فهرست مطالب
مجله مهندسی و مدیریت آبخیز
سال سیزدهم شماره 4 (زمستان 1400)
- تاریخ انتشار: 1400/07/19
- تعداد عناوین: 10
-
-
صفحات 650-671در دو دهه گذشته تحقیقات متعددی در رابطه با موضوع جریان پایه رودخانه ها در کشور صورت گرفته است، اما تا کنون پژوهشی که به طور جامع و ویژه به مرور تحقیقات جریان پایه رودخانه ها بپردازد، صورت نگرفته تا حوزه های مختلف این موضوع شناسایی و حوزه های مغفول مانده، معرفی و مورد توجه قرار گیرد. در این پژوهش، ابتدا با مرور منابع در سطح جهانی و کشوری، روند پیشرفت مطالعات در گرایش های مختلف این حوزه، بررسی و سپس، بر اساس روش آرشیوی به بررسی و طبقه بندی پایان نامه ها، مقالات و گزارشات چاپ شده در نشریات معتبر داخلی و کنفرانس های مربوطه داخل کشور در دو دهه گذشته پرداخته شد. هدف اصلی این پژوهش، شناسایی حوزه های تحقیق در جریان پایه رودخانه ها و تعیین حوزه های کمتر توجه شده و مغفول مانده در تحقیقات داخل کشور است. مقالات بررسی شده در این پژوهش بر اساس قلمرو مکانی، روش تحقیق، تیوری، فنون تحلیل داده و موضوع، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج این تحقیق حاکی از آن است که گرایش های پژوهشی تحقیقات جریان پایه در ایران، در چهار دسته عمومی قابل تقسیم بندی است که 28.21 درصد از پژوهش ها مرتبط با گرایش کاربردی، 37.18 درصد به مقایسه و معرفی روش مناسب تفکیک جریان پایه، 19.23 درصد به بررسی عوامل موثر بر جریان پایه و 15.38 درصد نیز به استفاده عمومی و توصیف شرایط هیدرولوژیک منطقه پژوهش تعلق دارد. نتیجه کلی، بیانگر مطالعات محدود، فقدان روش های نوآورانه و جدید و تمرکز بر استفاده از روش های معمول و تکراری و عدم توجه کافی از سوی مراکز علمی و پژوهشی کشور به این حوزه است.کلیدواژگان: پارامترهای ژئومورفولوژی، تغییر اقلیم، حوزه آبخیز، روش های تفکیک، مداخلات انسانی، مدیریت منابع آب
-
صفحات 672-689
پیش بینی آبدهی رودخانه در حوزه های آبخیز از جایگاه ویژه ای در مدیریت و برنامه ریزی منابع آب به منظور طراحی تاسیسات آبی، آبگیری از رودخانه ها، مدیریت مصرف و مواردی از این قبیل برخوردار است. در پژوهش حاضر، عملکرد برخی از مدل های تلفیق داده شامل میانگین گیری ساده، میانگین گیری وزن دار و مدل شبکه عصبی مصنوعی تلفیقی در مدل سازی آبدهی ماهانه مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. به همین منظور، ابتدا با استفاده از مدل های شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، سامانه استنتاج عصبی-فازی تطبیقی (ANFIS)، مدل آریما (ARIMA) و مدل رگرسیون بردار پشتیبان (SVR) به عنوان مدل های منفرد، پیش بینی آبدهی ماهانه در حوزه آبخیز بالادست سد جیرفت مورد بررسی قرار گرفت. سپس، مدل های منفرد با استفاده از متغیرهای پیش بینی کننده منتخب، آموزش و صحت سنجی شده، نتایج آن ها برای استفاده در فرایند تلفیق انتخاب شد. همچنین، از سیگنال های بزرگ مقیاس اقلیمی شامل NAO، ENSO و PDO در پیش بینی های هیدرولوژیک جریان رودخانه استفاده شده، عملکرد مدل های منفرد و تلفیقی در دو حالت با در نظر گرفتن این سیگنال ها و بدون در نظر گرفتن آن ها، بر اساس ارزیابی سه معیاره نش-ساتکلیف (NSE)، ضریب تبیین (R2) و میانگین مربعات خطا (MSE) مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج حاصل از این پژوهش حاکی از آن بود که رویکرد تلفیق داده دقت پیش بینی ها را تا حد قابل ملاحظه ای افزایش می دهد. علاوه بر این، مشخص شد که سیگنال های بزرگ مقیاس اقلیمی منجر به بهبود نتایج خصوصا در دوره تست شده است. به عنوان مثال، نتایج حاصل از مدل تلفیقی ANN به همراه سیگنال های بزرگ مقیاس اقلیمی نشان می دهد که این مدل بهترین عملکرد را در میان مدل های تلفیق داده دارا می باشد. همچنین، معیار NSE نسبت به مدل تلفیقی ANN بدون سیگنال های بزرگ مقیاس در دوره آموزش 0.04 بهبود یافته، خطای MSE به میزان 0.001 کاهش پیدا کرده است.
کلیدواژگان: مدل شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، مدل شبکه عصبی-فازی تطبیقی (ANFIS)، مدل رگرسیون بردار پشتیبان (SVR)، مدل سری زمانی ARIMA، ENSO، NAO، PDO -
صفحات 690-703در آبخوان های مناطق شهری، به دلیل وجود منابع مختلف آلاینده، احتمال آلودگی منابع آب زیرزمینی بالاست، لذا، بررسی آسیب پذیری منابع آب زیرزمینی می تواند در تعیین نقاط آسیب پذیر و حساس آبخوان بسیار موثر باشد. هدف از این مطالعه، ارایه و توسعه مدل دراستیک اصلاح شده برای تعیین آسیب پذیری آبخوان در مناطق شهری ارومیه است. برای این منظور، پارامترهای با تاثیر کم، شیب و محیط آبخوان از مدل دراستیک حذف و در عوض پارامترهای کاربری اراضی، شاخص شهرنشینی، ارزش و بهای آب و منابع آلاینده دخیل در آلودگی به مدل اضافه و لایه های تغذیه و تاثیر زون غیراشباع اصلاح شد. نتایج حاصل از مدل دراستیک اصلاح شده DRAST-VUL در منطقه مورد مطالعه نشان می دهد که در بیشتر مناطق ریسک آلودگی کم تا متوسط بوده، ولی در 29 درصد از محدوده مورد مطالعه به دلیل فعالیت های کشاورزی، صنعتی و عمق کم آب زیرزمینی آسیب پذیری بالاست. بر اساس نتایج حاصله، بیشترین حساسیت مدل نسبت به پارامتر منابع آلاینده، کاربری اراضی و منطقه غیراشباع بوده، با توجه به زیاد بودن سطوح نفوذناپذیر در مناطق شهری، حساسیت مدل به پارامترهای تغذیه خالص، ضریب قابلیت انتقال و ارزش و بهای آب کم است. با توجه به نتایج مثبت حاصل از صحت سنجی مدل از طریق نیترات، مدل ارایه شده می تواند به ابزار کارآمد برای حفاظت، پیشگیری و بهره برداری بهینه از منابع آب زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه و همچنین، به عنوان یک مدل آسیب پذیری الگو، برای سایر آبخوان های شهری استفاده شود.کلیدواژگان: آب زیرزمینی، ارومیه، ریسک آلودگی، کاربری اراضی، AHP
-
صفحات 704-717اهمیت برف و آب حاصل از ذوب آن در تامین منابع آب باعث شده است که مطالعات فراوانی در نقاط مختلف در زمینه برف سنجی و محاسبه رواناب صورت گیرد. این پژوهش در حوزه آبخیز سقز در استان کردستان صورت گرفته که با توجه به کوهستانی بودن منطقه و اهمیت بالای برف و آب حاصل از ذوب آن، برآورد رواناب روزانه حوضه مورد بررسی قرار گرفته و از مدل رواناب ذوب برف SRM برای برآورد رواناب روزانه استفاده شد. بر این اساس، داده ها و متغیر های مورد نیاز در چهار سال متوالی از 2006 الی 2009 جمع آوری و رواناب ذوب برف برای چهار سال برآورد شد. برای محاسبه سطح برف از تصاویر سنجنده MODIS استفاده شد. پس از جداسازی پوشش برف این تصاویر، با بهره گیری از سامانه اطلاعات جغرافیایی مساحت برف روزانه برآورد شد و همراه با متغیرهای دیگر وارد مدل شد تا رواناب روزانه برآورد شود. برای کسب نتایج دقیق تر و مدل کردن رفتار رواناب روزانه حوضه، واسنجی و اعتبارسنجی مدل انجام شد. با انجام واسنجی، مناسب ترین مقدار برای هر پارامتر به دست آمد. برای بررسی دقت مدل و مقایسه نتایج با داده های زمینی رواناب از ضریب تبیین و درصد تفاضل حجمی مدل استفاده شد. بر اساس نتایج، ضریب تبیین بین 0.90 تا 0.94 و تفاضل حجمی بین 6.8 تا 7.2 درصد بدست آمد که کارایی بالای مدل را نشان می دهد.کلیدواژگان: الگوریتم LSU، تصاویر MODIS، روش Subpixel، سامانه اطلاعات جغرافیایی، سطح پوشش برف
-
صفحات 718-731رودخانه ها همیشه در طول حیات بشری به عنوان یکی از اصلی ترین منابع تامین آب آشامیدنی و کشاورزی مورد توجه جوامع انسانی بوده، در شکل گیری تمدن های بشری بسیار موثر بوده است. رودخانه ارس یک رودخانه مرزی است که یکی از مهمترین منابع تامین آب شرب بسیاری از شهرها و روستاهای اطراف آن می باشد. این پژوهش، با هدف ارزیابی کیفیت آب رودخانه ارس در حال حاضر و پیش بینی آن برای دوره آتی و تحت سناریوهای انتشار RCP انجام پذیرفته است. در این پژوهش، داده های ماهانه دبی، بارش، TDS ،SO4 ،EC ،BOD ،Do ،COD ،NO3 و PO4 طی دوره آماری 1397-1374 با استفاده از شاخص کیفیت آب WQI تجزیه و تحلیل شد. همچنین، تغییرات میزان بارش و دما تحت سناریوهای انتشار RCP پیش بینی شد. برای بررسی تاثیر تغییرات اقلیمی بر کیفیت آب رودخانه، بین پارامترهای بارش، دبی و پارامترهای کیفیت آب روابط رگرسیونی برقرار شد و با توجه به پیش بینی انجام شده برای بارش و دبی در دوره 2036-2017، شرایط کیفیت آب با شاخص WQI برای سناریوهای RCP8.5 ،RCP4.5 و RCP2.6 محاسبه شد. در ضمن، تاثیر تغییرات پارامترهای اقلیمی بر پارامترهای کیفی فسفات و نیترات با استفاده از مدل SWAT برای دوره آینده برآورد شد. نتایج بررسی های آماری نشان داد که میزان پارامترهای نیترات، فسفات و COD در هر سه سناربو افزایشی خواهد بود. همچنین، نتایج شبیه سازی پارامترهای فسفات و نیترات با استفاده از مدل SWAT نیز برای هر سه سناریو شرایط افزایشی را پیش بینی کرده است. نتایج تاثیر تغییرات اقلیمی بر کیفیت آب با استفاده از شاخص WQI نشان داد که در شرایط پایه کیفیت آب در شرایط بد قرار دارد (شاخص WQI برابر 15.69) و تحت تاثیر تغییرات اقلیمی و بر اساس سناریوهای RCP8.5 ،RCP4.5 و RCP2.6 مقدار شاخص WQI به ترتیب 11.17؛ 12.23 و 12.45 شده و کیفیت آب به خیلی بد تغییر کرده است که نیازمند توجه به بحث کیفیت رودخانه ارس و جلوگیری از ورود آلاینده ها می باشد.کلیدواژگان: سناریوهای انتشار، کیفیت فسفات، نیترات، شاخص کیفیت آب، منابع آب شرب
-
صفحات 732-745
گوناگونی عوامل موثر بر ویژگی های خاک منجر به تغییرات زمانی در فرایند فرسایش خاک می شود. این پژوهش با هدف ارزیابی تغییرات زمانی تولید رواناب و هدررفت خاک در نوارهای کشت گندم دیم انجام گرفت. برای این منظور، سه گندم زار دیم با شیب متوسط 15 درصد و تحت آیش در جنوب غربی استان کرمانشاه انتخاب و در هر زمین شیارهایی به طول پنج متر و عرض 30 سانتی متر ایجاد شد. برای بررسی تولید رواناب و هدررفت خاک، از چهار دبی برابر 0.5، یک، 1.5 و دو لیتر بر دقیقه استفاده شد و مقدار رواناب و هدررفت خاک از شیارها در بازه های زمانی پنج دقیقه طی 60 دقیقه در سه تکرار اندازه گیری شد. بر اساس نتایج، با افزایش دبی جریان، حجم رواناب و هدررفت خاک در شیارهای کشت افزایش یافت، به طوری که کمترین مقدار هدررفت خاک در دبی 0.5 لیتر بر دقیقه (2.66 گرم بر متر مربع) و بیشترین مقدار آن در دبی دو لیتر بر دقیقه (85.33 گرم بر متر مربع) مشاهده شد. همچنین، حجم رواناب در دبی 0.5 لیتر بر دقیقه کمترین مقدار (0.47 لیتر) و در دبی دو لیتر بر دقیقه بیشترین مقدار (7.65 لیتر) بود. مجموع کل رواناب تولیدی پس از مدت زمان 60 دقیقه و همچنین، میانگین رواناب تولیدی در دبی 0.5 لیتر بر دقیقه به ترتیب 12.33 و 1.03 لیتر و در دبی دو لیتر بر دقیقه به ترتیب 43.81 و 6.79 لیتر بود. تفاوت های معنی دار در تولید رواناب و هدررفت خاک طی زمان در دبی های مورد مطالعه مشاهده شد. تولید رواناب در ابتدای آزمایش اندک بود و با گذشت زمان، بر مقدار آن افزوده شد. الگوی تغییرات زمانی هدررفت خاک متفاوت از تولید رواناب بود، به طوری که مقدار هدررفت خاک در آغاز آزمایش نسبت به زمان های پایانی بیشتر بود که علت آن را می توان به فراهمی زیاد ذرات خاک قابل انتقال در شیارها در ابتدای آزمایش نسبت داد. مقدار هدررفت خاک از آغاز آزمایش تا زمان 25 دقیقه، کاهشی شدیدی یافت و سپس، از الگوی کاهشی تدریجی پیروی کرد و در پایان به مقدار ثابتی رسید. نتایج نشان داد که فرسایش شیاری به شدت تحت تاثیر شدت جریان قرار دارد و مقدار آن طی زمان تغییر می کند و این تغییرات مستقل از تولید جریان بوده، به فراهمی ذرات قابل انتقال در شیار وابسته است.
کلیدواژگان: فرسایش خاک، حجم رواناب، فرسایش شیاری، فراهمی ذرات خاک، الگوی کاهشی فرسایش -
صفحات 746-757
پراکنش نامناسب زمانی و مکانی بارش در مناطق خشک و نیمه خشک، علاوه بر ایجاد سیلاب های مخرب موجب هدررفت رواناب سطحی می شود. از این رو، مهار رواناب سطحی و بهره برداری مناسب از آن، از طریق احداث سامانه های سطوح آبگیر باران می تواند راهکار مناسبی برای جلوگیری از هدررفت آب باشد. شناسایی و پهنه بندی مناطق مستعد احداث سامانه ها برای استفاده بهینه از نزولات جوی یکی از مهمترین عوامل تعیین کننده در استفاده بهینه از منابع آب است. از سوی دیگر، تعیین مکان های مناسب و پهنه بندی با استفاده از روش های سنتی و متداول بسیار دشوار بوده، بیشتر باعث بروز خطا می شود. سامانه اطلاعات جغرافیایی، ابزارها و تکنیک های آن توانایی آن را دارد که با تلفیق لایه های مختلف اطلاعاتی در قالب مدل های مختلف با بیشینه دقت و در کمترین زمان ممکن در مکان یابی این مناطق مورد استفاده قرار گیرد. محدوده مورد مطالعه حوزه آبخیز کن در شمال تهران است که مساحتی حدود 197 کیلومتر مربع را در بر می گیرد. هدف از این پژوهش، مقایسه مدل های مختلف تلفیق لایه های اطلاعاتی در تعیین مکان های مناسب احداث سامانه های سطوح آبگیر با استفاده از نقشه های شیب، واحد اراضی، بارش، پوشش گیاهی مرتعی، پوشش گیاهی، گروه های هیدرولوژیکی خاک، زمین شناسی، هوا و اقلیم و کاربری بوده است که در محیط GIS و با کمک مدل های مختلف تلفیق لایه های اطلاعاتی انجام شده است. نقشه کاربری اراضی از داده های ماهواره لندست 8 سال 2014 و مطالعات میدانی استخراج شده اند. سپس، به لایه های اطلاعاتی با توجه به میزان اهمیت هر یک در پهنه بندی وزن خاصی داده شد. با تلفیق لایه ها در قالب مدل های Boolean logic ،Index_overlay و Fuzzy logic و مقایسه با عرصه های کنترلی (عرصه های اجرا شده به وسیله وزارت جهاد کشاورزی) نقشه مکان های مناسب احداث در هر مدل به دست آمد. نتایج نشان داد که عملگرهای 0.2=gamma=0.3 ،gamma و Product از مدل fuzzy logic بیشترین هم پوشانی را با عرصه های کنترلی داشته، بهترین مدل تلفیق برای تعیین مکان های مناسب احداث سامانه های سطوح آبگیر باران در منطقه مورد مطالعه هستند.
کلیدواژگان: پهنه بندی، مهار سیلاب، وزن دهی، Boolean logic، fuzzy logic -
صفحات 758-768تخریب بستر و فعالیت در حریم رودخانه ها از جمله فعالیت های معدن، ساخت جاده، پل غیر استاندارد و غیره در اغلب موارد منجر به تشدید خطر وقوع سیلاب می شود. با توجه به اهمیت این موضوع، در پژوهش حاضر به بررسی اثر فعالیت های معدنی بر تعیین حریم کمی در بازه ای از رودخانه هراز، سه راهی بلده محل الحاق نوررود تا ابتدای منطقه جنگلی کلرد به طول 40 کیلومتر پرداخته شده است. در این راستا، برای بررسی تغییرات سطوح فعالیت های معدنی رودخانه در طی سال های 1363 تا 1399 از تصاویر ماهواره ای، برای شبیه سازی رفتار هیدرولیکی رودخانه از مدل هیدرولیکی HEC-RAS و برای مقایسه تغییرات حریم رودخانه در بازه زمانی مطالعاتی از مدل DLSRS استفاده شده است. بدین ترتیب، ابتدا تصایر ماهواره ای زمین مرجع و تکنیک تفسیر بصری برای تعیین سطح فعالیت های معدنی به کار گرفته شد. سپس، نقشه توپوگرافی با مقیاس 1:2000 بستر رودخانه در محیط الحاقیه HEC-GeoRAS (GIS) و مدل HEC-RAS برای شبیه سازی رفتار هیدرولیکی رودخانه مورد استفاده قرار گرفت و در نهایت، با برآورد پارامترهای پنج گانه مدل DLSRS، مقادیر حریم کمی رودخانه در فواصل زمانی 10 سال در بازه زمانی 1399-1300 تعیین شد. نتایج تغییرات سطوح فعالیت های معدنی مو ید تغییرات ژیومتری بستر بازه مورد مطالعه از قبیل جابه جایی و تنگ شدگی بوده است. نتایج بررسی عوامل تغییرات حریم نیز نشان داد که افزایش فعالیت های انسانی و تغییر رژیم جریان رودخانه، سبب افزایش حریم کمی رودخانه می شود. نتایج پژوهش نشان داد که طی قرن اخیر هجری شمسی سطح معادن در محدوده مطالعاتی از 3.35 به 13.57 هکتار در سال 1399 افزایش یافته است که بیشینه توسعه آن در دهه1390 هجری شمسی بوده است. در نتیجه، حریم کمی رودخانه از نه متر در سال 1300 به 17 متر در سال 1399 افزایش یافته است.کلیدواژگان: سنجش از دور، سیلاب، مدل DLSRS، مدل HEC-RAS، مورفولوژی
-
صفحات 769-780یکی از اثرات تغییرات اقلیمی در دهه های اخیر، تغییرات چرخه های آبی در مناطق مختلف زمین بوده است. تبخیر و تعرق نیز به عنوان یکی از بخش های چرخه هیدرولوژی، دستخوش این تغییرات خواهد بود. لذا، در پژوهش حاضر، اثر تغییر اقلیم بر تغییرات تبخیر و تعرق پتانسیل در حوزه آبخیز هلیل رود، تحت سناریوهای RCP 2.6 ،RCP 4.5 و RCP 8.5 با استفاده از مدل ریزمقیاس نمایی LARS-WG و خروجی مدل گردش عمومی HadGEM2 در دوره زمانی آتی (2040-2021) مورد بررسی قرار گرفت و با استفاده از پارامترهای اقلیمی پیش بینی شده، میزان تبخیر و تعرق در سطح حوضه با استفاده از روش تورنت وایت برای دوره آتی محاسبه شد. بر طبق نتایج حاصل از مدل LARS-WG در سطح حوضه مورد مطالعه، میزان بارش در دوره آتی نسبت به دوره پایه کاهش و میزان دما تحت تمامی سناریوها افزایش خواهد یافت. میزان تبخیر و تعرق نیز بر اساس وضعیت دما و بارش پیش بینی شده افزایش خواهد یافت. به طوری که نتایج بررسی وضعیت تبخیر و تعرق در سطح حوضه مورد مطالعه حاکی از افزایش میزان تبخیر و تعرق در دوره آتی (2040-2021) نسبت به دوره پایه می باشد که این میزان به طور متوسط در دهه آتی به میزان 3.4، 6.8 و 8.5 درصد به ترتیب تحت سناریوهای RCP 2.6 ،RCP 4.5 و RCP 8.5 خواهد بود. بر طبق نتایج، بیشترین افزایش دما و تبخیر و تعرق و بیشترین کاهش بارش در سطح حوضه مربوط به سناریوی RCP 8.5 می باشد. از نتایج حاصل از این پژوهش می توان در مطالعات مربوط به مدیریت منابع آب، مطالعات کشاورزی و زیست محیطی استفاده نمود.کلیدواژگان: تغییر اقلیم، ریزمقیاس نمایی، سناریوهای RCP 2.6، RCP 4.5 و RCP 8.5
-
صفحات 781-796پوشش سطح زمین و تغییرات آن از مهمترین عوامل تاثیرگذار بر تغییرات زیست محیطی به حساب می آید. از این رو، درک و پیش بینی علل، فرایندها و نتایج تغییرات پوشش زمین به یک چالش عمده بر روی سطح کره زمین تبدیل شده است. امروزه سنجش از دور و داده های ماهواره ای به طور موثر برای شناسایی و تعیین مقدار تغییرات پوشش زمین و اثرات آن بر محیط زیست استفاده می شوند. در این تحقیق، با استفاده از محصول اطلاعاتی MCD12Q1 تغییرات زمانی-مکانی پوشش سطح زمین در سطح کشور با دقت مکانی 500 متر در بازه های زمانی پنج ساله از سال 2001 تا 2015 میلادی مورد مطالعه و ارزیابی قرار گرفت. این بررسی نشان داد، در دوره زمانی مورد مطالعه، اراضی بدون پوشش و خاک لخت بالغ بر 60 درصد از سطح کشور را در بر دارند. سطح اراضی جنگلی، زراعی و پوشش علفی به ترتیب از 0.8، 4.8 و 421.4 درصد در سال 2001 به 0.6، 4.5 و 20.9 درصد در سال 2015 تقلیل یافته است. همچنین، ماتریس ارزیابی تغییرات نشان داد که در بازه های زمانی 2005-2001، 2010-2005 و 2015-2010 پوشش سطح زمین با روندی صعودی به ترتیب در 2.13، 3.25 و 3.30 درصد از سطح کل کشور تغییر یافته است و در مجموع از سال 2001 تا 2015 میلادی مجموع اراضی تغییر یافته معادل 6.08 درصد از سطح کشور برآورد شده است.کلیدواژگان: تغییرات پوشش زمین، تغییرات زیست محیطی، طبقه بندی، محصول MCD12Q1، IGBP
-
Pages 650-671During the last two decades, there has been a lot of research on the base flow issue in the country, but so far, no comprehensive and specific article review of base flow research has been conducted, untill the various aspects of this issue be identified and the cases ignored, be introduced and addressed. In this research, first, by literature review at the global and national level, the progress of studies in different fields of this issue were investigated and then dissertations, articles and reports published in international journals and related conferences have been classified and discussed for the past two decades. The main purpose of this research was to identify issues of research at base flow and to identify lesser and overlooked issues in country research. The articles reviewed in this research were analyzed based on spatial domain, research method, theory, data analysis techniques and topic. Results showed that research orientation in base flow in Iran can be divided into four general categories; 28.21% of studies related to applied orientation; 37.18% to comparison and introduction of proper baseflow separation method; 19.23% to investigation of factors affecting base flow and 15.38% to general use and description of hydrological conditions of the study area. The overall conclusion, indicates limited studies, lack of innovative, and focus on the use of conventional and repetitive methods and also lack of attention to this issue by scientific and research centers of the country.Keywords: Climate change, Geomorphological Parameters, Human Interventions, Separation Methods, Water resources management, watershed
-
Pages 672-689
River runoff forecasting in watersheds has a special place in the management and planning of water resources for the design of water facilities, water intake from rivers, consumption management and etc. In the present study, the performance of some data integration models including simple averaging, weighted averaging and integrated artificial neural network model in monthly discharge modeling has been evaluated and compared. For this purpose, monthly flow prediction in upstream basin of Jiroft Dam was examined using Artificial Neural Network (ANN) models, Adaptive Neural-Fuzzy Inference System (ANFIS), ARIMA model and Support Vector Regression (SVR) model as an individual model. Then, the individual models were trained and validated using selected predictor variables and their results were selected for use in the integration process. Large-scale climatic signals including NAO, ENSO and PDO are also used in hydrological forecasts of river flow and the performance of single and integrated models in two modes with and without considering these signals has been compared based on the evaluation of three criteria Nash-Sutcliffe (NSE), Coefficient of determination (R2) and Mean Square Error (MSE). Results of this study indicated that the integrated approach significantly increases the accuracy of predictions. In addition, large-scale climatic signals were found to improve results, especially during the test period. For example, the results of the integrated model of artificial neural network with large climatic scale signals show that this model has the best performance among the integrated models. Also, the NSE criterion has improved by 0.04 in training compared to the integrated model of artificial neural network without large-scale signals and the MSE error has been reduced by 0.001.
Keywords: Adaptive Neural-Fuzzy Network Model (ANFIS), Artificial Neural Network (ANN), ARIMA time series model, Data fusion models, ENSO, NAO, PDO, Support Vector Regression (SVR) model -
Pages 690-703Due to various sources of contamination in the urban aquifers, the potential for pollution of groundwater resources is high. Thus, the vulnerability of groundwater resources can be very effective in identifying vulnerabilities and sensitive groundwater aquifers. The aim of this study was to present a modified DRASTIC Model to determine groundwater vulnerability in Urmia urban aquifer. To this end, parameters with low impact such as slope and aquifer media were ignored from the DRASTIC Model. Instead, land use, urbanization index, water value and pollution sources were added to the model. Also, the impact of unsaturated zone media and recharge layers were corrected. Results of the modified DRAST-VUL Model in the study area demonstrate that in most areas, the risk of pollution is low to moderate and the vulnerability in 29% of study area is high due to agricultural and industrial activities and low groundwater depth. Considering the results, the vulnerability index is the most sensitive measure to the parameter of pollutant sources, land use and the unsaturated zone. The sensitivity of the model to recharge, transmissivity and water value parameters were low due to the increase of impermeable surface in urban area. Based on positive results obtained from model validation through nitrate, the proposed model can be considered as an effective tool for the protection, revention and optimal utilization of groundwater resources in the study area. Also, this vulnerability model can be used for other urban aquifers.Keywords: AHP, Groundwater, land use, Pollution risk, Urmia
-
Pages 704-717The importance of snow and its water equivalent in water resources supply has caused many studies and researches to measure snow characteristics and runoff. Conducted in the Saqqez Watershed, this research attempted to estimate snow–induced runoff in a mountainous area and the SRM Model was selected to simulate daily runoff from snow-melt. Based on the data and variables for four consecutive years of 2006 to 2009 collected and snowmelt runoff was estimated. MODIS satellite images were used to calculate the snow coverage area. After segregating the snow coverage from the images, the daily snow area was calculated using GIS, and along with the other variables, imported into the model. For better evaluation of efficiency of the model, the model was calibrated and validated. The process of calibration was led to the best estimate for each parameter. To evaluate the accuracy of model and comparing results with field data Nash-Sutcliffe coefficient and the percentage difference were used. The results of the Nash-Sutcliffe coefficient were between 0.90 to 0.94 and the differences in the volume were 6.8 to 7.2 percent, which indicates the high-performance of modeling.Keywords: GIS, LSU, MODIS images, Snow Cover Area, Subpixel Method
-
Pages 718-731Rivers have always been considered by human societies as one of the main sources of drinking water and agriculture during human life and have been very effective in the formation of human civilizations. Aras River is a border river that is one of the most important sources of drinking water in many surrounding towns and villages. The aim of this study is to evaluate the water quality of Aras River at present and predict it for the future period under RCP release scenarios. In this study, monthly data of discharge, precipitation, TDS, SO4, EC, BOD, Do, COD, No3, and Po4 during the statistical period of 1995-2018 were analyzed using WQI water quality index. Also, changes in precipitation and temperature were predicted under RCP release scenarios. To investigate the impact of climate change on river water quality, regression relationships were established between rainfall, discharge and water quality parameters and according to the forecast for rainfall and discharge in the period 2017-2036, water quality conditions with WQI index for scenarios. RCP8.5, RCP4.5 and RCP2.6 were calculated. In addition, the effect of changes in climate parameters on the quality parameters of phosphate and nitrate was estimated using the SWAT model for the future. The results of statistical studies showed that the amount of nitrate, phosphate and COD parameters in all three scenarios will be increasing. Also, the simulation results of phosphate and nitrate parameters using SWAT model have predicted incremental conditions for all three scenarios. The results of the effect of climate change on water quality using the WQI index showed that water quality is in poor condition at baseline (WQI index is 15.69) and under the influence of climate change based on scenarios of RCP8.5, RCP4.5 and RCP2.6 WQI value 11.17, respectively; 12.23 and 12.45 and water quality will change to very bad, which requires attention to the quality of the Aras River and the prevention of pollutants.Keywords: Emission Scenarios, Nitrate, phosphate quality, Sources of drinking water, Water quality index
-
Temporal changes of runoff and soil loss under different flow discharges in furrows of rainfed wheatPages 732-745
The variety of factors affecting soil properties leads to temporal changes in the soil erosion process. This research was conducted to assess short-term changes in runoff and soil loss in rainfed wheat furrows under fallow conditions. To this end, three rainfed lands with 15% slope gradient were selected in south west of Kermanshah Province. In each land, furrows with five m in length and 30 cm in width were created using sowing set. Runoff and soil loss were measured using simulated flows with a discharge of 0.5, 1, 1.5 and 2 L.min-1 at intervals of five minutes to 60 minutes 60 minutes in three replications. Results showed that the lowest soil loss was recorded in flow discharge of 0.5 L.min-1 (2.66 g.m-2) and the highest of soil loss was produced in flow discharge of 2 5 L.min-1 (85.33 g.m-2). Also, the lowest runoff was recorded in flow discharge of 0.5 L.min-1 (0.47 L) and the highest of soil loss was produced in flow discharge of 2 5 L.min-1 (7.65 L). The effect of time on runoff and sediment variables was significant in all flow discharge (p<0.01). Runoff production was low at the beginning of the experiment and increased over time. The pattern of temporal changes in soil loss was different from runoff production, amount of soil loss at the beginning of the experiment was higher values than the final test times, which associated with to supply of erodible soil particles in the rills in the beginning of the experiment. With starting the experiment to 25 minutes, the rate of soil loss changes drastically and then until the end of the experiment, it followed a uniform reduction pattern and in the final stages, it is almost constant. The results showed that rill erosion is strongly influenced by flow intensity and its value changes over time and these changes are independent of flow production and depended on the transmittance of soil particles transferable in the rill.
Keywords: Flow discharge, Rill erosion, runoff, Soil loss, temporal variation -
Pages 746-757
Inadequate temporal and spatial distribution of precipitation in arid and semi-arid regions, cause destructive floods in addition to loss of surface runoff. Therefore, controlling surface runoff and its proper utilization through the construction of rainwater catchment systems can be a good way to prevent water loss. Traditional methods may be time wasting and concise. Geographic information systems provide new methods and models of using huge number of maps and data for analysis in a short time with best results and conciseness. This project was implemented in Kan Basin as a pilot which covers an area about 197 km2. Different maps including slope, land use, precipitation, vegetation cover, soil hydrologic groups and geology were overlayed. Land use maps were extracted from ETM+ 8 satellite images of 2014 along with field controls. Then layers were weighted according to their importance and role of each map. Suitable areas for establishing rainwater catchment systems in each model were determined by overlaying in the frameworks of different models including Boolean logic, Index overlay and Fuzzy logic and compared with control points which were implemented with Ministry of Jihad Agriculture. The results showed that the operators gamma=0.2, gamma=0.3 and Product from Fuzzy logic model had the most overlap with the control areas, the best integrated model for determining the appropriate locations for the construction of rainwater catchment systems in the study region.
Keywords: Boolean logic, Flood control, fuzzy logic, site selection, Weighting -
Pages 758-768Destruction of the riverbed and activities in the river area, including mining activities, road construction, non-standard bridges, etc., often increase the risk of floods. Due to importance of this issue in the present study, the effect of mining activities on determination of channel boundary of Haraz River, (Noorrud junction to Kelerd forest area as a given reach) has been investigated with a length of 40 km. In this regard, to study changes in river mineral activity levels during the years 1985 to 2021 from satellite images, to simulate the hydraulic behavior of the river from the HEC-RAS hydraulic model and to compare changes in river area during the study period the DLSRS model were used. Thus, satellite data with visual interpretation techniques were used to determine the level of mining activities. Then, a 1: 2000 scale topographic map of the riverbed in the HEC-GeoRAS (GIS) extension and the HEC-RAS model was used to simulate the hydraulic behavior of the river. Finally, by estimating the five parameters of the DLSRS model, the quantitative values of the river at 10-year intervals were determined in the period 1300-1399. The results of changes in the levels of mining activities indicate geometric changes of the bed of the given reach such as displacement and narrowing process. The results of the study of the factors of channel boundary changes also showed that increasing human activities and changing the river flow regime increase the quantitative boundary of the channel. The results also showed that during the last century, the level of mines in the study area has increased from 3.35 to 13.57 ha in 2021, the maximum development of which has been since 2011. As a result, the quantitative area of the river has increased from 9 m in 1922 to 17 m in 2021.Keywords: DLSRS model, floodwater, HEC-RAS Model, Morphology, Remote Sensing
-
Pages 769-780Changes in water cycles in different parts of the world is one of the effects of climate change in recent decades. Evapotranspiration, as the part of the hydrological cycle, will also undergo these changes. Therefore, in the present study, the effect of climate change on potential evapotranspiration changes in Halilrood Watershed, under RCP2.6, RCP 4.5 and RCP 8.5 scenarios using LARS-WG downscaling model and the output of the general circulation model of HadGEM2 in future (2021-2040) was studied and the rate of evapotranspiration at the basin scale was calculated based on the predicted climatic parameters using Tornthwaite method in future. According to the results of the LARS-WG model, in the study area, precipitation will decrease and the temperature will increase under all scenarios in future compared to the baseline period. Evapotranspiration will also increase based on the predicted temperature and precipitation. So that, at the basin scale, evapotranspiration will increase by 3.4, 6.8 and 8.5 under RCP 2.6, RCP 4.5 and RCP 8.5 scenarios in future (2040-2021), respectively. According to the results, the highest increase in temperature and evapotranspiration and the highest decrease in precipitation at the basin scale is related to the RCP 8.5 scenario. The results of this study can be used in studies related to water resources management, agricultural and environmental studies.Keywords: Climate change, downscaling, Halilrood Watershed, potential evapotranspiration
-
Pages 781-796Land cover change is one of the most effective factors of environmental change. So, understanding and predicting the causes, processes and consequences of land cover has become a major challenge. The remote sensing and satellite data technologies can be used effectively to detect and quantify land cover changes and its effects on the environment. This research used the MODIS MCD12Q1 yearly data at 500 m resolution to evaluate the spatio-temporal changes in the national land cover of Iran from 2001 to 2015 in five years periods. Land cover maps of Iran were generated based on 12 classes for years of 2001, 2005, 2010 and 2015 and then evaluated using “Landcover Change Matrix”. Areal distribution analysis showed that the most parts of Iran covered by barren areas (more than 60%). The area of forests, croplands and grasslands were reduced from 0.8, 4.8 and 21.4 percent respectively in the year of 2001 to 0.6, 4.5 and 20.9 percent of Iran’s area in 2015. Furthermore, to evaluate land cover changes in five years’ period, the land cover map of the first and last years of each period were compared using “Landcover Change Matrix”. Results showed that in the five years periods of 2001-2005, 2005-2010 and 2010-2015 land cover of Iran changed increasingly as 2.13, 3.25 and 3.30 percent respectively of Iran’s area. And the overall changes of land cover in Iran from 2001 to 2015 is 6.08 percent of Iran’s area.Keywords: Classification, IGBP, land cover changes, MCD12Q1, MODIS Land Products
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.