فهرست مطالب

تحقیقات منابع آب ایران - سال پانزدهم شماره 2 (پیاپی 49، تابستان 1398)
  • سال پانزدهم شماره 2 (پیاپی 49، تابستان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/05/05
  • تعداد عناوین: 26
|
  • بررسی کارایی مدل هیبریدی Wavelet-M5 در پیش بینی فرآیند بارش-رواناب
    علی دوانلو تاج بخش، وحید نورانی، امیر مولاجو* صفحه 1

    فرآیند بارش- رواناب از مهمترین و پیچیده ترین پدیده ها در چرخه هیدرولوژی بوده لذا در مدل سازی آن، دیدگاه های متفاوتی برای توسعه و بهبود مدل های پیش بینی کننده ارائه گردیده است. بدیهی است درک صحیحی از رفتار حوضه می تواند نقش موثری در انتخاب مدل و همچنین صرفه جویی در زمان مربوط به امر شبیه سازی ایفا نماید. مطالعات پیشین نشان داده است که جهت مدل سازی حوضه های آرام که معمولا دارای الگوی منظم بارش هستند، مدل های چندخطی عملکرد قابل قبولی دارند. در این مطالعه ضمن معرفی مدل ترکیبی چندخطی موجک-درخت تصمیم، کارایی آن جهت مدل سازی فرآیند بارش-رواناب حوضه آبریز آجی چای مورد مطالعه قرار گرفت. در ابتدا سری های زمانی بارش و رواناب با استفاده از تبدیل موجک به چندین زیرسری تجزیه گشته تا بر ناایستایی آن غلبه گردد. سپس زیرسری های حاصله به عنوان ورودی به مدل M5 درختی اعمال شد تا پس از طبقه بندی داده ها، رگرسیون مربوط به هر خوشه ارائه شود. در ادامه نتایج با سایر مدل ها (مدل های ANN، M5 و WANN) مقایسه گردید که برای این منظور از دو معیار ریشه میانگین مربعات خطا و ضریب تبیین جهت ارزیابی نتایج استفاده شد. نتایج نشان داد که برای حوضه نسبتا آرام آجی چای عملکرد مدل ترکیبی پیشنهادی موجک-درخت تصمیم نسبت به مدل خام M5 درختی تا 69 درصد بهبود می یابد.

    کلیدواژگان: تبدیل موجک، درخت تصمیم، شبکه عصبی، مدلسازی بارش-رواناب
  • بررسی شوری آب زیرزمینی آبخوان دشت نقده با استفاده از دیاگرام تحول رخساره های هیدروشیمیایی (HFE)
    فریبا صادقی اقدم*، اصغر اصغری مقدم، عطا الله ندیری صفحه 2

    آبخوان ساحلی دشت نقده که در بخش جنوب غربی دریاچه ارومیه واقع است، بر اساس کموگراف درازمدت، دچار روند افزایشی شوری شده است. با توجه به نتایج نامطلوب نفوذ آب شور از جمله تاثیرات بهداشتی، سلامت انسان و مشکلات زیست محیطی مختلف، مطالعات بیشتر در این زمینه اهمیت می یابد. بر اساس رده بندی مقادیر TDS حدود 48% از منابع آب زیرزمینی این دشت برای مصارف شرب و کشاورزی نامناسب هستند. به منظور پایش منابع آب زیرزمینی دشت تعداد 33 نمونه آبی جمع آوری و مورد آنالیز هیدروشیمیایی قرار گرفت. شناسایی منشا شوری و مکانیسم-های هیدروشیمیایی حاکم بر آب زیرزمینی با استفاده از اندیس تبادل کاتیونی (BEX)، نسبت های یونی، دیاگرام های ترکیبی، تفاسیر زمین شناسی و هیدروژئولوژیکی انجام گرفت. همچنین هالوژن های Cl و Br به دلیل رفتار تغییرناپذیر برای مطالعات شوری مورد استفاده قرار گرفتند. دیاگرام تحولات رخساره های هیدروشیمیایی (HFE) به عنوان روشی سودمند برای شناسایی وضعیت آبخوان و آسیب پذیری آن نسبت به نفوذ آب شور به کار برده شد. تطابق این نتایج با توزیع مکانی شوری (EC)، نشانگر وجود دو محدوده در قسمت های شرق و شمالی مرکز دشت با مقادیر شوری بالا و خطر نفوذ آب شور می باشد. شوری این منابع آبی در رابطه با برهمکنش آب-سنگ و انحلال سازندهای شورکننده، کاهش بارندگی و افزایش تبخیر همراه با تشکیل شوره زارهای فصول خشک، نفوذ شورآبه ها و زهکشی آب های سطحی، توسعه فعالیت های کشاورزی و همچنین احتمال بالاآمدگی آب شور تشخیص داده شد.

    کلیدواژگان: دیاگرام تحولات رخساره های هیدروشیمیایی (HFE)، دیاگرام ترکیبی، شوری، نسبت های یونی، نقده
  • چالش ها و تقابل تامین آب کشاورزی و حقابه محیط زیستی در حوضه آبریز دریاچه ارومیه
    مهنوش مقدسی*، سعید مرید، مجید دلاور، حمیده حسینی صفا صفحه 3

    یکی از مسائل مهم امروز کشور ما بحث احیای دریاچه ارومیه می باشد که از سال 1387 شمسی مورد توجه دولت و برنامه های توسعه قرار گرفته است. مسلما از دلایلی که علی رغم این تلاش ها و هزینه های سنگین آن تاثیری چندانی بر وضعیت دریاچه نداشته، تبعات تخصیص آب به دریاچه بر بخش کشاورزی می باشد. بدین منظور این تحقیق در تلاش است بطور کمی، این تبعات را بر کشاورزی استان های مرزی دریاچه نشان دهد. بدین منظور یک دوره 49 ساله از جریان طبیعی رودخانه های حوضه در نظر گرفته شده است تا تحت شرایط مختلف هیدرولوژیکی، سه نوع مدیریت آب کشاورزی، تخصیص کامل و یا بخشی از نیاز آب دریاچه این مهم مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرد. نتایج نشان داد که تامین حقابه دریاچه به کاهش حدود 20 تا 25 درصدی حقابه بخش زراعت آبی در استان های آذربایجان غربی و شرقی نیاز دارد. بدیهی است که حصول به چنین کاهش سطحی، تبعات سیاسی و اجتماعی بالایی دارد و این درحالی ست که طی سال های اخیر شاهد افزایش سطح و تبدیل زراعت به باغ در حوضه بوده ایم. بدین ترتیب توصیه شده است تا ستاد احیا براساس تجربیات جهانی، مطالعات داخلی و تجربیات 5 ساله خود، چشم انداز قابل حصول و خدمات جدیدی برای اکولوژی حوضه و دریاچه تببین نماید، در غیراین صورت، امکان بهره برداری بهینه از منابع زمانی و اعتباری فراهم نخواهد شد.

    کلیدواژگان: حقابه محیط زیستی، دریاچه ارومیه، آب کشاورزی، چالش
  • ارزیابی تغییرات زمانی-مکانی شاخص های فصلی منحنی تداوم جریان (FDCSI) طی چهار دهه در حوزه دریاچه نمک
    زهرا شیخ، محمد رضا یزدانی*، علی رضا مقدم نیا صفحه 4

    جریان کمینه، مولفه ای مهم بمنظور بررسی میزان آب دردسترس بویژه در مناطق خشک است که جهت مدیریت خشکسالی و کاهش آن مورد استفاده قرار می گیرد. مطالعه حاضر به بررسی تغییرات زمانی-مکانی پدیده خشکسالی هیدرولوژیکی در سطح حوزه دریاچه نمک بر پایه ی شاخص های فصلی منحنی تداوم جریان (FDCSI) شامل Q70، Q80، Q90، Q95 و Q99 می پردازد. برای این منظور، 18 ایستگاه با حداکثر آمار بلندمدت (43 سال) انتخاب و مقادیر FDCSI براساس دو فصل تابستان (خرداد تا آبان) و زمستان (آذر تا اردیبهشت) استخراج گردید. از آزمون های ناپارامتری من-کندال، من-کندال اصلاح شده و برآوردگر شیب سن جهت شناسایی روند زمانی و توان هرست جهت بررسی حافظه بلندمدت استفاده شد. برپایه نتایج هرست، اغلب سری های زمانی دارای حافظه بوده ولی الگوهای یکپارچه ای تبیین نگردید. روند کاهشی شدید معنی دار براساس شاخص های فصلی تابستانه و زمستانه به ترتیب در 66-50 و 50-38 درصد از کل ایستگاه ها شناسایی شد. علاوه براین روند ضعیف افزایشی در 11-5 درصد ایستگاه های مطالعاتی در سطح معنی داری 95 و 99 درصد مشاهده گردید. ارزیابی نتایج شاخص های فصلی نشان داد، جریان تابستانه به علت عدم تامین دبی پایه، خشکسالی شدیدتری طی دوره 2012-1970 متحمل شده است. الگوهای زمانی بارشی، افزایش تبخیر-تعرق، تغییر کاربری اراضی و در نهایت برداشت بیش از حد از منابع آب سطحی و زیرزمینی جهت اهداف کشاورزی از عوامل احتمالی روند کاهشی شدید طی فصل تابستان است.

    کلیدواژگان: منحنی تداوم جریان، خشکسالی هیدرولوژیکی، روند زمانی-مکانی، توان هرست، حوزه دریاچه نمک
  • ارزیابی کارائی منابع بارشی بازتحلیل شده و مبتنی بر تکنیکهای سنجش از دور جهت مدلسازی هیدرولوژیکی با استفاده از مدل بزرگ مقیاس VIC-3L
    اصغر عزیزیان*، افشین شایقی، لوکا بروکا صفحه 5

    باتوجه به گسترش روز افزون تکنولوژی های ماهواره ای و قدرت محاسبات رایانه ای، پایگاه های بارشی با توان تفکیک زمانی و مکانی مختلفی ایجاد شده است که بر خلاف ایستگاه های زمینی دارای پوشش مکانی بسیار زیادی می باشند. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی کارائی پایگاه های بارشی باز تحلیل شده ECMWF و PERSIAN جهت مدلسازی هیدرولوژیکی با استفاده از مدل بزرگ مقیاس VIC-3L در حوضه آبریز سفیدرود پرداخته شده است. نتایج حاصل از ارزیابی آماری حاکی از آن است که در مقیاس زمانی روزانه پایگاه ECMWF با دارا بودن ضریب همبستگی معادل 83/0 با داده-های زمینی از عملکرد بسیار بهتری نسبت به پایگاه PERSIAN برخوردار می باشد. هرچند در مقیاس زمانی ماهانه هر دو پایگاه بارشی مذکور دارای عملکرد تقریبا مشابهی می باشند و در بیشتر بخش های حوضه دارای ضریب همبستگی بالای 8/0 با داده های زمینی هستند. همچنین نتایج حاصل از اجرای مدل هیدرولوژیکی نشان داد که علی رغم پائین بودن توان پایگاه PERSIAN در تخمین بارش در سطح حوضه، عملکرد آن در شبیه سازی هیدروگراف جریان خروجی از حوضه در هر دو مقیاس زمانی روزانه و ماهانه نسبت به پایگاه ECMWF بسیار بهتر می باشد. به عنوان مثال، ضریب کارائی نش-ساتکلیف (NS) بدست آمده در دو مقیاس زمانی روزانه و ماهانه در صورت استفاده از داده های PERSIAN به ترتیب در حدود 80/0 و 88/0 می باشد و این در حالیست که در صورت استفاده از داده های ECMWF مقادیر مذکور به ترتیب معادل 67/0 و 72/0 خواهد بود. همچنین در صورت استفاده از داده های PERSIAN میزان خطای مدل هیدرولوژیکی در برآورد دبی های اوج هیدروگراف جریان تا مقدار زیادی کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: بارش، تکنیک سنجش از دور، مدلسازی هیدرولوژیکی، مدل بزرگ مقیاس VIC-3L، رواناب
  • توسعه مدل عامل بنیان جهت احیای منابع آب زیرزمینی با رویکرد مشارکتی: مطالعه موردی دشت شبستر-صوفیان
    محمدجواد عنبری*، مهدی ضرغامی صفحه 6

    اتکای بخش های زیادی از کشور بر منابع آب زیرزمینی از یک طرف و افت روزافزون سطح تراز ایستابی آبخوان ها از طرف دیگر اهمیت توجه به این بخش از منابع آب را بیش از پیش افزایش داده است. به دلیل پیچیدگی های سیستم های اجتماعی-زیست محیطی مرتبط با منابع آب زیرزمینی، نیاز به استفاده از ابزارهایی است که بتواند این پیچیدگی ها را در قالب روابط عامل های موثر مدل نماید. مدل سازی عامل بنیان، شبیه سازی کامپیوتری با رویکردی جامع نگر از ذینفعان یا همان عامل هایی است که با یکدیگر و با محیط خود بر اساس اصول رفتاری خاص تعامل می کنند. در این مقاله، با کاربرد مدل سازی عامل بنیان رفتار کشاورزان، عوامل نهادی موثر، آبخوان و نیز روابط آن ها در دشت شبستر-صوفیان با مشارکت ذینفعان از طریق به کارگیری مصاحبه ها و پرسش نامه های نیمه ساختاریافته مدل شده است. نتایج بررسی اجرای پنج سناریوی نمونه نشان می دهد در صورت هماهنگی مناسب نهادها و جلب مشارکت کشاورزان، ضمن افزایش درآمد کشاورزان، می توان در طول 10 سال، 202 میلیون مترمکعب از برداشت چاه ها را کاهش داده و در نتیجه حدود 40 درصد بیلان منفی آبخوان را جبران نمود. با استفاده از این مدل می توان فهم مناسب تری از سیستم پیچیده مدیریت منابع آب زیرزمینی به دست آورده، مشارکت ذینفعان را جلب کرده و با تعریف سناریوها در فرآیندی مشارکتی، به راهکارهای بهتر در فرآیند تصمیم گیری دست یافت.

    کلیدواژگان: مدل سازی عامل بنیان، مدیریت منابع آب زیرزمینی، حکمرانی آب، اجتماعی-اکولوژیکی، آبخوان شبستر-صوفیان
  • کاربرد رویکرد ورشکستگی در تخصیص بارهای آلاینده نقطه ای و گسترده در رودخانه
    سحر زارع فرجودی، علی مریدی*، سید سعید موسوی صفحه 7

    تخصیص بهینه بار آلودگی قابل تخلیه به منابع آلاینده در راستای بهبود شرایط کیفی رودخانه از مسائل حائز اهمیت می باشد. هدف این مقاله بکارگیری رویکرد ورشکستگی، یکی از زیرمجموعه های تئوری بازیها، جهت تخصیص بار آلودگی به منابع آلاینده و رسیدن به مقدار استاندارد اکسیژن محلول پایاب رودخانه زرجوب در گیلان است. بر این اساس در این تحقیق، از ترکیب مدل شبیه ساز کیفی QUAL2Kw، الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات و قوانین ورشکستگی استفاده شده است. در واقع در این تحقیق، مقادیر تخلیه آلاینده های نقطه ای و غیرنقطه ای حاشیه رودخانه توسط الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات و با قیدهای ورشکستگی تعیین گردید. نتایج نهایی بدست آمده بیانگر کاربرد موثر رویکرد ورشکستگی در دستیابی به حد مطلوب اکسیژن در پایاب رودخانه می باشد. این در حالی است که مقدار بار آلودگی ورودی به رودخانه در اثر بکارگیری این قیود تا حد بالایی کاهش یافته و تخلیه کنندگان را ملزم به تصفیه می کنند. بر اساس نتایج بدست آمده برخی روش ها مطلوب آلاینده های عمده و برخی دیگر روش ها مطلوب واحدهای آلاینده کوچک می باشد ولیکن در تمام آنها استاندارد کیفیت رودخانه رعایت شده است.

    کلیدواژگان: تخصیص بار آلودگی، بهینه سازی ازدحام ذرات، QUAL2Kw، مدیریت کیفی رودخانه
  • ارزیابی و انتخاب بهینه معیارهای الگوی کشت مبتنی بر توسعه پایدار
    الهام کاظمی کرانی، مرضیه ثمره هاشمی*، سودابه گلستانی، میثم ثمره قاسم شعب جره صفحه 8

    بحران کم آبی و سهم بالای بخش کشاورزی در استفاده از منابع آبی، منجر شده است که همواره مطالعات بسیاری جهت بهبود مصرف آب در بخش کشاورزی انجام شود که تعداد قابل ملاحظه ای از این مطالعات به اجرای الگوی کشت بهینه، جهت استفاده مناسب از منابع آبی تاکید کرده اند. اما دراین میان به تاثیر و نقش معیارهای انتخابی در تعیین الگوی کشت و تاثیر آن بر کارایی استفاده از منابع آبی کمتر توجه شده است. برای تعیین الگوی کشت در هر منطقه معیارهای بسیاری وجود دارد که انتخاب هر سری از معیارها، منجر به نتایج متفاوت می گردد. به همین دلیل بررسی و مطالعه جهت انتخاب مناسب معیارهای الگوی کشت که منجر به استفاده بهینه از منابع آبی در بخش کشاورزی شود، امری ضروری می باشد. در این راستا در مقاله حاضر با تکیه بر توسعه پایدار، معیارهای مختلف الگوی کشت مورد ارزیابی قرار گرفته و در نتیجه یازده معیار به عنوان معیارهای اصلی انتخاب شده و برای دو محصول پسته و گل محمدی در حوضه "کویر درانجیر" اولویت بندی و بررسی می شوند. این اولویت بندی در قالب یک مساله بهینه سازی با تابع هدفی مبتنی بر توسعه پایدار پیشنهاد و جستجو می شود. حل این مساله از طریق روش های الگوریتم ژنتیک تصادفی و آشوبناک (تنت، هنون و لجستیک) مورد مطالعه قرار داده می شود. نتایج عددی حل این مساله نشان از قابلیت بهتر الگوریتم ژنتیک آشوبی تنت نسبت به دیگر روش های مزبور دارد. همچنین تحلیل نتایج عددی حاصله از حل این مساله بهینه سازی، بیان گر دسته بندی معیارها به ترتیب دسته معیارهای زیست محیطی، اقتصادی، و اجتماعی می باشد.

    کلیدواژگان: توسعه پایدار، معیار، الگوریتم ژنتیک تصادفی، الگوریتم ژنتیک آشوبی، بهینه سازی
  • برآورد غلظت رسوبات معلق در سطح آب مخزن سد با استفاده از تصاویر ماهواره ای (نمونه مورد مطالعه: سد ارداک مشهد)
    محمد هادیان، بیژن قهرمان*، کاظم اسماعیلی صفحه 9

    برآورد رسوبات معلق در آب های روان از جنبه های مختلف نظیر عملکرد سازه های هیدرولیکی، مشکلات زیست محیطی و .. دارای اهمیت می باشد. هدف اصلی از این تحقیق استفاده از فناوری سنجش از دور به منظور برآورد غلظت مواد معلق در سطح آب ورودی به مخازن سدها در طول عمر سد و همچنین برآورد سالانه آن می باشد. برای این منظور از نتایج آزمایشگاهی و داده های سنجنده 〖ETM〗^+ ماهواره لندست مربوط به طیف بازتابنده گی رسوبات معلق در غلظت های مختلف استفاده شده است. در یک کار آزمایشگاهی با استفاده از یک دستگاه اسپکترورادیومتر ASD، مقادیر بازتابند گی آب محتوی مقادیر مختلف رسوبات معلق در محدوده طیفی 400 تا 2500 نانومتر اندازه گیری شد. سپس این مقادیر بازتابندگی برای باندهای سنجنده OLI ماهواره لندست 8 با استقاده از توابع پاسخ طیفی آنها، بازنمونه برداری شد. در این تحقیق از مقادیر مختلف رسوب در 90 نمونه از غلظت gr⁄lit 16/0 تا gr⁄lit 05/100 استفاده گردید. در بررسی های انجام شده بازتابند گی باند 5 لندست با مرکزیت 865 نانومترو باند 2 با مرکزیت 5/482 نانومتر به عنوان باندهایی که به ترتیب بیشترین و کمترین حساسیت را به مقدار رسوبات از خود نشان داده اند، تشخیص داده شدند. به این ترتیب بین تفاضل بازتابندگی در این دو باند (〖R_865-R〗_482.5) و غلظت رسوبات معلق رابطه ای نمایی با همبستگی مناسبی تشخیص داده شد. در این رابطه پارامتر RMSE آن برای حداکثر غلظت محتمل رسوب براب57/1 و پارامتر R2 برابر با 91/0 بدست آمد. نتایج این تحقیق نشان داد که مدل جهت برآورد رسوبات معلق در آب، عملکرد خوبی از خود نشان می دهد.

    کلیدواژگان: رسوبات معلق، مخزن سد، تصاویر لندست، سنجش از دور
  • مدیریت احیاء منابع آب زیرزمینی با استفاده از مدل تلفیقی شبیه سازی عددی - بهینه سازی فراکاوشی جامعه مورچه ها
    مهدی صاغی جدید، حامد کتاب چی* صفحه 10

    ذخایر آب زیرزمینی در ایران از اصلی ترین منابع تامین آب می باشد. با پیشرفت فناوری، بهره برداری از این ذخایر در چند دهه اخیر بشدت روبه فزونی گذاشته، بطوریکه آب استحصالی معمولا بیشتر از ظرفیت آب تجدیدپذیر منبع بوده و روند افت سطح تراز آب زیرزمینی و کاهش این ذخایر را به دنبال داشته و منجر به بروز پیامدهای منفی شده است. از این رو، مدیریت صحیح این ذخایر ارزشمند و حفظ پایداری آنها اهمیت زیادی پیدا می کند. امروزه برای مدیریت صحیح منابع آب زیرزمینی از مدل های تصمیم با چارچوب تلفیقی مدل های شبیه سازی-بهینه سازی می توان استفاده کرد. بنابراین، در این تحقیق با استفاده از مدل شبیه سازی عددی MODFLOW در یک برنامه مدیریتی ده ساله و الگوریتم بهینه سازی جامعه مورچه ها، مدل تلفیقی شبیه سازی-بهینه سازی برای آبخوان نمدان واقع در استان فارس، ایران توسعه داده شد. سه شاخص پایداری، پرشدگی و احیاء آبخوان در راستای طرح ملی احیاء و تعادل بخشی منابع آب زیرزمینی کشور برای مدیریت احیاء منابع آب زیرزمینی محدوده موردمطالعه مدنظر قرار گرفت و بر اساس آنها، توابع هدف و قیود مسائل مدیریتی، توسعه داده شد. نتایج بدست آمده براساس هدفگذاری دستیابی به بهترین وضعیت پایداری، پرشدگی و احیاء آبخوان در طول دوره مدیریتی هدف بترتیب بیانگر افزایش 3، 5/9 و 6/10 متری سطح تراز آب زیرزمینی نسبت به ابتدای دوره بوده است که لزوم توجه به انتخاب تابع هدف صحیح در راستای تحقق هدف برنامه مدیریتی را مشخص می سازد و امکان بررسی عملیاتی شدن الزامات تحقق آن را فراهم می نماید. همچنین استفاده از سه شاخص اعتمادپذیری، مطلوبیت و آسیب پذیری جهت بررسی نتایج سناریوها بیانگر بهترین وضعیت آبخوان تحت سناریوی اعمال شاخص احیاء بوده است.

    کلیدواژگان: آبخوان نمدان، الگوریتم بهینه سازی، شاخص های پایداری، پرشدگی و احیاء، مدل عددی MODFLOW
  • ارزیابی تمایل به پرداخت مشترکان آب شرب اهواز در جهت کمک به بهبود کیفیت آب آشامیدنی
    ایمان دانائی فر*، ابراهیم انواری، مهرداد مهدی زاده صفحه 11

    در این تحقیق با استفاده از روش ارزشگذاری مشروط تمایل به پرداخت شهروندان شهر اهواز جهت کمک به بهبود کیفیت آب آشامیدنی بررسی شده است. جهت بررسی عوامل اقتصادی و اجتماعی موثر بر میزان تمایل به پرداخت، از مدل اقتصاد سنجی لاجیت استفاده شده است. داده های مورد نیاز از طریق یک مطالعه میدانی، تکمیل پرسشنامه و مصاحبه حضوری با 400 خانوار ساکن شهر اهواز به روش نمونه گیری خوشه ای چند مرحله ای جمع آوری شده است. مطابق نتایج 75 درصد خانوارها، حاضر به پرداخت مبلغی جهت کمک به بهبود کیفیت آب آشامیدنی بوده اند. به طوری که تمایل داشته اند جهت بهبود آب شرب سالم مبلغ 2886 ریال به ازای هر مترمکعب در ماه پرداخت نمایند. همچنین بر اساس این مطالعه، متغیرهای تاهل و جنسیت تاثیر معنی داری بر تمایل به پرداخت خانوار ندارند. سایر متغیر های مدل یعنی سن، سطح تحصیلات، بعد خانوار، درآمد و قیمت پیشنهادی معنی دار بوده است. با توجه به ارزش و اهمیت بالای بهبود کیفیت آب آشامیدنی، پیشنهاد می شود که سیاست هایی جهت حفظ استانداردهای کیفیت آب اتخاذ گردد.

    کلیدواژگان: تمایل به پرداخت، کیفیت آب آشامیدنی، ارزش گذاری مشروط، اهواز
  • شبیه سازی پیوسته بارش- رواناب با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی برمبنای انتخاب متغیرهای موثر ورودی با الگوریتم اطلاعات متقابل جزئی(PMI)
    مهرداد شافعی زاده، حسین فتحیان*، علی رضا نیکبخت شهبازی صفحه 12

    آگاهی ازتوان طبیعی تولید رواناب درحوضه های آبریز یکی از نیازهای اساسی برای برنامه ریزی اصولی جهت بهره برداری بهینه از رواناب می باشد. از اینرو شبیه سازی بارش -رواناب در حوضه های آبریز از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. در این مقاله به شبیه سازی پیوسته بارش-رواناب در حوضه سد مارون با شبکه های عصبی مصنوعی پرداخته شد تا توانایی و دقت این شبکه در برآورد رواناب نیز ارزیابی گردد. با توجه با اینکه تعداد روزهای بارندگی در هر سال کمتر از روزهای غیر بارندگی می باشد بنابراین رواناب خروجی از حوضه ناشی از دو مکانیسم متفاوت می باشد. در زمانهای همراه با وقوع بارش و چند روز بعد از آن، رواناب خروجی از حوضه عمدتا به صورت سیلابهای با دبی زیاد و تداوم کم می باشد. ولی در اکثر روزهای سال که بارندگی وجود ندارد، رواناب خروجی بصورت جریان پایه با مقادیر دبی کم و با تداوم زیاد می باشد. بنابراین در این تحقیق سعی بر ارائه یک مدل بارش-رواناب دو ضابطه ای شامل مدل مربوط به روزهای بارانی و مدل مربوط به روزهای غیربارانی شده است. همچنین متغیر های ورودی موثر در دبی جریان در حوضه مارون با استفاده از الگوریتم اطلاعات متقابل جزیی (PMI) تعیین شده اند. مقایسه مقادیر شاخص های آماری بین مدل تک ضابطه ای و مدل دوضابطه ای نشان می دهد که دقت مدل دوضابطه ای در برآورد دبی جریان در ایستگاه ایدنک بیشتر از دقت مدل تک ضابطه ای می باشد. بطوری که ضریب ناش-ساتکلایف برای مدل تک ضابطه ای و دوضابطه ای به ازای مرحله آزمون شبکه به ترتیب برابر با 86/0 و 94/0 می باشد.

    کلیدواژگان: شبکه های عصبی مصنوعی، انتخاب متغیرهای ورودی، الگوریتم PMI، شبیه سازی پیوسته بارش- رواناب
  • تاثیر توابع کرنل بر شاخص خشکسالی ‏SPEI‏ و مشخصه های خشکسالی
    سیدمجتبی موسوی، علی رضا شکوهی* صفحه 13

    برنامه ریزی و مدیریت خشکسالی مبتنی بر شناخت خشکسالی، مشخصه های آن و گستردگی مکانی و زمانی آن است. ‏در تحقیق حاضر شاخص بارش و تبخیر و تعرق استاندارد شده (‏SPEI‏) دوازده ماهه در دوازده ایستگاه قدیمی حوضه زاینده رود ‏با اعمال چهار کرنل شامل مستطیلی، مثلثی، دایره ای و گوسی با حداکثر وزن ماه پنجم برآورد گردید و تاثیر کرنل ها بر مشخصه-‏های خشکسالی ارزیابی شد. نتایج بررسی سری زمانی شاخص ‏SPEI‏ در ارتباط با چهار مشخصه خشکسالی یعنی زمان رخداد، ‏تداوم، بزرگی و شدت خشکسالی حاکی از حساسیت بالاتر سایر کرنل ها نسبت به کرنل مستطیلی در شناسایی خشکسالی بود. ‏کرنل مستطیلی دارای حداکثر ضریب تغییرات در هر تداوم خشکسالی است. کرنل گوسی در تداوم و بزرگی خشکسالی و کرنل ‏دایره ای در شدت خشکسالی کمترین ضریب تغییرات را بخود اختصاص دادند. همچنین کرنل گوسی در مقایسه با سایر توابع از ‏حساسیت بیشتری در آشکار سازی نوسانات خشکسالی برخوردار است و زودتر از سایر توابع علائم مواجهه با خشکسالی را آشکار ‏می سازد. در مجموع نتایج حاصل از این مطالعه نشان می دهد استفاده از اوزان یکسان و در واقع کرنل مستطیلی برای کلیه ‏ماه های مورد استفاده در تحلیل خشکسالی می تواند منجر به بیش یا کم برآوردی پارامترهای مختلف خشکسالی گردد.‏

    کلیدواژگان: شاخص ‏SPEI، تابع کرنل، تداوم خشکسالی، بزرگی خشکسالی، شدت خشکسالی
  • بررسی اثر تغییر اقلیم بر حداکثر بارش محتمل 24 ساعته در یک اقلیم نیمه مرطوب
    زهرا افضلی گروه، بهرام بختیاری، علی رضا فریدحسینی* صفحه 14

    در پژوهش اثر تغییر اقلیم بر مقادیر حداکثر بارش محتمل 24 ساعته (PMP24) در قسمتی از حوزه آبریز قره سو واقع در استان گلستان بررسی شد. به این منظور از داده های اقلیمی در مقیاس های زمانی ساعتی و روزانه طی دوره زمانی 2017- 1987 استفاده شد. جهت تولید داده های آینده از خروجی های مدل گردش عمومی جو (CanESM2) تحت سه سناریوی خوش بینانه (RCP 2.6)، حد وسط (RCP 4.5) و بدبینانه (RCP 8.5) و مدل ریزمقیاس نمایی آماری (SDSM) در دو دوره آینده نزدیک و دور استفاده گردید. مقادیر PMP24 با روش های همدیدی، استاندارد و تجدید نظر شده هرشفیلد در دوره های زمانی پایه و آینده تحت سه سناریو محاسبه شدند. مقدار PMP24 با استفاده از روش استاندارد Hershfield در دوره پایه 421 میلی متر محاسبه شد. این مقادیر تحت سناریوهای RCP، برای دوره آینده نزدیک 202، 228 و 213 و برای دوره آینده دور 216، 201 و 230 میلی متر به دست آمدند. نتیجه حاصل از روش تجدید نظر یافته Hershfield در دوره پایه 230 میلی متر بود. مقادیر PMP24 تحت سه سناریو در دوره آینده نزدیک 81، 85 و 76 و در دوره آینده دور 83، 80 و 79 میلی متر محاسبه شدند. مقدار PMP24 حاصل از روش همدیدی در دوره پایه 143 میلی متر به دست آمد. این مقادیر در آینده نزدیک 98، 105 و 109 و در آینده دور 129، 122 و 126 میلی متر به دست آمد.

    کلیدواژگان: بارش های حدی، توفان های فراگیر، حداکثر بارش 24 ساعته، سناریوهای اقلیمی
  • مدل سازی رابطه بین کیفیت آب رودخانه و پوشش / کاربری سرزمین با رویکرد مناطق میانگیر
    سبحان صالحی، بهمن جباریان امیری* صفحه 15

    کاربری یا پوشش سرزمین در حوضه آبخیز تاثیرات زیادی بر کیفیت آب رودخانه ها دارد. کیفیت آب رودخانه ها به علت تغییرات الگوهای کاربری یا پوشش سرزمین در حوضه آبخیز به دلیل فعالیت های انسانی تغییرات زیادی از خود نشان می دهند. در این تحقیق برای تعیین میزان اثراتی که تغییر در کاربری در بستر و حریم حوضه های آبخیز رودخانه ها بر کیفیت آب آن ها می گذارد، به مدل سازی رابطه بین کاربری و متغیرهای کیفیت آب پرداخته شده است. برای انجام آن، با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) و به کار گیری نقشه کاربری یا پوشش سرزمین؛ درصد کاربری سرزمین در مناطق میانگیر با عرض 30، 60، 90 و 120 متر برای 39 حوضه آبخیز که در حوضه آبریز حوضه های جنوبی دریای خزر قرار گرفته اند، تعیین شد و سپس رابطه بین متغیرهای کیفیت آب و ویژگی های کاربری سرزمین در هریک از حریم های 30 متری مناطق میانگیر، از طریق آزمون همبستگی اسپیرمن مورد تحلیل قرار گرفت و برای مدل سازی به دلیل اینکه ممکن است دو یا چند متغیر مستقل روی متغیر وابسته تاثیر بگذارند، از رهیافت مدل سازی رگرسیون خطی چندگانه گیری استفاده شد. نتایج نشان داد که استفاده از داده های کاربری سرزمین در مناطق میانگیر میتواند مدل های قابل اعتمادی را برای پیش بینی کلراید (r2=0.81) و سدیم (r2 = 0.78) در اختیار قرار دهد. بعلاوه، در مناطق میانگیر با حریم 30 متری متغیر های SAR, K, Na, Cl, pH, EC, TDS, Mg, Ca, HCO3 دارای بیشترین ضریب همبستگی با کاربری سرزمین اطراف خود بودند و SO4 در 60 متری از چنین شرایطی برخوردار بود.

    کلیدواژگان: کاربری سرزمین، حریم رودخانه، مدل رگرسیونی
  • واکاوی معیارهای خرید و انتقال آب از رودخانه فرامرزی مرغاب بین دو کشور افغانستان و ترکمنستان به ایران
    محمدرضا شهبازبگیان* صفحه 16

    در بین انواع پروژه های انتقال آب بین حوضه ای، انتقال آب از رودخانه های فرامرزی مشترک بین کشورها به دلیل ورود به یک فضای آنارشیست، دارای پیچیدگی های بیشتری می باشد. با توجه به مطرح شدن چنین پروژه هایی به عنوان یکی از گزینه های روی میز برای کاهش آسیب پذیری به کاهش منابع آب در کشور، اهمیت واکاوی معیارهای اینگونه مطالعات دوچندان می شود. در این راستا مقاله پیش رو با در نظر گرفتن طرح انتقال آب از رودخانه فرامرزی مرغاب مشترک بین دو کشور افغانستان و ترکمنستان برای انتقال آب به ایران، با استفاده از روش توصیفی- تحلیلی و مطالعه اسناد و مدارک و تجربیات موجود به واکاوی پروژه مزبور از ابعاد مختلف می پردازد. لذا معیارهای حقوقی و عملیاتی خرید آب شامل فاکتور آب قابل مذاکره و نحوه محاسبه آن، فاکتور تداخل معاهدات، فاکتور مدت زمان خرید و فروش آب، فاکتور نفر سوم ، فاکتور ریسک های محیطی، فاکتور جبران خسارات خرید و فروش آب و ملاحظات اجرایی انتقال آب شامل فاکتور ساخت و ساز در کشور مبدا، فاکتور تعهدات زیست محیطی انتقال آب و فاکتور قراردادهای اجرایی انتقال آب در پروژه مزبور مورد مطالعه قرار گرفته است. در پایان نقشه راه معیارهای مورد نیاز برای انجام مطالعات خرید و انتقال آب از رودخانه فرامرزی مرغاب به کشور ترسیم گشته و از سه منظر و مدل همکاری، شامل مدل همکاری ایران با افغانستان، مدل همکاری ایران با ترکمنستان و مدل همکاری ایران با هر دو کشور افغانستان و ترکمنستان بلحاظ مزایا و معایب هریک مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: رودخانه فرامرزی مرغاب، انتقال آب، ایران، افغانستان، ترکمنستان
  • شبیه سازی شاخص های RDI و SPEI در ایستگاه های فاقد آمار کافی
    محمد مهدی مقیمی*، فرزانه خواجه ای، محمد رضا محمودی صفحه 17

    محاسبه شاخص های قوی تر جهت پایش خشکسالی مستلزم در اختیار داشتن داده های گسترده هواشناسی است که ممکن است در برخی از مناطق ثبت نشده باشد. در این تحقیق از شاخص SPI که در محاسبه آن فقط به داده های بارندگی نیاز است جهت شبیه سازی شاخص های قوی تر RDI و SPEI استفاده گردید. جهت شبیه سازی از معادلات برآوردگر تعمیم یافته (GEE) استفاده شد. اعتبارسنجی مدل های برازش داده شده جهت شبیه سازی توسط معیارهای مختلف نیکویی برازش (NSE، RMSE، MAE، R2 و مقایسه با خط یک به یک) انجام شد. به طور کلی طبق نتایج مدل مربوط به شاخص SPEI نسبت به مدل شاخص RDI شبیه سازی بهتری انجام داد. اعتبارسنجی نشان دهنده تفاوت غیر معنی دار داده های شبیه سازی شده با داده های مشاهده شده در سطح 5% در این ایستگاه ها بود. ضمنا نتایج بیانگر جواب بهتر مدل های کلی برازش داده شده در این تحقیق در منطقه خشک استان می باشد.

    کلیدواژگان: خشکسالی، شبیه سازی، SPI، GEE
  • استخراج منحنی های شدت-مدت-فراوانی (IDF) در شرایط تغییر اقلیم، مطالعه موردی:ایستگاه سینوپتیک اصفهان
    حمیدرضا صفوی*، شهاب الدین دادجو، گلنار نعیمی صفحه 18

    بسیاری از سازه های هیدرولیکی با استفاده از شدت بارش های طراحی با دوره ی بازگشت و زمان تداوم مشخص طراحی می شوند، لذا منحنی های شدت- مدت- فراوانی (IDF) نقش اساسی در طراحی ابعاد و اجزای این سیستم ها دارند. این منحنی ها با استفاده از داده های مربوط به رگبارهای تاریخی ثبت شده در ایستگاه های هواشناسی استخراج می شوند. از طرف دیگر با توجه به پدیده ی تغییر اقلیم که پیامد رشد روزافزون فعالیت های انسانی است، الگوهای بارش در مناطق مختلف جهان تغییر کرده و لذا نیاز به اصلاح منحنی های شدت- مدت- فراوانی در شرایط جدید و پیش یابی برای آینده می باشد. در این تحقیق با استفاده از تئوری فرکتال که مبتنی بر نوعی نظم در بی نظمی است، اقدام به بررسی تغییرات منحنی های شدت- مدت- فراوانی در ایستگاه سینوپتیک اصفهان شد. منحنی های در سه دوره زمانی به صورت دوره تاریخی (1967-1993)، دوره اخیر (1994-2016) و دوره آینده تحت شرایط تغییر اقلیم (2017-2035) استخراج و تغییرات آن ها مورد بررسی قرار گرفت. برای شرایط آینده از خروجی وزن دهی شده 15 مدل AOGCMتحت سناریو انتشار A2 مربوط در چهارمین گزارش ارزیابی IPCC استفاده شده است. در دوره اخیر و دوره پیش بینی به دلیل تشدید پدیده ی تغییر اقلیم، هر چند میانگین بارش ها کاهش یافته ولی شدت بارش های با تداوم کوتاه افزایش یافته و منحنی های IDF به سمت بالا جابجا گردیدند. این میزان افزایش به بیش از حدود 52 درصد نسبت به داده های تاریخی هم می رسد.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، منحنی های شدت- مدت- فراوانی، تئوری فرکتال، تداوم بارش کوتاه مدت، ایستگاه سینوپتیک اصفهان
  • ارزیابی کارآیی مدل SRM و HBV در شبیه سازی رواناب ناشی از ذوب برف در حوزه آبخیز بوجین
    محمد مهدی ارتیمانی*، حسین زینی وند، ناصر طهماسبی پور صفحه 19

    پیش بینی ذوب برف در حوزه های کوهستانی نقش مهمی در مدیریت منابع آبی ایفا می کند. لذا هیدرولوژی برف در این مناطق از اهمیت زیادی برخورداراست. در این پژوهش به دلیل نبود داده برف در حوزه بوجین از مدل SRM و HBV برای شبیه سازی ذوب برف استفاده گردید. ابتدا داده های دبی، بارش در دوره آماری 1387 تا 1389 تهیه و صحت سنجی گردید. به منظور پایش زمانی و مکانی سطح پوشش برف در مدل SRM، از داده های سنجندهMODIS در فواصل زمانی یک روزه استفاده شد. برای اجرای مدل ها خصوصیات فیزیکی حوزه به کمک نرم افزار ArcGIS به دست آمد. با اجرای مدل های SRM و HBV شبیه سازی ذوب برف انجام شد. مقادیر پارامترهای مدل ها در مرحله واسنجی تدقیق و به کمک مقادیراصلاح شده در مرحله واسنجی، در سال دوم مرحله اعتبارسنجی انجام شد. میزان ضریب تبیین (R2) به دست آمده برای مدل های SRM و HBV در مرحله واسنجی به ترتیب برابر 71/0 و 61/0 و مقدار 72/0 و 69/0 برای مرحله اعتبار سنجی به دست آمد. این نتایج به همراه سایر معیارهای ارزیابی همانند نش - ساتکلیف(ضریب 71/0 برای مدل SRM و 61/0 برای مدل HBV در مرحله اعتبار سنجی)، دقت خوب مدل ها در شبیه سازی رواناب را نشان داد. همچنین مدل SRM به دلیل استفاده از تصاویر ماهواره ای، نسبت به مدل HBV عملکرد قابل قبول تری در شبیه سازی رواناب حاصل از ذوب برف از خود نشان داد.

    کلیدواژگان: بوجین، ذوب برف، شبیه سازی رواناب، SRM، HBV
  • نقش قدرت در دیپلماسی آب
    سیده زهرا قریشی، حجت میان آبادی*، سید مسعود موسوی شفائی صفحه 20

    آب به عنوان یک منبع طبیعی مشترک بین ذیمدخلان مختلف (محلی، منطقهای، ملی و بین المللی)، عنصری حیاتی برای بشر است که مرزهای سیاسی، اقتصادی و فرهنگی را به رسمیت نمی شناسد. ارتباط مستقیم بین امنیت آبی، امنیت انسانی و امنیت ملی دولت ها از یک سو و وجود حوضه های آبریز و آبخوان های مشترک بین المللی متعدد در دنیا از سوی دیگر، سبب شده است که سامانه های آبی به نحو اجتناب ناپذیری به یک مقوله سیاسی و امنیتی در دنیا تبدیل شوند و پیوند درهم تنیده «آب، سیاست و امنیت» را ایجاد کنند. هدف از این مقاله، بررسی پیوند درهم تنیده آب و سیاست با تمرکز بر مساله قدرت است. از آنجا که قدرت یکی از مهم ترین عناصر تعیین و اجرای سیاست ها است و ارزش ها و هنجارها به عنوان پیشرانه های اجتماعی در شکل گیری قدرت سهیم هستند، لذا تعریف قدرت در دوره های زمانی و در شرایط مکانی مختلف، متفاوت خواهد بود. براین اساس، آشنایی و شناخت ماهیت و ابعاد مختلف قدرت و هژمونی (به مثابه یکی از مشتقات آن) بسیار حائز اهمیت است. قدرت همچنین در مناسبات آبی، به عنوان سامانه های درهمتنیده طبیعی- انسانی، نقش بسیار مهمی ایفا می کند. طبق نظر وارنر، کشورهای بالادست، عموما از آب برای به دست آوردن قدرت بیشتر استفاده می کنند درحالیکه کشورهای پایین دست عموما قدرت را برای به دست آوردن آب بیشتر بکار می برند. با توجه به نقش و اثر جدی قدرت در هیدروپلیتیک به طور عام و دیپلماسی آب به طور خاص، این مقاله به بررسی و واکاوی ماهیت و نقش قدرت و هژموندر روابط کشورهای حوضه آبریز مشترک بین المللی می پردازد.

    کلیدواژگان: منابع آب مشترک، قدرت، هیدروهژمونی، دیپلماسی آب، هیدروپلیتیک
  • عوامل موثر بر پذیرش طرح مدیریت آب در راستای احیای دریاچه ارومیه توسط کشاورزان شهرستان نقده
    حمید طاهری، حمیده ملک سعیدی*، محمد جلالی صفحه 21

    پژوهش حاضر با هدف بررسی عوامل موثر بر پذیرش طرح مدیریت آب در راستای احیای دریاچه ارومیه توسط کشاورزان شهرستان نقده انجام شد. جامعه آماری پژوهش 670 کشاورز ساکن در 9 روستای شهرستان نقده بودند که بر اساس فرمول کوکران و روش نمونه گیری طبقه ای تصادفی با انتساب متناسب، 152 نفر از آنها به عنوان نمونه مورد مطالعه انتخاب شدند. ابزار گردآوری داده ها پرسشنامه بود که روایی آن توسط متخصصان تایید گردید و پایایی آن از طریق انجام یک مطالعه راهنما و محاسبه آلفای کرونباخ تایید شد. نتایج تحلیل همبستگی نشان داد بین نگرش نسبت به احیای دریاچه ارومیه و طرح مدیریت آب، امکانات برای پذیرش طرح، دانش در زمینه احیای دریاچه و طرح مدیریت آب، هنجار ذهنی، احساس مسوولیت، میزان زمین و سطح تحصیلات با پذیرش طرح مدیریت آب توسط کشاورزان رابطه مثبت و معنی داری وجود دارد. یافته های تحلیل رگرسیون لجستیک نیز نشان داد که متغیرهای دانش در زمینه احیای دریاچه، امکانات برای پذیرش طرح، نگرش نسبت به احیای دریاچه و نگرش نسبت به طرح مدیریت آب به عنوان مهمترین عوامل متمایزکننده دو گروه کشاورزان پذیرنده و نپذیرنده طرح مدیریت آب می باشند. این متغیرها با تبیین حدود 88 درصد از واریانس متغیر پذیرش طرح مدیریت آب، در مجموع توانستند 1/92 درصد از کل پاسخگویان را به درستی در دو گروه پذیرنده و نپذیرنده طرح مدیریت آب تفکیک نمایند. بر اساس یافته های پژوهش، پیشنهادهایی در رابطه با طراحی و اجرای برنامه های آموزشی و ترویجی به منظور افزایش پذیرش طرح مدیریت آب در راستای احیای دریاچه ارومیه توسط کشاورزان ارائه گردید.

    کلیدواژگان: مدل جامعه‎شناختی رفتار زیست محیطی فیتکائو و کسل، رگرسیون لجستیک، هنجار ذهنی
  • بررسی تاثیرعوامل انسانی و اقلیمی بر تغییرات تراز و کیفیت آب زیرزمینی در مناطق نیمه خشک
    معصومه خلج، مجید خلقی*، بهرام ثقفیان، جواد بذرافشان صفحه 22

    مدیریت منابع آب زیرزمینی، نیازمند شناخت عملکرد آن و پیش بینی تاثیر عوامل مختلف اقلیمی و انسانی می باشد. در این تحقیق، به منظور شناخت و شبیه سازی ویژگی های آبخوان دشت مهاباد از مدل GMS10.05 استفاده شد. پس از واسنجی و صحت سنجی مدل، عوامل تاثیرگذار بر تراز آب زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفت و به این منظور مدل با حذف کلیه عوامل انسانی تاثیرگذار اجرا شد که در این شرایط مدل، تراز آب زیرزمینی را به طور متوسط به اندازه 3 متر بالاتر از مقدار کنونی پیش بینی کرد. بررسی تاثیر احداث سد به عنوان یک عامل انسانی تاثیرگذار نشان داد به طور متوسط در این شرایط تراز آب زیرزمینی به اندازه 11/1 متر پایین تر از حالت اول خواهد بود. به منظور بررسی تاثیر عوامل مذکور بر کیفیت آب زیرزمینی از مدل برنامه ریزی بیان ژن استفاده شد. به این منظور پارامتر شوری آب زیرزمینی به عنوان تابعی از تراز آب زیرزمینی پیش بینی شد. نتایج بررسی نشان داد تاثیر عوامل انسانی بر کیفیت و کمیت آن غالب بوده و موجب تغییر کلاس آب آبیاری شده است. نتایج تحقیق در اعمال سیاست های مدیریت تطبیقی در آینده قابل استفاده خواهد بود.

    کلیدواژگان: دشت مهاباد، آب زیرزمینی، تغییر اقلیم، عوامل انسانی
  • استفاده از میانگین وزن دار مرتب (OWA) برای تهیه نقشه نواحی مناسب جهت تغذیه آب زیر زمینی در محدوده دشت سلفچگان قم، ایران
    محمدسعید میرآخورلو، مجید رحیم زادگان* صفحه 23

    با توجه به اهمیت کاهش سطح آب های زیر زمینی در مناطق با اقلیم خشک، ارائه روش های مناسب جهت تعیین مناطق مناسب برای تغذیه آب های زیر زمینی از اهمیت بالایی برخوردار است. از این رو، هدف این تحقیق، استفاده از عملگر تصمیم گیری چندشاخصه میانگین وزن دار مرتب (OWA) و روش فازی سازی لایه ها برای تولید نقشه های نواحی مناسب جهت تغذیه آب زیرزمینی برای محدوده سلفچگان واقع در استان قم بود. در این راستا از لایه های اطلاعاتی شامل اطلاعات چاه ها، نقشه ها و گزارش های خاک شناسی، مدل رقومی ارتفاعی و تصویر سنجنده لندست 8OLI استفاده گردید. نقشه های تناسب با استفاده از OWA با بهره گیری از رویکرد های وزن دهی ترتیبی مختلف دارای ریسک پذیری متفاوت (چهار رویکرد) به منظور اعمال وزن دهی به دست آمد. در نهایت با اعمال فیلتر کاربری زمین و همچنین شروط نزدیکی به آبراهه ها و خطواره ها، نقاطی به عنوان نقاط منتخب به منظور تغذیه آب های زیر زمینی تعیین شد. رویکردهایی دارای ریسک پذیری کمتر (رویکردهای اول و سوم)، هیچ نقطه ای را به عنوان نقاط مناسب به منظور تغذیه آب های زیر زمینی ارائه نکردند؛ اما رویکرد دوم و چهارم به ترتیب 11 و 25 محدوده ارائه نمودند. به منظور بررسی همبستگی لایه های اطلاعاتی و نتایج از تحلیل مولفه های اصلی استفاده شد. نتایج تحلیل نشان داد که لایه های شیب و نفوذ دارای همبستگی بالای مثبت (بیش از 75%) و لایه هدایت الکتریکی دارای همبستگی منفی در مولفه اول (بیش از 50%) بوده است.

    کلیدواژگان: ارزیابی چند شاخصه، میانگین وزن دار مرتب (OWA)، سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، تغذیه مصنوعی آب زیر زمینی
  • تاثیر خشکسالی بر کمیت و کیفیت آب رودخانه دز
    سعید آزیش، علی عصاره*، داود خدادادی دهکردی صفحه 24

    این تحقیق با هدف بررسی و تحلیل اثرات خشکسالی از طریق محاسبه شاخص SPI برکمیت و کیفیت آب رودخانه دز انجام شد. برای تعیین خشکسالی، آمار هواشناسی 10 ساله (1393-1384) از ایستگاه‎های هواشناسی حسینیه، دزفول و شوش و برای ارزیابی تاثیر خشکسالی بر کمیت و کیفیت آب رودخانه، آمار دبی و پارامتر های کیفی آب رودخانه دز مربوط به 7 ایستگاه هیدرومتری در طول مسیر، از سازمان آب و برق خوزستان اخذ گردید. فراوانی میانگین آنیون های محلول در ایستگاه های هیدرومتری رودخانه دز به صورت HCO3>SO4>C ومقادیر کاتیون-های اصلی محلول در آب نیز به صورت Ca>Na>Mg بدست آمد. نتایج تجزیه واریانس پارامتر های کیفی آب نشان داد اثر ایستگاه و سال بر میزان دبی، هدایت الکتریکی (EC)، مواد محلول آب (TDS)، سدیم قابل تبادل آب (SARIW)، pH، غلظت کلر (Cl)، بی کربنات (HCO3)، کلسیم (Ca)، منیزیم (Mg)، سدیم (Na) و سولفات (SO4)، اختلاف معنی داری در سطح اطمینان % 99 دارد. بررسی روند تغییرات شوری آب دز نشان داد در ایستگاه های سپید دشت سزار، سپید دشت زاز و تنگ پنج سزار روند تغییرات شوری معنی دار نیست این درحالی است که در ایستگاه های پایین دست رودخانه روند تغییرات شوری معنی‎دار و مثبت است. شدید ترین خشکسالی در ایستگاه حسینیه و دزفول در سال 1387 و در ایستگاه شوش در سال 1390 رخ داد. در سال های خشکسالی میزان شوری آب رودخانه دز به طور متوسط % 24/15 افزایش داشت. نتایج تحقیق نشان داد پدیده خشکسالی پارامتر ی است که در کنار مسایل انتقال آب، تغییر کاربری اراضی و مدیریت صحیح عوامل آلاینده، بر کیفیت آب موثر است.

    کلیدواژگان: خشکسالی، رودخانه دز، شاخص SPI، آزمون من -کندال
  • ارزیابی پارامترهای کیفیت آب سطحی با استفاده از تکنیکهای آماری چند متغیره (مطالعه موردی: حوضه آبخیز رودخانه ارس)
    شکور سلطانی*، منیژه قهرودی تالی، سید حسن صدوق صفحه 25

    در این پژوهش، تغییرات زمانی و مکانی پارامترهای کیفیت آب حوضه آبخیز رودخانه ارس طی دوره آماری 1378-1390 در سه ایستگاه خداآفرین، خزانگاه و جلفا با استفاده از تکنیکهای آماری چند متغیره تحلیل عاملی و تحلیل مولفه های اصلی بررسی شد. در مولفه اول که بیشترین درصد تبیین واریانس جامعه بوده است، پارامترهای Mg2+، Ca2+، HCO-3، EC و TDS بیشترین همبستگی را با این مولفه دارند. اعضای این مولفه بیشتر نشان دهنده یونها و مواد معلق در محل ایستگاه خدا آفرین میباشد. در میان پارامترهای موجود در مولفه اول، EC دارای بیشترین بار عاملی (92/0) است و بعنوان پارامتر اصلی این مولفه شناخته شده است. در ایستگاه خزانگاه، سه مولفه اول دارای بیشترین مقادیر ویژه هستند. این مولفه ها به ترتیب 6/53، 5/17 و 9/12 درصد از واریانس جامعه را تبیین میکنند که در مجموع 84 درصد از واریانس جامعه توسط آنها توصیف شده است. در مولفه اول که بیشترین درصد تبیین واریانس جامعه بوده است، پارامترهای Mg2+، Ca2+، SO42-، Cl-، HCO-3، EC و TDS بیشترین همبستگی را با این مولفه دارند. اعضای این مولفه بیشتر نشان دهنده یونها و مواد معلق در محل ایستگاه خزانگاه میباشد. در ایستگاه جلفا، چهار مولفه اول دارای بیشترین مقادیر ویژه هستند. این مولفه ها به ترتیب 7/50، 8/15، 2/13 و 8/5 درصد از واریانس جامعه را تبیین مینمایند که در مجموع 2/88 درصد از واریانس جامعه توسط چهار مولفه اول توصیف شده است.

    کلیدواژگان: کیفیت آب سطحی، تحلیل عاملی، تحلیل مولفه های اصلی، حوضه رودخانه ارس
  • تنظیم منحنی فرمان سدها با استفاده از مفهوم جریان زیست محیطی (مطالعه موردی: رودخانه های منتخب منتهی به دریاچه ی ارومیه)
    مینا سودی، حجت احمدی*، مهدی یاسی، استفانو سیبیلا، سجاد احمد حمیدی صفحه 26

    دریاچه ارومیه واقع در شمال غرب ایران به دلیل عوامل طبیعی و انسانی با بحران جدی مواجه شده است. تنظیم منحنی فرمان سدها و باز توزیع بهینه آن ها برای حفظ سلامتی اکوسیستم دریاچه ضروری است. در یک روش ساده هیدرولوژیکی رژیم جریان بهینه سدها با استفاده از حجم جریان حوضه آبریز پایین دست می تواند تخمین زده شود. بر این اساس در تحقیق حاضر منحنی فرمان سدهای مخزنی شهید کاظمی، شهرچای، زولا، دیریک، عجب شیر، ونیار و علویان در حوضه آبریز دریاچه ارومیه تحت سه سیاست متفاوت بهره برداری (30%، 50% و 80% از میانگین جریان سالانه به عنوان حجم آب قابل رهاسازی) محاسبه شده است. سپس با استفاده از داده ی اندازه گیری شده، مقدار ماهانه مولفه ی QResidual (تلفات و آوردها در پایین دست) محاسبه شد. در گام بعدی مولفه ی QAAD (حجم آب در دسترس سالانه در آخرین ایستگاه آبسنجی) برای سه سناریو بهره برداری از سد محاسبه شد. نتایج نشان داد با بکار بردن 80% از میانگین جریان سالانه (سناریو 3)، تمامی رودخانه ها مقدار مثبتی برای QAADخواهند داشت؛ بنابراین سناریو 3 به عنوان سناریو موثر بر احیای دریاچه انتخاب شد. درنهایت مقدار ماهانه QCAH(نزدیک ترین هیدروگراف به هیدروگراف طبیعی رودخانه) در آخرین ایستگاه آبسنجی و QRW (حجم آب مورد نیاز ماهانه برای خروج از سد) محاسبه شد.

    کلیدواژگان: بهره برداری از سدها، روش هیدرولوژیکی، رژیم جریان رودخانه، دریاچه ارومیه
|
  • Hybrid Wavelet-M5 Modeling in Rainfall-Runoff Process Forecast
    Ali Davanlou Tajbakhsh, Vahid Nourani, Amir Molajou * Page 1

    Rainfall-runoff process is one of the most important and complex phenomena in the hydrological cycle, therefore different views have been presented for the development of the modeling. Obviously, the recognition of the behavior of the catchment can play an important role in selecting of the appropriate model for saving time on the simulation. Previous studies have shown that the multi-linear models have an acceptable performance in the case of watersheds which usually have a regular rainfall pattern. In this study, the multi-linear Wavelet-M5 model was introduced and the rainfall-runoff process of the Aji Chay catchment was investigated. At first, the main rainfall and runoff time series were decomposed to several sub-time series by the wavelet transform to overcome its non-stationary, then the obtained sub-time series were imposed as input data to M5 model tree to forecast the runoff values and also the results were compared to the other models by the root mean squared error and determination coefficient criteria. The results showed that the performance of the proposed hybrid Wavelet-M5 model increased up to 69% compared to the sole M5 model tree for the Aji Chay catchment.

    Keywords: Rainfall-runoff modeling, Artificial Network, Decision tree, Wavelet transform
  • Investigation of groundwater salinity of Naqadeh Plain aquifer using Hydrochemical Facies Evolution Diagram (HFE)
    Faiba Sadeghi Aghdam *, Asghar Asgharai Moghaddam, Ata Allah Nadiri Page 2

    The coastal aquifer of the Naqadeh plain, located in the southwestern part of the Urmia Lake. Based on long-term chemoghraph, salinity has an increasing trend. Considering the undesirable results of saline water intrusion such as hygiene effects, human health and environmental problems, more studies are needed in this regard. Based on the classification of TDS values, about 48% of the groundwater resources of this plain are inappropriate for drinking and agricultural purposes. In order to monitor the groundwater resources of the plain, water samples were collected from 33 sampling points and a hydrochemical analysis was carried out. Identification of the salinity source and the governing hydrochemical mechanisms governing groundwater were carried out using the basic exchange index (BEX), ionic ratio, compound diagrams, geological and hydrogeological interpretations. Cl and Br halogens were also used for salinity studies due to their conservative behavior. Hydrochemical facies evolution diagram (HFE) was used as a useful method for identifying of the aquifers condition and its vulnerability to saline water intrusion. The matching of these results with the spatial distribution of salinity (EC) indicates the presence of two areas in the eastern and northern parts of the plain with high salinity and the risk of saline water intrusion. The salinity of these water resources is related to water-rock interactions, dissolution of saline formations, rainfall reduction, evaporation increase with formation of ponds in the dry seasons, infiltration of saline water and drainage of surface water, development of agricultural activities and probability of rising saline water (Upconing).

    Keywords: Combined Diagram, Hydrochemical Facies Evolution Diagram (HFE), Ionic Ratio, Naqadeh, Salinity
  • Challenges and Compromises of Agricultural Water Supply and Environmental Water Right in the Lake Urmia Basin
    Mahnoosh Moghaddasi *, Saaed Morid, Majed Delavar, H Hosseini Safa Page 3

    One of the important issues in our country is the restoration of Lake Urmia and it has been considered by the government since 2008. These efforts and high costs have had none impacts such as allocation of water to the lake on agricultural sector. This study aims to show these effects on the agricultural sector of border provinces. So purposely, in order to evaluate three agricultural water management scenarios a 49-year period of natural surface flows of watershed’s rivers is considered under the various hydrological conditions. The results showed that to provide the lake water demand caused 20 to 25 reduction of agricultural water demand in the West and East Azarbaijan provinces. It is obvious to achieve this, we certainly would have high socio-economic impacts, and recently we experienced changing of crop lands into orchards in the watershed. So, It is recommended that based on international experiences, the committee of restoration of the Lake Urmia provide an accessible framework and novel services for the ecology, otherwise, optimal utilization of credit and time shall not be presented.

    Keywords: Environmental water right, Lake Urmia, Agricultural Water, Challenges
  • Spatio-temporal changes evaluation of Flow Duration Curve Seasonal Indexes (FDCSI) during four decades in Namak Lake Basin
    Zahra Sheikh, Alireza Moghaddam Nia Page 4

    Low flow is an important component for investigating the available water, especially in arid regions, which is applied to manage drought and to reduce it. The spatio-temporal changes of hydrological drought phenomenon based on Flow Duration Curve Seasonal Indexes (FDCSI) including Q70, Q80, Q90, Q95 and Q99 in Namak Lake basin were investigated in the present study. For this purpose, 18 stations with the maximum long-term data (43 years) were selected and FDCSI values were extracted based on summer (June to November) and winter (December to May) seasons. Non-parametric tests including Mann-Kendal, Modified Mann-Kendal and Sen Slope Estimator were performed to determine the time trend. Furthermore, Hurst exponent was applied to investigate the long-term memory. Based on Hurst results, most of the time series have memory but uniform patterns are not recognized for them. The significant decreasing trend was identified based on summer and winter seasonal indexes at 55-66% and 38-50% of the total stations, respectively. In addition, a slight increasing trend was observed at 5-11% of study stations at a significant level of 95 and 99%. The evaluation of the results of seasonal indexes showed that summer flow had more serve drought due to lack of base flow during 1970-2012. Severe decline trend during the summer season might occur due to the time patterns of rainfall, increasing evapotranspiration, changing land use and finally, over-harvesting of surface and groundwater resources for agricultural purposes.

    Keywords: Flow Duration Curve, Hydrological drought, Spatio-temporal Trend, Hurst exponent, Namak Lake Basin
  • Evaluating the Efficiency of Reanalysis and Remote-Sensing based Rainfall Data sets for Hydrological Modeling Using VIC-3L Large Scale Model
    Asghar Azizian *, Afshin Shayeghi, Luca Brocca Page 5

    Currently, in most of the catchments, the lack of ground-based gauges is one of the most important problems for accurate hydrological modeling. According to the quick developments of satellite-based technologies and the computer’s computational power, several rainfall datasets have been developed with different spatial and temporal resolutions. These datasets usually are based on remote-sensing techniques or the combination of land surface models (LSMs) and general circulation models (GCMs). This research addressed the efficiency of ECMWF reanalysis dataset and PERSIAN for hydrological modeling using VIC-3L large-scale model over the SefidRood catchment. The results of statistical analyses at daily time scale indicated that the correlation coefficient (CC) between ECMWF, PERSIAN, and ground-observed dataset is about 0.83 and 0.48, respectively. In addition, at monthly time scale, the performances of both rainfall datasets approximately are the same and in most parts of the catchment, the value of CC is higher than 0.80. Hydrological analyses by VIC-3L model showed that despite having low efficiency in estimating rainfall, the PERSIAN dataset led to better simulation of runoff when it compared to ECMWF. For example, the Nash-Sutcliffe (NS) coefficient between daily and monthly simulated runoff using PERSIAN and observed runoff at the outlet of SefidRood catchment are about 0.80 and 0.88, respectively, while in the case of ECMWF these coefficients are about 0.67 and 0.72. Moreover, by using the PERSIAN dataset, the performance of the VIC model in simulating daily and monthly peak flows significantly increases.

    Keywords: Rainfall, Remote-Sensing Technique, hydrological modeling, VIC-3L, runoff
  • An Agent-Based Model to Improve Groundwater Resources Conditions with a Participatory Approach in the Shabestar-Sofian Plain
    Mohammad Javad Anbari *, Mahdi Zarghami Page 6

    Regarding the supply of large amount of water demand from groundwater resources on the one hand, and increasing water level drop of the aquifers on the other hand, the importance of groundwater resources management is significantly increasing. Due to the complexities in the socio-ecological systems related to the groundwater resources, there is a need for tools to model these complexities in the form of effective agents’ relations. Agent-based modeling (ABM) is a computer simulation with a comprehensive approach of stakeholders, or agents that interact with each other and with their environment based on certain behavioral principles. In this paper, farmers, effective institutional agents and aquifer behaviors and their interactions in the Shabestar-Sofian plain is modeled using ABM with stakeholder participation through interviews and semi-structured questionnaires. The results of the implementation of five sample scenarios show that if the institutions are properly coordinated and the participation of farmers is attracted, it could be possible to reduce 202 million cubic meters of wells extraction over 10 years, in addition to increasing the income of farmers simultaneously and to compensate about 40 percent of negative groundwater balance. Using this model, a better understanding of the sophisticated system of groundwater resources management can be obtained, stakeholder participation can be attracted, and by defining scenarios in a participatory process, better solutions can be achieved in the decision-making process.

    Keywords: Agent-based modeling, Groundwater resources management, Water Governance, Social-ecological, Shabestar-Sofian aquifer
  • Application of bankruptcy method in point and non-point source pollution allocation in the river
    Sahar Zare Farjoudi, Ali Moridi *, Seyed Saeed Mousavi Page 7

    The optimal dischargeable waste load allocation to the pollutants is important for improving the quality of rivers. The purpose of this paper is applying some bankruptcy rules, one of the Game theory methods, to allocate the waste load to pollutants and reach the standard dissolved oxygen in Zarjub River, Gilan. Based on the proposed framework, a combination of QUAL2Kw model, particle swarm optimization algorithm and bankruptcy rules are used in this research. In this paper, particle swarm optimization algorithm has been used to optimize point and non-point sources discharged contaminants of river adjacent in QUAL2Kw under bankruptcy rules. The conclusion indicates the efficient application of the bankruptcy approach on reaching the optimal level of oxygen at downstream. According to the research results, CEA and TAL methods discharge less waste load to the river. Also, based on the results some methods are appropriate for high pollutant industries and some methods are acceptable for low pollution industries.

    Keywords: Waste Load Allocation, Particle Swarm Optimization, QUAL2Kw, Water River Quality Management
  • Assessment and optimum selection of crop pattern criteria relying on sustainable development
    Elham Kazemi Korani, Marzieh Samareh Hashemi *, Soodabe Golestani Kermani, Meysam Samare Ghasem Shabjere Page 8

    Due to the water crisis and the large proportion of agriculture sector in water withdrawal, many studies have been done on water efficiency improvement in agriculture. One of the proposed solutions is optimal crop pattern implementation. However, less attention has been paid to the effect and role of crop pattern criteria in the determination of crop pattern and water resources use efficiency. There are many crop pattern criteria to determine crop pattern and crop efficiency in a selected area, selecting different criterion results in different outcomes. Therefore, proper selection of criteria is pivotal to the optimal use of water resources. In this paper crop pattern criteria has been evaluated relying on sustainable development, therefore eleven criteria have been selected as the main criteria and prioritized for Pistachio and Damask rose in Kavirdaranjir Basin. To prioritize the criteria an optimization problem, which its objective function is based on sustainable development, has been developed. The problem has been solved, using random and chaotic (Tent, Henon, and Logistic) genetic algorithms. The results show Tent chaotic genetic algorithms performance is the best comparing other selected algorithms. In addition, the analysis of optimization problem results shows the priority of the criteria is the environmental, economic and social category.

    Keywords: sustainable development, criterion, Stochastic Genetic Algorithm, Chaotic Genetic Algorithm, optimization
  • Assessment of the Water Suspended Sediment Concentration at the Surface in a Dam Reservoirusing satellite images(Case Study: Ardak Damin Mashhad)
    Mohammad Hadian, Bijan Ghahraman *, Kazem Esmaili Page 9

    Estimation of suspended sediments in flowing waters is a matter of importance due to the different aspects such as the performance of hydraulic structures, environmental problems, and ... The main goal of this research is using remote sensing technology to estimate the concentration of suspended sediments at the water level entering the reservoirs of dam by flood since the dam was constructed and its annual estimation. For this purpose, the experimental results and 〖ETM〗^+ data of Landsat satellite related to the reflection spectrum of suspended sediments at various concentrations. In a lab work by using an ASD spectro radiometer, the water reflection values containing different amounts of suspended sediments were measured in the range of 400 to 2500 nm. Then, these reflection values for OLI Bands of Landsat 8 were reexamined using their spectral response functions. In the study of the correlation between bands with the amount of suspended sediments, band2 (blue) and band5 (infrared) were detected most appropriate. In this research, a range of different sediment concentrations in 90 samples of 0.16 gr⁄lit to 100.05 gr⁄lit was used.
    In the reviews, Landsat 5 band reflection centered at 865 nm and Landsat 2 band reflection centered at 482/4 showed the most and least sensitivity to the amount of sediment respectively. Therefore, a relationship with appropriate correlation was diagnosed between reflection differences of these two bands 〖R_865-R〗_482.5 and concentration of suspended sediments. In this relation, its RMSE was 1.57 and R2 parameter determination factor was

    Keywords: Suspended sediments, Dam reservoir, Landsat images, Remote Sensing
  • Restoration management of groundwater resources using the combined model of numerical simulation - evolutionary ant colony optimization
    Mahdi Saghi, Jadid, Hamed Ketabchi * Page 10

    Groundwater storages are the main-source of water in Iran. With the developments in technology, utilization of these resources has been increased severely over the last few decades as the extracted water is more than the capacity of renewable water and has led to a depletion in groundwater-levels, a deterioration of these resources and associated negative consequences. Hence, the proper management of these valuable resources and the sustainability conservation are significant. Today, for proper management of groundwater resources, decision models can be used with a combined framework of simulation-optimization models. Therefore, in this research, using numerical simulation model (MODFLOW) over the management horizon of ten-years and ant-colony-optimization-algorithm, simulation-optimization model for the Namdan aquifer located in Fars province, Iran was developed. Three indices of sustainability, filling and restoration of the aquifer are considered to restoration management of groundwater resources in the study area, in line with Iran aquifer restoration plan. Based on the objective of reaching to the best condition of stability, filling, and restoration of the aquifer over the management horizon, the results has been indicated an increase of 3, 9.5 and 10.6 m of groundwater-level, respectively, compared to the beginning of the management horizon, which highlighted the necessity of proper-selection of objective-function considering the main objectives of the management plan and provided the feasibility of assessment on the requirements to implement the plan. Also, the use of three-indicators of reliability, utility and vulnerability to examine the results of scenarios shows the best aquifer status under scenario of applying the restoration-index.

    Keywords: Namdan aquifer, Numerical Model, Optimization algorithm, Stability, filling, restoration indices
  • Evaluation of willingness to pay for drinking water Subscribers in Ahvaz to help improve the quality of drinking water
    Iman Danaeifar *, Ebrahim Anvari, Mehrdad Mehdizade Page 11

    In this research using the conditional valuation method, tendency to payment of the citizens of Ahvaz city to improve of the equality of drinking water has been studied. To study the economic and social effecting factors on measure of tendency to payment, the logia's econometric model has been used. Required data has collected through a field study, completing questioner and interview with 400 households in Ahvaz city by Multi-stage cluster sampling method. According to the results 75 percent of households, were willingness to pay an amount of money to improve the equality of drinking water. As they tend to pay 2886 Rials per Cubic meter to improve healthy drinking water per month. Also, according to this study, martial and gender variables don't have significant impact on the tendency to payment of households. Other variables of model, namely age, education level, household dimension, income, and suggested price have been significant. According to the value and high Importance of improve quality of drinking water, it is suggested that some policies be taken to maintain the standards of the quality of water.

    Keywords: Tendency to pay, Drinking Water Quality, Conditional valuation, Ahvaz
  • Continuous rainfall-runoff simulation by artificial neural networks based on efficient input variables selection using partial mutual information (PMI) algorithm
    Mehrdad Shafeizadeh, Hosein Fathian *, ALIREZA NIKBAKHT SHAHBAZI Page 12

    Knowledge on the natural ability of basins is one of fundamental needs to optimal utilization of runoff. Thus, rainfall-runoff simulation in basins is of utmost importance. Continuous simulation of rainfall-runoff in Maroun basin performed using Artificial Neural Networks (ANNs) in order to evaluate the ability and accuracy of ANN for runoff estimation. Considering the fact that the number of rainy days per year less than sunny days, so runoff is caused by two different mechanisms. In continuous rainfall time and a few days later, runoff mainly is from high discharge and low base time. But on most days when there is no rainfall, baseflow has low discharge and long base time .Thus, in this research a double criterion model of rainfall-runoff includes model on rainy days and non rainy days were examined. Also efficient input variables on runoff in the Maroun basin are determined using the partial mutual information (PMI) algorithm. Comparison of statistical criteria between the single criterion model and double criterion model indicated that the double criterion model were more accurate. Therefore, the Nash-Sutcliff coefficient of single criterion model and double criterion model for test stage of network were 0.86 and 0.94 respectively.

    Keywords: Artificial Neural Networks, Input variable selection, PMI algorithm, Continuous Rainfall-Runoff simulation
  • Effects of Kernel Functions on SPEI and Drought Characteristics
    Seyed Mojtaba Mousavi, Alireza Shokoohi * Page 13

    Drought management and planning are based on recognizing drought characteristics and its spatial and ‎temporal extent. In the present research, SPEI12 was calculated using 4 kernels including rectangular, ‎triangular, circular and Gaussian at the 12 Zayandeh Roud watershed’s climatological stations. Four ‎important characteristics of drought including the time of occurrence, duration, magnitude and severity ‎were evaluated by applying the highest weight to the 5th month. It was revealed that kernels other than ‎rectangular were more sensitive in recognizing the four drought characteristics. While the rectangular ‎kernel showed the highest coefficient of variation (CV) in drought duration, the Gaussian kernel has the ‎least CV in duration and magnitude and the circular kernel has the least CV in severity. Moreover, it was ‎found that the Gaussian kernel was more successful in detecting the occurrence of drought in comparison ‎with others. Finally, the results of this research indicated that rectangular kernel i.e. using equal weights ‎for all months in deriving SPEI, may lead to overestimate or underestimate drought characteristics.‎

    Keywords: SPEI, Kernel function, Drought Duration, Drought magnitude, Drought Severity
  • Investigation of Climate Change Impact on 24-h Probable Maximum Precipitation in a Sub-humid Climate
    Zahra Afzali, Gorouh, Alireza Faridhosseini *, Bahram Bakhtiari Page 14

    In this study, the impact of climate change on 24-h probable maximum precipitation (PMP24) was investigated in a part of Qareh-Su basin located in Golestan province. For this purpose, the daily and hourly climatic data during years 1987–2017 were applied. In order to generate future data, the outputs of CanESM2 model as a general circulation model (GCM) under three emission scenarios including optimistic (RCP 2.6), middle (RCP 4.5) and pessimistic (RCP 8.5) and statistical downscaling model (SDSM) were used in two near and far future periods. The PMP24 values were estimated using physical, Hershfield standard and revised methods in the baseline and future periods under the three scenarios. The PMP24 value was estimated 421 mm for the baseline period, using Hershfield standard method. These values under the three RCP scenarios were obtained 202, 228, and 213, for the near future and 216, 201, and 230 mm for the far future. The result of Hershfield revised method was 230 mm for the baseline period. The PMP24 values under the three scenarios were calculated 81, 85, and 76 mm for the near future, and 83, 80, and 79 mm for the far future. The PMP24 resulted from physical method was 143 mm for the baseline period. These values were 98, 105, and 109 for the near future, and 129, 122, and 126 mm for the far future period.

    Keywords: Extreme rainfall, Widespread storms, maximum 24 h precipitation, climate scenarios
  • Modeling Linkage Between River Water Quality and Coverage / Land Use Using Riparian Zone Approach
    Sobhan Salehi, Bahman Jabbarian Amiri * Page 15

    Land use/ land cover of watersheds has great impacts on water quality of rivers. The water quality of rivers can be degraded due to changes in the land use/land cover patterns within watersheds as human activities increase. In this study, to determine the relationship between te impacts, which are induced by change in land use/ land cover on water quality, the relationship between land use and water quality variables has been examined. The effects of land use/land cover changes were investigated in different buffer zones. Using geographic information system (GIS) and spatial analysis, 39 watersheds were selected within the southern Caspian Sea Sub-basin, and then the relationship between water quality variables and land use/ land cover classes, in different river buffer zones varying between 30 to 120 meters with 30 m incremental intervals, were examined by Spearman correlation test and multiple linear regression. Due to the fact that two or more independent variables may affect the dependent variable, multiple regression modeling approach was used. The results showed that integrated land use data in intermediate areas could provide the most reliable model for predicting chlorine (R2 = 0.813) and sodium (R2 = 0.77). In addition, in riparian areas with 30 meter, SAR, K, Na, Cl, pH, EC, TDS, Mg, Ca, HCO3 variables had the highest correlation coefficient with their surrounding land use/land cover.

    Keywords: land use, Riparian Zone, regression models
  • Examining the criterias of purchasing and transferring water from a the Murghab transboundary river between Afghanistan and Turkministan to Iran
    Mohammad Reza Shahbazbegian * Page 16

    Among the various types of inter-basin water transferring projects, the water transferring from transboundary rivers due to enter to an anarchist atmosphere among riparian states has more complexity. Considering the emerge of such projects, as one of the options on the table in reducing water resources vulnerability in Iran, has led to increase the importance of examining and mapping the considerations of the studies. In this regard, considering the Murghab transboundary river between Afghanistan and Turkministan as a case study to Iran, preliminary paper adopts a descriptive-analytical method and studies documents as well as available experiences to examine the project from a variety point of views. Therefore, legal and operational considerations for water purchasing including factors such as the negotiable water and how it can be calculated, the contract interference, the time of water purchasing, the third party, the environmental risk and the compensation of damages caused due to water purchasing, as well as those of operational considerations factors such as the construction in the riparian states, the environmental commitments of the water transferring and the types of water transferring executive contracts in the given project have been examined. To the end, after reviewing all directions as well as mapping the roadmap of the considerations of the project, three perspectives of cooperation among riparian states, including the cooperation of Iran with Afghanistan, the cooperation of Iran with Turkministan and cooperation of Iran with both according to the advantages and disadvantages of each have been explored.

    Keywords: Murghab transboundary river, water transferring, Iran, Afghanistan, Turkministan
  • Simulation of RDI and SPEI indices in stations without enough statistics
    Mohammad Mehdi Moghimi *, Farzaneh Khajehi, Mohammad Reza Mahmoudi Page 17

    Calculation of stronger indices requires extensive meteorological data that may not be recorded in some areas, but in most areas rain gauges record rainfall data. In this research, the RDI and SPEI indices simulated with acceptable accuracy using the SPI index (only rainfall data is required for its calculation). Simulation was performed using generalized estimating equations (GEE) and then validation of these simulation models was performed using different goodness of fit measures (NSE, RMSE, MAE, R2 and comparison with 1:1 line (using t-test)). The calculated values of different goodness of fit measures indicated the acceptable validity of fitted GEE models. Comparison between goodness of fit parameters and validation coefficients indicated that, in general, the SPEI model has better than RDI model. Models validation showed that the difference between simulated and observed data was not significant at 5% significance level. Results indicated the better performance of simulation models in arid region of the Fars province.

    Keywords: Drought, Simulation, SPI, GEE
  • Extraction of Intensity-Duration-Frequency (IDF) Curves under Climate Change, Case study: Isfahan Synoptic Station
    Hamid Reza Safavi *, Shahabodin Dadjou, Golnar Naeimi Page 18

    Many hydraulic structures are designed by using the design precipitation with return periods duration time based on concentration time. Therefore, in any region, Intensity-Duration-Frequency (IDF) curves play a significant role in the design of dimensions and components of these systems especially in regions without adequate rain gauge stations. However, following climate change due to the increasing human activities precipitation patterns has changed in various regions of the world. Therefore, the historical IDF curves are not applicable. In this study, according to the Isfahan meteorological synoptic station IDF curves were developed. Eextraction of precipitation intensity with continued short of 24-hour precipitation has been done by using fractal theory. In the present study, extractions of the IDF curves were divided into three periods: the historical period (1967-1993), the present period (1994-2016), and the future period (2017-2035). It was perceived that precipitation intensity with short-term duration increased because of changes in the climatology, and IDF curves are shifted upwards. In this study, to predict the daily precipitation weighted output 15 AOGCM models under the A2 emission scenario related to the Fourth Assessment Report (AR4) IPCC, as the most reliable tool were used. The results show that the predicted IDF for future (2017-2035) will increase about 52 percent related to past IDF (1967-1993) in this region.

    Keywords: Climate change, Intensity-Duration-Frequency curves, Fractal theory, Maximum annual precipitation intensity, Isfahan synoptic station
  • Performance evaluation of SRM and HBV model in simulation of snowmelt runoff in Bujin Basin
    Mohammad Madih Artimani *, Hosian Zeinivand, Nasar Tahmasebipour Page 19

    The snow melt forecast in mountainous basins plays an important role in the management of water resources. For this reason, snow hydrology in mountainous areas is of great importance. In this study, due to the lack of snow data in the Bujin area, SRM and HBV models were used to simulate snow melting. At first, rainfall data, precipitation data was prepared and verified during the period of Water Year 1387 until 1389. The MODIS sensor data was used in one-day time intervals to monitor the time and location of snow cover surface in the SRM model. ArcGIS software was used to implement the physical properties of the domain. Implementation of SRM and HBV models was performed using snow melt simulation. Then, using the results of the values of the parameters in the calibration step, the validation step was performed. The estimation rate of the R2 parameter obtained by the SRM and HBV model for the Bujin area is about 0.71 and 0.61 for calibration and about 0.72 and 0.69 for validation steps, so that these results, together with the values of the other evaluation criteria such as Nash-Sutcliff (coefficient of 0.71 for SRM model and 0.61 for HBV model at validation stage), showed good accuracy of models in runoff simulation. Also, the SRM model, due to the use of satellite images, showed a more reliable performance in snowmelt runoff simulation than the HBV model in this basin.

    Keywords: Bojin, SRM, HBV, Simulation Runoff, SNOWMELT
  • The Role of Power in Water Diplomacy
    Seyedeh Zahra Ghoreishy, Hojjat Mianabadi *, Seyed Masoud Mousavi Shafaee Page 20

    Water as a natural common resource is shared among different stakeholders (local, sub-national, national and international) and is vital for the human, which ignores political, economic and cultural boundaries. The direct link between water security, human security and the national security of the states on the one hand, and the existence of numerous international transboundary river basins and aquifers throughout the world on the other, has led water systems to a political and security issue in the world. It has shaped the complex "water, politics and security" nexus. The purpose of this paper is to examine the nexus of water and politics with a focus on the issue of power. Since power is one of the most significant elements in policy making and its implementation; hence, the definition of power differs in different time and spatial conditions. Accordingly, understanding of the nature and dimensions of power and hegemony (as one of its derivatives) is so significant. Power plays a crucial role in water interactions as coupled complex human-natural systems. Generally, argued by Warner (2004), up-streamers use water to get more power and down-streamers use power to get more water. Considering the role and serious impact of power in hydropolitics in general and water diplomacy in particular, this paper critically examines the nature and role of power and hegemony in relations among international riparian countries.

    Keywords: Common Water Resource, Power, Hydrohegemony, Water Diplomacy, HydroPolitics
  • Factors Affecting Adoption of Water Management Project for Reclamation of Lake Urmia by Farmers in Naghadeh Township
    Hamid Taheri, Hamideh Maleksaeidi *, Mohammad Jalali Page 21

    Purpose of this study was investigating factors affecting the acceptance of water management plan for restoration of Lake Urmia by farmers in Naghadeh. Sociological model of environmental behavior by Fietkau and Kassel (1981) was used for analyzing farmers’ behavior. Statistical population of the study was 670 farmers in 9 villages in Naghadeh. Based on Cochran formula and stratified random sampling, 152 farmers were selected as the study sample. A questionnaire was used for data collecting which its validity was verified by experts and its reliability was confirmed by calculating Cronbach's alpha. Correlation results showed positive and significant relationships between acceptance of water management plan for restoration of Lake Urmia with farmers' attitude towards lake restoration and water management plan, farmers' facilities, farmers' knowledge about lake restoration and water management plan, subjective norm, sense of responsibility, land ownership and level of education. Results of logistic regression indicated that farmers' knowledge about lake restoration, farmers' facilities, farmers' attitude towards lake restoration and attitude towards water management plan as the most important determinant factors of two groups of farmers (adopters and non-adopters of water management plan) have been able to correctly classify 92.1% of the total respondents. 64 to 88 percent of variance of the variable acceptance of water management plan was determined by independent variables entered in the model. Based on the findings, suggestions were made regarding the design and implementation of educational and extension programs to increase the acceptance of water management plan for restoring Lake Urmia by farmers.

    Keywords: The Sociological Model of Environmental Behavior by Fietkau, Kassel, logistic regression, Social norm
  • Investigation about climate change and human activity effects on groundwater level and groundwater quality in semiarid region
    Masumeh Khalaj, Majid Kholghi *, Bahram Saghafian, Javad Bazrafshan Page 22

    For groundwater resource management, recognation of performance and prediction climate change and human activity effects on groundwater is necessary. In this research GMS10.05 software was used for determining and simulating characteristics of Mahabad aquifer. After calibration and validation of model, we researched about effective factors influncing groundwater change. For this aim in first step, results was considered without human activity factors .In this condition average of groundwater level was 3m more than groundwater level observation . investigating about dam constraction as a anthropogenic activity factor showed, dam construction causes groundwater level would be 1.11 lower than pervious condition. In this research we then predict groundwater EC and SAR using GEP as a function of groundwater level. We conclude anthropogenic activity in compared with natural change is primary force driving the groundwater level and guality down and changing irrigation of groundwater class to C3S1. The result of this study is applicable in developing criteria for adaptation groundwater resouce management in future.

    Keywords: Mahabad region, Climate change, Groundwater, human activity
  • Application of ordered Weighted Average (OWA) For producing Map of Suitable Groundwater Recharge zones in Salafchegan Study area, Iran
    Mirakhorlo Mohammad Saeid, Majid Rahimzadegan * Page 23

    Due to the depletion of groundwater resources in dry climates, establishing an effective procedure to delineate artificial groundwater recharge zones is of great importance. Then, the objective of this study was utilizing Ordered Weight Average (OWA) multi-criteria evaluation method and fuzzification of layers to produce suitability maps of Salafchegan study area located in Qom province. To do this, different data layers including observation wells, soil maps and reports, Digital Elevation Model and landsat-8 OLI, etc. were used. Different ordered weight with different tradeoff (four procedures) were used to create suitability maps. Finally, by using a land-use filter as well as applying condition of proximity to tributaries and lineaments, few zones were chosen as the selected locations to groundwater recharge zones. The risk-averse procedures (first and third procedures) did not introduce any suitable location for groundwater recharge site. However, the second and fourth procedures did suggest 11 and 25 location, respectively. To assess correlations of the information layers and results, principal components analysis was used. Results suggested that the slope and infiltration layers have strong positive correlation (more than 75%) and the electrical conductivity (EC) has a negative correlation with other layers (more than 50%).

    Keywords: Multi-Criteria evaluation, Ordered Weighted Average (OWA, geographic information systems (GIS), Artificial Groundwater Recharge
  • Effect of Drought on the Water Quality and Quantity of Dez River
    Saeed Azish, Davoud Khodadadi Dehkordi Page 24

    The aim of this study was the evaluation of drought effects through SPI index assessment on the water quality of the Dez River. For the determining the drought, ten-year meteorological data (2005-2014) were achieved through the weather stations of Hussainiya, Dezful, and Shush and for impact evaluation of drought on the water quality of the Dez River, discharge statistics and qualitative parameters related to seven hydrometric stations along the Dez River achieved through Khuzestan Water And Power Authority. The mean frequency of dissolved anions and cations in the hydrometric stations of the Dez River achieved like HCO3>SO4>Cl and Ca>Na>Mg. The variance analysis of the water qualitative parameters showed that the effect of station and year on the amounts of discharge, EC, TDS, SARIW, pH, Cl, HCO3, Ca, Mg, Na, and SO4 had a significant difference (P

    Keywords: Drought, Dez river, mann-kendall test, SPI Index
  • Evaluation of the surface water quality using statistical multi-variate techniques, case study: Aras watershed
    Shakour Soltani *, Manijeh Ghohroudi Tali, Seidhasan Sadoogh Page 25

    It seems essential to understand temporal and spatial changes in water quality of rivers as one of the most dynamic ecosystems of the world. In this research, we have analyzed temporal and spatial changes in the parameters of water quality of Aras River in the period 1999-2011 at the gauge stations of Khodaafarin, Khazangah, and Jolfa, using statistical multi-variate, factor analysis, and Principal Component Analysis. The first component with the highest explanation of variance has greatest correlation with parameters of Mg2+, Ca2+, HCO-3, EC, and TDS. The component shows the ions and suspending particles at Khodaafarin station. Among the parameters of the first component, EC has the highest factor loading (0.98) as the main parameter of the component. At the Khazangah station, the first three components explain 53.6, 17.5, and 12.9 percent of variance, respectively. The first component has the highest correlation coefficient with the parameters of Mg2+, Ca2+, SO42-, Cl-, HCO-3, EC, and TDS. In Jolfa station, the first four components with the highest eigenvalues explain 50.7, 15.8, 13.2, and 5.8 percent of the variance.

    Keywords: surface water quality, Factor analysis, Principal component analysis, Aras River Watershed
  • Regulation of the Rule Curve of Dams Based on Conception of Environmental Flow (Case Study: Elected Inflow Rivers to Lake Urmia)
    Mina Soudi, Hojjat Ahmadi *, Mehdi Yasi, Stefano Sebilla, Sajjad Ahmad Hamidi Page 26

    Lake Urmia located in the north-west of Iran has been facing a serious environmental crisis because of some natural and anthropogenic factors. Regulation of rule curve of dams and optimum redistribution of those is essential for conservation the ecosystem of the lake. In a simple hydrological method, optimum flow regime that should be released from dams is estimated by calculation of run off of down stream catchment. In this regards, rule curve of the major reservoir dams (Shahid Kazemi, Shahr Chai, Zola, Derik, Venyar, Ajabshir and Alavian) in the Lake Urmia basin under three different operation policies (30%, 50% and 80% of MAF) has been calculated. Then by using measured data, monthly value of QResidual (the run off of the down stream catchment) has been calculated. In the next step, the term of QAAD (the volume of annual available water in the last station) for each scenario has been determined. The results revealed that by using 80% of MAF (as scenario 3), the value of QAAD would be positive for all the assessed stations; so scenario 3 is selected as effective action for restoration of the lake. Finally for scenario 3, monthly value of QCAH (the nearest hydrograph to natural hydrograph of rivers) in the last station for each rivers and the term of QRW (the monthly volume of water for releasing from dam) have been calculated.

    Keywords: Operation of dams, Hydrological Method, Flow regime of rivers, Lake Urmia