فهرست مطالب

اکو هیدرولوژی - سال ششم شماره 3 (پاییز 1398)
  • سال ششم شماره 3 (پاییز 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/06/14
  • تعداد عناوین: 12
|
  • محمدرضا گودرزی*، رضا پیریائی، میررحیم موسوی صفحات 569-584
    با توجه به متغیرهای هیدرولوژیکی از جمله بارش و دما که تحت تاثیر تغییرات اقلیمی بوده و در شبیه‏سازی فرایند آب، غذا و انرژی موثر ند، بررسی تغییرات یادشده و بهره‏برداری از رویکرد WEF Nexus شهری برای بهره ‏گیری از منابع موجود، ضروری است. با در نظر گرفتن محدودیت منابع آب و ارزش آن در کشاورزی، به‏ کارگیری راه کارهای نوآورانه برای صرفه‏ جویی در مصرف و استفاده بهینه از آب موجود، امری مهم است. در حال حاضر، معتبرترین ابزار تولید سناریوهای اقلیمی، مدل‏ های سه بعدی جفت شده گردش عمومی جو- اقیانوس هستند. در پژوهش حاضر سعی شده است از منابع آب موجود برای توسعه پایدار شهری با توجه به تغییرات اقلیمی استفاده شود. برای انجام پژوهش حاضر از خروجی مدل HADGEM2 تحت دو سناریوی انتشار RCP2.6 و RCP8.5 مربوط به پنجمین گزارش ارزیابی هیئت بین‏الدول تغییر اقلیم بهره گرفته و رویکرد WEF Nexus شهری برای منطقه مطالعاتی شهر بروجرد استفاده شد. نتایج نشان داد در دوره آتی دما بین 1/5 تا 3 درجه سانتی‏گراد افزایش خواهد داشت. همچنین، بارش در سناریوی RCP2.6 تا 20 میلی‏متر افزایش و در سناریوی RCP8.5 تا 40 میلی‏متر کاهش خواهد داشت. نتایج WEF Nexus نشان داد کشاورزی متمرکز شهری به ترتیب 21/29و 272 درصد تقاضای محلی میوه و سبزیجات را برآورده کرده و برداشت آب باران، 3/6 درصد تقاضای منابع آب شیرین را تامین می‏کند. همچنین، چرخه فاضلاب شهری و مصرف دوباره، تقاضای آب برای آبیاری کشاورزی شهری را تامین می‏کند. تولید الکتریسیته و بیوگاز از پسماند‏های شهری می‏تواند روزانه 1/08 درصد فعلی الکتریسیته را تامین کند که هزینه مدیریت فاضلاب ممکن است از نوسازی و عملیات جدید فاضلاب شهری کمتر باشد.
    کلیدواژگان: تغییرات آب‏ و‏هوایی، شهر بروجرد، کشاورزی شهری، مدل HADGEM2، WEF Nexus
  • مسعود بحرینی *، رضا روزبهانی، مرتضی افتخاری، حمید کاردان مقدم، مهدی عباسی، کمال محتشم صفحات 585-592
    پایش سیلاب و اندازه‏گیری دقیق موج سیل به‏منظور مدیریت آن اهمیت دارد. روش تیکه ‏نگاری صوتی مبتنی بر دانش صوتیات از فناوری‏های نوین پایش رودخانه ‏ها و اندازه ‏گیری موج سیل است. در این روش دو دستگاه تیکه نگاری صوتی در دو طرف رودخانه قرار می‏گیرند و با ارسال و دریافت امواج صوتی، خصوصیات جریان را اندازه‏ گیری می‏کنند. در مطالعه حاضر محاسبه کمترین و بیشترین برد و دقت اندازه‏گیری سرعت جریان در رودخانه ‏هایی با عرض‏های مختلف بررسی شده است. نتایج تحقیق حاضر نشان داد کمترین برد اندازه‏ گیری با استفاده از ام- سیکونس درجه 7، برابر 19 متر است که در این فاصله دقت اندازه‏ گیری سرعت جریان بسیار کم و حدود 20 سانتی‏متر بر ثانیه است. در روش تیکه ‏نگاری صوتی با افزایش فاصله بین دستگاه‏ های تیکه‏ نگاری صوتی، دقت اندازه‏ گیری افزایش می‏یابد. از این رو، دقت اندازه‏ گیری سرعت جریان در فاصله 100 و 200 متری به ترتیب 3/5 و 2 سانتی‏متر بر ثانیه برآورد شد. همچنین، بیشترین برد اندازه ‏گیری با استفاده از ام- سیکونس درجه 12 حدود 1955 متر با دقت 2/0 سانتی‏متر بر ثانیه به‏دست آمد. با توجه به مطالعات پیشین در خصوص پایش سیلاب‏ با استفاده از این روش و ارزیابی روش یادشده در مطالعه حاضر، به‏ کارگیری این روش به منظور پایش پیوسته جریان و اندازه ‏گیری به‏ هنگام موج سیل در رودخانه‏های عریض کشور برای کمک به تصمیم‏ گیری مدیران منابع آب پیشنهاد می‏شود.
    کلیدواژگان: اندازه‏ گیری موج سیلاب، پایش به ‏هنگام جریان، دستگاه تیکه ‏نگاری صوتی 30 کیلوهرتز
  • محمد عرفانیان، عبدالرضا صمیمی، بهاره پیرزاده، سید آرمان هاشمی * صفحات 593-609
    هدف از انجام پژوهش حاضر، شبیه ‏سازی و بهینه‏ سازی بهره ‏برداری از منابع آبی شهرستان زاهدان طی 20 سال آینده تحت سناریوهای مختلف مدیریتی است. برای رسیدن به شرایط بهینه قطعی در این مسئله، حداقل سازی عدم تامین نیازها و حداقل ‏سازی برداشت از منابع آب زیرزمینی در قالب یک هدف و با استفاده از الگوریتم تک هدفه PSO بررسی شد. پس از ورود اطلاعات و صحت‏ سنجی مدل شبیه‏ ساز، پنج سناریو تعریف شده و نتایج به دست آمده از اجرای این سناریوها با یکدیگر مقایسه شد. نتایج تحقیق حاضر نشان داد در سناریوی مرجع با افزایش جمعیت، در سال‏های پایانی دوره‏ شبیه‏ سازی با تنش آبی مواجه خواهیم بود. سناریوی دوم، با تخصیص پساب تصفیه ‏شده به مصارف صنعتی و فضای سبز، این نیازها به طور کامل تامین شد. در سناریوی سوم با فرض بهره ‏برداری از خط دوم انتقال آب از چاه نیمه، نیازهای شرب، صنعت و محیط‏ زیست به‏ طور کامل تامین خواهند شد. در سناریوی بهینه متوسط تامین نیازهای شرب در ماه ‏های مرداد، تیر، خرداد و شهریور به ترتیب به میزان 4/19، 3/39، 3/21 و20/1 درصد افزایش‏یافت. نتایج نشان داد این الگوریتم بهینه‏سازی به‏خوبی توانسته است شکست ‏ها را کاهش دهد. درنهایت، سناریوی ایده‏ آل با ترکیب سناریوهای دوم و سوم و بر اساس مقادیر بهینه برداشت از منبع آب زیرزمینی تعریف شد. در این سناریو نیازهای شرب، صنعت و فضای سبز به صورت کامل و نیاز کشاورزی بیش از 95 درصد تامین می‏‏شود. همچنین، میزان برداشت از منابع آب زیرزمینی در سناریوی بهینه و ایده‏آل به ترتیب 95/4 و 17 درصد نسبت به سناریوی مرجع کاهش یافت.
    کلیدواژگان: الگوریتم PSO، بهره‏برداری تلفیقی، بهینه‏سازی، شبیه‏سازی، منابع آب، WEAP
  • حلیمه پیری*، محمدطاهر صفحات 611-622
    روش‏ های مختلفی برای تخمین تبخیر و تعرق وجود دارد که عملکردشان در شرایط اقلیمی گوناگون، متفاوت است. هدف از تحقیق حاضر، بررسی روش ‏های مختلف تبخیر و تعرق گیاه مرجع در اقلیم ‏های مختلف ایران و اعتبارسنجی این روش‏ها با روش فائو- پنمن- مانتیث است. برای انجام کار از داده‏های هواشناسی 30 ساله (1988 2017) نه شهر کشور (شهرکرد، ارومیه، مشهد، زاهدان، بندرعباس، اهواز، گرگان، رشت و ساری) استفاده شد. ابتدا تبخیر و تعرق مرجع به روش فائو- پنمن- مانتیث به ‏صورت روزانه به‏ دست آمد. سپس، مقادیر تبخیر و تعرق مرجع با 24 روش دیگر نیز محاسبه شد و با استفاده از شاخص ‏های آماری جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین خطای مطلق (MAE)، نسبت میانگین(MR) و درصد خطای تخمین (PE) با روش فائو- پنمن- مانتیث مقایسه شدند. نتایج نشان داد در اقلیم سرد و نیمه‏ خشک، سرد و معتدل، گرم و خشک، سرد و خشک و گرم و مرطوب به ترتیب شامل شهرهای ارومیه، شهرکرد، زاهدان، مشهد و اهواز مدل مک‏کینگ اصلاح‏ شده، در اقلیم گرم و مرطوب بندرعباس مدل والیانتزاس 5 و در اقلیم‏های مدیترانه‏ ای، نیمه مرطوب و مرطوب شامل شهرهای گرگان، ساری و رشت مدل دروگرز و آلن برآورد بهتر و نزدیک‏تری به روش فائو- پنمن- مانتیث داشتند. با توجه به امتیازهای داده‏شده به هر روش براساس شاخص ارزیابی MAE و RMSE، مدل‏های مک‏کینگ اصلاح‏شده، دروگرز و آلن، والیانتزاس و هارگریوز ‏سامانی و براساس شاخص PE مدل‏های دروگرز و آلن، مک‏کینگ اصلاح‏ شده، والیانتزاس و هارگریوز ‏سامانی به‏عنوان مدل برتر انتخاب شدند.
    کلیدواژگان: تبخیر و تعرق، فائو- پنمن- مانتیث، مدل‏های تجربی
  • مهناز جدیدی، احمد نوحه گر* صفحات 623-630
    اکوسیستم ‏های تالابی طیف وسیعی از خدمات اکوسیستمی را برای انسان‏ها در پی دارند که در دهه های اخیر به دلیل استفاده بی رویه بشر از آنها، دچار اختلالات شدیدی شده‏اند و به علت افزایش جمعیت این روند رو به افزایش است. تالاب شور، شیرین و میناب از تالاب ‏های ساحلی استان هرمزگان است که حیات روستاهای حاشیه آن وابسته به تالاب است. این تالاب در سال‏های اخیر توسط عوامل طبیعی و انسانی دچار آسیب‏ هایی شده است که با توجه اهمیت اکولوژیکی، اقتصادی- اجتماعی و فرهنگی ای که دارد، لزوم حفاظت از آن بیش از پیش احساس می‏ شود. آموزش محیط زیست بنیادی‏ترین شیوه در حفاظت از محیط زیست و سرآغاز بلوغ فکری بشر است که توسط آن، افراد جامعه خود را مسئول حفظ محیط زیست می‏دانند. به دلیل آموزش‏ پذیر بودن نوجوانان، گروه هدف پژوهش حاضر دانش ‏آموزان دختر متوسطه اول روستای تیاب بوده‏اند تا اثربخشی آموزش‏ های زیست محیطی در مورد سه مولفه دانش عمومی، زمینه‏ های تخریب و تهدید و چگونگی مشارکت جامعه محلی برای حفاظت از تالاب شور، شیرین و میناب روی آنان بررسی شود. روش تحقیق توصیفی و از نوع پیمایشی-مقطعی بوده و گردآوری اطلاعات از طریق پرسشنامه صورت گرفته است. روایی پرسشنامه مورد تایید اساتید دانشکده محیط زیست بوده و ضریب آلفای کرونباخ توسط نرم‏ افزار SPSS22 معادل 0/8 به دست آمده است که خوب بودن پایایی را نشان می دهد. از مقایسه نتایج پیش‏آزمون و پس‏آزمون دانش ‏آموزان مشخص شد که آموزش‏ های زیست محیطی تاثیر مثبت دارد و در نمره پس آزمون آنها در هر سه مولفه پرسشنامه، پیشرفت درخور توجهی دیده می‏شود.
    کلیدواژگان: آموزش محیط زیست، تالاب‏های ساحلی، تالاب شور شیرین و میناب، روستای تیاب
  • پری چهره بهزادی، عباس روزبهانی*، علی رضا مساح صفحات 631-649
    بررسی تاثیرات تغییر اقلیم بر فرایندهای هیدرولوژیکی، به‏ویژه سیلاب‏ های شهری، برای سازگاری و تعدیل آثار آن اهمیت زیادی دارد. در مطالعه حاضر،ابتدا با هدف ارزیابی وضعیت سیستم ‏های زهکشی شهری، تاثیر تغییر اقلیم بر بارش‏های حدی ناحیه یکم منطقه 11 شهر تهران در دوره 2020-2049 با استفاده از 10 مدل AOGCM تحت دو سناریوی RCP2.6 و RCP8.5 بررسی شد. سپس، یک سناریوی میانه به عنوان حالت تجمیعی از نتایج تمام مدل‏های اقلیمی یادشده در نظر گرفته شد. پس از آن، با استفاده از نرم‏افزار SWMM وضعیت شبکه فرعی زهکشی منطقه در شرایط موجود و همچنین حالت میانه تمام سناریوهای یادشده در شرایط آتی بررسی شد. درنهایت، عملکرد شبکه با محاسبه شاخص‏ های کارایی شامل اطمینان‏پذیری، برگشت‏ پذیری، آسیب‏ پذیری و پایداری ارزیابی شد. برای شبیه‏ سازی سیلاب‏ های منطقه، از رگبار طرح با دوره ‏بازگشت پنج و 10 سال استفاده شد. نتایج شبیه ‏سازی سیلاب نشان‏ می‏دهد در شرایط فعلی با وقوع بارشی با دوره ‏بازگشت پنج و 10 سال، در مجموع 23/25درصد و در شرایط آتی حدود 22 درصد از طول کانال‏های منطقه دچار آب‏گرفتگی خواهند شد. شاخص پایداری شبکه نیز تحت تاثیر این بارش ‏ها بررسی و مشخص شد. پایداری سیستم زهکشی منطقه در شرایط فعلی 89/77 درصد و در شرایط آتی تحت سناریوهای RCP2.6 و RCP8.5 به ترتیب 77/73و 77/61درصد است. به‏طور کلی، مشخص شد در دوره‏ آتی تحت تاثیر هر دو سناریوی تغییر اقلیم حجم سیلاب و تعداد نقاط آب گرفتگی شبکه در مقایسه با شرایط کنونی افزایش چشم گیری نخواهد داشت.
    کلیدواژگان: آسیب‏ پذیری، برگشت‏ پذیری، پایداری، تغییر اقلیم، رواناب شهری
  • غلام رضا خسروی، امیر سعدالدین*، مجید اونق، عبدالرضا بهره مند، حسین مصطفوی صفحات 651-671
    در تحقیق حاضر با استفاده از شاخص‏های تغییرات هیدرولوژیکی IHA، تغییرات رژیم هیدرولوژیکی در دو دوره آماری «رژیم جریان طبیعی» و «رژیم جریان تغییریافته» در ایستگاه هیدرومتری نوده خاندوزه واقع در خروجی حوضه آبخیز تیل‏آباد (استان گلستان) بررسی شد. براساس روش IHA، در مجموع 67 پارامتر آماری توسط نرم‎افزار IHA7 محاسبه شد؛ این پارامترها به دو گروه شاخص‎های تغییرات هیدرولوژیکی IHA در محدوده هدف RVA و مولفه جریان محیط زیستی EFCs تقسیم شدند. به منظور تفکیک و تعیین میزان اختلاف معنا‏دار بین مقادیر میانگین دوره با رژیم جریان طبیعی نسبت به دوره رژیم جریان تغییریافته از آزمون رقم معنا‏داری استفاده شد. برای طبقه‏ بندی رژیم جریان نیز روش طبقه ‏بندی توسعه یافته توسط کوئسلاتی و همکارانش به کار برده شد. نتایج تحقیق حاضر نشان می‎دهد الگوی رژیم جریان آب سالانه طی دوره آماری 1346 تا 1395 از طبقه «رواناب دائمی PR» به «دائمی با سیلاب‏های ناگهانی PF» تغییر کرده است. فعالیت‏های انسانی در حوضه آبخیز تیل‎آباد سبب کاهش مقادیر جریان‎های کم، دبی حداقل و میانگین ماهانه، مدت زمان تداوم جریان، تعداد پالس‎های جریان‏ های زیاد، مدت زمان تداوم سیلاب‎های کوچک و بزرگ، میانگین حداقل جریان‎های یک، هفت و 90 روزه و همچنین میانگین حداکثر جریان‎های هفت و 90 روزه در هر سال آبی شده و به عکس سبب افزایش مقدار و فراوانی دبی اوج سیلاب‎های کوچک و بزرگ، تعداد روزهای جریان با دبی صفر، فراوانی جریان‎های خیلی کم و میانگین حداکثر جریان یک روزه در هر سال آبی شده است. همچنین، تغییر مدت تداوم و زمان وقوع رخدادهای جریان‏های زیاد و خیلی کم سالانه را در پی داشته است.
    کلیدواژگان: حوضه آبخیز تیل‏آباد، رژیم جریان، IHA، RVA، EFCs
  • زهرا باباخانی، مهدی سرائی *، حسین بابازاده صفحات 673-684
    مطالعات خودپالایی رودخانه ‏ها، اطلاعات کمی مورد نیاز برای محاسبه بار آلودگی قابل تحمل در محیط طبیعی رودخانه را فراهم می آورد و همچنین به فهم کامل‏تر از فرایند‏های زیست محیطی منجر می‏شود. هدف اصلی پژوهش حاضر، مدل سازی کیفیت آب رودخانه دیوان دره و کاهش آلودگی رودخانه از طریق تطابق بیشتر میزان ورود آلاینده ‏ها در بازه ‏های مختلف رودخانه با توان خودپالایی آن است. پژوهش حاضر به بررسی روند تغییرات خودپالایی رودخانه دیوان دره برای پارامترهای اکسیژن محلول (DO)، اکسیژن‏ خواهی بیولوژیکی (CBOD)، اکسیژن‏ خواهی شیمیایی (COD)، اسیدیته (pH)، هدایت الکتریکی (EC)، دما و محاسبه درصد خودپالایی برای پارامتر‏های زوال‏پذیر BOD و COD پرداخته و به منظور پیش‏بینی چگونگی تغییرات آنها از مدل شبیه ساز کیفی QUAL2Kw استفاده شده است. به منظور ارزیابی و اعتباریابی نتایج مدل، از شاخص‎ های آماری مربع تفاضلات (AME) و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) استفاده شد. نتایج نشان می‏دهد به دلیل افزایش سکونتگاه ‏های انسانی، تاثیر فاضلاب ها، رواناب‏ های کشاورزی و همچنین ورود رودخانه‏ های فرعی چم‏زرد و یول‏گشتی، وضعیت زیست محیطی رودخانه دیواندره در بازه ‏های انتهایی آن نگران کننده است و اقدامات کنترلی را ایجاب می‏کند. از میان دو پارامتر کیفی زوال‏پذیر بررسی شده، خودپالایی BOD به میزان 75 درصد بیشتر از COD است. همچنین، دقیق‏ ترین شبیه‏ سازی مربوط بهpH و در عین حال کمترین دقت شبیه ‏سازی مختص به EC است.
    کلیدواژگان: پارامترهای کیفیت آب، خودپالایی، رودخانه دیواندره، شبیه سازی، مدل QUAL2Kw
  • علی حقی زاده، حسین یوسفی، یزدان یاراحمدی*، طاهره ابراهیمیان صفحات 685-694
    تبخیر و تعرق در حوضه آبخیز یکی از اجزای اصلی چرخه آب و تخمین نیاز آبیاری است. هدف از پژوهش حاضر، تخمین تبخیر و تعرق مرجع (ETo) روزانه با استفاده از سیستم استنتاج تطبیقی عصبی- فازی (ANFIS) و مقایسه آن با مدل تجربی تورک است. داده‏های ورودی مدل تورک که شامل ساعت آفتابی، دمای هوا، رطوبت نسبی و سرعت باد مربوط به ایستگاه هواشناسی پلدختر می شود، از اداره کل هواشناسی استان لرستان دریافت شده و تبخیر و تعرق با استفاده از این روش به‏ دست آمده ‏است. داده ‏های ورودی مدل (ANFIS) که شامل دمای میانگین، رطوبت میانگین وگرمای نهان تبخیر می شود، با استفاده از روابط به دست آمد و به مدل داده شد. نتایج به دست آمده از هر روش به طور جداگانه با تبخیر محاسبه شده در محل ایستگاه با استفاده از تشتک تبخیر مقایسه شد. در مطالعه حاضر عملکرد سیستم عصبی- فازی ((ANFIS بر مبنای الگوریتم بهینه سازی (PSO) در دستور کار قرار گرفت و نتایج به دست آمده رضایت بخش بود. کارایی رو ش های مقایسه شده با استفاده از آماره های ریشه میانگین مجذور خطا RMSE، میانگین مربعات خطا MSE و ضریب تعیین R2 ارزیابی شد. روش ANFIS-PSO فقط با سه پارامتر دمای میانگین، رطوبت میانگین و گرمای نهان تبخیر قادر به پیش‏بینی تبخیر و تعرق مرجع روزانه است و نسبت به مدل تجربی تورک دقت بیشتری دارد، به طوری که مقدار R2، RMSE، MSE به ترتیب برای مدل ANFIS 0/90، 2/65، 7/13 و برای مدل تجربی تورک به ترتیب 0/63، 6/26، 39/24است.
    کلیدواژگان: الگوریتم PSO، تبخیر و تعرق مرجع، سیستم استنتاج عصبی- فازی، مدل تجربی
  • ارش ملکیان*، مهسا میردشتوان، مهرنوش قدیمی صفحات 695-705
    تغییرات اقلیمی ناشی از افزایش غلظت گازهای گلخانه‏ ای در دوره‏ های آینده، سبب ایجاد تغییراتی در بارش و دما می‏ شود و این تغییرات به عنوان بزرگ ترین معضل قرن 21 به ویژه در مناطق خشک و نیمه‏ خشک است. از این رو، بررسی تغییرات اقلیمی دوره آتی و آسیب‏ پذیری منابع آب نسبت به آن ضروری است. برای پیش‏ بینی آثار تغییر اقلیم روی وضعیت هیدرولوژیک استان اردبیل، ابتدا مقادیر متغیرهای اقلیمی برای دهه‏ های آینده و تحت سناریوهای اقلیمی پیش یابی شد. سپس، با استفاده از خروجی‏ های به وجودآمده از ریزمقیاس نمایی داده‏ های بزرگ مقیاس مدل گردش عمومی جو استفاده شده، به شبیه‏ سازی و پیش‏ بینی وضعیت هیدرولوژیک منطقه مطالعه شده اقدام شد. نتایج برگرفته از شبیه‏ سازی‏ ها توسط مدل بیلان بیان کننده تغییرات نامحسوس و غیر معنادار جریان سطحی کل در دوره آتی در حوضه‏ های بررسی شده نسبت به دوره مرجع است. با این حال، تغییر در پارامترهای اصلی اقلیمی نظیر بارش و دما روی اجزای جریان سطحی تاثیراتی حدود 30 درصد دارد، به طوری که میزان جریان سطحی ای که روی زمین جاری می‏ شود در تمامی سناریوها نسبت به دوره پایه کاهش می یابد که این امر ارتباط مستقیم با کاهش میزان بارش‏ ها در دوره آتی و نیز افزایش متوسط دمای منطقه دارد. در مورد ذخیره آب زیرزمینی در منطقه نیز با توجه به کاهش محسوس بارش و نیز کاهش رطوبت در دسترس خاک و همچنین افزایش دما که به افزایش میزان تبخیر از سطح خاک منجر می شود، منطقه در دوره آتی تحت تمامی سناریوهای انتشار روندی کاهشی از خود نشان می‏ دهد.
    کلیدواژگان: استان اردبیل، تغییر اقلیم، منابع آب، مدل سازی هیدرولوژیک
  • علی رضا واعظی، مهران بهتری، مجید فرومدی* صفحات 707-717
    مدل ‏های نفوذ آب کارکرد زیادی در پیش‏ بینی رواناب در زمین‏های شیب‏دار دارند. دقت مدل ‏ها در کنار نوع خاک به شرایط رطوبت اولیه وابسته است. پژوهش حاضر در سه نوع بافت خاک (لوم، لوم‏ شنی و لوم ‏رس‏شنی) با چهار سطح رطوبت اولیه هر یک در سه تکرار در دامنه‏ای با شیب 7 درصد در قالب طرح کاملا تصادفی اجرا شد. در مجموع، 36 کرت آزمایشی شامل 12 کرت برای هر خاک به ابعاد 80 سانتی‏متر× 60 سانتی‏متر در دامنه احداث شد. ابتدا خاک داخل کرت‏ها با آب آبیاری اشباع شده و در فواصل زمانی یک، چهار، هفت و 10 روز پس از اشباع‏سازی، رطوبت جرمی خاک ‏ها تعیین شد. سرعت نفوذ آب به خاک به روش استوانه مضاعف در هر کرت اندازه ‏گیری شد. مدل‏ه ای کوستیاکوف، کوستیاکوف- لوئیس، هورتون، حفاظت خاک آمریکا، گرین آمپت و فیلیپ بر داده‏ های نفوذ برازش و دقت آنها با برخی شاخص ‏های آماری ارزیابی شد. نتایج نشان داد سرعت نفوذ آب در خاک ها با تغییر مقدار رطوبت اولیه به شدت تغییر می‏یابد. این تغییرات در خاک لوم ‏شنی و در مراحل اولیه نفوذ بارزتر بود. تغییرات زیادی از نظر سرعت نفوذ نهایی در خاک‏ها تحت تاثیر رطوبت اولیه رخ نداد و کمترین مقدار در خاک لوم‏ رس‏شنی (1/90 میلی‏متر بر ساعت) و بیشترین مقدار در خاک لوم (3/75 میلی‏متر بر ساعت) مشاهده شد. هورتون مناسب‏ ترین مدل توصیف ‏کننده تغییرات زمانی نفوذ آب به خاک در سطوح مختلف رطوبتی بود، به طوری که بیشترین ضریب تبیین (0/99=R2) و کمترین مقدار ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE= 0.23 mm.h-1) و شاخص آکاییک (0/27= AIC) را نشان داد. مدل گرین- آمپت به شرایط متفاوت رطوبتی خاک حساس بود و ضعیف‏ ترین برازش را بر داده‏ های نفوذ نشان داد. از این رو، می‏توان از مدل هورتون برای بررسی تغییرات نفوذ آب به خاک تحت شرایط مختلف رطوبتی استفاده کرد.
    کلیدواژگان: استوانه مضاعف، تغییرات زمانی، رطوبت خاک، زمین شیب‏دار، سرعت نفوذ
  • محمدحسن نادری، مهدی ذاکری نیا*، میثم سالاری صفحات 719-737
    مدیریت بوم‏ سازگان‏ های رودخانه ‏ای و جریان آب لازم برای تداوم حیات و پایداری اکولوژیکی سیستم‏ های وابسته به رودخانه، نیازمند به رسمیت شناختن جریان‏ های زیست‏ محیطی در سیاست‏ ها و تصمیم های طرح‏ های توسعه منابع آب و گنجاندن آن در برنامه‏ های مدیریت حوضه آبخیز است. به این منظور، در پژوهش حاضر کاربرد روش‏ های هیدرولوژیکی (تنانت، تسمن، منحنی تداوم جریان، اسمختین، آرکانزاس، انتقال منحنی تداوم جریان و مدل ذخیره رومیزی) و مدل اکوهیدرولیکی شبیه ‏سازی مطلوبیت زیستگاه (سیفا) در ارزیابی جریان‏ های زیست‏ محیطی رودخانه قره‏سو واقع در استان گلستان در بازه ایستگاه ‏های هیدرومتری غازمحله تا سیاه ‏آب به ترتیب با دبی متوسط سالانه 0/26 و 1/92 مترمکعب بر ثانیه به منظور احیای زیستگاه، تجدید حیات طبیعی و حفظ تنوع زیستی تجزیه و تحلیل شدند. بررسی تامین جریان مطلوب زیست‏ بوم با مطالعات و اندازه ‏گیری‏های میدانی روی مشخصات هیدرولیکی و کیفی رودخانه برای شناسایی شرایط مطلوب زیستگاه سیاه‏ماهی C.capoeta gracilisنشان داد حداکثر و حداقل رژیم جریان مورد نیاز برای حفظ اکوسیستم رودخانه قره‏سو با توجه به نیازهای اکولوژیکی در ماه‏های اردیبهشت و شهریور به ترتیب معادل 3/11 و 0/48 مترمکعب بر ثانیه، با میانگین سالانه 1/6 مترمکعب بر ثانیه (معادل 83 درصد جریان طبیعی رودخانه) است. نتایج پژوهش نشان می‏دهد استفاده از مقادیر به دست آمده از روش ‏های ساده هیدرولوژیکی تنانت، اسمختین و منحنی تداوم جریان در برنامه‏ریزی منابع آب این رودخانه تهدیدهای زیست‏محیطی به دنبال خواهد داشت و در مقابل، مدل اکوهیدرولیکی سیفا می‏تواند یک ایده کلی از مطلوبیت زیستگاه را در بازه‏ های مختلف رودخانه نسبت به تغییرات رژیم جریان طبیعی و دست یابی به شرایط جریان مطلوب و پایدار بودن اکوسیستم آبی فراهم کند.
    کلیدواژگان: جریان متوسط سالانه، رودخانه قره‏سو، مدل اکوهیدرولیکی، مطلوبیت زیستگاه، منابع آب
|
  • Mohammadreza Goodarzi *, Reza Piryaei, Mir Rahim Mousavi Pages 569-584
    Since such hydrological factors as precipitation and temperature, affected by climate change, are influential in simulating WEF processes, it is necessary to explore the problem. Currently the most reliable instrument for generating the climatic scenarios of the paired 3D models for the general flow of atmosphere and ocean. This study aims to use the existing water resources for urban sustainable development with a view to climate change. Based on two different scenarios of RCP2.6 and RCP8.5 for the 5th Evaluation Report by on Intergovernmental committee on climate changes, the output of HADGEM2 model was used and the city of Boroujerd, Iran, was chosen as the pilot location where the WEF Nexus approach has been adopted. The findings indicate that there will be a 1.5-3C˚ increase in temperature in the next period. Furthermore, in RCP2.6 scenario, it will experience as much as 20mm increase in precipitation and in RCP8.5 it will decrease by 40mm. The results from WEF model suggest that a centralized agricultural system accounts for 21.29% of the local demand for fruits and 272% of the local demand for vegetables while rainwater harvesting is responsible for 3.6% of the demand for fresh water resources. The water demand for urban irrigation purposes is supplied with urban sewage cycle and reconsumption. Biogas production and power generation from urban waste can daily supply 1.08% of the current electricity. This means that the cost of sewage management might be lower than that of renovation and new operation in urban sewage.
    Keywords: Climate change, Urban Agriculture, The city of Boroujerd, Model HADGM2, WEF Nexus
  • Reza Roozbahani, Mortaza Eftekhari, Hamid Kardanmoghadam, Mahdi Abbasi, Kamal Mohtasham, Masoud Bahreini * Pages 585-592
    Flood monitoring and accurate measurement of flood wave are important in order to flood management. Acoustic tomography (AT) technique is one of the best technologies that is widely being used to monitor streamflow and flood wave measurement. In this method, the flow characteristics are measured by the reciprocal sound transmission of two AT systems where are deployed on both sides of the rivers. In this study, the calculation of minimum and maximum operational ranges, as well as the accuracy of velocity measurement is investigated for the river with different widths. The results illustrated that the minimum operational range with using 7th order M Sequence is 19 meters that would have the lowest velocity resolution of 20 cm/s. In this technique, the velocity resolution improves in proportion to the increment of the operational range. Therefore, the accuracy of 100 and 200-meter ranges are 3.5 and 2 cm/s, respectively. The maximum operational range using 12th order M Sequence is about 1955 meter with the precision of 0.2 cm/s. Due to the previous studies of using AT technique for the purpose of flood monitoring, as well as the result of this research that evaluated the capability of 30-kHz AT system, the proposed system can provide the real-time and accurate flood data in wide rivers. The real-time flood data may be used by water resources decision makers.
    Keywords: Real-time streamflow monitoring, flood wave measurement, 30-kHz Acoustic Tomography System
  • Mohamad Erfanian, Arman Hashemi *, Abdoreza Samimi, Bahareh Pirzadeh Pages 593-609
    The purpose of this research is to simulate and optimize the utilization of water resources of Zahedan in the next 20 years under various management scenarios. In order to reach the definitive optimal point in this issue, minimization of non-supply demands and minimization of withdrawal from groundwater resources in a single target was studied using a one-goal PSO algorithm. Five scenarios were defined and the results of these scenarios were compared. The results of the research showed that in the reference scenario with increasing population, in the final years of the simulation period, we will face the water stress. The second scenario, with the allocation of refined effluents to the industry and green spaces, was fully funded. In the third scenario, assuming the second line of water transfer from the well, the demands of drinking, industry and the environment will be fully met. The supply of drinking demands in August, June, and September was 4.9, 3.39, 3.21 and 1.20%, respectively. The results showed that this optimization algorithm has been able to reduce the failures. Finally, the ideal scenario was defined by combining the second and third scenarios based on the optimal amount of harvest from the groundwater source. In this scenario, the demands of drinking, industry, and green space are fully met and agricultural demands of over 95%. Also, the rate of harvesting of groundwater resources in the optimal and ideal scenario was 4.95 and 17 percent, respectively, compared to the reference scenario.
    Keywords: Water Resources, Simulation, Optimization, Conjunctive Operation
  • Halimeh Piri *, Mohammadtaher Poozan Pages 611-622
    There are various methods for estimating evapotranspiration, in which the performance of these equations varies in different climatic conditions. The purpose of this study is investigate different methods of evapotranspiration of reference plant in different climates of Iran and validate these methods by FAO-Penman-Monteith method. For this, 30-year weather data (1988-2017) were used in nine cities (Shahrekord, Urmia, Mashhad, Zahedan, Bandar Abbas, Ahvaz, Gorgan, Rasht and Sari). Initially, evapotranspiration was obtained by the FAO-Penman-Monteith method on a daily basis. Then reference evapotranspiration values were calculated with 24 other methods. Using RMSE, (MAE), (MR) and (PE) with the method FAO-Penman-Monteith. The results showed that in cold and semiarid, cold, moderate, warm and dry, cold and dry, warm and humid conditions, there were Urmia, Shahrekord, Zahedan, Mashhad and Ahwaz, modified Makking models, in warm and humid climate of Bandar Abbas, respectively. The Voluntzas model and in the Mediterranean, semi-wet and humid climates including Gorgan, Sari and Rasht, the Druggerz and Allen model had a better and closer estimate by the FAO-Penman-Monteith method.Regarding the scores given to each method based on the MAE and RMSE evaluation index, modified Makking models, Derrgger and Allen, Valiantzas and Hargreaves Samani and based on the index PE models and Reynolds and Allen, McQueen modified, Valiantzas and Hargreaves Samani were selected as superior models.
    Keywords: Evapotranspiration, FAO-Penman-Monteith, experimental models
  • Mahnaz Jadidi, Ahmad Nohegar * Pages 623-630
    Ecosystem of wetlands have a wide range of ecosystem services for humans, which have been severely disrupted in recent decades due to their unstable human usage and are rising due to population growth. shour ,shirin and minab wetland is the coastal wetlands of Hormozgan province, whose life in the villages of the margin is dependent on the wetland. This wetland has been damaged by natural and human factors in recent years, due to its ecological, economic, social and cultural importance, the need to protect it is felt more than ever. Environmental education is the most fundamental way in protecting the environment and the beginning of the intellectual maturity of humankind, by which people consider themselves to be responsible for the protection and preservation of the environment. Due to adolescent's educational ability, the target group was the middle school students in Tiab To investigate the effectiveness of environmental education on the three components of general knowledge, the areas of destruction and threats, and the way local communities contribute to protect this wetland. The research method is descriptive and cross-sectional survey and data collection was done through a questionnaire. Validity of the questionnaire was approved by the faculty members of the environmental scientist and the Cronbach's alpha coefficient was calculated 0.8, which indicates that the reliability is good. Comparing the results of pre-test and post-test of students, it was determined that environmental education has a positive effect and there is a significant improvement in post-test scores all three components of the questionnaire.
    Keywords: Coastal wetlands, Environmental education, Shour Shirin, Minab wetland, Tiab village
  • Parichehreh Behzadi, Abbas Roozbahani *, Alireza Massah Pages 631-649
    Assessment of the effects of climate change on hydrological processes especially urban floods to adapt and modify its effects, is essential. In this study, the impact of climate change on the extreme rainfall in district 1 zone 11 of Tehran during the period 2020-2049 was investigated by using 10 AOGCM models under two scenarios including Rcp2.6 and Rcp8.5. Then a median scenario was considered as an aggregate of the results of all the above mentioned climatic models, and by using the SWMM software, the function of sub drainage system of the region in the current and future situations was examined in the future. Finally the function of network evaluated by using the performance indexes contains reliability, resiliency, vulnerability and sustainability. To simulate flooding of the area, a precipitation with a 5 and 10 years of return period was used. The results of simulation indicate that in the current situation a total of %38.2 and in future conditions about %40 of the length of the canals in the area will be flooded. The sustainability index of the network was also investigated under the influence of precipitation. The sustainability of the drainage system in the region was %72.79 in the present condition and the future under the scenario Rcp2.6, and Rcp8.5 were %71.06 and %72.78 respectively. Generally, it was found that in the future period under the influence of both climate change scenarios the flood volume and the number of flooding points will not increase significantly compared to the current situation.
    Keywords: Resiliency, Vulnerability, Sustainability, Climate change, Urban Runoff
  • Gholamreza Khosravi, Amir Sadodin *, Majid Ownegh, Abdolreza Bahremand, Hossein Mostafavi Pages 651-671
    In this research, using the Indicators of Hydrologic Alteration (IHA), the hydrologic regime alteration in two periods "natural flow regime" and "altered flow regime" at the hydrometric station of Nodeh Khandus, located at the outlet of the Tilabad Watershed in Golestan Province was investigated. On the basis of IHA method, a total of 67 statistical parameters are calculated using IHA7 software. These parameters are subdivided into 2 main groups, the IHA parameters and the Environmental Flow Component (EFC) parameters. A significance count used to determine the significant difference between the median values of the pre- and post- alterating periods. To classify flow regime, the classification method developed by Oueslati et al. was used. The results of this research indicate that the annual flow regime during the period of 1968 to 2016 from "Perennial Runoff" to "Perennial Flashy" has altered. Human activities in the Tilabad Watershed can be responsible for the magnitude of low flows, the minimum and mean monthly discharge, frequency and duration of high pulses, duration of small and large floods, indicators of annual minimum, 1, 7 and 90-day means, as well as indicators of annual maximum 7 and 90-day means. On the contrary, the agents are responsible for an increase the magnitude and frequency of small and large floods peak flow, number of zero-flow days, frequency of extreme low flows during each water year, annual maximum, 1-day mean, as well as changein timing of annual extreme water conditions, frequency and duration of high and low pulses.
    Keywords: IHA, RVA, EFCs, Flow regime, the Til-abad Watershed
  • Zahra Babakhani, Hossein Babazadeh, Mahdi Sarai * Pages 673-684
    Background and Objective
    Knowledge of the process of change and the prediction of water quality parameters of the rivers provide the quantitative information needed to calculate the tolerable pollution load in the natural environment of the river, as well as a fuller understanding of the biological processes an environment. The main objective of this paper is to use the QUAL2Kw qualitative simulator model to model water quality in the Dyvandareh River and reduce river pollution by more adapting the amount of inputs of pollutants in different areas of the river with its ability to self-pollute.
    Methods
    In this study, the process of changing the important parameters of the water quality of the Diwandreh River, such as dissolved oxygen (D0), biological oxygenation (CBOD), chemical oxygen demand (COD), acidity (pH), electrical conductivity (EC) and temperature, and Calculating the percentage of self-pollination of the river from the beginning of the branch before the connection of the tallar river to the decaying parameters of BOD and COD, and to predict their changes, the QUAL2Kw qualitative simulation model has been used. In order to calibrate the model, data from December 2008 were used. Due to the ability of the model for automatic calibration in this study, calibration was done both manually and effortlessly. In order to evaluate and validate the model results, AME and root mean square error (RMSE) were used.
    Keywords: Divandareh River, Qual2Kw model, Simulation, Water Quality Parameters, Self-Purification
  • Ali Haghizadeh, Hossein Yousefi, Yazdan Yarahmadi *, Tahereh Ebrahimian Pages 685-694
    Evapotranspiration the catchment area is one of the main components of the water cycle and estimates the need for irrigation. The purpose of this study is to estimate the daily evapotranspiration and forwarding (ETo) using a neuro-fuzzy comparative inference system (ANFIS) and compare it with the experimental model of Tork. The input data of the turquoise model, including sunshine, air temperature, relative humidity and wind speed, were obtained from the Meteorological Station of Poldokhtar from the Lorestan Meteorological Station, and evapotranspiration was obtained using this method. Input data (ANFIS) including average temperature, mean humidity and latent evaporation rate were calculated using the corresponding and were given to the data model. The results of each method were compared separately with evaporation calculated at the station location using a vapor pan. In this study, the performance of the ANFIS based on the optimization algorithm (PSO) was satisfactory and the results were satisfactory. The efficiency of the compared methods was obtained using root mean square error (RMSE), mean square error MSE And the R2 determination coefficient was evaluated. The ANFIS-PSO method, with only three parameters, is the average of average humidity and the latent evapotranspiration rate, which can predict daily reference evapotranspiration and is more accurate than the empirical model of tork. So that the value of R2, RMSE, MSE for ANFIS model is 0.90, 2.65, 13.7 and for the experimental model of Tork is 0.63, 6.26, 39.24, respectively.
    Keywords: Adaptive neuro-fuzzy inference system, Empirical model, Evapotranspiration, PSO Algorithm
  • Arash Malkian *, Mahsa Mirdashtvan, Mehrnoosh Ghadimi Pages 695-705
    Climate change caused by the increase in greenhouse gas concentrations in future periods causes changes in climatic variables and these changes as the biggest dilemma of the 21st century. Therefore, it is necessary to study the future climate change and vulnerability of water resources. In order to predict the effects of climate change on the hydrological status of Ardebil province, the climate variables for the coming decades and under climate scenarios were predicted. The large-scale data gathering was used to simulate and predict the hydrological situation of the study area. Regarding the effects of climate change on the surface flow of the area, it should be noted that although the results from the simulations by the BILAN model indicate unpredictable changes in the total surface flow in the future period. So that the direct surface flow that flows on the groundwater in all scenarios is lower than the base period which is directly related to the decrease in the amount of precipitation in the future and also the increase in the average temperature in the region. In case of groundwater storage in the region, due to the significant decrease in precipitation and also the decrease in the available moisture content of the soil, as well as the increase in temperature, which leads to an increase in the evaporation rate from the soil surface, the area is examined in the upcoming period and under all scenarios show a decreasing trend.
    Keywords: Climate change, Ardebil province, Water Resources, Hydrological modeling
  • Ali Reza Vaezi, Mehran Behtari, Majid Foroumadi * Pages 707-717
    Water infiltration models are very helpful in predicting runoff in the slopes. The accuracy of the models depends on soil types and initial moisture conditions. This study was conducted to three soil textures (loam, sandy loam and sandy clay loam) with four initial soil moisture levels as a completely randomized design. The infiltration rate models consist of the Kostiakov, Kostiakov-Lewis, Horton, Soil Conservation Service of America, Green-Ampt and Philip were fitted to data and their accuracy were assessed using some statistical parameters. Results showed that soil infiltration rate is affected strongly by initial water content in the soils. The highest variation of infiltration rate was found in sandy loam especially in initial times of infiltration. There were obvious variations in final infiltration rate under different initial water content in the soils and the lowest and the highest variation was observed in sandy clay loam and loam , respectively. The Horton’s model was the best equation describing temporal variation of water infiltration in the sols under different initial water contents, so that itappeared the highest determination coefficient and the lowest values of the root mean squares error and the Akaike index. The Green- Ampt’s model appeared the most sensitivity to initial water content and was weakly fitted with observed data. Therefore, the Horton’s model can be used for predicting infiltration rate under different initial water contents in the soils.
    Keywords: Double ring, Temporal variation, Slope land, Soil moisture, Infiltration rate
  • Mehdi Zakerinia *, Meysam Salarijazi, Mohammad Hasan Naderi Pages 719-737
    Ecosystems management of river and water flow necessary for continuity of life and ecological sustainability of river based systems, requires recognition of environmental flows in the politics and intentions of water resource development projects and inclusion it in watershed management programs. In order to, in this research were analysis application of hydrological methods (Tennant, Tessman, Flow Duration Curve, Smakhtin, Arkansas, FDC-Shifting and DRM) and ecohydraulic habitat suitability simulation model (SEFA) in the environmental flows assessment of Qarasoo River in Golestan Province in interval of hydrometry stations Ghazmahalleh and Siahab, respectively with mean annual flow of 0.26 and 1.92 m3/s for restoration habitat, natural resurrection and conservation of biodiversity. The investigating provision of optimal flow ecosystem with field studies and measurements hydraulic and qualitative characteristics of the river in order to identify the favorable conditions of Capoeta capoeta gracilis hierarchical habitat showed would have the maximum and minimum flow regime required to preservation the Qarasoo river ecosystem according to ecological needs in months of april and september is estimated to order equivalent 3.11 and 0.48 m3/s, with average annual 1.6 m3/s (equivalent 83 percent of natural stream of the river). The results of study show environmental menaces will follow using the values obtained from simple hydrological methods Tennant, Smakhtin and Flow Duration Curve in water resource planning of this river , by contrast ecohydraulic model of SEFA can provide a general croquis of habitat suitability in intervals different of river relative to regime changes natural flow and attainment to optimal
    Keywords: Ecological Restoration, Habitat Suitability, Qarasoo River, Mean Annual Flow, Water Resources