in this research, the main purpose is to estimating and modeling water quality parameters using modern data mining methods and improve the performance of data mining methods with the aim of wavelet theory and compare them with other commonly used data mining methods. In other words, extreme learning machines (ELM) and multi-layer perceptron (MLP) method will be used to model water quality parameters. The evaluation of these two models was performed by statistical criteria Correlation Coefficient (R), root mean square error (RMSE) and mean absolute error (MAE) and relative standard error (RSE) for statistical data of 20 years. According to the results, it was found that the ELM method has been able to averagely provide a correlation coefficient of 0.97. Although both models yielded acceptable results, the results showed that the ELM model has higher accuracy than the MLP model for prediction of water quality parameters.
  • habibollah mahdavivafa *, Rahman Sharifi Pages 385-395

    Water demand is one of the main components of decision making to manage resources, watersheds and phenomena such as droughts. Therefore, recognizing water capacities and demand for water are the main components of decision making for management of water resources and phenomena such as drought. The management of surface water resources and dangers in the country continues to face a lack of a system that supports decision-makers in making timely and correct decisions. In order to establish such a system, it is necessary to consider and evaluate the basic steps in identifying the subject and the country's data capacities. Considering that runoff simulation is one of the most important hydrological researches in water engineering sciences. Therefore, in this study, the simulation of the hydrologic processes of the basin, located in the dry area of Khorasan Razavi province, has been studied using the "Precipitation Index" (API), which estimates the threshold of runoff using the rainfall and trap simulator. The previous rainfall index was calculated and then the results were compared between the two indexes with the previous days 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 15, 20, 25 and 30 days with the flood waters of the basin. The results of this study showed that the pre-rainfall index with runoff in the catchment area had the most differences between days 20 and 30 with a difference of 4% explanation coefficient. Finally, the highest correlation between the previous rainfall index and runoff is on day one,with an explanatory factor of 56%.

    Keywords: Cartilage Basin, Rainfall, Runoff, Simulation, Razavi Khorasan
  • Diba Ghonchepour, Amir Sadoddin *, Abdolreza Bahremand, Abdolrassoul Salmanmahini, Anthony Jakeman Pages 397-414
    In this research, the performance of the SDSM in downscaling of three variables including precipitation, minimum temperature, and maximum temperature in Gorgan-roud River Basin was examined. Screening the predictor variables was done using a quantitative approach. Considering the efficiency of the SDSM to downscale the CanESM2 outputs at the scale of Gorgan-roud River Basin, the model was used to downscale the mentioned variables under two scenarios of RCP2.6 and RCP8.5 for three time periods of 2006-2040, 2041-2070, and 2071-2100. Also, the trend of mentioned changes was examined for the period of 2006-2040. Based on the results, under two scenarios, amount of precipitation will show an increase in the stations of Tamer, Cheshme Khan, Bahlake Dashli, and Ghafar Haji for the three time periods In contrast, precipitation will decrease for the stations of Gorgan and Arazkouse. In addition, amount of minimum temperature will increase during the explored time periods under two scenarios for the stations of Gorgan, Cheshme Khan, and Arazkouse (except in the period of 2071-2100 under RCP8.5) and will show a reduction for the stations of Tamer, Bahlake Dashli, and Ghafar Haji. Amount of maximum temperature during all three time periods and under two scenarios will increase in the stations of Gorgan, Tamer, Cheshme Khan and Arazkouse and will decrease in the stations of Bahlake Dashli and Ghafar Haji. In general, a single direction in the change of the climate variables cannot be projected across all stations investigated.
    Keywords: Downscaling, RCP2.6, RCP8.5, Quantitative Screening
  • Yazdan Yarahmadi *, Hossein Yousefi, Mohammad Hossein Jahangir, Seid Javad Sadatineghad Pages 415-429
    In this study, the EPA-SWMM model was used to simulate the flood-induced rainfall 6 hour showers with a return period of 2, 5 and 10 years and for 12 hours.The results indicate that some of the network parts that contain a number of nodes and ducts leading to critical paths showed that due to the large volume of flow in some areas there is no ability to run runoff in existing conditions , Which is the main cause of flooding, the smallness of the cross section of the ducts, as well as the low slope in some of the gorges. In this study, in order to validate the model, 5 rainfall events were used and runoff speed was calculated. The model's performance indicators in this research include Nash-Sutcliff, error square root and bias. The results of calibration of the model showed that there is a good agreement between simulated and observational data and indicates the high accuracy of the model for this area, so that the amount of NS (NS) for precipitation events is 0.88, 0.71, 0.89, 0.74 and 0.77, and it has been determined that the cause of flooding in some channels and channels is due to lack of sufficient capacity of the channels. Based on the above results, in general, this model can be used in appropriate design and evaluation of the system Municipalities used urban drainage networks.
    Keywords: runoff, Urban flood, Tehran Municipality 6th District, Urban Drainage network, SWMM model
  • Investigation of climate change effect on Temperature, Rainfall and intensity-duration-frequency Curves in Arid Areas (Case Study: Tehran-Karaj Basin)
    Mohsen Yousefi Malekshah *, Reza Ghazavi, Javad Sadatinejad Pages 431-445
    the required information from the Mehrabad synoptic station in the Tehran-Karaj area of Tehran and Alborz provinces was prepared and then the parameters of rainfall, maximum temperature and minimum temperature were calculated by the SDSM scale scaling model under the new meteorological scenarios (AR5) and the CanESM2 general circulation model.Then, according to the outputs of the model, intensity, duration and frequency curves were extracted in different return periods for observation periods (1986-2018) and future (2051-2020 and 2051-2080).The results showed that although the winter and summer rainfall in the periods (2051-2021) and (2051-2020) in all three scenarios increased, the total annual precipitation would decrease for all three scenarios and in both periods (6.17 %, 8.02% and 8.48% respectively for scenarios of 2.6, 4.5 and 8.5, for the period 2021-2020 and 9.43, 7.98 and 8.56% during the period 2080-2080).Despite the fact that the average annual temperature does not show any significant changes compared to the observation period, the study of temperature data trends in different scenarios suggests an upward trend of the average annual temperature in predicted periods.Also, rainfall intensity in the periods 2021-2020 and 2080-2080 will decrease in all three scenarios: 2.6, 4.5 and 8.5 compared to the observation period (1986-2018). So that In the statistical period 2021-2050scenario 2.6 and In the statistical period 2051-2080, scenario 4.5, will have the highest reduction in rainfall compared to the observation period.
    Keywords: Intensity Duration Frequency Curves, Statistical Downscaling Model (SDSM) , climate changes , General atmospheric circulation model
  • Esfandiar Abbas Novinpour *, Maryam Khezri Pages 447-463

    Miandoab Plain is part of the Urmia Lake basin, which has significantly reduced the quantity and quality of its water resources in recent years. Groundwater vulnerability assessments provide a useful method for analyzing the sensitivity of aquifer to the contaminant. The purpose of this study was determining the vulnerability of the aquifer using AVI, GODS, DRASTIC and modified DRASTIC models so that the vulnerability potential to pollution can be determined more exactly. In this study, the data and information provided by the Regional Water Company of East Azarbaijan were used to provide layers needed for the preparation of each vulnerability model in the ArcGIS software. The new rates of modified DRASTIC model calculated using a correlation between each parameter and the nitrate concentration obtained from the analysis of 16 water samples taken in July 2016. The final mapping of the vulnerability maps was also verified by nitrate values. Also, validation of the final vulnerability maps was done with nitrate values. The coefficients of determined values between the nitrate concentration and vulnerability models of AVI, GODS, DRASTIC and modified DRASTIC were estimated to be 0.004, 0.13, 0.18, and 0.33, respectively. The results showed that after calibrating the model with the nitrate data, it is the best model for assessing the vulnerability of Aquifer. Based on this, it was observed that the most vulnerable groundwater pollution is in the northeast and parts of the west of the plain and the least vulnerable in the southern and southeastern parts of the plain.

    Keywords: AVI model, GODS model, Miandoab Plain, Modified DRASTIC model, Nitrate
  • Elahe Zoratipour, Amir Soltani *, Amin Zoratipour Pages 465-478
    The correct estimation of reference evapotranspiration (ET0) is considered in order to accurately monitor the water requirement of crops and water balance in large scale irrigation and drainage plans.The present study aim to evaluation of spatial and temporal of twenty-four different methods to predict ET0 based on air temperature, solar radiation and mass transfer models, in 11 stations of Khuzestan province in Iran (1996-2005). The results were compared with the result of the FAO Penman – Monteith method (PMF-56) with use of statistical indices: R2, RMSE and PBIAS. Also the best map of each category was provided in the ArcGIS software. The results showed that, the methods have different performance in different seasons, but the performance of the models at most in the methods is satisfactory, this can be due to the same climate type and geographic location. Also according to the annual results, among the methods based on air temperature, Blaney and Criddle methods with R2=0.92 and RMSE=2.9 and Hargreaves and Samani methods with R2=0.91 and RMSE=2.2, among the methods based on solar radiation, Doorenbos and Pruitt methods with R2=0.93 and RMSE=3.0 and among the methods based on mass transfer, WMO method with R2=0.97 and RMSE=5.0, had the best performance to predict reference evapotranspiration comparing with PMF-56 in Khuzestan province. Finally, according to the annual, results the based on air temperature methods were the most accurate in Khuzestan province. It is notably, temporarily, summer season was the least accuracy in all methods of temperature, radiation and mass transfer.
    Keywords: Reference Evapotranspiration, FAO Penman Monteith, Solar Radiation, Mass Transfer
  • Laleh Parviz *, Hossein Bonyadi Pages 479-491

    The study of climatic indices with relation to the meteorological data is one of the effective factors in decision making of climate, agriculture, water resource engineering planning and determination of management strategies.The aim of this research is improvement of climatic indices- crop yield modeling with emphases on the model inputs based on the clustering analysis. Data derived from clusters of climatic indices was conducted with mean calculation of each cluster. The investigated indices were 11 climatic indices (Lang, De Martonne, Koppen 1, Koppen 2, Koppen 3, Angstrom, Ivanov, Selyaninov, PEI, VCI and aridity). Simple regression and artificial neural networks were used as modeling of climatic indices- wheat yield in Gilan, Esfahan, Kermanshah and West Azerbaijan provinces. The modified indices with correct structure led to increase of accuracy in crop yield estimation, for example the agreement index of Kermanshah province was increased 12.82% from De Martonne to Koppen 2 index. RMSE related to crop yield eastimatiom using climatic indices compared to the direct use of meteorological data in all provinces decreased 36.66%. The clustering analysis regard to the models input determination increased the models accuracy (Average RMSE of all provinces with clustering=0.7 and without clustering= 1.15, Average RRMSE with clustering=0.29 without clustering= 0.5). Therefore, the synthesize of climatic indices as the model input with proper analysis led to improvement of crop yield modeling.

    Keywords: Improvement of modeling, Clustering analysis, Wheat Yield, Synthesize
  • Arsalan Biniaz, Mahmoud Ahmad *, Saman Ziaei, Hamid Mohammadi Pages 493-503
    About 6 percent of Iran's electricity generation is directly from renewable energy sources such as power plants. Therefore, the purpose of this study is to investigate the effects of changes in the water supply pattern in the overall management of reservoirs and flow in dams and electricity supplied to the circuit during the study period. In general, Iran is able to produce power even in low water conditions. Therefore, the statistical society of Iran's economic research has been considered and an example of data on energy production of hydropower plants and data on the amount of water supply intermediate consumption data from 1979 to 2016 was compiled to study the effect of water consumption on energy production in Iran. On this basis, it can be said that what comes from the use of water in energy supply. The results showed that under the Zero transition mode, a moderate autoregressive model, if the efficiency of water consumption in Iranian hydropower production is less than 8.86, this reduction in production power up to 7.022 times can be reduced and if the water supply Mild transfer from optimum supply of water can be transferred to a limited extent, based on a moderate 8.8-fold transmission at high speeds and an increasing coefficient of hydropower production of up to 7.038.
    Keywords: Water intermediate consumption, Hydraulic power plants annual power, Mild transients, autoregressive model
  • Seyed Ali Mousavi, Ruhollah Asayesh Zarchi, Mehdi Mehrpooya *, Bahram Ghorbani Pages 505-518
    The main target of this investigation is to propose an alternative renewable hybrid system with Besat steam power plant. Since water shortage and greenhouse gas emissions are one of the most important environmental concerns, Fossil fuel power plants have a high amount of water consumption and carbon dioxide emissions. First, the Besat steam power plant is introduced, and types of the costs including water cost, and external cost of carbon dioxide, which are associated with this power plant, are calculated. In continue, by applying HOMER software and solar and wind atlases of Iran, several hybrid energy systems which can provide the generated power of Besat power plant, are proposed. Amongst the proposed systems, the hybrid wind/PV/battery/hydropower is selected as the most optimum configuration. The results illustrate by utilizing this hybrid system, the water consumption and CO2 emissions reduce with the values of 4429 m3 and 1.43 million tons, respectively. Based on the economic analysis, the external cost of CO2 emissions decreases by 35375043$. Also, this hybrid system has a cost of energy of 0.0815$, and net present cost of 5.673 million $.
    Keywords: Renewable energy, water footprint, water concern, carbon footprint, economic analysis
  • Hamed Janalizadeh *, Hossein Yousefi, Younes Noorollahi, Mohammad Hossein Jahangir Pages 519-531
    The phenomenon of climate change as a threat to sustainable management has had the greatest impact on the increase in carbon dioxide production. Iran is considering the ninth place of carbon dioxide production in order to reduce emissions. Fars Province, with the first rank of water consumption and agricultural production in the country, has the highest production of carbon dioxide in agriculture through water pumping. The six scenarios in solution using solar pumps or replacing diesel pumps with electric pumps connected to the network, the changes in carbon dioxide were studied. In order to determine the amount of contamination, the results of relevant research were used based on the life cycle assessment method. Comparison of electric pumps connected to the network with diesel pumps results in a reduction of emissions of 8% and an increasing the cost of up to 26.7% due to higher efficiency. The use of solar power, despite less pollution by 16.6%, leads to a higher cost of 74.4%. By reviewing the price of energy carriers in Iran and comparing it with the countries of the region, including Turkey, the second three scenarios were examined. Therefore, the economic justification for using grid electricity was more intense than using diesel fuel, but it showed a smaller difference in electric power consumption by using grid electricity.
    Keywords: Solar irrigation, Fars province, Agricultural wells, Economics, GHG Emissions
  • Amir Shahriar Kalantari Oskoui, Younes Noorollahi *, Hossein Yousefi Pages 533-552

    This research is on planning Siah Bisheh pump storage power plant with the aim of maintaining water in the cycle by protecting water resources. The effect of planning Siah Bisheh pump storage power plant on the demand of the country’s electricity consumption has been investigated. Considering the technical, economical, and environmental benefits of renewable resources, the effect of the installation of solar and wind power plants (hybrid with pump storage power plant) on the performance of the Siah Bisheh power plant and national electricity charge has been investigated. The results indicate that the Siah Bisheh power plant's planning as a hybrid with both renewable and normal resources has the ability to reduce the annual gas load of 1 gigawatts. Also in the worst case scenario, the Siah Bisheh pumping storage power plant has the ability to reduce the mountly peak charge. During 4 hours, 3,481,920 cubic meters of water are transferred from the upstream dam to the downstream dam to produce power and in 5 hours this water is pumped to the upstream dam again. By installing wind, solar, and wind-solar power plants, respectively, 451.140 thousand tons, 328.929 thousand tons and 780.069 thousand tons reduces emissions of carbon dioxide equivalent. Also, the installation of wind resources for this study reduced the primary energy consumption by 158.658 thousand tonnes of oil equivalent. Installing solar resources also reduced 115.677 thousand tonnes of oil equivalents and simultaneous installation of solar and wind resources reduced the equivalent of 274.335 thousand tonnes of oil.

    Keywords: Pump Storage Power Plant, Siah Bisheh, Wind Distributed Generation, Solar Distributed Generation, Hydroelectric Power Plant