فهرست مطالب

  • سال سیزدهم شماره 3 (پاییز 1400)
  • تاریخ انتشار: 1400/04/16
  • تعداد عناوین: 10
|
  • نادر اویسی، رضا جعفری نیا*، لعبت تقوی، جمال قدوسی صفحات 525-533

    حفظ اکوسیستم رودخانه وابسته به کمیت و کیفیت رژیم جریان رودخانه است و احداث سدهای بزرگ باعث ایجاد تغییرات کمی و کیفی در رودخانه های پایین دست می شود، از این رو، ضرورت دارد که افزون بر کمیت نیاز آبی رودخانه ها، کیفیت آن ها نیز مورد توجه قرار گیرد. لذا، در این تحقیق، بازه ای به طول 22 کیلومتر از رودخانه در پایاب سد طالقان واقع در استان البرز (103 کیلومتری شهر کرج) با هدف تعیین کمینه جریان از نظر کمی مطابق با استاندارهای زیستی آبزیان انتخاب شد. بر این اساس، متوسط دبی سالانه و ماهانه رودخانه در چهار ایستگاه در بازه مورد مطالعه به فاصله تقریبی شش کیلومتر از یکدیگر برآورد شد. از آنجا که بین پارامترهای هیدرولیکی رودخانه مانند عمق و سرعت جریان با زیستگاه گونه هدف (مانند ماهی شاخص) رابطه وجود دارد، مقدار اندازه گیری شده میدانی برای تشخیص شرایط بهینه زیستگاه ها محاسبه شد. همچنین، در این بازه مطالعاتی، برای مقایسه تغییر احتمالی غلظت آلاینده ها، هر یک از پارامتر های کیفیت آب با غلظت استاندارد آن برای زیست و بقای ماهی قزل آلا به عنوان شاخص اکولوژیکی استفاده و مشخص شد که از بین 17 پارامتر فیزیکوشیمیایی کیفیت آب، پارامتر سولفات (SO4) و غلظت آن را می توان به عنوان مناسب ترین شاخص تعیین کمینه جریان زیست محیطی برای زیست ماهی قزل آلای خال قرمز در رودخانه طالقان در نظر گرفت که برای تعیین آن از آزمون مقایسه میانگین غلظت با غلظت های استاندارد پارامترهای کیفیت آب برای زیست ماهی قزل آلا از نرم افزار SPSS-24 و روش One Sample T Test استفاده شد.

    کلیدواژگان: آلودگی آب، استاندارد زیستی، شاخص اکولوژیکی، غلظت آلاینده ها، نیاز آبی
  • عبدالواحد خالدی درویشان*، جلال فرجی، لیلا غلامی، محسن خورسند صفحات 534-547
    پویایی عوامل فرسایندگی باران (R)، مدیریت زراعی (C) و فرسایش پذیری خاک (K) در مقایسه با دیگر عوامل (توپوگرافی، LS و مدیریت اراضی، P)، مهمترین نکته در برآورد صحیح فرسایش خاک در پایه های زمانی مختلف است. برآوردهای مکانی-زمانی فرسایش خاک در حوزه های آبخیز معرف-زوجی به دلیل کارکردهای آموزشی آن ها و نیز امکان تعمیم نتایج برای مناطق بزرگ تری از کشور از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بنابراین، در پژوهش حاضر ضمن بررسی پویایی عوامل R، C و K در حوزه آبخیز معرف-زوجی خامسان، نقشه توزیعی فرسایش خاک در مقیاس های زمانی فصلی و سالانه با استفاده از مدل RUSLE برای دو سال آبی 95-1394 و 97-1396 تهیه شد. نتایج نشان داد که فرسایش خاک در فصل زمستان با مقادیر 3.94 و 4.59 تن در هکتار به ترتیب حدود 49 و 74 درصد از کل فرسایش سال را به خود اختصاص داد. در نظر گرفتن شرایط ذوب در محاسبه عامل K برای فصل زمستان همراه با فقدان پوشش گیاهی در این فصل منجر به برآورد بیشتر فرسایش خاک نسبت به دیگر فصول شد. این نتایج با داده های هدررفت خاک کرت ها در رگبارهای ثبت شده در فصول مختلف و همچنین، غلظت بیشتر رسوبات معلق در رودخانه ها به ویژه در اسفند ماه تطابق دارد. در سال آبی 95-1394 توزیع بارندگی ها در فصل پاییز به مراتب بیشتر از فصل بهار بود و لذا، فرسایش خاک فصل پاییز حدود 33 درصد از کل فرسایش سال را به خود اختصاص داد. در سال آبی 97-1396 اگرچه متوسط فرسایش خاک سالانه کمتر بود، اما به دلیل توزیع بیشتر بارندگی های فرساینده در فصل زمستان و هم زمان با فقدان پوشش گیاهی روی سطح خاک و نیز ذوب خاک، شدت فرسایش فصل زمستان بسیار بالا بود.
    کلیدواژگان: پوشش گیاهی، فرسایش پذیری خاک، کاربری اراضی، مدیریت اراضی، معادله جهانی هدررفت خاک
  • ابوالحسن فتح آبادی*، وحید آنامرادی صفحات 548-562
    در مدل های هیدرولوژیک به منظور مدل سازی بهتر فرایند بارش رواناب نیاز است تا مدل با استفاده از داده های مشاهداتی واسنجی شود. در فرایند واسنجی مدل های هیدرولوژیک، علاوه بر کیفیت داده های مشاهدات و الگوریتم بهینه سازی تابع هدف نیز بر کارایی مدل موثر است. در اغلب پژوهش ها، معیارهای آماری مثل NSE و RMSE به عنوان تابع هدف در فرایند واسنجی مدل های هیدرولوژیک استفاده می شوند. با توجه به ساختار مدل و روابط مورد استفاده در هر یک از معیارهای ارزیابی، هر یک از آن ها در شبیه سازی بخشی از هیدروگراف کارایی مناسبی دارند. یکی از پارامترهای مهم هر حوضه که به نوعی نشان دهنده عکس العمل حوضه برای مقادیر دبی مختلف می باشد، منحنی تداوم جریان است. در این پژوهش، اقدام به بررسی و مقایسه کارایی توابع هدف مبتنی بر منحنی تداوم جریان و توابع هدف آماری در بهینه سازی پارامترهای مدل هیدرولوژیکی HBV در حوضه زیارت استان گلستان شد. پس از وارد کردن داده های ورودی به مدل، با استفاده از الگوریتم DDS مدل برای هر تابع هدف به تعداد 100 مرتبه بهینه شد. پس از بهینه سازی پارامترهای مدل، این پارامترها به مدل معرفی و مقادیر دبی برای دوره های واسنجی و اعتبارسنجی برآورد شد. نتایج نشان داد، معیارهایی مانند NSE و KGE در برآورد داده های پیک، معیارهایی از قبیل RMSE و MAE در برآورد داده های متوسط و معیارهای مبتنی بر منحنی تداوم جریان در برآورد دبی های کمینه عملکرد بهتری داشته اند. در شبیه سازی بخش های مختلف هیدروگراف دبی روازنه روش مبتنی بر منحنی تداوم جریان بهترین عملکرد را داشت، معیارهای RMSE و MAE در رتبه بعدی قرار داشته و معیارهای  NSE و KGE عملکرد مناسبی نداشتند.
    کلیدواژگان: اعتبارسنجی، بهینه سازی، دبی های کمینه، دبی های بیشینه، مدل HBV
  • سیما رحیمی بندرآبادی*، سعید جهانبخش اصل، بهروز ساری صراف صفحات 563-576

    هر گونه تغییر در غلظت گازهای گلخانه ای باعث بر هم خوردن تعادل بین اجزا سیستم اقلیم می شود. اما تغییر در میزان غلظت این گازها و چگونگی اثرات آن ها در آینده نامعلوم می باشد. برای بررسی اثرات تغییر اقلیم بر سامانه های مختلف در آینده، ابتدا باید متغیرهای اقلیمی تحت تغییرات گازهای گلخانه ای (سناریوهای اقلیمی) شبیه سازی شوند. روش های مختلفی برای این کار وجود دارد که معتبرترین آن ها استفاده از مدل های اقلیمی می باشد. مدل‎های آب و هوایی جهانی (AOGCM)، قادر به شبیه ‎سازی در سطوح بزرگ چند صد کیلومتری هستند و نمی‎توانند فرایندهای منطقه ‎ای و کوچک مقیاس آب و هوا را شبیه‎ سازی کنند. از این‏ رو، برای شناخت تغییرات به ‎طور دقیق تر و در مقیاس ‎های کوچک‏ تر از روش‎های ریزمقیاس‎نمایی استفاده می‎شود. یکی از مهمترین روش های ریزمقیاس نمایی روش‎ های دینامیکی است که مبتنی بر بالابردن قدرت تفکیک و تجزیه هرچه بیشتر مدل‏ های آب و هوایی سیاره‎ای هستند. در این مطالعه، به بررسی تغییرات آب و هوا در حوضه کرخه، به‏ عنوان یکی از مهمترین حوضه‎ های کشور از لحاظ آورد آبی و کشاورزی، در دوره 2070 تا 2100 پرداخته شد. برای‏ این ‏منظور، از مدل ریزمقیاس ‏نمایی‎ دینامیکی PRECIS،  برای برآورد بارش و دما تحت دو سناریوی A2 و B2 استفاده شده است. بررسی تغییرات آب و هوایی در حوضه کرخه نشان داد که تحت سناریوی A2، مقدار بارش حدود 11 درصد و میانگین دمای کمینه و بیشینه، حدود پنج درجه افزایش خواهند داشت. برای سناریوی B2، مقدار بارش حدود هفت درصد و مقدار میانگین دمای کمینه و بیشینه، حدود سه درجه افزایش خواهند داشت؛ این در حالی است که تحت هر دو سناریو، بارش فصل پاییز برخلاف دوره پایه، بیشتر از بارش فصل زمستان خواهد بود.

    کلیدواژگان: بارش و دما، تغییر آب و هوا، شبیه سازی، مدل آب و هوایی سیاره‎ای، مدل PRECIS
  • رضا ایزدپناه*، سید علی اصغر هاشمی، علیرضا فرخی صفحات 577-589

    برآورد صحیح میزان رسوب دهی یک حوزه آبخیز از مهمترین مسایل مطرح شده در مهندسی آب، مهندسی رودخانه، منابع آب، تاسیسات و سازه های آبی و محیط زیست برای اجرای طرح ها و برنامه های توسعه ای است. تنوع زیاد معادلات برای محاسبه مقدار بار رسوب در رودخانه و نبود اطلاعات در مورد نحوه استخراج معادلات، استفاده از آن را مشکل کرده است. هدف این پژوهش، استفاده از مدل های مختلف برای برآورد بار کف با مطالعه موردی رودخانه حبله رود به منظور شناسایی بهترین مدل برای تخمین بار کف رودخانه است. مشخصات هندسی رودخانه حبله رود و مقطع جریان از بانک اطلاعات شرکت آب منطقه ای سمنان جمع آوری و دانه بندی رسوبات نمونه برداری شده به روش الک انجام شد. مقدار بار بستر رودخانه در ایستگاه هیدرومتری بنکوه، با استفاده از رگرسیون های مختلف و از طریق روابط مایر-پیتر-مولر، انشتین-براون، بگنولد و توفالتی محاسبه شد. نتایج حاصل از این روابط با نتایج ثبت شده در ایستگاه هیدرومتری بنکوه در بازه زمانی 1396-1390 مورد مقایسه قرار گرفت که نشان داد، روش توفالتی با مقدار RMSE ،MAE و R2 برابر 20.07، 10.86 و 83 درصد بهترین پیش بینی را از مقدار بار کف در مقایسه با سایر روش ها ارایه می دهد. مسیر عبوری و حوزه آبخیز رودخانه حبله رود از مناطق کوهستانی تشکیل شده است و عمده مسیر از سنگ های مختلفی تشکیل شده است که دارای فرسایش پذیری بالایی است، بنابراین رابطه توفالتی، تخمین مناسبی از رودخانه های واقع شده بر اقلیم کوهستانی ارایه می دهد.

    کلیدواژگان: رسوب دهی، تحلیل حساسیت، رابطه توفالتی، روابط تجربی، معادله مناسب
  • سکینه دامادی، عبدالحمید دهواری، محمدرضا دهمرده قلعه نو*، محبوبه ابراهیمیان صفحات 590-601

    سیلاب هر ساله باعث تخریب ساختار اقتصادی و اجتماعی جوامع و خسارات مالی و جانی فراوانی می شود. یکی از عوامل موثر در بروز سیلاب ها توسعه شهرنشینی در اطراف رودخانه ها می باشد. در اثر تغییرات اقلیمی، طی دهه های اخیر، استان سیستان و بلوچستان با آب و هوای گرم و خشک، مستعد وقوع پدیده سیل بوده است. هدف از پژوهش حاضر، پهنه بندی سیلاب حوزه آبخیز سرباز با استفاده از مدل هیدرولیکی HEC-RAS می باشد. برای انجام پژوهش، ابتدا با توجه به تصاویر ماهواره ای، نقشه کاربری اراضی و شماره منحنی رواناب، مدل SCS منطقه تعیین شد. در ادامه، دبی سیلاب حوضه با دوره بازگشت های 10، 25، 50 و 100 ساله با استفاده از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS شبیه سازی شد. نتایج شبیه سازی به ترتیب منجر به وقوع دبی های اوج سیلاب با میزان 3376.8، 4563.7، 5462.4 و 6359.3 متر مکعب بر ثانیه برای دوره بازگشت های 10، 25، 50 و 100 ساله در حوضه مورد مطالعه شد. به منظور ارزیابی کارایی مدل در مرحله واسنجی و اعتبارسنجی از شاخص های ارزیابی نش-ساتکلیف و مجذور میانگین مربعات خطا استفاده شد که نتایج آن ها حاکی از کارایی مطلوب مدل است. در ادامه، نقشه پهنه بندی سیلاب حوزه آبخیز سرباز محدوده شهر راسک با دوره بازگشت های مورد نظر با کمک مدل هیدرولیکی HEC-RAS تهیه شد. نتایج نشان داد که با دوره بازگشت های 10، 25، 50 و 100 ساله به ترتیب 366.86، 397.12، 449.95 و 580.78 هکتار مساحت پهنه سیلاب حوزه آبخیز سرباز محدوده شهر راسک افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: حوزه آبخیز، حریم رودخانه، دبی، دوره بازگشت، رواناب
  • آرش دریک*، قوام الدین زاهدی امیری، محمد جعفری، مهران زند صفحات 602-613

    تراکم دی اکسید کربن اتمسفر در اثر فعالیت های انسانی، روند گرم شدن کره زمین را بسیار افزایش داده است. جنگل کاری یکی از راهکارهای موثر برای جذب دی اکسید کربن و افزایش ذخیره کربن در بوم سازگان خشکی و کاهش گرمایش زمین است. این پژوهش، با هدف بررسی مقایسه میزان ذخیره کربن خاک در توده های درختی منطقه آبخوان کوهدشت و ارایه بهترین مدل رگرسیونی ذخیره کربن بر اساس تمامی مشخصه های خاک انجام گرفت. در هر یک از توده های 20 ساله انجیر، انار، پسته، بادام زراعی و سرو نقره ای و مرتع شاهد، تعداد 10 کرت 5×5 متر به صورت تصادفی انتخاب و داخل هر کرت از عمق های صفر تا 10، 30-10 و 50-30 سانتی متری خاک، نمونه برداری انجام و مشخصه های خاکشناسی (بافت خاک، کربن آلی، وزن مخصوص ظاهری، هدایت الکتریکی، درصد آهک و اسیدیته خاک) اندازه گیری شد. نتایج نشان می دهد که مقدار میانگین ذخیره کربن خاک در گونه پسته (54.94 تن در هکتار) به طور معنی داری بیشتر از انجیر (50.23 تن در هکتار)، بادام زراعی (31.53 تن در هکتار)، انار (27.09 تن در هکتار)، سرو نقره ای (24.17 تن در هکتار) و مرتع شاهد (9.01 تن در هکتار) است. در بین توده های مورد بررسی، اجزا تشکیل دهنده بافت خاک، مقدار اسیدیته، کربن آلی، هدایت الکتریکی و وزن مخصوص ظاهری خاک، اختلاف معنی داری را نشان می دهد. همچنین، نتیجه رگرسیون گام به گام نشان داد که بافت خاک و مقدار اسیدیته به ترتیب از مهمترین اجزاء تاثیرگذار بر مقدار ذخیره کربن خاک بودند.

    کلیدواژگان: بافت خاک، جنگل کاری، بوم سازگان، کربن آلی، رگرسیون گام به گام
  • عباس عباسی*، کیوان خلیلی، جواد بهمنش، اکبر شیرزاد صفحات 614-624

    تخمین صحیح و دقیق جریان رودخانه می تواند نقش مهمی در کاهش اثرات ناشی از خسارات سیلاب ایفا کند. در این تحقیق، از مدل برنامه ریزی بیان ژن (GEP) و شبکه بیزین (BN) برای پیش بینی جریان روزانه رودخانه مهاباد واقع در حوزه آبخیز دریاچه ارومیه استفاده شد. بر این اساس، از چهار الگوی ورودی با تاخیرهای یک تا چهار روزه برای پیش بینی مقادیر جریان روزانه در زمان t+1 در یک دوره 23 ساله استفاده و از 75 درصد داده ها به منظور آموزش مدل ها و از 25 درصد باقی مانده برای مرحله آزمون استفاده شد. نتایج نشان داد که الگوی برتر در هر دو روش، مدل با مقادیر ورودی تا سه گام زمانی تاخیر می باشد. همچنین، بر اساس سه شاخص ارزیابی ضریب همبستگی (R)، مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب نش-ساتکلیف (E) در مرحله آزمون، روش برنامه ریزی بیان ژن با آماره های ارزیابی 2.71=R=0.902 ،RMSE و 0.812=E نسبت به روش شبکه بیزین با آماره های ارزیابی 2.679=R=0.905 ،RMSE و 0.817=E دارای دقت بالاتری می باشد. در حالت کلی، هر دو روش دارای دقت قابل قبول و نسبتا یکسان هستند، ولی به دلیل مدل سازی آسان تر روش شبکه بیزین این مدل می تواند به عنوان یک روش کارآمد در پیش بینی جریان رودخانه ها مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: برنامه ریزی بیان ژن، پیش بینی، دریاچه ارومیه، سیل، شبکه بیزین
  • محمدحسین نساجیان زواره*، حسین ملکی نژاد، محمدرضا اختصاصی، محمد زارع صفحات 625-637

    بهره برداری فزاینده از ذخایر آب زیرزمینی و در نتیجه افت سطح ایستابی و کاهش این ذخایر، مدیریت جامع منابع آب زیرزمینی و سطحی را به طور جدی مورد توجه مسیولان و برنامه ریزان قرار داده است. به نحوی که ارزیابی و مدیریت منابع آب به عنوان یکی از عوامل کلیدی توسعه جامع محسوب می شود. در این پژوهش، آبخوان بویین استان اصفهان در حوزه آبخیز باتلاق گاوخونی مورد بررسی قرار می گیرد. شاخص استاندارد بارش (SPI)، شاخص خشکسالی هواشناسی (RDI) و شاخص استاندارد آب زیرزمینی (GRI) در پایه های زمانی سه، شش، 12، 24 و 48 ماهه و شاخص سطح زیرکشت (CLI) در مقیاس سالانه محاسبه شدند. نتایج نشان داد، بیشترین همبستگی شاخص بارش استاندارد با شاخص آب زیرزمینی استاندارد در پایه های زمانی 18 و 24 ماهه واقع شده، بین این دو خشکسالی تاخیر فاز زمانی 1.5 تا دو ساله وجود دارد. برخلاف نتایج برخی منابع، همیشه با افزایش پایه زمانی، همبستگی بین شاخص خشکسالی هواشناسی و خشکسالی آب زیرزمینی افزایش پیدا نمی کند. بررسی هم زمان شاخص های خشکسالی هواشناسی و آب زیرزمینی و شاخص سطح زیرکشت بیانگر فاصله زیاد شاخص آب زیرزمینی استاندارد با دو شاخص دیگر در سال های 1383 تا 1387 است که می تواند به دلیل مدیریت نامناسب حاکم بر منطقه باشد. در سال های اخیر این سه شاخص به هم نزدیک شده اند که دلیل اصلی آن اعمال مدیریت بیشتر بر مصرف آب به وسیله سازمان های ذی ربط بوده است. برای تعیین مناطق همگن خشکسالی، حالت های مختلف ترکیب مقیاس های زمانی و مکانی با ایجاد 39 سناریو مختلف و انجام 390 هزار بار شبیه سازی بررسی شد. در 90 درصد موارد هیچیک از معیارهای همگنی اقناع نشدند که نشان می دهد، تکنیک گشتاورهای خطی روش مناسبی برای تعیین مناطق همگن خشکسالی آب زیرزمینی نیست که دلیل آن می تواند غیرتصادفی بودن داده ها باشد. در نتیجه، زمانی می توان از نتایج تکنیک گشتاور خطی به خوبی بهره برد که ماهیت داده ها تصادفی باشند.

    کلیدواژگان: بارش، تغذیه آبخوان، گشتاور خطی، مناطق همگن خشکسالی، SPI، RDI، GRI، CLI
  • حمیدرضا معصومی*، علیرضا حبیبی، محمدرضا غریب رضا صفحات 638-649

    در سال های اخیر سیلاب در رودخانه های مناطق ساحلی، موجب تحمیل متناوب خسارات میلیاردی شده است. عوامل مورفومتریک رودخانه و محیط های پیرامون آن و پیش بینی شرایط آینده می تواند در برنامه ریزی و آمایش دشت های ساحلی موثر و ضروری واقع شود. دشت ساحلی دشتیاری در منتهی الیه جنوب شرقی ایران قرار گرفته است. وقوع سیلاب های شدید و مخرب، در سال های اخیر منجر به خسارات گسترده به اراضی کشاورزی و تاسیسات، ابنیه و ساکنان این منطقه شده است. در این پژوهش، تصاویر ماهواره ای لندست 5، 7 و 8 سال های 1987، 2001 و 2019، تصویر ماهواره ای سنتینل-2 سال 2020، بررسی های میدانی و نرم افزارهای Envi 5.3 ،ArcGIS 10.4.1 و Idrisi TerrSet به عنوان ابزار تحقیق بهره گرفته شد. ابتدا، مقادیر احتمال تغییرات کاربری اراضی در سال 2019 بر مبنای زنجیره های مارکوف به دست آمد. بر این اساس بیشترین احتمال وقوع تغییرات بین واحدهای رودخانه و دشت به میزان 24.87 درصد و مزارع و رودخانه به میزان 23.5 درصد حاصل شد. سپس، نقشه بیش بینی سلول اتومات سال 2019 و ضریب کاپای کلی 95 درصد به دست آمد. باتوجه به دقت و صحت خروجی مدل سلول اتومات مارکف، نقشه پیش بینی کاربری اراضی و مورفولوژی رودخانه برای سال 2030 تهیه شد. با برازش دو نقشه سال 2019 و پیش بینی 2030 تغییرات محتمل در محیط رودخانه به دست آمد و شش نقطه بحرانی در کانال رودخانه های کاجو، دشتیاری و باهو مشخص شد. در نهایت، به منظور تطابق نتایج با رویدادهای طبیعی، رویداد سیلاب ژانویه 2020 منطقه دشتیاری مورد بررسی قرار گرفت.

    کلیدواژگان: رودخانه باهو، کانال رودخانه، مدل CA مارکف، مطالعات سنجش از دور، مناطق ساحلی
|
  • Nader Oveisi, Reza Jafarinia *, Lobat Taghavi, Jamal Ghoddousi Pages 525-533

    Preservation of river ecosystem depends on the quantity and quality of the river flow regime, and the construction of large dams causes quantitative and qualitative changes in downstream rivers, so it is necessary to pay attention to the quality of rivers in addition to the quantity of water needs. Therefore, in this study, a 22 km long section of the river at the bottom of Taleghan Dam located in Alborz Province (103 km of Karaj City) was selected with the aim of determining the minimum flow quantitatively in accordance with aquatic biological standards. Based on this, the average annual and monthly flow of the river in four stations in the study period with an approximate distance of six km from each other was estimated. Since there is a relationship between river hydraulic parameters such as depth and flow velocity with the habitat of the target species (such as the index fish), the measured field value was calculated to determine the optimal habitat conditions. Also, in this study period, to compare the possible change in the concentration of pollutants, each of the water quality parameters with its standard concentration for salmon survival was used as an ecological indicator and it was found that among 17 physicochemical parameters of water quality, Sulfate parameter (SO4) and its concentration can be considered as the most appropriate indicator for determining the minimum environmental flow for red-spotted trout in the Taleghan River. SPSS-24 software and One Sample T Test method were used to determine the mean concentration comparison test with standard concentrations of water quality parameters for Salmon biology.

    Keywords: Biological standard, Concentration of pollutants, Ecological Index, Water pollution, Water requirement
  • Abdulvahed Khaledi Darvishan *, Jalal Faraji, Leila Gholami, Mohsen Khorsand Pages 534-547
    The dynamics of rainfal erosivity (R), crop management (C) and soil erodibility (K) factors compared to the others (topography-LS and land management-P) is the most important note for the correct estimate of soil erosion at different time bases. Spatio-temporal estimates of soil erosion in the representative paired watersheds are of particular importance due to their educational functions as well as the possibility of generalizing the results to larger areas of the country. Therefore, in the present study, while examining the dynamics of R, C and K factors in the Khamsan representative paired watershed, the distribution map of soil erosion in seasonal and annual time scales were prepared using RUSLE model for two water years of 2015-2016 and 2017-2018. The results showed that soil erosion in winter with values ​​of 3.94 and 4.95 t ha-1 y-1 accounted for about 49 and 74% of the total erosion of the year, respectively. Considering the melting conditions in calculating the K factor for the winter along with the lack of vegetation in this season led to a higher estimate of soil erosion than other seasons. These results are in consistent with plots soil loss data recorded in different seasons and the higher concentration of suspended sediments in the rivers especially in March. In the water year of 2015-2016, the distribution of rainfalls in the autumn was much higher than in the spring, so that soil erosion in the autumn accounted for about 33% of the total erosion of the year. In the water year of 2017-2018, although the average annual soil erosion was less, but due to more distribution of erosive rainfalls in winter at the same time with the lack of vegetation on the soil surface and the soil melting, the rate of winter erosion was very high.
    Keywords: Land management, land use, Soil erodibility, Vegetation cover, Universal Soil Loss Equation
  • Aboalhasan Fathabadi *, Vahid Anamoradi Pages 548-562
    In hydrological models, in order to better model the runoff process, it is necessary to calibrate the model using observational data. In the process of calibration of hydrological models, in addition to the quality of observation data and the optimization algorithm, the objective function also affects the efficiency of the model. In most studies, statistical criteria such as NSE and RMSE are used as objective functions in the calibration process of hydrological models. Given the structure of the model and the relationships used in each of the evaluation criteria, each of them has good performance in simulating a part of the hydrograph. One of the important parameters of each basin, which is a kind of basin reaction indicator for different discharge values, is the Flow Continuity Curve (FDC). In this study, the efficiency of objective functions based on flow continuity curve and statistical objective functions in optimizing the parameters of the HBV hydrological model in Ziyarat Watershed of Golestan Province was investigated and compared. After introducing input data to model using DDS algorithm, model was calibrated 100 times for each objective function. When model was calibrated, using optimized parameter sets model output for calibration and validation period was obtained. Results showed that criteria such as NSE and KGE have better performance in predicting high flows, criteria such as RMSE and AME predicted moderate flow discharge better and criteria based on FDC had better performance in predicting low flows. In prediction different parts of hydrograph FDC objective function has the best performance, RMSE and MAE were in sound order and NSE and KGE did not have suitable performance.
    Keywords: Flow Duration Curve, HBV model, High flow, Low flow, optimizing
  • Sima Rahimi Bondarabadi *, Saeed Jahanbakhsh, Behrooz Sari Saraf Pages 563-576

    Any change in the concentration of greenhouse gases will upset the balance between the components of the climate system. But, the change in the concentration of these gases and how they will affect in the future is unknown. To study the effects of climate change on different systems in the future, climate variables must first be simulated under changes in greenhouse gases (climate scenarios). There are several ways to do this, the most reliable of which is the use of climatic models. AOGCMs can simulate climate parameters globally in large scale, while these may not be suitable for small scales. One of the most important downscaling methods is dynamic methods that are based on increasing the resolution and analysis of planetary climate models. Here, in this research, climate change status in Karkheh River Basin where a major basin for water and agricultural yields is studied. For this purpose, the PRECIS model was used. PRECIS is an exponential dynamics downscaling model used to estimate the temperature and precipitation rates for the period of 2070 to 2100 under A2 and B2 scenarios. According to the results of climate change assessment under scenario A2, precipitation would increase up to 11% and up to five degree centigrade would rise in average maximum and minimum temperature while concerning B2 scenario, an increase in precipitation up to 7% and a rise in temperature rise up to three degree centigrade are estimated. However, under both the scenarios, despite, the fall’s precipitation is higher than the winter’s precipitation.

    Keywords: Climate change, Planetary climate model, Precipitation, temperature, PRECIS model, simulation
  • Reza Izadpanah *, Seyed AliAsghar Hashemi, Alireza Farrokhi Pages 577-589

    Estimation of sediment bed load is one of the most important issues in river engineering. Accordingly, several methods and relations have been proposed to estimate the bed load in streams for the past decades. The present research aimed to select the most accurate method to estimate bed load through the testing of various relations to estimate the bed load of the Hablehroud River. The hydraulic and geometric specifications of the Hablehroud River at Bankouh hydrometry station were measured on specific dates by the expert team. The bed load rate was calculated by four different relations in Bankouh hydrometry station from 2011 to 2017. Resultant data showed that the Toffaletti method with RMSE, MAE, and R2 of 20.07, 10.86, and 83 estimates more accurate in comparison with other methods. The sensitivity analysis of the Toffaletti equation revealed that the bed load depends greatly on the velocity of the river flow. Such a method is firmly recommended to use in the mountainous region.

    Keywords: Bed load, Empirical Equation, Hablehroud River, Sensitivity analysis, Toffaletti equation
  • Sakineh Damadi, Abdolhamid Dehvari, MohammadReza Dahmardeh Ghaleno *, Mahboobeh Ebrahimiyan Pages 590-601

    Every year, floods destroy the economic and social structure of communities and cause a lot of financial and human losses. One of the effective factors in the occurrence of floods is the development of urbanization around rivers. Due to climate change, in recent decades, Sistan and Baluchestan Province with hot and dry climate, is prone to floods. The aim of the present study is to zoning the flood of Sarbaz Watershed using HEC-RAS hydraulic model. To conduct the research, the SCS model of the area was first determined according to satellite images, land use map and runoff curve number. Then, the flood discharge of the basin with 10, 25, 50 and 100 years return periods was simulated using the HEC-HMS hydrological model. The simulation results resulted in the occurrence of peak flood discharges of 3363.8, 4563.7, 54462 and 6359.3 m3s-1 for return periods of 10, 25, 50 and 100 years in the study basin, respectively. In order to evaluate the efficiency of the model in calibration and validation stage, Nash-Sutcliffe evaluation indices and the mean square error were used, the results of which indicate the optimal performance of the model. Then, the flood zoning map of Sarbaz Watershed in Rusk City was prepared in desired return period with the help of HEC-RAS hydraulic model. The results showed that with the return periods of 10, 25, 50 and 100 years, 366.86, 397.12, 449.95 and 580.78 hectares of flood zone of Sarbaz Watershed in Rask City area will increase, respectively.

    Keywords: Discharge, Return period, riparian zone, runoff, Watershed management
  • Arash Derik *, Ghavamoddin Zahedi Amiri, Mohammad Jafari, Mehran Zand Pages 602-613

    Increased concentration of atmospheric carbon dioxide due to human activities has resulted in accelerated global warming process. Forestation is the most effective way to absorb atmospheric carbon dioxide and store it in terrestrial ecosystems in order to reduce and mitigate global warming. This study aimed to investigate the comparison of soil carbon sequestration in various stands in ​​Kuhdasht Aquifer and to present the best regression model for carbon sequestration based on all soil characteristics. In each stand (20-year old) of Ficus carica, Punica granatum, Pistacia vera, Amygdalus lycioides and Cupressus arizonica species as well as control rangeland, a number of 10 sample plots (5×5 m) were randomly selected and soil samples were taken in each plot at 0-10, 10-30 and 30-50 cm depths. All soil samples were transferred to the laboratory in order to measure soil characteristics including soil texture, organic carbon, bulk density, electrical conductivity, lime percentage and soil acidity. The results showed that the highest value of carbon sequestration in soil of Pistacia vera stand (54.94 tha-1) significantly (P <%1) higher compared to other stands, followed by Ficus carica (50.23 tha-1), Amygdalus lycioides (31.53 tha-1), Punica granatum (27.09 tha-1), Cupressus arizonica (24.17 tha-1) and control rangeland (9.01 tha-1) stands. Results also showed significant differences (P <%1) between the studied stands in terms of soil texture, acidity, organic carbon, electrical conductivity and soil bulk density. Also, the result of stepwise regression indicated that soil texture and acidity were the most important components affecting soil carbon sequestration, respectively.

    Keywords: Forestation, Ecosystem, Organic carbon, soil texture, stepwise regression
  • Abbas Abbasi *, Keivan Khalili, Javad Behmanesh, Akbar Shirzad Pages 614-624
    The correct and accurate estimation of river flow can play an important role in reducing the effects of flood damage. In this research, Gene Expression Programming (GEP) model and Bayesian Network (BN) were used to predict daily flow of Mahabad River in Urmia Lake Basin. Accordingly, four input models with a delay of one to four days used to estimate daily flow at time t+1 over a 23-years period and 75% of data was used to train the models and 25% of the remaining data was used for the test stage. Results showed that the best model in both methods was the input pattern with three-time lags. Also, based on the correlation coefficient (R), Root Mean Square Error (RMSE) and Nash-Sutcliffe (E) coefficient in the test stage of the GEP method with R=0.902, RMSE=2.71(m3s-1) and E=0.812 compared to the BN method with R=0.905, RMSE=2.679(m3s-1( and E=0.817 is more accurate. In general, both methods have acceptable accuracy and are they relatively similar, but because of the simpler modeling, Bayesian Network method can be used as an efficient method for predicting river flow.
    Keywords: Bayesian Network, flood, Gene Expression Programming, prediction, Urmia Lake
  • MohammadHossein Nassajian Zavareh *, Hossein Malekinezhad, MohammadReza Ekhtesasi, Mohammad Zare Pages 625-637

    The increasing exploitation of groundwater reserves and consequently the drop in the water level and reduction of the reserves have seriously caught the attention of officials and planners to the integrated management of groundwater and surface water resources. The evaluation and management of water resources are considered as one of the key factors in comprehensive development. Boein Aquifer in Isfahan Province located in the Gavkhooni Basin is studied in this study. The Standard Precipitation Index (SPI), Reclamation Drought Index (RDI) and Groundwater Standard Index (GRI) in the time scales of three, six, 12, 24 and 48 months and Cultivated Land Index (CLI) in annual time scale are calculated. Results showed that the highest correlation between the SPI and GRI is in 18 and 24 months' time scale, and there is a delay of 1.5 to 2 years between these two droughts. Contrary to the results of some references, the correlation between meteorological drought index and GRI does not always increase with increasing the time scale. A synchronic study of the SPI, GRI and CLI shows a large difference between the SRI and the other two indicators in 2004-2008 periods that may be related to the poor management of the region. However, more close values obtained for these three indices in the recent years mainly due to the better management of water consumption by relevant organizations. To determine homogeneous drought regions, different combinations of temporal and spatial scales were used by creating 39 different scenarios and running 390,000 simulations. None of the heterogeneity measures were met in 90% of cases. This indicated that the linear moment technique is not a suitable method for determining homogeneous arid regions of groundwater probably due to the non-random data. Therefore, the linear moment technique will be more useful if the data is random.

    Keywords: Aquifer recharge, CLI, GRI, Homogeny drought region, Linear moment, precipitation, RDI, SPI
  • Hamidreza Masoumi *, Alireza Habibi, Mohamadreza Gharibreza Pages 638-649

    In recent years, flooding of rivers has resulted in destructive implications, especially in the coastal areas. Dashtyari coastal plain is located in the southeastern of Iran. The occurrence of destructive floods has led to extensive damage to agricultural facilities, buildings, and residents of the region in recent years. Morphometric factors of the river and its surroundings land-uses and their changes in the future are effective and necessary factors in the planning of coastal plains. Remote sensing is an applicable tool to investigate the past, present, and postcondition of rivers. The GIS-Ready layers included satellite images (Landsat 5, 1987; 7, 2001; 8, 2019; Sentinel-2, 2020), and specific software (Envi 5.3, ArcGIS 10.4.1, and Idrisi TerrSet), as well as the existence and fieldwork documents, have been used to achieve the research aims. Probability values of land-use changes in 2019 were obtained based on Markov chains. Accordingly, the highest probability of changes 24.87% and 23.5% were obtained between the river and plain units, and between farms and river, respectively. Then, an automatic cell prediction map of 2019 is accomplished with the overall kappa coefficient of 95%. According to the accuracy of the output of the cellular Automata Markov model, forecasted Land use and river morphology maps for 2030 were developed. Further, possible changes in the river environment were obtained by fitting the two maps of 2019 and forecasting 2030. Moreover, bank erosion was identified in the 6 critical points along the Kajo, Dashtyari, and Bahu rivers. Finally, the destructive flood event in January 2020 in the Dashtyari region was investigated to match the results with natural events.

    Keywords: Bahu River, CA Markov model, Dashtyari region, Forecast, Remote sensing studies, River channel