فهرست مطالب

تحقیقات منابع آب ایران - سال پانزدهم شماره 3 (پیاپی 50، پاییز 1398)
  • سال پانزدهم شماره 3 (پیاپی 50، پاییز 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/07/09
  • تعداد عناوین: 30
|
  • سعید نجارقابل*، مهدی ضرغامی، مسیح اخباری، عطاالله ندیری صفحات 1-16
    تعاملات اجتماعی-هیدرولوژیکی یکی از الزامات مهم برای مدیریت منابع آب در مناطق تحت تنش آبی است. آبخوان اردبیل یکی از آبخوان های ممنوعه تحت فعالیت های شدید رو به رشد است. سطح آب زیرزمینی در این آبخوان به طور چشمگیری کاهش یافته است و این منطقه را به سوی یک فاجعه ی محیط زیستی هدایت می کند. در این مطالعه، یک مدل شبیه سازی-بهینه سازی برای حل مشکل آب زیرزمینی اردبیل توسعه داده شده است که تغییرات تراز آب زیرزمینی را شبیه سازی و مقادیر بهینه برای استخراج آب را تعیین می کند. این مدل ها به وسیله ی یک روش جدید توسعه داده شده در MATLAB به هم متصل شده اند که امکان دسترسی به بسته های مختلفMODFLOW را فراهم کرده و برای اجرای مکرر مدل ها حافظه کمتری را اشغال می کند. مدل شبیه سازی-بهینه سازی به منظور شبیه سازی رفتار و تعامل ذینفعان به یک مدل عامل بنیان متصل شده است. به همین منظور ابتدا ذینفعان کلیدی و مطلوبیت هر یک از آن ها تعیین شده است. سپس الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات به منظور برآورد مقادیر برداشت آب، استفاده و در مرحله بعد با استفاده از روش برنامه ریزی سازشی بهترین گزینه از میان مجموعه جواب ها با لحاظ دید کارشناسی انتخاب شده است. در نهایت، مدل عامل بنیان با در نظر گرفتن تنش های اجتماعی و قوانین مدیریتی (تشویقی و جریمه ای) مقادیر برداشت نهایی را فراهم کرده است. نتایج نشان می دهد که تقاضای آب زیرزمینی در مقایسه با مقدار اولیه به میزان 22 درصد کاهش یافته است. این میزان کاهش تقاضا باعث افزایش 90 سانتی متری سطح آب زیرزمینی به طور متوسط برای کل دشت شده است.
    کلیدواژگان: مدل عامل بنیان، مدلسازی آب زیرزمینی، مدل بهینه سازی، برنامه ریزی سازشی، آبخوان دشت اردبیل
  • حسن نظری مجدر، علی مریدی*، جعفر یزدی، احمد خزایی پول صفحات 17-32
    برنامه ریزی صحیح منابع آب در حوضه هی مرزی به دلیل فقدان یا عدم دسترسی به اطلاعات هواشناسی و هیدرولوژی کشورهی همسیه با سختی روبروست. در ین مقاله با تلفیق مدل هیدرولوژیکی SWAT و مدل برنامه ریزی منابع آب WEAP سعی شده است تا به بررسی اثر توسعه بالادست و همچنین تغییر اقلیم برکاهش منابع آب ورودی از حوضه مرزی هریرود به کشورهی یران و ترکمنستان صورت پذیرد. سال هی 1955 تا 1996 بری دوره صحت سنجی و از سال 1997-2016 بری واسنجی مدل SWAT قرار داده شد. عدد R2 و NS بترتیب 66/0 و 65/0 بری دوره صحت سنجی و 7/0 و 72/0 بری دوره واسنجی به دست آمد. اغلب مناطق حوضه آبریز سد دوستی با افزیش دما (در حدود 5/1 تا 8/3 درجه) و کاهش بارش به ویژه در مناطق کوهستانی بالادست مواجه خواهد بود. بر اساس نتیج به دست آمده در صورت بهره برداری از سد سلما و اعمال سناریو تغییر اقلیم RCP8.5 اطمینان پذیری حجمی و پیداری تامین آب کشاورزی کشورهی یران و ترکمنستان به کم تر از 3 درصد تقلیل می یابد. تغییر الگوی آب و هویی و احداث سد سلما تامین نیازهی زیست محیطی در پائین دست سد دوستی را با چالش جدی روبرو خواهد کرد. ین موضوع ضرورت برقراری دیپلماسی آب بین کشورهی یران، افغانستان و ترکمنستان را دوچندان می کند. در صورت ادامه روند فعلی جالشهای جدی اجتماعی در دشت سرخس ناشی از عدم امکان تامین آب ایجاد خواهد شد. همچنین برای تامین آب شرب مشهد می بایستی منابع تامین با اطمینان پذیری بیشتر شناسایی شود.
    کلیدواژگان: حوضه آبریز سد دوستی، رودخانه مرزی، تغییر اقلیم، ترکیب مدل SWAT-WEAP
  • محمد مصطفایی اوندری، حامد کتابچی* صفحات 33-48

    آب زیرزمینی در مناطق ساحلی یکی از منابع اصلی آب شیرین به شمار می آید. در صورت پیشروی آب شور دریا به آبخوان های ساحلی، بهبود وضعیت منابع آب زیرزمینی نیازمند اقدامات درازمدت و پرهزینه می باشد. لذا پیشگیری از وقوع پیشروی بی رویه آب شور دریا امری ضروری است. برای این منظور می توان از مدل های شبیه سازی بهینه سازی تلفیقی به عنوان مدل تصمیم برای تعیین راهبردهای مدیریتی بهینه استفاده نمود. در این مطالعه از مدل تصمیم شبیه سازی بهینه سازی آبخوان ساحلی دشت عجب شیر با بهره گیری از مدل عددی سوترا و الگوریتم بهینه سازی فراکاوشی جامعه مورچه ها برای اتخاذ تصمیمات مدیریتی مدنظر، استفاده شده است. به منظور کاهش زمان اجرای مدل، از پردازش موازی در محاسبات جمعیت الگوریتم بهینه سازی استفاده شده است و این امر سبب تسریع محاسبات گردید. دو مسئله مدیریتی مورد بررسی در این مطالعه شامل توابع هدف و قیودی با رفتار متضاد بوده است که حداقل نمودن نرخ تغذیه خالص (به معنی حداکثر کردن برداشت از آبخوان) و کنترل پیشروی آب شور (جلوگیری از بدتر شدن وضعیت شوری در نقاط کنترلی) را سبب می شود. نتایج حاصل از اجرای مدل تصمیم شبیه سازی بهینه سازی نشان داد که با تغییر الگوی برداشت از نواحی مختلف آبخوان، در مسئله اول تغذیه خالص آبخوان در نیمه دوم سال نسبت به شرایط فعلی 87/1- میلیون مترمکعب کاهش می یابد (افزایش برداشت) و در مسئله دوم، متوسط غلظت شوری در نقاط کنترل، 30 درصد کاهش پیدا می کند.

    کلیدواژگان: آبخوان دشت عجب شیر، برداشت آب زیرزمینی، پردازش موازی، پیشروی آب شور، مدل تصمیم شبیه سازی بهینه سازی
  • لیلی شرفی پور*، مصطفی احمدوند صفحات 49-61
    هدف این پژوهش واکاوی رفتار مدیریت مصرف آب و تعیین کننده های آن در بین گندمکاران شهرستان ارزوئیه در استان کرمان بود. این تحقیق از نظر ماهیت از نوع کمی، با توجه به هدف از نوع تحقیقات کاربردی و از لحاظ نحوه‏ی گردآوری داده ‏ها جزء تحقیقات توصیفی- تحلیلی از نوع همبستگی است که به شیوه پیمایش انجام پذیرفت. جامعه آماری پژوهش گندم‏کاران آبی بخش مرکزی شهرستان ارزوئیه بود (1350=N) که با استفاده از جدول نمونه ‏گیری بارتلت و همکاران، 132 کشاورز از طریق روش نمونه ‏گیری تصادفی ساده مورد بررسی قرار گرفتند. ابزار گردآوری داده ‏ها، پرسشنامه محقق‏ ساخته بود که روایی ابزار سنجش توسط پانل متخصصان دانشگاهی و بخش اجرا تایید شد. برای سنجش پایایی ابزار پژوهش نیز مطالعه ا‏ی پیش‏آهنگ در خارج از جامعه‏ ی آماری و طی چند مرحله انجام گرفت و پایایی آن با استفاده از محاسبه ضریب آلفای کرونباخ (86/0- 58/0) به دست آمد. برای تجزیه و تحلیل داده ها از نرم افزار SPSS استفاده شد. طبق نتایج، متغیر رفتار مدیریت مصرف آب با میانگین 68/4 گویای این است که رفتار مصرف آب گندمکاران مورد مطالعه در حد نسبتا مطلوبی قرار دارد و حکایت از آن داشت که کشاورزان در عمل اقداماتی در راستای کاهش مصرف آب انجام داده ‏اند. همچنین بین سن، تحصیلات و بعد خانوار با رفتار مدیریت مصرف آب رابطه معناداری وجود ندارد. نتایج تحلیل تشخیصی نشان داد ویژگی های ساختار مزرعه گندم‏کاران (میزان وسعت اراضی، سطح زیر کشت کل محصولات، سطح زیر کشت گندم، نوع روش آبیاری و منبع تامین آب) مهمترین متغیرهای تعیین کننده رفتار مدیریت مصرف آب کشاورزان به‏ شمار می‏روند.
    کلیدواژگان: تحلیل ممیزی، ترویج کشاورزی، رفتار مدیریت آب کشاورزان، حفاظت آب، ارزوئیه
  • ایمان مصلحی، محمدرضا جلیلی قاضی زاده*، احسان یوسفی خوش قلب صفحات 62-77

    تشخیص داده های نویز(پرت یا غیرعادی) از داده های جریان در شبکه های توزیع آب در مرحله آماده سازی و پیش پردازش داده ها برای دستیابی به داده های تاریخی قابل اعتماد انجام می گیرد؛ که در بهبود روش های ارزیابی و مدیریت نشت و بهره برداری موثر از شبکه، مهم و ضروری است. هدف از ارائه این مقاله توسعه یک متدولوژی جدید بر مبنای روش های یادگیری بدون نظارت، جهت شناسایی داده های پرت یا غیرعادی در یک مجموعه داده های جریان در شبکه های توزیع آب می باشد. متدولوژی توسعه داده شده شامل مراحل 1- جمع آوری داده های مورد نیاز، 2- صحت سنجی و نرمال سازی داده ها و 3- شناسایی و کشف داده های پرت یا غیرعادی با استفاده از الگوریتم خوشه بندی مکانی مبتنی بر چگالی مقاوم در مقابل نویز (DBSCAN) می باشد. متدولوژی پیشنهادی برای داده های جریان ورودی به یک منطقه در شبکه توزیع آب شهری تهران با تواتر زمانی برداشت داده 15 دقیقه برای سال 1394 به کار برده شد. نتایج نشان داد که متدولوژی توسعه داده شده قابلیت شناسایی داده های پرت ناشی از انواع شکستگی ها و مصارف مجاز غیرمعمول نظیر مصارف ناشی از تغییر در الگوی مصرفی جمعیت یا مصارف مجاز غیرعادی را دارد. از اینرو این متدولوژی را می توان به عنوان یک ابزار کاربردی و انعطاف پذیر برای پایش داده های جریان و شناسایی و حذف انواع داده های پرت از آنها مورد استفاده قرار داد.

    کلیدواژگان: داده پرت، خوشه بندی مبتنی بر چگالی، الگوریتم DBSCAN، داده های جریان، شبکه توزیع آب
  • طیبه امیدی، علی باقری*، نادر حیدری صفحات 78-90
    عدم توازن بین عرضه و تقاضای آب در کشور، مدیریت منابع آب را به خصوص در بخش کشاورزی با چالش روبرو ساخته است. از طرفی مبادلات بین المللی محصولات کشاورزی و تجارت آب مجازی که به عنوان آب نهفته شده در کالاها تعریف میشود، میتواند یکی از راهکارهای مدیریت آب باشد. آب پنهان یا آب نهفته مقدار آبی است که در فرآیند تولید یک کالا یا محصول از لحظه شروع تا پایان، مصرف میشود. این مفهوم همچنین به صورت آب مجازی یا آب سایه ای نیز شناخته میشود. چغندرقند و نیشکر از جمله محصولاتی میباشند که نیاز آبی بالایی دارند. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار کراپ وات مقدار نیاز آبی خالص و آب مجازی تولید محصول چغندرقند، نیشکر و شکر حاصل از آنها محاسبه گردید و سپس به بررسی مبادله آب مجازی و میزان وابستگی این محصولات به سایر کشورها پرداخته شد. در این تحقیق نشان داده شد که در صورت واردات شکر از سایر کشورها، به جای تولید در داخل براساس کشت چغندرقند و نیشکر در استانهای مختلف ایران، در مجموع حدود 13 میلیارد مترمکعب آب در طی دوره 1393-1384 صرفه جویی میشد. درعین حال، براساس آمار واردات شکر در دوره مزبور، بیشترین میزان واردات آب مجازی این محصول مربوط به کشورهای امارات متحده عربی، برزیل، سوئیس، انگلستان و هند میباشد. با توجه به اثرات بلند مدت تجارت آب مجازی، وابستگی بیش از حد به سایر کشورها ریسک امنیتی به دنبال دارد.
    کلیدواژگان: تجارت آب مجازی، آب پنهان، سیاستگذاری صادرات و واردات شکر، وابستگی آبی
  • هادی مدبری، علیرضا شکوهی* صفحات 91-104
    تالاب ها یکی از مهمترین زیستگاه های طبیعی در جهان بوده و دارای ارزش ها و فواید بسیاری به ویژه در گردش انرژی در محیط زیست میباشند. جانوران و گیاهان در این محیط آبی به هم وابسته اند و نقش اکولوژیک هریک از آنها، ادامه حیات در این اکوسیستم را امکان پذیرمی نماید. به منظور حفظ ارزشهای زیست محیطی و اقتصادی-اجتماعی تالاب ها، تعیین مقدار آب مورد نیاز برای تامین نیازهای اکولوژیکی مرتبط با آنها ضروری می باشد. تالاب بین المللی انزلی به عنوان مطالعه موردی در پژوهش حاضر انتخاب شد. در این پژوهش تخمین نیاز آبی زیست محیطی تالاب انزلی، که به عنوان یکی از تالاب های مهم ایران در فهرست کنوانسیون رامسر ثبت شده و دارای ارزش های زیستگاهی متنوع می باشد، توسط یک رویکرد ترکیبی اکولوژیکی-هیدرولوژیکی به دست آمد. در این روش وضعیت هیدرولوژیکی تاریخی رودخانه های ورودی به تالاب و تراز سطح دریای خزر که از عوامل تاثیر گذار بر روی فاکتورهای هیدرولوژیکی تالاب هستند، بررسی گردید و با درنظرگرفتن توابع اکولوژیکی مهم برای تالاب انزلی، شاخص کلیدی انتخاب شد. ارتباط بین عمق و تراز آب تالاب با شرایط اکولوژیکی شاخص منتخب در سالها و بخشهای مختلف تالاب بررسی گردید و تراز اکولوژیکی و همچنین حجم متناظر با آن برای تالاب در دو سطح حداقل و مطلوب تعیین گردید.
    کلیدواژگان: نیاز آبی زیست محیطی، تالاب، شاخص اکولوژیکی، روش اکوهیدرولوژیکی، تالاب انزلی
  • هانیه اسدی، کاکا شاهدی*، ری سایدل، سید مصطفی کلامی هریس صفحات 105-119
    برآورد دقیق مقدار رسوبات حمل شده توسط رودخانه ها، در مدیریت منابع آب از اهمیت بسیاری برخوردار است. بنابراین شناسایی و پیشنهاد مدلهای مناسب جهت برآورد رسوب معلق از اهداف مهم تلقی میشود که استفاده از روش نوین مدلهای هوشمند از جمله شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیون بردار پشتیبان در این زمینه تحول عظیمی وجود آورده است. یک گام مهم در مدلسازی رسوب معلق با استفاده از این مدلها، انتخاب ورودی های مناسب میباشد، زیرا ساختار و نتایج مدل را تحت تاثیر قرار میدهند. با توجه به اینکه در اکثر مطالعات در زمینه برآورد رسوب معلق با استفاده از مدلهای داده محور، تنها از متغیرهای اقلیمی و هیدرولوژیکی به عنوان متغیرهای تخمینگر استفاده گردیده است. بنابراین پژوهش حاضر به منظور تعیین متغیرهای ژئومورفولوژیکی اثرگذار و قابل دسترس در تخمین رسوب معلق در حوضه آبخیز تمر طراحی گردید. برای دستیابی به این هدف، نقش شاخص اتصال رسوبی به عنوان یک ورودی هیدروژئومورفیک علاوه بر ورودی های هیدرولوژیکی با استفاده از مدلهای مذکور در تخمین رسوب معلق مورد ارزیابی قرار گرفت. مقایسه نتایج الگوهای ورودی مختلف نشان داد که شاخص اتصال رسوبی به همراه متغیرهای هیدرولوژیکی کارایی مدلها را بهبود میدهد و این بهبود به صورت کاهش (9/63% و 26/36%) در مجذور میانگین مربعات خطا و افزایش قابل توجه (25/80% و 21/85%) در ضریب کارایی ناش_ساتکلیف و (13/20% و 45/94%) در ضریب تبیین به ترتیب در مدلهای شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیون بردار پشتیبان میباشد. نتایج این پژوهش با توجه به برآورد دقیقتر رسوب معلق در طراحی و مدیریت منابع آب با ارزش میباشد.
    کلیدواژگان: مدلسازی رسوب معلق، شبکه عصبی مصنوعی، رگرسیون بردار پشتیبان، شاخص اتصال رسوبی
  • پروین گلفام، پریساسادات آشفته* صفحات 120-132

    هدف از انجام پژوهش حاضر، توسعه روش های تصمیمگیری چندمعیاره کوپراس و کوپراس خاکستری در انتخاب بهترین گزینه سازگاری با اثرات پدیده تغییر اقلیم در تامین آب بخش کشاورزی در حوضه آبریز قرنقو در استان آذربایجان شرقی است. بدینمنظور با توجه به شرایط هیدرواقلیمی موجود، سناریوهای سازگاری در بخش کشاورزی انتخاب و با استفاده از نتایج حاصل از مدل ارزیابی و برنامهریزی منابع آب (WEAP)، شاخصهای ریسک در هر سناریو بر پایه روابط ریاضی محاسبه میشوند. بهمنظور اولویتبندی و انتخاب بهترین گزینه، سناریوهای سازگاری بهعنوان گزینه ها و شاخصهای ریسک بهعنوان معیار در دو روش تصمیمگیری چندمعیاره کوپراس و کوپراس خاکستری در نظر گرفته میشوند. نتایج نشان میدهندتغییرات شاخصهای ریسک در صورت اعمال سیاستهای سازگاری بهبود یافته، بهطوری که شاخص ریسک خشکسالی با کاهش مصرف آب بهمیزان پنج تا 25 درصد کاهش خواهد یافت. هم چنین بهترین گزینه سازگاری با اثرات پدیده تغییر اقلیم با استفاده از روش کوپراس گزینه پنجم یعنی کاهش 25 درصد حجم تقاضای آب در بخش کشاورزی است در حالیکه روش کوپراس خاکستری گزینه دوم یعنی کاهش 10 درصدی حجم تقاضا را بهعنوان گزینه برتر معرفی کرد. گرچه همواره باید در نظر داشت که هرگونه پیش بینی نتایج برای سال های آینده به دلیل شرایط پیچیده اقلیمی و اثرات متغیر ناشی از آن با عدم قطعیت همراه است.

    کلیدواژگان: روش های تصمیم گیری چندمعیاره، روش کوپراس، کوپراس خاکستری، شاخص های ریسک، مدیریت منابع آب
  • علی طالبی*، زهرا نوری، محمد امین اسدی صفحات 133-143

    در این پژوهش، مولفه های بیلان آبی حوزه آبخیز مهرگرد با استفاده از مدل هیدرولوژیکی SWAT شبیه سازی شد. هدف اصلی این پژوهش، آزمون کارایی مدل و قابلیت استفاده از آن به عنوان شبیه ساز بیلان آب در حوزه آبخیز مهرگرد می باشد. به همین منظور اطلاعات لازم شامل بارش، حداقل و حداکثر دما، ساعات آفتابی، رطوبت نسبی، سرعت باد روزانه و دبی ماهانه و هم چنین نقشه های مورد نیاز شامل مدل رقومی ارتفاعی (DEM)، کاربری اراضی و خاکشناسی تهیه شد. آنالیز حساسیت با استفاده از روش هر بار یک پارامتر (OAT) به منظور مشخص کردن پارامترهای حساس مدل انجام پذیرفت. در ادامه به منظور واسنجی و اعتبارسنجی مدل از الگوریتمSUFI2 استفاده شد. فرآیند واسنجی برای بازه زمانی 2004 تا 2012 و فرآیند اعتبار سنجی برای بازه زمانی 2013 تا 2016 انجام شد. دقت شبیه سازی رواناب ماهانه با استفاده از شاخص های ضریب تعیین (R²) و نش ساتکلیف (NSE) برای فرآیند واسنجی و اعتبارسنجی به ترتیب 73/0، 69/0 و 71/0، 58/0 مشاهده شد. نتایج نشان داد که به طور متوسط حدود 64 درصد بارش از طریق تبخیر و تعرق وارد اتمسفر می شود. حدود 31 درصد آن به صورت رواناب سطحی و جریان جانبی و بازگشتی مستقیما به آبراهه ها وارد می شود. در نهایت از شش درصد آب وارد شده به لایه های خاک، نزدیک یک درصد آن به سفره‎ های عمیق آب زیرزمینی می پیوندد. نتایج حاصل از پژوهش، نشان دهنده کارایی قابل قبول مدل SWAT در شبیه سازی بیلان آب حوزه آبخیز مهرگرد است. بنابراین این مدل می تواند برای برنامه ریزی دقیق تر منابع آب این منطقه راهگشای مناسبی باشد.

    کلیدواژگان: بیلان آب، رواناب سطحی، شبیه سازی هیدرولوژیکی، واحد پاسخ هیدرولوژیکی
  • مصطفی بنی طالبی دهکردی، حسین رضایی* صفحات 144-154
    دریاچه ارومیه بزرگ ترین دریاچه داخلی و یکی از دریاچه های بسیار شور جهان است. مساحت حوضه آبریز آنKm2 51876 است. در سال های اخیر به علت برداشت بی رویه از منابع آب، پروژه های جاه طلبانه و کاهش بارش ها، تراز سطح دریاچه با افت چشمگیری روبرو شده است. یکی از عوامل مهم برای بررسی کاهش تراز دریاچه ارومیه، ارزیابی بیلان آبی حوضه آبریز آن می باشد که در این تحقیق، جهت ارزیابی بیلان آبی از روش های مختلفی مانند مدل GLEAM، بیلان آبی دریاچه و مطالعات بهنگام سازی مدیریت منابع آب ایران استفاده شده است. بر اساس نتایج به دست آمده از مدل GLEAM آب تجدید پذیر حوضه در سال آبی 1395-1394 برابرMCM 5780.59 بوده که بیش از 83% آن صرف کشاورزی شده است؛ مجموع مصارف شرب، صنعت و کشاورزی حوضه آبریز دریاچه دریاچه معادلMCM5408.97 که معادل 93.5% آب تجدید پذیر حوضه می باشد ؛ آب تجدید پذیر تخمین زده شده با استناد به مطالعات شرکت مدیریت منابع آب حدود 3% کمتر و این مقدار با استناد به داده های آماری 45% بیشتر از نتایج GLEAM محاسبه شده است. نکته حائز اهمیت دیگر این است که حوضه در سال آبی مذکورMCM 1541.02 از پتانسیل آبی خود را استفاده کرده که از این مقدار تنهاMCM 421.4 آن مربوط به افت سطح آب در دریاچه بوده وMCM 1119.62 باقیمانده از سفره های آب زیرزمینی تامین شده که منجر به افت تراز آب زیرزمینی در کل حوضه شده است. این در حالی است که آمار ارائه شده از جانب شرکت مدیریت منابع آب، برداشت از آب های زیرزمینی را در سال آبی 90-89،MCM 2210.99 اعلام داشته است.
    کلیدواژگان: حوضه آبریز دریاچه ارومیه، آب تجدید پذیر، تبخیر و تعرق واقعی، GLEAM
  • حمید سنگین آبادی، بهرام ثقفیان*، مجید دلاور صفحات 155-166
    اگر چه تحقیقاتی در خصوص پایش و تحلیل خشکسالی هواشناسی صورت گرفته، لیکن پژوهش های انجام شده در زمینه خشکسالی آب زیرزمینی در مناطق با برداشت زیاد محدود است. در این تحقیق، ضمن بررسی اثرات برداشت از آبخوان، خشکسالی آب زیرزمینی در دشت قزوین بر مبنای تراز طبیعی آب زیرزمینی تحلیل می گردد. تراز آب زیرزمینی با استفاده از مدل ترکیبیMODFLOW-ANN در طول یک دوره 50 ساله و یک دوره سه ساله طبیعی سازی شد. خشکسالی آب زیرزمینی با استفاده از شاخص خشکسالی آب زیرزمینی SGI پایش شده و با شاخص های خشکسالی هواشناسیSPI و هیدرولوژیکی SHDI مقایسه گردید. همچنین، ویژگی خشکسالی های به وقوع پیوسته در دوره مذکور محاسبه شده و مناطق با خطر بیشتر مشخص شدند. نتایج حاکی از افت شدید تراز آب ناشی از برداشت از آب زیرزمینی است. همچنین دشت قزوین در 47 درصد مواقع در شرایط خشکسالی آب زیرزمینی با تداوم زیاد قرار دارد. تغییر در تراز آب زیرزمینی دارای تاخیر زمانی 9 ماهه با تغییرات بارش و جریان آب سطحی است. همچنین، همبستگی خشکسالی آب زیرزمینی با خشکسالی هیدرولوژیکی بیشتر از همبستگی با خشکسالی هواشناسی است. شهرستان بوئین زهرا دارای خطر خشکسالی بیشتر و قزوین و البرز خطر خشکسالی کمتری نسبت به سایر مناطق دارند.
    کلیدواژگان: اثرات برداشت از آب زیرزمینی، خطر خشکسالی، تراز طبیعی، شاخص SGI
  • مریم شادیوند، علی سایه میری*، حشمت الله عسگری صفحات 167-177

    یکی از ابزارهای موثر مدیریت تقاضای آب، شناخت کشش های قیمتی و درآمدی تقاضای آب می باشد. در این مطالعه با استفاده از روش مرور سیستماتیک و متاآنالیز، عوامل موثر بر کشش های قیمتی و درآمدی تقاضای آب خانگی در ایران، مورد بررسی قرار گرفته اند. بر این اساس، ابتدا با استفاده از رویکرد روزنتال و رابین در مرور سیستماتیک ومتاآالیز، اندازه اثرات کشش های قیمتی و درآمدی تقاضای آب خانگی محاسبه شده است. سپس با توجه به میزان عدم تجانس بین اندازه اثرات محاسبه شده، از مدل های اثرات تصادفی و ثابت برای ترکیب نتایج استفاده شده است. در نهایت با توجه به نتایج بدست آمده، متغیرهای مربوط به مشخصات تقاضای آب، داده های مورد بررسی، قیمت آب، ساختار نرخ قیمت گذاری آب، مدل مورد بررسی، روش تخمین، منطقه مورد مطالعه و دیگر مشخصات مطالعه، مقادیر برآورد شده کشش های قیمتی و درآمدی تقاضای آب خانگی موثر بوده اند، لذا سیاستگذاری مدیریت تقاضای آب بایستی براساس این ویژگی ها صورت پذیرد.

    کلیدواژگان: کشش قیمتی، کشش درآمدی، تقاضای آب، مرورسیستماتیک
  • مریم ساسانی، سید سجاد مهدی زاده محلی* صفحات 178-188
    بهره برداری بیش از حد از منابع آب زیرزمینی سبب پیشروی آب شور دریاها به سمت آبخوان های ساحلی می شود. پژوهش حاضر به بررسی اثر تغییر شیب بستر آبخوان بر مشخصات گوه شوری شامل (1) ضخامت ناحیه انتقالی، (2) موقعیت پنجه شوری و (3) حجم آب شور آبخوان می پردازد. بدین منظور از کد عددی SEAWAT استفاده شده و با تعریف سناریوهای مختلفی با تغییر در اندازه و جهت شیب طولی بستر، رفتار گوه شوری در یک آبخوان تحت فشار و بزرگ مقیاس ساحلی مشخص شده است. در این سناریوها به منظور آنالیز حساسیت، نوع ورود جریان از مرز خشکی و ضخامت آبخوان نیز متفاوت لحاظ شده است. بررسی ها نشان می دهد که با شرایط دبی ثابت در مرز خشکی، پیشروی شوری به سمت آبخوان و ضخامت ناحیه انتقالی در بستر با تغییر شیب از مثبت (شیب طولی به سمت دریا) به منفی (شیب طولی به سمت خشکی) افزایش یافته که افزایش حجم آب شور را در پی داشته است. از اینرو مسطح در نظر گرفتن بستر مقدار پنجه شوری، ضخامت ناحیه انتقالی در بستر و حجم آب شور را کمتر از سناریوهای مشابه با شیب منفی و بیشتر از سناریوهای مشابه با شیب مثبت پیش بینی می کند. نوع شرط مرزی ورودی جریان آب شیرین نیز بر نتایج تاثیرگذار است، به طوریکه با تغییر مرز خشکی از دبی ثابت به هد ثابت، مشخصات گوه شوری تغییرات کمتری داشته است. تغییر در شیب بستر سبب اثرگذاری در عامل ثقل (بار پتانسیل) در روابط حاکم خواهد شد و به همراه بار فشار نقش اساسی در این رخداد ایفا میکنند.
    کلیدواژگان: پیشروی شوری، آبخوان تحت فشار ساحلی، مدل SEAWAT، پنجه شوری، ضخامت ناحیه انتقالی
  • نادر حیدری* صفحات 189-205
    بهبود بهره وری آب در بخش کشاورزی یکی از الزامات استفاده پایدار از منابع آب، پایداری تولید، کاهش تقاضا برای آب، و تامین امنیت غذایی جمعیت رو به رشد کشور می باشد. در این تحقیق با بررسی و تحلیل نظرات کارشناسان، صاحبنظران، کشاورزان و در مجموع کلیه ذینفعان بخش های آب و کشاورزی، مسائل و چالش های از نوع نرم افزاری- مدیریتی (سیاست گذاری-تشکیلاتی و اقتصادی- اجتماعی) فراروی بهبود بهره وری آب کشاورزی در ایران تبیین و در قالب درخت های سلسله مراتبی موضوع بسط داده شد. بر اساس نتایج، ریشه اصلی مسائل فوق را به ترتیب می توان در پنج گروه اصلی مسائل1) انطباق ناکافی سیاست های کشور با بحث بهره وری آب، 2) فقدان برنامه عملیاتی مدیریت توامان عرضه و تقاضای آب کشاورزی، 3) کمبود راهکارها و انگیزه های کافی برای سرمایه گذاری در جهت توسعه، بهره برداری و نگهداری منابع و تاسیسات آبی، 4)کافی نبودن کارآمدی مدیریت در برنامه ریزی، مطالعه، طراحی و اجرا برای منابع و تاسیسات آبی کشور، و 5) عدم کفایت برنامه های آموزش، توانمند سازی و ظرفیت سازی در بهبود بهره وری آب طبقه بندی نمود.
    کلیدواژگان: بهره وری آب، سیاست گذاری، تشکیلاتی. اقتصادی، مسائل
  • هنگامه شیراوند*، مهدی دوستکامیان صفحات 206-217

    هدف از این مطالعه بررسی و تحلیل چرخه های و جهش های میانگین دمای جنوب غرب ایران بر اساس شبکه های عصبی و مدل های گردش عمومی جو تحت سناریوهای تغییر اقلیم می باشد. داده های مورداستفاده در این پژوهش شامل میانگین دمای روزانه ایستگاه های سینوپتیک اهواز، آبادان، دزفول، شهرکرد، لرستان و همدان داده های باز تحلیل NCEP و خروجی های مدل HadCM3 داده های نسل سوم مدل جهانی اقلیم تحت سناریو ی A2 و B2 برای دوره پایه (1991-1961 میلادی) می باشد. در این مطالعه به جز مراحل پیش بینی سایر مراحل از جمله واسنجی داده ها، ارزیابی و صحت سنجی مدل در نرم افزار متلب و برای ترسیم نقشه ها از سورفر بهره گرفته شده است. میزان برآورد دما بر اساس خروجی مدل های گردش عمومی Hadcm3 در سناریوی A2a و B2a در اکثر نواحی تا سال 2099 از روند افزایشی تا 5/1 درجه سانتی گراد برخوردار بوده است. نتایج حاصل از تحلیل چرخه های نشان داد که دما بر اساس خروجی شبکه های عصبی و مدل های گردش عمومی جو در سناریوی A2a و B2a دارای چرخه های کوتاه مدت 2 تا 4 ساله حاکم است. نتایج حاصل از آماره الکساندر سون بیانگر این است که میانگین دمای جنوب غرب ایران از سال 2050 به بعد دارای جهش معنی دارای می باشد.

    کلیدواژگان: مدل های گردش عمومی جو، شبکه عصبی، دما، نوسان، الکساندرسون
  • وحید نورانی، احسان فرومندی*، الناز شرقی صفحات 218-233

    در مقاله حاضر، جهت ارزیابی کیفیت زیست محیطی برای 500 پیکسل در اطراف تبریز در استان آذربایجان شرقی و همچنین 500 پیکسل در اطراف رشت در استان گیلان در ایران که از لحاظ اقلیم با یکدیگر متفاوت می باشند، با استفاده از محاسبات نرم و سنجش از دور، اندیس زیست محیطی EBV(Eco-environment Background Value) ، جهت تعیین کیفیت زیست محیطی مناطق، مورد بررسی قرار گرفته است. برای مدل سازی، از شاخص های پوشش گیاهی، رطوبت خاک، درخشندگی، دمای سطح زمین و داده های رقومی ارتفاعی که با استفاده از ابزار سنجش از دور تهیه شد و همچنین از داده های مربوط به بارش و دما به عنوان ورودی به مدل شبکه عصبی مصنوعی back propagation سه لایه، بهره گیری شده است. میانگین داده های مربوط به 8سال گذشته برای شاخص های مذکور، یک بار به صورت فصلی برای چهار فصل و بار دیگر به صورت سالانه برای مناطق مورد بررسی در اطراف تبریز و رشت وارد شبکه شدند. نتیجه حاصل، نشان گر عملکرد بهتر شبکه برای منطقه تبریز در فصل بهار با RMSE=0.0219 و R=0.9961 می باشد. به نظر می رسد دلیل عملکرد بهتر شبکه برای تبریز در مقایسه با رشت را می توان ضعف ابزار سنجش از دور در بررسی مکان هایی همچون گیلان دانست که پوشش گیاهی متراکم و رطوبت جوی بالایی دارند. به نظر می رسد تراکم پوشش-گیاهی و رطوبت بالا مانع از بازتاب مناسب و بدون انحراف از سطح زمین می شود و در دریافت داده های مورد نیاز، اخلال ایجاد می کند.

    کلیدواژگان: ارزیابی کیفیت زیست محیطی، سنجش از دور، داده های هواشناسی، شبکه عصبی مصنوعی
  • توحید علیقلی نیا، حسین شیبانی، امید محمدی*، موسی حسام صفحات 234-245
    ردپای آب نشان دهنده آب مصرفی واقعی محصولات در سه جزء آبی، سبز و خاکستری است، که امروزه در راستای مدیریت نوین منابع آب با رویکرد یکپارچه مورد توجه قرار گرفته است. به منظور ارزیابی مناسب آب مصرفی در بخش کشاورزی، لازم است که شاخص ردپای آب در اقلیم های مختلف مورد بررسی قرار گیرد. در این تحقیق به ارزیابی ردپای آب محصول گندم در نقاط استراتژیک از نظر منابع آب (آب آبی، آب سبز و آب خاکستری) و ارائه الگوی کشت بهینه در اقلیم های مختلف ایران پرداخته شد. ابتدا 33 استان کشور بر اساس اقلیم بندی یونسکو طبقه بندی شدند. تمامی ایستگاه ها در 6 اقلیم، خیلی مرطوب خنک گرم (PH-C-W)، نیمه خشک سرد گرم (SA-K-W)، نیمه خشک خنک خیلی گرم (SA-C-VW) ، خشک خنک گرم (A-C-W)، خشک معتدل گرم (A-M-W) و خشک خنک خیلی گرم (A-C-VW) دسته بندی شدند. ردپای آب محصول در هر سه جزء آب آبی، سبز و خاکستری در هر اقلیم محاسبه شد. نتایج نشان داد، بیشترین مقادیر ردپای آب آبی در قسمت های مرکزی و جنوبی، بیشترین مقدار ردپای آب سبز در قسمت های شمالی و غربی و بیشترین مقدار ردپای آب خاکستری در قسمت های جنوبی دیده می شود. میانگین ردپای آب سبز، آبی و خاکستری به ترتیب 3/503، 8/1392 و 2/286 متر مکعب بر تن بدست آمد. نتایج این تحقیق نشان داد که کشت محصول گندم در همه اقلیم ها مناسب نبوده و در اقلیم های A-C-W و A-C-VW ایران توصیه نمی گردد.
    کلیدواژگان: اقلیم بندی یونسکو، آب آبی، آب خاکستری، آب سبز، ردپای آب گندم
  • ساناز ابراهیمی ورزنه، حیدر زارعی*، پروانه تیشه زن، علی محمد آخوندعلی صفحات 246-257

    بررسی برهم کنش آب های سطحی و زیرزمینی به منظور مدیریت موثر منابع آب ضروری است. از آنجا که دشت دزفول- اندیمشک بزرگترین و مهم ترین دشت استان خوزستان از نظر کشاورزی می باشد و افزایش تقاضا به منظور استفاده از منابع آب سطحی و زیرزمینی در مصارف کشاورزی رو به گسترش است، لذا موجب شده است تا ارزیابی ارتباط آبخوان و رودخانه در جهت مدیریت صحیح منابع آب، از اهمیت بسزایی برخوردار شود. هدف از این پژوهش استفاده از تحلیل خوشه ای به منظور بررسی ارتباط آب های سطحی و زیرزمینی در بخش غربی دشت دزفول- اندیمشک می باشد. بدین منظور پارامترهای کیفی 37 چاه آب زیرزمینی و 3 ایستگاه هیدرومتری مربوط به رودخانه های شاوور، دز و کرخه در سه دوره ی آماری نرمال، خشک و ترسالی مورد بررسی قرار گرفتند. پارامترهای مورد بررسی شامل EC (هدایت الکتریکی)، کاتیون های اصلی (Ca2+،Mg2+، Na+،K+) و آنیون های اصلی (Cl-، HCO3-، SO42-) می باشد. با استفاده از تحلیل خوشه ای شباهت بین ایستگاه ها تعیین شد، نمودار درختی سه گروه متمایز را نشان می دهد، گروه اول شباهت بین رودخانه ی دز و شاوور و آبخوان ساحل راست دز را نشان داد، گروه دوم چاه های معرف کیفی ناحیه ی جنوبی دشت و گروه سوم بیانگر شباهت رودخانه ی کرخه با چاه های اطراف این رودخانه بودند. بررسی ها مشخص کرد، تغذیه ی رودخانه ی دز مستقیما بر بهبود کیفیت آبخوان دشت اثرگذار است و به نظر می رسد رودخانه ی کرخه کمترین شباهت را به منابع آب سطحی و زیرزمینی در دشت دارد.

    کلیدواژگان: تحلیل خوشه ای، تبادلات آبخوان و رودخانه، دشت دز غربی
  • الهام کلبعلی، سامان ضیایی*، مصطفی مردانی نجف آبادی، مهدی ذاکری نیا صفحات 258-271

    این مطالعه با هدف ارزیابی فنی و اقتصادی اثرات تغییر اقلیم بر بخش کشاورزی حوضه قره سو در استان گلستان انجام شده است. در قسمت اول، با استفاده از مدل بارش- رواناب IHACRES و داده های بارش، دما و رواناب ماهانه در دوره پایه (2010-1994)، میزان رواناب رودخانه قره سو در دوره 2040- 2011 شبیه سازی شد. سپس، وضعیت احتمالی تخصیص منابع آب و تامین نیاز بخش کشاورزی توسط مدل WEAP مورد بررسی قرار گرفت. در قسمت دوم، برای کاهش اثرات منفی تغییر اقلیم بر بخش کشاورزی با استفاده از مدل اقتصادی برنامه ریزی آرمانی، الگوی کشت بهینه با آرمان های حداقل مصرف آب و حداکثر سود در آینده تعیین گردید. نتایج قسمت اول نشان داد که رواناب در دوره های آتی نسبت به دوره پایه 31/34 درصد کاهش می یابد. همچنین، نتایج مدل WEAP، نشان دهنده افزایش نیاز تامین نشده بخش کشاورزی در منطقه مورد مطالعه در دوره آتی می باشد. این نتیجه بیانگر این است که در آینده، در صورت ادامه تغییر اقلیم، جهت کاهش اثرات منفی در بخش کشاورزی باید الگوی کشت منطقه به حذف پنبه و افزایش جو و برنج تغییر کند. این تغییرات در نتایج قسمت دوم مدل به واسطه یک مدل برنامه ریزی آرمانی مشخص شد. در الگوی بهینه کشت ارائه شده، میزان سود ناخالص کشاورزان منطقه مورد مطالعه در دوره 2040-2011 از 1386 میلیارد ریال به 1991 میلیارد ریال نسبت به سال پایه افزایش می یابد. پیشنهاد می شود با توجه به این که نتایج مدل برنامه ریزی آرمانی اهداف متضادی را در برگرفته است، از نتایج آن به عنوان یک راهنما برای مدیران تصمیم گیر استفاده شود.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، حوضه قره سو، استان گلستان، WEAP، برنامه ریزی آرمانی
  • سجاد شاکریان، حسن ترابی پوده*، بابک شاهی نژاد، حامد نقوی صفحات 272-282
    حوضه کارون از جمله مهمترین حوضه های تامین کننده منابع آب کشور می باشد با این وجود تاکنون مطالعه جامعی بر روی تغییرات بارش و دبی رودخانه های این حوضه انجام نشده است. نظر به اهمیت موضوع، تحقیق حاضر به بررسی روند تغییرات بارش و دبی رودخانه های این حوضه در74 ایستگاه هواشناسی و 46 ایستگاه هیدرومتری، در سه بازه زمانی ماهانه، فصلی و سالانه با استفاده از آزمون ناپارامتریک من - کندال (TFPW-MK) انجام گرفت.نتایج این تحقیق نشان می دهد که در مقیاس سالانه، 82 درصد ایستگاه ها دارای روند کاهشی می باشد. در مقیاس ماهانه، پر بارش ترین ماه های سال (دی، بهمن و اسفند) دارای روند کاهشی هستند بگونه ای که در اسفند ماه بیش از 99 درصد ایستگاه ها (73 ایستگاه) دارای روند کاهشی بوده و در مقیاس فصلی، 5/50 درصد بارش سالیانه حوضه، در زمستان به وقوع می پیوندد در این فصل بیش از 45 درصد ایستگاه ها (32 ایستگاه) دارای روند کاهشی معنی دار می باشد. نظر به روند کاهشی تغییرات بارندگی حوضه آبریز، روند دبی رودخانه ها می بایست کاهشی باشد که نتایج این تحقیق نیز موید این مطلب است و در مقیاس ماهانه، 87 درصد ماه های سال، دارای روندی کاهشی بوده و 63 درصد ماه ها، دارای روندی کاهشی معنی دار هستند.
    کلیدواژگان: روند، آزمون خود همبستگی، تغییرات بارندگی، حوضه کارون، TFPW-MK
  • حنانه محمدی کنگرانی*، حسن مقیم، ارشک حلی ساز صفحات 283-293
    در سال های اخیر با توجه به خشکسالی های متمادی ، پروژه های تغذیه مصنوعی به عنوان یک راه حل برای جبران کم آبی ها شناخته می شوند که علی رغم اثر بخشی آنها در توسعه ی مناطق، اطلاعاتی درخصوص میزان نقش آن ها در پایداری محیط زیستی مناطق در دست نیست. در این پژوهش، پروژه تغذیه مصنوعی کتویه (لارستان - فارس) در دو زمان پیش و پس از اجرا (1397و 1388) و با روش سازمان جنگل ها، مراتع و آبخیزداری (نشریه 505) مورد ارزیابی محیط زیستی قرار گرفته است. بدین منظور چهار معیار و 18 شاخص (شش شاخص برای آب، پنج شاخص برای پوشش گیاهی، سه شاخص برای کاربری اراضی و چهار شاخص برای خاک) بر اساس نظر خبرگان، دسترسی به اطلاعات در بازه های زمانی مورد مطالعه و نیز همخوانی شاخص ها با وضعیت زیست محطیی منطقه انتخاب شدند. برای وزن دهی به معیارها نیز از نظرات خبرگان در چارچوب روش دلفی و گلوله برفی استفاده گردید. نتایج نشان داد پایداری توسعه منطقه از بعد محیط زیستی پس از اجرای پروژه، تغییر قابل توجهی نسبت به پیش از اجرای آن کرده و منطقه از درجه پایداری متوسط در پیش از اجرای پروژه به درجه پایداری خوب در زمان پس از اجرای پروژه رسیده است. البته این ارتقاء درجه پایداری با یک شیب ملایم صورت پذیرفته است. لذا می توان چنین نتیجه گیری نمود که ساخت پروژه تغذیه مصنوعی توانسته است درجه پایداری محیط زیستی منطقه را ارتقاء بخشد.
    کلیدواژگان: ارزیابی پایداری، نشریه 505، تغذیه مصنوعی، محیط زیست، شاخص
  • وحید آقایی، حسین علیزاده*، عباس افشار، مجید احتیاط صفحات 294-303
    بانک آب به عنوان ابزاری کارا و موثر برای استفاده پایدار از منابع آبی و تخصیص بهینه منابع آبی بین کاربران در منطقه های خشک شناخته می شود. بانک های آب شرایط داد و ستد قانونی انواع آب سطحی و آب زیرزمینی را فراهم میکنند و با مدیریت مصرف و ذخیره آب امنیت آبی را برای منطقه به ارمغان می آورند. در این مقاله یک مدل ترکیبی هیدرولوژیکی و عامل بنیان در نرم افزار NetLogo به منظور بررسی اثرات هیدرولوژیکی و اقتصادی بازخرید حق آبه های کشاورزان و ذخیره آنها در آبخوان دشت رفسنجان توسعه داده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که بازخرید حق آبه کشاورزان توسط بانک آب در دشت رفسنجان می تواند به تعادل بخشی آبخوان کمک کند، ولی برای احیای آبخوان باید با سیاستهای دیگری از جمله کاهش حق-آبه ها بر اساس منابع آبی در دسترس ادغام شود. همچنین بر مبنای نتایج می توان اظهار نمود که بازخرید حق آبه ها توسط بانک آب دارای عملکرد موثر هیدرولوژیکی است به گونه ای که انتظار می رود با اجرای سیاست بانک آب در منطقه، میانگین افت 80 سانتی متر در سال تراز آبخوان به میانگین افت 58 سانتی متر در سال کاهش یابد. همچنین نتایج نشان می دهد که عملکرد بانک منجر به بهبود وضعیت اقتصادی در منطقه شده به طوری که خرید حق آبه کشاورزان توسط بانک آب سبب افزایش سود خالص کشاورزان به مقدار 6 درصد خواهد شد.
    کلیدواژگان: بانکداری آب، مدل عامل بنیان، دشت رفسنجان، بازخرید آب
  • محمد حسین ربیعی، محمد تقی اعلمی، سیامک طلعت اهری* صفحات 304-323
    در سالهای اخیر از انواع روش های بهینه یابی فراکاوشی در مسائل مربوط به بهره برداری بهینه از سامانه مخازن استفاده شده است. در این تحقیق نسخه بهبود یافته الگوریتم جستجوی ذرات باردار برای افزایش قابلیت جستجوی سراسری الگوریتم و جلوگیری از گیر افتادن در بهینه محلی ارائه شده است. بدین منظور از نوعی عملگر جهش استفاده شده و الگوریتم جستجوی ذرات باردار جهش یافته معرفی شده است. سپس به صحت سنجی و ارزیابی کارایی این الگوریتم در مقایسه با سایر الگوریتم های معتبر فراکاوشی در حل مسائل بهینه سازی استاندارد ریاضی پرداخته شده است. مطابق با نتایج بدست آمده، الگوریتم پیشنهادی بهترین عملکرد را در 17 تابع از 18 تابع مورد ارزیابی در مقایسه با دیگر الگوریتم ها از خود نشان داد. در ادامه از الگوریتم پیشنهادی جهت بهینه سازی دو مسئله مرجع سامانه چهار و ده مخزنه استفاده و با نتایج بدست آمده از سایر الگوریتم ها مقایسه شد. بر این اساس بهترین مقادیر تابع هدف به ترتیب برابر 308.29 و 1194.23 بدست آمد. در پایان کارایی الگوریتم در بهینه سازی بهره برداری از سیستم دو مخزنه (سدهای حوضه آبریز گرگان رود) با استفاده از معیارهای ارزیابی مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده حاکی از عملکرد مناسب الگوریتم فراکاوشی جستجوی ذرات باردار و نسخه جهش یافته آن در حل مسئله بهره برداری بهینه از سامانه مخازن می باشد. بطوریکه کمترین مقدار تابع هدف برابر با 0.22 توسط الگوریتم پیشنهادی حاصل شد. همچنین این الگوریتم به ترتیب با تامین 94.63 و 95.30 درصد از نیازهای کل پایین دست سدهای گلستان و وشمگیر عملکرد مناسبی از خود نشان داد.
    کلیدواژگان: الگوریتم جستجوی ذرات باردار، بهره برداری بهینه، سامانه های چندمخزنه، عملگر جهش
  • سمیه محمدی جوزدانی، حسن وقارفرد*، پیمان دانش کار آراسته، محمد مهدی ظرافت صفحات 324-338
    همان گونه که تولید انرژی الکتریکی نیاز به آب دارد، انتقال و تصفیه آب نیاز به انرژی دارد. برای رویارویی با چالش ها و عدم قطعیت برخواسته از هم بست آب و انرژی، نیاز به درک طبیعت این ارتباط است تا سیاست های صحیح شناسایی، تصویب و اجرا گردد. هدف از این مطالعه، ارزیابی همبست آب و انرژی در حوزه استحصال آب شیرین از طریق نمک زدایی SWRO می باشد. بدین منظور، با فرض این که بخش تامین-کننده انرژی الکتریکی، نیروگاه های حرارتی با سیستم برج خنک کننده تر یا یک بارگذر باشد، شاخص برداشت آب در این نیروگاه ها با استفاده از مدل S-GEM و نیز مصرف ویژه انرژی در واحد صنعتیRO با استفاده از مدل انتشار - نفوذ محاسبه گردید. نتایج نشان داد در بخش تولید انرژی، قدرت عملی نیروگاه ها بر مصرف سوخت و به دنبال آن، برداشت ویژه آب تاثیر دارد، همچنین، در واحد نمک زدایی علاوه بر خصوصیات فیزیکی- شیمیایی آب تغذیه، دمای آن و نوع ERD بر مصرف انرژی مخصوص موثر است. در نهایت حجم برداشت غیرمستقیم آب، مصرف سوخت و انرژی حرارتی برای تولید یک مترمکعب آب نمک زدایی بدست آمد که می تواند برای مدیریت بهتر عرضه و تقاضای منابع آب و انرژی، مورد استفاده نهادهای تاثیرگذار قرار گیرد.
    کلیدواژگان: نمک زدایی، آب، انرژی، نیروگاه، هم بست
  • اصغر عزیزیان*، شیما رحمانی، امیر صمدی صفحات 339-343

    در حال حاضر روش های مختلفی برای اولویت بندی و تعیین پتانسیل سیل خیزی حوضه های آبریز وجود دارد که استفاده از دیدگاه توزیعی مبتنی بر GIS از اقبال بیشتری در بین محققین برخوردار می باشد. به همین منظور، در پژوهش حاضر از یک روش توزیعی نوین برای محاسبه وزن لایه های موثر در تعیین وضعیت سیل خیزی حوضه (که در آن اندرکنش بین فاکتورهای مورد استفاده نیز در نظر گرفته می-شود)، استفاده شده است. پس از محاسبه ضرائب تاثیر هر کدام از عوامل ورودی و بدست آمدن وزن نهایی آنها، از ترکیب خطی لایه-های ورودی برای ساخت نقشه وضعیت سیل خیزی محدوده مطالعاتی در پنج دسته با خطر سیل خیزی خیلی زیاد، زیاد، متوسط، کم و خیلی کم، استفاده بعمل آمد. اعتبارسنجی نتایج حاصل از این روش توزیعی با سیلاب های خسارت زای مشاهداتی مقایسه گردید که نتایج بدست آمده حاکی از عملکرد بالای این روش به ویژه در شناسائی مناطق با قابلیت سیل خیزی زیاد و خیلی زیاد دارد. به عنوان نمونه، نتایج بدست آمده از روش توزیعی حاکی از آن است که وضعیت سیل خیزی در محل ایستگاه های هیدرومتری شیرگاه-تالار، رزن-نور، سلیمان تنگه، قرآن-تالار و دوآب-چالوس در دسته با خطر سیل خیزی زیاد و خیلی زیاد قرار می گیرند که کاملا با نتایج حاصل از سیلاب های مشاهداتی منطبق (که عمدتا دارای سیلاب های با دوره بازگشت بزرگتر 50 و 100 سال هستند) می باشد.

    کلیدواژگان: پتانسیل سیل خیزی، دیدگاه توزیعی، سیلاب و مدیریت بحران
  • هادی نوروزی*، جلال بازرگان صفحات 344-347
    محاسبه عمق آب هنگام وقوع سیل جهت برآورد خسارات ناشی از آن، امری ضروری است. استفاده از روش های هیدرولیکی (حل معادلات سنت - ونانت) جهت روندیابی سیل و محاسبه عمق آب، به دلیل نیاز داشتن مشخصات مقاطع رودخانه در فواصل مناسب، امری زمان بر، مشکل و پر هزینه است. استفاده از روش های هیدرولوژیکی مانند روش ماسکینگام خطی جهت روندیابی سیل، علاوه بر سادگی و کم هزینه بودن، از دقت مناسبی نیز برخوردار است. تاکنون از روش ماسکینگام خطی جهت محاسبه هیدروگراف خروجی (تغییرات دبی بر حسب زمان در پایین دست) استفاده شده است. در حالیکه در تحلیل اقتصادی و برآورد خسارات سیل و مدیریت و مهندسی سیل، محاسبه تغییرات عمق آب نسبت به زمان در پایین دست از اهمیت بسزایی برخوردار است. لذا در پژوهش حاضر با استفاده از روش ماسکینگام خطی و الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) به جای محاسبه تغییرات دبی خروجی (پایین دست) نسبت به زمان، تغییرات عمق آب خروجی (پایین دست) نسبت به زمان در حد فاصل ایستگاه های هیدرومتری ملاثانی (بالادست) و اهواز (پایین دست) رود کارون محاسبه شده است. روش جدید ارائه شده در پژوهش حاضر، علاوه بر اینکه از دقت مناسبی برخوردار است، نسبت به روش های هیدرولیکی ساده تر و کم هزینه تر نیز می باشد.
    کلیدواژگان: روندیابی سیل، روش ماسکینگام خطی، الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO)، عمق سیلاب
  • حاجی کریمی*، قباد رستمی زاد، علیرضا حسینی، سجاد مقدسی فر، احمدرضا کریمی صفحات 348-353
    با توجه به احداث سد مخزنی در مسیر رودخانه میمه، این مطالعه با هدف تعیین عوامل موثر در کاهش کیفیت آب و ارائه راهکارهای علاج بخشی انجام گردید. برای این منظور با بررسی های میدانی ایستگاه های نمونه برداری (35 ایستگاه) در طول مسیر رودخانه تعیین و به مدت یک سال (95-96) به صورت ماهیانه در ایستگاه های منتخب اقدام به اندازه گیری دبی، EC، دما و نمونه برداری گردید. بعد از انتقال نمونه ها به آزمایشگاه خصوصیات فیزیکی - شیمیایی آن ها اندازه گیری شد. نتایج نشان داد کیفیت آب رودخانه از بالادست به سمت پایین دست به تدریج کاهش می یابد؛ بطوریکه در محل اتصال رودخانه سرکده به رودخانه میمه در اثر ورود آب چشمه گوگردی قدح و رودخانه سیول به ترتیب با متوسط سالانه هدایت الکتریکی 21600 و 77750 میکرو زیمنس بر سانتیمتر، مقدار هدایت الکتریکی رودخانه به بیش از 23000 میکرو زیمنس بر سانتیمتر می رسد؛ بنابراین پس از تلاقی رودخانه سرکده با رودخانه میمه، مقدار هدایت الکتریکی رودخانه میمه به بیش از 11000 میکرو زیمنس بر سانتیمتر می رسد. جهت علاج بخشی این مشکل و بهبود کیفیت آب، راهکارهایی از قبیل احداث کانال هایی در محل زون های شوری، بسترسازی مناسب، احداث تونل و خط لوله با قطر مناسب جهت انتقال آب عوامل شوری به پایین دست سد میمه پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: کیفیت آب، راهکارهای علاج بخشی، عوامل موثر، زون های شوری، رودخانه میمه
  • هدیه احمدپری*، محسن اسکافی نوغانی، معصومه حیدری، چنور بهرامی صفحات 354-358
    این مقاله به نقد و تحلیل مقاله «ارزیابی و مقایسه روش های مختلف برآورد تبخیر-تعرق مرجع بر اساس روش های انتقال جرم در ایران و پهنه بندی آن با استفاده از GIS» اثر استاد ارجمند دکتر هوشنگ قمرنیا و مهندس زهرا نیازی، که در مجله تحقیقات منابع آب ایران (سال چهاردهم، شماره 3، پاییز 1397، ص 338-318) چاپ گردیده است، می پردازد. به این منظور، پس از مقدمه ای کوتاه درباره اهمیت موضوع و حساسیت مقاله مزبور، به نقد و بررسی امتیازها و کاستی های آن پرداخته شده است.این مقاله به نقد و تحلیل مقاله «ارزیابی و مقایسه روش های مختلف برآورد تبخیر-تعرق مرجع بر اساس روش های انتقال جرم در ایران و پهنه بندی آن با استفاده از GIS» اثر استاد ارجمند دکتر هوشنگ قمرنیا و مهندس زهرا نیازی، که در مجله تحقیقات منابع آب ایران (سال چهاردهم، شماره 3، پاییز 1397، ص 338-318) چاپ گردیده است، می پردازد. به این منظور، پس از مقدمه ای کوتاه درباره اهمیت موضوع و حساسیت مقاله مزبور، به نقد و بررسی امتیازها و کاستی های آن پرداخته شده است.
    کلیدواژگان: نقد و تحلیل، روش مبتنی بر انتقال جرم، کریجینگ
|
  • Saeid Najjar, Ghabel *, Mahdi Zarghami, Masih Akhbari, Ata Allah Nadiri Pages 1-16
    Modeling socio-hydrological interactions are one of the essential requirements for water resources management in water-stressed areas. The Ardabil aquifer (Northwestern Iran) is one of the restricted aquifers under intense development activities. The water table is dramatically declining and leading the area to an environmental disaster. In this study, a simulation-optimization model has been developed for solving the Ardabil groundwater problem, which simulates groundwater level changes and determines the optimal water exploitation values. These models have been linked by a new method in the MATLAB which provides access to various MODFLOW packages and takes up less memory. The simulation-optimization model has been then linked to an agent-based model, which simulates agents’ behavior and their interactions. For this purpose, firstly the key agents and their desirability have been determined. Then, the particle swarm optimization algorithm is used to estimate the agents’ desired groundwater exploitation values. In the next step, the best solution using the compromised programming method is selected according to the experts' point of view. Finally, the agent-based model provided the final exploitation values, taking into account social pressure and management rules (incentive and penalties). The results show that groundwater demand is reduced up to 22% in comparison to the initial value. This demand reduction resulted in 90 cm of the increase in the groundwater level for the entire plain.
    Keywords: Agent-based modeling, Groundwater modeling, Optimization model, Compromising Programming, Ardabil plain Aquifer
  • Hasan Nazari Mejdar, Ali Moridi *, Jafar Yazdi, Ahmad Khazaiepoul Pages 17-32
    The planning and management of water resources in the transboundary basin because of missing or lack of access to weather information and hydrology in the riparian countries is difficult. In this paper, by coupling the SWAT hydrologic model and WEAP water resource planning and management model, we have tried to study the effect of upstream development as well as climate change on water inputs from the Harirud Transboundary River to Iran and Turkmenistan. The years 1955 to 1996 considered for calibration and the period from 1997 to 2016 to validate the SWAT model. The R2 and NS numbers were 0.66 and 0.65 for the calibration period, 0.7, and 0.72 for the calibration period, respectively. Most areas of the Dusti basin will face a rise in temperature (about 1.5 to 3.8 degrees) and precipitation decline, especially in upstream mountainous areas. Based on the results of the operation of the Salma Dam and RCP 8.5 climate change scenario, the reliability and sustainability of agricultural water supply in Iran and Turkmenistan will be reduced to less than 3%. Changing the climate pattern will face the challenge of meeting the environmental needs of downstream of Dusti and Salma dams. This trouble reveals the necessity of hydro policy between the riparian countries. If the current condition continues in this way water shortage in Sarakhs become the main social challenge at the northeast of Iran.
    Keywords: Dusti river basin, Transboundary River, Climate change, SWAT-WEAP coupling
  • Mohammad Mostafaei Avandari, Hamed Ketabchi * Pages 33-48

    Groundwater is one of the main sources of freshwater in coastal areas. In case of occurrence seawater intrusion into coastal aquifers, remediation of aquifer requires long-term and expensive efforts. Therefore, it is essential to prevent of excessive seawater intrusion. For this purpose, a simulation - optimization model can be used as a decision model for determining the optimal management strategies. In this study, a simulation - optimization decision model of Ajabshir plain aquifer has been used via the SUTRA numerical model and the evolutionary optimization algorithm of ant colony optimization. In order to reduce the runtime of simulation - optimization decision model, parallel processing in the population computations of optimization algorithm was used as this caused to reduce the runtime. Two management problems have been examined in this study with objective functions and constraints under opposite behavior one is minimizing the net recharge rate (meaning the maximizing extraction from the aquifer and the other is controlling the seawater intrusion (preventing the deterioration of the salinity situation at the control points). Results from simulation - optimization decision model exhibited that by changing the extraction of aquifer zones, the net recharge of the aquifer in the second half of year decreases -1.87 million cubic meters compared to the current situation (Increase extraction) in the first management problem while in the second management problem, the average salinity concentration at the control points decreases 30%.

    Keywords: Ajabshir Plain Aquifer, Groundwater Extraction, Parallel Processing, Seawater intrusion, Simulation - Optimization Decision Model
  • Leila Sharafipoor *, Mostafa Ahmadvand Pages 49-61
    The purpose of this study was to investigate water consumption behavior and its determinants among wheat farmers in the Orzuiyeh county, Kerman province. This study is a descriptive-analytical (correlation type) research that was carried out with the aid of a survey. The statistical population of the study was wheat farmers in the Central district of the county (N= 1350), which 132 farmers were determined as a sample study by using Bartlett and colleague sample size table. The study instrument was a questionnaire which its validity was confirmed by a panel of experts. In order to measure the reliability of the questionnaire, a pilot study was conducted and its reliability was calculated using the Cronbach's alpha coefficient (0.58-0.86). Results revealed that water management behavior with an average of 4.68 revealed that farmers' behavior in terms of water management is fairly favorable and suggests that farmers have actually taken measures to reduce water consumption. The findings also showed that there is no significant relationship between age, education and household size with water management behavior. The results of discriminant analysis indicated that the characteristics of wheat field structure (land area, total cultivation area, wheat area, irrigation method and water supply source) were the most important variables of farmers' water consumption behavior.
    Keywords: Discriminante analysis, Agricultural Extension, Farmers’ water behavior, Water conservation, Land Management
  • Iman Moslehi, Mohammadreza Jalili Ghazizadeh *, Ehsan Yousefi Khoshqalb Pages 62-77

    Anomaly or outlier detection of flow data in water distribution networks (WDNs) is implemented in data preparation and prepossessing step to achieve reliable historical data; it is important to improve the leakage assessment and management methods and the operations of the network efficiently. The main objective of this paper is to develop a new methodology based on unsupervised learning methods for anomaly or outlier detection in a flow data set in WDNs. The developed methodology includes three steps 1- required data acquisition, 2- data validation and normalization, and 3- anomaly or outlier detection using the density-based spatial clustering of application with noise (DBSCAN) algorithm. The proposed methodology is applied for inflow data into an area in Tehran's urban water distribution network with 15-min sampling intervals for 1394. The results showed that the developed methodology is capable to the detection anomalies due to different type of pipe breaks and unusual legitimate consumption such as water usage due to changes in water consumption pattern or unauthorized consumption. Therefore, this methodology can be used as an applicable and flexible tool for monitoring flow data and detecting and eliminating of different types of outliers from them.

    Keywords: outlier, Density-Based Clustering, DBSCAN Algorithm, Flow Data, Water Distribution Network
  • Tayebeh Omidi, Ali Bagheri *, Nader Heydari Pages 78-90
    The national imbalance between supply and water demand is one of the most important issues of water resources management, especially in the agricultural sector. On the other hand, international exchange of agricultural products and virtual water trade, which is defined as the water embedded in goods, can be regarded as a means to manage water resources. Sugar beet is one of the products produced with high water demands and low productivity in the country. Using the Cropwat software, we calculated the amount of pure water demand and the virtual water associated to production of sugar beet, sugarcane, and the corresponding produced sugar in this study. We also investigated the virtual water exchange and its dependency on other countries. In this study, it was shown that in the case of importing sugar from other countries, about 13 billion cubic meters of water would be saved during 2005 – 2014, but, Iran would become a totally sugar importer during that period. In that period, the major origins of importing sugar were from UAE, Brazil, Switzerland, England and India. Care should be taken considering the long-term effects of virtual water import due to increasing of the country water dependency on other countries, which could be under different risks of security and climate change. The concept of virtual water trade is expected to be embedded in export/import policy making as an important issue in terms of water and food security.
    Keywords: Virtual Water Trading, Embedded Water, Sugar Export, import Policy Making, Water dependency
  • Hadi Modaberi, Alireza Shokoohi * Pages 91-104
    Wetlands are one of the important natural habitat across the world and have a lot of benefits especially for energy circulation in the environment. In this aqua habitat, animals and plants are dependent to each other and because of their ecological role the life can be continued at this ecosystem. To conserve environmental and socio-economic values of wetlands, determining their ecological water requirement is of vital importance. The international Anzali wetland, which has been enrolled at the Ramsar convention, was selected as the case study in this research and its environmental water requirement was determined through using a combined hydrologic- ecological method. In this method, historical hydrologic condition of rivers entering the wetland and the Caspian Sea surface level as the prominent and influential factors on the hydrologic condition of the wetland were analyzed and considering the most important ecological functions for the wetland the key index was selected. The relationship between the wetland’s depth-water surface level and the ecological condition of the selected index across the different parts of the wetland and during the past years were investigated. Based on the achieved results, the ecological level and the pertinent volume of the wetland at the two minimum and optimum conditions were determined.
    Keywords: Environmental water requirement, Wetland, Ecological index, Eco-hydrologic method, Anzali wetland
  • Haniyeh Asadi, Kaka Shahedi *, ROY Sidle, Mostapha Kalami Heris Pages 105-119
    Accurate estimation of transported sediment by rivers plays an important role in water resources management. So the selection of proper methods for estimation of suspended sediment is an important objective. In this regard, application of intelligence models (e.g., ANN, SVR) have substantially improved the prediction of suspended sediment. An important step in suspended sediment modeling using these models is, the proper input selection because input vectors determine the structure of the model and, hence, can influence model results. In the most studies, only climatic and hydrological variables have been used as suspended sediment estimators using data-driven models. Therefore, this study was designed to determine effective and accessible geomorpholigical variables based on hydrologic understanding in suspended sediment estimation for the Tamar catchment. To accomplish this goal, the effect of an Index of Connectivity (IC) as a hydrogeomorphic input, in addition to the hydrologic inputs, using ANN and SVR models was investigated. Comparison of results indicated that using IC along with hydrological inputs improve models efficiency and this improvement is indicated by decrease in the root mean squared error (9.63% and 26.36%) and a noticeable increase in the Nash–Sutcliffe efficiency (25.80% and 21.85%) and in the coefficient of determination (13.20% and 45.94%) for ANN and SVR models, respectively. These results are valuable for water resources planning and management.
    Keywords: Suspended sediment modeling, Artificial Neural Network, Support vector regression, Index of Sediment Connectivity
  • Parvin Golfam, Parisa Sadat Ashofteh * Pages 120-132

    The aim of this study is to develop COPRAS and Grey COPRAS multi-criteria decision making methods for selection the best alternative for adaptation the effects of climate change in supplying the agricultural sector in Gharranghu basin in East Azerbaijan province. According to the existing hydro-climate conditions, adaptation scenarios in agricultural sectors are selected and based on the results of evaluation and planning water (WEAP), risk indexes in each scenario are calculated based on mathematical equations. In order to prioritize and select the best alternative, adaptation scenarios are considered as alternatives, and risk indexes are regarded as criteria in COPRAS and COPRAS-G multi-criteria decision making methods. Results showed risk indexes will improve by implementing adaptation policies, so that drought risk index would decrease through reduction water consumption from 5% to 25% respectively. Also, the best alternative for adapting the impacts of climate change phenomenon by using COPRAS method was fifth alternative, namely 25% reduction in water demand in agricultural sector, while COPRAS-G method introduced second alternative namely 10% reduction in water demand as preferred alternative. However, it should always be assumed that any prediction of results for the coming years due to complex climatic conditions and the resulting effects of this are associated with uncertainty.

    Keywords: Multi-Criteria Decision-Making, COPRAS Method, COPRAS-G, Risk Indexes, Water Resources Management
  • Ali Talebi *, Zahra Nouri, Mohammad Amin Asadi Pages 133-143

    In this research, water balance components in Mehrgerd watershed was simulated using the SWAT hydrological model. The main purpose of this research is the model efficiency test and its ability to use as a water balance simulator in the Mehrgerd watershed. For this purpose, the necessary data such as precipitation, minimum and maximum temperature, relative humidity, sunshine hours, daily wind speed, monthly discharge and as well as required maps including digital elevation model (DEM), land use and soil were provided. and entered to the SWAT model. A sensitivity analysis was done using the )OAT( method to determine the sensitive parameters. The calibration and validation of the model were done by Sufi-2 algorithm. The calibration process was conducted for the period 2004 to 2012 while the validation process was from 2013 to 2016. Monthly runoff simulation accuracy was calculated using the determination coefficient (R²) and Nash Sutcliffe (NSE) index for calibration and validation 0.73, 0.69 and 0.71, 0.58, respectively. The results showed that 64 % of precipitation enters the atmosphere through evapotranspiration. Approximately, 31% of it goes to the waterway as the surface runoff and lateral flow. Finally, from 6 % of water entered into the soil layers, close to 1 % of it joins to the underground water. The results of this research show the acceptable performance of the SWAT model to simulate the water balance in Mehrgerd watershed. Therefore, this model can be used for water resources planning in this study area.

    Keywords: Hydrological simulation, Hydrological response unit, Surface runoff, Water balance
  • Mostafa Banitalebi Dehkordi, Hossein Rezaie * Pages 144-154
    Lake Urmia, located at northwestern of Iran, is the biggest internal lake of Iran and one of the most hyper saline lakes of the world. The area of its basin is 51876 km2 and consists of several rivers, which Zarrine Roud, Simine Roud and Aji Chay are the most important ones among them. In recent years, as a consequence of excessive water discharge from water resources, ambitious water projects and precipitation reduction, lake water level has been reduced.In this research, in order to evaluate basin’s water balance, different tools like GLEAM, lake water balance and Iran water resources management company’s research have been used. Based on achieved results from GLEAM, basin’s Natural Renewable Water (NRW) for year 1394-1395 have been 5780.59 MCM; this is while more than 83% of it has been used in agriculture. The estimated Available Water based on Iran Water Resources Management Company’s research have been 3% less and also calculated Available Water based on historical data 45% more than GLEAM’s resultAnother important note is that 1541.02 MCM of Unavailable Water (Potential Water) have been used by basin, in which, 421.4 MCM of it provided by reduction in lake’s water level and remaining 1119.62 MCM, have been provided by groundwater supplies, caused reduction in ground water level in the basin; this is while official statistics, released by Iran Water Resources Management Company (IWRMC), have reported this amount 2210.99 MCM for year 1389-1390.
    Keywords: Lake Urmia basin, Available water, Actual Evapotranspiration, GLEAM
  • Hamid Sanginabadi, Majid Delavar Pages 155-166
    Although, many studies have been reported on meteorological drought monitoring and analysis, similar studies on groundwater drought in regions with high abstractions are lacking. In this paper, the effects of groundwater extraction of aquifer were investigated and groundwater drought analysis was performed using the naturalized groundwater level time series in Qazvin plain. For this purpose, MODFLOW-ANN coupled model were used to obtain the time series of naturalized groundwater level over a 50 year and a 3 year period. Then, Groundwater drought was monitored by means of the SGI and was compared with the SPI and SHDI indices. Also, drought characteristics were calculated along 50 year period and the regions with more hazard of drought were determined. Results showed that abstraction could cause severe negative trend in the groundwater level. The aquifer was in long duration dry condition at about 47% of the time. Groundwater level changes have a 9 months delay with changing in precipitation and flow rivers. Groundwater drought is more strongly correlated with hydrological drought than with meteorological drought. Also, Boeinzahra city has a higher hazard and Qazvin and Alborz has a lower hazard than other regions.
    Keywords: Groundwater Abstraction Effects, Drought Hazard, Naturalized Level, SGI Index
  • Maryam Shadivand, Ali Sayehmiri *, Hesmat Askari Pages 167-177

    One of the most effective tools for water demand management is the recognition of price and income elasticity for water demand. In this study, using systematic review and meta-analysis, the factors affecting the price and income elasticity of household water demand in Iran have been investigated. Accordingly, first, using Rosenthal and Robin's approach in systematic review, the effects of price and income elasticities of household water demand have been calculated. Then, based on the heterogeneity between the calculated effects of the effects size, random and fixed effects models are used to combine the results. Finally, according to the results, the variables related to the water demand profile, the survey data, the water price, the water pricing structure, the model, the estimation method, the study area and other characteristics of the study, the estimated values of Prices and income elasticity for household water demand have been effective, so water demand management policies should be based on these characteristics.

    Keywords: Price Elasticity, Income Elasticity, Water Demand, Systematic review
  • Maryam Sasani, S. Sadjad Mehdizadeh * Pages 178-188
    Excessive exploration of groundwater causes seawater intrusion (SWI) in coastal aquifers. The purpose of this study is to investigate the effect of aquifer bed slope on SWI characteristics including salt wedge toe position, thickness of mixing zone and seawater volume in the aquifer. Different scenarios under various bed slope values and directions are defined and numerical dispersive SEAWAT code is used for modeling. Two different boundary conditions (i.e. constant head and constant flux) are also applied to freshwater inflow at landside. The simulation results demonstrate that in the confined aquifers with landside constant flux, the SWI extent and thickness of mixing zone have increased when the slope changes from a positive value (i.e. longitudinal slope toward the sea) to negative amount (i.e. longitudinal slope toward the land). The results of this study show that when the aquifer bed is considered flat, the SWI specifications including salt wedge toe position, mixing zone thickness at bed and saline water volume are less estimated than those in cases with negative slope and are more predicted than positive slope cases. Type of freshwater inflow at landside boundary also influences the results. In confined aquifers, when landward boundary condition is changed from constant flux to constant head, salt wedge characteristics were not significantly changed. Variation in the aquifer bed slope will affect the gravity factor (potential head) in the related equations that is accompanied with pressure head, which plays a key role on SWI specifications in confined coastal aquifers.
    Keywords: Seawater intrusion, Confined coastal aquifer, SEAWAT Model, Toe Position, Mixing Zone Thickness
  • Nader Heydari * Pages 189-205
    Improvement of water productivity (WP) in the agricultural sector is one of the necessities of sustainable use of water resources, crop production sustainability, water demand reduction, and fulfillment of food security of the increasing population of Iran. Through facilitated brain storming meetings and harvest of the ideas of the experts and resource persons participated from the water and agricultural sectors of the country, the software-managerial (socio-economic and policy–institution) problems, issues, and challenges associated with the improvement of WP in Iran were systematically identified and developed in the form of problem trees. Based on the results, the main socio-economic and policy–institution problems hindering improvement of WP in Iran could be identified in the five following categories namely as: 1) Insufficient accordance of the country’s policies with the WP, 2) lack of proper implemented plans for the integrated management of water supply and demand, 3) lack of proper measures, incentives, and or motivation for investing on the development and of the water resources and O&M of the water infrastructures, 4) low levels of efficiencies in the planning, study, design, and implementation of the country’s water resources and associated infrastructures, and 5) insufficient activities on training and capacity building programs require for the improving of WP.
    Keywords: Water Productivity, policy, Institution, Economic, Problem
  • Hengameh Shiravand *, Mehdi Dostkamiyan Pages 206-217

    The purpose of this study was to analyze the cycle-by and mutations South West's average temperature based on neural networks and models of general circulation of the atmosphere under climate change scenarios is. The data used in this study consisted of an average daily temperature stations in Ahwaz, Abadan, Branch, Branch, Lorestan, Sanandaj, turpentine, Arak and Hamadan NCEP analyzes the data and outputs data model HadCM3 global climate model is the third generation under the A2 and B2 scenarios for the base period (1991-1961 AD) is. In this study, except for the prediction of other Mrajl including calibration data, assessment and validation of the model in MATLAB and have been used to map the Svrfr. The temperature is estimated based on the output of general circulation models scenario A2a and B2a Hadcm3 in most areas by the year 2099 has increased by 5.1 ° C has enjoyed. The results of the analysis showed that the temperature cycles based on the output of neural networks and models of general circulation in the scenario A2a and B2a with short cycles 2 to 4 years of ruling. The results of the test show that the average temperature on the South West Alexander Lumber Iran from 2050 onwards mutation means of extrusion.

    Keywords: Atmospheric General Circulation Models, Neural Networks, Temperature, fluctuation, Alksanderson
  • Vahid Nourani, Ehsan Foroumandi *, Elnaz Sharghi Pages 218-233

    In this study, to evaluate the eco-environment value of 500 pixels around the city of Tabriz in the East Azarbaijan Province, Iran, as well as 500 pixels around the city of Rasht in Gilan Province, Iran, which have different climates, the Eco-environment Background Value index (EBV) has been investigated using soft computations and remote sensing tools to determine the eco-environment value of the areas. For modeling, indicators including vegetation index, soil wetness index, Land Surface Temperature (LST), and Digital Elevation Model (DEM) data collected using remote sensing tools as well as data on precipitation and temperature obtained using ground-based weather stations were exploited as input into the three-layer back propagation based artificial neural network (BPANN) model. The average of the data for the past 8 years for these indicators, once seasonally for four seasons and once annually for the regions under study around Tabriz and Rasht, entered the network. The results indicated a better performance of the network for Tabriz region in the spring with root mean square error (RMSE) = 0.0219 and R = 0.9961. It seems that the better network performance for Tabriz compared to Rasht could be due to the weakness of the remote sensing tool in examining areas like Gilan, which has a dense vegetation and high atmospheric humidity. It seems that the high vegetation density and high humidity impede proper reflection without deviation from the land surface and disrupts the reception of the required data.

    Keywords: Eco-environment value assessment, Remote Sensing, Meteorological data, Artificial Neural Network
  • Tohid Aligholinya, Hosein Sheibany, Omid Mohamadi *, Mousa Hesam Pages 234-245
    Water footprint index shows actual consumption of water in three parts: Blue, green and gray. Today, the water footprint has been taken into account in the modern management of water resources with an integrated approach. In this research, wheat water footprint was evaluated at strategic points in terms of water resources (blue water, green water and gray water) and an optimal cropping pattern in different climates of Iran. For this purpose, 33 provinces of the country were first classified according to the UNESCO cluster. All stations were classified in 6 climates; Plentiful Humidity Cool Warm (PH-C-W), Semi -Arid Cold Warm (SA-K-W), Semi -Arid Cool Very Warm (SA-C-VW), Arid Cool Warm (A-C-W), Arid Mild Warm (A-M-W), Arid Cool Very Warm (A-C-VW). Then the water footprint was calculated and evaluated in each climate and all three component, including blue, green and gray water. The results showed that the highest amounts of blue water footprint are seen in the central and southern parts of Iran, the highest amounts of green water footprint in in the northern and western parts as well as the highest amount of gray water footprint in the southern parts of the country can be seen. The average of footprints for green, blue and gray was obtained 503.3, 1392.8 and 286.2of 34 m3/ton in the country. The results of this study showed that wheat crop cultivation was not suitable in all climates and was not recommended in A-C-W and A-C-VW regions of Iran.
    Keywords: UNESCO Climate category, Blue water, gray water, Green water, wheat water footprint
  • Sanaz Ebrahimi Varzane, Parvaneh Tishehzan, Ali Mohammad Akhondali Pages 246-257

    Evaluation of the interactions between surface water and groundwater in order to efficiently manage water resources is essential. Having Dezful-Andimeshk plain as the largest and the most important agricultural plain in Khuzestan province and also experiencing increasing demand in surface water and groundwater resources in the agricultural use, affirm that the assessment of the relationship between aquifers and rivers for the proper management of water resources is of great importance. In this study Cluster analysis has been performed to determine the interactions between groundwater resources and surface waters in the designated plain. In this paper, the qualitative parameters of 37 groundwater wells and 3 hydrometric stations related to Shavour, Dez and Karkheh rivers were investigated in normal, dry and wet periods. The parameters are: EC (Electrical conductivity), main cations (Ca2 +, Mg2 +, Na+, K+) and major anions (Cl-, HCO3-, SO42-). Then, through using cluster analysis, the similarity between stations was determined, the dendrogram indicated three distinct groups, the first group demonstrated the similarity between the Shavour river, Dez river and the right-hand seafront aquifer, the second group of the qualitative repository wells the southern plain and the third group reflected the similarity of the Karkhe River with the wells around the river. Results have shown that discharging the Dez River directly affects the quality of the aquifer in the plain, and it seems that the Karkheh River has the least similarity to the surface water and groundwater resources in the plain.

    Keywords: Cluster analysis, Groundwater-surface water interaction, Dezful-Andimeshk plain
  • Elham Kalbali, Saman Ziaee *, Mostafa Mardani Najafabadi, Mehdi Zakerinia Pages 258-271

    This study was carried out to evaluate the economic and technical effects of climate change on the agricultural sector of Ghareso basin in Golestan province. In the first part, using the IHACRES rainfall-runoff model and rainfall, temperature, and monthly runoff data during the base period (1994-2010), the Ghareso river flow was simulated during the period of 2011-2040. Then, the probabilistic status of water resources allocation and provision of agricultural sector was evaluated by WEAP model. In the second part, in order to reduce the negative effects of climate change on the agricultural sector, using the goal programming economic model, optimal cultivation with the goals of minimum water consumption and maximum future profits was determined. The results of the first part showed that runoff decreases in the upcoming periods by 31.34% compared to the base period. In addition, the results of the WEAP model indicate an increase in the unmet need of the agricultural sector in the region under study. This result suggests that with the continuation of climate change in the future to reduce the negative effects in agriculture, the region's cultivation pattern should be changed to remove cotton and increase barley and rice. These changes were identified in the results of the second part of the model through the Goal Programming Model. In the optimal cultivation pattern, the gross profit of farmers in the studied area in the period of 2011-2040 increased from 1386 billion Rials to 1991 billion Rials compared to the base year.

    Keywords: Climate change, Gharehso basin, Golestan province, WEAP, Goal Programming Model
  • SAJJAD SHAKERIAN, Hassan Torabi Podeh *, Babak Shahinejad, Hamed Naghavi Pages 272-282
    The Karun basin is one of the most important water supply sources in the country. However, no comprehensive study has been done on rainfall and river flow in this basin. According to importance of subject, in this study the trend changing of rain and river flow of the Karun basin in 74 meteorological stations and 46 hydrometric stations in three monthly, seasonal and annual periods using non-parametric mann-kendall test. (TFPW-MK).The results showed that the trend of more than 82 percent of the stations on annual basis are descending and. On monthly scale, the most precipitous months of the year (Day, Bahman and Esfand) have decreasing trend, and the trend of more than 99% of stations in the month of Esfand (73 stations) having a decreasing trend. On seasonal scale, 50.5% of annual rainfall in the basin occurs in the winter. In this season trend of more than 45 percent of the stations (32 stations) in the winter season are descending trend rates in significant. Due to the decreasing trend of rainfall variation in the catchment area, the river flow should be reduced, and the results of this research confirm this point. The results showed that the trend of more than 82 percent of the stations on monthly basis are descending trend and 63 percent of the stations are descending trend rates in significant.
    Keywords: Trend, Autocorrelation test, Rainfall changes, Karun Basin, TFPW-MK
  • Hannaneh Mohammadi Kangarani *, Hassan Moghim, Arashk Holisaz Pages 283-293
    In recent years, due to frequent droughts and water scarcity, artificial recharge projects are recognized as an operational solution to overcome the water scarcity. Despite the effectiveness of such projects to develop region, there is no information about their impact on the environmental sustainability. In this research, the artificial recharge project of Katuyeh (Larestan- Fars) has been ecologically evaluated by the forest, rangeland and watershed management method over two different periods (i.e. before and after implementation of the project, 2009-2016). For this purpose, 4 criteria and 18 indicators (six water indicators, five vegetation cover indicators, three land use indicators and, four soil indicators) were selected based on experts’ opinions, data availability and consistency of the indicators with the ecological condition of the region. In order to weighing the criteria, expert's opinions were used in Delphi method and Snowball framework. The results showed that the sustainability of the development of the region from environmental view after the implementation of the project has changed significantly before its implementation, the region with a moderate degree of sustainability before implementation of the project has achieved a good degree of sustainability at the time after the implementation of the project. The sustainability upgrade has been made with a slight slope.Therefore,it can be concluded that the construction of the artificial recharge project has been able to improve the environmental sustainability of the area.
    Keywords: Sustainability Assessment, Issue505, Artificial recharge, Environment, Indicator
  • Vahid Aghaie, Hosein Alizadeh *, Abbas Afshar, Majid Ehtiat Pages 294-303
    Leading towards sustainable water use and optimal allocation of water resources, water banks are efficient institutions. Water banks facilitate the trade of surface water and groundwater and engender water security. This study develops a couple agent-based groundwater model in NetLogo platform to assess economic and hydrologic impacts of water buyback programs in framework of a water bank institution. Rafsanjan Plain which faces serious problems due to water shortage, is selected as case study where the developed model is applied. Results show that buyback programs can temporarily ameliorate the condition of the Rafsanjan Aquifer, but there is a need for some other measures, like cap-and-trade policy, in conjunction with buyback program. Because of the buyback program, the drawdown of aquifer's unit hydrograph reduces from 80 to 58 cm per year. Moreover, the water bank improves the economic situation of the area as it increases the farmers' net benefit by 6 percent.
    Keywords: Water bank, Agent-based modeling, Rafsanjan Plain, Buyback program
  • M.H. Rabee, M.T. Aalami Pages 304-323
    After construction of dams according to different needs, the most important issue addressed by the exploiters and researchers is the issue of optimum operation management of reservoirs. In recent years, various meta-heuristic optimization techniques have been used for the reservoir operation optimization. In this study, an improved version of Charged System Search algorithm is presented to enhance the exploration ability and escape from local optima. For this purpose, a special mutation operator is used and a Mutant Charged System Search algorithm is introduced. Then, the validation and evaluation of the efficiency of this new improved algorithm are compared with other well-known meta-heuristic algorithms in solving the mathematical benchmark optimization problems. The new method achieves optimal results for 17 functions out of 18 functions. The proposed algorithm is used to solve two benchmark problems of operations of multireservoir sestem, namely four- and ten- reservoir sestems. Accordingly, the best values are obtained 308.29 and 1194.23, respectively. Finally, the efficiency of the algorithm for optimizing the operation of the two-reservoir system (Gorgan-Rood basin dams) is evaluated using various performance evaluation criteria. The results show the proper performance of the CSS algorithm and its mutated version in solving the multi-reservoir operation optimization problems. According to the results, the best solution achieved by the proposed algorithm is 0.22. Also, this algorithm showed the best performance by providing 94.63% and 95.30% of total demands of Golestan- Voshmgir multi-reservoir system.
    Keywords: Charged system search algorithm, Optimal Operation, Multi-reservoir system, Mutation operator
  • Somayeh Mohammadi Jouzdani, Hassan Vagharfard *, Peyman Daneshkar Arasteh, Mohammad Mahdi Zerafat Pages 324-338
    Generation of electrical energy requires water as well as water conveyance and treatment to energy. For encounter to challenges and uncertainty about the water and energy nexus, requires to understand the nature of this linkage to identify, approve and execute the appropriate policies. The aim of this study is the evaluation of water and energy nexus at freshwater production by SWRO desalination. For this purpose, assuming that the electric power supplier for the desalination plant is a thermal power plant with a cooling tower or once-through-cooled, the specific water withdrawal in a thermal wet tower- and once-through-cooled plants using S-GEM model and specific energy consumption in RO plants using solution–diffusion model was calculated. The results indicate in the production energy sector, the practical power effect on fuel consumption and consequently water withdrawal. Also, in the desalination plant, the physio-chemical parameter, and temperature of feed water, and ERD type effect on specific energy consumption. Finally, the indirect volume of water withdrawal, fuel and thermal energy consumption to produce a cubic meter of desalting water was obtained which could be used by effective institutions to better manage the supply and demand of water and energy.
    Keywords: Desalination, Water, Energy, Power plant, Nexus
  • Asghar Azizian *, Shima Rahmani, Amir Samadi Pages 339-343

    There are several approaches for flood prioritization and flood hazard mapping when it comes to flood subject, but the distributed and GIS-based methods are one of the best ones and widely used. On this basis, a new method which considers the interaction between the effective factors is used in this study. Finally, by using a linear combination the flood hazard map is created for the study area and divided into five classes including very high, high, moderate, low and very low. Verification of this approach by using recorded destructive floods at different hydrometric stations indicates that the performance of this method, especially on identifying areas with very high and high hazard levels, is very remarkable. For example, the results of distributed approach in Shirgah-Talar, Razan-Noor, SoleimanTange, Ghoran-Talar and Doab-Challos hydrometric stations are completely matched with recorded historical floods that most of them have the return periods higher than 50-year and 100-year.

    Keywords: Flood Potential, Distributed Approach, flood, Risk Management, Flood Hazard Level
  • Hadi Norouzi *, Jalal Bazargan Pages 344-347
    When a flood occurs it is essential in order to estimate the damage caused by it the depth of water is calculated. Use hydraulic methods for flood routing and calculation of water depth due to the need for river sections at appropriate distances it is time-consuming, difficult and costly. The use of hydrological methods such as the linear Muskingum method for flood routing, in addition to its simplicity and low cost, is also good accuracy. So far, the linear Muskingum method has been used to calculate the outflow hydrograph while in economic analysis and flood damage estimation and flood management and engineering, calculation of depth changes compared to time is of great importance. Therefore, in the present study, using the linear Muskingum method and the PSO algorithm instead of calculating the variation of the outflow discharge compared to time, the variation in the depth of water output compared to the time interval between the hydrometric stations of Mollasani and Ahwaz of the Karun River have been calculated. The new method presented in this study, in addition to being of good accuracy, is simpler and less costly than the hydraulic methods.
    Keywords: Flood Routing, Linear Muskingum Method, Particle Swarm Optimization (PSO) Algorithm, Flood Depth
  • Haji Karimi *, Ghobad Rostamizad, Alireza Hosseini, Sajjad Moghadasifar, Ahmadreza Karimi Pages 348-353
    In this study, the Meymeh River was selected with regard to the construction of a reservoir dam in its direction, with the aim of determining the effective factors in decreasing water quality and providing Curative solutions. For this purpose, with field investigations, sampling stations (35 stations) were determined along the path of the river and for one year (96 - 95) monthly at the selected stations measured discharge, EC and Temperature. In the following, after the samples were transferred to the laboratory, were also measured their physical and chemical properties. The results showed that the water quality of the river decreases gradually from the upstream to downstream of the river, due to the arrival of the water of the Sulfur Springs and the Syvol River with an average annual electrical conductivity of 21600 and 77750 µs/cm respectively, the electric conductivity of the river arrives to more than 23,000 µs/cm. Therefore, after the confluence of the Sarkadeh with the Meymeh river, the electrical conductivity of the river Meymeh arrives more than 11,000 µs/cm. To solve this problem, is suggested establishment of channels in the salt zones, Good infrastructure, Construction of tunnels and pipelines to transfer water of the salinity factors to The downstream of Meymeh dam.
    Keywords: Water Quality, Curative Solutions, Effective Factors, Salinity Areas, Meymeh River
  • Zahra Niazi Pages 358-359

    Closure to “Evaluation and Comparison of Different Methods of Reference Evapotranspiration Based on Mass Transmission Methods in Iran and Its Zoning by Using GIS”, Iran-Water Resources Research, 14(3):338-318----------------------------------------------------------------Closure to “Evaluation and Comparison of Different Methods of Reference Evapotranspiration Based on Mass Transmission Methods in Iran and Its Zoning by Using GIS”, Iran-Water Resources Research, 14(3):338-318----------------------------------------------------------------Closure to “Evaluation and Comparison of Different Methods of Reference Evapotranspiration Based on Mass Transmission Methods in Iran and Its Zoning by Using GIS”, Iran-Water Resources Research, 14(3):338-318-------------------------------------------------------------Closure to “Evaluation and Comparison of Different Methods of Reference Evapotranspiration Based on Mass Transmission Methods in Iran and Its Zoning by Using GIS”, Iran-Water Resources Research, 14(3):338-318--------------------------------------------------------------Closure to “Evaluation and Comparison of Different Methods of Reference Evapotranspiration Based on Mass Transmission Methods in Iran and Its Zoning by Using GIS”, Iran-Water Resources Research, 14(3):338-318--------------------------------------------------------------Closure to “Evaluation and Comparison of Different Methods of Reference Evapotranspiration Based on Mass Transmission Methods in Iran and Its Zoning by Using GIS”, Iran-Water Resources Research, 14(3):338-318---------------------------------------------------------------

    Keywords: evapotranspiration, Mass Transport, Zoning