فهرست مطالب

  • سال دهم شماره 19 (بهار و تابستان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/02/11
  • تعداد عناوین: 20
|
  • سید مصطفی بی آزار*، محمد علی قربانی، کاکا شاهدی صفحات 1-12
    در این تحقیق کاربرد شبکه عصبی پرسپترون چندلایه (MLP) برای پیش بینی تبخیر روزانه در دو ایستگاه سینوپتیک رشت و منجیل واقع در استان گیلان در شمال ایران بررسی گردیده است. ابتدا با استفاده از آزمون گاما مهم ترین ترکیب از پارامترهای هواشناسی برای هر دو ایستگاه شناسایی و مدل سازی براساس ترکیب بهینه صورت گرفت. نتایج مدل شبکه عصبی مصنوعی- آزمون گاما (ANN-GT) با استفاده از معیارهای ارزیابی مدل همچون مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE) ضریب همبستگی (CC) و ضریب ناش-ساتکلیف (NS) ارزیابی شده است. نتایج نشان داد که مدل (ANN-GT) برای ایستگاه رشت با ضریب همبستگی 0/86، مجذور میانگین مربعات خطا 95/0، ضریب ناش-ساتکلیف 0/74 و ایستگاه منجیل با ضریب همبستگی 0/94، مجذور میانگین مربعات خطا 1/58، ضریب ناش-ساتکلیف 89/0، دارای عملکرد قابل قبولی در پیش بینی تبخیر روزانه می باشد. برای بررسی عدم قطعیت، درصدی از داده های مشاهده شده که در محدوده باند پیش بینی عدم قطعیت 95 درصد (95PPU) قرارگرفته اند (P-factor) و عرض متوسط باند (d-factor) برای مدل، مدنظر قرار داده شد. بنابر نتایج عدم قطعیت، عرض متوسط باند عدم قطعیت (d-factor) برای ایستگاه رشت (0/30) و برای منجیل (0/33) برآورد شد. این امر حاکی از عدم قطعیت پایین مدل شبکه عصبی مصنوعی-آزمون گاما (ANN-GT) در پیش بینی تبخیر روزانه برای هر دو ایستگاه می باشد. همچنین درصد داده های مشاهداتی در باند (95PPU) برای رشت 25 و برای منجیل 45 درصد به دست آمد. دلیل پایین بودن این مقادیر رامی توان، وجود عدم قطعیت های کوچک در پارامترها ذکر کرد.
    کلیدواژگان: آزمون گاما، تبخیر روزانه، شبکه عصبی مصنوعی، گیلان، عدم قطعیت
  • محمد رضا مرتضی پور، محمد رضا خالدیان، علی شاه نظری* صفحات 13-21
    مدیریت منابع آب در کشور به دلیل افزایش تقاضا از یک سو و کاهش سرانه آب تجدیدپذیر از سوی دیگر، به ویژه در سال های اخیر با مناقشاتی رو به رو شده است. تئوری بازی ها یکی از روش های علمی جهت حل مناقشات موجود در امر مدیریت می باشد. هدف از پژوهش حاضر، بررسی و ارائه راهکار برای حل مناقشه بخش مصرف پایین دست سد سفیدرود با استفاده از تئوری بازی ها می باشد. برای مدل سازی و تحلیل مناقشه، از مدل گراف GMCR استفاده شد. پس از تعیین بازیکنان (سازمان جهاد کشاورزی، شرکت آب منطقه ای، کشاورزان، استانداری، سازمان محیط زیست) و گزینه های هر یک و وارد کردن آن ها به مدل، 128 حالت در مناقشه به دست آمد که با استفاده از مفاهیم حل غیر همکارانه و با توجه به الویت بندی استراتژی ها، 4 وضعیت برای بازیکنان به عنوان نقاط تعادل، شناسایی شد. پس از تحلیل نهایی نرم افزار، مطلوب ترین حالت در مناقشه از بین نقاط تعادل، حالت 96 به دست آمد که کشاورزان و شرکت آب منطقه ای به ترتیب آبیاری نوبتی و توزیع مناسب آب مورد نیاز را رعایت کرده اند. با توجه به نتایج به دست آمده، حل این مناقشات بدون حکمرانی موثر در حوزه آبخیز سفیدرود بزرگ به منظور تشویق راه حل های همکارانه بین بهره برداران و تنبیه متخلفان امکان پذیر نمی باشد.
    کلیدواژگان: تئوری بازی ها، مناقشه، نقاط تعادل، مدل GMCR، حوزه آبخیز سفیدرود
  • مهدیس امیری، حمیدرضا پورقاسمی* صفحات 22-35
    برآورد تبخیر و تعرق پتانسیل نقش مهمی در برنامه ریزی، طراحی و مدیریت منابع آب، به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک دارد. هدف از تحقیق حاضر، بررسی زمانی روش های مختلف محاسبه تبخیر و تعرق پتانسیل شامل تورنت وایت، بلانی- کریدل و هارگریوز - سامانی و بررسی تغییرات مکانی آن در حوزه آبخیز مهارلو در استان فارس می باشد. بدین منظور از آمار سالانه درجه حرارت در یک دوره آماری 12 ساله (2013-2002) و 12 ایستگاه هواشناسی در حوزه آبخیز مهارلو استفاده گردید. به منظور پهنه بندی تبخیر و تعرق و بررسی تغییرات مکان آن از روش میان یابی عکس مجذور فاصله (IDW) در نرم افزار ArcGIS استفاده گردید. در تحقیق حاضر به منظور انتخاب مناسب ترین روش برآورد تبخیر و تعرق پتانسیل بلانی- کریدل، هارگریوز- سامانی، تورنت وایت از شاخص های آماری میانگین مطلق خطا (MAE) (8/64، 12/06، و 9/93)، میانگین انحراف خطا  (MBE) (0/42-، 0/56-، 1/36-) و ریشه دوم میانگین مربعات باقیمانده (RMSE) (2/49، 3/48 و 2/86) استفاده شد. نتایج نشان داد که تغییرات زمانی و مکانی تبخیر و تعرق پتانسیل درروش بلانی-  کریدل بیان گر  بیش ترین میزان تبخیر و تعرق در ایستگاه دوبنه در سال 2009 با مقدار 5/127میلی متر در سال و کم ترین مقدار آن مربوط به ایستگاه کافتر در سال 2006 با مقدار 1/85 میلی متر در سال می باشد. هم چنین بر اساس نتایج هارگریوز- سامانی، بیش ترین و کم ترین مقدار تبخیر و تعرق به ترتیب مربوط به ایستگاه های جهان آباد بختگان در سال 2009 با مقدار 1/152 میلی متر در سال و ایستگاه کمهر در سال 2003 با مقدار 5/96 میلی متر در سال می باشد، درحالی که درروش تورنت وایت بیش ترین میزان تبخیر و تعرق مربوط به ایستگاه دوبنه در سال 2009 با مقدار 103/6میلی متر در سال و کم ترین مقدار آن مربوط به ایستگاه کمهر در سال 2011 با مقدار 52/7میلی متر در سال برآورد گردید. هم چنین نتایج ارزیابی روش های مختلف برآورد تبخیر و تعرق نشان داد که با توجه به معیار MAE و RMSE روش بلانی- کریدل کم ترین میزان خطا (8/64 و 2/49) و با توجه به معیار های MAE و RMSE بیش ترین مقدار خطا مربوط به روش هارگریوز- سامانی با مقدار اندازه گیری شده MAE 12/06و RMSE 3/48 بوده است، که درمجموع روش بلانی- کریدل بهترین روش تبخیر و تعرق پتانسیل به دلیل پایین بودن میزان خطا نسبت به روش های هارگریوز- سامانی و تورنت وایت می باشد.
    کلیدواژگان: بلانی-کریدل، تورنت وایت، هارگریوز-سامانی، شاخص میانگین مطلق خطا (MAE)، شاخص میانگین انحراف خطا (MBE)، شاخص ریشه دوم میانگین مربعات باقیمانده (RMSE)
  • عطااله کاویان*، مازیار محمدی صفحات 36-45
    مدل ارتفاعی رقومی یکی از مهم ترین داده های مورد نیاز در مدل سازی حوزه آبخیز با مدل های هیدرولوژیکی است که دقت مکانی آن تاثیر بسزایی در صحت شبیه سازی فرایندهای هیدرولوژیکی دارد. مطالعات مختلف با مدل پرکاربرد SWAT نشان داده اند که نتایج شبیه سازی این مدل به کیفیت داده های توپوگرافی بسیار حساس است. هدف این مطالعه ارزیابی اثر دقت مکانی سه نوع مدل ارتفاعی رقومی ASTER (دقت مکانی30 متر)، SRTM (دقت مکانی 90 متر) و GTOPO30 (دقت مکانی 1000 متر) بر عدم اطمینان نتایج شبیه سازی دبی و نیترات کل در حوزه آبخیز تالار در استان مازندران می باشد. با کاهش دقت مکانی از 30 به 1000 متر خصوصیات فیزوگرافی حوزه مانند تعداد واحدهای هیدرولوژیکی کاهش ولی میانگین شیب حوزه و میانگین حداقل و حداکثر ارتفاع افزایش می یابد و همچنین ترسیم مسیر آبراهه نیز به شدت متاثر از دقت مکانی DEM می باشد. بهترین نتایج حاصل از واسنجی و صحت سنجی دبی ماهانه در ایستگاه شیرگاه برای مدل ارتفاعی رقومی ASTER حاصل شد. ضریب R2  و NS در دوره واسنجی به ترتیب 0/71 و 0/68 و در دوره صحت سنجی 0/70 و 0/54 بدست آمد. در نهایت با محاسبه ی خطای نسبی نتایج حاصل از شبیه سازی با SRTM و GTOPO30 نسبت به ASTER مشخص شد که با افزایش دقت مکانی از 30 به 90  متر مدل در شبیه سازی دبی و نیترات کل در اکثر ماه ها بیش تخمینی اما با افزایش دقت مکانی از 30 به 1000 متر مدل در شبیه سازی این دو پارامتر در تمامی ماه ها در دوره ی شبیه سازی کم تخمینی داشته است. نتایج پژوهش حاضر نشان داد دقت شبیه سازی دبی و نیترات کل با مدل ارتفاعی رقومی ASTER دارای بالاترین قدرت تفکیک مکانی بهترین شبیه سازی را نسبت به SRTM و GTOPO30 ارئه می کند.
    کلیدواژگان: تخمین مدل ها، شبیه سازی، دبی، نیترات، مدل ارتفاعی رقومی
  • محمد علی غلامی *، علی رضا عمادی، حسن حبیبی صفحات 46-57
    به کارگیری روش های میدانی ژرفاسنجی به منظور برآورد ژرفا و حجم آب در مخازن، مستلزم صرف هزینه و زمان زیادی است. در همین راستا روش های متعدد سنجش از دور مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این پژوهش روشی بر پایه مدل تابش و بازتابش برای برآورد ژرفا و حجم آب با استفاده از تصاویر باندهای حس گر OLI معرفی شد. ابتدا در 27 اردیبهشت 94 با استفاده از قایق و ژرفاسنج صوتی، ژرفای آب آب بندان های مهدشت، سوربن و دشت ناز با فواصل 50 متری اندازه گیری و سپس در روز های 5 خرداد و 14مرداد 94 و همچنین 8 خرداد، 9 تیر و 2 شهریور 95 مقدار اشل ثبت و ژرفا و حجم های دقیق آب تعیین شد. سپس ضریب تبیین مقادیرسلولی تصاویر و ژرفای اندازه گیری شده محاسبه شد. متوسط مقدار ضریب تبیین برای باندهای 5،4،3،2 و 6 به ترتیب 0/38، 0/43، 0/48، 0/6 و 0/6 بود. باتوجه به نتایج فوق باندهای 2 و 3 حذف و برای بهبود همبستگی به کمک باندهای 4، 5 و 6 شاخص های نسبت باندی و تفاضل نرمال تولید و در ادامه ضریب تبیین ژرفای اندازه گیری شده و شاخص های مذکور محاسبه شد و شاخص IV (تفاضل نرمال باند 4 و 6) با مقدار 62درصد به عنوان شاخص منتخب معرفی شد. در مجموع ضرایب همبستگی به گونه ای نبود که بتوان از روش سنجش از دور برای تعیین دقیق ژرفای آب در هرکدام از پیکسل ها بهره برد. سپس با استفاده از روش طبقه بندی ژرفایی حجم آب آب بندان ها با استفاده از باندهای مذکور و شاخص منتخب تخمین و در نهایت مقدار ضریب تبیین و خطای نسبی میان حجم برآورد شده و واقعی محاسبه شد. میانگین ضرایب همبستگی حجم حاصل از تصاویر باندهای 2، 3، 4، 5 و 6 به ترتیب 0/94، 0/93، 0/96، 0/95 و 0/8 با میانگین خطای نسبی 9/3، 8/1، 8/3، 8/8 و 9/9 درصد محاسبه شد. متوسط مقدار همبستگی خطی و خطای نسبی حاصل از شاخص IV به ترتیب 0/96 و 7/7 درصد به دست آمد. به این ترتیب برآورد حجم آب مخازن با روش طبقه بندی ژرفایی شاخص منتخب می تواند با خطای کمی جایگزین اندازه گیری میدانی شود.
    کلیدواژگان: سنجش از دور، آب بندان، ژرفاسنج صوتی، طبقه بندی ژرفایی، مدل تابش و بازتابش
  • حسین سلمانی، مجید اونق، ابوالحسن فتح آبادی، واحد بردی *، عبدالرسول سلمان ماهینی صفحات 58-72
    امروزه با توجه به اهمیت موضوع تغییر اقلیم، بررسی روند داده های اقلیمی و هیدرولوژیکی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هدف از این پژوهش بررسی کارایی روش های مختلف حذف تاثیر خودهمبستگی در بررسی روند پارامترهای دما، بارش و دبی ایستگاه های منتخب در شرق حوزه آبخیز گرگانرود استان گلستان می باشد. به این منظور، علاوه بر استفاده از آزمون من- کندال معمولی، از آزمون های ناپارامتریک MK-PW، MK-TFPW، MK-VCA، MK-SA و MK-HSA برای تحلیل روند استفاده شد. همچنین، برای تعیین شیب خط روند و شناسایی نقاط جهش، به ترتیب از تخمین گر شیب سن و آزمون من- کندال دنباله ای (SQMK) استفاده شد. نتایج نشان داد که مقادیر بارش و دما در تمام ایستگاه ها روند صعودی دارند که این روند برای پارامتر دما در ایستگاه های لزوره و رامیان معنی دار می باشد. همچنین، دبی جریان ایستگاه ارازکوسه روند نزولی معنی دار دارد. استفاده از آزمون های ناپارامتریک باعث کاهش آماره Z شد. در اکثر ایستگاه ها روش MK-PW کمترین مقدار احتمال معنی داری دارد و این روش به همراه روش های MK-VCA و MK-TFPW عملکرد بهتری داشته و توانستند احتمال خطای نوع اول را کاهش دهند. در ایستگاه هایی که وجود خودهمبستگی مرتبه اول و بالاتر معنی دار تایید نشد، روش های MK-PW و MK-VCA نتایج یکسانی داشتند. روش MK-TFPW به دلیل محاسبه خودهمبستگی بعد از حذف روند، رفتار متفاوتی از خود نشان داد. بررسی نقاط عطف در آزمون من- کندال دنباله ای نشان داد که در ایستگاه های باران سنجی ارازکوسه، رامیان، نوده، تمر و قزاقلی نقطه شروع روند،به ترتیب سال های 2000، 1987، 1988، 2001 و 2001 می باشد که تنها در دو ایستگاه تمر در سال 2005 و قزاقلی در سال های 2005 و 2006 در سطح 5% معنی دار شد. در ایستگاه های دما سنجی، نقطه جهش روند متفاوت می باشد و در تمام این ایستگاه ها زمان افزایش دما در سال 1993 همزمان با نقطه جهش روند کاهش دبی در ایستگاه ارازکوسه است.
    کلیدواژگان: من- کندال، من- کندال اصلاح شده، دما، بارش، دبی، حوزه آبخیز گرگانرود
  • مهتاب علی مرادی، محمدرضا اختصاصی*، مهدی تازه، حاجی کریمی صفحات 73-84
    پدیده ها و عوارض موجود در طبیعت به رغم پیچیدگی های فراوان دارای نظم و قواعد خاصی است. رفتار و الگوی رودخانه ها نیز به عنوان یکی از پدیده های پیچیده طبیعی، از این امر مستثنی نیست. بسته به شرایط ژئومورفولوژیکی، اقلیمی، توپوگرافی و فرسایشی، آبراهه ها رفتار و الگوی متفاوتی از خود نشان می دهند. یکی از پارامترهایی که می توان با استفاده از آن به پیچیدگی الگوی شکل عوارض و پدیده ها دست یافت، هندسه فراکتال می باشد. هدف از این پژوهش محاسبه و مقایسه بعد فراکتال شبکه های هیدروگرافی در حوزه های آبخیز استان ایلام که ازDEM 50  متر و داده های SRTM استخراج شدند، که شبکه های هیدروگرافی به دست آمده از داده های  SRTMبا دقت بیش از 5 متر با استفاده از تصاویر گوگل ارث ترسیم شده اند. بدین منظور، ابتدا 12 حوزه آبخیز در استان ایلام (اما، تنگ سازبن، دویرج، هلیلان، نظرآباد، چم گز، کلم، سیاگاو، جعفرآباد، چاویز، جزمان و ورگچ) انتخاب و پس از  تعیین واحد های 25 کیلومتر مربع در محدوده هرکدام از حوزه ها و ترسیم و تکمیل الگوهای شبکه زهکشی در محدوده های مورد مطالعه، به کمک نرم افزار فراکتالیز بعد فراکتال آنها محاسبه شد. نتایج به دست آمده نشان داد که محاسبه و مقایسه بعد فراکتال به روش های تصویری در صورتی صحت دارد که عرصه های مورد مقایسه از مساحت یکسانی برخوردار بوده و همچنین، دقت و مقیاس ترسیم شبکه های هیدروگرافی نیز یکسان باشد. از سوی دیگر شبکه زهکشی ترسیم شده از روی گوگل ارث با دقت بیشتر از پنج متر نسبت به شبکه آبراه ه ای متناظر با دقت DEM 50 متر در پلات های 5×5 کیلومتر مربع (25 کیلومتر مربع) از دقت بسیار بالایی برخوردار است. همچنین کمترین مقدار بعد فراکتال قبل از اصلاح شبکه های هیدروگرافی مربوط به حوزه آبخیز اما (1/042) و بیشترین مقدار آن مربوط به حوزه آبخیز تنگ سازبن (1/424) می باشد. در حالیکه پس از اصلاح شبکه های هیدروگرافی و محاسبه بعد فراکتال، کمترین مقدار به دست آمده بعد فراکتال مربوط به حوزه آبخیز چاویز (1/11) و بیشترین مقدار آن مربوط به حوزه آبخیز نظرآباد (1/49) است.
    کلیدواژگان: پارامترهای کمی، بعد فراکتال، سازندهای زمین شناسی و شاخص های هیدرولوژی و رسوب
  • علی نصیری خیاوی، رئوف مصطفی زاده*، اباذر اسمعلی، امید غفارزاده، محمد گلشن صفحات 85-94
    تامین جریان زیست محیطی به منظور حفظ تنوع زیستی گونه های گیاهی و جانوری و نیز تامین نیاز آبی جوامع انسانی در بسیاری از اکوسیستم های رودخانه ای ضروری است. هم چنین تغییرات هیدرولوژیکی ناشی از سد و مشکلات زیست محیطی مربوط به آن باعث برانگیخته شدن نگرانی های زیاد برای هیدرولوژیست ها، اکولوژیست ها و سیاست گذاران شده است. از این رو هدف اصلی این پژوهش، بررسی میزان تغییر مولفه های جریان زیست محیطی ناشی از احداث سد سبلان در رودخانه قره سو اردبیل در ایستگاه های ارباب کندی (قبل از سد سبلان) و دوست بیگلو (بعد از سد سبلان) با استفاده از نرم افزار IHA Software 7.1 در دوره آماری 1393-1384 می باشد. بدین منظور ابتدا مقادیر 34 پارامتر جریان زیست محیطی در هر دو ایستگاه هیدرومتری برآورد گردید. سپس تغییرات پارامترهای مستخرج از دبی جریان زیست محیطی که در پنج گروه جریان های حد پایین، جریان پایین، پالس های جریان بالا، سیلاب کوچک و سیلاب بزرگ مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه نمودار مربوط به پارامترهای حداقل جریان، پیک جریان و سیلاب های کوچک ترسیم گردید. براساس نتایج، فراوانی جریان های حد پایین در ایستگاه دوست بیگلو نسبت به ارباب کندی، افزایش 59 درصدی را نشان می دهد. از طرفی پارامتر پیک جریان در ایستگاه دوست بیگلو روند متعادل تری را نشان می دهد، که دلیل افزایش فراوانی جریان های کم و نیز روند متعادل دبی اوج در ایستگاه بعد از سد سبلان را می توان این گونه تشریح کرد که چون سد سبلان از نوع مخزنی می باشد بنابراین با ذخیره جریان های با دبی بالا باعث متعادل شدن جریان خروجی در مناطق پایین دست سد می شود. پارامترهای دبی اوج، مدت زمان، زمان بندی و فراوانی سیلاب های کوچک در ایستگاه دوست بیگلو نسبت به ارباب کندی به ترتیب کاهش 27، 78، 68 و 17 درصدی داشته است. هم چنین دبی اوج و فراوانی سیلاب های بزرگ در ایستگاه دوست بیگلو روند کاهشی داشته است به طوری که مقادیر این پارامترها در دوست بیگلو نسبت به ارباب کندی به ترتیب 26 و 50 درصد کاهش یافته است که دلیل آن را می توان با اثر تنظیمی سد مخزنی سبلان مرتبط دانست.
    کلیدواژگان: احداث سد، جریان زیست محیطی، رژیم جریان، سد مخزنی، شاخص های تغییر هیدرولوژیک
  • رحیم کاظمی*، فرود شریفی صفحات 95-105
    فقدان پوشش کامل داده های هیدرولوژی، هیدرولوژیست ها را مجبور به استفاده از روش همگن بندی در تحلیل منطقه ای می کند. در این پژوهش، به منظور انتخاب بهترین روش خوشه بندی سلسله مراتبی در گروه بندی حوضه ها، با استفاده از داده های جریان روزانه رودخانه، جریان پایه و شاخص آن از روش فیلتر رقومی برگشتی دو پارامتره در 43 ایستگاه آب سنجی مربوط به حوضه های درجه چهار استان کرمان، استخراج شد. پارامترهای هیدرولوژیکی و اقلیمی، محاسبه و عوامل فیزیوگرافی در محیط رقومی استخراج شد. با استفاده از روش آزمون تحلیل عاملی از بین 14 پارامتر موثر در شاخص جریان پایه، شش عامل ثابت افت منحنی هیدروگراف، بارش متوسط سالانه، تبخیر و تعرق واقعی، نفوذ پذیری، توپوگرافی (شیب و ارتفاع) و شماره منحنی، به عنوان عوامل مستقل انتخاب شدند. همگن بندی حوضه ها با استفاده از عوامل مستقل انتخابی به روش های مختلف سلسله مراتبی شامل: نزدیک ترین همسایه، دورترین همسایه، فاصله از مرکز ثقل و روش وارد، انجام شد. سپس روابط منطقه ای به روش رگرسیون خطی، در سطوح معنی داری کمتر از یک درصد برای گروه های همگن تمام روش ها به دست آمد. ارزیابی صحت و کارایی مدل های برآوردی، به روش های آزمون استقلال خطاها، نرمال بودن توزیع خطاها و هم خطی انجام شد. سپس دقت مدل های استخراج شده با استفاده از ایستگاه های شاهد محاسبه و با یکدیگر مقایسه شد. نتایج نشان داد که دقت مدل های استخراج شده در حوضه های همگن انتخاب شده به روش "فاصله از مرکز ثقل" به دلیل حداقل خطای برآورد نسبی به میزان 27/137% برای منطقه یک و 36/89% برای منطقه همگن دو، حداقل خطای برآورد استاندارد و ضریب همبستگی بالا، به عنوان بهترین روش همگن بندی سلسله مراتبی برای برآورد منطقه ای شاخص جریان پایه در منطقه پژوهش تشخیص داده شد.
    کلیدواژگان: تحلیل عاملی، تحلیل منطقه ای، خوشه بندی سلسله مراتبی، شاخص جریان پایه، کارایی مدل
  • باقر قرمزچشمه*، حشمت آقا رضی، شمس الله نیکچه صفحات 106-116
    ارزیابی پروژه های آبخیزداری امروزه از مسائل مهم در برنامه ریزی های آتی مدیریت منابع طبیعی می باشد. با توجه به نبود تجهیزات لازم به منظور پایش و ارزیابی پروژه های آبخیزداری و بررسی تاثیر اقدامات مدیریتی در وضعیت سیلاب و رسوب دهی حوزه های آبخیز، استفاده از مدل های هیدرولوژیکی جهت شبیه سازی رفتار حوزه در قبل و بعد از اقدامات آبخیزداری ابزاری کارآمد در دستیابی به اهداف می باشد. تحقیق حاضر با هدف ارزیابی تاثیر عملیات آبخیزداری در حوزه هفتان استان مرکزی با استفاده از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS  انجام شد. بدین منظور ابتدا با استفاده از داده های بارش و رواناب ثبت شده از دو رویداد اقدام به واسنجی پارامترهای شماره منحنی، زمان تمرکز و تلفات اولیه بارش شد و در نهایت صحت مدل مورد ارزیابی قرار گرفت. با تعریف مقادیر بارش 6 ساعته با دوره بازگشت های مختلف به عنوان بارش طرح، اقدام به شبیه سازی سیل قبل و بعد از احداث سازه های اصلاحی در مسیر آبراهه های اصلی شد. بدین منظور زمان تاخیر حوزه برای شبیه سازی سیل بعد از اقدامات آبخیزداری با توجه به تغییرات شیب آبراهه ناشی از تاثیر سازه های اصلاحی تغییر کرد. سرانجام با تعریف درصد خطای دبی اوج به عنوان تابع هدف، به ارزیابی اثر عملیات آبخیزداری بر مشخصه های هیدروگراف سیل پرداخته شد. نتایج نشان داد عملیات آبخیزداری بیشترین تاثیر خود را بر روی وقایع سیلاب های کوچک نشان داده اند. همچنین همزمان با افزایش شدت بارش، تاثیر سازه ها بر کاهش دبی اوج کمتر شده است. با توجه به نتایج سیلاب شبیه سازی شده در خروجی حوزه هفتان مشخص شد که تاثیر عملیات آبخیزداری بر کاهش دبی اوج از 21 تا 83 درصد و بر کاهش حجم سیلاب از 11 تا 79 درصد بوده است که این نتیجه بیانگر تاثیر بیشتر عملیات آبخیزداری بر روی کاهش دبی اوج نسبت به کاهش حجم سیلاب می باشد.
    کلیدواژگان: عملیات آبخیزداری، ارزیابی، مدل سازی، کاهش سیلاب، حوزه
  • محمود اسلامی، صمد شادفر*، ابراهیم پذیرا، علی محمدی صفحات 117-131
    یکی از بلایای طبیعی که با توجه به ساختار زمین شناسی، وضعیت مورفولوژیکی و زلزله خیزی، به وفور در ایران رخ می دهد و به جان و مال مردم خسارت وارد می کند، زمین لغزش است. حوزه آبخیز رودبار الموت در شرق استان قزوین، یک منطقه کوهستانی است که دارای استعداد زیاد در بروز انواع زمین لغزش ها می باشد و به علت فعال بودن آنها، هر ساله نیز شاهد سیر صعودی فراوانی وقوع زمین لغزش بوده و باعث وارد آمدن خسارت به اراضی مرتعی، زمین های زراعی و مناطق مسکونی می گردد. در این پژوهش بررسی زمین لغزش با استفاده از مدل شبکه عصبی مصنوعی (ANN) انجام گردیده است. فاکتورهای خاک، زمین شناسی، شیب، جهت شیب، طبقات ارتفاعی، پارامترهای خطی شامل (فاصله از آبراهه، فاصله از گسل، فاصله از جاده)، حساسیت سنگ ها به عوامل فرساینده، بارندگی و کاربری اراضی به عنوان عوامل موثر در لغزش انتخاب و با استفاده از مدل شبکه عصبی مصنوعی با ساختار پرسپترون چند لایه و الگوریتم یادگیری پس انتشار خطا، پهنه بندی خطر زمین لغزش صورت پذیرفت. نتایج نشان داد که آرایش 1-7-11 با تابع فعال سیگموئید بهترین ساختار برای بررسی پدیده زمین لغزش در منطقه مورد مطالعه می باشد. آموزش و آزمون و اعتبار سنجی مدل به ترتیب با 15، 15و 75 درصد داده ها که به صورت تصادفی انتخاب شده بودند انجام گردید. پس از بهینه شدن ساختار شبکه، اطلاعات استاندارد شده منطقه در اختیار شبکه قرارگرفت. بر اساس نتایج حاصل از پهنه بندی خطر زمین لغزش با مدل شبکه عصبی مصنوعی، به ترتیب 2/6، 10/7، 17/1، 64/3و 5/3  درصد از مساحت منطقه در کلاس های خطر خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد قرارگرفت. شبکه با نسبت یادگیری 0/5 و تعداد 7 نورون در لایه پنهان دارای کمترین مقدار خطا در آزمایش (RMSe=0.0321) بود.
    کلیدواژگان: الگوریتم پس انتشار خطا، پارامترهای خطی، ساختار پرسپترون، کاربری اراضی، ANN
  • سیدحسین رجائی*، کاظم اسماعیلی، علی اکبر عباسی، علی نقی ضیائی صفحات 132-141
    بررسی روند رسوب گذاری سطحی خاک در پروژه های تغذیه مصنوعی و پخش سیلاب بر آبخوان که تحت عنوان طرح های آبخوانداری احداث شده اند، می تواند در فرآیند طراحی سازه ها و همچنین مدیریت شبکه موثر باشد. مرور منابع نشان می دهد عمده مطالعات در عرصه های پخش سیلاب در شرایطی انجام شده است که شبکه های اجراشده دارای عمر کم یا دفعات سیل گیری محدود هستند. ایستگاه پخش سیلاب بر آبخوان جاجرم در استان خراسان شمالی دارای آمار ثبت شده ی 37 مورد سیل گیری از سال 1376 می باشد. در این تحقیق به منظور بررسی روند رسوبگذاری سطحی و تغییرات بافت خاک در عرصه پخش سیلاب، نمونه ای از رسوبات در کانال آبرسان و 9 نوار پخش برداشت شد. در ادامه و با حفر سه پروفیل خاک در داخل شبکه و یک پروفیل در خارج عرصه (به عنوان شاهد) در سه عمق 0-30، 30-60 و 60-90 سانتی متر نمونه برداری شد. نمونه های رسوبات و خاک به کمک سری الک های استاندارد دانه بندی گردید و ذرات ریزدانه نیز با آزمایش هیدرومتری دانه بندی شد. نتایج نشان می دهد رسوبات وارده به شبکه بافت سیلت و رسی دارند. دانه بندی رسوبات به سمت پایین دست عرصه پخش سیلاب ریزدانه تر می شود البته روند تغییرات در نوارهای 4 تا 9 خیلی کمتر است. نتایج مربوط به پروفیل های خاک نیز نشان می دهد رسوبات ریزدانه عمدتا در لایه 0 تا 30 سانتی متری سطحی خاک فیلتر شده و بخش کمی از رسوبات به لایه های زیرین نفوذ می کنند. بر اساس نتایج پیشنهاد می شود در طرح های اجرایی، نوارهای اولیه به عنوان رسوبگیر درنظر گرفته شود و ابعاد و فواصل سازه ها متناسب با این شرایط طراحی گردد.
    کلیدواژگان: آبخوانداری، پخش سیلاب، تغذیه مصنوعی، رسوب، نفوذپذیری
  • عبدالرضا ظهیری*، جواد قلی نژاد، امیراحمد دهقانی صفحات 142-153
    منحنی سنجه رسوب رودخانه ها برای بسیاری از مباحث و محاسبات مهندسی رودخانه مثل لایروبی، طراحی مخازن سدها، طراحی آبگیرهای جانبی و مدیریت برداشت مصالح رودخانه ای یک فاکتور اساسی است. اگرچه این منحنی به کمک داده های اندازه گیری شده همزمان دبی جریان و دبی رسوب توسعه داده می شود اما به دلیل تعداد کم داده های اندازه گیری در زمان وقوع سیل، اعتبار این منحنی در شرایط  سیلاب کم است. این خلاء را می توان به کمک یک ابزار ساده و کاربردی مثل مدل های ریاضی شبه دوبعدی تا حدودی برطرف نمود. این مدل ها هم اکنون به عنوان یک راه حل بهینه و کارآمد، کاربرد گسترده ای در مباحث هیدرولیک جریان و رسوب رودخانه ها یافته اند. در این مدل ها، تغییرات سرعت در عرض رودخانه ها به کمک حل عددی معادلات دیفرانسیل ناویر-استوکس و در شرایط جریان ماندگار و یکنواخت شبیه سازی می شود. در پژوهش حاضر با استفاده از مدل ریاضی شبه دوبعدی شیونو و نایت، توزیع عرضی سرعت جریان در رودخانه قره سو در حل ایستگاه هیدرومتری سیاه آب محاسبه شده و سپس به کمک این نتایج و تلفیق آنها با روابط تجربی انتقال رسوب، توزیع عرضی رسوب کل و ظرفیت انتقال رسوب رودخانه تعیین شد. نتایج حاصله نشان دهنده عملکرد مناسب مدل شبه دوبعدی در برآورد توزیع عرضی سرعت جریان با خطای متوسط 8/7 درصد می باشد. همچنین از میان روابط مختلف انتقال رسوب، رابطه انگلوند- هانسن با خطای متوسط 34 درصد، بهترین دقت را در تخمین دبی رسوب رودخانه و استخراج منحنی سنجه رسوب داشته است. روابط تجربی یانگ و ایکرز-وایت به ترتیب با متوسط خطای نسبی 46 و 64 درصد، در رده های بعد قرار دارند. رابطه لارسن نیز با متوسط خطای نسبی 258 درصد، دارای دقت بسیار کمی است.
    کلیدواژگان: توزیع عرضی سرعت، توزیع عرضی رسوب کل، مدل ریاضی شبه دوبعدی، معادلات انتقال رسوب، رودخانه قره سو
  • شیوا عبدی *، هادی معماریان، سید محمد تاج بخش، محمود اعظمی راد صفحات 154-170
    زمین لغزش در ایران به عنوان یک مخاطره طبیعی، سالانه خسارات جانی و مالی فراوانی را به همراه دارد. لذا انجام مطالعات در این زمینه برای ارائه راه کار های مفید به منظور پیشگیری و کاهش خسارات ناشی از زمین لغزش، امری اجتناب ناپدیر است. بر همین اساس پژوهش حاضر با استفاده از روش آماری رگرسیون لجستیک به اولویت بندی عوامل موثر در ایجاد زمین لغزش های به وقوع پیوسته در بخشی از زون زمین شناسی کپه داغ-هزار مسجد در شمال شرق ایران که به دلیل شرایط طبیعی منطقه و اقدامات انسانی، دارای لغزش های بسیاری می باشد، پرداخته است. به همین منظور، پس از اعمال توابع GIS در لایه های اطلاعاتی اولیه، آنالیز رگرسیون لجستیک، روی داده ها صورت گرفت و پس از تعیین عوامل موثر، فراوانی زمین لغزش ها در هر طبقه مشخص شد. بر اساس مقادیر جدول آنالیز نوع دوم در رگرسیون لجستیک، از بین همه عوامل انتخاب شده، عامل خاک با کم ترین مقدار نسبت Pr> LR (0/001)، مهم ترین فاکتور در ایجاد زمین لغزش شناخته شد. پس از خاک، عامل ارتفاع، لایه زمین شناسی، شاخص های موقعیت توپوگرافی، توان رودخانه، پوشش گیاهی، شاخص زبری و کاربری اراضی به ترتیب با اختصاص مقادیر احتمال Pr> LR، 0/002، 0/003، 0/004، 0/032، 0/036، 0/100 و 0/109 بیش ترین تاثیر را در وقوع زمین لغزش های منطقه مورد مطالعه ایفا می کنند. هم چنین چهار عامل اولیه در سطح اطمینان 99 درصد و سایر عوامل در سطح اطمینان 95 درصد در وقوع زمین لغزش های منطقه مورد مطالعه موثر شناخته شدند.
    کلیدواژگان: اولویت بندی، رگرسیون لجستیک، زمین لغزش، سامانه اطلاعات جغرافیایی
  • زهرا پسندیده فرد*، علی رضا میکاییلی، ابوالفضل مساعدی، حسن رضائی صفحات 171-180
    به دلیل نقش مهم آلودگی غیرنقطه ای در مدیریت منابع آب، در این مطالعه مدل های سری زمانی به منظور پیش بینی پارامترهای کیفی آب و مدل L-THIA (یکی از مدل های آلودگی غیرنقطه ای) به منظور تخمین میزان آلاینده های آب استفاده شد. پژوهش حاضر با هدف مقایسه نتایج مدل L-THIA و مدل های ARIMA در زیرحوزه نمرود واقع در حوزه آبخیز حبله رود انجام شده است. در ابتدا، تغییرات کاربری از سال 1974 تا 2017 بررسی شد که نشان دهنده افزایش اراضی کشاورزی، توسعه شهری و جاده ها بود. سپس با استفاده از مدل L-THIA برای هر دو کاربری، میزان آلاینده ها و حجم رواناب محاسبه شد که رشد زیادی را نشان می داد. در نهایت، با استفاده از مدل های ARIMA، پارامترهای کیفی آب برای سی سال مدل سازی شد. در بین مدل های ARIMA مدلی با کمترین میزان خطا و معیار سنجش آکائیک (AIC) به عنوان مدل بهینه برای  TDS و مجموع کل کاتیون و آنیون انتخاب شد. مدل های مطلوب برای TDS و مجموع کاتیون و آنیون به ترتیب عبارت بودند از: (1، 1، 0)، (2، 1، 1) و (1، 1، 1). در نهایت نمودار روند و سری زمانی برای هر یک از پارامترهای مذکور رسم شد. نمودارهای روند و سری زمانی برای هر سه پارامتر افزایش را نشان داد که بیانگر افزایش میزان آلودگی بود. نتایج این مطالعه حاکی از سودمندی مدل های سری زمانی در مطالعات منابع آب از طریق پیش بینی پارامترهای کیفی آب است.
    کلیدواژگان: آلودگی غیرنقطه ای، پارامترهای کیفی آب، رواناب، مدل L-THIA، مدل های سری زمانی
  • محمودرضا طباطبایی*، سید احمد حسینی، امین صالح پور صفحات 181-193
    برآورد صحیح مقدار رسوب معلق نقش مهمی در طراحی بهینه سازه های آبی، مطالعات فرسایش و رسوب و مطالعات کیفی آب دارد. منحنی سنجه رسوب، یک مدل رگرسیونی مرسوم و شناخته شده در این زمینه بوده، بااین حال به دلیل تبدیلات لگاریتمی در واسنجی این مدل، مقادیر برآوردی آن اغلب کمتر از مقدار واقعی است. در پژوهش حاضر، با استفاده از داده های دبی لحظه ای جریان و بار رسوب معلق ایستگاه هیدرومتری بیطاس در رودخانه مهاباد چای، مدل منحنی سنجه رسوب واسنجی و پس ازآن، با استفاده از الگوریتم ژنتیک چند هدفه با مرتب سازی نامغلوب (NSGA-II)، ضرایب این مدل مجددا بهینه شد. این الگوریتم یک روال خودکار بوده و می تواند توابع هدف مختلفی را در فرآیند واسنجی به طور هم زمان مورد استفاده قرار دهد. در این رابطه در فرایند واسنجی مدل از چهار تابع هدفRMSE ،MAE ، NSE و LOGE  به طور دوبه دو استفاده گردید که با توجه به نتایج ارزیابی مدل، توابع هدف NSE و LOGE به عنوان بهترین توابع هدف جهت بهینه سازی مدل انتخاب شدند. همچنین به منظور افزایش قدرت تعمیم دهی مدل ها، از شبکه عصبی بدون ناظر نگاشت خودسازمان ده (SOM) برای خوشه بندی داده ها و تشکیل دو مجموعه داده همگن (مجموعه های واسنجی و ارزیابی) به نسبت 70 و 30 درصد استفاده شد. نتایج نشان داد که استفاده از الگوریتم NSGA-II سبب افزایش کارایی مدل شده به نحوی که نتایج آن، از نتایج دیگر مدل های مرسوم منحنی سنجه رسوب (نظیر منحنی سنجه حد وسط دسته ها، منحنی سنجه های تصحیح شده با ضرایب تصحیحی) بهتر است. در این رابطه، مقدار خطای (RMSE) داده های آزمون در بهترین مدل منحنی سنجه، 65/383 تن در روز محاسبه گردید که با استفاده از الگوریتم NSGA-II به 102/94تن در روز کاهش یافت. درمجموع، با استفاده از الگوریتم NSGA-II می توان ضرایب مدل منحنی سنجه رسوب را به نحوی بهینه نمود که کارایی آن بیشتر از سایر مدل های سنتی گردد.
    کلیدواژگان: الگوریتم بهینه سازی چند هدفه با مرتب سازی نامغلوب، رسوب معلق، خوشه بندی، شبکه عصبی مصنوعی، منحنی سنجه رسوب، نگاشت خودسازمان ده
  • سعید فرزین*، حجت کرمی، رضا حاجی ابادی، شهاب نیر، سید محمود حمزه صفحات 194-203
    آبشکن ها یکی از روش های متداول حفاظت کناره رودخانه ها در برابر فرسایش می باشند. از مسائل مهمی که عملکرد آبشکن ها را مختل می کند آبشستگی اطراف آن هاست. یکی از روش های کاهش آبشستگی آبشکن ها، استفاده از آبشکن محافظ است. در این مطالعه جهت بررسی و تخمین اثر پارامترهای مختلف آبشکن محافظ بر آبشستگی آبشکن های اصلی و یافتن روابط صریح بین متغیرها از روش های دادهمحور نظیر روش گروهی مدل سازی داده ها (GMDH) و برنامه ریزی بیان ژن ((GEP که محاسبات را در شرایط غیردقیق انجام میدهند استفاده شده است. با بهره گیری از نتایج مدل های آزمایشگاهی، پارامترهای موثر شامل زاویه آبشکن محافظ (θ)، طول آبشکن محافظ (Lp)، طول آبشکن اصلی (Lf)، فاصله از آبشکن اصلی (X)، شدت جریان (U/Ucr) و عدد فرود ذره (Fd) مورد بررسی قرار گرفتند و از این پارامترها به عنوان متغیرهای ورودی در مدل های موردنظر استفاده گردیده است. نتایج بخش های آموزش و صحت سنجی حاکی از برتری مدل GMDH نسبت به مدل GEP می باشد. به طوری که مقادیرMAE  و RMSE در قسمت صحت سنجی در مدل GMDH نسبت به مدل GEP به ترتیب از مقادیر 0/063 و 0/086 به مقدار 0/045 و 0/061 کاهش و مقدار NS نیز از 0/51 در مدل GEP به مقدار 0/75 در مدل GMDH افزایش یافته است. در ادامه با استفاده از مدل های GMDH و GEP و با توجه به فیزیک حاکم بر مسئله روابطی به منظور تخمین میزان کاهش عمق آبشستگی آبشکن اول پیشنهاد گردیده است. همچنین آنالیز حساسیت نشان داد که تاثیرگذارترین پارامتر در کاهش عمق آبشستگی آبشکن اول توسط آبشکن محافظ، نسبت (Lp/Lf) می باشد.
    کلیدواژگان: آبشستگی، آبشکن محافظ، آنالیز حساسیت، برنامه ریزی بیان ژن، روش دسته بندی گروهی داده ها
  • فاطمه قطب الدین، محمد نهتانی*، مرتضی دهقانی صفحات 204-210
    در این مطالعه اثر اقدامات آبخیزداری بر ویژگی های آبنمود سیل با مدل HEC-HMS مورد بررسی قرار گرفته شده است. برای طراحی، واسنجی و اعتبارسنجی مدل اطلاعات حوزه معرف و زوجی کاخک در استان خراسان رضوی تهیه و با بازدیدهای میدانی تکمیل گردید. نتایج آزمون T جفتی و آماره های خطای نسبی، ضریب نش- ساتکلیف و ضریب تبیین برای مقادیر واقعی و شبیه سازی شده نرم افزار HEC-HMS کارایی مدل در شبیه سازی آبنمود سیل حوزه های شاهد و نمونه را تایید کرد. نتایج نشان داد که اقدامات آبخیزداری توانسته است عکس العمل هیدرولوژیکی حوزه و خصوصیات آبنمود سیلاب از جمله ضریب سیلاب، دبی پیک و حجم سیلاب را به ترتیب با Pvalue برابر با 0/001 ، 0/027 و 0/026 به صورت معنی داری کاهش دهد علاوه بر این عملیات بیولوژیک نسبت به سازه ای، دبی پیک و حجم سیلاب را ه به ترتیب 8/8 و 12/64درصد بیشتر تعدیل کرده است.
    کلیدواژگان: آبنمود سیل، اقدامات آبخیزداری، دبی پیک، حجم سیلاب، HEC-HMS
  • فریبا نیرومند فرد، عباس خاشعی *، علی شهیدی صفحات 211-221
    از مهم ترین مسائل در مدیریت حوزه های آبخیز، پیش بینی فرآیندهای هیدرولوژیکی بارش- رواناب می باشد. استفاده از مدل های جدید در این زمینه می تواند به مدیریت و برنامه ریزی صحیح کمک کند. علاوه بر آن پیش بینی جریان رودخانه، مخصوصا در شرایط سیلابی، به مسئولان این امکان را خواهد داد که با آمادگی خسارت ناشی از سیل را کاهش دهند. با توجه به اهمیت پیش‎بینی جریان رودخانه در مدیریت منابع آب روش های مختلفی برای مدل کردن جریان رودخانه ها به کار برده می شوند، تا بتوان با به کارگیری این مدل در مدیریت خشکسالی و سیلاب خسارات ناشی از آن ها را به حداقل ممکن رساند. در این مطالعه برای پیش بینی سری زمانی جریان روزانه ایستگاه آب سنجی سرمو واقع بر رودخانه محمدآباد، مدل نروفازی و هیبرید موجکی- عصبی مورد استفاده قرار گرفت. برای این هدف سری زمانی اصلی به مدت 28 سال به وسیله تبدیل موجکی به سه زیر سری و با موجک مادر دابچیز نوع چهارم انجام شد. مقدار ضریب همبستگی در مدل نروفازی 0/88 و در مدل هیبرید موجکی-عصبی 0/95 به دست آمده است و نیز پارامترهای ارزیابی RMSE، MSE، NS در مدل موجکی- عصبی به ترتیب 0/004، 0/043 و 0/91 و در مدل نروفازی به ترتیب 0/32، 0/10 و 0/77 بدست آمد. در نهایت نتایج حاصل از تبدیل موجکی- عصبی با نتایج حاصل از نروفازی، مقایسه و ملاحظه شد که روش موجکی- عصبی نسبت به روش نروفازی دقت پیش بینی بالاتری دارد.
    کلیدواژگان: پیش بینی جریان، سری زمانی جریان روزانه، مدل نروفازی، مدل هیبرید عصبی- موجکی
  • فاطره طالشیان *، مهدی قاجار سپانلو، سید مصطفی عمادی صفحات 222-232
    از آنجایی که تغییر کاربری اراضی از مسائل مهم و شایع در ایران بخصوص در نواحی شمالی کشور است، دراین پژوهش اثرتغییرکاربری مرتع به زمین زراعی و باغ بر برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک دربخشی از حوزه آبخیز بابلرود واقع در جنوب شهرستان بابل، بخش بندپی شرقی استان مازندران مطالعه شد. بدین منظور از هر کاربری از 2 عمق 20-0 و 40-20 سانتی متری در4 تکرار نمونه برداری شد و تجزیه و تحلیل آماری به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی صورت پذیرفت. نتایج نشان داد درصد میزان شن در کاربری باغ بیشترین مقدار بود. بیشترین مقدار سیلت و رس، به ترتیب در کاربری های مرتع و زراعی مشاهده شد. تغییر کاربری از مرتع به زراعی، موجب افزایش معنی دار جرم مخصوص ظاهری شد و میزان جرم مخصوص ظاهری در لایه زیرین بیشتر از لایه سطحی است و بالاترین درصد تخلخل با مقدار 54/87درصد در باغ مشاهده شد. بیشترین مقدار پایداری خاکدانه ها (MWD)، در کاربری مرتع و باغ بود. بالاترین میزان ظرفیت نگهداشت آب به مقدار 64/62درصد در عمق 40-20 سانتی متری مشاهده شد. هدایت هیدرولیکی اشباع خاک (KS) در کاربری باغ بیشترین مقدار بود. تغییر کاربری موجب تغییر در واکنش خاک (pH) شد به طوری که بیشترین مقدار pH، به میزان 7/54 در کاربری زراعی نسبت به سایر کاربری ها مشاهده شد. همچنین بیشترین میزان هدایت الکتریکی (EC) مربوط به کاربری باغ بوده است. بیشترین کربن آلی (OC) به میزان 2/47 درصد در لایه سطحی کاربری باغ و کمترین آن به میزان 0/26 درصد در لایه زیرسطحی کاربری زراعی مشاهده شد. در مجموع نتایج این پژوهش با توجه به مقایسه برخی شاخص های کیفیتی خاک، حاکی از آن بود که اگر تغییر کاربری اراضی به صورت کاربری زراعی باشد به دلیل شدت عملیات کشاورزی تاثیر منفی معنی داری بر خصوصیات خاک می گذارد.
    کلیدواژگان: باغ، تغییرکاربری، پایداری خاکدانه ها، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی، مرتع
|
  • Seyedmostafa Biazar*, Mohammad Ali Ghorbani, Kaka Shahedi Pages 1-12
    This research uses the multilayer perceptron (MLP) model to predict daily evaporation at two synoptic stations located in Rasht and Manjil, Guilan province, in north-west of Iran. Initially the most important combinations of climatic parameters for both of the stations were identified using the gamma test; and daily evaporation were modeled based on the obtained optimal combination. The results of the artificial neural network- Gamma Test (ANN-GT) model are evaluated using the root mean square errors (RMSE), correlation coefficient and Nash-Sutcliffe (NS) criteria. The results showed that the ANN-GT model for Rasht station with a correlation coefficient 0.86, root mean square error 0.95 and Nash-Sutcliffe criteria 0.74 and for Manjil station with correlation coefficient 0.94, root mean square error1.58 and Nash-Sutcliffe criteria 0.89 has an acceptable performance in predicting daily evaporation. To evaluate the uncertainty, we considered a percentage of data which were included in 95 percent of uncertainty (p-factor) and the average width of the 95ppu band (d-factor). Regarding the uncertainty results, the average with of 95PPU bound were obtained as 0.33 and 0.3 for the Manjil and Rasht stations, respectively. This shows the low uncertainty level of the ANN-GT model for predicting daily evaporation at both of the stations. Furthermore, the percentage of the observed data at 95PPU band was low and equal to %25 and %45 for the Rasht and Manjil stations, respectively. The reason for these low values can be due to low uncertainty in the parameters.
    Keywords: Artificial neural network, Daily evaporation, Gamma test, Guilan, Uncertainty
  • Mohamad Reza Mortezapour, Ali Shahnazari*, Mohamadreza Khaladian Pages 13-21
    Water resources management in the country has been confronted with conflicts over the last years due to increasing demand on one hand and decreasing renewable water per capita on the other hand. The game theory is one of the scientific methods for resolving conflicts in management. The purpose of this study is to investigate and provide a solution to the conflict resolution of downstream part of Sefidrud dam using game theory. For modeling and analysis of the conflict, Graph Model for Conflict Resolution (GMCR) was used. After determining players (Agricultural Jihad Organization, Regional Water Company, Farmers, Governorate and Environmental Organization) and options and inserting them into the model, 128 states were created in this conflict. It uses non-cooperative solution concepts. With regard to prioritize strategies by decision-makers, 4 situations were identified as equilibrium points. After the final analysis of the software ،the most favorable state in the conflict between the points of equilibrium was the state of 96 that the farmers and the regional water company, respectively, have observed alternative irrigation and proper distribution of water required According to the results, solving these conflicts without effective governance in the large Sefidrud watershed is not possible due to the cooperation between the exploiters and the punishment of the offenders.
    Keywords: Games Theory, Conflict, Equilibrium Points, GMCR Model, Sefidrud Basin
  • Mahdis Amiri, Hamid Reza Pourghasemi* Pages 22-35
    Evaluating potential evapotranspiration plays an important role in planning, designing, and managing water resources, especially in arid and semi arid zones. The aim of the present research is considering spatio-temporal changes of different potential evapotranspiration methods such as Thornthwaite, Hargreaves, and Blaney-Criddle in the Maharlou Watershed, Fars province. So, yearly statistics of temperature in a course of 12 years (2002-2013) with 12 meteorology stations in Maharlou Watershed have been used. In order to zonation map of evapotranspiration and studing spatial changes, Inverse Distance Weighting (IDW) method has been used in GIS software. To choose the most suitable method for evaluating potential evapotranspiration using Blany- Criddle, Hargreaves- Samani, and Thornthwaite  in this present research, statistics indicators including Mean Absolute Error (MAE) (8.64, 12.06, 9.93), Mean Bias Error (MBE) (-0.42, -0.56, -1.36), and Root-Mean-Square error (RMSE) (2.49, 2.86, 3.48) is used. Results showed that spatio-temporal changes of potential evapotranspiration in Blaney- Criddle method indicates the most amount of evapotranspiration in Dobene Station in 2009 with the amount of 127.5 mm. Whereas the least that amount of attached is in Kaftar Station in 2006 with the amount of 85.1 mm. Also based on Hargreaves results, the most and least amount of evapotranspiration is in Jahan abad bakhtegan Stations in 2009 with the amount of 152.1 mm and Komhar station in 2003 with the amount of 96.5 mm, respectively. In contrast, based on Thornthwaite method, the most amount of evapotranspiration is included in Dobene Sstation in 2009 with the amount of 103.6 mm and the least that amount of attached is in Komhar Station in 2011 with the amount of 52.7 mm. Subsequently, the results of evaluating of different evapotranspiration methods according to RMSE and MAE showed that Blaney- Criddle method the least error amount (2.49, 8.64) and also according to the MAE and RMSE criteria, the most amount of error attached of Hargreaves- Samani method with the amount measured MAE 12.06 and RMSE 3.48. In general, the Blaney-Criddle method is the best potential evapotranspiration method. On the other hand, the low error rate is due to Hargreaves- Samani and Thornthwaite based methods.
    Keywords: Thornthwaite, Blaney- Criddle, Hargreaves- Samani, Mean Absolute Error (MAE), Mean Bias Error (MBE), Root Mean Square Error (RMSE)
  • Ataollah Kavian*, Maziar Mohammadi Pages 36-45
    Digital Elevation Model is one of the most important data for watershed modeling whit hydrological models that it has a significant impact on hydrological processes simulation. Several studies by the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) as useful Tool have indicated that the simulation results of this model is very sensitive to the quality of topographic data. The aim of this study is evaluating the spatial resolution effect of three type's digital elevation model such as ASTER (30 m), SRTM (90 m) and GTOPO30 (1000 m) on the uncertainty of results for flow and total nitrogen simulation. With increasing spatial resolution of 30 to 1,000 m physiographic characteristics such as the number HRU reduced but the average slope and the average minimum and maximum elevation increased. Furthermore, the channel drawing is heavily affected by the spatial resolution of DEM. The Best results of monthly calibration and validation are obtained in Shirgah station for ASTER digital elevation model. R2 and NS coefficient obtained 0.71 and 0.68 for during calibration period and 0.70 and 0.54 during validation period, respectively. Finally, calculated relative error of SRTM and GTOPO30 simulation results compared with ASTER. The results shows that the model overestimated flow and nitrate by increasing spatial resolution 30 to 90m and underestimated these two parameters by increasing spatial resolution 90 to 1000m. The results of this study showed that the accuracy simulation of discharge and total nitrate with the ASTER with the highest spatial resolution presented the best simulation compared to SRTM and GTOPO30 which this is due to the improvement of important physiographic properties, such as slope length and gradient and thus better simulation of hydrological processes.
    Keywords: Models Estimation, Simulation, Discharge, Nitrate, Digital Elevation Model
  • Ali Reza Emadi, Mohammad Ali Gholami *, Hassan Habibi Pages 46-57
    Nowadays using field depth measurement to estimate capacity of water reservoirs is a costly and time consuming method. In this regard, different multiple techniques of remote sensing method has been adopted. In this study, a radiation and reflection based model was introduced to estimating the bathymetry and water capacity of reservoir by images of OLI sensor. For this, at May 17, 2015 water depth was measured each 50 meters in Mahdasht, Sorbon and Dasht-e-naz water reservoirs using Sonar system. All water reservoirs located in Miandoroud plain between latitude of and longitude of in north east of Sari city, Mazandaran province, Iran. Then, the measurement continued for five more times; on May 26, Aug 5 of 2015 and again on May 28, June 29 and August 23 of 2016 to record depth and precise determination of water capacity. In order to estimate the reservoir capacity image values for blue, green and red band two times more than maximum depth, were classified equally (any given class represents 0.5 meter depth). Subsequently, total volume of reservoir was extracted by a sum of product of number of cells, cell depth index and cell area. Finally, the average relative error and estimated correlation coefficients of volume estimation for 3 mentioned reservoirs in 6 times in blue, green and red bands were 11.19, 4.95, 5.5 and 96, 97 and 98 percent, respectively. Consequently, the use of this method is proposed to measure the volume of reservoirs.
    Keywords: Depth Classification, Echo Sounder Pool, Remote Sensing, Radiation, Reflection Model
  • Hossein Salmani, Abdolrassoul Salman Mahiny, Majid Ownegh, Abolhasan Fathabadi, Vahed Berdi * Pages 58-72
    Given the importance of climate change issue, consideration of the climate and hydrological data trend has become very important. This study aimed to evaluate the effectiveness of different methods to remove the effect of autocorrelation in assessing the trend of parameters such as temperature, precipitation and discharge of the Eastern Gorganrood Basin, Golestan Province. For this purpose, in addition to conventional Mann-Kendall test, nonparametric tests like MK-PW, MK-TFPW, MK-VCA, MK-SA and MK-HSA were used for trend analysis. As well as determining the slope of the trend line and identifying the jump points, San slope estimator and Mann-Kendall sequence (SQMK) were used. The results showed that the values of temperature and precipitation at all stations uptrend and this was significant for temperature in Lazoreh stations and Ramian. Also, discharge flow in Arazkuseh station had significant descending trend. Using nonparametric tests decreased Z statistic. In most stations, MK-PW method had the minimum significance and MK-TFPW and MK-VCA methods showed better performance and reduced the risk of Type I error. In the station where there was no significance in the first and higher order autocorrelation, MK-VCA and MK-PW methods provided similar results. MK-TFPW showed a different behavior due to calculating the autocorrelation after the removal process. Considering of turning points in Mann-Kendall sequence test indicated that at Arazkuseh, Ramiyan, Nodeh, Tamar and Ghazaghli stations, the begining point of trend was related to the years 2000, 1987, 1988, 2001 and 2001 and only in 2 stations including Tamar and Ghazaghli, it was significant in the years 2006 and 2005 (at 5%). In all of the stations, temperature had an abrupt change point of different trend and the time of increasing temperature was equal to the point jump of discharge decreasing trend in 1993 in Arazkuseh station.
    Keywords: Discharge, Mann-Kendall, Modified Mann-Kendall, Precipitation, Temperature, Gorganrood Basin
  • Mahtab Alimoradi, Mohammadreza Ekhtesasi*, Mahdi Taze, Haji Karimi Pages 73-84
    Every phenomena in the nature, despite the complexity of the subject, has certain rules and regulations. River pattern and behavior as one of the most complex natural phenomena to this is not an exception. Depending on geomorphologic, climatic, topographic and erosive conditions, the waterways exhibit different patterns and behaviors. One of the parameters which can be achieved using the complexity of the pattern of the form of phenomena is fractal geometry. The purpose of this study is to calculate and compare the fractal dimension of hydrographic networks in Ilam watersheds, which were extracted from 50 m DEM and SRTM satellite data. Hydrographic networks that were derived from SRTM data with a precision of more than 5 meters are mapped by using Google Earth images. For this purpose, 12 watersheds were first selected in Ilam province (Ema, Tang-e-Sazbon, Doiraj, Holylan, Nazarabad, Chamgahs, Kolm, Siagav, Jafarabad, Chaviz, Jezman and Vargach) and after determining the units of 25 square kilometers in each of the areas and drawing and completing the drainage network patterns in the studied areas, their fractal dimension were calculated using Fractalys software. The results showed that the calculation and comparison of fractal dimension with visual methods is correct if the compared fields have the same area, and the accuracy and scale of the drawing of hydrographic networks is also the same. On the other hand, the drainage network drafted on Google Earth with a precision of more than five meters compared to the corresponding waterway network with a precision of 50m DEM in 5 × 5 square kilometers (25 square kilometers), has a very high accuracy. Also, the minimum fractal dimension before the modification of hydrographic networks is for Ema watershed (1/042) and the maximum amount is for Tang-e-Sazbon watershed (1,424). However, after the modification of hydrographic networks and calculating fractal dimension, the lowest fractal dimension is for Chaviz watershed (1.1) and the highest amount is for Nazarabad (1.49).
    Keywords: Quantitative Parameters, Fractals Dimension, Formations Geology, Hydrology, Sediment Indicators
  • Ali Nasiri Khiavi, Raoof Mostafazadeh*, Abazar Esmali, Omid Ghafarzadeh, Mohammad Golshan Pages 85-94
    Sustaining environmental flows to preserve biodiversity of aquatic plant and animal species, as well as constancy of water for human communities, is essential in many river ecosystems. On the other hand, hydrological changes caused by the dam and its related environmental problems have provoked many concerns for hydrologists, ecologists and policymakers. Therefore, the main aim of this research was to study the rate of change in the Environmental Flow Components (EFCs) caused by the construction of Sabalan Dam in the Qarehsou River of Ardebil at stations of Arbabkandi and Dostbeiglou (before and after Dam) using IHA Software7.1 during the time period of 2005-2014. For this purpose, the values of 34 environmental flow parameters were estimated at each hydrometric station. Consequently, changes in the parameters of the environmental flow discharge were investigated in four groups of Extreme Low Flows, Low Flows (Base flow), High Flow pulses, and Floods events. The diagram below shows the parameters of minimum flow, peak flow and small flood. Based on the results, the frequency of Extreme Low Flows at the Dostbeiglou station had a 59% increase with respect to Arbabkandi station. On the other hand, the peak flow component showed more balanced nature in Dostbeiglou station after the dam, which can be related to the regulating effect of dam on high flow and balancing outflow in downstream reaches. The Peak flow, Duration, Timing and Frequency of small flood events had decreased in Dostbeiglu Station compared to the Arbabkandi with amount of 27, 78, 68 and 17 percent, respectively. Also, the peak and frequency of large floods had decreased at Dostbeiglu station with amount of 26 and 50%, compared with the observed flood events at the Arbabkandi station which located before the Sabalan dam.
    Keywords: Dam construction, Dam Reservoir, Environmental Flow, Flow regime, Indicators of Hydrologic Alteration
  • Rahim Kazemi*, Forood Sharifi Pages 95-105
    The lack of complete coverage of hydrological data forces hydrologists to use the homogenization methods in regional analysis. In this research, in order to choose the best Hierarchical clustering method for regional analysis, base flow and related index were extracted from daily stream flow data using two parameter recursive digital filters in 43 hydrometric stations of the Kerman province. Physiographic, climatic and hydrological parameters were calculated. Using factor analysis of 14 parameters, six factors including: hydrograph recession constant, mean annual precipitation, actual evapotranspiration, permeability, topography (slope and height) and curve number were chosen as the most important independent factors. Hierarchical clustering of catchments using independent factors in different methods including: Nearest neighbor, Furthest neighbor, Centroid clustering and Ward were down. Then the regional equations using linear regression at 1% significant level for each homogeny region were determined. To compare and evaluate the accuracy and efficiency of the models, Independence errors, Colinerity and normal distribution of errors were tested. The results showed that “Centroid clustering method " because of low relative error with the amount of 27.137% for zone A and 36.89% for zone B of homogeneous region, minimum standard error of the estimate and the high correlation coefficient, diagnosed as the best homogeneity method to estimate regional base flow index in the study area.
    Keywords: Base Flow Index, Factor Analysis, Hierarchical Clustering, Model Efficiency, Regional Analysis
  • Bagher Ghermermezcheshmeh*, Heshmat Agha, Razi, Shams Ollah Nikcheh Pages 106-116
    Evaluation of watershed projects is one of the most fundamental problems in countries for future implementation planning and management of natural resources. In regard to lack of required equipment for monitoring and evaluation of watershed projects and investigation of management measures in watersheds, application of hydrologic models is an efficient tool for simulation of watershed behavior before and after implementation of watershed projects. So, this study was carried out in order to evaluate of hydraulic structures using HEC-HMS in the Haftan watershed, Markazi province, Iran. For this purpose, with use of rainfall-runoff data from two storm events the initial rainfall losses and curve number parameters were calibrated. Then, the model was validated using one event. Finally, six hours rainfall was used as design storm for flood simulation before and after construction of check dams along the water ways. Variation of runoff lag time due to changes in channel slope because of construction of check dams was evaluated. Finally, after definition of peak discharge error percentage as objective function, effect of construction of protective hydraulic structures on flood hydrograph properties were evaluated. Results showed that watershed management constraction operations have the most effect on small flood events. Waterways could decrease both flood peak and flood volume.. So with increasing in rainfall intensity, the effect of structure have been decreased. Also the results of this study showed that implementation of protective hydraulic structures cause 21 to 83 percent decrease in flood peak and 11 to 79 percent decrease in flood volume. It can be concluded that protective hydraulic structures are more effective on decrease in flood peak compare to decrease in flood volume.
    Keywords: Watershed Management Oprations, Evaluation, Modeling, Flood Reduce, Haftan Watershed
  • Mahmood Eslami, Samad Shadfar*, Ali Mohamadi Torkashvand, Ebrahim Pazira Pages 117-131
    One of the natural disasters that occurs in abundance in Iran, due to the geological structure, morphological and seismic conditions, and damages the lives and property of people is a landslide. Roodbar Alamoot watershed in the east of Qazvin province is a mountainous region with a high potential for occurrence of landslides. Because of their active status, there is also a growing trend of landslide occurrence and damage to rangeland, agricultural lands and residential areas. In this research, landslide survey was conducted using Artificial Neural Network model (ANN). Soil, geology, slope, aspect, elevation classes, linear parameters including distance from the river, distance from the fault, distance from the road, sensitivity of the rocks to erosion, rainfall and land use as factors affecting landslide. Using artificial neural network model with the multiple-layer perceptron structure and back propagation learning algorithm, landslide hazard zonation was performed. The results showed that the arrangement of 11-7-1 with active sigmoid function is the best structure for studying the phenomenon of landslide in this study area. The training, test and validation of the model were performed with 15, 15 and 75 Percentage of data that randomly selected. After optimizing the network structure, standardized information was provided to the network. Based on the results of landslide hazard zonatin with Artificial Neural Network model, respectively, 6.2, 10.7, 17.1, 64.3 and 5.3 percent of the area placed in the very low, low, moderate, high and very high risk classes. The network has 0.5 learning ratio, 7 neurons in the hidden layer and the least amount of error in the experiment (RMSe = 0.0321)
    Keywords: ANN, Back Propagation Learning Algorithm, Land Use, Linear Parameters, Perceptron Structure
  • Hossein Rajaei*, Kazem Esmaeili, Ali Akbar Abbasi, Ali Naghi Ziaei Pages 132-141
    Study of sedimentation trend in artificial recharge projects and flood spreading on the aquifer (Aquifer management) can be effective in designing structures and network management. Literature review shows that most studies in the flood spreading area shave been conducted in networks that have a low life span or low flood numbers. Since 1997, the flood spreading station on the Jajarm aquifer in North Khorasan province has recorded 37 floods. Events In this study, in order to investigate the surface sedimentation and soil texture changes in the flood spreading area, sampling of sediments were done in the main canal and 9 secondary canals. In the next step, three soil profiles inside the grid and a profile outside the field were drilled (as a control sample) and samples were taken at three depths of 0-30, 60-30 and 60-90cm. Sediment and soil samples were prepared by using standard sieves. The fine particles were gained by hydrometric testing. The results show that the sediments in the flood spreading network have silt and texture clay. The sediment aggregates become smaller toward downstream flood spreading region. Although the changes in tapes 4 to 9 are much less. The results of soil profiles show that fine-grained sediments are deposited on the surface of the soil at a depth of 0 to 30cm and a small portion of the sediments penetrates into the underlying layers. Based on the results, it is suggested in the implementation plans, the initial strips should be considered as sediment traps and the dimensions and distances of the structures should be designed in accordance with these conditions.
    Keywords: Aquifer Management, Artificial Recharge, Flood Spreading, Permeability, Sediment
  • Abdolreza Zahiri*, Javad Gholinejad, Amir Ahmad Dehghani Pages 142-153
    Sediment rating curve is an essential factor for many river engineering subjects and computations such as dredging, design of storage dams, river intakes design and sand mining management. Although, this curve is established using simultaneous measurement of flow and sediment transport discharges, however, due to lack of reliable data during flood events, it has limited reliability in flood conditions. This limitation may be coped with using a simple and practical tool like a semi two dimensional mathematical model. As an efficient and practical solution, these kinds of models currently have widespread applications in hydraulics of flow and sediment transport subjects. In this study, using the semi 2-D mathematical model of Shiono and Knight, the transverse distribution of flow velocities were computed and then with combining these results with some empirical sediment transport formulas, the lateral profiles of sediment transport and total sediment discharges were predicted across Gharesoo river at the SiahAb station. The results indicated the suitable capability of Shiono and Knight model in computation of lateral distribution of flow velocity with about mean error of 8.7 percent. Also, among the selected sediment transport formulas, the Engelund-Hansen (1967) equation with mean error of 34 percent had a highest accuracy in prediction of river sediment transport discharges and sediment rating curve. The Yang (1996) and Ackers-White (1973) equations with mean errors of 48 and 64 percent, respectively attained the second and third places. Laursen equation with mean error of 258% corresponds to very low accuracy.
    Keywords: Velocity Lateral Distribution, Total Load Lateral Distribution, Quasi 2-D Mathematical Model, Sediment Transport Equations, Gharesoo River
  • Shiva Abdi Bastami*, Hadi Memarian, Seyed Mohammad Tajbakhsh, Mahmood Azamy Rad Pages 154-170
    Landslideeventin Iran, as a natural hazard, causes a lot of mortal and financial losses annually. Thus, the comprehensive researches are necessary to provide useful solution for preventing and reducing the damages caused by landslide events. Accordingly, the present study uses a logistic regression approach whit the aim of prioritizing the factors affecting the occurrence of landslides in a part of KopetDagh-HezarMasjed zone, in North-East of Iran. In this work, after applying the GIS functions on each initial information layer,the logistic regression analysis was performed to identify the effective factors, and then the frequency of landslides in each class was determined. Based on the results of Type II analysis, among all selected factors, soil factor with the lowest value of Pr>LR ratio (0.001) was identified as the most important driving force in landslide happening. After that, altitude, lithology, Topographic Position Index (TPI), Stream Power Index (SPI),Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), roughness index and landuse, with the Pr>LR values of0.002, 0.003, 0.004, 0.032, 0.037, 0.100, and 0.109,had the most impact on the occurrence of landslides in the study area, respectively. Four initial factors at the 99% confidence level and other factors at 95% confidence level were effective in landslide occurrence in the study area.
    Keywords: Geographic Information System (GIS), Landslide, Logistic Regression, Prioriz
  • Zahra Pasandidehfard*, Abolfazl Mosaedi, Hasan Rezaee, Alireza Mikaeili Pages 171-180
    Due to the important role of non-point source pollution in water resources management, in this study time series modeling was applied to forecast water quality parameters and L-THIA model (one type of non-point source pollution models) was applied to estimate water pollutants. The purpose of this study was to compare results of L-THIA model and ARIMA models in Namrood sub-basin located in the Hablehrood watershed. At first, land use changes were studied from the years 1974 till 2017 that showed increase in agricultural lands and expansion of cities and roads. Then, using L-THIA model for both land use categories, the amount of pollutant and the volume of runoff were calculated that showed high growth. In the end, using ARIMA models were estimated water quality parameters for 30 years. Among the different ARIMA models, a model with a lowest error and akaike (AIC) criterion was selected as an optimal model for TDS, total of cations and anions. Desirable models for TDS, total of cations and anions were (0,1,1), (1,1,2) and (1,1,1), respectively. The end, diagrams of Trend Analysis and Time Series were performed for three parameters that indicated high growth in amount of pollutant. The results showed efficiency of time series modeling in water resources studies in order to forecast water quality parameters.
    Keywords: L-THIA model, Non-point source pollution, Runoff, Time series models, Water quality parameters
  • Mahmoudreza Tabatabaei*, Seyed Ahmad Hosseini, Amin Salehpour Pages 181-193
    The estimation of the correct amount of suspended sediment has an important role in the optimal design of water structures, erosion studies and water quality studies. The sediment rating curve (SRC) is a conventional and well-known regression model. However, due to logarithmic transformations in calibrating this model, its estimated values ​​are often less than actual values. In the present study, using the instantaneous flow discharge and suspended sediment load of Beytas hydrometric station in the Mahabad-Chai River, the SRC model was calibrated, and then using Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II), the coefficients of this model optimized again. This algorithm is an automatic procedure and can use different objective functions in the calibration process simultaneously. In this regard, in the calibration process of the model, four objective functions RMSE, MAE, NSE, and LOGE were used as pairwise combinations. According to the results of the model evaluation, the NSE and LOGE objective functions were selected as the best objective functions for optimization of the model. In order to increase the power of the model's generalization, the self-organizing map (SOM) neural network was used to cluster data and form two homogeneous data sets (calibration and evaluation sets) of 70% and 30% respectively. The results showed that the use of the NSGA II algorithm resulted in improved model efficiency so that the results are much more favorable than the other results of conventional SRC models (such as the rating curve of mean load within discharge classes, SRC models corrected by correction factors). In this regard, the error value (RMSE) of the test data set in the best model of the conventional SRC models was 383.65 tons/day, which was reduced by using the NSGA II algorithm to 102.94 tons/day. In sum, using the NSGA-II algorithm, we can optimize the coefficients of the SRC model, which is more efficient than the other conventional models.
    Keywords: Artificial Neural Network, Clustering, Curve, Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II), Sediment Rating Self-Organizing Map, Suspended Sediment
  • Saeed Farzin*, Hojat Karami, Reza Hajiabadi, Shahab Nayyer, Seyed Mahmoud Hamzeh Pages 194-203
    Spur dikes are one of the common methods to protect rivers against erosion. Scouring around the spur dike is an important factor that can disorder the structural performance. Using protective spur dike is proper technique reduce the scour amount. In this research, the GMDH and GEP model used in order to evaluate and estimate the effect of various parameters of protective spur dike on scour depth around the main spur dike. Important parameters consist of protective spur dike angle (Ө), protective spur dike length ( ), main spur dike length ( ), distance from main spur dike (X), flow intensity ( ) and Froude number ( ) are considered as the model inputs. Results of training set and testing set indicate that GMDH model is better than GEP model as the MAE and RMSE error in the testing set data are reduced from 0.063 and 0.086 (in GEP model) to 0.045 and 0.061 (in GMDH model) respectively. Also, the Nash-Sutcliffe criteria increased from 0.51 (in GEP model) to 0.75 (in GMDH model). In the following, using the GMDH and GEP models and according to the nature of the problems, the equations are suggested to predict the scour depth reduction in the first main spur dike. The results of sensitivity analysis indicate that the most effective parameter in decreasing the scour depth around the first main spur dike is ( ).
    Keywords: Scouring, Protective spur dike, Sensitivity analysis, Gene expression programming, Group method of data handling
  • Fatemeh Ghotbaldin, Mohammad Nohtani*, Morteza Dehghani Pages 204-210
    In the present study, the impact of watershed management practices on flood hydrograph characteristics was investigated using HEC-HMS model. In order to design, calibrate, and validate the model, data from a representative paired watershed (Kakhk Watershed, Khorasan Razavi Province, Iran) was collected and field surveys were performed to have the dataset further completed. Results of paired sample t-test, relative error statistics, Nash–Sutcliffe relative error and coefficient of determination for both real data and simulated results utilizing the HEC-HMS simulation software confirmed efficiency of the model in simulating flood hydrographs of the control and sample watersheds. Based on the results, watershed management practices could attenuate hydrologic response of the watershed and flood hydrograph characteristics such as flood coefficient (p-value: 0.001), peak discharge (p-value: 0.027), and flood volume (p-value: 0.026). Moreover, a comparison between structural practices and biological practices showed that, the biological practices could further attenuate the peak discharge and flood volume by 8.8 and 12.64%, respectively.
    Keywords: Flood hydrograph, Watershed management practices, Peak discharge, Flood volume, HEC-HMS
  • Fariba Niromandfard, Abbas Khasheisiuki*, Ali Shahidi Pages 211-221
    One of the most important issues in watersheds management is rainfall-runoff hydrological process forecasting. Using new models in this field can contribute to proper management and planning. In addition, river flow forecasting, especially in flood conditions, will allow authorities to reduce the risk of flood damage. Considering the importance of river flow forecasting in water resources management, various methods are used to model rivers flow in order to minimize their potential damage by using the model in drought and flood management. In this study, the neuro-fazzy and hybrid neural-wavelet models were used to forecast the daily flow time series of the Sarmo water meter station located on the Mohammad Abad River. For this purpose, the original time series has been translated to three sub-series for 28 years using wavelet transformation and type IV Daubechies mother wavelet. The correlation coefficient value was obtained 0.88 for neuro-fuzzy model and 0.95 for hybrid wavelet -neural model, and the RMSE, MSE, and NS evaluation parameters in neural-wavelet model were 0.004, 0.043, and 0.91, respectively; these parameters in neuro-fuzzy model were 0.32, 0.10, and 0.77, respectively. Finally, the results of wavelet-neural transformation were compared with the results of neuro-fuzzy model, and it was observed that the wavelet- neural method has a higher predictive accuracy than the neuro-fuzzy method.
    Keywords: Daily flow time series, Flow forecasting, Neuro-fuzzy model, Wavelet -neural model
  • Fatere Taleshian Jeloudar*, Mehdi Ghajar Sepanlou, Seyed Mostafa Emadi Pages 222-232
    Land use change is an important issue in Iran, especially in the north of the country. In the present research, effect of changing land use from rangeland to cropland and garden on some physical and chemical characteristics of soil, was studied in Babolrood Watershed in southern part of Babol, Eastern Bandpey in Mazandaran province. For each land use, soil samples were collected from 2 depths at 4 replicates and the data were statistically analyzed by factorial test using a randomized complete block design. Results indicated that the highest percentage of sand, silt and clay in garden, Rangeland and Cropland, respectively. Change from rangeland to cropland, significantly increased bulk density and the bulk density in the lower layer was higher than that in the surface layer. The most amount of porositywas observed in the garden lands at a rate of 54.87 percent.The highest Aggregate stability was obtained for rangeland, garden and highest water holding capacity was observed at the depth of 20-40 cm, (64.62 percent). The highest saturated hydraulic conductivity (Ks) of the soil was in garden.  Furthermore land use change resulted in change in soil reaction content, so that the highest amount of it was 7.54 in cropland. The highest soil electrical conductivity (EC) was in garden. The highest percentage of organic carbon (OC) was in the surface layer, at a rate of 2.47 percent in garden and the lowest percentage of it was in the subsurface layer at a rate of 0.26 percent in cropland. The result of this study regarding the above comparing some soil quality properties showed that the change of land use to cropland usage and as result of severity of agriculture operation, have an negative impact on soil properties.
    Keywords: Garden, Land Use Change, Physical, Chemical properties, Rangeland