فهرست مطالب

مجله تحقیقات منابع آب ایران
سال شانزدهم شماره 2 (پیاپی 53، تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/07/30
  • تعداد عناوین: 24
|
  • سید ارشاد برحق*، مهدی ضرغامی، یوسف علیزاده گورچین قلعه، محمدرضا شهبازبگیان صفحات 1-17

    در این مطالعه استخراج راهبردهای مدیریتی مدل شکار- شکارچی برای حوضه آبریز دریاچه ارومیه توسعه داده شده است. مزیت اصلی این مدل، تخصیص متعادل آب بین ذینفعان در راستای رسیدن دریاچه به شرایط پایدار یعنی تراز اکولوژیک است. با توجه به گسترش کشاورزی در شمال غرب ایران، بررسی راهکار های قابل اجرا و به روز کاهش آب مصرفی در بخش کشاورزی حایز اهمیت می باشد. در این تحقیق ابتدا یک مدل پویایی سیستم ها شامل یک نمودار ذخیره- جریان طراحی شده است که در آن دریاچه ارومیه به عنوان بخش شکار و اراضی کشاورزی به عنوان بخش شکارچی به حساب آمده اند. سپس با توجه به اثرات عوامل مختلف به صورت پویا، به بررسی و تحلیل راهکارهای کاهش آب مصرفی کشاورزی پرداخته شده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که در بازه ی زمانی 2015 تا 2031 کاهش اراضی کشاورزی (یکپارچه سازی، کاهش تعداد کشاورزان و...) به میزان 40 درصد، افزایش راندمان آبیاری کشاورزی (اصلاح الگوی کشت، مدرن سازی تجهیزات آبیاری، اصلاح روش های آبیاری و...) به میزان 21 درصد و کاهش مساحت دریاچه به میزان 20 درصد، به ترتیب باعث افزایش تراز آب دریاچه به میزان 7/1، 8/0 و 5/0 متر می شوند. با اعمال سناریو های مذکور به صورت یکجا و هم زمان تراز آب دریاچه به میزان 3/4 متر افزایش پیدا کرده و دریاچه به تراز اکولوژیک خود (1274 متر) خواهد رسید.

    کلیدواژگان: تخصیص آب، دریاچه ارومیه، حل اختلاف، مدل شکار و شکارچی، پویایی سیستمها
  • نرگس خاتون دولت آبادی، محمدابراهیم بنی حبیب*، عباس روزبهانی صفحات 18-34

    در دهه های اخیر، سطح آب تالاب هورالعظیم/هورالهویزه (در مرز ایران و عراق) به عنوان یکی از منابع آب مشترک، به شدت کاهش یافته است. در حوضه های مشترک، در نظر گرفتن تعاملات بین سیستم های منابع آب در کشورهای حوضه آبریز، با استفاده از رویکرد سیستم پویا امکان پذیر است. مدل ارایه شده، تعاملات بین سیستم های منابع آب ایران، عراق و ترکیه را بدون در نظر گرفتن سیستم های اجتماعی- اقتصادی این کشورها، در حوضه مشترک تالاب هورالعظیم/هورالهویزه برای دوره 2016- 2004 شبیه سازی نموده است که می تواند برای تحلیل سناریوهای مختلف در حوضه استفاده شود. به علاوه، این مطالعه سیستمی پویا را برای چندین تصمیم گیر با منافع مختلف، براساس یکپارچگی حوضه، توسعه داده است. صحت سنجی این مدل نشان داد مدل توسعه یافته، به منظور بازسازی رفتار پارامترهای مختلف درون سیستم، به خوبی واسنجی شده است. نتایج نشان می دهد که آب ورودی دجله به عراق از ترکیه، در دوره شبیه سازی، کاهش قابل ملاحظه ای داشته است. متعاقبا، ورودی به تالاب هورالعظیم/هورالهویزه، به طور متوسط در این بازه زمانی، 61 درصد کم تر از ظرفیت این تالاب بوده است. همچنین نتایج مدل برای دو سناریوی تکمیل پروژه GAP و کاهش 10 درصدی سطح زیر کشت، در هر سه کشور، نشان می دهد که آب ورودی به تالاب به ترتیب 400 میلیون مترمکعب کاهش و 1900 میلیون مترمکعب نسبت به 2020 افزایش می یابد. بطور کلی، از مدل ارایه شده می توان به عنوان ابزار پشتیبانی برای ارزیابی تصمیم‎ های سیاست گذاران در منطقه استفاده نمود. در نتیجه، برای بهبود شرایط زیست محیطی، گزینه های مدیریتی باید با توجه به یکپارچگی حوضه های مشترک تعریف شوند.

    کلیدواژگان: سیستم پویا، مدل سازی سیستم منابع آب مشترک، تالاب هورالعظیم، هورالهویزه
  • حسین یوسفی، علی مریدی*، جعفر یزدی، احمد خزائی پول صفحات 35-49
    در این مقاله برای بررسی اثرات تغییر اقلیم بر دبی و کیفیت آب ورودی به سد استقلال در حوضه آبریز میناب از مدل SWAT استفاده شده است. اثرات 4 سناریو (RCP2.6، RCP4.5، RCP6 و RCP8.5) در 5 مدل GCM (GFDL-ESM2M، MIROC، IPSL-CM5A-LR، HadGEM2-ES و NoerESM1-M) بر دبی، نیترات و عملکرد محصول بررسی شد. طبق تحلیل ها و بررسی به عمل آمده تحت سناریوهای مختلف تغییر اقلیم بیشترین کاهش و افزایش میانگین بارش سالانه به ترتیب مربوط به سناریو RCP8.5 و RCP6 مدل NoerESM1-M با میزان 8/34 و 2/37 درصد است. در وضع موجود سهم بارش در فصل زمستان 8/65، بهار 1/5، تابستان 8/1 و پاییز 4/27 درصد است. تغییر عملکرد محصولات بستگی به نوع محصول و دوره آبیاری آن دارد. به دلیل اینکه 77 درصد نیاز آبی محصول باقلا در زمستان است میانگین عملکرد این محصول 19 درصد افزایش می یابد، زیرا طبق نتایج مدل ها سهم بارش در زمستان 9 درصد افزایش می یابد. همچنین 75 درصد از نیاز آبی گندم و 44 درصد از نیاز آبی بادمجان در فصول پاییز و زمستان است که افزایش و ثبات بارش در این فصل ها باعث تغییرات اندک عملکرد این محصولات شده است. در مقابل 80 درصد نیاز آبی محصول ذرت در تابستان است و با توجه به کاهش شدید بارش در فصل تابستان (15 درصد)، عملکرد محصول ذرت 17 درصد کاهش داشته است.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، مدل SWAT، مدیریت کمی و کیفی حوضه، نیترات، عملکرد محصول
  • سارا رودکی، اصغر عزیزیان* صفحات 50-66
    تعداد زیاد پارامترهای ورودی مدل های بارش- رواناب و نبود درک فیزیکی از آن ها، کاربرد این مدل ها را به ویژه در مرحله واسنجی با مشکل مواجه می نماید. پژوهش حاضر با هدف بررسی عدم قطعیت ناشی از روش های مختلف برآورد نفوذ (Green-Ampt، SCS-CN، Exponential، Smith-Parlange، Initial-Constant و Deficit-Constant) بر هیدروگراف سیلاب شبیه سازی شده توسط مدل HEC-HMS و با استفاده از الگوریتم GLUE به انجام رسیده است. نتایج نشان که استفاده از هر کدام از روابط مختلف نفوذ، باند عدم قطعیت متفاوتی را بر هیدروگراف سیلاب شبیه سازی شده توسط مدل تحمیل می نماید. محاسبات انجام شده حاکی از آن است که در صورت استفاده از دو معادله نفوذ SCS و Smith-Parlange به علت دارا بودن بیشترین مقدار P-Factor (به ترتیب معادل 78/0 و 72/0) و کمترین مقدار ARIL (به ترتیب معادل 39/0 و 40/0)، عدم قطعیت کمتری بر خروجی مدل HEC-HMS می گردد. علاوه بر این، روابط مذکور به علت دارا بودن پارامترهای حساس کمتر از کارایی به مراتب بالاتری نسبت به دیگر روش ها برخوردار می باشند. برخلاف روش های مذکور، عدم قطعیت ناشی از کاربرد معادلات نفوذ Initial & Constant و Deficit & Constant برای برآورد هیدروگراف سیلاب نسبتا بالا بوده و درصد کمتری از داده های مشاهداتی در پهنای باند عدم قطعیت 95% قرار می گیرند. تحلیل حساسیت پارامترهای ورودی هر کدام از معادلات نفوذ با استفاده از آماره d روش غیرپارامتریک کلموگراف-اسمیرنوف نیز نشان داد که پارامترهایی که دارای توزیع با شیب زیاد و شکل کشیده ای هستند، به ترتیب دارای عدم قطعیت کم و زیاد می باشند.
    کلیدواژگان: مدل هیدرولوژیکی، عدم قطعیت، الگوریتم GLUE، روندیابی سیلاب، بارش موثر
  • علیرضا شهمیرنوری، مطهره سعادت پور* صفحات 67-80
    تشخیص آلودگی ها در شبکه توزیع آب برای حفاظت از سلامت مصرف کنندگان ضروری است. شاخص های معمول کیفیت آب (کلر، pH...) در واکنش به آلاینده ها، با تغییراتی مواجه می‎گردند که این تغییرات پویا می توانند تشخیص آلودگی در شبکه آب را تسهیل نمایند. در این پژوهش، پاسخ پارامترهای معمول کیفیت به رویداد آلودگی تزریق پتاسیم سیانید به شبکه توزیع آب مثال شماره سه EPANET 2.0 مطالعه و از مدل EPANET-MSX برای مشاهده تغییرات کلر در پاسخ به ورود آلاینده استفاده می‎گردد. جانمایی بهینه حسگرها در شبکه توزیع آب با استفاده از ارتباط میان شبیه‎ساز EPANET-MSX و الگوریتم بهینه‎سازی ازدحام ذرات در ساختار یک و دو هدفه انجام می‎گردد. اهداف مدلسازی در این تحقیق کاهش زمان تشخیص، افزایش درست نمایی تشخیص و کاهش حجم آب آلوده مصرفی، می-باشند که به صورت اهداف تک یا در قالب دو هدفه لحاظ گردیده‎اند. مطالعه نقش تعداد حسگرها از یک تا پنج حسگر در اهداف کاهش زمان تشخیص آلودگی، افزایش درست‎نمایی تشخیص و کاهش مصرف آب آلوده به ترتیب سبب کاهش زمان تشخیص از 22/36 به 41/17 ساعت، افزایش درست نمایی تشخیص از 8/28 به 6/68 درصد و کاهش مصرف حجم آب آلوده از 87/31 به 78/3 مترمکعب گردیده است. بررسی مسایل دو هدفه تعیین جانمایی بهینه حسگر در شبکه، بیانگر رابطه مستقیم 1-درست نمایی و زمان تشخیص آلودگی، 2-درست نمایی تشخیص و حجم مصرفی آب آلوده و 3- زمان تشخیص و حجمی مصرفی آب آلوده است. همچنین نتایج نشان دادند موقعیت گره هایی با تقاضای بالا و نحوه رخدادهای آلودگی شبکه بر جانمایی حسگرها اثرگذار هستند.
    کلیدواژگان: الگوریتم تک هدفه و چند هدفه ازدحام ذرات، حسگر، آلودگی شبکه توزیع آب، EPANET-MSX
  • کیارش احسانی، محمد دانش یزدی* صفحات 81-98
    چنانچه نقشه ی شبکه ی رودخانه ی یک منطقه به طور مناسب برای مدل سازی فرایندهای انتقال آب یا املاح در اختیار نباشد، این شبکه را می باید با استفاده از الگوریتم های استخراج شبکه ی رودخانه و با تعیین مساحت بحرانی به عنوان پارامتر کلیدی ورودی استخراج کرد. هدف این پژوهش، (1) استخراج مساحت بحرانی در حوضه های آبریز درجه دوم و سوم ایران و (2) بررسی ارتباط بین آن با ویژگی های فیزیکی-اقلیمی حاکم بر حوضه ها با هدف تعیین مهمترین عوامل کنترل کننده ی مساحت بحرانی بوده است. به این منظور، نزدیکترین مساحت بحرانی به واقعیت در هر یک حوضه های آبریز درجه دوم و سوم ایران با مقایسه ی چگالی زهکشی شبکه ی رودخانه ی استخراج شده به کمک روش D8 و چگالی زهکشی آخرین نسخه ی شبکه ی رودخانه های کشور به عنوان نقشه ی مبنا تعیین گردید. طبق نتایج، قدرت تفکیک مکانی مدل رقومی ارتفاعی از 30 متر تا 300 متر تاثیر قابل ملاحظه ای در تخمین مقدار مساحت بحرانی ندارد. همچنین، مساحت بحرانی با میزان نفوذ پذیری و درجه ی فرسایش خاک، رابطه ای مستقیم و با تراکم پوشش گیاهی، رابطه ای معکوس دارد. مقدار مساحت بحرانی در اقلیم های معتدل، بزرگتر و در نواحی گرم تر، کوچکتر است. همچنین، افزایش مقدار شیب متوسط حوضه و ارتفاع متوسط بارش سالانه، باعث کاهش مقدار مساحت بحرانی می شود. با این وجود، همبستگی بین مساحت بحرانی با تمام کمیت های فیزیکی و اقلیمی بررسی شده غیرمعنادار است که این مشاهده حاکی از لزوم استخراج مساحت بحرانی حاکم بر یک حوضه ی آبریز از روش هایی به غیر از روابط فیزیکی-ریاضی می باشد.
    کلیدواژگان: استخراج شبکه رودخانه، چگالی زهکشی، حوضه آبریز، خصوصیات فیزیکی و اقلیمی، مساحت بحرانی
  • مسعود تابش*، امیر زندیه، احمد شفیعی، بردیا روغنی صفحات 99-114

    عملکرد مناسب یک شبکه جمع آوری فاضلاب وابستگی زیادی به برنامه مدیریت آن دارد. در همین راستا، اولویت بندی بازرسی اجزای این شبکه‎ها بخش مهمی از برنامه مدیریت آن است و توجه به آن می تواند در بهبود عملکرد آن زیرساخت تاثیر فراوانی داشته باشد. در تحقیق حاضر پس از تعیین عوامل تاثیرگذار در روند زوال سازه ای اجزای شبکه جمع آوری فاضلاب و تعریف شاخص های مربوطه و تعیین نحوه امتیاز دهی به هر شاخص، شاخص ها دسته بندی شدند. پس از آن، برای تخمین وضعیت اجزا با استفاده از شاخص های سازه ای تعریف شده و داده های ویدیومتری، مدل زوال بر مبنای رگرسیون لجستیک چندجمله ای توسعه داده شد. به علاوه، شاخص های ارزیابی هیدرولیکی و محیطی فاضلابرو ها نیز معرفی و دسته بندی شدند. در نهایت برای انجام فعالیت های بازرسی، شاخص های سازه ای، هیدرولیکی و محیطی در سناریو های مختلف با یکدیگر ترکیب شدند و برنامه اولویت بندی انجام شد. با پیاده سازی مدل معرفی شده در این تحقیق بر روی بخشی از شبکه فاضلاب شهر تهران مشخص شد که 2/0 درصد از طول لوله ها در شرایط عالی و 3/3 درصد در شرایط خیلی بد بوده و مابقی در شرایطی مابین این دو حالت قرار دارند. طبق نتایج آنالیز حساسیت بر روی ضرایب شاخص ها، شاخص سازه ای اثرگذارترین شاخص در برنامه اولویت بندی منطقه مورد مطالعه تشخیص داده شد و تعیین دقیق این ضریب باید مورد توجه قرار گیرد.

    کلیدواژگان: شبکه جمع آوری فاضلاب، بازرسی، اولویت بندی، شاخص های سازه ای و هیدرولیکی، شاخص محیطی
  • محمدعلی مهرعلی پور، حسین فتحیان*، علیرضا نیکبخت شهبازی، نرگس ظهرابی، الهام مبارک حسن صفحات 115-131

    عدم قطعیت پارامترهای مدلهای بارش-رواناب، منابع اصلی عدم قطعیت در پیش بینی بهنگام سیل می باشند. در این مقاله از روش مونت کارلو برای تعیین عدم قطعیت هیدروگراف سیلاب پیش بینی شده بعلت عدم قطعیت در پارامترهای کالیبراسیون مدل بارش-رواناب در حوضه دز در جنوب غربی ایران استفاده شده است. بارش و دمای هوا با بکارگیری مدل پیش بینی و تحقیقات آب و هوا (WRF) پیش بینی شد. برای پیش بینی سیلاب متناظر با بارش و دمای هوای پیش بینی شده، از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS استفاده شد. برای مدلسازی تلفات، تبدیل بارش به رواناب و روندیابی جریان در آبراهه ها به ترتیب از روش های شماره منحنی SCS، هیدروگراف واحد کلارک و ماسکینگام-کانج استفاده شد. نتایج نشان می دهد که بهترین طرحواره در مدل WRF برای پیش بینی بارش و دمای هوای ساعتی در حوضه دز MYJLG است. بنابراین طرحواره لایه مرزی MYJ، طرحواره خردفیزیک ابر Lin و طرحواره تابشی GODDARD بهترین عملکرد در پیش بینی سیل در حوضه دز را دارد. علاوه بر این نتایج این تحقیق نشان می دهد که با در نظرگرفتن عدم قطعیت همزمان در تمام پارامترها، عدم قطعیت در دبی اوج هیدروگراف سیل پیش بینی شده بیشتر از عدم قطعیت در حجم هیدروگراف است. بطوری که عدم قطعیت در دبی اوج و حجم هیدروگراف سیل پیش بینی شده بعلت عدم قطعیت تمامی پارامترها به ترتیب برابر با 5/32 و 2/21 درصد است. بنابراین با کمبود مراحل پیش بینی و هشدار سیل بر مبنای ریسک، به کمیت درآوردن عدم قطعیت، اطلاعات اضافی در مورد پیش بینی ها فراهم کرده که به تصمیم گیرندگان کمک می کنند تا به نحو مناسبتر تصمیم بگیرند.

    کلیدواژگان: عدم قطعیت پارامترها، پیش بینی سیل، مونت کارلو، مدل WRF، مدل HEC-HMS
  • رضا دهقانی، حسن ترابی پوده*، حجت الله یونسی، بابک شاهی نژاد صفحات 132-149

    برآورد دقیق جریان رودخانه های حوضه های آبریز نقش مهمی در مدیریت منابع آب به ویژه تصمیمات صحیح در مواقع سیلاب و خشکسالی دارد. در سالهای اخیر جهت برآورد جریان رودخانه ها روش های متنوعی در هیدرولوژی معرفی شده که مدل های هیبریدی هوش مصنوعی از مهم ترین آن ها است. در این پژوهش یک روش پیشنهادی هیبریدی تحت عنوان ماشین بردار پشتیبان- الگوریتم گیاهان مصنوعی مورد بررسی قرار داده و نتایج آن با مدل ماشین بردار پشتیبان-موجک مقایسه گردید. به منظور برآورد دبی رودخانه های حوضه آبریز دز، از آمار آبدهی روزانه ایستگاه های هیدرومتری واقع در بالادست سد طی دوره آماری(1397-1387) استفاده شد. معیارهای ضریب تبیین، ریشه میانگین مربعات خطا، میانگین قدر مطلق خطا و ضریب نش ساتکلیف برای ارزیابی و مقایسه مدلها مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد ساختارهای ترکیبی نتایج قابل قبولی در مدلسازی دبی رودخانه ارایه می نمایند. مدل هیبریدی پیشنهادی ماشین بردار پشتیبان-گیاهان مصنوعی با ضریب همبستگی (985/0-933/0R=)، ریشه میانگین مربعات خطا (m3/s088/0-008/0RMSE=)، میانگین قدرمطلق خطا (m3/s040/0-004/0MAE=) و ضریب نش ساتکلیف (995/0-951/0NS=) عملکرد بهتری در تخمین جریان داشته و می‏تواند در زمینه پیش بینی دبی روزانه رودخانه ها مفید باشد.

    کلیدواژگان: الگوریتم گیاهان مصنوعی، تخمین، حوضه دز، ماشین بردار پشتیبان
  • ابوذر پرهیزکاری*، غلامرضا یاوری، ابو الفضل محمودی، غلامرضا بخشی خانیکی صفحات 151-163
    خشکسالی هیدرولوژیکی پدیده ای است که در اثر کاهش عرضه منابع آب سطحی و زیرزمینی رخ می دهد و به دلیل وابستگی بخش کشاورزی به ذخیره رطوبتی خاک، قبل از هر چیز این بخش را تحت تاثیر خود قرار می دهد. بنابراین، تحلیل اثرات این پدیده برای مدیریت و برنامه ریزی بهتر منابع آب موجود در بخش کشاورزی حایز اهمیت است. در این مطالعه برای تحلیل اقتصادی اثرات بالقوه خشکسالی هیدرولوژیکی ناشی از کاهش عرضه منابع آب بر وضعیت کشاورزی، بازده درآمدی و مصارف آبی کشاورزان استان تهران از الگوی برنامه ریزی ریاضی مثبت چند دوره ای (MP-PMP) و اطلاعات آماری مربوط به دوره پنج ساله 1397-1392 استفاده شد. نتایج نشان داد که الگوی فعلی کشت در استان تهران بهینه نیست و با رخداد خشکسالی، تمایل کشاورزان برای توسعه سطح زیرکشت محصولات پرآب هندوانه و آفتابگردان کاهش می یابد. همچنین، نتایج نشان داد که در شرایط رخداد خشکسالی هیدرولوژیکی حدود 13/9 درصد تقاضای آب بخش کشاورزی استان تهران بدون پاسخ مانده و تامین نخواهد شد که این امر موجبات تغییر الگوی کشت در منطقه را فراهم می کند. کاهش 28/7 درصدی بازده درآمدی کشاورزان و افزایش 2/38 درصدی ارزش اقتصادی آب آبیاری نسبت به دوره مبنا از دیگر پیامدهای وقوع خشکسالی هیدرولوژیکی در استان تهران است. به طور کلی، نتایج گویای آن است که با وقوع خشکسالی الگوی کشت زراعی به نفع محصولات با نیاز آبی پایین تر و سود بالاتر تغییر می کند، ولی در مورد محصولات گوجه فرنگی و ذرت دانه ای علی رغم نیاز آبی بالا به دلیل وجود کشاورزی تلفیقی در منطقه، کاهش سطح زیرکشت کمتری مشاهده می گردد.
    کلیدواژگان: خشکسالی هیدرولوژی، عرضه آب کشاورزی، وضعیت درآمدی، مدل PMP دوره ای، تهران
  • رویا حبیب نژاد، علیرضا شکوهی* صفحات 164-177

    این پژوهش به ارزیابی تغییرات منحنی های شدت- مدت- فراوانی1 در آینده با مدل منطقه ای PRECIS پرداخته و برای تعیین عدم قطعیت پیش بینی از مدل K-NN WG استفاده می نماید. از سناریوی تغییر اقلیم تاریخی که از تصویر شرایط کنونی در آینده بدست آمد برای تولید حد پایین و از سناریوی انتشار B2 به عنوان سناریوی مرطوب برای تولید حد بالای باند اعتماد پیش بینی استفاده گردید. در مدل WG از دو مکانیزم برزدن2 و ایجاد آشفتگی3 برای تولید داده های تصادفی استفاده گردید. مطالعه موردی در بر روی ایستگاه مهرآباد تهران برای دوره تاریخی 1999 - 1959، دوره پیش بینی 2100-2070، برای زمان تداوم رگبار تا 3 ساعت و دوره های بازگشت2، 5، 10، 20، 50 و 100 ساله صورت گرفت. مقایسه دو سناریوی تغییر اقلیم و شرایط پایه منحنی های شدت مدت فراوانی نشان دهنده ی افزایش مقادیر و همچنین شدت بارش های حدی بود به طوری که بیشینه بارش برای تداوم 10 دقیقه تا 3 ساعت در آینده تحت سناریوهای تاریخی و مرطوب به ترتیب 26 و 31 درصد نسبت به زمان فعلی افزایش یافت. مقایسه بین سناریوی مرطوب و تاریخی به طور میانگین نشان دهنده ی 8/4 درصد اختلاف بین این دو سناریو بود. اختلاف کم میان مقادیر حاصل از سناریوی تاریخی به عنوان حد پایین تغییرات و سناریوی مرطوب به عنوان حد بالای تغییرات رگبارهای حدی در آینده، اولا نشان دهنده دقت مناسب مدل PRECIS در شبیه سازی بارش برای منطقه مطالعاتی بوده و ثانیا نشان دهنده افزایش محتمل شدت رگبارهای طراحی مورد استفاده برای مقاصد مدیریت سیلاب شهری می باشد.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، عدم قطعیت، پیش بینی منحنی شدت مدت فراوانی، مدلWG، PRECIS
  • زهرا عزیزی، محمدرضا یزدانی*، محمدکیا کیانیان صفحات 178-191

    سیگنال های آب و هوایی با منشا خارجی به نام پیوند از دور نیز می توانند موجب تغییرات شرایط آب و هوایی شوند و از این طریق بر روی منابع آب زیرزمینی تاثیر گذارند. هدف از انجام پژوهش حاضر پیش بینی تاثیر الگوهای پیوند از دور بر نوسانات سطح آب زیرزمینی دشت گرمسار می باشد. برای انجام این تحقیق از آمار چاه های مشاهداتی، پارامترهای آب و هواشناسی منطقه و همچنین 16 شاخص پیوند از دور طی یک دوره ی آماری 1372 تا 1395 استفاده گردید. برای آنالیز حساسیت و تعیین ترکیب بهینه ورودی ها برای مدل سازی از آزمون گاما استفاده گردید. مدلسازی با رگرسیون چندگانه و همچنین شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چندلایه (MLP) با دو الگوریتم لونبرگ-مارکوارت و تنظیم بیزین انجام گرفت. نتایج آنالیز حساسیت ورودی های مدل با آزمون گاما نشان داد، که از بین پارامترهای آب و هوای منطقه، پارامتر دمای حداکثر ایستگاه فیروزکوه و شاخص های پیوند از دور SOI، EA، NP و WP بیشترین تاثیر را در بین ورودهای منتخب داشته اند. همچنین بهترین مدل، روش شبکه عصبی با الگوریتم یادگیری تنظیم بیزین می باشد، که در مرحله تست مدل در چاه سردره، مقدار خطایی برابر 36/0 و ضریب تبیین 93/0 و در چاه شماره 26 این مقدار به ترتیب برابر 038/0 و 85/0 می باشد. همچنین نتایج بدست آمده نشان داد، که استفاده از شاخص های دور پیوندی برای پیش بینی نوسانات سطح آب زیرزمینی در چاه سردره، میزان خطا را 6/5 درصد و در چاه شماره 26، تا 24 درصد کاهش می دهد.

    کلیدواژگان: شاخص های پیوند از دور، آب های زیرزمینی، شبکه عصبی مصنوعی، آزمون گاما، آنالیز حساسیت
  • شایان محسنی بیله سوارچی، فرزین نصیری صالح*، بنفشه زهرائی صفحات 192-201

    مدل های ماهانه بیلان آب (مدلهای بارش رواناب در مقیاس ماهانه) از ابزارهای اصلی در برنامه ریزی بلند مدت منابع آب محسوب می شوند. ساختار اصلی این مدل ها شامل معادلات پیوستگی ذخیره رطوبتی خاک، جریان زیرسطحی و آب زیرزمینی است. با توجه به پیچیدگی فرایند شکل گیری و منشاهای متفاوت جریان، مدل های بارش رواناب دارای ساختارهای متفاوت هستند که بر اساس شرایط حوضه آبریز مورد مطالعه نیاز به اصلاح، ساده سازی و بازنگری دارند. در صورت وجود منشا کارستی در حوضه مطالعاتی، به دلیل اهمیت آن در تامین آب شرب نمی توان به سادگی آن را در مدلسازی نادیده گرفت. به دلیل پیچیدگی فرایند تشکیل رواناب با توجه به شرایط ساختاری زمین شناسی در حوضه های آبریز کارستی و اهمیت سازندهای کارستی، توسعه مدل های مفهومی و نزدیک کردن فرایند مدل به واقعیت فیزیکی حوضه اهمیت بسیاری دارد. در این تحقیق ساختار مدل مخزنی روزانه SAM برای بهبود پیش بینی جریان پایه و رواناب خروجی ماهانه در حوضه های کارستی کازرون و دشت برم اصلاح شده و سپس نتایج مدل اصلاح شده (SAM-KARST) با مدل اولیه (SAM) مقایسه و عملکرد مدل پیشنهادی ارزیابی شده است. نتایج بهبود نسبی شاخص های عملکردی (حدود 10 درصد) مدل SAM-KARST در مقایسه با مدل SAM را برای حوضه آبریز مطالعاتی نشان داد. با در نظر گرفتن مخزن مفهومی برای منشا کارست در مدل، میزان سهم جریان پایه به صورت بارز افزایش و به بالای 70 درصد رسید که آن نشان دهنده نقش مهم منشا کارست در تامین جریان پایه می باشد.

    کلیدواژگان: مدل نواحی اشباع، بیلان ماهانه آب، حوضه آبریز کازرون، کارست، جریان پایه
  • ذبیح الله خانی تملیه، حسین رضایی*، رسول میرعباسی نجف آبادی صفحات 202-213
    خشکسالی بعنوان یک وضعیت کمبود آب طولانی مدت، موضوعی چالش برانگیز در مدیریت منابع آب می باشد. این پدیده یکی از بلایای طبیعی پرهزینه و کمتر شناخته شده می باشد. تاکنون اغلب مطالعات خشکسالی بصورت تحلیل های تک-متغیره و دومتغیره بوده است. در این پژوهش به تحلیل سه متغیره خشکسالی در شرق ایران برای 13 ایستگاه هواشناسی در دوره آماری 2017-1971 پرداخته شد. جهت استخراج پارامترهای شدت، مدت و پیک خشکسالی از شاخص SPImod استفاده گردید. در این راستا، قابلیت دوازده تابع مفصل کلایتون، فرانک، گالامبوس، پلاکت، گامبل- هوگارد، علی- میخاییل- حق، فارلی- گامبل- مورنگسترن،HRT، فیلیپ- گامبل، جوی، گامبل- بارنت و سارمونف جهت ایجاد توزیع توام سه متغیره مورد آزمون قرار گرفت. برای این منظور، از روش تو در تو برای اتصال توابع مفصل دوبعدی و ایجاد تابع توزیع توام سه بعدی استفاده شد. جهت تعیین تابع مفصل برتر در هر ایستگاه، از آماره های میانگین مربعات خطا (RMSE)،نش ساتکلیف (NSE) و همچنین حداکثر درست نمایی (ML) استفاده شد. نتایج حاصل نشان داد که تابع مفصل HRT بهترین عملکرد را در ایجاد توابع توزیع دومتغیره و سه متغیره دارد. همچنین نتایج نشان داد که استفاده از شاخص SPImod تا حدود زیادی معایب SPI متداول را برطرف می کند و تغییرات فصلی بارش را در محاسبه شاخص SPI لحاظ می-نماید. نتایج شاخص SPImod نشان داد که بیشترین درصد تعداد ماه های خشک مربوط به ایستگاه سبزوار با 52 درصد و کمترین آن مربوط به ایستگاه تربت حیدریه 35 درصد بود که بترتیب بعنوان مناطقی که بیشتر و کمتر در معرض خشکسالی قرار گرفته اند، شناخته شدند.
    کلیدواژگان: توزیع توام سه بعدی، شاخص SPImod، حداکثر درست نمائی، مفصل HRT
  • سحر بختیاری، ابراهیم امیری تکلدانی*، مهدی فصیحی هرندی صفحات 214-229
    بیش از نیم قرن است که توسعه منابع آب با هدف دستیابی به رفاه اجتماعی در ایران دنبال می شود. سدها و شبکه های آبیاری و زهکشی پایین دست این سازه ها مهم ترین نمادهای این تفکر و رویکرد به توسعه بوده و هستند. سیاست توسعه ای ماموریت هیدرولیکی، رویکردی به توسعه است که ایجاد زیرساخت های هیدرولیکی توسط دولت ها را پیشنهاد می کند. این سیاست توسعه منابع آب برخاسته از ایده هر قطره آب که از خشکی ها به دریا سرازیر می شود، هدر رفت آب است در نیمه دوم قرن نوزدهم میلادی مصادف با نیمه دوم قرن سیزدهم شمسی متولد شد. در ایران، توسعه سازه های هیدرولیکی از طریق قوانین و برنامه های پنج ساله توسعه، دیکته و توسط دولت انجام می شود. در این پژوهش با انجام یک مطالعه تطبیقی، روند تاریخی توسعه منابع آب و رویکرد به توسعه منابع آب در ایران با ماموریت هیدرولیکی مقایسه و نتیجه گرفته شد که توسعه منابع آب ایران بر مبنای ماموریت هیدرولیکی پایه گذاری شده است. در این پژوهش، شبکه های آبیاری به عنوان یکی از نمادهای توسعه منابع آب مورد توجه قرار گرفته شده است.
    کلیدواژگان: ماموریت هیدرولیکی، توسعه منابع آب، توسعه شبکه های آبیاری، حکمرانی آب، مدیریت منابع آب
  • مروارید یونسی فرد، شهلا پایمزد*، مهدی رحیمی صفحات 230-242
    آشکار شدن تغییرات اقلیمی و اثر آن بر بخش های مختلف چرخه آب، ضرورت آگاهی از وضعیت منابع آب به منظور مدیریت صحیح منابع را تاکید می کند. در مطالعه حاضر با استفاده از مدل هیدرولوژیک WetSpa به بررسی اثرات تغییر اقلیم بر رواناب حوضه آبریز شازند پرداخته شده است. در این تحقیق ابتدا مدل WetSpa برای حوضه، اجرا و واسنجی شد و سپس خروجی مدل CanESM تحت سه سناریو انتشار وارد مدل ریزمقیاس SDSM گردید و داده های هواشناسی سال های آتی دریافت شد و در نهایت تغییر رواناب حوضه مورد مطالعه در سال های آتی با استفاده از مدل هیدرولوژیک تهیه شده، تعیین گردید. نتایج مدل CanESM2 نشان داد که در اکثر ایستگاه ها مقادیر دما افزایش و میزان بارش کاهش می یابد که از این بین، سناریو RCP 8.5 تغییرات بیشتری را نشان می دهد. نتایج حاصل از شبیه سازی رواناب تحت سناریوهای تغییر اقلیم حاکی از کاهش میزان رواناب است که مقدار برای سناریوهای RCP 2.6، RCP 4.5 و RCP 8.5 برابر 53/5 ،89/13 و 1/25 درصد می باشد. همچنین همخوانی بالای هیدروگراف های محاسبه ای و مشاهده ای بخصوص برای جریان های بالا، طبق شاخص ناش-ساتکلیف (به ترتیب 92 و 86 درصد برای دوره واسنجی و اعتبارسنجی) تاکید بر قابلیت بالای مدل WetSpa در شبیه سازی حوضه آبریز شازند دارد.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، مدل WetSpa، مدل SDSM، مدل CANESM2، حوضه آبریز شازند
  • حامد کتابچی*، داود محمودزاده، حمیدرضا الهی صفحات 243-258

    در طرح های عمرانی شهری، اندرکنش جریان آب های زیرزمینی و سازه های زیرسطحی از جمله دیوارهای آب بند، حایز اهمیت است. استفاده از رویکرد مدلسازی برای بررسی این اندرکنش ها می تواند در برنامه ریزی برای اجرا و پیش بینی راهکارهای کاهش اثرات نامطلوب راهگشا باشد. در این مطالعه، کد عددی MODFLOW با بسته HFB جهت شبیه سازی سه بعدی سیستم آب زیرزمینی یک محدوده شهری واقع در شهر کربلا، کشور عراق، با در نظرگرفتن لایه بندی و ناهمگنی زمین شناسی منطقه و دیوارهای آب بند ساخته شده، به کار رفته است. دیوارهای آب بند بتنی با عمق 40 متر با هدف کاستن موضعی سطح تراز آب زیرزمینی برای ساخت اماکن در زیر سطح زمین اجرا شده اند. در فرآیند واسنجی و اعتبارسنجی، از داده های اندازه گیری سطح تراز آب زیرزمینی در 28 چاه مشاهداتی از بهمن ماه 1395 تا مهرماه 1397 استفاده شده است. هدف مورد نظر، بررسی اندرکنش جریان آب های زیرزمینی و ساخت آب بندهای بتنی مبتنی بر طرح های توسعه است. نتایج نشان می دهد که در توسعه فازهای موردنظر، تغییرات سطح تراز آب زیرزمینی تا بیش از یک متر نیز نسبت به شرایط قبل از توسعه در پشت دیوارهای آب بند رخ می دهد. برای نمونه، در شرایط فاز ساخته شده، تغییرات سطح تراز آب زیرزمینی بین 55/0- (حداکثر افت) تا 44/0 متر (حداکثر افزایش) می باشد در حالی که با تکمیل کامل فازها، این تغییرات بین 06/1- (حداکثر افت) تا 14/0 متر (حداکثر افزایش) خواهد شد. ممانعت از ورود آب به بخش های تحتانی اماکن و حفظ پایداری سازه های مجاور از مواردی است که باید با اتخاذ راهکارهای فنی و مدیریتی پیشنهاد شده در این مطالعه مدنظر قرار گیرد.

    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، آب های زیرزمینی، دیوارهای آب بند بتنی، سازه زیرسطحی، ناهمگنی آبخوان
  • سعیده ملکی*، وحید راهداری، نیکلاس بغدادی، احمد پهلوانروی صفحات 259-270
    تالاب ها اکوسیستم های ارزشمندی هستند که خدمات زیادی را برای حفظ حیات ذی نفعان ارایه می دهند. این اکوسیستم ها باید در برابر تخریب های گسترده ناشی از تغییرات انسانی و اقلیمی محافظت بشوند. پایش و احیای این تالاب ها نیازمند اطلاعاتی از همه پارامترهای اکولوژیک آن است. اما فراهم کردن این اطلاعات به دلیل سطح گسترده آنها و پیچیدگی پوشش آن دشوار است. در این مقاله از قابلیت های داده های رادار دهانه مصنوعی برای تهیه نقشه پوشش اراضی تالاب هامون هیرمند در چهار تاریخ شامل سه تصویر در دوره آبگیری تالاب و یک تصویر در دوره خشک بودن آن استفاده شد. ابتدا میزان پراکنش امواج رادار از پوشش اراضی بررسی شد. سپس، تصاویر بوسیله روش ماشین پشتیبان برداری طبقه بندی شد. نتایج این مقاله نشاندهنده توانایی داده های رادار در تهیه نقشه پوشش گیاهی همراه با آب و طبقات مختلف آن و روند تغییرات این نوع از پوشش اراضی است. همچنین این نتایج نشان داد این تصاویر در مطالعه گیاهان خشک در زمان خشک شدن منابع آب توانمند هستند. نتایج این مقاله در پایش تالاب ها و فراهم کردن داده برای مدیریت و حفاظت اکوسیستم های آبی ارزشمند است.
    کلیدواژگان: تالاب، سنتینل-1، سنجش از دور، رادار دهانه مصنوعی، هامون هیرمند
  • سعیده سامانی* صفحات 271-291

    آب زیرزمینی حیاتی ترین منبع تامین آب در ایران است که بهره برداری پایدار از آن، از ضروریات اجتناب ناپذیر محسوب می‏شود. متاسفانه در چندین دهه گذشته، منابع آبی کشور ازنظر کمیت و کیفیت در وضعیت بحرانی است و تشدید افت سطح آب زیرزمینی در آبخوان‏ها ممنوعیت بیش از 403 محدوده از 609 محدوده مطالعاتی و کسری مخزن تجمعی 135 میلیارد مترمکعب را به دنبال داشته است. در سال 1393، اجرای طرح احیاء و تعادل بخشی منابع آب زیرزمینی کشور باهدف متعادل کردن میزان برداشت آب به تصویب رسید. علی‏رغم تلاش‏های وزارت نیرو طی 5 سال اخیر ذیل این طرح، روند تراز آب‏های زیرزمینی همچنان نزولی است. بنابراین در فاز بعدی اجرای این طرح نیاز به یک ارزیابی عملکرد و یافتن دلایل عدم موفقیت است. در این مقاله از رویکرد ارزیابی از طریق مطالعات تطبیقی با هدف استفاده از الگوهای جهانی در بازنگری طرح احیا و تعادل بخشی و تغییر در اجرای برنامه‏ های مدیریتی، جهت بهره ‏وری بهتر این طرح و تغییر رویکرد برداشت از منابع آب زیرزمینی در کشور، استفاده شده است. لذا کشورهای پیشتاز (آمریکا، اسپانیا و هند) در زمینه برنامه‏ های مدیریت پایدار منابع آب جهت انجام مطالعات تطبیقی مشخص شده است. بر اساس تجربیات سایر کشورها، به منظور افزایش اثربخشی طرح احیاء و تعادل بخشی، به عنوان موثرترین عامل نیاز به اصلاح ساختار حکمرانی آب و مشارکت جوامع محلی است و بدون دخالت عموم مردم و یا جامعه هدف، نمی توان دسترسی به نتیجه ملموسی در زمینه مدیریت بهینه منابع آب و احیای آبخوان ها را متصور شد. همچنین اعمال مدیریت یکپارچه و انطباقی منابع آب الزامی است.

    کلیدواژگان: الگوهای مدیریت پایدار، طرح احیا و تعادل بخشی، مدیریت مشارکتی منابع آب زیرزمینی
  • سروش طالبی اسکندری*، سید جلال الدین میرنظامی صفحات 292-311

    تحولات اقتصادی و اجتماعی، تنوع و افزایش نیازهای آب را به همراه داشته است. محدودیت منابع آب تجدیدپذیر حوضه های آبریز ممکن است در بسیاری از موارد عامل محدودکننده رشد نیازهای آب نبوده و استمرار افزایش مصارف و به تبع آن جابه جایی حقوق آب و بازتخصیص را به دنبال داشته باشد. بازتخصیص به طور کلی ظرفیتی برای مدیریت تقاضای آب برای مواجهه با کم آبی است؛ اما سازوکار آن می تواند متنوع باشد. وضعیت حکمرانی و حقوق آب مناطق مختلف تعیین می کند بازتخصیص چقدر بر مبنای عدالت و پایداری و یا زور و قدرت صورت گرفته است. در این مقاله با بررسی اسنادی و مصاحبه های میدانی، تجربه بازتخصیص در حوضه زاینده رود مورد بررسی قرار گرفت. در حوضه زاینده رود سه سازوکار برای بازتخصیص شامل بازتخصیص از حقابه های قدیمی به مصارف مورد نظر دولت، بازتخصیص از پایین دست به بالادست و بازتخصیص از بهره برداران قدیمی آب زیرزمینی به صاحبان چاه های جدید مشاهده می شود. فقدان شفافیت و عدم مشارکت حقابه داران در تصمیم گیری های بازتخصیص موجب گردید جلب رضایت و جبران خسارتی صورت نگیرد که در این مقاله از عنوان بازتخصیص خاموش برای توصیف آن استفاده شده است. طی یک دهه اخیر حوضه زاینده رود شاهد واکنش هایی نسبت به تبعات بازتخصیص خاموش بوده است. واکنش های دولت نشان از سردرگمی و تعلل در تصمیم گیری و ناتوانی از اجرا دارد و واکنش جامعه نیز با وجود پیشرفت های قابل توجه در ارتقا آگاهی و گردش اطلاعات، سازماندهی و مکانیزم نمایندگان، به دلیل مطالبه صرف آب و عدم پیگیری فرصت های توسعه کم آب بر، موجب پیچیدگی بیشتر مدیریت مسایل این حوضه شده است.

    کلیدواژگان: زاینده رود، بازتخصیص خاموش، حقوق آب، حکمرانی آب، تعارضات آبی
  • فریماه امیدی*، مهدی همایی صفحات 312-322
    کاهش روزافزون منابع آب و اثر آن بر کمیت و کیفیت محصولات، سبب شده کشاورزان از کم آبیاری به عنوان راهکاری برای مقابله با کمبود آب بهره ببرند. از سوی دیگر، اهمیت آب به عنوان کالایی واسطه ای و کمبود آن، سبب افزایش رقابت برای دسترسی به آن شده و آب را به عنوان کالایی اقتصادی مطرح می کند. در این راستا، تعیین قیمت آب آبیاری در شرایطی که کم آبیاری به عنوان راهکاری برای افزایش بهره وری آب مورد استفاده قرار می گیرد، ضروری است. در پژوهش حاضر گیاه فلفل سبز قلمی ، تحت چهار تیمار آبیاری 50، 70، 100 و 120 درصد نیاز آبی و در گلخانه ی شخصی نویسندگان در شهر تهران و تحت کنترل کامل شرایط محیطی کشت شد. پس از پایان دوره ی کشت و برداشت گیاه، تابع تولید محصول بر اساس مقدار ماده ی خشک تولید شده به دست آمد. نتایج نشان داد که با اعمال کم آبیاری و پس از بهینه سازی عمق آب آبیاری، قیمت آب به 44/183 (هزار ریال به ازای هر متر مکعب) رسید که حداکثر قیمت به دست آمده برای آب در این پژوهش می باشد. همچنین، در شرایط کم آبیاری، راندمان کاربرد آب آبیاری67/5 (کیلوگرم بر متر مکعب)، بهره-وری فیزیکی1/5 (کیلوگرم بر متر مکعب)، بهره وری فیزیکی- اقتصادی 42/191 (هزار ریال به ازای هر متر مکعب در هر هکتار) و بهره وری اقتصادی 04/1 به دست آمد. همچنین کم آبیاری، قبل از بهینه سازی عمق آب آبیاری، بر راندمان آبیاری اثر قابل توجهی نداشت در حالی که پس از بهینه سازی عمق آب، سبب افزایش راندمان آبیاری نسبت به حالت آبیاری کامل شد.
    کلیدواژگان: تنش کم آبی، تابع تولید محصول، راندمان آبیاری، بهره وری اقتصادی
  • امین کانونی*، یوسف حسنی، کریم قرائی، اسدالله دیندار صفحات 323-333

    بهبود کارآیی استفاده از آب در صورت وجود بازار آب موضوعی است که در شرایط محدودیت کنونی منابع آب در کشور می تواند راهگشای بخش مدیریت منابع آب باشد. در این مقاله به بررسی اثرات توسعه بازار آب از دیدگاه اقتصادی پرداخته شده است. برای این منظور با استفاده از یک مدل ریاضی (PMP) اثرات توسعه بازار آب با اعمال سناریوهای  مختلف قیمتی بررسی گردید. ابتدا ارزش اقتصادی محصولات کشاورزی مختلف در منطقه مورد مطالعه تخمین زده شد، سپس با توجه به متوسط تعرفه آب در اراضی کشاورزی و ارزش اقتصادی آب بدست آمده، با اتخاذ قیمتهای مختلفی در محدوده آن دو (تعرفه آب، هزینه تمام شده آب و ارزش اقتصادی آب)، تغییرات الگوی کشت احتمالی در سطح شبکه آبیاری سبلان محاسبه گردید. نتایج نشان داد تفاوت قابل ملاحظه ای بین ارزش اقتصادی آب و تعرفه آن وجود دارد. با افزایش قیمت آب، ضمن کاهش سطح زیر کشت، عملکرد محصولات کشاورزی کم شده و به تبع آن سود ناخالص شبکه نیز کاهش می یابد. یونجه با 58 درصد کاهش سطح زیر کشت، بیشترین کاهش سطح زیر کشت را در بین محصولات کشاورزی داشته است و نشان می دهد در سناریوهای مختلف قیمتی، ترکیب الگوی کشتی توسط کشاورزان انتخاب می شود که به ازای هر واحد آب مصرفی، منافع بیش تری عاید آن ها گردد.

    کلیدواژگان: ارزش اقتصادی، الگوی کشت، مدل برنامه ریزی ریاضی مثبت، شبکه آبیاری سبلان
  • علی کرامت زاده*، مصطفی عربی صفحات 334-345

    مکانیسم بازار برخلاف نقش و سابقه طولانی که در تخصیص منابع و کالاها ایفا کرده در حوزه تخصیص منابع آب مورد کم توجهی سیاست گذاران و برنامه ریزان قرار گرفته است، البته در شرایط کنونی با تشدید کمیابی آب در بیشتر مناطق دنیا بکارگیری این ابزار سیاستی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. در همین راستا مطالعه حاضر به بررسی وضعیت موجود مبادله آب در اراضی زیر سد بارزو شیروان از استان خراسان شمالی پرداخته است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که در شرایط کنونی مبادلات غیر رسمی و پراکنده آب در بین بهره برداران وجود دارد و بیش از 45 درصد بهره برداران مصاحبه شده اقدام به مبادله آب نموده اند که حدود 70 درصد آنها به عنوان خریدار و 38 درصد به عنوان فروشنده در بازار مشارکت داشته اند. هزینه تامین آب از سد در بین مناطق مختلف نیز به طور میانگین معادل 472 ریال به ازای هر مترمکعب می باشد. بطور متوسط 56 درصد بهره برداران تمایل به فروش آب در میانگین قیمت 3560 ریال و 48 درصد بهره برداران تمایل به خرید آب در میانگین قیمت 3328 ریال به ازای هر مترمکعب دارند. همچنین در مجموع بیش از 91 درصد بهره برداران منطقه تمایل به ایجاد بازار آب دارند. بر این اساس توصیه می شود جهت استفاده بهینه منابع آب و جلوگیری از شدت بحران آب در منطقه، بازارهای محلی آب مشابه نمونه موفق آن در منطقه مجن شاهرود ایجاد و تقویت گردد.

    کلیدواژگان: بازار محلی آب، مبادله آب، هزینه تامین آب، سد بارزو شیروان
  • مجید دلاور*، سعید مرید، لیلا رئیسی صفحات 346-362

    هدف این مقاله ارایه روش شناسی استقرار حسابداری آب حوضه آبریز کشور بر اساس نتایج مدل مفهومی ویژه سازی شده SWAT-FARS و چارچوب حسابداری آب WA+ می باشد. در این مطالعه حوضه آبریز طشک بختگان در استان فارس به عنوان منطقه پایلوت مطالعاتی در نظر گرفته شد و تحلیلی از شرایط حوضه آبریز در دو دوره زمانی بر مبنای نتایج حسابداری آب آن ارایه گردید. تحلیل نتایج حاکی از راندمان حوضه ای حدود 80 در صدی حوضه آبریز طشک بختگان و بسته بودن حوضه به واسطه مصرف قابل توجه آب قابل مدیریت حوضه می باشد. در این حوضه به واسطه تغییر شرایط اقلیمی، منابع آب قابل مدیریت حوضه کاهش یافته است و در این شرایط نه تنها مصارف مدیریت شده آب در حوضه (تبخیر-تعرق تکمیلی) کاهش نداشته، بلکه به میزان قابل توجهی (53 درصد) نیز بر آن افزوده شده است. این مسئله منجر به کاهش جریانات خروجی به عنوان تامین کننده حقابه دریاچه شده است. علاوه بر این، نتایج نشان دهنده افزایش کسری مخزن آب زیرزمینی و وضعیت ناپایدار بهره برداری از آن ها است. افزایش تعرق گیاهان در سطح اراضی کشاورزی به واسطه گسترش سطح اراضی و افزایش گیاهان پرمصرف تر و سهم قابل توجه تبخیر از خاک از کل مصارف غیر سودمند حوضه از دیگر عوامل تاثیرگذار بر شرایط کنونی حوضه آبریز طشک بختگان است. از طرفی مقدار قابل توجهی از آب برداشتی برای کشاورزی مجددا به چرخه منابع آب حوضه برمی گردد که بر لزوم برنامه ریزی براساس "مصرف" تا "برداشت" تاکید دارد.

    کلیدواژگان: حسابداری آب، مدل SWAT، مصرف واقعی، آب قابل مدیریت
|
  • Seyed Ershad Barhagh *, Mahdi Zarghami, Yusuf Alizade Govarchin Ghale, MohammadReza Shahbazbegian Pages 1-17

    A system dynamic model is necessary to estimate the existing interactions between Urmia Lake and factors affecting it. In this study, the Predator-Prey model using system dynamics simulation has been developed for Urmia Lake Basin. The main advantage of this model is providing the balanced water allocation between stakeholders in order to have a sustainable water management system for the lake. Due to increasing the area of irrigated lands in the northwest of Iran, having an applicable and up-to-date method to reduce water consumption in agricultural part is unavoidable. A stock-flow model has been designed in this study, in which Urmia Lake and irrigated lands are considered as the prey and predator, respectively. Then, the effects of various factors on the water elevation fluctuations of the lake have been analyzed dynamically and the strategies for reducing the water consumption of agricultural part have been investigated carefully. The results of this study indicate that the reducing irrigated lands by 40%, improve irrigation efficiency by 21% and reducing the area of lake by 20% lead to increasing water level of the lake by 1.7, 0.8 and 0.5 meters, respectively. By applying these policies, the water level of the lake will increase about 4.3 meters and it will lead to better ecological condition.

    Keywords: Water allocation, Urmia Lake, Conflict Resolution, Predator-Prey, System Dynamics
  • Nargeskhatoon Dowlatabadi, MohammadEbrahim Banihabib *, Abbas Roozbahani Pages 18-34

    In recent decades, water level of the Hoor-Al-Azim/Hawizeh wetland (located on border of Iran- Iraq) as Shared resources has reduced sharply. In shared watersheds, interactions between riparian countries of a water resource system can be considered by a system dynamic model. The proposed model simulated the interactions among water resource systems of Iran, Iraq and Turkey without interactions of Socio-economic subsystem over the period of 2004–2016, which can be used to analyze various scenarios in the shared basin of Hoor-Al-Azim/Hawizeh. In addition, this study has developed a system dynamics model for several decision makers with different interests, based on integrated watershed. The model was validated for extreme conditions and the results showed well-calibration of the developed model to reconstruct the behavior of different parameters within the system. The results also showed that Tigris inflow to Iraq from Turkey has been decreased significantly during the simulation period. Subsequently, the inflow to the Hoor-Al-Azim/ Hawizeh wetland during the simulation period had been 61% less than the environmental flow averagely. Moreover, the model results for two scenarios of GAP project completion and 10% reduction in cultivated area of the three countries showed that wetland inflow decreases to 400 MCM and increases to 1900 MCM, respectively. In general, the proposed model can be used as support tool to evaluate decisions of policy-makers in the region. Thereupon, results of model for different scenarios indicate that improvement of environmental conditions would be approached by management alternatives based on integration of basin

    Keywords: Dynamic system, Modeling of Shared water resources, Hoor Al-Azim Wetland
  • Hossein Yousefi, Ali Moridi *, Jafar Yazdi, Ahmad Khazaiepoul Pages 35-49
    In this paper, the SWAT model is used to study the effects of climate change on discharge and water quality of inflow of Esteghlal reservoir in Minab catchment. Climate change scenarios (RCP2.6, RCP4.5, RCP6, and RCP8.5) in 5 GCMs (GFDL-ESM2M, HadGEM2-ES, IPSL-CM5A-LR, MIROC, NoerESM1-M) to simulate future discharge, NO3 load, and agricultural products yield, were applied. According to the analysis of different climate change scenarios, the highest average annual precipitation decrease and increase were 34.8% and 37.2% in RCP8.5 and RCP6 scenarios in NoRESM1-M model, respectively. In the baseline period, the share of precipitation in winter is 65.8%, spring 5.1%, summer 1.8% and fall 27.4%. Crop yield change depends on the type of crop and its irrigation period. Because of the 77% water requirement of lima bean crop in winter, the average yield of this crop increases by 19%, as models show that the share of precipitation in winter increases by 9%. Also, 75% of water requirement of wheat and 44% of water requirement of eggplant is in autumn and winter that increased and stabilized rainfall in these seasons caused slight variations in yield. In contrast, 80%of water requirement of corn crop is in summer, and due to the severe decrease in precipitation in summer (15%), corn yield has decreased by 17%.
    Keywords: climate change, SWAT, Basin’s quality, quantity management, NO3, crop yield
  • Sara Roodaki, Asghar Azizian * Pages 50-66
    Quantifying the uncertainty contribution of important factors on the performance of rainfall-runoff models has always been one of the major challenges for researchers and hydrologists. The main problems of applying these models especially in calibration period are the large number of required parameters and the lack of physical understanding for some of them. This research addressed the uncertainty contribution of different infiltration methods (Green-Ampt, SCS-CN, Exponential, Smith-Parlange, Initial-Constant and Deficit-Constant) on the performance of HEC-HMS model using GLUE algorithm. Results showed that using each of infiltration methods imposes different uncertainty bounds on the simulated flood hydrograph by HEC-HMS. Findings indicate that SCS-CN and Smith-Parlange owing to have the higher P-factor (0.78 and 0.72) and lower ARIL (0.39 and 0.40) values, enforce minimum uncertainty on the model output. In addition, the mentioned infiltration methods have the fewer sensitive parameters and then performs better than other methods. In contrast, the uncertainty of applying Initial-Constant and Deficit-Constant methods for simulation of flood hydrograph is relatively high the smaller percentage of the observed data are within the 95% uncertainty bandwidth. Moreover, sensitivity analysis of the parameters of each of the infiltration methods using the nonparametric Kolmogorov–Smirnov (D) test showed that parameters with the sharp and peaked distributions indicate well-identifiable parameters, while flat and spread distributions indicate uncertain parameters. Overall, the outcomes of this study prove that GLUE algorithm has high ability to determine the optimal range of rainfall-runoff model parameters and the prediction uncertainty bandwidth.
    Keywords: Hydrological model, Uncertainty, GLUE algorithm, Flood Routing, Effective Rainfall
  • Alireza Shahmirnoori, Motahareh Saadatpour * Pages 67-80
    Detection of pollution in any water distribution network (WDN) is essential to maintain public health. Recent researches have demonstrated common water quality indicators (free Chlorine, pH, Electrical‎ Conductivity, …) response to contaminants, which can facilitate the pollutant detection in WDNs. In this research, EPANET-MSX model is used to simulate the realistic responses of common water quality parameters to a pollutant event in WDN, represented in example 3 of EPANET 2.0. The aim of the study is to apply EPANET-MSX to trace Chlorine changes in response to the potassium cyanide injection order to optimize sensor placements WDN. Optimal sensor placement is derived based on coupled EPANET-MSX _ PSO (particle swarm optimization) framework. PSO is implemented as single and multi-objective algorithm. The objectives of the study are to reduce the pollutant detection time, increase detection likelihood, and reduce the contaminated water consumption as single and/or multi-objective problems. Studies on the sensor numbers, ranging from one to five, indicate 1- the pollutant detection time has decreased from 36.22 to 17.41 hours, 2- the pollutant detection likelihood has increased from 28.8% to 68.6%, and 3- the contaminated water consumption has decreased from 31.87 to 3.78 m3. The results show direct relationship between 1- pollutant detection likelihood and detection time, 2- pollutant detection likelihood and contaminated water consumptions, and 3- pollutant detection time and contaminated water consumption in multi-objective problems. Also, the location of the high-demand nodes in WDN and the contamination events occurrence can affect the location of the sensors.
    Keywords: EPANET-MSX, Sensors, Single and, or multi-objective particle swarm optimization algorithm, Water distribution network contamination
  • Kiarash Ehsani, Mohammad Danesh Yazdi * Pages 81-98
    If the channel network map of a region is not suitable for the purpose of modeling water and solute transport processes, the underlying river network should be extracted by the relating algorithms given the critical area as the input. The goal of this study was to (1) extract the critical area in the second and third order river basins in Iran, and (2) investigate the relationship between the critical area and physio-climatic characteristics of the basins with the aim of determining the most dominant factors controlling the critical area. To this end, the closest critical area to reality was determined by minimizing the difference between the drainage density of the extracted river networks using the D8 method and the one known as the base map of the river networks. Results indicate that the spatial resolution of the digital elevation model between 30 m to 200 m does not impose significant impact on the magnitude of the estimated critical area. Also, direct relationship holds between the critical area and the soil permeability and erosion rate, while the correlation is negative between the critical area and the vegetation density. Critical area is smaller and larger in the temperate and warmer climates, respectively. Furthermore, increase in the average slope and the average annual precipitation height decreases the critical area. Nevertheless, the correlation between the critical area and the studied physio-climatic quantities is insignificant, highlighting the need to determine the critical area of a given river basin using approaches other than physical-mathematical relationships.
    Keywords: Critical area, Drainage density, Physio-climatic characteristics, River basin, River network extraction
  • Massoud Tabesh *, Amir Zandieh, Ahmad Shafiei, Bardia Roghani Pages 99-114

    Proper functioning of a sewage collection network whole depends heavily on its management plan. Prioritizing component inspection of these networks is also an important part of management plan and paying attention to it can greatly improve their performance. In the present study, after determining the factors affecting the structural deterioration process of sewers, the impact of each of these factors on their decision-making and inspection prioritization process is investigated. After defining the indices and determining how each index is scored, each of the indices is classified in the range of 1 (very good) to 5 (very bad). Subsequently, a deterioration model based on polynomial logistic regression was developed to estimate the structural status of components using defined structural indices and videometric data. In addition, hydraulic and environmental assessment indices of sewers were introduced, which classified the condition of sewers in the range of 1 (very good) to 5 (very bad). Finally structural, hydraulic and environmental indices are combined according to different scenarios proposed to prioritize for inspection activities. In the present study, a part of Tehran wastewater collection network was investigated. On average in all defined scenarios, the pipes are in excellent, good, average, bad and very bad condition with 0.2, 6.4, 44.1, 45.9 and 3.3% of the total length of pipes, respectively. According to the results of the sensitivity analysis on the index coefficients, the structural index was identified as the most effective index in the prioritization program and its precise determination should be considered.

    Keywords: Collection Network, Inspection, Prioritization, Structural, Hydraulic Indices. Environmental Index
  • MohammadAli Mehralipour, Hosein Fathian *, AliReza Nikbakht Shahbazi, Narges Zohrabi, Elham Mobarak Hassan Pages 115-131

    Parameters uncertainty of rainfall-runoff models are the main sources of uncertainty in real time flood forecasting. In this paper, the Monte Carlo method is used to estimate the uncertainty of the forecasted flood hydrograph due to uncertainty in the calibration parameters of the rainfall-runoff model in Dez Basin in southwestern Iran. Precipitation and air temperature were predicted using Weather Research and Forecasting (WRF) model. The HEC-HMS hydrological model was used to forecast the flood hydrograph corresponding to the predicted precipitation and air temperature. The SCS-CN, Clark Unit Hydrograph, and Muskingum-Cung methods were used to model losses, transform and flood routing, respectively. The results show that the best scheme in WRF model is MYJLG to predict hourly precipitation and air temperature in Dez Basin. Therefore, the MYJ boundary layer scheme, Lin cloud microphysics scheme and GODDARD radiant scheme have the best performance in flood forecasting in Dez basin. In addition, the results of this study show that considering the simultaneous uncertainty in all parameters, the uncertainty in peak discharge of the forecasted flood hydrograph is higher than the uncertainty in the volume of the hydrograph. So that the uncertainty in peak discharge and the volume of forecasted flood hydrograph due to the uncertainty of all parameters are equal to 32.5 and 21.2%, respectively. Thus, with the lack of flood forecasting and warning based on risk, quantifying uncertainty has provided additional information about forecasts that will help decision makers make better decisions.

    Keywords: Parameters uncertainty, Flood Forecasting, Monte-Carlo, WRF Model, HEC-HMS model
  • Reza Dehghani, Hassan Torabi Poudeh *, Hojatolah Younesi, Babak Shahinejad Pages 132-149

    River flow prediction is one of the key issues in the management and planning of water resources, in particular the adoption of proper decisions in the event of floods and droughts. To predict the flow rate of rivers, various approaches have been introduced in hydrology, the most important of which are the intelligent models. In this study, a hybrid artificial flora- support vector machine model was applied to estimate the discharge of Dez Basin based on the daily discharge statistics provided by the hydrometric stations located at the upstream of the dam during the statistical period (2008-2018) and its performance was compared with the wavelet-support vector machine model. The correlation coefficients, root mean square error, and mean absolute error was used for evaluation and a comparison of the performance of models. The results showed that the hybrid structures presented acceptable outcomes in the modeling of river discharge. A comparison of models also showed that the hybrid model correlation coefficient (R= 0.933-0.985), root-mean-square error (RMSE = 0.008-0.088 m3/s), mean absolute error (MAE=0.008-0.088 m3/s) and the Nash–Sutcliffe coefficient (NS=0.951-0.995) has had better performance in estimating the flow. The results of the study of the charts disclosed that the suggested hybrid model has a suitable performance in estimating the minimum and maximum points and has fewer error in all selected stations.

    Keywords: Artificial Flora Alghorithm, prediction, DEZ BASIN, Support Vector Machine
  • Abozar Parhizkari *, Qolamreza Yavari, Abolfazl Mahmodi, Qolamreza Bakhshi Khaniki Pages 151-163
    Hydrological drought is a phenomenon that occurs due to the reduction of surface water and groundwater resources supply. Because of the dependence of the agricultural sector to soil moisture storage, it primarily affects this sector. Therefore, the analysis of the effects of this phenomenon is important for the better management and planning of water resources available in the agricultural sector. Theeffects of hydrological drought arising from reducing the supply of water resources on agricultural situation, water consumptions and farmers' gross profit in Tehran province were evaluated. For this purpose from Multi Period Positive Mathematical Programming and statistical information related to period 2013-2018 wereused. The results showed that the current cropping pattern in Tehran province is not optimal and with occurrence of hydrological drought, farmers’ tend decreases for the water-full crops such as watermelon, tomato and sunflower. In addition, the results showed that in the hydrological drought conditions, about 9.13 percent of agricultural water demand in Tehran province will not provided. This will change the pattern of cultivation inthe region. Reduction in the farmers' gross margin amunt 7.28 percent and increase in the economic value of irrigation water amunt 38.2 percent compared to the base period are other consequences the occurrence of hydrological drought in Tehran province. Overall, the results indicate that with the occurrence of drought, the cropping pattern toward products with lower water requirements and higher profits, but for tomato and corn products (despite the high water requirement) due to integrated farming in region reducing acreage is less visible.
    Keywords: Hydrological drought, Agricultural Water Supply, Income Status, Multi-Period PMP Model, Tehran
  • Roya Habibnejad, Alireza Shokoohi * Pages 164-177

    The main objective of this research is evaluating IDF curves variation in the future using the observed rainfall and the forecasted one by PRECIS, while focused on yielding the uncertainties of the forecast via employing the K-NN WG model under two historical and wet scenarios. The historical climate change scenario and the B2 emission scenario were used to generate the lower and upper-reliability bounds of the forecast, respectively. By applying the shuffling and perturbation mechanisms, those random data, which are not recorded in the observing period but will be probably happened in the future, were generated and the results were employed for developing the IDF curves of 2, 5, 10, 20, 50, and 100-year return periods. Comparing the two climate change scenarios and the base period IDFs reveal the increase in the intensity of the extreme short-duration rainfalls. Moreover, it was found that the maximum amount of rainfall for the duration of 10 minutes to 3 hours on average would have a difference of 26 to 31 percent under the historical and wet scenarios concerning the base period, respectively. This difference between the historical and wet scenario is limited to 4.8%. The small difference between the historical scenario, as the lower bound, and the wet one, as the upper bound of the probable storms in the future, firstly shows the accuracy of PRECIS in simulating rainfall in the study region; secondly, it shows the certain increase in the intensity of the design storms which matter in urban flood management.

    Keywords: climate change, Uncertainty, IDF curves forecast, WG model, PRECIS
  • Zahra Azizi, Mohammadreza Yazdani *, MohammadKia Kianian Pages 178-191

    External source of weather signals is also called teleconnections that can change weather conditions and thus affect groundwater resources. The purpose of this study is to predict the effect of teleconnection patterns on groundwater level fluctuations in Garmsar plain. Data of groundwater level, climatic parameters of the study area, as well as 16 teleconnection indices from 1993 to 2016 were used for this study. Gamma test was used to analyze inputs sensitivity and so determine the optimal combination of inputs. Modeling was performed with multiple regression as well as multilayer perceptron artificial neural network (MLP) with two learning algorithms of Levenberg-Marquardt and Bayesian.Sensitivity analysis of model inputs with gamma test showed that among the climate parameters of the region, maximum temperature of Firoozkooh station and also teleconnection indices of SOI, EA, NP and WP had the most influence among the selected inputs. The results of the modeling using the most effective inputs showed that the best model is the neural network method with Bayesian learning algorithm, that in the model testing stage in Sardareh well, the MSE and the R2 were 0.36 and 0.93 respectively. In well 26, these values were 0.038 and 0.85, respectively. Also, rsults indicated that the use of teleconnections indices to predict groundwater level fluctuations in Sardareh well and in well 26 reduced the error rate by 5.6% and by 24% respectively.

    Keywords: Teleconnection indices, Groundwater, Artificial Neural Network, Gamma Test, Sensitivity analysis
  • Shayan Mohseni Bileh Savarchi, Farzin Nasiri Saleh *, Banafsheh Zahraie Pages 192-201

    Monthly water balance models (rainfall-runoff models on a monthly basis) are major tools in long-term planning of water resources. The basic structure of these models includes continuity equations for soil moisture storage, subsurface flow and groundwater. Due to the complexity of the formation process and the different sources of flow, Rainfall-runoff models have different structures and need to be improved, simplified and revised according to the studied catchment conditions. If there is a karst origin in the study area, because of its importance in providing drinking water, it can not be simply ignored in the modeling. In this study, the structure of daily reservoir Saturation Area Model (SAM) is modified to improve the prediction of base-flow and monthly runoff in Kazeroon and Barm plain karst basins. The results of the modified model (SAM-KARST( and original model (SAM) have been compared and then the performance of the proposed model has been evaluated. The obtained results showed a relative improvement in the performance parameters of SAM-KARST in comparison to SAM for the study basins.By considering the conceptual reservoir for karst origin in the model, the contribution of base flow obviously increased, which indicate the important role of karst origin in supplying base flow.

    Keywords: Saturation Area Model, Monthly Water Balance, Kazeroon basin, karst, base-flow
  • Zabihollah Khanitemeliyeh, Hossien Rezaie *, Rasoul Mirabbasi Pages 202-213
    Drought as a long-term water scarcity situation is a challenging issue in water resources management. This phenomenon is one of the less expensive and less known natural disasters. Until now, most drought studies have been either univariate or bivariate. In this study, trivariate of drought analysis in eastern Iran for 13 meteorological stations in the period 1971- 2017 were investigated. SPImod index was used to extract the intensity, duration and peak drought parameters. In this regard, the ability of twelve copula functions of Clayton, Frank, Galambos, Platelet, Gumble-Hoggard, Ali-Mikhail-Hagg, Farley-Gumble-Morgenstern, HRT, Filip-Gumble, Joey, Gumble-Barnett and Sarmonov to create a joint -distribution of trivariate were tested. For this purpose, the nested method was used to connect two-dimensional joint functions and create a three-dimensional joint distribution function. To determine the best copula function at each station, RMSE, NSE-NSE, and maximum likelihood (ML) statistics were used. The results showed that the HRT copula function has the best performance in generating bivariate and trivial distribution functions. The results also showed that the use of SPImod greatly eliminates the disadvantages of general SPI and takes into account seasonal variations in precipitation in the calculation of SPI. The results of SPImod indicated that the highest percentage of dry months were observed in the Sabzevar station with 52% and the lowest in Torbat- Heydariyeh station with 35%, which were identified as the areas have experienced the highest and lowest dry months, respectively.
    Keywords: Three-dimensional joint distribution, SPImod index, Maximum Likelihood, HRT Copula
  • Sahar Bakhtiyari, Ebrahim Amiri Tokaldany *, Mehdi Fasihi Harandi Pages 214-229
    For over half a century, Iran’s modes of development has been based on several five-year Development Plans. The water resources development plans have been the center or one of the main drivers of the development plans aiming to achieve the Iranian society at a higher level of welfare. Dams and irrigation and drainage networks are the legendary elements of the development plans, which are based on a way of thinking and approach to development that is being inspired by the idea of Hydraulic Mission. An ethos that believes every single drop of water flows to the sea is wasted. This paper elaborates on a comparative study of the historical trends of the water resources development. By using the comparative study, it is concluded that Iran's water resources development mode is unique, and basically is based on the Hydraulic Mission. Irrigation networks are considered as the case study of the water resources development mode.
    Keywords: Hydraulic Mission, Water Resources Development, Irrigation Network Development, Water Governance, Water Resources Management
  • Morvarid Younesifard, Shahla Paimozd *, Mahdi Rahimi Pages 230-242
    The appearance of climate change and its effect on different parts of water cycle make it essential to be aware of the status of water resources to correctly manage water resources. In this study, at first, the WetSpa model was implemented and calibrated for the basin, and then the output of the CanESM model was entered in to the downscaling model of SDSM under three scenarios and the meteorological data of coming years was received and finally the change of the runoff of the studied basin was determined by the use of hydrologic model for the coming years. The results of CanESM2 confirmed that at the most stations the temperature values would increase and the amount of precipitation would decrease, RCP 8.5 scenario shows more changes. The results of runoff simulation under climate change scenarios indicate a decrease in runoff amount and this amount was 5.53%, 13.89% and 25.1% for RCP 2.6, RCP 4.5 and RCP 8.5 scenarios. The high compatibility of the computational and the observational hydrographs, especially for the high inflows which were 92% and 86% for calibration and validation period based on the Nash-Sutcliffe index, emphasizes the efficiency of WetSpa model in the simulation of Shazand catchment.
    Keywords: climate change, WetSpa Model, SDSM model, CANESM2 Model, Shazand Catchment
  • Hamed Ketabchi *, Davood Mahmoodzadeh, HamidReza Elahi Pages 243-258

    In urban development projects, it is important the interaction of groundwater-flow and subsurface-structures, including cutoff-walls. Using a modeling approach to investigate these interactions can be helpful in planning to implement and strategies to reduce the adverse-effects. In this study, the numerical-code MODFLOW has been used with HFB package to simulate the three-dimensional groundwater-system of an urban area in Iraq, taking into account the geological layering and heterogeneity and the constructed cutoff-walls. These 40-meter-deep concrete cutoff-walls have been constructed with the aim of locally groundwater-level reduction to provide an ability to build the designed constructions under ground-level. For calibration and validation of model, the measured data of groundwater-level in 28 observation wells from February 2016 to September 2018 have been used. The aim is to investigate the interaction between the construction of subsurface concrete cutoff-walls and groundwater-system based on development plans. The results show that in the development of considered phases, an increase or decrease in groundwater-level can occur up to more than one-meter compared to pre-development conditions next to cutoff-walls. For example, under the constructed phase condition, the groundwater level changes are between -0.55 (maximum drop) to 0.44 meters (maximum increase) while with the completion of all phases, these changes are between -0.06 (maximum drop) to 0.14 meters (maximum increase), respectively. Preventing the water entering to the lower parts of constructions and maintaining the stability of adjacent structures are some of the issues, which should be observed considering the technical and managerial solutions suggested in this study.

    Keywords: numerical simulation, Groundwater, Concrete cutoff walls, Subsurface structure, Aquifer heterogeneity
  • Saeideh Maleki *, Vahid Rahdari, Nicolas Baghdadi, Ahmad Pahlevanravi Pages 259-270
    Wetlands are valuable ecosystems that provide services to support the life of stakeholders. These ecosystems should be protected against the widespread degradation because of human and climate change. Monitoring and restoration of wetlands need information from all ecological parameters. But providing these information is complicated because of the vast area and complexity of land cover in wetlands. In this paper the Synthetic aperture radar (SAR) data were applied to map the land cover of Hamoun-e-Hirmand in 4 dates include 3 images in flooded period and 1image in dry condition. The radar backscatter of land-cover classes was investigated. Then the Support vector machine classification method was applied to classify the images. The results of this paper show the ability of radar date to map the flooded vegetation classes. Also, it shows the ability of these images to study the dry plants when the water resource dries out. The results of this paper are applicable in monitoring of wetlands and providing the data for ecosystem management and conservation.
    Keywords: Wetland, Sentinel-1, Remote Sensing, Synthetic Aperture Radar, Hamoun -e- Hirmand
  • Saeideh Samani * Pages 271-291

    Groundwater is the most vital source of water supply in Iran, and its sustainable use is an unavoidable necessity. Unfortunately, in the last few decades, the country's water resources have been in crisis in terms of quantity and quality, and the decline in groundwater aquifer levels has led to serious restrictions in more than 404 of 609 study areas, and a cumulative storage deficit of around 135 billion cubic meters in groundwater resources. In 2014, the implementation of the Groundwater Resources Sustainability Management Plan was approved by the Ministry of Energy to reduce groundwater abstraction. Despite the efforts of the Ministry of Energy over the past five years, the groundwater level is still declining. The use of global models in sustainability management projects can be a great help to better productivity of this project and change the approach of extracting groundwater resources in the country. Therefore, in this article, the leading countries in the field of sustainable water resources management programs have been identified and water resources sustainability laws have been extracted in these countries for implementation in Iran, to improve the rehabilitation and balancing plan in the next phases. Based on the experience of other countries, to increase the effectiveness of the sustainability plan, the most effective factor is the need to reform the structure of water governance and participation of local communities and without public participation, no tangible results can be achieved. It is also necessary to apply integrated and adaptive management of water resources.

    Keywords: Sustainable Management Pattern, Participatory Management
  • Soroush Talebi Eskandari *, Seyed Jalaledin Mirnezami Pages 292-311

    Social and economic changes can multiplicate and rise water demands. As witnessed in many cases around the globe, limited renewable water resources have not effectively played a confining role for the developments, and with the rising demands, subtle transfer of rights or reallocations have taken place. Reallocation can be considered as a strategy to curb the issues of water scarcity and to exercise water demand management, in very different ways. Governance and water rights are determinative factors for the quality of reallocation with regard to the issues of equity and sustainability. By conducting a qualitative research through interviews, observations and document analysis, in this paper we have investigated the process of reallocation in Zayandehrud basin, Iran. The research revealed three mechanisms of reallocation: from previous right-holders to the government-defined purposes; from downstream to upstream; and from previous groundwater right-holders to new users. Lack of transparency and stakeholder participation in the reallocations without taking compensative measures is why here we have coined this experience a “silent reallocation”. As with the growing effects of silent reallocations, Zayanderud basin has witnessed contentious interactions among right-holders and the government. Reactions and decisions by the government reveal confusion and inability to deal with the complicated circumstances of the reallocations occurred. Meanwhile, though the reactions by the right-holder groups of farmers imply for raised local awareness and tremendous improvements in their social capacity to organize their power and influence, the sole request for furthering their access to water has complicated the controversies without distinguishable outcomes.

    Keywords: Zayandehrud, Silent Reallocation, Water Rights, Water Governance, Water conflicts
  • Farimah Omidi *, Mehdi Homaee Pages 312-322
    Increasing scarcity of water resources and its influence on quality and quantity of crop yield motivates farmers to apply deficit irrigation as an approach to overcome the lack of water. On the other hand, the importance of water as an intermediate good in agriculture has increased competition to access water as an economic good. Consequently, determining the irrigation water price under deficit irrigation is necessary to improve water productivity. In order to assess the impact of water price on water productivity, in this study green pepper was cultivated under four different water levels including 50, 70, 100 and 120% of crop water requirement. The crop was cultivated in the writers’ personal greenhouse under controlled and isolated environmental circumstances in Tehran. The crop yield was then harvested and its dry matter measured at the end of growth period. The results showed that after applying deficit irrigation and optimizing irrigation water depth, water price was reached to the maximum which was 183.44×〖10〗^3 Rials per cubic Meter. In addition, under deficit irrigation, water use efficiency was 5.67(kg/m³), physical productivity was 5.1(kg/m³), physical-economical productivity was 191.42×〖10〗^3 (Rls/m³/ha) and economical productivity was 1.04. Furthermore, the deficit irrigation before water depth optimization did not considerably affect irrigation efficiency, while after water depth optimization, deficit irrigation resulted better irrigation efficiency than full irrigation scheme.
    Keywords: water stress, Crop production function, Irrigation efficiency, Economic productivity
  • Amin Kanooni *, Yuosef Hasani, Karim Garaei, Asadallah Dindar Pages 323-333

    Improving the efficiency of water use in the presence of a water market is an issue that, under the current constraints of water resources in the country, can guide the water management sector. This paper deals with the economic impacts of water market development. For this purpose, the effects of water market development by applying different pricing scenarios were investigated using a mathematical model (PMP). First, the economic value of different agricultural crops in the study area was estimated, then considering the average water tariff in agricultural lands and the economic value of water, by adopting different prices (water tariff, final cost and economic value), probable cropping pattern changes were calculated at Sabalan irrigation network. The results showed that there is a significant difference between the economic value of water and its tariff. As water prices rise, crop cultivated areas, yields and net gross profit decline. Alfalfa with the 58% decrease in cultivation area, had the highest decrease among agricultural crops, and showing that in different price scenarios, the pattern of crops is chosen by the farmers that more benefits per unit of water consumed.

    Keywords: Economic value, Pattern of Cultivation, Positive Mathematical Programming Model, Sabalan irrigation Network
  • Ali Keramatzadeh *, Mostafa Arabi Pages 334-345

    Unlike the role and long history of the market mechanism in allocating resources and commodities but the role of market mechanism has been less considered by policymakers and planners in the allocation of water resources. But, in the current situation, with the increasing scarcity of water in most parts of the world, the use of this policy has been increasingly taken into consideration. In this regard, this study investigates the current status of water exchange on the downstream of Shirvan Barzoo dam in North Khorasan province. The results of this study show that in the current situation there are unofficial and dispersed water exchanges among the farmers, and more than 45% of the interviewees exchanged water that about 70% of them as buyers and 38% as seller have contributed. The cost of used water from the dam across different areas is also equivalent to 472 Rials per cubic meter. On average, 56% of the farmers tend to sell water at an average price of 3560 Rials and 48% of the farmers tend to buy water at an average price of 3328 Rials per cubic meter. In total, more than 91 percent of the farmers tend to create a local water market. Accordingly, it is recommended that local water markets, similar to its successful example in Mojahedin Shahroud, be established and strengthened to optimally use water resources and prevent the severity of the water crisis in the region.

    Keywords: Local Water Markets, Water Exchange, Price of water, Shirvan Barzoo Dam
  • Majid Delavar *, Saeed Morid, Leila Raeisi Pages 346-362

    The aim of this paper is to provide an application of Water Accounting Plus (WA+) Framework in the Tashk-Bakhtegan basin based on modification of the Soil Water Assessment Tool (SWAT) model. In this study, it has been provided an analysis of basin conditions in three time periods based on Water Accounting Plus (WA+). The analysis of the results indicates that the Tashk-Bakhtegan basin is a closed basin. In this basin, due to climate change, the manageable water resources have been remarkably declined and unfortunately, not only water managed consumption in the basin (Supplementary Evapotranspiration) have not been reduced but also it has been considerably increased (53%). This has led to a decrease in outflows as the water right supplier of the lake. Moreover, the results indicate an increase in groundwater resources deficiencies and their unsustainable exploitation. Increasing transpiration of plants in agricultural land is another factor influencing the current situation of the Tashk-Bakhtegan basin, due to the expansion of the land area and the increase of high water consuming plants as well as significant contribution of the soil evaporation of the total nonbeneficial consumption of the basin. At the other hand, a significant amount of agriculture water withdrawal is returned to the water basin cycle which emphasizes on “depletion “to “withdrawal” planning.

    Keywords: Water accounting, SWAT model, Real water Consumption, Manageble Water