فهرست مطالب

مهندسی و مدیریت آبخیز - سال یازدهم شماره 4 (زمستان 1398)
  • سال یازدهم شماره 4 (زمستان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/10/01
  • تعداد عناوین: 25
|
  • سعیده خالدی، محمد نهتانی، محمدرضا دهمرده قلعه نو* صفحات 819-828
    مدیریت و بهره برداری از منابع آب در مناطق خشک از اهمیت فراوانی برخوردار است تا ضمن بالاترین بهره وری از منابع آب خسارت های ناشی از کمبود آب در این مناطق به کمینه برسد. هدف از تحقیق حاضر مدیریت منابع آب با رویکرد مقابله با پدیده ریزگردها و بیابان زایی در منطقه سیستان با استفاده از روش برنامه ریزی GOAL اولویتی بوده است. برنامه ریزی هدف اولویتی از مهمترین روش های حل مسائل بهینه سازی چند هدفه است. برای طراحی مدل تحقیق از محیط برنامه نویسی GAMS استفاده شده است. نتایج حاصل از تحقیق نشان داد که بر طبق نظرات کارشناسان به منظور مقابله با پدیده ریزگردها، اولویت های انتقال آب از مخازن آبی چاه نیمه ها و رودخانه سیستان پس از تامین نیازهای آبی مصارف خانگی، کانون های بحرانی تالاب هامون و مناطق نهال کاری کانون های برداشت رسوبات بادی می باشد. بدین منظور، پس از اجرای مدل تحقیق و در شرایط مدیریت بهینه منابع آب، علاوه بر تامین تمام نیازهای آبی بخش مصارف خانگی، میزان انتقال آب به دریاچه هامون برای تامین کمینه نیاز آبی آن، 61.4 میلیون متر مکعب افزایش را نشان داد و بدین ترتیب آب مورد نیاز برای تثبیت کانون های بحرانی تالاب هامون به طور کامل تامین شد. همچنین، در شرایط مدیریت بهینه، میزان انتقال آب به بخش های نهال کاری شمال شهرک محمد شاه کرم و جزینک به ترتیب به میزان 13.82 و 7.76 میلیون متر مکعب یعنی بیش از دو برابر شرایط فعلی افزایش پیدا کرده،  در نتیجه تمام نیازهای آبی این بخش ها نیز به طور کامل برطرف شده است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که در شرایط مدیریت بهینه آب علاوه بر تامین نیازهای اساسی منطقه، می توان انتقال آب به کانون های بحرانی برداشت رسوبات را افزایش و باعث تثبیت این مناطق شد.
    کلیدواژگان: برنامه ریزی GOAL، برنامه نویسی GAMS، بهره برداری از منابع آب، تالاب هامون، مناطق خشک
  • مسعود عشقی زاده*، علی طالبی، محمد تقی دستورانی، حمیدرضا عظیم زاده صفحات 829-839

    در این تحقیق مدل لاپسوس به عنوان یک مدل مناسب که روندیابی جریان سطحی را بر اساس الگوریتم توزیع جریان چند جهته انجام می دهد، معرفی شد. الگوریتم های توزیع جریان به دو گروه توزیع جریان چند جهته و تک جهته تقسیم می شود. مدل لاپسوس یک مدل تحول چشم انداز بوده که ورودی های لازم برای روندیابی جریان سطحی آن شامل مدل رقومی ارتفاع، مقدار رگبار، ضریب رواناب و مقدار عامل هم گرایی می باشد. این مدل در محیط برنامه نویسی ++C نوشته شده و ورودی های آن از طریق صفحه اجرای مدل تعریف می شدند. این مدل برای اولین بار در ایران برای روندیابی جریان سطحی در مقیاس حوزه آبخیز در حوضه زوجی کاخک شهرستان گناباد اجرا و مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق جریان های سطحی ایجاد شده بر اثر 34 واقعه منجر به سیلاب طی سال های 2008 تا 2018 با استفاده از این مدل در مقیاس حوزه آبخیز و در زیرحوضه های نمونه و شاهد، شبیه سازی شد. نتایج حاصل نشان داد، روندیابی جریان چند جهته که به وسیله مدل لاپسوس صورت گرفته است با دقت بالایی قادر به شبیه سازی حجم کل جریان خروجی در مقیاس حوضه است. به طوری که مقدار RMSE نرمال شده برابر با 3.9 درصد می باشد.

    کلیدواژگان: جریان سطحی، روندیابی جریان، روندیابی چند جهته، مدل لاپسوس، ++C
  • داود قربان پور لندی*، کریم سلیمانی، میرخلاق میرنیا، کاکا شاهدی، عبدالنبی کلاه چی صفحات 840-850

    رشد جمعیت و تغییرات ناشی از گرمایش زمین تاثیرات مختلفی بر محیط پیرامون داشته است. این تغییرات سبب چالش هایی در روند بهره برداری از منابع آب از دیدگاه کمی و کیفی شده است. کاهش سطح آب زیرزمینی شیرین و بالازدگی آب شور دریا در آبخوان های ساحلی سبب کاهش میزان بهره وری از آب در این مناطق شده است. در این پژوهش، شبیه سازی کیفیت آبخوان در اثر تهاجم جبهه های آب شور با استفاده از مدل عددی با استفاده از نرم افزار GMSv.10 انجام گرفته است. با استفاده از دو مدل کیفی MT3D و SEAWAT، وضعیت کیفی آبخوان تحلیل و پیش بینی شد. مدل پیش بینی 10 ساله نشان داد که میزان افزایش غلظت TDS رابطه مستقیمی با افت سطح ایستابی دارد. پس از واسنجی ضریب پخشیدگی مولکولی، نسبت پخش افقی به طول پخش 0.5، نسبت پخش عمودی به طول پخش 0.2 به دست آمد. تحلیل نتایج کیفی نشان داد که در شمال غرب آبخوان (چاه دریاکنار) میزان غلظت TDS افزایش داشته است که تهاجم جبهه های آب شور دریا به طرف ساحل را محتمل می کند. نتایج شبیه سازی با استفاده از مدل کیفی نشان می دهد که تهاجم جبهه های آب شور از دو بعد سطح و عمق جریان آب زیرزمینی می باشد و اختلاف چگالی بین منابع آب شور و شیرین سبب هجوم منحنی جبهه آب شور شده است. وضعیت تهاجم جبهه های آب شور به طرف ساحل حاکی از افزایش غلظت بیش از 2000 میلی گرم بر لیتر در طی دوره پیش بینی می باشد. در این پژوهش به منظور تصمیم گیری در خصوص عوامل موثر بر افزایش یا کاهش پیشروی جبهه های آب شور ساحلی سه روش کاهش برداشت آب از منابع آب زیرزمینی، استفاده از طرح های افزایش تغذیه آبخوان و احداث سد زیرزمینی مورد تحلیل و مدل سازی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که کاهش برداشت، بیشترین تاثیر را در عقب زدگی جبهه های آب شور نسبت به دو روش دیگر دارد.

    کلیدواژگان: آبخوان، ضریب پخشیدگی مولکولی، غلظت TDS، مدل آب زیرزمینی، مدل MT3D
  • علی نصیری خیاوی، رئوف مصطفی زاده*، اباذر اسمعلی عوری، امید غقارزاده، محمد گلشن صفحات 851-865
    رژیم هیدرولوژیکی رودخانه نیروی محرکه و عامل اصلی پویایی زیست‎بوم آن است و عملیات سد سازی تاثیر قابل توجهی بر دبی جریان رودخانه دارد. از این رو، هدف اصلی این پژوهش، بررسی تاثیر ترکیبی تغییر مولفه های اقلیمی و احداث سد یامچی بر دبی جریان رودخانه بالخلوچای اردبیل با استفاده از نرم افزار IHA Software 7.1 در دوره های قبل از احداث سد (1383-1353) و بعد از احداث سد (1392-1384) می باشد. بدین منظور، ابتدا وجود روند در مقادیر متغیرهای اقلیمی بارش، دما و تبخیر-تعرق با استفاده از نرم افزار MAKESENS مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس، تغییرات 33 متغیر هیدرولوژیکی و رویکرد دامنه تغییرپذیری برآورد شد. در نهایت تغییرات متغیرهای مستخرج از دبی جریان در دوره های قبل و بعد از احداث سد در گروه های مقدار، تداوم، زمان بندی، فراوانی و میزان مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به نتایج آزمون روند، تغییر در متغیرهای اقلیمی به صورت کاهش بارش و افزایش دما بر کاهش مقادیر جریان بوده است. بر اساس نتایج، می توان گفت که دوره های بعد از احداث سد حدود 92 درصد دبی های کمینه جریان را به خود اختصاص داده است. در حالی که، سهم این دوره از دبی های بیشینه فقط 25 درصد است که بیانگر کاهش مقدار جریان در اثر احداث سد و همچنین، روند کاهشی بارش می باشد. همچنین، تعداد ضربان های بالای جریان در دوره قبل از احداث سد 38 درصد بیشتر از دوره بعد از احداث سد می باشد. در حالی که، تعداد ضربان های کم جریان در دوره بعد از احداث سد 60.7 درصد نسبت به دوره قبل از احداث سد کاهش داشته است. میزان نوسانات افزایشی دبی در دوره بعد از احداث سد 0.11 ولی در دوره قبل از احداث سد 0.3 است که نشان از کاهش آن می باشد. به طورکلی، بر اساس متغیرهای گروه 1 (مقدار) می توان این گونه نتیجه گرفت که، مقدار متوسط دبی جریان رودخانه در دوره بعد از احداث سد نسبت به دوره قبل از احداث سد، 52 درصد کاهش داشته است. قابل ذکر است که تغییر در شاخص های هیدرولوژیک جریان عمدتا تحت تاثیر احداث سد بوده و نیز تغییر متغیرهای اقلیمی نیز در این خصوص اثرگذار بوده است و تفکیک اثرات آن نیازمند مطالعات بیشتری است.
    کلیدواژگان: دبی جریان رودخانه، دبی کمینه، رژیم جریان، شدت جریان، عملیات سد سازی
  • خدایار عبدالهی*، سمیرا بیاتی، محمدعلی نصر اصفهانی صفحات 866-878
    تغییرات زیاد توزیع و نوع بارش در سطح حوضه، در کنار سایر عوامل موثر بر رواناب و تغذیه آب زیرزمینی از جمله بافت خاک، کاربری اراضی و شیب زمین در سطح حوزه آبخیز، منجر به تنوع و تغییر در توزیع مکانی و زمانی مولفه های بیلان آب می شود. در این پژوهش، برای بررسی توزیع مکانی بیلان آب حوضه مورد مطالعه، با استفاده از مدل WetSpass-M، نقشه های رستری بارش، عمق آب زیرزمینی، دما، تبخیر و سرعت باد در مقیاس ماهانه اجرا شد. نتایج این اجرا پس از واسنجی برای شبیه سازی جریان مورد استفاده قرار گرفت. همچنین، با توجه به کوهستانی بودن حوزه آبخیز ونک، نقشه های پوشش سطح برف نیز برای لحاظ کردن اثر ذوب برف به مدل معرفی شد. ارزیابی کارایی مدل با استفاده از ضریب نش-ساتکلیف 0.61 و 0.54 به ترتیب در دوره واسنجی و اعتبارسنجی به عنوان تابع هدف نشان داد که مدل در شبیه سازی جریان رودخانه این حوضه از دقت قابل قبولی برخوردار است. پس از حصول نتایج توزیع مکانی رواناب و تغذیه آب زیرزمینی در انواع کاربری اراضی، شیب سطح زمین بررسی شد. تجزیه و تحلیل نقشه های توزیع مکانی رواناب و تغذیه آب زیرزمینی ماهانه نشان داد که ضریب رواناب و سهم تغذیه آب زیرزمینی اثرپذیری محسوسی از کاربری اراضی و شیب سطح زمین دارند، به نحوی که مناطق جنگلی و شیب های کم حوضه، با مقادیر تقریبی 138 و 596 میلی متر رواناب و تغذیه آب زیرزمینی سالانه، ضریب رواناب کمتر و سهم تغذیه پتانسیل بالاتری دارند. بیشینه تغذیه آب زیرزمینی در مقیاس زمانی ماهانه در ماه فوریه (82 میلی متر در جنگل های تنک با شیب کمتر از 10 درجه) است. لذا با تاثیری که شناخت این عوامل مدیریت زمین بر توزیع مولفه های بیلان آب دارند، می توانند به طور محلی نقش موثری در مدیریت و برنامه ریزی منابع آب سطحی و زیرزمینی ایفا کنند.
    کلیدواژگان: جریان، ضریب رواناب، طبقه کاربری اراضی، مدل توزیعی، نش-ساتکلیف
  • مهدی قربانی*، سمانه ناصری، احمد حاج علیزاده صفحات 879-890

    حکمرانی مشارکتی حوزه آبخیز یک نگرش جامع برای جلب مشارکت فردی و گروهی بین بهره برداران و نهادهای فعال در یک عرصه است که در جهت نیل به اهداف غایی نهاد و بهره بردار و همچنین، بهبود مستمر در تمام ابعاد تلاش می کند. این مطالعه با هدف تحلیل اثربخشی و پویایی رویکرد جامع نگری با تاکید بر انسجام سازمانی در راستای استقرار حکمرانی مشارکتی حوزه آبخیز سه قلعه در شهرستان سرایان استان خراسان جنوبی انجام گرفته است. برای دستیابی به این هدف، شاخص های سطح کلان در شبکه همکاری بین دست اندرکاران سازمانی در دو بازه زمانی قبل و بعد از اجرای یک پروژه جامع نگر در استان خراسان جنوبی با استفاده از روش تحلیل شبکه اجتماعی سنجش شده اند. نتایج نشان دهنده روند مثبت و افزایشی در پویایی انسجام سازمانی با اجرای رویکرد جامع نگری است که بر اساس میزان شاخص های تراکم (در قبل از اجرا: 54.1، در بعد از اجرا: 74.2)، دوسویگی پیوندها (در قبل از اجرا: 48.8، در بعد از اجرا: 67.32) و میانگین فاصله ژئودزیک (در قبل از اجرا: 1.37 و در بعد از اجرا: 1.25) و با تقویت روابط برون بخشی زمینه برای کاهش تمرکز در تصمیم گیری ها فراهم شده است. بنابراین، تحلیل شبکه اجتماعی و رویکرد برون بخشی در عملیاتی کردن سیاست ها برای مدیریت پایدار منابع طبیعی امری ضروری است و روش تحلیل شبکه اجتماعی ابزاری کاربردی برای شناسایی فرصت و چالش های پیش روی مدیران منابع طبیعی در راستای تقویت انسجام سازمانی است.

    کلیدواژگان: تحلیل شبکه اجتماعی، حکمرانی مشارکتی حوزه آبخیز، رویکرد برون بخشی، مدیریت پایدار، مدیریت مشارکتی
  • افزایش دقت پیش بینی ضریب دبی در سرریزهای لبه تیز قوس محور با استفاده از الگوریتم های تکاملی و شبکه هوش مصنوعی
    مجتبی صانعی، علی فرودی خور* صفحات 891-902
    سرریزها یکی از سازه های متداول برای تخلیه و اندازه گیری جریان هستند، به همین منظور این نوع سازه های هیدرولیکی بسته به هدف مورد استفاده، دارای اشکال مختلفی هستند. ضرایب طراحی سرریز ها که در مراجع استاندارد طراحی در دسترس است، مربوط به سرریز هایی است که امتداد آن ها عمود بر جهت جریان است. در برخی از موارد به دلیل محدودیت های اجرایی و طراحی، استفاده از سرریزهای کنگره ای، سرریز های جانبی و همچنین، طراحی سرریزهای قوس محور اجتناب ناپذیر است. تا کنون در زمینه تخمین ضریب دبی این سرریزها و نیز استخراج رابطه دبی-اشل آن ها تحقیقات بسیار کمی انجام شده است. در این تحقیق، به کمک روش نوین بهینه سازی برنامه ریزی بیان ژن و همچنین، روش شبکه هوش مصنوعی روابطی بدون بعد بر اساس پارامترهای زاویه قوس سرریز و نسبت بار آبی بالادست سرریز به ارتفاع آن برای برآورد ضریب دبی این سازه ها ارائه شده است. برای واسنجی و صحت سنجی (آزمون) رابطه پیشنهادی، داده های آزمایشگاهی Kumar و همکاران استفاده شده است. مقایسه نتایج محاسباتی این رابطه با مقادیر آزمایشگاهی ضریب دبی سرریزهای قوسی نشان داد که روابط پیشنهادی از دقت بسیار مناسبی برخوردار است. با توجه به معیارهای عملکرد، دو مدل برای GEP و یک روش برای ANN انتخاب شدند که در همه این مدل ها الگوی ورودی یکسان می باشد. در روش منحنی برنامه ریزی ژنتیک الگوی ورودی با عملگرهای 2F و 4F با داشتن بیشترین ضرایب تعیین برای داده های آزمون به ترتیب 0.924=DC و 0.956=DC بهترین عملگرها در این روش انتخاب شدند. همچنین، در روش ANN نیز با متغیر قرار دادن تعداد نورون ها در لایه های مخفی در بازه 10-2، مدل حاضر با تعداد 10 نورون دارای بیشترین 0.962=DC نسبت به الگوهای دیگر می باشد.
    کلیدواژگان: اندازه گیری جریان، برنامه ریزی بیان ژن، سازه هیدرولیکی، شکل قوس-محور، روش Kumar
  • مجید کاظم زاده*، جواد اکبری صفحات 903-916

    در قرن اخیر یکی از مهمترین چالش های جهان، خشکسالی بوده، پایش و ارزیابی شدت و مدت آن برای مقابله و کاهش اثرات آن بسیار ضروری است. در چند دهه اخیر با توسعه و پیشرفت مباحث سنجش از دور، برآوردهای ماهواره ای خشکسالی با دقت مکانی بالا و گام های زمانی مختلف به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. لذا هدف پژوهش حاضر، تحلیل خشکسالی هواشناسی و توزیع خطای برآوردی داده های ماهواره TRMM با داده های زمینی طی دوره آماری 1998 تا 2014 بوده است. در این راستا، به منظور ارزیابی صحت و دقت شاخص خشکسالی هواشناسی، برآوردی از ماهواره TRMM از 41 ایستگاه سینوپتیک ایران استفاده شد. در این پژوهش، معیارهای ارزیابی خطا شامل NSE ،RMSE ،ME، Bias و ضریب همبستگی بوده، برای تحلیل مکانی آن ها از روش درون یابی IDW در نرم افزار ArcGIS 10.3 استفاده شده است. نتایج تحلیل شاخص خشکسالی بر اساس داده های زمینی نشان داد که از لحاظ شدت خشکسالی، ایستگاه های کرمان، بوشهر، کاشمر، قزوین، بجنورد و کاشان در بین ایستگاه های مورد مطالعه یک خشکسالی خیلی شدید را طی دوره 1998 تا 2014 پشت سر گذاشته اند و از لحاظ فراوانی ایستگاه کرج بیشترین فراوانی خشکسالی را در بین ایستگاه های مورد مطالعه داشته است. نتایج تحلیل مکانی معیارهای ارزیابی خطا نشان داد که شاخص خشکسالی برآوردی از ماهواره TRMM در مناطق شمال شرقی (در اطراف ایستگاه های کاشمر و مشهد) و جنوب غربی (در اطراف ایستگاه های شهرکرد، اصفهان، یاسوج، بوشهر و شیراز) کشور خطای کمتری داشته، بیشترین خطا مربوط به مناطق مرکزی کشور (در اطراف ایستگاه های بیارجمند، طبس) بوده است. همچنین، در بیشتر مناطق کشور، شاخص خشکسالی برآوردی از TRMM با محاسباتی ایستگاه های زمینی تطابق قابل قبولی داشته است و با واسنجی داده های TRMM با ایستگاه های زمینی، می توان از آن برای پایش خشکسالی در مناطق فاقد ایستگاه به صورت شبکه های 0.25× 0.25 درجه طول و عرض جغرافیایی استفاده کرد.

    کلیدواژگان: ارزیابی خطا، پایش خشکسالی، توزیع مکانی، سنجش از دور، فراوانی خشکسالی
  • حسن علی پور*، آرش ملکیان صفحات 917-928
    بارندگی از پارامترهای مهم در بین پارامترهای اقلیمی و از عوامل بسیار تاثیرگذار در هیدرولوژی و بیلان آب یک حوزه آبخیز است که پیش بینی و شناسایی رفتار آن برای مدیریت اکوسیستم و منابع آبی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این تحقیق، برای بررسی روند تغییرات بلندمدت آستانه های بارش در شمال غرب کشور، از رویکردهای آماری ناپارامتری (اسپیرمن رو، کندال تائو، من-کندال و تخمین گر شیب San) و آزمون های همگنی (فن نیومن، بوشانت، همگنی نرمال استاندارد و پتیت) در هشت ایستگاه سینوپتیک طی دوره 1984 تا 2013 استفاده شد. با توجه به نتایج حاصل از آزمون های ناپارامتری و همگنی ایستگاه مراغه، در همه آستانه بارش ها در سطح معنی داری 0.01 روند کاهشی و در سطح معنی داری 0.05 دارای تغییر ناگهانی به صورت نزولی را نشان داد. آزمون های من-کندال، اسپیرمن رو و کندال تائو در همه سری ها نتایج مشابه با یکدیگر و در برخی آستانه ها متفاوت با روش San ارائه دادند. به طوری که برای کل آستانه های بارشی 26 درصد از آزمون های ناپارامتری دارای روند بودند. برای تعیین نقطه تغییر در تمام آستانه ها نتایج آزمون های بوشانت، همگنی نرمال استاندارد و پتیت مشابه با یکدیگر ولی با نتایج آزمون فن نیومن متفاوت بودند. در این زمینه، به طور متوسط 25.92 درصد از آستانه های بارشی در منطقه مورد مطالعه ناهمگن بوده است. با بررسی این تغییرات ناگهانی می توان پی برد که عوامل طبیعی و غیر طبیعی همچون خشکسالی های هواشناسی یا عوامل انسانی سبب تغییر ناگهانی در بارش های آستانه گشته است.
    کلیدواژگان: آزمون همگنی، تحلیل روند، تغییرپذیری اقلیمی، سری های زمانی، همبستگی رتبه ای
  • علیرضا انتظاری، رحمان زندی*، مریم خسرویان صفحات 929-940

    آگاهی از خصوصیات کمی و کیفی تغییرات زمین در برنامه ریزی های محیطی، آمایش سرزمین و توسعه پایدار بسیار حائز اهمیت است. در حال حاضر، استفاده از نقشه های پوشش گیاهی یکی از ارکان مهم در تولید اطلاعات جهت برنامه ریزی های کلان و خرد می باشد. در این پژوهش، برای نمایش تغییرات زمانی و مکانی پوشش گیاهی استان فارس از اطلاعات ماهواره لندست سنجنده های OLI و ETM در طی دوره 30 ساله (2017-1986) استفاده و مقدار شاخص NDVI محاسبه شد. همچنین، به منظور بررسی تغییرات کیفی پوشش گیاهی، مقادیر عددی این شاخص به سه طبقه غنی، ضعیف و فاقد پوشش گیاهی طبقه بندی شد و تغییرات دمایی سطح زمین در دوره مطالعاتی با استفاده از تصاویر MODIS محاسبه شد. نتایج نشان داد، تغییرات کمی و کیفی پوشش گیاهی در طی 30 سال برای منطقه مورد مطالعه گسترده بوده است، به طوری که مناطق فاقد پوشش گیاهی به میزان 107.49 هکتار افزایش و مناطق با پوشش گیاهی ضعیف به میزان 366.56 هکتار کاهش و همچنین، پوشش گیاهی غنی به میزان 455.55 کاهش یافته است. بیشترین کاهش مساحت در اراضی با پوشش گیاهی غنی صورت گرفته است. از بررسی دمای سطح زمین در استان با تصاویر MODIS این نتیجه حاصل شد که دمای سطح افزایش یافته است. دامنه اختلاف دمایی بیش از سه درجه (از 2.85- تا 0.96 درجه سانتی گراد) متفاوت بوده و بیشترین میزان کاهش دما در مناطق شرقی و منتهی به مرکز استان مشاهده می شود. در نهایت، برای بررسی ارتباط پوشش گیاهی و دمای سطح زمین (LST) خطوط هم دمای اختلاف دمای سالانه ترسیم و با اختلاف میزان NDVI در دوره مورد مطالعه تلفیق شد. نتایج نشان داد، در اکثر مناطقی که دمای کمتری دارند، پوشش گیاهی انبوه تر به وجود آمده است. میزان همبستگی پوشش گیاهی مقدار 0.77- را نشان می دهد که بیانگر رابطه مستقیم و معکوس بین پوشش گیاهی و دما می باشد.

    کلیدواژگان: برنامه ریزی محیط، تصاویر MODIS، تغییرات زمین، LST، شاخص NDVI
  • معصومه زینعلی*، محمد رضا گلابی، محمد رضا شریفی، مریم حافظ پرست صفحات 941-954

    با پیش بینی جریان رودخانه ها علاوه بر مدیریت بهره برداری از منابع آب، می توان حوادث طبیعی نظیر سیل و خشکسالی را نیز پیش بینی و مهار کرد. استفاده از مدل های جدید در این زمینه می تواند به مدیریت و برنامه ریزی صحیح کمک کند. در این مطالعه، به ارزیابی سه مدل به نام های، برنامه ریزی بیان ژن (GEP)، شبکه بیزین (BN) و ماشین بردار پشتیبان (SVM) پرداخته شده است. داده های مورد استفاده برای این پژوهش، داده های بارش و جریان روزانه رودخانه گاماسیاب نهاوند در یک دوره 10 ساله (1391-1381) می باشد. نتایج نشانگر برتری نسبی مدل برنامه ریزی بیان ژن نسبت به بقیه مدل ها بود و مدل ماشین بردار پشتیبان (SVM) تقریبا عملکرد بهتری نسبت به شبکه بیزین در مدل سازی جریان روزانه رودخانه داشت. علاوه بر این، سرعت اجرای مدل برنامه ریزی بیان ژن نسبت به بقیه مدل ها بیشتر بود و در زمان کوتاهی قادر به ارائه نتایج بود. همچنین، مدل SVM در تخمین مقادیر کمینه پایانی نیز دچار بیش برازش شده است. در نهایت مدل برنامه ریزی بیان ژن با ضریب تبیین 0.9230 و جذر میانگین مربعات 0.5867 در مرحله آموزش و ضریب تبین 0.9025 و جذر میانگین مربعات 0.4936 در مرحله تست، به عنوان مدل برتر انتخاب شد.

    کلیدواژگان: مدل سازی جریان، مدیریت بهره برداری از منابع آب، مدل BN، مدل GEP، مدل SVM
  • راضیه معتمدی، محمود آذری*، رضا منصفی صفحات 955-971
    سیمای سرزمین، یکی از عوامل موثر بر فرایندهای هیدرولوژی آبخیز می باشد. تغییر ساختار و توزیع مکانی کاربری های اراضی مختلف، نقش مهمی در تولید رواناب و رسوب در سطح آبخیز دارد. تعیین ارتباط بین الگوهای چشم انداز آبخیز و فرایندهای هیدرولوژی می تواند در تعیین مقدار فرسایش خاک و رسوب آبخیز مورد استفاده قرار گیرد. از این رو، با توجه به مشکلات موجود در اندازه گیری رسوب، برآورد آن با استفاده از ویژگی های سیمای سرزمین و الگوی کاربری زمین جایگزین مناسبی برای روش های معمول برآورد رسوب می باشد. بر این اساس، هدف پژوهش حاضر، تعیین ارتباط رسوب آبخیز با سنجه های سیمای سرزمین در زیرحوضه های منتخب استان گلستان است. بدین منظور، داده های دبی و رسوب معلق برای ایستگاه های هیدرومتری استان از منابع مربوطه اخذ و بر اساس خصوصیات آبخیز و کیفیت و کمیت داده ها، زیرحوضه های مناسب این پژوهش انتخاب شد. سپس، با استفاده از نقشه کاربری اراضی استان، 15 سنجه سیمای سرزمین مرتبط با رسوب برای کاربری های مختلف تعیین شدند. به منظور تعیین ارتباط بین رسوب آبخیز با سنجه های سیمای سرزمین، از رگرسیون کمینه مربعات جزئی استفاده شد که ترکیب روش های تجزیه و تحلیل مولفه های اصلی و رگرسیون چندگانه است. نتایج پژوهش نشان داد که بین رسوب آبخیز با الگوهای پوشش زمین ارتباط زیادی وجود دارد. از میان 15 سنجه سیمای سرزمین، شاخص بزرگ ترین لکه (LPI)، میانگین فاصله نزدیک ترین همسایه (ENN-MN) و میانگین نسبت محیط به مساحت (PARA-MN) به ترتیب با مقادیر اهمیت متغیر در پیش بینی (VIP) 1.296، 1.184 و 1.747 و ضرایب رگرسیونی 0.014-، 0.039- و 0.002- به عنوان سنجه های اصلی در کاهش میزان رسوب آبخیز تعیین شدند و سنجه های شاخص شکل سیمای سرزمین (LSI) و میانگین اندازه لکه (AREA-MN) با مقادیر VIP ،0.80 و 0.84 و ضرایب رگرسیونی 0.020 و 0.017 به عنوان سنجه های موثر در افزایش رسوب آبخیز های مطالعاتی شناخته شدند که 71 درصد از تغییرات رسوب را در زیرحوضه ها تبیین می کنند. نتایج پژوهش حاضر، توانایی برآورد رسوب با استفاده از ویژگی های سیمای سرزمین و کارایی رگرسیون کمینه مربعات جزئی را در تعیین مدل های کمی رسوب تایید می کند.
    کلیدواژگان: رگرسیون کمینه مربعات جزئی، سامانه اطلاعات جغرافیایی، فرایندهای هیدرولوژیکی، فرسایش خاک، کاربری اراضی
  • مرتضی میری*، مجتبی رحیمی، علی اکبر نوروزی صفحات 972-983
    امروزه داده های بارش ماهواره ای با قدرت تفکیک مکانی و زمانی بالا، یک منبع جایگزین مناسب برای انجام مطالعات مختلف اقلیمی و هیدرولوژیکی در مناطق فاقد آمار و مناطق با عدم توزیع یکنواخت ایستگاه ها است. استفاده از این داده ها با شرط داشتن دقت کافی، برای کشور ایران که بسیاری از قسمت های آن به ویژه مناطق بیابانی و کوهستانی به دلیل تراکم پایین ایستگاه ها، طول دوره آماری کوتاه ایستگاه های جدید و غیره، همواره با مشکلات دسترسی به اطلاعات مکانی و زمانی اقلیم مواجه می باشند، از اهمیت زیادی برخوردار است. از این رو، هدف اصلی تحقیق حاضر ارزیابی دقت داده های بارش GPM و TRMM در مقابل داده های ثبت شده ایستگاه های منتخب در سطح ایران است. برای رسیدن به این منظور، از روش های سنجش از دوری و آماری استفاده شد. داده های مورد استفاده شامل داده های بارش روزانه 70 ایستگاه هم دیدی منتخب و داده های شبکه بندی شده بارش GPM و TRMM با قدرت تفکیک مکانی 0.25×0.25 درجه جغرافیایی طی دوره زمانی 2016-2014 است. نتایج به دست آمده نشان داد که در حالت کلی مقادیر بارش روزانه سنجنده های نام برده شده از دقت مناسبی در سطح ایران برخوردار نیستند و میزان خطای بارش برآوردی برای بیشتر ایستگاه ها قابل توجه است. مقایسه دقت سنجنده های TRMM و GPM در برابر داده های مشاهده ای نشان داد که هر چند شباهت زیادی بین مقادیر بارش برآوردی GPM و TRMM وجود دارد، ولی دقت داده های روزانه سنجنده GPM در سطح ایران نسبت به داده های TRMM بیشتر است. زیرا مقدار ضریب تعیین برای داده های بارش TRMM در بهترین حالت به 0.46 و برای GPM به 0.6 می رسد. از نظر مکانی، بهترین دقت پایگاه داده های سنجش ازدوری GPM و TRMM در غرب کشور و به ویژه در امتداد کوه های زاگرس است و همانند بسیاری از پایگاه داده های دیگر کمترین دقت در نواحی ساحلی و به ویژه سواحل دریای خزر مشاهده می شود. بررسی و مقایسه مجموع بارش سالانه ایستگاه ها و پایگاه داده های دورسنجی نشان داد که نه تنها بین مقادیر بارش برآوردی بلکه از نظر مکانی نیز بین هسته های پر بارش و کم بارش اختلاف وجود دارد.
    کلیدواژگان: آزمون های آماری، باران و برف، دورسنجی، سنجنده GPM، سنجنده TRMM
  • رقیه آسیابی هیر، رئوف مصطفی زاده*، مجید رئوف، اباذر اسمعلی عوری صفحات 984-998

    وجود و تامین آب کافی از پیش نیازهای بنیادی برای توسعه اقتصادی-اجتماعی جوامع انسانی می باشد. هدف مطالعه حاضر، ارزیابی پایداری منابع آب سطحی و عوامل موثر بر آن است. به کمک شاخص های تعیین شده شامل: منابع (موجودیت، تغییرپذیری)، دسترسی (دسترسی به بهداشت)، مصارف (مصرف آب خانگی، مصرف آب کشاورزی)، محیط زیست (جریان پایه، پوشش گیاهی طبیعی، جریان زیست محیطی) و ظرفیت اجتماعی-اقتصادی (نرخ سواد، جمعیت فعال اقتصادی، اشتغال در بخش غیر کشاورزی) مولفه های اثرگذار بر پایداری منابع آب سطحی در 21 حوزه آبخیز استان اردبیل ارزیابی شده است. مقادیر شاخص ها پس از محاسبه، بر اساس دامنه آن ها به صورت استاندارد در دامنه صفر تا 100 ارائه شدند. امکان مقایسه مولفه های مختلف و چند بعدی در حوضه های مورد مطالعه، به صورت ارائه نتایج در قالب نمودارهای راداری فراهم شده است. معیار منابع که شامل سرانه آب و ضریب تغییرات بارش است، در حوضه های شمس آباد و هیر به ترتیب با مقادیر استاندارد 16 و 93 پایین ترین و بالاترین مقدار را دارند. حوضه های نیر، پل الماس و دوست بیگلو از نظر معیار استاندارد شده محیط زیست با مقادیر 60، 58 و 54 در شرایط مطلوب و سایر حوضه ها در وضعیت بسیار نامناسبی قرار دارند. مقدار معیار ظرفیت در حوضه پل الماس بیشتر و پل سلطان کمتر از بقیه حوضه ها می باشد. در معیار دسترسی، حوضه های شمس آباد و احمدکندی به ترتیب کمترین و بیشترین مقدار را دارند. متوسط مقادیر استانداردسازی شده معیارهای منابع، مصارف، دسترسی، ظرفیت و محیط زیست به ترتیب برابر 50، 60، 42، 38 و 25 است. در مجموع، نتایج نشان داد که معیارهای دسترسی و منابع دارای تغییرات بیشتری بوده، معیار محیط زیست در شرایط نامطلوبی قرار دارد. قابل ذکر است که حوضه های مرکزی و شرق استان دارای مقادیر مشابهی از نظر معیارها هستند.

    کلیدواژگان: معیار منابع، آب در دسترس، جریان زیست محیطی، ظرفیت اقتصادی-اجتماعی، مصارف
  • سعیده شیرین منش، مسعود صدری نسب*، علی کرمی خانیکی، امیر اشتری لرکی، سید مصطفی سیادت موسوی صفحات 999-1015
    بررسی غلظت رسوب معلق در دلتاها یکی از مهمترین مباحث محیط زیستی و مهندسی در دریا محسوب می شود. الگوی پخش رسوب معلق نزدیک سواحل را می توان با توجه به توپوگرافی بستر و نوع جریان های غالب منطقه، به وسیله نمونه برداری از رسوب معلق دریا و ترکیب آن با محصولات سنجش از دور پیدا کرد. این نوشتار دستاورد پژوهشی است که هدف آن تعیین الگوریتم حاکم بر غلظت رسوب معلق سطحی با استفاده از تصاویر ماهواره لندست 8، OLI و داده های میدانی در دلتای هندیجان در شمال غربی خلیج فارس بوده است. برای این منظور،  هم زمان با عبور ماهواره لندست 8 در تاریخ های اول اسفند 1394 و 18 بهمن 1395، نمونه برداری از آب و رسوب در بیش از 60 ایستگاه انجام شد و محدوده تغییرات غلظت رسوب معلق در دلتای هندیجان (740-0)  اندازه گیری شد. پس از تصحیح هندسی و اتمسفری تصاویر SWIR ماهواره لندست 8، OLI، روابط مقادیر غلظت رسوب معلق با کمیت بازتاب های تصاویر فوق مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که همبستگی بالایی بین غلظت رسوب به دست آمده و بازتابش سطحی در نوارهای 4 و 5 ماهواره لندست 8 وجود دارد. با استفاده از آزمون های آماری و آزمودن بیش از 50 معادله، نوع الگوریتم حاکم بر غلظت رسوب معلق تعیین شد. بهترین الگوریتم با ترکیب نوار 4 و نوار 5 ماهواره لندست 8 و از نوع نمایی انتخاب شد. ضریب همبستگی پیرسن r=0.93 و میزان جزر میانگین ریشه مربعات خطا و خطای نسبی به ترتیب 28.12=RMSE و 34.24=PRMSE درصد به دست آمد. پس از اعمال الگوریتم به دست آمده بر تصاویر ماهواره ای، نقشه پراکندگی رسوب معلق سطحی در دلتای هندیجان حاصل شد. طبق این نتایج، غلظت رسوب معلق در نزدیک ساحل هندیجان مقدار بالایی دارد و با دور شدن از ساحل، مقدار رسوب معلق کاهش می یابد. میزان این تغییرات از مناطق نزدیک به ساحل دلتا تا فاصله پنج کیلومتری به سمت دریا، حدود 2800 mgl-1 تا 20 mgl-1  در تاریخ اول  اسفند 94 و 800 mgl-1 تا 15 mgl-1 در تاریخ 18 بهمن 95 برآورد شد. نتیجه این که تصاویر لندست 8، OLI برای محاسبه غلظت رسوب معلق در دلتای هندیجان بسیار مناسب است.
    کلیدواژگان: الگوریتم، اندازه گیری در محل، خلیج فارس، لندست 8، محاسبه غلظت رسوب معلق
  • مهدیس امیری، حمیدرضا پورقاسمی*، غلامعباس قنبریان، سید فخرالدین افضلی صفحات 1016-1032
    فرسایش خندقی یکی از اشکال پیشرفته فرسایش آبی می باشد که شناسایی عوامل موثر و پهنه بندی آن یکی از ابزار های مهم برای کنترل این پدیده می باشد. هدف اصلی پژوهش حاضر، مدل سازی مکانی و ارزیابی فرسایش خندقی با استفاده از مدل احتمالاتی وزن واقعه و سناریوهای مختلف در انتخاب محل رخداد خندق های شناسایی شده در حوزه آبخیز مهارلو در استان فارس می باشد. بدین منظور، ابتدا با استفاده از بازدید های میدانی گسترده نقاط راس خندق، انتهای خندق و همچنین مرز خندق ها (پلی گون های خندقی) شناسایی و نقشه پراکنش خندق های منطقه مورد مطالعه تهیه شد. سپس، لایه های اطلاعاتی درصد شیب، جهت شیب، انحنای سطح، طبقات ارتفاعی، شاخص رطوبت توپوگرافی، متوسط بارندگی سالانه، شاخص پوشش گیاهی تفاضلی نرمال شده، کاربری اراضی، واحدهای سنگ شناسی، فاصله از آبراهه، فاصله از جاده، تراکم زهکشی و مشخصات خاک (درصد سیلت، درصد رس، هدایت الکتریکی و pH) به عنوان عوامل موثر بر وقوع خندق ها شناسایی و در محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی نقشه های آن ها تهیه و طبقه بندی شد. با استفاده از الگوریتم وزن واقعه ارتباط هر یک از عوامل و سه سناریو مختلف در انتخاب محل وقوع خندق ها (راس خندق، انتهای خندق و همچنین، پلی گون های خندقی) تعیین و وزن طبقه های هر عامل مشخص شد. نتایج وزن دهی لایه ها با استفاده از مدل وزن واقعه، نشان داد که افزایش بارندگی، تراکم زهکشی بالا، درصد سیلت زیاد، طبقات ارتفاعی کم، جهت های جنوبی، فاصله های کم از جاده و آبراهه، سازندهای زمین شناسی آسماری، آغاجاری، رازک، گچساران، میشان و ساچون و همچنین، اراضی لخت نقش موثری در وقوع فرسایش خندقی در منطقه مورد مطالعه داشته است. نهایتا، در محیط نرم افزار ArcGIS، نقشه های پهنه بندی حساسیت فرسایش خندقی تهیه شد. ارزیابی سه نقشه پهنه بندی فرسایش خندقی با استفاده از منحنی ROC و 30 درصد از خندق های استفاده نشده در فرایند مدل سازی حاکی از آن بود که دقت مدل های تهیه شده بر اساس سه سناریو راس خندق، انتهای خندق و پلی گون خندق ها به ترتیب 0.847، 0.861 و 0.792 می باشد. به منظور کنترل و جلوگیری از این نوع فرسایش آبی در حوزه آبخیز مهارلو، اقدامات حفاظتی و آبخیزداری را در قالب فعالیت های بیولوژیکی در مراحل اولیه و به ویژه در ابتدای خندق به منظور پیش روی از گسترش آن می توان انجام داد.
    کلیدواژگان: استان فارس، راس و انتهای خندق، عوامل موثر، فرسایش آبی، منحنی ROC
  • زهرا رزقی، مهدی همایی، علی اکبر نوروزی* صفحات 1033-1043
    آگاهی از بافت به دلیل تاثیر مستقیم آن بر دیگر ویژگی های خاک برای مطالعات کشاورزی، منابع طبیعی، هیدرولوژی و غیره از اهمیت زیادی برخوردار است. تعیین بافت خاک در پهنه های گسترده مستلزم صرف وقت و هزینه های زیاد است. به همین دلیل، پژوهشگران به دنبال راه هایی برای تعیین این ویژگی مهم خاک در مقیاس های وسیع هستند. یکی از این روش ها، استفاده از بازتاب طیفی خاک سطحی است. در این روش، انتخاب روش واسنجی، دقت اندازه گیری ویژگی های خاک را به شدت از خود متاثر می سازد. در این پژوهش، عملکرد دو روش رگرسیونی کمینه مربعات جزئی (PLSR) و رگرسیون مولفه های اصلی (PCR) برای شناسایی روش مناسب برای ارزیابی شن، سیلت و رس خاک مقایسه شد. به همین منظور، 50 نمونه خاک از استان تهران گردآوری و به عنوان مجموعه داده برای روش واسنجی و اعتبارسنجی مورد استفاده قرار گرفت. نمونه ها با پنج سطح رطوبتی صفر، پنج، 10، 15 و 20 درصد وزنی و با استفاده از اسپکترورادیومتر زمینی با محدوده اندازه گیری 2500-350 نانومتر اسکن شدند. طیف ها نیز با استفاده از سه روش پیش پردازش SG، FD-SG و Normal+SG تصحیح شد. نتایج ضریب تبیین (R2) حاصل از ارزیابی متقابل نشان داد که مدل PLSR عملکردی بهتر از PCR دارد. روش پیش پردازش Normal+ SG برای بافت لوم رسی و روش SG برای بافت لوم رس شنی برآورد بهتری از خصوصیات مورد اندازه گیری نشان داد. مقدار R2  برای رس 0.74، 0.81، 0.97 و 0.87 به ترتیب در رطوبت های صفر، پنج، 15 و 20 درصد در بافت لوم رسی و 0.95 و 0.61 در سطوح صفر و پنج درصد در بافت لوم رس شنی به دست آمد. سیلت با مقدار R2 0.67 در رطوبت پنج درصد در بافت لوم رسی و 0.97 در رطوبت 20 درصد در بافت لوم رس شنی برآورد بهتری داشت. شن نیز با R2 برابر با 0.86 و 0.72 به ترتیب در رطوبت های پنج و 10 درصد در بافت لوم رسی برآورد شد.
    کلیدواژگان: اسپکترورادیومتر، بازتاب طیفی، پیش پردازش طیفی، رگرسیون کمینه مربعات جزئی، رگرسیون مولفه های اصلی
  • میثم صمدی*، عبدالرضا بهره مند، ابوالحسن فتح آبادی صفحات 1044-1058
    در هر برنامه مدیریتی برای منابع آب، آگاهی از شرایط آینده به منظور تخصیص بهینه منابع آب به بخش های مختلف از قبیل شرب، کشاورزی و غیره لازم می باشد. آن چه در این میان مهم می باشد، پیش بینی مقادیر جریان ورودی به سیستم منابع آب در ماه های آینده است. در این راستا، استفاده از روش هایی که بتواند با کمینه خطا و با توجه به داده و اطلاعات موجود، جریان رودخانه را پیش بینی کند، از اهمیت فراوانی برخوردار می باشد. در پژوهش حاضر، مقادیر دبی ماهانه ورودی به سد بوستان برای آینده با استفاده از داده های هیدرومتری ایستگاه تمر و به کارگیری سه مدل سری زمانی، شبکه عصبی مصنوعی و ماشین بردار پشتیبان و همچنین، سه مدل ترکیبی پیش بینی شد. سپس، با استفاده از معیارهای ارزیابی اقدام به مقایسه عملکرد هر کدام از مدل ها شد. با توجه به نتایج به دست آمده در مدل، سری زمانی بر اساس کمینه بودن معیارهای آکاییک و شوارتز، مدل (1,0,1) ARIMA (2,0,0) به عنوان مدل برتر انتخاب شد. در مدل شبکه عصبی، شبکه با ورودی 2 و 4 نرون و در مدل SVM شبکه با ورودی 3، به عنوان شبکه برتر انتخاب شدند. در نهایت، با توجه به نتایج به دست آمده از معیارهای ارزیابی، مدل سری زمانی بهترین عملکرد را داشته است که مقادیر معیارهای میانگین مربعات خطا، متوسط مقادیر مطلق خطای نسبی، میانگین مطلق خطا و نش -ساتکلیف برای این مدل به ترتیب برابر با 0.88، 4.71، 0.024- و 0.36 به دست آمد. در نتیجه، مدل سری زمانی به عنوان بهترین مدل برای پیش بینی دبی ماهانه در این ایستگاه معرفی شد.
    کلیدواژگان: ایستگاه تمر، مدل سری زمانی، مدل شبکه عصبی مصنوعی، مدل ماشین بردار پشتیبان، منابع آب
  • سعید فرزین*، حمید میرهاشمی، حامد عباسی، زهره مریانجی، پیام خسروی نیا صفحات 1059-1074
    در پژوهش حاضر، حافظه بلندمدت و رفتار دینامیکی سیگنال سری زمانی جریان روزانه رودخانه خرم آباد که حوزه آبخیز آن کوهستانی و دارای کاربری شهری است، با استفاده از نمایه هرست بررسی شده است. مقدار نمایه هرست سیگنال رواناب رودخانه خرم آباد در بازه زمانی سال های 1370 تا 1393 برابر با 0.8 به دست آمد. این مقدار نشان از حافظه بلندمدت و دینامیک غیر خطی سیگنال رواناب این رودخانه دارد. در ادامه، با به کارگیری مدل های شبکه عصبی و تبدیلات موجک، سری زمانی بارش-رواناب این رودخانه شبیه سازی شده است. در این راستا، با اتخاذ سری های زمانی بارش و بارش-رواناب به عنوان ورودی در دو الگوریتم شبکه عصبی و ترکیب موجک-عصبی، چهار مدل شامل 1) بارش، عصبی، 2) بارش-رواناب، عصبی، 3) بارش، موجک-عصبی و 4) بارش-رواناب، موجک-عصبی تولید شده است. در مدل های ترکیبی موجک-عصبی، سری زمانی بارش و رواناب به زیرسیگنال های فرکانس بالا و پایین تجزیه شده اند. نتایج حاصل از ارزیابی میزان دقت و کارایی چهار مدل حاکی از آن است که مدل بارش-رواناب، موجک-عصبی با بهترین کارایی در سطح اطمینان 99 درصد، دقت بالایی در شبیه سازی رفتار رواناب دارد. به طوری که مقایسه نتایج مدل موجک-عصبی با مدل عصبی با استفاده از آزمون مرگان-گرنجر-نیوبلد، نشان از برتری معنی دار مدل نخست دارد. همچنین، نتایج ارزیابی سیگنال خطای چهار مدل اجرا شده با استفاده از دو آزمون نسبت وان نیومنو بویشاند نشان داد که یک نقطه جابه جایی معنی دار در سیگنال خطای مدل عصبی و سیگنال بارش-رواناب وجود دارد. بنابراین، وجود نوسان های بسیار متفاوت ماهانه و دوره ای شامل دو دوره 13771370 و 13931378 در رفتار بارش-رواناب منجر به کاهش کارایی و ضریب دقت مدل شبکه عصبی شده است. در صورتی که در مدل ترکیبی موجک-عصبی با اختصاص وزن نسبی به هر زیرسیگنال، تاثیر نوسان های کوتاه مدت، متوسط و بلند مدت در ایجاد خطای مدل سازی به نحو موثری کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: آزمون وان نیومن، حافظه بلند مدت، حوضه خرم آباد، شبکه عصبی مصنوعی، نمایه هرست
  • بهروز محسنی*، بنیامین متین نیا، هادی رزاقیان صفحات 1075-1085
    تعیین موقعیت دقیق زیرحوزه های آبخیز در تولید سیل خیزی بسیار حائز اهمیت است. در برخی موارد، این امر با انجام مطالعات میدانی و ترسیم نقشه های توپوگرافی، بسیار وقت گیر و پرهزینه است. امروزه فناوری جدید و رو به رشد داده سنجنده فعال LIDAR، برای جمع آوری اطلاعات از سطح زمین وجود دارد که بر مبنای اندازه گیری فاصله لیزر عمل می کند. در این پژوهش، حوضه جنگلی شصت کلاته گرگان به دلیل داشتن داده های متنوع انتخاب شد. به منظور تهیه زیرحوزه های آبخیز و مشخصات آن ها، نیاز به مدل رقومی ارتفاعی زمین است. در مدل فوق از داده های LIDAR و رادار و سنجنده های دیگر به ترتیب با قدرت تفکیک مکانی یک، 5/12 و 30 متر به منظور کنترل داده های زمینی استفاده شد. آبراهه ها با استفاده از مدل مناسب در هر یک از روش های فوق استخراج و انواع مشخصات حوزه آبخیز مورد نظر از طریق نرم افزار Arc-Hydro و IDRISI به دست آمد. شاخص میزان فاصله هر یک از آبراهه ها از یکدیگر و واقعیت زمینی مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه تحلیل ها در نرم افزار SPSS انجام شد. مقدارsig-value  برای مقایسه ارتفاعات در راستای آبراهه ها برای LIDAR با آزمون t جفتی برابر 0.13 به دست آمد که نشان می دهد، تفاوت معنی داری وجود ندارد. در مقایسه آبراهه های ناشی از مدل های رقومی مختلف بین مدل رقومی 12.5 و 30 متری زمین و LIDAR، مقدار 0.002 حاصل از آزمون ویلکاکسون تفاوت معنی داری را نشان می دهد. همچنین، بر اساس نتیجه گیری کلی، مشاهده شد که بین روش های مورد استفاده، اختلاف معنی داری در سطح احتمال 95 درصد وجود دارد. در نهایت داده های LIDAR بیشترین دقت حاصله را با واقعیت زمین دارا بود.
    کلیدواژگان: آرک-هیدرو، آزمون ویلکاکسون، ایدریسی، شصت کلاته، لیزر
  • صلاح الدین زاهدی*، کاکا شاهدی، محمود حبیب نژاد روشن، کریم سلیمانی، کورش دادخواه صفحات 1086-1100

    این مطالعه به منظور بررسی قابلیت مدل DHSVM برای شبیه سازی فرایندهای هیدرولوژیکی در یک حوزه آبخیز کوهستانی با کمینه سطح کاربری کشاورزی انجام شد. پارامترهای اقلیمی مورد نیاز برای گام زمانی روزانه تنظیم شدند. روش فاصله معکوس به منظور میانیابی متغیرهای اقلیمی از ایستگاه ها به سلول های شبکه مورد استفاده قرار گرفت. ورودی های زمانی به مدل برای سال های 1386 لغایت 1392 تهیه شد. نقشه پوشش زمین با استفاده از روش طبقه بندی نظارت شده و تصاویر لندست 8 تهیه شد. نقشه شبکه آبراهه با استفاده از نقشه DEM و در نرم افزار ARCGIS تولید شد. نقشه طبقات بافت خاک با استفاده از نمونه برداری میدانی و در آزمایشگاه تهیه شد. آزمایش های اولیه به منظور تعیین حساسیت به پارامترهای ورودی نشان داد که این مدل به هدایت هیدرولیکی جانبی، ضریب کاهش نمایی هدایت هیدرولیکی، میزان تخلخل، ظرفیت مزرعه و کمینه مقاومت روزنه ای سطح برگ حساس است. در این مطالعه، به جز هدایت هیدرولیکی جانبی و ضریب کاهش نمایی، تمامی پارامترهای دیگر (خاک و پوشش گیاهی) بر اساس مطالعات قبلی و مشاهدات میدانی به روش مشابه برای هر دو دسته داده ها تعیین شدند. سری زمانی داده ها به سه دسته زمانی گرم کردن یا آماده‎ سازی (1388-1387)، واسنجی (1390-1388) و اعتبارسنجی (1392-1390) تقسیم شد. مدل با استفاده از داده های دبی سال های 1387 تا 1390 در خروجی حوضه واسنجی شد. ضرایب مختلف کارایی مابین جریان شبیه سازی شده و مشاهده شده محاسبه شد. عدد نش -ساتکلیف برای واسنجی مدل DHSVM 0.59 و برای داده های اعتبارسنجی مدل 0.606 بودند. به طور کلی، نتایج اجرای این مدل در حوضه مورد مطالعه و با توجه به کیفیت و کمیت داده های ورودی به مدل رضایت بخش است.

    کلیدواژگان: بارش، تاج پوشش گیاهی، روش فاصله معکوس، شبیه سازی رواناب، DEM
  • علیرضا حبیبی*، حمیدرضا پیروان صفحات 1101-1115
    رتبه بندی فرسایش پذیری سازندهای زمین شناسی حوزه های آبخیز، در شناسایی و تعیین اولویت زیرحوضه ها از منظر تصمیم سازی و عملیاتی در مدیریت حوضه از اهمیت خاصی برخوردار است. از این رو، تحقیق حاضر با هدف اولویت بندی اجرای عملیات حفاظت خاک در زیرحوزه های آبخیز حبله رود واقع در شمال گرمسار بر اساس درجه حساسیت واحدهای سنگی به فرسایش انجام شد. روش کار بر پایه نظر کارشناسی و عملیات میدانی آزمایش شبیه ساز باران و مقایسه با نتایج مدل های تجربی برآورد فرسایش و رسوب استوار بود. نتایج حاصل از اجرای آزمایش شبیه ساز باران برای رتبه بندی فرسایشی زیرحوضه ها با نتایج حاصل از مدل های تجربی PSIAC ،EPM و SWAT مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که رتبه بندی فرسایشی زیرحوضه ها بر اساس شبیه ساز باران در 12 زیرحوضه از 21 زیرحوضه با نتیجه سه مدل یاد شده هم خوانی کامل دارد. در شش زیرحوضه با دو مدل و در سه زیرحوضه باقی مانده فقط با یک مدل هم خوانی داشته است. نتایج شبیه سازی باران، بیشترین تطابق را با مدل PSIAC با رسوب ویژه 9.02 تن در کیلومتر مربع در سال ارائه کرده، بر اساس نتایج داده های مشاهداتی ایستگاه رسوب سنجی بن کوه، رسوب ویژه 8.02 تن در کیلومتر مربع در سال بدون در نظر گرفتن بار بستر مشخص شد که مدل PSIAC مطمئن ترین نتیجه برآورد رسوب را ارائه کرده است. بدین ترتیب، هم خوانی نتایج شبیه ساز باران در رتبه بندی فرسایشی زیرحوضه ها با مدل PSIAC، نشان می دهد که نتایج رسوب دهی حوضه مبتنی بر واحدهای سنگ شناسی به کمک باران ساز قابل اطمینان بوده، می توان با تکیه بر داده های مشاهداتی سهل الوصول باران ساز، نسبت به اولویت بندی حوضه های مشابه به فرسایش با درجه اطمینان 90 درصد اقدام و نتایج آن را در اولویت مکانی انجام کارهای حفاظتی حوضه ها به کار بست.
    کلیدواژگان: شبیه ساز باران، رتبه بندی، رسوب زایی، مدل های تجربی فرسایش و رسوب، واحدهای سنگی
  • احسان حاجی بابایی، سیدعباس حسینی*، مجتبی صانعی صفحات 1116-1129
    حرکت بار بستر نقش مهمی در انتقال رسوب و خصوصیات ریخت شناسی رودخانه ها دارد. شیب، دبی جریان و اندازه ذرات از جمله پارامترهای مهم در میزان انتقال بار بستر در بسترهای فرسایش پذیر هستند. تا کنون، مطالعات گسترده ای در خصوص تاثیر این پارامترها در بسترهای غیر فرسایشی انجام شده است. در این پژوهش، با انجام مدل آزمایشگاهی در بسترهای فرسایش پذیر، تاثیر پارامترهای شیب، دبی جریان، اندازه ذرات و غلظت ذرات معلق بر میزان انتقال بار بستر مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش ها در دبی های 0.90 تا 4.75 لیتر در ثانیه با غلظت ذرات معلق صفر و 10 گرم در لیتر و شیب های دو، سه و پنج درصد بر روی بار بستر از ذرات غیر چسبنده یکنواخت با دانه بندی با قطرهای متوسط 1.7 و 3.29 میلی متر انجام و عدد فرود حاصل از 0.93 تا 1.51 و دبی بی بعد بار بستر در محدوده 0.004 تا 0.311 به دست آمد. در نتایج آزمایشگاهی، نحوه تغییرات ظرفیت انتقال بار بستر نسبت به دبی جریان در شیب ها و دانه بندی های مختلف نشان داده شد. همچنین، با افزایش غلظت ذرات معلق به میزان 10 گرم بر لیتر تاثیر قابل توجه ای در ظرفیت انتقال بار بستر مشاهده نشد. با انجام تحلیل ابعادی، پارامترهای تاثیرگذار بر دبی بی بعد بار بستر(φ) بررسی و رابطه ای تجربی در محدوده انجام آزمایش برای تعیین آن نسبت به تنش برشی بی بعد (θ)، اندازه بی بعد ذرات (D*) و شیب (S) ارائه شد. نتایج حاکی از آن بود که در بسترهای فرسایشی در شیب های تند، در نظر گرفتن شیب و اندازه بی بعد ذرات به صورت پارامترهای مستقل در تعیین دبی بی بعد بار بستر نتیجه بهتری نسبت به اصلاح تنش برشی دارد. تحلیل حساسیت پارامترهای موثر بر رابطه تجربی نشان داد که پارامتر شیب بیشترین تاثیر را در رابطه تجربی دارد.
    کلیدواژگان: بستر فرسایش پذیر، تنش برشی، شیب، غلظت، دبی بی بعد بار بستر
  • بررسی تغییرات سطح دریاچه مهارلو و کاربری اراضی حاشیه آن با استفاده از تصاویر ماهواره ای
    محسن کاظمی، سادات فیض نیا*، حسن خسروی، صادق ناجی، حمید مصباح صفحات 1130-1139
    پایش تغییرات سطح دریاچه ها و کاربری اراضی اطراف آن ها یکی از راه کارهای دست یابی به مدیریت صحیح دریاچه ها و تالاب ها است. در پژوهش حاضر، برای پایش تغییرات سطح و کاربری اراضی اطراف دریاچه مهارلو (استان فارس)، از تصاویر ماهواره ای سال های 1366، 1380 و 1392 در دو ماه پر آب (فروردین) و خشک (شهریور) با اعمال تصحیحات هندسی و اتمسفری بر روی تصاویر، از الگوریتم بیشینه احتمال برای تهیه کاربری اراضی استفاده شد. ضریب کاپا برای تصویر شهریور ماه سال 1366، 1380 و 1392 به ترتیب 0.85، 0.88 و 0.89 و برای فروردین ماه 1366 و 1392، 0.86 و 0.88 حاصل شد. پس از استخراج کاربری ها و ارزیابی صحت کار، برای پایش تغییرات از روش مقایسه تصاویر ماهواره ای بعد از طبقه بندی استفاده شده است. نتایج نشان دهنده کاهش 82 درصدی سطح آب دریاچه در شهریور بوده است. این میزان کاهش در فروردین سال 1392-1366 به میزان 20 درصد بوده است. با کاهش سطح آب دریاچه در شهریور، میزان اراضی بدون پوشش و شوره زار به میزان 39 درصد و 37.5 درصد افزایش داشته است. تغییرات میزان اراضی کشاورزی و مرتعی اطراف دریاچه مهارلو از سال 1366 تا 1392 به ترتیب 28 درصد و 3.5 درصد کاهش داشته است. به طورکلی، میزان سطح زیر کشت در اطراف دریاچه و میزان سطح آب دریاچه مهارلو با توجه به معنی دار نبودن تغییرات بارش طی بازه بلند مدت و افزایش معنی دار تبخیر و تعرق حوضه مهارلو طی سه دهه اخیر، کاهش چشم گیری داشته اما مساحت خاک بدون پوشش و اراضی شوره زار سطح دریاچه افزایش یافته است. این امر دارای پیامد های متفاوتی است که نیازمند مدیریت و برنامه ریزی های صحیح تالاب ها و دریاچه ها مخصوصا در طی سال های اخیر است.
    کلیدواژگان: استان فارس، الگوریتم بیشینه احتمال، طبقه بندی نظارت شده، مدیریت پایدار، نرم افزار ENVI
  • جابر صالح پور، افشین اشرف زاده*، سیدعلی موسوی صفحات 1140-1153
    در تحقیق حاضر، با استفاده از خروجی مدل گردش عمومی جو HadCM3، مدل ریزمقیاس ساز LARS-WG و مدل هیدرولوژیک SWAT، به بررسی اثر تغییر اقلیم بر آبدهی حوزه آبخیز حبله رود پرداخته شده است. ابتدا به کمک مدل LARS-WG، خروجی مدل گردش عمومی جو HadCM3 در دوره 2040-2011 ریزمقیاس شد و داده های هواشناسی لازم برای مدل SWAT تهیه شد. نتایج ریزمقیاس سازی نشان داد که بارش در دوره آتی، اختلاف معنی داری با بارش در دوره پایه (2010-1995) ندارد. همچنین، مشاهده شد که در سناریوهای انتشار A2، B1 و A1B، میانگین دمای کمینه، به ترتیب 0.59، 0.47 و 0.43 و میانگین دمای بیشینه، به ترتیب 0.51، 0.39 و 0.35 درجه سلسیوس افزایش خواهند یافت. در مرحله بعد، مدل SWAT با استفاده از داده های آبدهی ماهانه ایستگاه هیدرومتری بنکوه واقع در خروجی حوضه مورد واسنجی و اعتبارسنجی قرار گرفت. مقادیر ضریب تبیین و نش-ساتکلیف در دوره اعتبارسنجی، به ترتیب برابر با 0.80 و 0.71 به دست آمدند. با معرفی بارش و دمای ریزمقیاس شده به مدل SWAT، تغییرات رواناب خروجی از حوضه طی دوره 2040-2011 شبیه سازی شد. نتایج نشان از افزایش 10.66، 17.72 و 17.52 درصدی آبدهی سالانه در سه سناریوی مورد بررسی، نسبت به دوره پایه داشت.
    کلیدواژگان: ایستگاه هیدرومتری بنکوه، تحلیل حساسیت، ریزمقیاس سازی، مدل گردش عمومی جو، مدل SWAT-CUP
|
  • Saeedeh Khaledi, Mohammad Nohtani, Mohammad Reza Dahmardeh Ghaleno * Pages 819-828
    In arid areas, water resources management and utilization is of great importance in minimizing the damage caused by water shortages in these areas while maximizing water resources efficiency. The present research aims to assess water resources management in Sistan with an approach to cope with dust storms and desertification phenomena using lexicographic goal programming method. Lexicographic goal programming is one of the most important multi-objective optimization problem solving methods. GAMS programming was considered to design research model. The results showed that according to the experts, in order to coping with dusts phenomenon, followed by meeting domestic demands in Sistan, water transfer priorities are related to critical control point of Hamoon Wetland and plantation areas in wind sedimentation. For this, once research model was run and under optimal water resources management, in addition to meeting all domestic consumption demands, the amount of water transmitted to Hamoon Lake to supply its minimum water requirement was 61.4 million cubic meters. Hence, the water needed for the stabilization of the critical control point of Hamoon Wetland was fully supplied. In addition, under optimal management conditions, water transportation to plantation farms of northern Mohammad Shahkarm and Jazinak cities was increased by 13.22 and 7.76 million cubic meters, respectively, i.e. up to twice a current value. As a result, all of water demands in these sectors have been met completely. According to the results, under optimal water management conditions in addition to meeting basic needs, water transferring to critical control point of fine grain sediment origins to stabilize them.
    Keywords: Arid areas, GAMS Programming, Goal programming, Hamoon Wetland, Utilization of water resources
  • Masoud Eshghizadeh *, Ali Talebi, Mohammad Taghi Dastorani, Hamidreza Azimzadeh Pages 829-839

    In this research, LAPSUS model is introduced as a suitable model to surface runoff rutting by Multiple Flow Direction (MFD) algorithms. Flow distribution algorithms grouped into two main types including Single Flow Direction (SFD) and MFD algorithms. LAPSUS model is a landscape evolution and a multi-module dynamic landscape evolution model. Studied processes included overland erosion, land sliding, tillage erosion and tectonics. Input data in LAPSUS model was DEM, rainfall, runoff coefficient and convergence factor. This model has written in C++. This model has been used for runoff rutting in Kakhk watershed of Gonabad, Iran, for the first time. For this purpose, surface runoff resulted from 34 rainfall events was simulated for multiple flow direction analysis between 2008 and 2018. Results showed that LAPSUS model can simulate total volumes of events with a high accuracy by MFD with the amount of nRMSE of 3.9 percent.

    Keywords: C++, LAPSUS model, Multiple Flow Direction, Runoff rutting, surface runoff
  • Davod Ghorbanpour *, Karim Solaimani, Mir Khalaghe Mirnia, Kaka Shahedi, Abdolnabi Kolahchi Pages 840-850

    Growth of population and changes due to earth heating, have differently affected the environment. These changes have challenged the water resources exploitation process both qualitatively and quantitatively. Reduced fresh groundwater level and higher level of seawater in coastal aquifers have resulted in reduced water exploitation in these zones. This study simulated the aquifer quality due to seawater intrusion using a numerical model in GMS v.10. The quality of the aquifer was analyzed and predicted using two qualitative models of SEAWAT and MT3D. The 10-years prediction model has shown a direct relationship between increased Total Dissolved Solids (TDS) concentration and reduced water table. The horizontal to vertical diffusion ratio of 0.5 and vertical to horizontal diffusion ratio of 0.2 were obtained following the calibration of molecular diffusion coefficient. Analysis of qualitative results indicated the increased TDS concentration at the northwest of the aquifer which is probably due to seawater intrusion toward the coast. Results of simulation using qualitative model indicated the seawater intrusion from two dimensions of groundwater level and depth. Further, the density difference between seawater and fresh groundwater resources has resulted in seawater intrusion performance curve. The position of seawater intrusion toward the coast indicated increased concentration of more than 2000 mgL-1 during the prediction period. Three methods of reduced groundwater harvesting, increased aquifer feeding plans and construction of ground dams were examined and analyzed in this study in order to decide about the factors influencing the increase or decrease of seawater intrusion into the coast. Findings of the analysis indicated the highest effect of reduced groundwater harvesting in limiting the seawater intrusion compared to the two other methods.

    Keywords: Aquifer, Groundwater model, Molecular diffusion coefficient, MT3D model, TDS concentration
  • Ali Nasiri Khiavi, Raoof Mostafazadeh *, Abazar Esmali Ouri, Omid Ghafarzadeh, Mohamad Golshan Pages 851-865
    The hydrological regime of a river is the main influencing factor on the dynamics of river ecosystem and damming operations have a significant impact on river flow discharge. Therefore, the main objective of this research was to investigate the combined effects of  changing climate variables and the Yamchi Dam construction on the discharge flow of the Balkhlu-Chai River in Ardebil using IHA Software 7.1 during the pre and after dam construction period (1973-2003) and (2004-2014). Toward this, the trend in the amounts of precipitation, temperature and evapotranspiration variables were evaluated using MAKESENS software. Then, the changes to 33 hydrological parameters and Range of Variability Approach (RVA) were firstly estimated. Subsequently, changes in the parameters of the flow rate in the periods before and after dam construction were investigated in the magnitude, duration, timing, frequency and rate of change categories. According to the results of trend analysis the precipitation had a significant decreasing trend, while, the temperature has been increased during the available time period. Based on the results, about 92% of the minimum flow discharge was attributed to that after the dam construction, while 25% of the maximum discharge belongs to this period, which indicates a decrease in the magnitude of discharge flow due to the dam construction and decreasing trend of rainfall. Also, the number of high flow pulses during the period of before dam construction was 38% higher than the period of after dam construction, while the number of low pulses in the period after dam construction was reduced by 60.7% compared to the period pre-dam construction. The value of Rise Rate index in the after-dam construction period is 0.11, but in the period before the dam construction is 0.3, which indicates a notable decrease in the mentioned indicator. Generally, based on the Magnitude group parameters, it can be concluded that the average amount of river flow during the period after the construction of the dam decreased by 52% compared with the period before the dam construction which lead to considerable environmental issue regarding the river ecosystem and flow condition. It should be noted that the variation in the hydrologic indicators is mainly influenced by the dam construction and also the change of climate variables has also been influential in this regard, and the separation of affecting factors need to be considered in further studies.
    Keywords: dam construction, Flow Regime, Indicators of Hydrologic Alteration, Low flow, River flow discharge
  • Khodayar Abdollahi *, Samira Bayati, Mohammadali Nasr Esfehani Pages 866-878
    Variations in the type of storms, distribution of rainfall over the basin and other influencing factors such as soil texture, land use types and slope classes leads to significant differences in the spatial distribution of water components. In this study, using the monthly scale data, including rainfall, groundwater depth, temperature, evaporation and wind speed, WetSpass-M model was used to analyze the spatial distribution of water components at the basin of interest in the south-east of the Karun Basin. The modeled results were calibrated to simulate the monthly streamflow. Considering the fact that the Vanak Basin is a mountainous area, the snow cover maps were introduced to the model in order to include melting process. Evaluation of the model's performance using the Nash-Sutcliff coefficient of 0.61 and 0.54 during the calibration and validation period, respectively showed that this objective function was acceptable. This means the model has produced acceptable outputs. After this step, the spatial distribution of runoff and groundwater recharge in relation to various land use and slope classes were studied. Analysis of the monthly spatial distribution of runoff and groundwater recharge maps showed that due to change in slope and land classes, the runoff coefficient has a significant impact on both groundwater recharge and runoff. In such a way that the forest areas and mild slopes have generated an average 138 mm annual runoff and 596 mm annual recharge accordingly, it means a lower runoff coefficient and higher recharge values. The highest montly recharge value was in February (82 mm in thin forests with the slops of less than 10˚). This may be used to provide a better understanding of the factors affecting the distribution of water balance components or help in the maintenance, management and planning of surface water and groundwater resources.
    Keywords: distributed model, Land use class, Nash-Sutcliffe, Runoff coefficient, simulated flow
  • Mehdi Ghorbani *, Samaneh Naseri, Ahmad Hajalizadeh Pages 879-890

    Watershed collaborative governance is a holistic approach for attracting individual and communal involvement of active institutions and stakeholders of a specific arena, in line with ultimate objectives of both the institution and user and constant improvement at all dimensions. Present study was carried out in Sarayan district of South Khorasan Province within Se Ghale Watershed and analyzed the effectiveness of holistic projects through quantifying measures taken for establishing collaborative governance of watershed. Analysis based on the results of holistic projects reveals new horizons for future projects in other watershed areas. Macro-level indicators of stakeholders’ network were measured through social network analysis method before and after implementation of a collaborative project in South Khorasan Province. A positive trend was found out following project implementation. Macro-level indicators including the level of density (54.1 prior project implementation and 74.2 post project implementation), reciprocity (48.8 before and 67.32 after project implementation), centralization of out-group and in-group ties, average geodesic distance (1.37 pre-project and 1.25 post-project implementation) reinforce cross-sectoral links and pave the way for less centralized decision-making. This is a proof in favor of applying network analysis and cross-sectoral approach in operationalizing policies of sustainable natural resources management. What’s more, this new approach will be rather useful for administrators and planners and it will reinforce organizational cohesion of policy-making network.

    Keywords: co-management, collaborative governance of watershed, Cross-sectoral approach, social network analysis, sustainable management
  • Enhancing accuracy of discharge capacity prediction of a sharp-crested curved plan-form weirs under free flow conditions using evolutionary algorithms and artificial neural networks
    Mojtaba Saneie, Ali Forudi * Pages 891-902
    Weirs are one of the common structures for discharge and flow measurement. Therefore, these types of hydraulic structures depending on the purpose of usage, have different shapes. Weirs have been widely used for the purpose of flow measurement and flow control in open channels. Generally they are used as normal weirs. For the purpose of flow diversion, they can also be used as side weirs or skew weirs. Various weirs of modified plan form have been suggested in the past to enhance their discharging capacity with minimum head over the weirs and to restrict the afflux. The aim of this study is to apply different methods to investigate the discharging capacity of a sharp-crested curved plan-form weirs under free flow conditions using original experimental dataset through the Artificial Neural Networks (ANNs) and Genetic Expression Programming (GEP) techniques. Subsequently, for training and testing of the proposed equation, experimental data of Kumar et al. have been used. A preliminary investigation on various GEP operators is also carried out for selecting the proper operators. The obtained results indicate that applied machine learning techniques have reliable performance in predicting discharging capacity of a sharp-crested curved plan-form weirs. Comparison of results obtained from this equation with the experimental data reveals high accuracy of the new equation of genetic programming and result of the ANNs. Determination coefficient of the proposed equation for discharge coefficient have been calculated as 0.956 and 0.924 for the model with best functions (F2 and F4), also this parameter calculated for ANNs as 0.962 for testing phase.
    Keywords: Curved plan-form, Flow Measurement, Genetic Programming, Hydraulic structure, Kumar method, Sharp crested Weir
  • Majid Kazemzadeh *, Javad Akbari Pages 903-916

    One of the most important last century challenges in the world was drought and monitoring and assessing drought severity and duration to combat and mitigate its impacts is very necessary. In recent decades, with developing of remote sensing issues, satellite-based estimating drought with high spatial resolution and different time steps were widely used. Hence, the aim of this study was focused on the analyzing drought and error distribution of TRMM satellite data-based estimation with ground data over the period 1998 to 2014. In this regard, in order to assess the accuracy of meteorological drought index based on the TRMM satellite data, 41 synoptic stations were used in Iran. In this study, error assessment criteria were included NSE, RMSE, ME, Bias and correlation coefficient and also the IDW interpolation method in ArcGIS 10.3 was used for spatial analysis. Results of drought index showed that in terms of severity, Kerman, Bushehr, Kashmar, Ghazvin, Bojnurd, Kashan stations have suffered from at least one extreme status for 1998 to 2014 and in terms of frequency, the most frequent drought was in Karaj station. Results of spatial analysis of error criteria  showed that the drought index estimated of TRMM satellite had the lower error in northeast of Iran (around Mashhad and Kashmar stations) and southwest of Iran (around Shahrkord, Esfahan, Yasouj, and Shiraz stations) while the most error was in central region of Iran (around Biarjomand, Tabass stations), respectively. In most areas of the country, drought index estimated by TRMM data had acceptable agreement with ground stations data. Calibrating the TRMM data with ground stations can be used for drought monitoring in areas without stations for networks 0.25*0.25 latitude and longitude degrees.

    Keywords: Drought frequency, Drought monitoring, Error assessment, Remote Sensing, spatial distribution
  • Hasan Alipoor *, Arash Malekian Pages 917-928
    The precipitation is important factor among climatic factors and factors that affect on hydrology and water balance of a watershed and prediction of its behavior is very important for ecosystem management and water resources. In this study, long-term precipitation threshold trend was assessed using Non-parametric statistical approaches (Spearman Rho, Kendall's Tau, Mann-Kendall and Sen's slope Estimator) and Homogeneity tests (Von Neumann, Buishand, Standard normal homogeneity and Pettitt) at eight synoptic stations during 1984 to 2013 in north-west Iran. According to the results of non-parametric and homogeneity tests, all precipitation thresholds had decreasing trend at 0.01 significant level and showed sudden descending changes at 0.05 significant level in Maragheh station. Mann-Kendall, Spearman and Kendall's Tau tests together provided similar results in all series that were different by Sen method results in some thresholds. These means that all precipitation thresholds have trend by 26% of non-parametric tests, in order to determine change point of precipitation thresholds. Buishand, Standard normal homogeneity and Pettitt tests provided similar results that were different with Von Neumann results in all thresholds. In this research, 25.92 percent of precipitation threshold was heterogeneous in the study area by studying these sudden changes. It was found that natural and unnatural factors including meteorological droughts or human factors have caused sudden changes in precipitation threshold.
    Keywords: Climate variability, Homogeneity Test, rank correlation, time series, Trend assessment
  • Alireza Entezari, Rahman Zandi *, Maryam Khosravian Pages 929-940

    It is very important to be aware of the quantitative and qualitative characteristics of land changes in environmental planning, land management and sustainable development. At present, the use of vegetation map is one of the important pillars in generating information for macro and micro planning. In this study, temporal and spatial variations of vegetation were used in Fars Province. The data from Landsat satellite were calculated from OLI and ETM sensors during a thirty years period (1986-2016) and the NDVI index was measured. Quantitative changes of vegetation were also classified. The index is classified into three classes, including rich, poor and vegetation-free. The temperature changes of the ground level in the study period were also calculated using MODIS images. Results showed quantitative and qualitative changes of vegetation over 30 years for the studied area, so that the vegetation-free areas increased by 107. 49 ha and the areas with poor vegetation decreased by 366.56 ha and the rich vegetation cover has dropped by 455.55 ha. The largest reduction in the area was made on lands with rich vegetation. The MODIS images revealed that surface temperature has increased in the province. The temperature variation is more than 3 degrees (from -2.8 to 0.96° C) and it was observed that the highest temperature reduction was in the eastern and heading to the province. Finally, in order to investigate the relationship between vegetation and LST, the annual isobars were plotted along with the difference in NDVI in the studied period. The results showed that in most areas the vegetation cover was denser with lower temperatures.

    Keywords: Environmental planning, Land changes, LST, MODIS images, NDVI
  • Massoumeh Zeinalie *, Mohammad Reza Golabi, Mohammad Reza Sharifi, Maryam Hafezparast Pages 941-954

    Having predicted river flow, we can predict and control natural disasters such as flood and drought in addition to managing utilization of water resources. New models in this domain can help correct management and planning. In this study, three models are evaluated: Gene Expression Planning (GEP), Bayesian Network (BN), and Support Vector Machine (SVM). The data used for this research is precipitation data and daily flow of Gamasiab River in Nahavand during 10 years period (1381-1391). Results indicated that the relative superiority of the gene expression planning model to other models and better performance of SVM model in comparison with BN in daily river flow modeling. In addition, implementing gene expression planning model was faster than other models and could provide results in a short time. The SVM model is also more fitted to estimate the final minimum values. Finally, GEP model with coefficient of determination of 0.9230 and root mean square of 0.5867 in the training phase and coefficient of determination of 0.9025 and root mean square of 0.4936 in the test phase was selected as the superior model.

    Keywords: BN model, GEP model, Managing utilization of water resources, Stream modeling, SVM model
  • Raziyeh Motamedi, Mahmood Azari *, Reza Monsefi Pages 955-971
    Landscape is one of the main factors influencing hydrological processes of the watershed. Changes in structure and spatial pattern of land use play important role in surface runoff and sediment yield. Determining the relationship between landscape patterns and hydrological processes can be used as an indicator of watershed soil erosion and sediment yield. Therefore, due to the problems in field measurement of sediment yield, its estimation using landscape properties and land use pattern is an appropriate alternative for current estimation methods. The purpose of this research is to determine the relationship between watershed sediment yield and landscape metrics in the selected sub-watersheds of Golestan Province. To this end, suspended sediment concentration data for all hydrometric stations of the studied province were obtained from the relevant resources and appropriate sub-watersheds were selected. Then, using the land use map of Golestan Province, 15 landscape metrics related to sediment yield were determined for different land uses by Fragstats 4.2 software. In order to determine the relationship between watershed sediment yield and landscape metrics, a partial least squares regression was used which combines the methods of principal component analysis and multiple linear regression. The relative importance of landscape metrics was determined through examining the values of Variable Importance for the Projection (VIP) and Regression Coefficients (RCs). The results of this study indicated that the watershed sediment yield is densely associated with land use patterns. The main indices in reducing sediment yield were the Largest Patch Index (LPI), the average of the nearest neighbor distance (ENN-MN) and the average of perimeter-area ratio (PARA –MN) with values of VIPs of 1.296, 1.184 and 1.747,  and regression coefficients of -0.014, -0.039, and -0.002, respectively. The main indices in incrising sediment yield were Landscape Shape Index (LSI) and mean patch size (AREA-MN) with regression coefficients of 0.020 and 0.017, respectively. The landscape characteristics in watersheds could account for as much as 71% of the variation in sediment yield of watershed. The results of study showed that the landscape characteristics can be used for watershed sediment yield modeling.
    Keywords: GIS, Hydrological process, land use, Partial least squares regression, soil erosion
  • Morteza Miri *, Mojtaba Rahimi, Aliakbar Noroozi Pages 972-983
    Todays, satellite precipitation data with high spatial and temporal resolution is an appropriate alternative source for conducting various studies of meteorology and hydrology in areas with inappropriate distribution of stations. These data are very important for a country like Iran which is always faced with problems of water shortage and precipitation. Therefore, the main purpose of this study is to evaluate the accuracy of GPM and TRMM daily precipitation against the recorded daily precipitation data of selected stations in Iran. Statistical methods were used to achieve this purpose. The data used include daily precipitation data from meteorological stations and daily rainfall from latest GPM and TRMM products in the period 2015-2000 in Iran. Statistical analysis showed that the daily precipitation values of these sensors are not accurate in Iran, and the estimated precipitation error is significant for most stations. Comparison of rainfall estimates from TRMM and GPM showed that although there is a great similarity between the estimates of precipitation values of GPM and TRMM, however, GPM data are more accurate than TRMM data in Iran. In terms of location, the best accuracy of the GPM and TRMM databases were observed in west of Iran, especially along the Zagros mountains, and like many other databases, the lowest accuracy was observed in coastal areas, especially along the Caspian Sea. Comparison of total annual precipitation of the stations and the remote sensing databases showed that not only there is a difference between the estimates of precipitation, there is also a spatial difference between high and low precipitation cores.
    Keywords: GPM, precipitation, Remote Sensing, Statistical tests, TRMM
  • Roghayeh Asiabi Hir, Raoof Mostafazadeh *, Majid Raoof, Abazar Esmali Ouri Pages 984-998

    Availability and supplying adequate water is a fundamental prerequisite for socio-economic development of human societies. The purpose of this study was to evaluate the sustainability of surface water resources. The following criterion including resources (availability, variability), access (access to health), usage (domestic water use, agricultural water consumption), environment (baseflow, natural vegetation, environmental flow) and socio-economic capacities (literacy rates, the economically active population, employment in non-agricultural sector) were used to assess effective components on surface water sustainability in 21 sub-watersheds of Ardabil Province. The values of different criteria were standardized based on maximum method according to their numerical interval. The comparison of different water related components was provided using multi-dimensional spider-plots in the study area. The lowest and highest values of resource criteria (water per capita and rainfall coefficient of variations) were obtained in Shamsabad (16) and Hir (93) watersheds, respectively. The Nir, Pol-Almas, and Doostbeiglou watersheds having 60, 58, and 54 scores were identified as good condition, considering environment criteria and the other watersheds are critical. The capacity index had the highest and lowest values in Pol-Almas and Polsoltan watershed, respectively. Considering the access criteria, Shamsabad and Ahmad-Kandi watersheds had the highest and lowest scores, respectively. The mean standardized values of resource, usage, access, capacity and environment were 50, 60, 42, 38 and 25, respectively. In conclusion, the results showed that the access and resource criteria had the highest variations, and the environmental criteria were defined as undesirable conditions over the study area. It should be noted that the Central and Eastern parts of the study area had the same condition ​​in terms of their criteria scores.

    Keywords: Available water, Environmental flow, Resource criterion, Socio-economic capacity, Water resourcesm Water usage
  • Saeedeh Shirinmanesh, Masoud Sadrinasab *, Ali Karami Khaniki, Amir Ashtari Larki, Seyed Mostafa Syadatmousavi Pages 999-1015
    Suspended Load Concentration (SLC) estimation is one of the most important environmental and engineering issues in the coastal zone. The SLC distribution pattern near the coast can be determined by in situ measurement and combination with remote sensing products according to the topography and the types of dominant currents in the study area. The research objective was to identify the spatial and temporal variations of the surface SLC in the Hendijan Delta (Northern Persian Gulf) using remote sensing technique. The water samples were taken from more than 60 stations during the passage of the Landsat 8/OLI satellite over the study area on Feb. 20, 2016 and Feb. 6, 2017. The range of SLC variations was obtained between (0-740)  mgl-1. Atmospheric correction was applied using SWIR algorithm on Landsat 8/OLI images to estimate the net water reflectance. There is a high correlation between  provided from satellite data and the measured SLC. The empirical algorithm got an exponential form with the combination of the bands 4 and 5 performed using statistical tests. For developing this algorithm more than 50 types of equations were assessed. The proposed algorithm determines the SLC from the Landsat 8/OLI images with Pearson’s 0.93, root mean square error 28.12 mgl-1 and relative root mean square error 34.24%. The algorithm was applied to timescale of satellite images, and the spatial distribution of suspended sediment concentration has been mapped over the Hendijan Delta. According to this results, the rate of decline in SLC from near the coast to the distance of 5 km of the Hendijan Delta was estimated about 2800 to 20 mgl-1 on Feb 20, 2016 and 800 mgl-1 on Feb 6, 2017. Landsat images can be used effectively to retrieved SLC in the Hendijan River Delta.
    Keywords: algorithm, Hendijan delta, In situ measurement, Landsat 8, Persian Gulf, Suspended load concentration estimation
  • Mahdis Amiri, Hamidreza Pourghasemi *, Gholam Abbas Ghanbarian, Sayed Fakhredin Afzali Pages 1016-1032
    Gully erosion is one of the most important advanced (accelerated) forms of water erosion; so, identification and consideration of effective factors and its zoning is one of the important tools for controlling this phenomenon. The main purpose of the present study is spatial modeling and assessment of gully erosion using a probabilistic Weights-of-evidence (WofE) model and its different scenarios for selecting the location of gullies identified in Maharloo Watershed, Fars Province. For this aim, first, using extensive field observations, points of headcut, end, and also the boundary of the gullies (gully polygons) were identified and the gully inventory map for the study area was prepared. Then, thematic layers such as percent slope, slope aspect, plan curvature, elevation, Topographic Wetness Index, average annual precipitation, NDVI, land use, lithological units, distance from river, distance from road, drainage density, and some soil characteristics (percent silt, percent clay, EC and pH) were identified as effective factors on gully occurrence and their maps were prepared and classified in GIS environment. In the next step, using WofE algorithm, the relationship between effective factors and three different scenarios according to gully locations (head, end and gully polygons) were determined and the weight of each factor's classes was calculated. Ultimately, gully erosion zonation maps were prepared in the ArcGIS software environment. Evaluation of three gully erosion zoning maps using the ROC curve and 30% of unused gullies in the modeling process indicated that the accuracy of the models prepared based on three scenarios are 0.847, 0.861 and 0.792, respectively. Also, results of layer weighting using WofE model indicated that rainfall increasing, high drainage density, high silt percentage, low altitudes, southern directions, low distances from roads and river, Asmari, Aghajari, Razak, Gachsaran, Mishan and Sachun geological formations, as well as bare lands, have played an effective role in the occurrence of gully erosion in the study area. In order to control and prevent this kind of erosion in the Maharlo Watershed, the protective measures and watershed management were performed in the early stages.
    Keywords: Effective factors, gully erosion, Spatial modeling, Weights-of-evidence algorithm
  • Zahra Rezghi, Mehdi Homaee, Aliakbar Noroozi * Pages 1033-1043
    Knowledge about soil texture is very important in agricultural studies due to its direct impact on other soil properties. However, determining the soil texture in vast areas requires a lot of time and money. For this reason, researchers are looking for ways to determine this important feature of the soil on a large scale. One of these methods is the use of surface soil spectrometry. In this method, the choice of calibration method significantly affects the accuracy of measuring the characteristics of the surface. In this study, the performance of two regression techniques, namely, partial least-squares regression (PLSR), principal component regression (PCR) were compared to identify the best method to assess sand, silt and clay. For this purpose, 50 soil samples from Tehran province were collected and used as a data set for Calibration and Validation. Soil samples with different moisture levels (oven dry, 5, 10, 15 and 20 w/w) were scanned using a FieldSpec Pro Spectroradiometer with a measurement range of 350–2500 nm. The spectra were subjected to three pre-processed techniques, e.g., Savitzky–Golay (SG) smoothing, first derivative with SG smoothing (FD-SG), Normalization with SG smoothing (Normal-SG). The R2 results from cross-validation indicated that the PLSR model had a better performance than PCR. Normal + SG pre-processing method for clay loam texture and SG method for sandy clay loam texture showed better estimation of measured properties. The amount of R2 for clay was 0.74, 0.81, 0.97 and 0.87, respectively, in moisture content of oven dry, 5, 15 and 20% in   clay loam texture And 0.95 and 0.61 at oven dry and 5% levels in sandy clay loam. Silt was better predicted by R2 0.67 in moisture content of 5% in clay loam texture and R2 0.97 in moisture content of 20% at sandy clay loam texture. Sand was also predicted (R2= 0.86 and 0.72) in moisture content of 5 and 10% in clay loam texture.
    Keywords: Partial least-squares regression, Principal component regression, Spectral pre-processing, spectral reflectance, spectroradiometer
  • Meisam Samadi *, Abdolreza Bahremand, Abolhasan Fathabadi Pages 1044-1058
    In any water resource management plan, there is a pivotal need to undertake the future conditions to allocate the water resources to different sectors (e.g. drinking-water supply, agriculture sector, etc.) more efficiently. Meanwhile, it is important to forecast water resources inflow for future months. To this aim, it is of prime interest to adopt models that are capable of coping with data scarcity problem and able to forecast the stream flow with the least possible error. The current study was aimed at forecasting the monthly inflow of the Boustan Dam by employing three models namely: time series method, Artificial Neural Network (ANN), Support Vector Machine (SVM), and their ensembles. The hydrometric data was obtained from the Tamar Station. Afterward, the models were compared by using several evaluation criteria. According to the Akaike and Schwarz criteria, the ARIMA (2, 0, 0) (1, 0, 1) was found to be the best time series model with a parsimonious behavior. Moreover, the ANN model with two and four input neurons and the SVM model with three input neurons were the best performing models compared to their other counterparts with different input numbers. Considering the evaluation criteria altogether, the time series method was the best performing model with the RMSE, AARE, MBE, and CE values of 0.88, 4.71, -0.024, and 0.36, respectively. Therefore, the time series method was introduced as the premier model for monthly inflow forecasting in the studied stations.
    Keywords: Artificial Neural Network model, Support vector machine model, Tamar Station, time series model, Water resources
  • Saeed Farzin *, Hamid Mirhashemi, Hamed Abbasi, Zohreh Maryanaji, Payam Khosravinia Pages 1059-1074
    In this study, long-term memory and dynamic behavior of daily flow time-series of Khorramabad River, which its basin is mountainous and has urban land use, is investigated by Hurst exponent. The Hurst exponent of runoff signal of Khorramabad River during 1991-2014 period was obtained as 0.8. This value shows long-term memory and nonlinear, dynamic signal of this river’s runoff. By applying neural network and wavelet transforms, the rainfall-runoff time-series of this river was simulated. In this respect, by taking the time-series of rainfall and rainfall-runoff as input to the artificial neural network and wavelet-neural network hybrid, four models including: 1) rainfall, neural network, 2) rainfall-runoff, neural network, 3) rainfall, wavelet-neural network and 4) rainfall-runoff, wavelet-neural network were developed. In the hybrid models of wavelet-neural network, time-series of rainfall and runoff were decomposed to high-frequency and low-frequency sub-signals. Results of evaluating the accuracy and efficiency of the four models showed that the wavelet–neural network model correctly simulated the runoff behavior with the best efficiency at 99% confidence level. Comparison of the results of wavelet–neural network model to the neural network model, using Morgan-Granger-Newbold, showed significant superiority of the first model. Also, results of evaluating signal error of the four implemented models, using two tests of Von-Neumann and Buishand test, showed that there is a significant substitution point in the signal error of the neural network model and signal of rainfall-runoff model. Therefore, existence of very different monthly and periodical fluctuations in 1991-1998 and 1999-2014 in the behavior of rainfall-runoff leads to reduction of efficiency and precision coefficient of neural network model. While, in the hybrid model of wavelet-neural network, allocation of relative weight to each sub-signal, has effectively reduced the short-term, average and long-term fluctuations in modeling error.
    Keywords: Artificial Neural Network, Hurst exponent, Khorramabad Basin, Long-time memory, Von-Neumann test
  • Behrooz Mohseni *, Benyamin Matinnia, Hadi Razzaghian Pages 1075-1085
    Determining the precise location of sub-watersheds in flood production is very important. In some cases, it is time consuming and costly to do this by conducting field studies and mapping topographic maps. Today, the new and growing technology of LIDAR active sensor data is used to collect data from the ground surface, which operate based on measuring the distance of the laser. In this research, Gorgan Shast-Kalateh forest basin was selected due to various data. In order to prepare sub-watersheds and their characteristics, it is necessary to have a digital elevation model. In the above model, LIDAR and radar data and other sensors were used with spatial resolutions of 1, 12.5 and 30 m, respectively to control the ground data. The streams were extracted using the appropriate model in each method and all types of watershed characteristics were obtained through Arc-Hydro and IDRISI software. The distance index of each  stream from others and ground reality were investigated. Comparison of analyses was done in SPSS software. The sig-value for comparing altitudes along the streams for LIDAR with a pairwise t test was 0.13, which shows no significant difference. Comparison of the streams of different digital models between the land 12.5th m and 30th m and LIDAR, the sig-value of 0.002 in Wilcoxon test, shows significant difference. Also, based on the overall conclusion, it was observed that there is a significant difference at 95% probability level, between the methods used. Eventually, LIDAR data had the highest accuracy with ground reality.
    Keywords: Arc- hydro, IDRISI, Laser, Shast-Kalateh, Wilcoxon test
  • Salahudin Zahedi *, Kaka Shahedi, Mahmod Habibnejad Rawshan, Karim Solimani, Kourosh Dadkhah Pages 1086-1100

    This study was conducted to evaluate the capability of the DHSVM model to simulate hydrological processes in a mountainous watershed with a minimum agricultural land use. The required climatic parameters were set for the daily time step. The inverse distance method was used to interpolate the climatic variables from the stations to the network cells. Time inputs to the model were prepared for the years 2008 to 2013. The land cover map was prepared using the supervised classification method of Landsat TM data. The stream network map was generated using the DEM map in ArcGIS software. The soil texture map was prepared using field sampling and in the laboratory. Primary tests to the determine sensitivity of input parameters showed that this model is sensitive to lateral hydraulic conductivity, exponential coefficient of hydraulic conductivity, porosity, field capacity, and minimum stomatal resistance. In this study, except for the lateral hydraulic conductivity and exponential decrease coefficient, all other parameters (soil and vegetation) were determined based on previous studies and field measurements in a similar way for both categories of data.  The time series of the data were divided into three, warm- up or preparation periods (2008-2009), calibration (2009-2011) and validation (2011-2013). The model was calibrated using stream flow data from 2008 to 2010. Different efficiency criteria were calculated between simulated and observed flows. NSE value for calibrating was 0.59 and for validation was 0.606. In general, the results of this model implementation in the studied basin with the quality and quantity of input data to the model are satisfactory.

    Keywords: DEM, Inverse distance method, precipitation, Runoff simulation, Vegetation cover
  • Alireza Habibi *, Hamidreza Peyrowan Pages 1101-1115
    The erosion rate ranking of geological formations can be a useful way for identifying and prioritizing the watershed sub-basins and it is important in view of decision making and management of the watersheds. Therefore, the present research was conducted with the aim of prioritizing the implementation of soil conservation operations in the Hablehrood sub-basins in northern Garmsar based on the degree of sensitivity of rock units to erosion. The method is based on the expert opinions and rainfall simulator experiment and comparison of the obtained results with erosion and sediment estimations of empirical models such as PSIAC, EPM and SWAT. Results showed that erosion rate ranking of the sub-basins based on the results of rainfall simulator conformed to the output of the three mentioned models in 12 sub-basins of 21 sub-basins and in other six sub-basins with two models, and in the remaining three sub-basins, it only conformed to one model output. Rainfall simulation results showed the highest correlation with the PSIAC model with a specific sediment yield of 9.2 t km-2 and based on the results of the observation data of the Bonkouh sediment-debit station, a special sediment of 8.02 t km-2 without considering the bedload, it became clear that the PSIAC model provided the most reliable estimate of sediment yield. Thus, matching the results of rainfall simulator in the erosion rate ranking of sub-basins with the PSIAC model shows that the rainfall simulator study on lithology units quite reliable with a 90% confidence level for erosion ranking classification of sub-basins and it can be used in similar basins.
    Keywords: Experimental erosion, sediment yield models, Lithology, rainfall simulator, ranking, sediment yield
  • Ehsan Hajibabaei, Seyed Abbas Hosseini *, Mojtaba Saneie Pages 1116-1129
    Bedload movement plays an essential role in the process of bedload transport and morphological characteristics of rivers. Slope, flow rate and particle size are important parameters in the amount of bedload transport in the erodible beds. Many studies have been investigated the effects of these parameters on the non-erodible beds. In this research, performing a laboratory model in the erodible substrates, the effects of slope, flow rates, particle size and suspended particle concentration on the amount of bedload transport was investigated. The experiments were carried out in the discharge rate of 0.90 to 4.75 ls-1 with the concentrations of the suspended particles 0, 10gl-1 and the slopes of 2, 3 and 5 percent, on the uniform non cohesive particles with the grain diameter of 1.7 and 3.29 mm. The Froude numbers of these currents were obtained in the range of 0.93 to 1.51 and the non-dimensional bed load discharge was calculated in the range of 0.004-0.131. In the experimental results, the variation of the bedload transport capacity in relation to the discharge was shown in the different slopes and grain sizes. Furthermore, increasing the concentration of suspended particles to 10 gl-1, did not has a significant effect on the bed transport capacity. Applying dimensional analysis, the effective parameters on the non-dimensional bed load discharge (ϕ)were investigated. Moreover, to determine ϕ relation to the shear stress (ϴ), particle size (D*) and slope (S). In the scope of the experiment, an experimental relationship was proposed. Results indicated that for determining the non-dimensional bedload discharge in the steep slopes of erodible beds, considering the slope and dimensionless particle diameters as independent parameters had a better result than shear stress correction. Sensitivity analysis of effective parameters on the experimental relationship showed that the slope parameter had the most effect on the experimental relationship.
    Keywords: Erodible Bed, Shear Stress, Slope, Concentration, Non-dimensional bed load discharge
  • The study of Maharlu Lake area and its marginal land use changes using Landsat images
    Mohseen Kazemi, Sadat Feiznia *, Hassan Khosravi, Sadegh Naji, Hamid Mesbah Pages 1130-1139
    Monitoring the area and their marginal land uses changes in lakes are one of the strategies to achieve proper management of lakes and wetlands. In the present study to monitor Maharlu Lake area and its marginal land uses changes in Fars Province, the Landsat images of 1987, 2001 and 2013 were selected in wet and dry periods (March and September). By applying geometric and atmospheric corrections, the maximum probability algorithm was used for providing land use map. The Kappa coefficients for the September of 1987, 2001 and 2013 were 0.85, 0.88 and 0.89, and for April of 1987 and 2013 were 0.86 and 0.88, respectively. After providing land use map and validation, the method of comparing satellite images was used to monitor the changes. The changes were monitored by comparing Landsat images after classification. Results showed that the Maharlu Lake area has decreased by 82% in September 2013 compared to 1987. This reduction was 20% in March, 2013 compared to 1979. By reducing the water level of lake in September, bare soil and saline lands were increased by 39 and 37.5%, respectively. Agricultural and range lands have been decreased by 28 and 3.5% from 1987 to 2013, respectively. In general, the area under cultivation around the Maharlu Lake and the water level has been decreased significantly due to the lack of significant changes in rainfall during the long-term period and significant increase in evapotranspiration of Maharlu area during the last three decades. Due to recent droughts, bare soils and saline lands have been increased during this period. This has different consequences which require the proper management and planning of lakes and wetlands, especially during the drought periods.
    Keywords: ENVI software, Fars province, Maximum probability algorithm, Monitored classification, Proper management
  • Jaber Salehpoor, Afshin Ashrafzadeh *, Seyed Ali Moussavi Pages 1140-1153
    In the present study, the effect of climate change on the flow of the Hablehroud River was assessed, using the HadCM3 general circulation model, the LRAS-WG downscaling model, and the SWAT hydrologic model. First, using the LARS-WG model, the output of HadCM3 model in the period of 2011-2040 was downscaled and the necessary data for the SWAT model were obtained. The downscaling results showed that there is no meaningful difference between the future precipitation and the precipitation observed in the base period of 1995-2010. It was also observed that in the A2, B1, and A1B emission scenarios, the mean of minimum temperature will increase by 0.59, 0.47, and 0.43 0C, respectively, and the mean of maximum temperature will increase by 0.51, 0.39, and 0.35 0C. In the next stage, the SWAT model was calibrated and validated using the monthly flow data recorded at Bonkouh gaging station located at the outlet of the basin. The values of the coefficient of determination and Nash-Sutcliffe in validation phase were 0.8 and 0.72, respectively. Introducing the downscaled rainfall and temperature data to the SWAT model, the variation of the basin outflow was simulated in the period of 2011-2040. Results showed that in the three scenarios under study, the annual flow will increase 10.66, 17.72, and 17.52% in comparison to the base period.
    Keywords: Bonkouh gaging station, downscaling, General Circulation Model, SWAT-CUP Model, Sensitivity analysis