فهرست مطالب

پژوهش های حفاظت آب و خاک - سال بیست و هشتم شماره 3 (امرداد و شهریور 1400)

نشریه پژوهش های حفاظت آب و خاک
سال بیست و هشتم شماره 3 (امرداد و شهریور 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/06/31
  • تعداد عناوین: 11
|
  • امین کوهساری، مهدی حمیدی* صفحات 1-26
    سابقه و هدف

    دست درازی انسان ها در رودخانه ها از جمله ساخت سازه (پل) و یا تغییر شکل بستر، بر جریان طبیعی آن اثر گذاشته که منجر به پدیده آب شستگی و ایجاد گودال هایی در بستر طبیعی رودخانه ها می شود. این حفره ها پس از تغییر شکل بستر در اثر رسوب گذاری و فرسایش می تواند تا فواصل طولانی در راستای طولی رودخانه گسترش پیدا کرده و آسیب های مختلفی بر سازه ها و تاسیسات موجود در بستر رودخانه ها هم چون پایه های پل ایجاد نماید. پل ها از مهمترین سازه های دسترسی بوده که خرابی آنها اثرات جبران ناپذیر اجتماعی دارد، لذا اثر حفره های برداشت مصالح بر پایه های پل اهمیت زیادی می تواند داشته باشد. پیشروی حفره های برداشت مصالح در طول بستر رودخانه و حرکت آن به سمت پایه های پل و همراه شدن با پدیده آبشستگی و جریان های آشفته شکل گرفته در اطراف پایه ها، باعث ایجاد اثر مخرب فرسایش و واژگونی پایه می شود. از این رو در این پژوهش به مطالعه آزمایشگاهی اثر برداشت مصالح در پایین دست پایه پل استوانه ای بر نیمرخ های آبشستگی اطراف آن با تغییرات عمق و فاصله حفره برداشت مصالح از پایه پرداخته می شود.

    مواد و روش ها: 

    برای این منظور در مقیاس آزمایشگاهی و در شرایط آب زلال و جریان دایمی، تغییرات نیمرخ حفره برداشت شده و میزان اثر عمق حفره و فاصله آن از پایه بر نیمرخ آبشستگی اطراف پایه پل، با برداشت حفره هایی با 8/0 ، 6/1 H/D= (نسبت عمق حفره به قطر پایه) و با 10 ، 20 ، 30I/D= (نسبت فاصله حفره از پایه به قطر پایه) در پایین دست پایه در بستر رسوبی با عمق 1/0 متر ارزیابی گردید.

    یافته ها:

     نتایج مشاهدات آزمایشگاهی نشان داد، در حالت بدون حفره برداشت مصالح، کمترین میزان بیشینه عمق آبشستگی مربوط به آزمایش با عدد فرود 26/0 به میزان 9 میلی متر به دست آمد؛ درحالی که بیشترین مقدار بیشینه عمق آبشستگی مربوط به آزمایش با عدد فرود 46/0 به میزان 60 میلی متر بود. در مقایسه با حالت بدون حفره در عدد فرود 43/0، کمترین میزان افزایش بیشینه عمق آبشستگی در آزمایش با برداشت حفره با 8/0H/D= و در 20I/D و به مقدار 8 درصد بوده است. درحالی که بیشترین میزان افزایش بیشینه عمق آبشستگی در آزمایش با برداشت حفره با 6/1H/D= و 10I/D= به مقدار 26 درصد بوده است. به منظور یافتن فاصله بهینه برای برداشت مصالح پایین دست، آزمایش های با 30I/D=، مقادیر بیشینه عمق آبشستگی برابر با حالت بدون برداشت مصالح را نشان می دهد. لذا با افزایش فاصله از پایه از I/D برابر با 10 به 20 و سپس 30، افزایش بیشینه عمق آبشستگی نسبت به حالت بدون حفره از 26 درصد به 15 درصد و سپس به صفر درصد کاهش یافت.

    نتیجه گیری: 

    با مشاهده کلی نتایج می توان دریافت برداشت مصالح از بستر کانال در پایین دست پایه، بر میزان عمق آبشستگی تاثیر گذاشته و مقدار آن افزایش پیدا کرد و با افزایش عمق حفره برداشت شده از بستر و نزدیک تر کردن فاصله آن به پایه، بر میزان عمق آبشستگی اطراف پایه افزوده شد. همچنین برای پیش بینی میزان بیشینه عمق آبشستگی، رابطه هایی در حالت بدون حفره برداشت و نیز برای حالت با حفره برداشت بر مبنای تحلیل رگرسیون با استفاده از داده های حاصل پیشنهاد گردیده است. دقت این روابط با شاخص-های آماری بیان و دامنه کاربرد آن نیز ذکر گردیده است.

    کلیدواژگان: برداشت مصالح، جریان آشفته، عمق آبشستگی، پایه پل استوانه ای، نیمرخ طولی حفره
  • مریم تیموری یگانه، محمدمهدی حیدری*، رسول قبادیان صفحات 27-47
    سابقه و هدف

    روش های مختلفی برای جلوگیری از ورودی رسوبات معلق به کانال های آبیاری وجود دارد که یکی از این روش ها, احداث حوضچه های ترسیب در ابتدای شبکه آبیاری می باشد. سرعت آب در این سازه باید آنقدر کم باشد که رسوبات معلق تا قطر مشخصی در حوضچه های ترسیب ته نشین شود و غلظت رسوبات در جریان خروجی حوضچه کاهش یابد. راندمان ترسیب که نسبت غلظت رسوبات خروجی به ورودی است باید قبل از طراحی حوضچه ترسیب با توجه به ابعاد هندسی سازه، خصوصیات هیدرولیکی و مشخصات رسوبات ورودی تعیین شود تا برای مدیریت و بهره برداری از آن برنامه ریزی شود. هدف از این تحقیق، ارایه مدل عددی یک بعدی رسوبگذاری در حوضچه ترسیب با در نظر گرفتن دانه بندی رسوبات ورودی است که علاوه بر تخمین راندمان تله اندازی در حوضچه، تغییرات کف حوضچه، دانه بندی رسوبات خروجی از حوضچه و غلظت رسوب در هر مقطع را نیز محاسبه می کند.

    مواد و روش ها: 

    در این تحقیق به منظور شبیه سازی رسوبگذاری در حوضچه ترسیب ابتدا یک مدل عددی توسعه یافت و سپس به بررسی تاثیر عوامل هندسی حوضچه بر راندمان تله اندازی رسوب پرداخته شد. در مدل عددی یک بعدی توسعه یافته، معادلات حاکم بر جریان و رسوب به ترتیب حل گردید. برای صحت سنجی نتایج مدل عددی از داده های آزمایشگاهی البارودی (1969) که شامل یک حوضچه ترسیب مستطیلی به طول 2446/1 متر و عرض 4572/0 متر می باشد استفاده گردید. البارودی برای دبی های مختلف مقدار 200 میلی گرم بر لیتر رسوب با قطر مشخص را به درون حوضچه ترسیب وارد و بعد از مدت زمان مشخصی مقدار غلظت خروجی از حوضچه را اندازه گیری کرد. همچنین از داده های صحرایی حوضچه رسوبگیر نکوآباد اصفهان (شتاب بوشهری و همکاران، 2010) به منظور صحت سنجی استفاده گردید.

    یافته ها: 

    نتایج صحت سنجی های راندمان تله اندازی نشان داد که مقدار متوسط ریشه دوم میانگین مربع خطا مدل عددی برای آزمایشات البارودی (1969) 15/6 درصد و برای حوضچه ترسیب سمت چپ و راست به ترتیب 13/8 و 77/6 درصد می باشد. همچنین راندمان تله اندازی برای کلیه ذرات رسوب و برای هر گروه ذرات نسبت به طول حوضچه مورد بررسی قرار گرفت نتایج نشان داد که با افزایش فاصله از ابتدا حوضچه، مقدار راندمان ترسیب افزایش می یابد به طوری که در انتهای حوضچه حدود 6/38 و 7/29 درصد رسوبات به ترتیب در حوضچه چپ و راست ته نشین می شود. تراز کف حوضچه ترسیب نیز بدلیل ته نشینی رسوبات تغییر می یابد. میزان این تغییرات در کف حوضچه های ترسیب در ابتدای سازه بدلیل غلظت بالای رسوبات ورودی بیشتر از انتها می باشد. میزان این تغییرات در کف حوضچه های ترسیب سمت چپ و راست با استفاده از شبیه سازی مدل عددی تحقیق حاضر بعد از مدت سه ماه به ترتیب حدود 4/23 و 20 سانتی متر بدست آمد.

    نتیجه گیری

    پس از توسعه و صحت سنجی مدل عددی، عملکرد حوضچه های ته نشینی نکوآباد و مدل آزمایشگاهی البارودی با استفاده از مدل عددی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که متوسط راندمان تله اندازی رسوب برای حوضچه ترسیب سمت چپ و راست 5/36 و 3/27 درصد می باشد. بنابراین مقدار زیادی رسوب به داخل شبکه آبیاری وارد می شود. به منظور اصلاح حوضچه های ترسیب نکوآباد و افزایش راندمان تله اندازی رسوب می توان طول، عرض و یا عمق حوضچه را افزایش داد. بدین منظور با افزایش یکی از متغیرهای فوق و ثابت نگه داشتن بقیه پارامترها، مدل عددی اجرا و راندمان تله اندازی محاسبه شد. نتایج نشان داد که افزایش طول حوضچه ترسیب سمت چپ و افزایش عرض حوضچه سمت راست سد نکوآباد بیشترین تاثیر را بر راندمان تله اندازی دارد.

    کلیدواژگان: حوضچه ترسیب مستطیلی، راندمان تله اندازی، مدل عددی یک بعدی، رسوبات غیریکنواخت
  • علیرضا یوسفی کبریا، مهدی نادی*، مژده جامعی صفحات 49-70

    سابقه و هدف:

     تخمین مکانی و تشخیص پاراکندگی بارش، عمدتا توسط روش های زمین آمار و تصاویر ماهواره ای انجام می شود. امروزه اقبال زیادی از محصولات بارش ماهواره ای در تهیه نقشه های همبارش شده است. این محصولات با استفاده از تصاویر ماهواره ای به تخمین بارش در نقاط فاقد داده می پردازد و معمولا با خطای زیادی همراه بوده و نیاز به واسنجی دارند. روش های درون یابی نیز با استفاده از داده های واقعی ثبت شده به تخمین بارش می پردازند. بنظر می رسد ترکیب روش های درون یابی و تصاویر ماهواره ای می تواند در افزایش دقت نقشه های همبارش بخصوص در مناطق با توپوگرافی پیچیده مانند استان مازندران موثر باشد.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش در راستای ارزیابی روش های مختلف تخمین بارش استان مازندران و ترکیب تصاویر ماهواره ای با روش های درونیابی از داده های 21 ایستگاه سینوپتیک و باران سنجی و از 24 تصویر ماهانه و 2 تصویر سالانه ماهواره ی TRMM در سال های 2012 و 2015 استفاده شد، که تفکیک مکانی این ماهواره 25/0*25/0 درجه می باشد. روش های درون یابی مورد بررسی شامل کریجینگ، وزنی عکس فاصله بوده و همچنین دقت محصولات بارش ماهواره TRMM نیز بررسی شد. به علاوه برای افزایش دقت نقشه های همبارش از رابطه رگرسیون خطی چندگانه برای ترکیب تصاویر ماهواره ای با متغیرهای کمکی طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع استفاده شد. ارزیابی روش ها با استفاده از شاخص های میانگین مربعات خطا و میانگین خطای اریب و تحلیل رگرسیونی صورت گرفت. همچنین نقشه های هم بارش سالانه استان نیز برای دو سال 2012 و 2015 ترسیم و تحلیل شد.

    یافته ها

    در این پژوهش 5 مدل تیوری نیم تغییرنما بر داده ها برازش داده شد که مدل های نمایی و کروی به عنوان مناسب ترین مدل نیم تغییرنما انتخاب شدند. همچنین ضریب تعیین مدل نیم تغییرنمای منتخب و نسبت تغییرات ساختار دار به تغییرات کل وضعیت نسبتا مناسب ساختار مکانی داده های بارش را نشان داد و دامنه تاثیر داده های بارش در حدود 80 کیلومتر بدست آمد. ضرایب همبستگی پارامترهای کمکی و بارش در اکثر ماه ها نتایج قابل قبولی ارایه داد و تقریبا در بیش از 50 درصد ماه های مورد بررسی معنادار بود که در نتیجه ضرایب تعیین معادله رگرسیونی گرادیان چهار بعدی نیز مقادیر راضی کننده را نشان داد بطوریکه متغیرهای کمکی مورد استفاده بین 10 تا بیش از 70 درصد از تغییرات بارش را توجیه نمودند. بررسی شاخص ارزیابی خطا نشان داد که روش های درون یابی و داده های شبکه ماهواره ای TRMM تخمین مناسبی از بارش استان نداشته و استفاده از متغییرهای کمکی در روش گرادیان خطی چهار بعدی توانسته باعث کاهش خطای تخمین گردد به طوری که خطای تخمین بارش را 20 تا 40 درصد کاهش داد. بررسی شاخص اریبی نشان داد که داده های شبکه بارش TRMM برخلاف همبستگی خوب با داده های مشاهده ای تا حدود 5 برابر بیشتر از سایر روش های درونیابی دارای خطای کم برآوردی است اما ترکیب داده های شبکه TRMM با سایر متغیرهای کمکی در روش گرادیان 4 بعدی خطای اریبی را به صفر رساند. تحلیل رگرسیونی روش های مختلف درونیابی نیز حاکی از برتری چشمگیر روش گرادیان 4 بعدی بود که شیب خط روش گرادیان 4 بعدی بیش از 3 برابر روش های زمین آماری بوده که نشان دهنده درک دقیقتر روش گرادیانی در تشخیص حلقه های کم بارش و پربارش منطقه است.

    نتیجه گیری

    نتایج بدست آمده حاکی از برتری روش گرادیان 4 بعدی در تخمین مکانی بارش در استان مازندران بوده و نقش متغیرهای کمکی در افزایش دقت نقشه های همبارش را نشان داد به طوری که استفاده از روش منتخب سبب کاهش 30 درصدی خطای تخمین روش های زمین آماری و کاهش 40 درصدی خطای شبکه TRMM شد. نتایج این پژوهش نشان داد که ترکیب محصولات بارش ماهواره ای با روش های درون یابی منجر به تخمین دقیقتر بارش ارتفاعات و نقاط فاقد داده ثبت شده بارش خواهد شد.

    کلیدواژگان: زمین آمار، نقشه هم بارش، گرادیان خطی چهار بعدی، تخمین دقیق بارش
  • پریسا محسنی، احمد حیدری*، علی کشاورزی، الناز ملکی قلیچی صفحات 71-91
    سابقه و هدف

    ایران جزء کشور هایی با بیش ترین میزان تولید گازهای گلخانه ای در جهان است که طبق برآوردهای انجام گرفته بخش قابل توجهی از این اثرات مربوط به فعالیت های کشاورزی است. روش های مختلفی برای ارزیابی اثرات محیط زیستی فعالیت-های کشاورزی وجود دارد که ارزیابی چرخه حیات یکی از روش های ارزیابی اثرات پایداری است که بر مبنای فرآیند تولید محصول توسعه یافته است. روش های موجود ارزیابی اثرات چرخه حیات و تعیین اثرات فعالیت های کشاورزی از طریق کلاس بندی و مدل-سازی ارزیابی و تغییرات احتمالی در شاخص های کیفیت خاک به عنوان یک نتیجه در فعالیت های کشاورزی در مزرعه تعیین می-شوند. هدف اصلی از انجام و طراحی این تحقیق، بررسی آثار زیست محیطی ناشی از نظام تولید ذرت علوفه ای با استفاده از روش ارزیابی چرخه حیات (LCA) به منظور مدیریت و کنترل هر چه بهتر این اثرات است.

    مواد و روش ها: 

    منطقه ی مورد مطالعه مزرعه ی آموزشی دانشگاه تهران به مساحت 260 هکتار است. اطلاعات مورد نیاز، از طریق مصاحبه با کارشناسان مزرعه جمع آوری گردید. میزان مصرف نهاده ها و انتشار آلاینده ها در چند گروه تاثیر شامل گرمایش جهانی، اوتریفیکاسیون، اسیدی شدن، مسمومیت آب های سطحی و تخریب ازون، دست بندی به ازای یک واحد کارکردی (یک تن ذرت علوفه ای) تعیین وتاثیر آنها بر چرخه حیات ارزیابی شد. محاسبات ارزیابی چرخه حیات توسط نرم افزار سیماپرو انجام شد.

    یافته ها:

     نتایج نشان داد که (1): بیش ترین تخریب زیست محیطی ناشی از تولید ذرت علوفه ای مربوط به مسمومیت آب های سطحی با مقدار kg 1,4-DBeq 13-10× 94/1 می باشد که کودهای شیمیایی وآبیاری به ترتیب با مقادیر13-10×331/1 و 14-10×96/4 kg ، 1,4-DBeq روی این آلایندگی بیشترین اثر را دارند، (2): مقدار شاخص زیست محیطی13-10× 19/2 پوینت یا 219/0 پیکوپوینت محاسبه شد که مقادیر نرمال شده گروه های اثر ناشی از تولید ذرت علوفه ای می باشد که با ضرب کردن مقدار کل آلایندگی هر گروه اثر در فاکتورهای نرمال سازی و وزن دهی مختص هر گروه اثر محاسبه شده است. هرچه این مقدار کم تر شده و به صفر نزدیک تر باشد این-طور نتیجه گیری می شود که اثرات زیست محیطی محصول تولید شده نیز کم تر می باشد.

    نتیجه گیری

    استفاده از روش های مختلف مدیریت نظام زراعی همچون کاربرد نهاده های آلی، تناوب زراعی، کاشت گیاهان تثبیت کننده نیتروژن و خاک ورزی حداقل، برمبنای بهره گیری از اصول کم نهاده برای کاهش این اثرات زیست محیطی ضروری است. همچنین انتخاب روش های مناسب آبیاری و مدیریت بهینه مصرف آب ضمن افزایش عملکرد محصول، می تواند اثرات تخریبی زیست محیطی این عملیات را کاهش دهد. راهکاری که می توان برای کاهش اثرات این عملیات پیشنهاد و اجرا نمود، استفاده از روش های مختلف مدیریت نظام زراعی همچون کاربرد نهاده های آلی، تناوب، گیاهان تثبیت کننده نیتروژن و خاک ورزی حداقل، برمبنای بهره گیری از اصول کم نهاده برای کاهش این اثرات زیست محیطی است و با انتخاب روش های مناسب برای آبیاری و مدیریت بهینه مصرف آب ضمن افزایش عملکرد محصول، اثرات تخریبی زیست محیطی این عملیات راکاهش داد.

    کلیدواژگان: ارزیابی چرخه حیات، شاخص زیست محیطی، ذرت علوفه ای
  • مجید کاظم زاده*، محمد جهان تیغ، زهرا نوری، اصغر بیات، علی اصغر الیاسی صفحات 93-113

    سابقه و هدف:

     فرسایش خاک از جمله عواملی بوده که می تواند باعث کاهش نفوذپذیری خاک در حوزه های آبخیز و در نتیجه آن افزایش خطر سیل شود. همچنین فرسایش موجب جدا شدن و انتقال خاک حاصل خیز سطحی از عرصه های طبیعی شده و پتانسیل تولیدات اراضی را از نظر پوشش و تنوع زیستی گیاهی، تضعیف می کند. رسوبات حاصل از آن نیز باعث آلودگی آب های سطحی و پرشدن مخازن سدها می شود. در د هه های اخیر اقدامات آبخیزداری مختلفی از جمله احداث بندهای رسوب گیر و اقدامات حفاظتی مانند قرق و حفاظت پوشش گیاهی در عرصه های آبخیز به منظور کاهش اثرات فرسایش در سراسر کشور صورت گرفته است. پژوهش حاضر به منظور بررسی تاثیر اقدامات آبخیزداری بر پوشش گیاهی، مقدار رسوب و فسفر، کربن آلی و دانه بندی رسوبات در حوزه آبخیز زوجی زیدشت طالقان انجام گرفت.

    مواد و روش ها

    منطقه مورد مطالعه حوزه های آبخیز زوجی زیدشت طالقان واقع در استان البرز است که شامل زیرحوضه شاهد و زیرحوضه نمونه به ترتیب با مساحت 92 و 104 هکتار میباشد. با استفاده از نقشه های توپوگرافی 1:25000 و پیمایش میدانی در محدوده های مرتعی، نسبت به تشخیص و تفکیک تیپ های مرتعی از یکدیگر اقدام شد. همچنین درصد تاج پوشش، درصد سنگ و سنگریزه، درصد خار و خاشاک و درصد خاک لخت نیز در 35 پلات موجود در زیرحوزه های آبخیز نمونه و شاهد اندازه گیری شده و میانگین هر یک از این عوامل محاسبه شد. مقدار رسوب نیز از طریق اندازه گیری حجم کل رسوبات انباشت شده در مخزن رسوبگیر خروجی هر دو زیرحوضه و وزن مخصوص ظاهری رسوبات اندازه گیری شد. از رسوبات هر یک از مخازن خروجی زیرحوزه آبخیز نیز تعداد 3 نمونه برداشت شد و مقادیر فسفر کل، کربن آلی و توزیع اندازه ذرات با سه تکرار در آنها اندازه گیری شد. مقدار کل فسفر خروجی و کربن آلی خروجی از حوزه نیز با داشتن وزن کل رسوبات و مقادیر فسفرکل و کربن آلی نمونه ها محاسبه شد.

    یافته ها

    نتایج ارزیابی پوشش گیاهی نشان داد که درصد پوشش گیاهی در زیرحوضه نمونه (9/53) 7/8 درصد بیشتر از زیرحوضه شاهد (2/45) بوده است. نتایج ارزیابی رسوبات خروجی نشان داد که مقدار رسوب خروجی در زیرحوضه نمونه (520/5 تن) 72 درصد کمتر از زیرحوضه شاهد (06/34 تن) بوده است. به عبارتی سهم زیرحوضه شاهد 05/86 درصد و زیرحوضه نمونه 95/13 درصد از کل رسوبات مخازن در خروجی زیرحوضه ها بوده است. نتایج توزیع اندازه ذرات نیز نشان داد که درصد ذرات با قطر کوچکتر از mm5/0 در زیرحوضه نمونه (8/26) به میزان 6/18 درصد بیشتر از زیرحوضه شاهد (2/8) بوده است که نشان دهنده کمتر بودن قدرت جریان رواناب در زیرحوضه نمونه در فرسایش و انتقال رسوب می باشد. همچنین مقدار کل کربن آلی (kg26/40) و کل فسفر (kg44/13) در رسوبات زیرحوضه نمونه به ترتیب 81/11 و 88/70 درصد کمتر از کربن آلی (kg09/51) و کل فسفر (kg82/78) در رسوبات زیرحوضه شاهد بوده است.

    نتیجه گیری

    اقدامات آبخیزداری از انتقال رسوب و خاک حاصلخیز به پایین دست به خصوص از انباشت آن در مخزن سد طالقان جلوگیری کرده است. با اینکه این عناصر در حوزه آبخیز باعث افزایش حاصلخیزی خاک، بهبود تغذیه گیاه، افزایش نفوذپذیری خاک و ایجاد شرایط تقویتی برای گیاه و خاک می شوند، اگر در اثر فرسایش به پایین دست و رودخانه اصلی حوزه آبخیز وارد شوند نقش عکس داشته و باعث آلایندگی و کاهش کیفیت آب خواهند شد که هزینه های جبران آن، در مقایسه با هزینه های اندک اجرای اقدامات آبخیزداری، بسیار زیاد خواهد گردید.

    کلیدواژگان: فرسایش و رسوب، توزیع اندازه ذرات، فسفر، حوزه آبخیز زوجی، زیدشت طالقان
  • حیدر زارعی*، محمد موحدی، علی شهبازی صفحات 115-131

    سابقه و هدف:

     توسعه اراضی کشاورزی، وقوع خشک سالی ها و تغییر اقلیم سبب شده تا حوضه مارون-جراحی به یکی از پرتنش ترین حوضه های آبریز هم ازنظر کمی و هم کیفی تبدیل گردد. به علت وجود شبکه های آبیاری و زهکشی متعدد در این حوضه، بررسی اثر زهاب های برگشتی این شبکه ها به سیستم رودخانه ای بسیار حایز اهمیت است. به علت دارا بودن پتانسیل آبی مناسب، حوضه موردمطالعه همواره برای توسعه شبکه های آبیاری و زهکشی مناسب بوده است؛ همچنین تالاب شادگان در انتهای این حوضه، اهمیت مدیریت کمی و کیفی منابع آب را دوچندان نموده است. به همین دلیل در این پژوهش، تاثیر زهاب های شبکه های آبیاری و زهکشی و کشاورزی های سنتی بر کمیت و کیفیت رودخانه ها و مهم تر از آن نقطه انتهایی رودخانه جراحی و ورودی به تالاب شادگان موردبررسی قرار گرفت. شبیه سازی کمی و کیفی حوضه برای دوره 60 ساله توسط مدل WEAP انجام شد. با توجه به اینکه تاکنون هیچ یک از مطالعات انجام شده در حوضه مارون-جراحی به بررسی جامع و دقیق کل زهکش های کشاورزی و نقاط بحرانی حوضه از منظر کمی و کیفی نپرداخته اند، لذا تحقیق حاضر در این راستا انجام شد.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش از مدل WEAP به عنوان ابزاری جامع، به منظور مدل سازی کمی و کیفی زهاب ها و تاثیر آن ها بر پایین دست استفاده گردید. ابتدا مدل WEAP در یک دوره 5 ساله (2016-2012) با استفاده از اطلاعات ثبت شده حوضه واسنجی و اعتبارسنجی شد. جهت ارزیابی نتایج واسنجی و اعتبار سنجی مدل کمی از شاخص های آماری جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، مجذور ضریب همبستگی (R^2) و آماره نش (NASH) استفاده گردید. مدل برای یک دوره شبیه سازی 60 ساله (2017 الی 2077) تحت سناریوهای مدیریتی کنترل زهاب شبکه ها از نظر کمی و کیفی جهت تعیین میزان تاثیر هر زهکش بر سیستم رودخانه ای حوضه اجرا گردید.

    یافته ها

    نتایج مدل نشان داد که میزان شوری در سناریو مرجع برابر با 3/6 دسی زیمنس بر متر بوده که در مقایسه با سایر سناریوها، تنها در سناریو انتقال زهکش مطبگ کاهش 34 درصدی شوری (1/2 دسی زیمنس بر متر) نسبت به سناریو مرجع مشاهده می گردد. این میزان بهبود شوری آن هم در انتهای رودخانه جراحی و ابتدای ورودی به تالاب شادگان بسیار مهم بوده و تاثیر به سزایی بر محیط زیست خواهد داشت. ضمنا با توجه به مقادیر اعتمادپذیری تامین نیاز گره زیست محیطی رودخانه جراحی، اختلاف بین اعتمادپذیری در دو سناریو مرجع و انتقال زهکش مطبگ برابر با 0/4 درصد بوده که تاثیر ناچیز زهکش مطبگ بر جریان رودخانه جراحی را نشان می دهد و همچنین اعتمادپذیری سایر سناریوها برابر سناریو مرجع می باشد.

    نتیجه گیری

    با توجه به نتایج مدل سازی کمی و کیفی در حوضه مارون-جراحی، سناریوی انتقال زهکش مطبگ (زهکش شبکه چپ رامشیر) از نظر کیفی، بیشترین تاثیر را نسبت به سایر سناریوها دارد. در صورت انتقال این زهکش، میزان شوری در انتهای حوضه در دوره شبیه سازی1/2 دسی زیمنس بر متر (34 درصد) کاهش خواهد یافت.

    کلیدواژگان: حوضه مارون-جراحی، مدل سازی، مدیریت منابع آب، WEAP
  • مهدی کماسی*، امیر علیزاده فرد، مسعود احمدی صفحات 131-151

    سابقه و هدف:

     سطح آب های زیرزمینی دشت سیلاخور هم زمان با رخداد خشکسالی های پی درپی، رشد صنعت و افزایش نیازهای آبی کاهش چشمگیری داشته است. علاوه بر این الگوی کشت منطقه نیز در سال های اخیر به سمت کشت محصولات آب بر میل کرده است که مجموعه این رویدادها ضرورت مدیریت کارآمد در تخصیص منابع محدود آب این منطقه را می رساند. در این پژوهش به منظور مدیریت پایدار منابع آب های زیرزمینی، به تعیین الگوی کشت بهینه محصولات عمده زراعی دشت سیلاخور، باهدف حداکثرسازی درآمد خالص کشاورزان و محدودیت های آب و زمین در دسترس پرداخته شده است. در این راستا دو رویکرد استفاده از برنامه ریزی خطی و استفاده از الگوریتم های فرا اکتشافی چندهدفه در سناریوهای مختلف برداشت بررسی شده و عملکرد توابع جریمه مختلف در الگوریتم ها نیز مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین نحوه تغییر الگوی کشت بهینه با افزایش برداشت از آب های زیرزمینی نیز مورد بررسی قرار گرفته است.

    مواد و روش ها

    در گام نخست پس از مدل سازی بارش 10 سال گذشته با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و برنامه ریزی ژنتیکی و انتخاب مدل بهتر از نظر دقت، بارندگی سه سال آینده پیش بینی شده و تغذیه آب های زیرزمینی ناشی از آن تخمین زده شد. سپس برای هرسال زراعی 100 سناریو برداشت مختلف باتوجه به میزان تغذیه آبخوان ها و میزان برداشت آب در سال های گذشته، در نظر گرفته شد. در گام دوم با استفاده از برنامه ریزی خطی باهدف حداکثرسازی درآمد کشاورزان و محدودیت های آب و زمین در دسترس، الگوی کشت بهینه در سناریوهای برداشت تعیین شده، به دست آمد. در نهایت به منظور نامقیدسازی مسیله، محدودیت های ذکر شده به صورت توابع جریمه ساکن، پویا و پویای طبقه بندی شده در نرم افزار MATLAB، پیاده سازی شدند. سپس عملکرد سه الگوریتم NSGA-II، SPEA-II و PESA-II با توابع هدف حداکثرسازی درآمد کشاورزان و حداقل سازی میزان جریمه، برای رسیدن به الگوی کشت بهینه حاصل از برنامه-ریزی خطی مورد بررسی قرار گرفت.

    یافته ها

    نتایج این پژوهش حاکی از آن است که هرچند با افزایش برداشت از آب های زیرزمینی، در الگوی کشت بهینه درآمد کشاورزان افزایش می یابد؛ اما به دلیل محدودیت کل زمین در دسترس برای کشاورزی در دشت سیلاخور، در برداشت های بیشتر از 5/223، 2/225 و 1/225 میلیون مترمکعب به ترتیب برای سال های زراعی 1400-1399، 1401-1400 و 1402-1401، سطح زیر کشت محصولات ثابت مانده و به دنبال آن درآمد کشاورزان نیز تغییر نمی کند. نتایج بررسی الگوریتم ها و توابع جریمه نیز نشان می دهند که در این مسئله بهترین عملکرد در میان الگوریتم ها به ترتیب متعلق به الگوریتم های SPEA-II، PESA-II و NSGA-II با میانگین تعداد تکرارهای 1/12، 5/14 و 8/17 است. در میان توابع جریمه نیز در هر سه الگوریتم، بهترین عملکرد به ترتیب متعلق به توابع جریمه پویای طبقه بندی شده، پویا و ساکن با میانگین تعداد تکرارهای 1/13، 7/13 و 5/17 می باشد.

    نتیجه گیری

    به طورکلی می توان دریافت که بهینه سازی الگوی کشت در سناریوهای برداشت مختلف، نگاهی جامع در اختیار مسیولان برای مدیریت پایدار منابع ارزشمند و محدود آب و تخصیص بهینه آن قرار می دهد. در همین راستا استفاده از الگوریتم SPEA-II با تابع جریمه پویای طبقه بندی شده در تعین الگوی کشت بهینه نتایج مطلوبی به دنبال دارد.

    کلیدواژگان: بهینه سازی، برنامه ریزی خطی، NSGA-II، SPEA-II، PESA-II
  • مهدی دستورانی*، زیبا روستا، زهره عبداللهی سلم آباد صفحات 153-171
    سابقه و هدف

    تشکیل پرش در حوضچه های آرامش نقش موثری در استهلاک انرژی جریان در پایاب سازه های آبی ایفا می کند. پرش هیدرولیکی از نوع جریان های متغیر سریع است که در صورت مناسب بودن شرایط کانال در پایین دست جریان از حالت فوق بحرانی به زیربحرانی تغییر می یابد. در این پژوهش شیوه جدیدی به منظور کاهش اعماق مزدوج و طول پرش پیشنهاد شده است که در آن از ویژگیهای یک جت مستطیلی آزاد سریع و زبری کف برای تاثیر گذاری بر خصوصیات پرش استفاده گردیده است. برخورد جت سریع به پرش و انتقال اندازه حرکت به آن خصوصیات و موقعیت پرش را تحت تاثیر قرار می دهد.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش یک مطالعه آزمایشگاهی با مجموعه ای از آزمایشها در یک کانال با جداره های شیشه ای به طول 10متر و عرض 3/0 متر و ارتفاع 5/0 متر انجام گرفت. به منظور بررسی تاثیر دبی، زاویه جت، شیب معکوس و زبری کف در2، 5/2 و 2/3 لیتر بر ثانیه بر روی مشخصات پرش هیدرولیکی از سه دبی درجه، زاویه با حداکثر جابه 90 درجه، 60بر ثانیه برای جت و چهار زاویه برای راستای افقی جت شامل جایی ابتدای پرش و زاویه بدون تغییر ابتدای پرش و سه نوع زبری استفاده شد.

    یافته ها

    نتایج آزمایشگاهی نشان داد، برای یک زاویه مشخص جت، در دبی های مختلف، پرش هیدرولیکی هیچ گونه جابه جایی ندارد که این زاویه به عنوان زاویه بی اثر نامگذاری شد. با افزایش زاویه جت، پرش به سمت بالادست حرکت کرد و از یک زاویه به بعد پرش هیچ گونه حرکتی به سمت بالادست نداشت که این زاویه نیز به عنوان حداکثر زاویه جابجای پرش نامگذاری گردید. تغییر زاویه و دبی جت موجب کاهش یا افزایش عمق ثانویه، طول پرش، افت انرژی نسبی و نیروی برشی بستر شد. شیب معکوس و زبری باعث کاهش مشخصات پرش هیدرولیکی گردید. در شیب 25/2 و فاصله dو زاویه جت 2/3 بیشترین تغییرات درمشخصات پرش هیدرولیکی مشاهده گردید.

    نتیجه گیری:

     نتایج آزمایشگاهی نشان داد که باافزایش تنش برشی، باعث تشدید تاثیر شیب معکوس و افزایش زبری کف کانال به دلیل افزایش تنش برشی، باعث تشدید تاثیر شیب معکوس روی طول جهش می شود. در توچیه این تغییرات می توان ثاثیر مولفه رو به پایین نیروی وزن در روی شیب معکوس و افزایش تنش برشی در روی بستر زبر را عامل اصلی تغییرات دانست. وارد کردن جت به پرش با زاویه ای بزرگ تر از زاویه بی اثر، باعث کاهش نسبت اعماق مزدوج، طول پرش و افزایش افت انرژی و نیروهای برشی کف می-گردد.

    کلیدواژگان: پارامترهای پرش هیدرولیکی، جت آزاد مستطیلی، شیب معکوس، طول پرش. زبری نیم استوانه ی
  • محمدباقر فرهنگی*، نسرین قربان زاده صفحات 173-190

    سابقه و هدف :

    در سال های گذشته بسیاری از نواحی ساحلی در معرض خطرات ناشی از آلاینده ها قرار گرفته اند. حضور باکتری های بیماری زا در سواحل تفریحی مشکلاتی را در این نواحی ایجاد کرده است. مقاوم شدن این باکتری ها در برابر آنتی بیوتیک ها شرایط را بد تر نیز کرده است. بنابراین، این پژوهش با هدف بررسی حضور کلی فرم ها و باکتری ایشریشیا کولای (E. coli) مقاوم به آنتی بیوتیک به عنوان باکتری شاخص در خط ساحلی دریای خزر در استان گیلان انجام شد.

    مواد و روش ها

    نه منطقه ساحلی پربازدید در استان گیلان شامل رودسر، چمخاله، امین آباد، جفرود، ساحل قو (انزلی)، رضوان شهر، گیسوم، ساحل زمرد (حویق) و آستارا برای مطالعه انتخاب شدند. نمونه برداری در سه تکرار از عمق 20-0 سانتی متر شن ساحلی انجام شد. تعداد کلی فرم ها در نمونه ها در محیط ایوزین-متیلن بلو شمارش شد و pH و EC نمونه ها نیز در سوسپانسیون دو به یک شن به آب مقطر اندازه گیری شد. سپس باکتری E. coli از کلی فرم ها انتخاب شد و مقاومت آن به عنوان باکتری شاخص در برابر آنتی بیوتیک ها به روش پخشیدگی دیسک روی محیط مولر-هینتون آگار بررسی شد. آنتی بیوتیک های وسیع الطیف شامل سفالکسین، جنتامایسین، داکسی سایکلین، سفتریاکسون، سیپروفلوکساسین و تری متوپریم تست شدند. داده های pH، EC و تعداد کلی فرم ها به صورت طرح کاملا تصادفی و داده های شاخص ZOI به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی آنالیز شدند و مقایسه میانگین ها به روش توکی (05/0>p) انجام شد.

    یافته ها

    در همه نقاط نمونه برداری شده pH قلیایی بود و بیشترین میزان آن در شن ساحل جفرود (4/8) به دست آمد. بیشترین میزان EC در شن ساحل امین آباد (dS m-1 6/3) به دست آمد و تفاوت آن با دیگر نقاط معنی دار بود (05/0>p). بیش ترین تعداد کلی فرم ها در ساحل زمرد در حویق (Log CFU g-1 8/5) به دست آمد. برهم کنش نوع منطقه نمونه برداری در آنتی بیوتیک بر قطر ZOI باکتری E. coli نشان داد که در سه منطقه ساحلی آستارا، گیسوم و رضوانشهر باکتری E. coli به هیچ کدام از آنتی بیوتیک های بررسی شده مقاوم نبود. در شش نقطه ساحلی دیگر در همه آنها به جز ساحل قو (انزلی) باکتری E. coli به سفالکسین مقاوم بود. در جفرود باکتری E. coli تنها به سفالکسین مقاوم بود. درحالی که در رودسر، چمخاله (سواحل شرق گیلان) ساحل قو و ساحل زمرد باکتری E. coli به سفتریاکسون نیز مقاومت نشان داد.

    نتیجه گیری

    در کل، سواحل بخش غربی نسبت به شرق و مرکز گیلان pH و EC کمتر و تعداد کلی فرم های بیشتری داشتند. در شن ساحلی همه مناطق بررسی شده تعداد کلی فرم ها بیشتر از حد استاندارد مناطق تفریحی بود. در شن سواحل شرق گیلان یعنی سواحل چمخاله و رودسر، باکتری E. coli به سفالکسین و سیپروفلوکساسین مقاومت نشان داد. بنابراین، مدیریت آلودگی های میکروبی به ویژه آنهایی که در برابر آنتی بیوتیک ها مقاوم هستند، در سواحل شرق گیلان نیاز به توجه بیشتری دارد.

    کلیدواژگان: چمخاله، رودسر، سفالکسین، سفتریاکسون، قطر هاله بازدارندگی
  • علیرضا اسلامی*، سید جواد میری سلیمان، مرضیه رشیدی جوشقان صفحات 191-205

    سابقه و هدف :

    امروزه تصمیم گیران در مواجهه با خشکسالی، نگاه مدیریت تلفیقی مدیریت بحران و خطرپذیری را به صورت توامان مدنظر دارند. تاکنون استان خراسان شمالی خسارت زیادی را از ناحیه مخاطره خشکسالی متحمل شده است. از این رو در منطقه مورد پژوهش، تعیین میزان آسیب پذیری و نوع وضعیت خطرپذیری خشکسالی هواشناسی به ویژه در سه دهه اخیر، مسئله اصلی مورد این تحقیق می باشد.

    مواد و روش ها

    به منظور تعیین وضعیت خشکسالی هواشناسی، در این تحقیق از شاخص دهک ها (Deciles Index; DI) استفاده شد. ابتدا آمار بارندگی ماهانه مربوط به 27 ایستگاه هواشناسی منتخب در منطقه جمع آوری و مورد آزمون صحت، دقت و همگنی داده ها طی دوره مشترک 2015-1990 قرار گرفت. برای هر یک از ایستگاه های موردنظر، فاکتور درصد فراوانی وقوع خشکسالی های هواشناسی در مقیاس زمانی سالانه تعیین شد. سپس شاخص خطر خشکسالیDrought Hazard Index; DHI با اختصاص اوزان و درجات برای هریک از شدت های مختلف استخراج گردید. همچنین میزان آسیب پذیری خشکسالی هواشناسی با استفاده از شاخص های فیزیکی و اقتصادی - اجتماعی محاسبه شد و بدنبال آن پهنه های آسیب پذیر خشکسالی نیز تعیین گردید. در نهایت براساس دو عامل استعداد خطر خشکسالی و میزان آسیب پذیری، میزان ریسک خشکسالی Drought Risk quantification محاسبه شد و سپس پهنه های خطرپذیر خشکسالی هواشناسی تعیین گردید.

    یافته ها

    نتایج پژوهش در خصوص وضعیت های خشکسالی نشان داد که شدیدترین خشکسالی ها در سال های 1990، 1995، 2001 و 2008 در منطقه به وقوع پیوسته است. براساس شاخص خطر خشکسالی، نتایج نشان داد که پهنه جنوب غربی منطقه و قسمتی از شمال شرقی آن به گستره ای معادل 41.13درصد از مساحت استان خراسان شمالی، مستعد خطر وقوع خشکسالی هواشناسی شدید می باشد. بیشترین وسعت منطقه (64.36 درصد مساحت) واقع در بخش وسیعی از شرق استان، آسیب پذیری خشکسالی شدید داشته است. به طور کلی حدود 85 درصد از کل سطح استان خراسان شمالی تحت تاثیر آسیب پذیری شدید تا متوسط قرار گرفته است. همچنین تقریبا در حدود 75 درصد از کل سطح استان، دارای ریسک خشکسالی متوسط تا شدید بوده است.

    نتیجه گیری

    نتایج این تحقیق بیانگر آنست که خطرات و آسیب پذیری ناشی از خشکسالی هواشناسی استان خراسان شمالی را بطور جدی تهدید می کند. نقشه های خطرپذیری خشکسالی هواشناسی می تواند به عنوان ابزار مناسب هشدار دهنده در برنامه اقدامات کاهش خطر برای کلیه سیاست گذاران، مدیران و ذینفعان منطقه مورد تحقیق باشد. این موضوع، در برنامه ریزی فعالیت های کشاورزی، استفاده بهینه از منابع آب و مدیریت آب سبز، به ویژه در این استان که معیشت بهره برداران کشاورزی آن به زراعت دیم نیز وابسته می باشد، اهمیت خاصی دارد.

    کلیدواژگان: خطرخشکسالی، شاخص آسیب پذیری، مدیریت ریسک، خشکسالی هواشناسی، استان خراسان شمالی
  • سلیم آتابای، محسن مسعودیان*، رامین فضل اولی صفحات 207-215

     سابقه و هدف:

     شهر آق قلا به صورت مداوم در گذشته در معرض سیلاب های رودخانه گرگانرود بوده است، این امر با بررسی مشخصات عمومی سازه های آبی مخصوصا پل تاریخی مرکز شهر مشخص می گردد. سیلاب اواخر اسفند 1397 که غرقاب و آبگرفتگی ناشی از آن تا اردیبهشت 1398 تداوم یافت یکی از مخربترین سیلاب های این منطقه بوده که خاطرات بسیار تلخی برای هموطنان به جا گذاشته است. درمدیریت این سیل مجموعه ای از مطالعات قبلی با استفاده از مدل های مختلف شبیه سازی جریان، تجربیات گذشته جهت مقابله با سیلاب و استفاده از تجربیات سیلاب های پیشین می توانست موجب افزایش دقت و سرعت مهار سیلاب و نیز کاهش خسارات مالی شود. در زمان وقوع و ورود سیلاب به داخل شهر آق قلا، دست اندرکاران جاده کمربندی و خط ریل راه آهن را که در مسیر عبور سیلاب قرار گرفته بود و دلیل عمده آبگرفتگی وسیع قسمت شمالی شهر آق قلا و ماندگاری جریان سیلاب در داخل شهر پنداشته شده بود در چند نقطه تخریب کردند لذا در این پژوهش، تاثیر جاده کمربندی و خط ریل راه آهن بر میزان و وسعت آبگرفتگی شهر آق قلا مورد بررسی قرار گرفت.

    مواد و روش ها

    این پژوهش با استفاده از نرم افزارهای HEC-RAS، GIS و نیز الحاقیه HEC-GeoRAS انجام شد. جهت بررسی تاثیر جاده کمربندی و خط ریلراه آهن بر میزان آبگرفتگی شهر آق قلا، این تاثیر گذاری در سه سناریو (عدم وجود جاده کمربندی و خط ریل راه آهن، وجود جاده کمربندی و خط ریل راه آهن به همراه کالورت های تعبیه شده در مسیر و وجود جاده کمربندی و خط ریل راه آهن به همراه کالورت های تعبیه شده و شکاف های ایجاد شده در مسیر در زمان وقوع سیلاب) مورد بحث و بررسی قرار گرفت.

    یافته ها

    با بررسی سه سناریوی مورد بحث در این پژوهش مشخص شد که در سناریوی اول نیز شاهد آبگرفتگی سطح وسیعی از شهر آق قلا هستیم، به گونه ای که 1/38 کیلومترمربع از سطح این شهر دچار آبگرفتگی گردیده است. سناریوی دوم نشان دهنده افزایش آبگرفتگی و تشدید سیلاب در سطح شهر در مقایسه با سناریوی اول بوده که موجب زیر آب رفتن 2/53 کیلومترمربع از اراضی مسکونی شده و سناریوی سوم حاکی از تاثیر مثبت شکاف های ایجاد شده در زمان وقوع سیلاب بر کاهش میزان آبگرفتگی سطح شهر است که میزان آبگرفتگی را به 1/98 کیلومترمربع تقلیل داده است.

    نتیجه گیری

    اگرچه پایین بودن تراز سطح زمین در برخی محلات شهر آق قلا همچون عیدگاه، معلم آباد و حکیم آباد، آبگرفتگی این نواحی را بدیهی ساخته است، مقایسه دو سناریوی اول و دوم نشان داد که قرارگیری جاده کمربندی و خط ریل راه آهن در مسیر حرکت سیلاب بر افزایش وسعت آبگرفتگی و زیر آب رفتن برخی دیگر از نواحی و محلات و ماندگاری جریان سیلاب در سطح شهر آق قلا تاثیرگذار بوده است. از سوی دیگر، با مقایسه سناریوی دوم و سوم می توان اینگونه نتیجه گیری نمود که عدم تعلل و تصمیم گیری سریع در خصوص ایجاد شکاف برروی جاده کمربندی و خط ریل راه آهن، می توانسته باعث کاهش نسبی آبگرفتگی سطح شهر و ماندگاری جریان سیلاب شده و از زیر آب رفتن برخی از نواحی جلوگیری کند.

    کلیدواژگان: آق قلا، جاده کمربندی، سیلاب، GIS، HEC-RAS
|
  • Amin Koohsari, Mehdi Hamidi * Pages 1-26
    Background and objectives

    Human encroachment in rivers, such as the construction of a structure (bridge) or deformation of the bed, has affected its natural flow, which leads to the phenomenon of scouring and the creation of holes in the natural bed river. After deformation of the bed due to sedimentation and erosion, these holes can move in the longitudinal direction of the river and cause various damages to the structures and facilities in the riverbed as well as the bridge pier. Bridges are one of the most important access structures whose failure has irreparable social effects, so the effect of mining material holes on the bridge piers can be very important. The extension of mining material holes along the riverbed and its movement towards the bridge piers and accompanied by the scouring phenomenon and turbulent flows formed around the piers causes the destructive effect of erosion and overturning of the pier. Therefore, in this study, the effect of mining material downstream of the cylindrical bridge pier on the surrounding scour profiles is investigated with changes in the depth and distance of the mining material hole from the pier .

    Materials and Methods

    For this purpose, on an experimental model and in clear water conditions and constant flow, changes in the profile of the hole and the effect of the depth of the hole and its distance from the pier to the scour profile around the bridge pier were evaluated, by mining holes with H/D= 0.8, 1.6 (ratio of hole depth to pier diameter) and with I/D= 10, 20, 30 (ratio of hole distance from pier to pier diameter) downstream in sediment bed with depth 0.1 meters.

    Results

    The results of experimental observations showed that in the case without mining hole, the lowest maximum scour depth related to the experiment was obtained with a Froude number of 0.26 at 9 mm; While the highest maximum scour depth was related to the experiment with a Froude number of 0.46 of 60 mm. Compared to the case without a mining hole at the Froude number of 0.43, the lowest maximum increase in scour depth in the hole harvesting experiment was with H/D=0.8 and at I/D=20 by 8%. While the highest increase in maximum scour depth in the experiment with hole removal was 26% with H/D=1.6 and I/D= 10. In order to find the optimal distance for mining materials downstream, experiments with I/D=30 show the maximum values of scour depth equal to the case without mining material holes. Therefore, by increasing the distance from the pier I/D=10, 20, and then 30, the maximum increase in scour depth compared to the case without a mining hole decreased from 26% to 15% and then to zero%.

    Conclusion

    By observing the general results, it is possible to comprehend that mining material from the channel bed downstream, affects the amount of scour depth and increases it, and by increasing the mining hole depth and reducing its distance to the pier, the scour depth around the pier increased. Also, in order to predict the maximum scour depth, relationships in the case without mining hole and also for the case with it have been proposed using the obtained data based on regression analysis. The accuracy and also the scope of application of these relationships are mentioned with statistical indicators.

    Keywords: Mining Material, Turbulent Flow, Scour depth, Cylindrical Bridge Pier, Longitudinal Profile of the Hole
  • Maryam Teymouri Yeganeh, MohammadMehdi Heidari *, Ghobadian Rasool Pages 27-47
    Background and objectives

    There are various methods to prevent the entry of suspended sediments into the irrigation canals, one of which is the construction of sedimentation ponds at the beginning of the irrigation network. Sediment efficiency, which is the ratio of the concentration of outlet sediments to inlet, should be determined before designing the sedimentation pond according to the geometric dimensions of the structure, hydraulic properties and characteristics of inlet sediments to be planned for management and operation. The purpose of this study is to present a one-dimensional model of sedimentation in the sedimentation pond by considering the sedimentation of inlet sediments, which in addition to estimating the trapping efficiency in the pond, also calculates changes in the pond floor, sedimentation of sediment outlet and sediment concentration in each section.

    Materials and methods

    n this study, in order to simulate sedimentation in the sedimentation pond, first a numerical model was developed and then the effect of the geometric factors of the pond on the sediment trapping efficiency was investigated. In the developed one-dimensional numerical model, the governing equations of flow and sediment were solved, respectively. To validate the results of the numerical model, El-Baroudi (1969) laboratory data were used, which include a rectangular sedimentation pond with a length of 1.2446 m and a width of 0.4572 m. For different discharges, El-Baroudi deposited 200 mg/l of sediment with a specified diameter into the sedimentation pond and after a certain period of time measured the concentration of the effluent from the pond. Also, field data of Nekoabad sediment catchment area of Isfahan (Shetab-Boushehri et al., 2010) were used for validation.

    Results

    The results of trap efficiency verifications showed that the mean value of the square root of the mean square error of the numerical model for El-Baroudi (1969) experiments was 6.15% and for the left and right sedimentation ponds were 8.13 and 6.77%, respectively. Also, the trapping efficiency was investigated for all sediment particles and for each group of particles in relation to the length of the pond. The results showed that with increasing the distance from the beginning of the pond, the amount of sedimentation efficiency increases so that at the end of the pond The sediments are deposited in the left and right basins, respectively. The floor level of the sedimentation pond also changes due to sedimentation of sediments. The rate of these changes in the floor of sedimentation ponds at the beginning of the structure is higher than the end due to the high concentration of inlet sediments. The amount of these changes in the bottom of the left and right sedimentation ponds using the numerical model simulation of the present study after three months was about 23.4 and 20 cm, respectively.

    Conclusion

    After developing and validating the numerical model, the performance of Nekoabad sedimentation ponds and El-Baroudi laboratory model were investigated using the numerical model. The results showed that the average sediment trapping efficiency for the left and right sedimentation ponds was 36.5% and 27.3%. Therefore, a large amount of sediment enters the irrigation network. In order to improve Nekoabad sedimentation ponds and increase sediment trapping efficiency, the length, width or depth of the pond can be increased. For this purpose, by increasing one of the above variables and keeping the other parameters constant, the numerical model was executed and the trapping efficiency was calculated. The results showed that increasing the length of the left sedimentation pond and increasing the width of the right pond of Nekoabad Dam has the greatest effect on the trapping efficiency.

    Keywords: Rectangular sedimentation pond, Trapping efficiency, One-dimensional numerical model, Non-uniform sediments
  • Alireza Yosefi Kebriya, Mehdi Nadi *, Mozhdeh Jamei Pages 49-70
    Background and objectives

    The most common methods used to estimate and spatialise precipitation data are geostatistic methods and satellite images. Today, satellite rainfall products have become very popular in preparing rainfall maps. These products use satellite imagery to estimate precipitation in places with no observed data and are usually associated with a large error and require calibration. Interpolation methods also estimate precipitation data using recorded data. It seems that the combination of interpolation methods and satellite images can be effective in increasing the accuracy of rainfall maps, especially in areas with complex topography such as Mazandaran province

    Materials and methods

    In this study, in order to evaluate different methods of estimating precipitation in Mazandaran province and combining satellite images with interpolation methods, precipitation data from 21 synoptic and rain gauge stations and 24 monthly images and 2 annual TRMM satellite images were used in 2012 and 2015 that the spatial resolution of this satellite product is 0.25 * 0.25 degrees. The studied interpolation methods included Kriging and Inverse Distance Weighting. Also the accuracy of rainfall products of TRMM satellite was investigated. In addition, to increase the accuracy of rainfall maps, multiple linear regression were used to combine satellite images with latitude, longitude and altitude covariate. The investigated methods were evaluated using the Root Mean Square Error and Mean Bias Error indices and regression analysis. Also the annual rainfall maps of the province for 2012 and 2015 were drawn and analysed.

    Results

    In this study, 5 theoretical semivariogram models were fitted to the data, that the spherical and exponential models was selected as appropriate models. Also the coefficient of determination of selected variogram model and the ratio of structured part to total variation showed a relatively strong variography anlysis and the effective range of precipitation data wasobtained about 80 km. Correlation coefficients of covariates and precipitation in most months provided acceptable results and were significant in almost more than 50% of the studied months. As a result, the coefficients of determination of four-dimensional gradient regression equation also showed satisfactory values, so that the used covariates explained between 10 and more than 70% of the precipitation variations. evaluation of investigated methods showed that interpolation models and TRMM satellite network data are not efficient in estimation of precipitation in the province and the use of covariates in the gradient method could reduce the error estimation of rainfall data by 20 to 40 percent. Investigation of Bias error showed that TRMM precipitation network data, despite good correlation with observational data, has about 5 times more underestimation error than other interpolation methods, but the combination of TRMM network data with other covariates in the 4-dimensional gradient method has reduced the MBE to zero. Regression analysis of the studied methods showed a significant advantage of the 4-dimensional gradient method that the slope of this method is 3 times more than the geostatistical methods, which shows the performance of this method in detecting low and high rainfall rings in Mazandaran province.

    Conclusion

    The results showed the superiority of the 4-dimensional gradient method in spatial rainfall estimation of Mazandaran province and showed the role of covariates in increasing the accuracy of rainfall maps, that use of the selected method reduced the estimation error of geostatistical methods and TRMM network data by 30% and 40% respectively. The results of this study showed that the combination of satellite raifall products with interpolation methods will lead to more accurate estimation of precipitation in highlands and the points with no recorded rainfall data.

    Keywords: Geostatistics, precipitation map, four-dimensional linear gradient, accurate precipitation estimation
  • Parisa Mohseni, Ali Keshavarzi, Elnaz Maleki Ghelichi Pages 71-91
    Background and objectives

    Iran is one of the countries with the highest production of greenhouse gases in the world, which according to estimates is a significant part of these effects are related to agricultural activities. There are various methods for assessing the environmental impact of agricultural activities. Life cycle assessment is one of the methods for assessing the effects of sustainability that has been developed based on the product production process. Existing methods for assessing the effects of life cycle and determining the effects of agricultural activities are determined by classifying and modeling the evaluation and possible changes in soil quality indicators as a result of agricultural activities in the field. The main purpose of this study is to investigate the environmental effects of the forage maize production system using the Life Cycle Assessment (LCA) method in order to better manage and control these effects.

    Materials and methods

    The study area is an educational farm of the University of Tehran with an area of 260 hectares. The required information was collected through interviews with field experts. The amount of inputs used and the emission of pollutants in several groups of effects including global warming, eutrophication, acidification, surface water poisoning and ozone depletion, classification per functional unit (one ton of forage corn) are determined and their effect on the exchange life cycle. Life cycle evaluation calculations were performed by Sima Pro software.

    Results

    The results showed that (1): The most environmental degradation due to forage maize production is related to surface water pollution with a value of 1.94×10-13 kg, 1,4-DBeq that chemical fertilizers and irrigation have the most effect on this pollution 1.33×10-13 and 4.96×10-14, kg 1,4-DBeq, respectively: (2): The value of the environmental index is 2.19×10-13 points or 0.219 picopoint. It was calculated that the normalized values of the effect groups are due to the production of fodder corn, which is calculated by multiplying the total amount of contamination of each effect group by the normalization and weighting factors, specific to each effect group. The lower the value and the closer it is to zero, the less environmental impact of the product is less.

    Conclusion

    Using different methods of crop management such as the use of organic inputs, rotation, nitrogen-fixing plants, and tillage, at least based on the using of low input principles to reduce these environmental effects and also by selecting appropriate methods of irrigation yield and optimal crop yield management environmental degradation reduced these operations. The solution that can be proposed and implemented to reduce the effects of this operation is to use different methods of crop management such as the use of organic inputs, rotation, nitrogen-fixing plants, and tillage at least, based on the use of minimizing principles to reduce these environmental effects. By selecting appropriate methods for irrigation and optimal management of water consumption while increasing crop yield, the environmentally destructive effects of this operation were reduced.

    Keywords: Life Cycle Assessment, Environmental index, Forage maize
  • Majid Kazemzadeh *, Mohammad Jahantigh, Zahra Noori, Asghar Bayat, AliAsghar Elyasi Pages 93-113
    Background and objectives

    Soil erosion is one of the factors that can reduce soil permeability in watersheds and thus increase the risk of floods. Plant biodiversity is weakening and the sediments pollute the surface water and fill dam reservoirs. In recent decades, various watershed management measures have been taken, including the construction of sediment dams and conservation measures such as exclosure in watersheds to reduce the effects of erosion throughout the country. The present study was conducted to investigate the effect of watershed management measures on vegetation, sediment and phosphorus content, organic carbon and sediment granulation in Zidasht Taleghan paired watershed.

    Materials and Methods

    The study area is Zidasht Taleghan paired watersheds located in Alborz province, which includes control watershed and treated watershed with an area of 92 and 104 hectares, respectively. Using 1: 25000 topographic maps and field survey in rangeland areas, vegetation types were identified and studied. Also, percentage of canopy cover, rocks and, biomass and bare soil percentage were measured in 35 plots in sample and control watersheds and the average of each factor was calculated. The amount of sediment was also measured by measuring the total volume of sediment accumulated in the reservoir tank of both areas. Three samples were taken from the sediments of each outlet of the watershed and the amounts of total phosphorus, organic carbon and particle size distribution were measured in them. The total amount of phosphorus and organic carbon output from the watersheds was also calculated.

    Results

    The results of vegetation assessment showed that the percentage of vegetation in the treated watershed (53.9) was about 8.7% higher than the control watershed (45.2). The results of evaluation of outflow sediments showed that the amount of outflow sediment in the treated watershed (520.5 tons) was about 72% less than the control watershed (34.06 tons). In other words, the portion of the control watershed was 86.05% and the treated watershed was 13.95% of the total reservoir sediments in the output of the watersheds. The results of particle size distribution also showed that the percentage of particles with a diameter less than 0.5 mm in the treated watershed (26.8) was 18.6% higher than the control watershed (8.2). Also, the amount of total organic carbon (40.26 kg) and total phosphorus (13.44 kg) in the sediments of the treated watershed were 11.81 and 70.88% less than organic carbon (51.9 kg) and total phosphorus (78.82 kg) of control watershed, respectively.

    Conclusion

    Watershed management measures have prevented the transfer of sediment and fertile soil to downstream, especially in the reservoir of Taleghan Dam. Although these elements in the watershed increase soil fertility, improve plant nutrition, increase soil permeability and create strengthening conditions for plants and soil, if they enter the downstream and the main river due to erosion, they will have the opposite role and cause pollution and reduction. The cost of improving water quality will be compensated with implementing watershed management measures, due to the low cost of implementing watershed management measures.

    Keywords: Erosion, sediment, Particle size distribution, Phosphorus, Paired watershed, Zidasht Taleghan
  • Heidar Zarei *, Mohammad Movahedi, Ali Shahabzi Pages 115-131
    Background and purpose

    Development of agricultural lands, the occurrence of droughts, and climate change have made the Maroon-Jarahi basin to become one of the most stressful basins both quantitatively and qualitatively. Due to the existence of numerous irrigation and drainage networks in this basin, it is very important to investigate the effect of returned drainages on the river. Due to having suitable water potential, the study basin has always been suitable for the development of irrigation and drainage networks, also Shadegan Wetland at the end of the basin has increased the importance of quantitative and qualitative water resources management. Therefore, in this study, the effect of drainage from irrigation and drainage networks and traditional agriculture on the quantity and quality of rivers, and more importantly, the endpoint of the Jarahi River and the entrance to Shadegan wetland was investigated. Quantitative and qualitative simulation of the basin for a period of 60-year was performed by the WEAP model. Considering that none of the studies conducted in the Maroon-Jarahi basin has comprehensively and accurately examined all agricultural drains and critical points of the basin from a quantitative and qualitative perspective, so the study was conducted in this regard.

    Materials and methods

    In this study, the WEAP model was used as a comprehensive tool for quantitative and qualitative Modeling and their effect on downstream. First, the WEAP model was calibrated and validated in a period of 5-year (2012-2016) using the observed data. In order to evaluate the results of calibration and validation of the quantitative model, the statistical indices of root mean square error (RMSE), squared correlation coefficient (R2), and NASH model efficiency coefficient were used. The model was implemented for a 60-year simulation period (2017 to 2077) under the control management scenarios of network drainage in terms of quantity and quality to determine the effect of each drainage on the river system of the basin.

    Results

    The results of the model showed that the amount of salinity in the reference scenario is 3.6 (dS m-1) which in comparison with other scenarios only in Matbag drainage transmission scenario with a decrease of 34% (1.2 (dS m-1)) salinity compared to the reference scenario. This rate of salinity improvement is very important at the end of the Jarahi River and the entrance of the Shadegan Wetland and will have an excessive effect on the environment. Also, according to the reliability values of the environmental node of the Jarahi River, the difference between the reliability in the two references and the Matbag drainage transmission scenarios is 0.4%, which shows the minor effect of the Matbag drainage on the flow of the Jarahi River and also the reliability of other scenarios is equal to the reference scenario.

    Conclusion

    According to the results of quantitative and qualitative modeling in the Maroon-Jarahi basin, the Matbag drainage transmission scenario (left drainage network of Ramshir) has the maximum effect in terms of quality compared to other scenarios. If this drain is transferred, the salinity at the end of the basin during the simulation period will decrease by 1.2 (dS m-1) (34%).

    Keywords: Maroon- Jarahi, basin, Modeling, Water resources management, WEAP
  • Mehdi Komasi *, Amir Alizadefard, Masoud Ahmadi Pages 131-151
    Background and objectives

    The groundwater level of Silakhor plain has decreased significantly with the occurrence of successive droughts, industrial growth and increasing water needs. In addition, the cultivation pattern of the region in recent years has tended to cultivate water crops, and the combination of these events raises the need for efficient management in the allocation of limited water resources in the region. In this study, in order to sustainable management of groundwater resources, the optimal cultivation pattern of major crops in Silakhor plain has been determined, with the aim of maximizing farmers' net income and available water and land constraints. In this regard, two approaches to using Linear Programming (LP) and using Multi-Objective Meta Heuristic Algorithms in different exploitation scenarios have been investigated and the performance of different penalty functions in algorithms has been evaluated. Also, how to change the optimal cultivation pattern by increasing groundwater exploitation has been studied.

    Materials and methods

    In the first step, after modeling the rainfall of the last 10 years using Artificial Neural Network (ANN) and Genetic Programming (GP) and selecting a better model in terms of accuracy, rainfall for the next three years was forecasted and groundwater recharge was estimated. Then, for each crop year, 100 different exploitation scenarios were considered according to the groundwater recharge and water exploitation in previous years. In the second step, using LP with the aim of maximizing farmers' incomes and available water and land constraints, the optimal cultivation pattern was obtained in the determined exploitation scenarios. Finally, in order to unbound the problem, the mentioned constraints were implemented as static, dynamic and classified dynamic penalty functions in MATLAB software. Then, the performance of three algorithms NSGA-Ⅱ, SPEA-Ⅱ and PESA-Ⅱ with the objective functions of maximizing farmers' incomes and minimizing penalty functions, to achieve the optimal cultivation pattern obtained from LP was examined.

    Results

    The results of this study indicate that although with the increase of groundwater exploitation, farmers' incomes increase in the optimal cultivation pattern; However, in the exploitation of more than 223.5, 222.2 and 225.1 million m3 for the cropping years 2020-2021, 2021-2022 and 2022-2023, respectively, the limitation of the total arable land in Silakhor plain prevents the increase of crop cultivation and the area under cultivation of crops remains constant and consequently the income of farmers does not change. The results of the study of algorithms and penalty functions also show that in this problem, the best performance among the algorithms belongs to SPEA-Ⅱ, PESA-Ⅱ and NSGA-Ⅱ algorithms, respectively, with an average number of iterations of 12.1, 14.5 And is 17.8. Among the penalty functions in all three algorithms, the best performance belongs to the classified dynamic, dynamic and static penalty functions with an average number of repetitions of 13.1, 13.7 and 17.5, respectively.

    Conclusion

    In general, it can be seen that the optimization of the cultivation pattern in different exploitation scenarios provides a comprehensive view to the authorities for the sustainable management of valuable and limited water resources and its optimal allocation. In this regard, the use of SPEA-Ⅱ algorithm with classified dynamic penalty function in determining the optimal cultivation pattern leads to desirable results.

    Keywords: Optimization, Linear programming, NSGA-Ⅱ, SPEA-Ⅱ, PESA-Ⅱ
  • Mehdi Dastourani *, Ziba Roosta, Zohere Abdollahi Salmabad Pages 153-171
    Background and purpose

    The formation of jumps in relaxation ponds plays an effective role in the depletion of flow energy at the bottom of aquatic structures. Hydraulic jump is a type of fast variable currents that changes from supercritical to subcritical mode if the channel conditions downstream are suitable. In this research, a new method has been proposed to reduce the conjugate depths and jump lengths, in which the characteristics of a fast free rectangular jet and floor roughness have been used to influence the jump characteristics. The fast jet hits the jump and the amount of motion transferred to it affects the jump characteristics and position.

    Materials and Methods

    In this study, a laboratory study was performed with a set of experiments in a channel with glass walls 10 meters long, 0.3 meters wide and 0.5 meters high. In order to investigate the effect of flow rate, jet angle, inverted slope and floor roughness at 2, 2.5 and 3.2 liters per second on the hydraulic jump profile of three flow rates, the angle with a maximum displacement of 90 degrees, 60 degrees per second for Jet and four angles were used for the horizontal direction of the jet, including the displacement of the beginning of the jump and the angle without changing the beginning of the jump and three types of roughness.

    Results

    The experimental results showed that for a given jet angle, at different discharges, the hydraulic jump has no displacement, which was named as the inert angle. With the increase of the jet angle, the jump moved upwards and from one angle onwards, the jump did not move upwards, which was also named as the maximum displacement angle of the jump. Changing the angle and flow rate of the jet reduced or increased the secondary depth, jump length, relative energy loss and shear force of the bed. The reverse slope and roughness reduced the hydraulic jump characteristics. At a slope of 2.25 and a distance of d and a jet angle of 3.2, the most changes were observed in the hydraulic jump characteristics.

    Conclusion

    Experimental results showed that by increasing the shear stress, it intensifies the effect of reverse slope and increases the roughness of the channel floor due to increasing shear stress, intensifies the effect of reverse slope on the length of the jump. In these changes, the effect of the downward component of the weight force on the reverse slope and the increase in shear stress on the rough bed can be considered as the main cause of the changes. Inserting the jet into the jump at an angle greater than the inert angle reduces the ratio of conjugate depths, jump lengths, and increases energy loss and floor shear forces.

    Keywords: Hydraulic jump parameters, Rectangular Free jet, Reverse slope, Jump length. Half cylindrical roughness
  • MohammadBagher Farhangi *, Nasrin Ghorbanzadeh Pages 173-190
    Background and Objective

    In recent years, many coastal areas have been exposed to the pollutant threats. The occurrence of pathogenic bacteria in recreational beaches has made difficulties in these areas. Resistance of these bacteria to antibiotics has also worsened the situation. Therefore, this study aimed to investigate the occurrence of coliforms and antibiotic resistant Escherichia coli, as an indicator bacterium, in the swash zone of Caspian Sea, Guilan province.

    Materials and Methods

    Nine popular coastal areas in Guilan province including Rudsar, Chamkhaleh, Aminabad, Jafroud, Sahele-Ghou (Anzali), Rezvanshahr, Gisum, Sahele-Zomorrod (Haviq), and Astara were selected for this study. The sand beaches were sampled in three replications from 0-20 cm depth in the swash zone. The coliform number was counted on the EMB medium. pH and EC were also measured in 2:1 sand:distilled water suspension. Then, E. coli as an indicator bacteria was isolated and its resistance to antibiotics was determined by disk diffusion method on Mueller-Hinton agar medium. Broad spectrum antibiotics including cephalexin, gentamicin, doxycycline, ceftriaxone, ciprofloxacin and trimethoprim were tested. Data for pH, EC and coliform number were analyzed in a completely randomized design and for the zone of inhibition (ZOI) test a factorial arrangement experiment in a completely randomized design was adopted. Also, mean comparisons were done by Tukey test (p<0.05).

    Results

    In all sampled areas, the pH was alkaline and its highest value was obtained in the Jafroud beach sand. The highest EC value was obtained in Aminabad beach sand which was significantly different from EC values in other sampled sites (p<0.05). The highest number of coliforms was obtained in Sahele-Zomorrod sand beach (5.8 Log CFU g-1). The effect of sampling site and antibiotic interactions on the ZOI of E. coli showed that in three sampling sites including Astara, Gisum and Rezvanshahr the isolated E. coli was resistant to none of the tested antibiotics. In the other six sites except Sahele-Ghou (Anzali), it showed resistance to cephalexin. The isolated E. coli showed resistance only to cephalexin in Jafroud. While it also showed resistance to ceftriaxone in Rudsar, Chamkhaleh (eastern beaches), Sahele-Ghou, and Sahele-Zomorrod.

    Conclusion

    Overall, the beach sand of the western coastal areas had a lower pH and EC values and higher total coliform number compared to the eastern and central coastal areas. In all studied places, the coliform number was above the standard level for recreational sites. In eastern coastal areas; Chamkhaleh and Roudsar, isolated E. coli showed resistance to both cephalexin and ceftriaxone antibiotics. Thus, the management of microbial contamination especially those that are resistant to antibiotics needs more attention in the eastern coastal areas in Guilan province.

    Keywords: Ceftriaxone, Cephalexin, Chamkhaleh, Roudsar, ZOI
  • Alireza Eslami *, Seyed Javad Mirisoliman, Marziye Rashidi Pages 191-205
    Background and Objective

    Nowadays, decision-makers consider the integrated management of crisis and risk management in the face of drought. So far, the North Khorasan Province has suffered a lot of damage due to the drought risk. Therefore, in this case study, determining drought vulnerability and type of meteorological drought risk condition are major research problem in the last three decades, especially.

    Materials and Methods

    In this research, the Deciles Index (DI) was used to determine meteorological drought conditions. Firstly the monthly rainfall statistics were collected and tested for accuracy, precision and homogeneity of data from 27 selected meteorological and rain gauge stations during the period from 1990 to 2015. Accordingly, the factor of percentage of droughts occurrence and were determined with yearly time scale for each station, and then the Drought Hazard Index (DHI) was extracted for each of the different intensities. Then, the drought hazard index was extracted by assigning weights and degrees to each drought class based on drought severity. Meteorological drought vulnerability was also calculated using physical and socio-economic indicators. Subsequently, vulnerable areas of drought were identified. Finally, drought Risk quantification was calculated based on two factors: potential drought hazards and vulnerability rate, and then drought risk areas were specified.

    Results

    The results of research on drought conditions showed that the most severe droughts occurred in the region in 1990, 1995, 2001 and 2008. Based on the drought hazard index, the results showed that the south western area and part of the northeast of the region, equal to 41.13% of the province, is a region that is prone to severe droughts. The largest of area (64.36% of the area) that located in the eastern part of the province has had severe drought vulnerability. Generally, about 85 percent of the total area of North Khorasan province has been affected by severe to moderate drought vulnerability. Also, about 75 percent of the entire area of the province has a moderate to severe drought risk.

    Conclusion

    The results of this study indicate that the hazards and vulnerabilities caused by meteorological drought seriously threaten North Khorasan province. The meteorological drought risk maps can be a helpful alert tool at risk reduction plans for all policy makers, managers and stakeholders in the research area. This issue is of particular importance in the planning of agricultural activities, the optimal use of water resources and green water management, especially in this province, where the livelihood of its agricultural also depends on rain-fed agriculture.

    Keywords: Drought hazard, Vulnerability index, risk management, meteorological drought, North Khorasan Province
  • Salim Atabay, Mohsen Masoudian *, Ramin Fazloula Pages 207-215
    Background and Objectives

    The city of AqQala has been constantly exposed to floods in the Gorganrood River in the past, which is determined by examining the general characteristics of water structures, especially the historic bridge in the city center. The flood of March 2019 was one of the most destructive floods in this region, which left very bitter memories for our compatriots. In the management of this flood, a series of previous studies using different flow simulation models, past experiences to deal with floods and using the experiences of previous floods should increase accuracy, speed and reduce costs. At the time of the flood and the entry into the city of AqQala, in order to drain the water, those involved in the ring road and the railway line that was located in the flood route were considered to be the main reason for the large flood in the northern part of AqQala and the persistence of floods in the city. Destroyed in several places. Therefore, in this study, the effect of the ring road and railway line on the flooding rate of AqQala city has been investigated.

    Materials and Methods

    This research was conducted using HEC-RAS, GIS software and HEC-GeoRAS add-on. In order to investigate the effect of the ring road and railway line on the flood rate of AqQala city, this effect in three scenarios (absence of ring road and railway line, existence of ring road and railway line with coils installed in the route and existence of ring road and railway line It was discussed along with the embedded culverts and the cracks created in the path during the flood) was discussed.

    Results

    Examining the three scenarios discussed in this study, it was found that in the first scenario, we see flooding of a large area of the city of AqQala, so that 1.38 square kilometers of the city has been flooded. The second scenario shows an increase in flooding and intensification of floods in the city compared to the first scenario, which causes flooding of 2.53 square kilometers of residential land, and the third scenario shows the positive effect of cracks created during floods to reduce flooding in the city Which has reduced the amount of flooding to 1.98 square kilometers.

    Conclusion

    Although the low level of ground level in some areas of AqQala city such as Eidgah, Moallemabad and Hakimabad, the flooding of these areas is obvious, a comparison of the first and second scenarios showed that the location of the ring road and rail line Railway in the direction of flood movement has increased the extent of flooding and submergence of some other areas and neighborhoods and the persistence of flood flow in the city of AqQala. On the other hand, by comparing the second and third scenarios, it can be concluded that the lack of procrastination and rapid decision-making regarding the gap on the ring road and railway line, could have reduced the relative flooding of the city and the persistence of floods and submerged some Avoid areas.

    Keywords: AqQala, Ring Road, flood, HEC-RAS, GIS