فهرست مطالب

پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز
پیاپی 24 (پاییز و زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/12/05
  • تعداد عناوین: 27
|
  • فاطمه کاتب، اباذر اسمعلی عوری*، رئوف مصطفی زاده، معراج شرری، زینب حزباوی صفحات 1-12
    مقدمه و هدف

    اجرای شیوه های مدیریتی و جلب مشارکت بهره برداران به دلیل تغییر ادراک و انتظارات ذینفعان با چالش هایی همراه است. لازمه مشارکت فعال در تصمیم گیری های مربوط به اقدامات آبخیزداری، معرفی ویژگی های جامعه، افراد موثر و انواع ذی نفعان دخیل می باشد. در همین راستا، پژوهش حاضر با هدف تعیین رویکرد ذی نفعان دولتی و محلی در تصمیم گیری مشارکتی برای اقدامات آبخیزداری حوضه انارچای مشگین شهر، استان اردبیل با محاسبه نسبت نیمرخ سیاسی (PPR) و شاخص حل تعارض (IR) انجام شد.

    مواد و روش ها

    به منظور تعیین رویکرد گروه های مختلف مشاغل از طریق طراحی پرسشنامه، میزان تاثیر طرح های آبخیزداری در بهبود درآمد آبخیزنشینان و ارزیابی میزان مشارکت آبخیزنشینان در اجرای طرح ها و کاهش تعارض و افزایش همیاری جوامع محلی بررسی شد. سپس شاخص های PPR و IR برای تمامی گروه های ذی نفع محاسبه و تحلیل شد. به منظور تعیین رویکرد گروه های مختلف از طریق طراحی پرسشنامه، میزان تاثیر طرح های آبخیزداری در بهبود درآمد آبخیزنشینان و ارزیابی میزان مشارکت آبخیزنشینان در اجرای طرح ها و کاهش تعارض و افزایش همیاری جوامع محلی بررسی شد. سپس شاخص های PPR و IR برای تمامی گروه های ذی نفع محاسبه و تحلیل شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که مقدار PPR در دامنه صفر و 38 متغیر بوده است. به نحوی که از بین گروه های مورد بررسی، کم ترین مقدار PPR نشان از مخالفان تصمیم هستند، برخی از گروه ها با مقدار PPR صفر نسبت به موضوعات مطرح شده رویکردی متعادل داشته اند. هم چنین، میزان IR بین 1- و 1 متغیر بوده است. کم ترین مقدار آن برای گروه اساتید (مخالف اجرای تصمیم) در رابطه با اجرای تصمیمات اتخاذ شده نسبت به اثرات اقدامات مکانیکی در حفاظت از آب و خاک می باشند و میزان شاخص IR کم تر از 1 است. قابل ذکر است که در رابطه با همین موضوع، میزان IR برای اکثریت گروه ها نزدیک به 1 ارزیابی شد و نشان دهنده این است که این مساله در برنامه یزی ها توسط ذی نفعان و گروه ها حل شده است.

    نتیجه گیری

    نسبت نیمرخ اجتماعی ضمن تعیین و اولویت بندی دیدگاه های گروه های مختلف تصمیم گیر و ذی نفع می تواند در مدیریت موثر اقدامات بر اساس نقاط قوت و ضعف فرآیند مشارکت آبخیزنشینان مفید واقع شود. در این راستا، تقویت مشارکت ذی نفعان و گروه های موثر و نیز رفع موانع در گروه های کم اثر می تواند در فرآیند برنامه ریزی مدنظر قرار گیرد.

    کلیدواژگان: تصمیم گیری، حل مساله، قدرت نفوذ، مدیریت منابع، نیمرخ اجتماعی
  • محسن توکلی*، حسن فتحی زاد، محمود حمیدیان صفحات 13-27
    مقدمه و هدف

    فرآیند مدیریت استراتژیک شامل تعیین اهداف، شناسایی نقاط قوت و ضعف (عوامل درونی)، شناسایی فرصت ها و تهدید ها (عوامل بیرونی)، تعیین اهداف بلند مدت و تعیین استراتژی های گوناگون، محاسبه و ارزیابی عملکرد می باشد. هدف از پژوهش حاضر بررسی کارایی مدل SWOT در تهیه سند راهبردی مدیریت جامع حوزه آبخیز میمه در استان ایلام می باشد.

    مواد و روش ها

    تحقیق حاضر در سه زیرحوزه از حوزه آبخیز میمه انجام شده است. این حوزه به عنوان حوزه آبخیز پایلوت استان ایلام همزمان با سایر نقاط کشور در طرح مدیریت جامع حوزه های آبخیز کشور ثبت شده است که با مساحت 20584 هکتار در استان ایلام و در شهرستان دهلران واقع شده است. برای جمع آوری اطلاعات و داده های مورد نیاز از بررسی های اسنادی، کتابخانه ای و مطالعات میدانی استفاده و با توجه به اطلاعات بدست آمده و چندین مصاحبه اکتشافی با متخصصین و کارشناسان مربوطه نقاط ضعف، قوت، فرصت ها و تهدیدهای مربوط به حوزه مورد مطالعه مشخص گردید و در مجموع 22 نقطه قوت و فرصت به عنوان مزیت ها و 25 نقطه ضعف و تهدید به عنوان محدودیت های پیش روی حوزه آبخیز میمه شناسایی گردید و این 47 عامل برای تحلیل داده ها و تدوین استراتژی های بهینه و با استفاده از مدل SWOT، در معرض رای و قضاوت 30 نفر، متشکل از متخصصین و خبرگان دانشگاهی، کارشناسان و مدیران مربوطه و مردم محلی قرار گرفت، سپس برای وزن دهی و امتیاز گذاری عوامل، از روش تحلیل سلسله مراتبی AHP استفاده و در مرحله بعد امتیاز وزنی هر معیار محاسبه شد. در نهایت با استفاده از مدل SWOT به ارایه راهبردهای استراتژیک حوزه آبخیز میمه پرداخته و برای اولویت بندی استراتژی ها از ماتریس برنامه ریزی کمی QSPM استفاده شده است.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که در گروه نقاط قوت، گزینه "وجود رودخانه های پرآب و دایمی" با امتیاز وزنی 0/364 به عنوان مهم ترین نقطه قوت و گزینه "نداشتن الگوی کاشت مناسب، نداشتن آمایش کشاورزی و منابع طبیعی در مقیاس های کاربردی" با امتیاز وزنی 0/312 به عنوان مهمترین نقطه ضعف حوزه شناسایی شدند. در گروه فرصت ها، گزینه "مشارکت دادن جامعه محلی در اجرای پروژه های منابع طبیعی" با امتیاز وزنی 0/351 به عنوان مهم ترین فرصت و همچنین گزینه "پیامدهای منفی تغییر اقلیم با توجه به اثرپذیری قطعی منابع طبیعی استان" با امتیاز وزنی 0/507 به عنوان مهم ترین تهدید حوزه آبخیز میمه مشخص شده است.

    نتیجه گیری

    نتایج حاصل از تشکیل ماتریس های IFE و EFE و وزن استراتژی ها نشان داد که برنامه ریزی های آینده نگر منطقه بایستی فرصت های منطقه را در راستای توسعه قوت ها و غلبه بر ضعف ها، همواره مد نظر قرار گیرند.

    کلیدواژگان: راهبرد، ماتریس عوامل داخلی، ماتریس عوامل خارجی، میمه، AHP
  • آتیکه افضلی*، علی سیرجانی صفحات 28-44
    مقدمه و هدف

    امروزه استفاده از امکانات موجود در جوامع برای جلوگیری از انواع بحران های احتمالی و یا کاهش میزان خسارات وارده الزامی هست. برای مقابله با این بحران ها ایجاد مراکز مدیریت بحران با اهدافی چون انجام اقدامات پیشگیرانه، آمادگی و مقابله با بحران، امدادرسانی به مناطق بحران زده، اسکان موقت حادثه دیدگان ضروری هست. یکی از چالش های اصلی ایجاد سازمان های مدیریت بحران، مکان یابی بهینه آن هاست، چراکه قرارگیری این مراکز در مکانی درست و مناسب باعث بالا رفتن کارایی آن ها می شود. این پژوهش با هدف مکان یابی مناطق بهینه احداث سایت های مدیریت بحران در شهر بابل انجام شده است.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه،معیارهای موثر در مکان یابی شامل: شیب، جهت شیب، ارتفاع، فاصله از کاربری تجاری، درمانی، اداری، انتظامی، مذهبی، آموزشی، فاصله از راه و رودخانه انتخاب گردیده و توسط کارشناسان به روش AHP وزن دهی شده است. پس از همسان سازی کلیه لایه های اطلاعاتی، الگوریتم تحلیل سلسله مراتبی و الگوریتم های فازی با هدف یافتن مکان بهینه بر آن ها اعمال گردید.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که در پهنه بندی به روش AHP، 168 هکتار مساحت معادل 5/56 درصد بهترین شرایط را برای ایجاد سایت مدیریت بحران در شهر بابل دارا است و در روش فازی چهار عملگر GAMA, Product, AND, OR استفاده گردید، که عملگر  ANDدارای نتیجه بهتری نسبت به دیگر عملگرها بوده است، در عملگر فوق، 103 هکتار برابر با 3/4 درصد مساحت شهر مستعد برای ایجاد سایت مدیریت بحران است.

    نتیجه گیری

    خروجی مدل های طراحی شده با روش سلسله مراتبی و منطق فازی باهم متفاوت بوده است. دلیل این تفاوت در نظر گرفتن معیارها بدون دخالت دادن وزن در مدل فازی و در نظر گرفتن لایه ها با وزن مختلف در مدل AHP بوده است. نتایج خروجی مدل AHP به دلیل دخالت دادن نظرات کارشناسی دقیق تر بوده چراکه با وزن دهی معیارهای مختلف ترکیب شده است.

    کلیدواژگان: بابل، مخاطرات محیطی، مدیریت بحران، مکان یابی، منطق فازی، AHP، GIS
  • محمدمهدی تقوی گرجی، مهدی وفاخواه*، شعبانعلی غلامی صفحات 45-53
     مقدمه و هدف

    عدم وجود مدیریت صحیح استفاده از اراضی در یک حوزه آبخیز، تاثیرات نامناسبی بر منابع موجود در آن دارد. بهینه‏ سازی کاربری اراضی یکی از راه کارهای مناسب برای دست‏یابی به توسعه پایدار و کاهش هدررفت منابع می‏ باشد. تحقیق حاضر در حوزه آبخیز کسیلیان واقع در شهرستان سوادکوه به منظور تعیین مناسب‏ترین ترکیب کاربری اراضی برای کاهش وقوع سیلاب و بیشینه‏ سازی سود صورت گرفته است.

    مواد و روش ها

    در ابتدا کلیه مطالعات موجود شامل مطالعات فیزیوگرافی، خاکشناسی، پوشش گیاهی، هیدرولوژی، اقتصادی- اجتماعی از شرکت آب منطقه‏ ای و اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان مازندران جمع ‏آوری و طی بازدیدهای صحرایی تکمیل شد. بدین منظور با استفاده از پرسش‏نامه هزینه و درآمد هر یک از کاربری های اراضی حوضه به دست آمده و همچنین میزان سیلاب در کاربری های مختلف با استفاده از نرم افزار HEC-HMS و استفاده از اطلاعات سه واقع بارش در سال های 75-1370 مربوط به ایستگاه باران نگاری سنگده و هیدروگراف سیلاب همین وقایع در ایستگاه هیدرومتری ولیک بن واقع در خروجی حوضه انجام گردید. همچنین نقشه‏ های شیب و عمق خاک طبق استانداردهای استفاده از اراضی به عنوان ورودی توابع هدف و محدودیت‏ های مدل بهینه ‏سازی کاربری اراضی تهیه شد. مدل برنامه ‏ریزی خطی چند هدفی، با استفاده از روش سیمپلکس در نرم ‏افزار ADBASE نوشته و حل شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد به طور کلی، میزان سیلاب از 0/89 متر‏مکعب در ثانیه قبل از بهینه‏ سازی کاربری اراضی، به 0/74 متر‏مکعب در ثانیه، بعد از بهینه‏ سازی کاربری اراضی کاهش یافته و این بیانگر کاهش 24/49% میزان سیلاب است. همچنین میزان سودآوری کاربری‏ های اراضی مختلف در حوزه آبخیز مورد مطالعه از 25085/102 میلیون ریال در سال، قبل از بهینه‏سازی کاربری اراضی، به 14692/902 میلیون ریال بعد از بهینه ‏سازی کاربری اراضی کاهش یافته و این بیانگر کاهش 56/58% میزان سودآوری حوزه آبخیز پس از بهینه‏ سازی کاربری اراضی طبق معیارهای استاندارد است.

    نتیجه گیری

    از میان کاربری های اراضی مختلف، کاهش اراضی کشت دیم و افزایش اراضی جنگل حساس ترین کاربری های اراضی در حوزه آبخیز کسیلیان می باشند که بیشترین تاثیر را در کاهش سود و مقدار سیلاب دارند.

    کلیدواژگان: برنامه ریزی خطی، بهینه سازی، حوزه آبخیز کسیلیان، کاربری اراضی، کاهش سیلاب
  • مه نوش مقدسی*، مهدی مردیان، محسن پارسا صفحات 54-64
    مقدمه و هدف

    امروزه با توسعه بخش شهری، صنعتی و کشاورزی استفاده از آب های زیرزمینی اهمیت بیشتری یافته است. بنابراین پایداری و توسعه بهره برداری از آب های زیرزمینی برای انواع مشتریان و اهداف مختلف، امری ضروری است که ویژگی های کمی و کیفی آن مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرد.

    مواد و روش  ها

    شبکه عصبی تطبیقی فازی (FANN) و روش زمین آماری مبتنی بر سیستم اطلاعات جغرافیایی برای دشت کمیجان، استان مرکزی، ایران استفاده شده است. ابتدا داده های 36 حلقه چاه از شرکت آب و فاضلاب روستایی جمع آوری شد. سپس با استفاده از انواع نیمه واریوگرام مانند: گوسی، خطی، کروی و همچنین کریجینگ و کوکریجینگ، مدل زمین آماری با استفاده از شاخص های R2 و RMSE مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس برای مدل شبکه عصبی تطبیقی فازی توابع عضویت مانند: مثلثی، زنگ تعمیم یافته و گاوسی بررسی شد و بهترین مدل با استفاده از شاخص های R2 و RMSE تعیین شد.

    یافته ها

    با توجه به نتایج R2 و RMSE در مدل های زمین آماری، کروی، خطی و نمایی به ترتیب برای متغیرهای EC، TDS و pH بهترین انتخاب شدند. همچنین بر اساس نیمه واریوگرام، روش کریجینگ عملکرد بهتری نسبت به روش کوکریجینگ برای تمامی متغیرهای مورد مطالعه با ضریب تعیین بالا به ترتیب 0/73، 0/66 و 0/85 برای EC، TDS و pH و کمتر در RMSE دارد .نتایج نشان داد که در شبکه عصبی تطبیقی ​​فازی، متغیر EC، تابع زنگ تعمیم یافته فازی با ضریب همبستگی 0/98 و میانگین مربعات خطای 144/54 در مرحله آزمون، خوب است. برای متغیر TDS، تابع گاوسی با ضریب همبستگی 0/98 و میانگین مربعات خطای 0/33 119 در مرحله آزمون بهترین است. همچنین برای متغیر pH، تابع زنگ تعمیم یافته با ضریب همبستگی 0/99 و میانگین مربعات خطای 103/10 در مرحله آزمون عملکرد بهتری نسبت به سایر توابع فازی در مدل سازی دارد. با مقایسه نتایج شبکه عصبی تطبیقی ​​زمین آماری و فازی می توان دریافت که مدل FANN نسبت به مدل زمین آماری کارایی بالاتری دارد.

    نتیجه گیری

    نتایج نقشه های پهنه بندی نشان داد که در قسمت شمالی دشت EC کم و در مرکز و غرب EC بالای µSiemens/cm 2000 است. همچنین برای متغیر TDS، در قسمت شمالی دشت کم و در جنوب و جنوب غربی بالای 1000 میلی گرم در لیتر است. همچنین تغییرات مقدار pH  نشان داد که تغییرات این متغیر کم بوده و بیشترین میزان pH در قسمت شمالی و کمترین آن در قسمت جنوبی است.

    کلیدواژگان: شبکه عصبی مصنوعی، مدل کریجینگ، مدل کوکریجینگ، هدایت الکتریکی، ANFIS
  • ابراهیم اسعدی اسکویی، مژده جامعی* صفحات 65-76
    مقدمه و هدف

    رطوبت خاک سطحی یکی از مولفه های اساسی سامانه اقلیمی زمین و چرخه هیدرولوژیکی است که نقش مهمی در کاربری های علمی و عملی مختلف نظیر پیش بینی عددی هواشناسی، پایش وقایع فرین، مدل سازی هیدرولوژیکی، مطالعات تغییراقلیم و مدیریت منابع آب دارد. سنجش از دور مایکروویو قابلیت منحصربه فردی برای برآورد جهانی رطوبت خاک در سطوح گسترده دارد، در این خصوص ماهواره اسموس آژانس فضایی اروپا اولین ماموریت اختصاصی برای پایش جهانی رطوبت خاک است که از سال 2009 فعالیت دارد. هدف این تحقیق استخراج داده های رطوبت خاک از محصولات ماهواره اسموس (BEC _L3_SM_SMOS) و تولید نقشه های رطوبت خاک در مقیاس های زمانی مختلف برای ایران و نیز ارزیابی تغییرات مکانی و زمانی این داده ها  (دوره آماری 2010 تا 2019) برای کشور است.

    مواد و روش ها

    در راستای هدف تحقیق، یک مدل با استفاده از قابلیت های Model Builder نرم افزار Arc Map به منظور خواندن و استخراج باند رطوبت خاک از محصولات BEC _L3_SM_SMOS ماهواره اسموس و تولید نقشه های میانگین رطوبت خاک برای ایران توسعه داده شد. به منظور بررسی منابع تداخل فرکانس رادیویی (RFI) محصولات اسموس، نقشه های احتمال رخداد RFI اسموس در ایران در دوره آماری مطالعاتی مورد ارزیابی قرار گرفت و مشخص شد که داده های مدار صعودی اسموس در ایران کمترین درصد RFI را دارند. براین اساس از محصولات (ASC) BEC _L3_SM_SMOS برای تولید نقشه های رطوبت خاک کشور استفاده گردید.

    یافته ها

     نتایج حاصل از اجرای مدل توسعه داده شده در تحقیق، دستیابی به نقشه های میانگین ماهانه، فصلی و سالانه رطوبت خاک از محصولات ماهواره ی اسموس طی 10 سال برای ایران است. ارزیابی تغییرات زمانی نقشه های میانگین ماهانه رطوبت خاک اسموس بیانگر آن است که بالاترین مقدار بیشینه ماهانه رطوبت خاک (m3m-3854/0) در ماه می رخ داده است. همچنین بیشترین میانگین ماهانه رطوبت خاک مربوط به ماه های فوریه (m3m-3 0/087)، مارس (m3m-3 0/086) و آوریل (m3m-3 0/086) بوده و کمترین میانگین ماهانه رطوبت خاک در ماه های اوت (m3m-3 0/034) و سپتامبر (m3m-3 0/037) رخ می دهد. ارزیابی نقشه میانگین سالانه (10 سال) رطوبت خاک کشور، حاصل از داده های ماهواره اسموس، نشان داد که رطوبت خاک بین مقادیر کمینه 0/002 و  بیشینه  m3m-30/78  در سطح کشور متغیر بوده و متوسط میانگین 10 ساله رطوبت سطحی خاک برای کل ایران بر اساس داده های ماهواره اسموس برابر m3m-3 0/063 است.

    نتیجه گیری

    باتوجه به کمبود داده های رطوبت خاک در ایران و توانایی ماهواره اسموس در تولید داده های رطوبت خاک با کیفیت مطلوب، می توان از محصولات این ماهواره برای کاربردهای مختلف در ایران استفاده نمود. از نقشه های میانگین رطوبت خاک ماهانه، فصلی و سالانه حاصل از این تحقیق می توان در مطالعات منطقه ای مدل های هیدرولوژی، بهبود و افزایش دقت مدل های پیش بینی هواشناسی، مدیریت منابع آب، مطالعات تغییر اقلیم، برنامه ریزی آبیاری در کشاورزی و هوشمندسازی آبیاری دارند.

    کلیدواژگان: رادیومتری باند-L، رطوبت خاک ماهواره ای، ماهواره اسموس، مایکروویو غیرفعال، نقشه رطوبت خاک
  • علی خلیلی*، آریان اسروش، مرتضی پور زارع صفحات 77-87
    مقدمه و هدف

    حوادث سیلابی به عنوان زیان بارترین فاجعه طبیعی، طی 20 سال گذشته 47 درصد فجایع مرتبط با اقلیم دنیا را تشکیل داده اند. در ایران نیز حوداث سیلابی هرساله خسارات گسترده ای به همراه داشته اند که اهمیت ارزیابی آسیب پذیری شهرها در برابر سیلاب را روشن می سازد. اما این ارزیابی ها که با بهره گیری از سیستم های اطلاعات جغرافیایی انجام می شوند، نیازمند تخصص نظری و تسلط بر تنظیمات پیشرفته نرم افزار ArcGIS هستند. این مشکلات، کاربست گسترده چنین ارزیابی هایی در سراسر کشور را محدود می کنند و منجر به هزینه بر و زمان بر شدن آن ها و دشواری به روزرسانی نتایج ارزیابی می شوند. در این پژوهش تلاش شده است تا با ارایه افزونه ای کارآمد برای نرم افزار ArcGIS ضمن توجه به مشکلات مذکور، خلاء نبود این افزونه ی بومی در کشور نیز مورد توجه قرارگیرد.

    مواد و روش ها

    بدین منظور ابتدا به روش اسنادی مقالاتی با محوریت تحلیل آسیب پذیری ناشی از سیلاب که در مقیاس شهری تدوین شده بودند مرور شدند و تعداد تکرار معیارهای موثر بر آسیب پذیری در این مقالات مشخص گردید. در نتیجه شش معیار پرتکرار شناسایی شد و با توزیع پرسشنامه نظرات متخصصان در خصوص درجه اهمیت این معیارها نسبت به یکدیگر (مطابق روش AHP) اخذ شد. سپس معیارها با کمک نرم افزار ExpertChoice وزن دهی شدند. در گام بعد برای طراحی فرآیند پردازش های افزونه از ModelBuilder و برای ایجاد پردازش های مورد نیازی که در ArcGIS وجود نداشتند، از زبان برنامه نویسی Python استفاده شد.

    یافته ها

    افزونه طراحی شده متشکل از 56 مرحله پردازش داده است که از 15 ابزار موجود در نرم افزار ArcGIS و سه ابزار کدنویسی شده اختصاصی توسط محققین، از جمله یک ابزار منطقی-شرطی، تشکیل شده است. برای افزایش انعطاف پذیری افزونه، ضرایب معیارها به عنوان پیش فرض هایی قابل تغییر در افزونه وارد شده اند و برای خلق محیطی کاربرپسند، از زبان فارسی در پنجره اولیه افزونه، استفاده شده است. افزونه تولیدشده پس از اجرای پردازش ها، نقشه امتیاز آسیب پذیری نهایی و نقشه های مجزای معیارهای شش گانه را نمایش می دهد و فایل آن ها را در پوشه ای که کاربر (پیش از اجرا) مشخص کرده است، به صورت MXD و GDB ذخیره می کند. به منظور سنجش عملکرد افزونه، شهر چالوس مورد ارزیابی قرار گرفت و تمام پردازش ها ظرف نه دقیقه انجام و نتایج ارایه و ذخیره شدند. بر اساس نتایج 14 درصد شهر در پهنه بسیار آسیب پذیر، 56 درصد در پهنه متوسط و 30 درصد در پهنه با آسیب پذیری کم واقع شده است.

    نتیجه گیری

    بر اساس نتایج سنجش عملکرد، پس از ورود داده ها و مشخص کردن پوشه خروجی توسط کاربر، پردازش های آسیب پذیری توسط افزونه بدون خطا انجام شد و خروجی ها به تفکیک مذکور در پوشه مشخص شده ذخیره گردید که نشان از عملکرد مناسب این افزونه است.

    کلیدواژگان: آسیب پذیری، سیلاب، فرآیند تحلیل سلسله مراتبی، AHP، ArcGIS، ModelBuilder، Python
  • حمزه سعیدیان*، حمیدرضا مرادی صفحات 88-96
    مقدمه و هدف

    اکوسیستم های طبیعی دارای نظم و تعادل خاص خود می باشند مگر اینکه تحت تاثیر یک نیروی خارجی دچار بی نظمی گردند، که متاسفانه انسان با بهره برداری بی رویه و غیر اصولی از برخی عناصر آن باعث بهم ریختگی در بسیاری از حوزه های آبخیز شده است. یکی از عمده ترین پیامدهای این نوع بهره برداری تشدید تولید رواناب می باشد که باعث افزایش فراوانی و بزرگی سیل و فرسایش و فقر خاک می شود. سازند گچساران یکی از سازندهای مهم فرسایش پذیر در ایران می باشد. این سازند حدود 1600 متر بستر داشته و از نظر سنگ شناسی مشتمل بر نمک، انیدریت، مارن های رنگارنگ آهک و مقداری شیل می باشد. بنابراین تحقیقات علمی درباره میزان رواناب و فرسایش سازند گچساران ضروری است که از اهداف اصلی پژوهش حاضر می باشد.

    مواد و روش ها

    در این تحقیق به منظور تعیین مهم ترین عوامل موثر در تولید رواناب کاربری های مختلف نهشته های سازند گچساران، بخشی از حوزه آبخیز کوه گچ شهرستان ایذه با مساحت 1202 هکتار انتخاب گردید. این تحقیق به منظور تعیین رابطه بین رواناب تولیدی بوسیله باران ساز با برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک مانند درصد شن، ماسه، رس، سیلت، اسیدیته، هدایت الکتریکی، رطوبت، کربنات کلسیم و ماده آلی در کاربری های مختلف سازند گچساران انجام گرفت. سپس نمونه برداری رواناب در شش نقطه و با سه تکرار در سازند گچساران و در شدت های مختلف بارش 0/75، 1 و 1/25 میلی متر در دقیقه در سه کاربری مرتع، منطقه مسکونی و اراضی کشاورزی به کمک دستگاه باران ساز انجام شد. به منظور بررسی عوامل موثر در تولید رواناب، نمونه برداری از خاک در لایه 20-0 سانتی متری نیز به همان تعداد برداشت رواناب صورت گرفت. به منظور انجام تحلیل های آماری از نرم افزار SPSS و  EXCELاستفاده گردید.

    یافته ها

    مهم ترین عوامل موثر در تولید رواناب به کمک رگرسیون چند متغیره شناسایی شدند. نتایج نشان داد که تولید رواناب در کاربری های مختلف سازند گچساران در شدت های مختلف، دارای اختلاف معنی داری با هم هستند. دراین تحقیق به خوبی نشان داده شد شناخت پارامترهای خاکی در افزایش و کاهش رواناب در سازند گچساران بسیار حایز اهمیت می باشند.

    نتیجه گیری

    مدل های رگرسیونی به دست آمده نشان دادند که در افزایش و کاهش رواناب کاربری های مختلف از بین عامل های اندازه گیری شده در سازند گچساران شاخص های مقادیر آهک و رس خاک بیشترین نقش را داشته اند.

    کلیدواژگان: باران ساز، رواناب، سازند گچساران، کاربری
  • وحید عیسی زاده*، زهرا علی بیگی صفحات 97-108
    مقدمه و هدف

    امروزه پدیده سیل یکی از پیچیده ترین رخدادهای مخاطره آمیز است که بیش از سایر بلایای طبیعی دیگر، همه ساله در نقاط مختلف دنیا منجر به ایجاد خسارت های جانی و مالی و تخریب اراضی کشاورزی می شود.

    مواد و روش ها

    به دلیل سیل خیز بودن حوضه آبریز زولاچای، شهرستان سلماس بررسی و شبیه سازی خطر وقوع سیل در این منطقه ضروری به نظر می رسد. لذا در این پژوهش از تلفیق شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون (MLP) و GIS استفاده شده است. ابتدا پارامترهای تاثیرگذار در شبیه سازی مناطق سیلابی نظیر: لایه شیب، ارتفاع، جهت جریان، خاک و کاربری اراضی مورد بررسی قرارگرفته و این لایه های اطلاعاتی وارد نرم افزار ARCGIS5.3 شدند. لایه های اطلاعاتی مورد نظر با دستور Fishnet مورد پردازش قرار گرفتند و هرکدام از لایه ها به point  تبدیل شدند و این داده به همراه داده های تعلیمی که از گوگل ارث دریافت شده بود به شبکه عصبی معرفی شد. در شبکه عصبی پرسپترون لایه های ورودی شامل 5 نورون و 16 گره وارد مدل شدند.

    یافته ها

    نتایج نشان داد، ارتفاع دارای کم ترین وزن (R2=0.713) و بیشترین وزن مربوط به جهت جریان (R2=0.913) در شبیه سازی سیلاب حوزه آبخیز زولاچای، شهرستان سلماس می باشد.

    نتیجه گیری

    می توان بیان کرد تلفیق GIS و شبکه عصبی مصنوعی می تواند برای مدل سازی و شبیه سازی سیلاب در محیط های مکانی مختلف برای جلوگیری و کاهش خطرات محیطی بسیار مفید واقع شود.

    کلیدواژگان: حوزه آبخیز زولاچای شهرستان سلماس، سیل، شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون، Fishnee
  • جواد حسین زاد*، مهری راعی، محمدعلی قربانی صفحات 109-119
    مقدمه و هدف

    با توجه به محدودیت منابع آب، مسایل مربوط به مناقشات تخصیص آب از جمله نگرانی های مهم برنامه ریزان و مصرف کنندگان آب است. عدم قطعیت موجود در سیستم منابع آب و تغییرات آب و هوایی نیز تخصیص بهینه منابع آب در بخش کشاورزی را پیچیده تر کرده است. بنابراین، در مطالعه حاضر سعی می گردد که با توسعه مدل برنامه ریزی ریاضی که قادر به لحاظ پویایی و شرایط عدم حتمیت هم در پارامترهای توابع هدف و هم در محدودیت ها باشد، به تخصیص بهینه منابع آب در آبخیز مرند پرداخته شود.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه یک مدل برنامه ریزی تصادفی چندمرحله ای تعاملی مبتنی بر عدم قطعیت (UIMSP) از طریق تلفیق روش معیار کاتااوکا و برنامه ریزی محدودیت شانس در یک چارچوب تصمیم گیری چند مرحله ای برای مدیریت منابع آب کشاورزی آبخیز مرند در دوره های مختلف برنامه ریزی توسعه داده شده است. یک درخت سناریوی دو دوره ای با ترکیبات مختلف احتمال نقض محدودیت ها (α) و سطوح مختلف معیار فرکتایل برای تابع هدف (β) انتخاب شدند.

    یافته ها

    نتایج نشان می دهد که مینیمم سود خالص سیستم، زمانی که α= 0/01 و   β= 0/9 باشند 1010×[983/6، 46/6] ریال حاصل می شود و ماکزیمم آن زمانی که  و باشند 1010×[1483/1، 699/7] ریال می باشد. همچنین به ازاء هر احتمال تخطی از محدودیت (α)، با افزایش سطح رضایت تابع هدف (β)، هر دو کران بالا و پایین سود خالص سیستم به تدریج کاهش می یابد، درحالی که اختلاف بین سود خالص سیستم تحت سطوح مختلف تخطی از محدودیت (α) قابل توجه است. همچنین نتایج حاصل از مدل UIMSP نشان می دهد کمبود آب در سناریوهای مختلف به دلیل ناکافی بودن منابع آب در آبخیز مرند مشاهده می شود. با این حال بر اساس نتایج مدل، در دوره دوم علیرغم کاهش در مقدار آب موجود، میزان کمبود آب با افزایش کارایی آبیاری کاهش یافته است. به عنوان مثال، تحت شدت جریان متوسط مقدار کمبود آب سطحی و زیرزمینی آبخیز در دوره اول به ترتیب برابر با 43/6 درصد و 32/5 درصد می باشد که در دوره دوم به میزان [36/9، 24/5] درصد و [24/5، 0] درصد کاهش می یابد.

    نتیجه گیری

    نتایج حاصل از مدل توسعه یافته به تصمیم گیرندگان کمک می کند تا تعاملات بالقوه بین ریسک های مربوط به تابع هدف تصادفی و محدودیت های موجود را بررسی کنند. همچنین افزایش بهره وری آبیاری و به روزرسانی سیستم های آبیاری از اصلی ترین استراتژی هایی هستند که می توانند ضمن کاهش آسیب های زیست محیطی ، یک مزیت اقتصادی برای کشاورزان فراهم کنند.

    کلیدواژگان: برنامه ریزی تصادفی چندمرحله ای، برنامه ریزی محدودیت شانس، کران تصادفی، مدیریت منابع آب، معیار کاتااوکا
  • فاطمه شکریان*، کریم سلیمانی صفحات 120-132
    مقدمه و هدف

    در حوضه های فاقد آمار هیدرومتری نمی توان رفتار هیدرولوژیک را نسبتا دقیق به دست آورد؛ اما با پرداختن به ویژگی های ژیومرفیک می توان بر این مشکل فایق آمده تا در آینده به کاهش خسارات ناشی از سیل پرداخت. در این تحقیق به منظور تعیین خطر سیلاب مناطق سیل گیر از دو عامل ژیومرفیک شامل شاخص رطوبت توپوگرافی و شاخص قدرت رودخانه استفاده شد.

    مواد و روش ها

    با توجه به نبود داده های کافی در ارتباط با دبی رودخانه حوزه آبخیز وازرود اقدام به تعیین مشخصه های خطر سیل تاریخی در این منطقه شد. در مرحله نخست از روش SCS به منظور شبیه سازی دبی اوج استفاده شد. پس از  تعیین مشخصه های کمی خطر سیل (دبی اوج) در مرحله بعد اقدام به پیش بینی خطر کیفی سیل شد. به منظور تعیین خطر کیفی سیل از تلفیق دو عامل قدرت رودخانه و سطح اراضی سیل گیر استفاده شد. اراضی سیل گیر با دوره بازگشت های مختلف با روش آستانه شاخص رطوبت توپوگرافی مشخص شد.

    یافته ها

    نتایج اجرای این روش نشان داد که با افزایش دوره بازگشت سیل، اراضی سیل گیر افزایش می یابد و میزان شاخص رطوبت توپوگرافی با افزایش دوره بازگشت سیل کاهش می باید. نتایج نقشه های خطر سیلاب با دوره بازگشت های مختلف نشان داد که هرچه دوره بازگشت سیل بزرگ تر می شود مناطق تحت تاثیر خطر سیل در طبقات خطر به طور کلی افزایش پیدا می نماید. اراضی که در خطر سیل با دوره بازگشت های 2، 10، 25، 50 و 100 ساله قرار خواهند گرفت به ترتیب 2/2، 3، 4/2 و 9/8% در کل حوضه می رسد. همچنین روستاهای واز تنگه، وازعلیا و نوجمه به ترتیب با 20/6، 16/4 و 13/1% اراضی تحت تاثیر سیل به عنوان آسیب پذیرترین مناطق روستایی در حوضه آبخیز وازرود تعیین شدند.

    نتیجه گیری

    پیش بینی خطر سیل بستگی به ویژگی های حوزه آبریز و عوامل هیدرولوژیک و ژیومرفیک منطقه دارد. به طوری که در حوزه هایی که دارای آمار ناقص و کم می باشند به عنوان یکی از ابزارهای مدیریت غیرسازه ای سیلاب و مکمل روش های سازه ای، نقش مهمی را در کنترل سیلاب و کاهش خسارات محتمل ایفا می کند.

    کلیدواژگان: شاخص رطوبت توپوگرافی، شاخص قدرت رودخانه، شماره منحنی، مدیریت ریسک سیل
  • محمودرضا طباطبائی*، سید احمد حسینی صفحات 133-146
    مقدمه و هدف

    برآورد صحیح بار رسوب معلق رودخانه ها، نقش مهمی در مسایل مربوط به مدیریت منابع آب، آبخیزداری و علوم وابسته دارد. با توجه به دامنه وسیع تغییرات رسوب معلق در فصول مختلف سال و همچنین ماهیت به شدت غیرخطی و پیچیده آن، لازم است از روش هایی  مناسب که می توانند چنین پدیده هایی را شبیه سازی و برآورد نمایند، استفاده شود.

    مواد و روش ها

    از تبدیل لگاریتمی داده ها و الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات چند هدفه (MOPSO)، در آموزش بهینه مدل های شبکه عصبی استفاده شد. بدین منظور در ابتدا، با کمک شبکه عصبی بدون ناظر (SOM)، داده های دبی جریان و دبی رسوب معلق ایستگاه هیدرومتری مورد مطالعه (دوره آماری 1395-1364) خوشه بندی و سپس با نمونه گیری از خوشه ها، مجموعه داده های مورد نیاز برای آموزش و آزمون مدل های شبکه عصبی تهیه گردید. پس از آن، به منظور ارزیابی تاثیر به کارگیری تبدیلات لگاریتمی و الگوریتم بهینه سازی MOPSO، سه سناریو تعریف شد. در سناریوی اول، داده های اولیه (بدون تبدیل لگاریتمی) و الگوریتم گرادیان مبنا رایج در آموزش مدل های شبکه عصبی (پس انتشار خطا)، در سناریوی دوم، الگوریتم پس انتشار خطا و تبدیلات لگاریتمی و در سناریوی سوم، از تبدیلات لگاریتمی و الگوریتم MOPSO، در آموزش مدل های شبکه عصبی استفاده گردید.

    یافته ها

    ارزیابی و مقایسه نتایج صحت سنجی مدل ها نشان داد که به کارگیری تبدیلات لگاریتمی و الگوریتم MOPSO،  با کاهش خطای RMSE و درصد اریبی (PBIAS) از 49 تن در روز و 21- درصد، در بهترین مدل از سناریو اول،  به 30/3 تن در روز و 6/3- درصد، در بهترین مدل ازسناریو سوم،  کارایی مدل ها  را افزایش داده است. از دیگر نتایج پژوهش، عدم برآورد ارقام منفی برای رسوب معلق بوده که یکی از خطاهای رایج در استفاده از مدل های شبکه عصبی در برآورد رسوب معلق است.

    نتیجه گیری

    استفاده از توابع هدف چندگانه، امکان حساس نمودن مدل ها به برآورد دقیق تر رسوب معلق در جریان های کم یا زیاد را فراهم نموده سبب می شوند، شاخص های صحت سنجی و اریبی مدل های داده مبنا بهبود یابند.

    کلیدواژگان: بهینه سازی چند هدفه ازدحام ذرات، تابع هدف، رسوب معلق، رودخانه قوری چای
  • وحید غلامی*، فرهاد برنا، محمدعلی هادیان امری صفحات 147-158
    مقدمه و هدف

      فرسایش خاک از مهمترین مشکلات مدیریت منابع طبیعی بخصوص در اراضی شیبدار مرتعی می باشد. از طرفی، برآورد فرسایش بوسیله تجهیزات انداز ه گیری، هزینه بر و زمان بر است. بنابراین، استفاده از مدلسازی به منظور ارایه یک برآورد دقیق با زمان و هزینه اندک، کارآمد خواهد بود. هدف از تحقیق حاضر ارایه یک روش کارآمد برای برآورد مقادیر فرسایش خاک در اراضی شیبدار دور از دسترس می باشد.

    مواد و روش ها

    در تحقیق حاضر مقادیر فرسایش سالانه خاک به وسیله استقرار پین های فرسایشی بر روی دامنه با کاربری مرتعی در حوضه آبخیز کسیلیان استان مازندران مورد مطالعه قرار گرفت. مقادیر فرسایش خاک در 109 پین فرسایشی یک سال پس از استفرار آنها براساس تغییرات سطح خاک و اعمال وزن مخصوص خاک برآورد گشت. در این راستا، شبکه عصبی مصنوعی در محیط نرم افزار NeuroSolutions  با بکارگیری مقادیر فرسایش به عنوان خروجی مدل و عوامل درصد پوشش مرتعی، شیب زمین، طول شیب، شکل شیب (انحناء زمین) و بافت خاک (درصد شن، رس، سیلت) به عنوان ورودی ها، جهت مدلسازی فرسایش بکار گرفته شدند. فرآیند مدلسازی با بکارگیری شبکهMLP  طی سه مرحله آموزش شبکه (65 درصد داده ها)، صحت صحنی (10 درصد) و تست (25 درصد داده ها) شبکه عصبی انجام پذیرفت. از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) نیز جهت تهیه نقشه فرسایش خاک با بکارگیری ارقام مدلسازی شده فرسایش در اراضی شیبدار استفاده شد.

    یافته ها

    نتایج تست یا اعتباریابی شبکه بهینه شده، دلالت برای کارایی شبکه عصبی در برآورد فرسایش خاک داشته است (Rsqr=0.9). همچنین، تجزیه و تحلیل های آماری با بکارگیری نرم افزار SPSS و ساختار شبکه عصبی بهینه و آنالیز حساسیت ورودی های شبکه نشان داد که مهمترین عوامل فرسایش خاک به ترتیب میزان پوشش گیاهی، شکل شیب، میزان شیب، طول شیب و خصوصیات خاک می باشند. در نهایت، ورودی های شبکه بهینه اعتباریابی شده، در محیط GIS با پیکسل سایز ده متر با هم تلفیق شدند و با ادغام قابلیت های  ANN و  GISنقشه مقادیر فرسایش سالانه خاک اراضی مرتعی مطالعاتی تهیه گردید.

    نتیجه گیری

    متدولوژی ارایه شده می تواند به عنوان روشی کارآمد و جایگزینی برای اندازه گیری ها صحرایی فرسایش خاک در مناطق دور از دسترس با کارایی بالا، مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: حوضه کسیلیان، مدل سازی، نقشه فرسایش خاک، MLP
  • محمد امجدی، عبدالواحد خالدی درویشان* صفحات 159-169
    مقدمه و هدف

    بار رسوب آبراهه اغلب به عنوان یک منبع و شاخص مهم در تغییرات غلظت عناصر ژیوشیمیایی و به ویژه فلزات سنگین برای بررسی میزان تاثیرات انسانی عمل می کند. مطالعه روند تغییرات شاخص های آلودگی رسوبات در جهت پایاب رودخانه ها و عوامل موثر بر آن از مهم ترین نیازهای پژوهشی بین رشته ای است. در این پژوهش غلظت فلزات سنگین و شاخص های آلودگی رسوبات بستر در رودخانه اصلی حوزه آبخیز معرف خامسان مورد بررسی قرار گرفت و عوامل موثر بر تغییرات شاخص ها در جهت پایاب رودخانه تحلیل شد. این رودخانه یکی از دو رودخانه مهم ورودی به دریاچه سد مخزنی گاوشان است و از این جهت مطالعه آلودگی آب و رسوبات این رودخانه از اهمیت خاصی برخوردار است.

    مواد و روش ها

    برای دستیابی به اهداف پژوهش حاضر، در طول آبراهه اصلی از سراب تا پایاب 10 نمونه از رسوب بستر برداشت شد و غلظت فلزات سنگین شامل برلیم، کروم، نیکل، مس، روی، آرسنیک، سلنیم، کادمیم، جیوه، تالیم و سرب با استفاده از ICP-MS اندازه گیری شد. سپس شاخص های عامل آلودگی، درجه آلودگی، درجه آلودگی اصلاح شده، بار آلودگی و تجمع زمینی محاسبه و تغییرات این شاخص ها در جهت پایاب رودخانه اصلی تحلیل شد. هم چنین برای تعیین شدت تغییرات غلظت فلزات سنگین در جهت پایاب رودخانه از شاخص درصد تغییرات استفاده شد.

    یافته ها

    یافته ها نشان داد که کاهش شیب آبراهه و افزایش تراکم پوشش گیاهی حاشیه آبراهه در کاهش غلظت فلزات سنگین به سمت پایاب و هم چنین خنثی کردن اثر منطقه مسکونی موثر بوده است. در این رابطه عناصر سمی مانند سلنیم، کادمیم، جیوه و آرسنیک حدود 40 درصد در جهت پایاب کاهش پیدا کرده است و تاثیر بندهای اصلاحی نیز در کاهش انتقال عناصر سرب، روی، کادمیم، مس و سلنیم همراه با رسوب بستر مورد تایید قرار گرفت. یافته ها هم چنین نشان داد که بعد از پیوستن آب قنات به آبراهه اصلی، غلظت فلزات سنگین در رسوبات بستر افزایش یافت و بیش ترین افزایش با مقادیر 116/1، 114/3، 100/0 و 79/5 درصد به ترتیب در سلنیم، کادمیم، جیوه و برلیم مشاهده شد.

    نتیجه گیری

    جمع بندی یافته های پژوهش حاضر نشان می دهد که اگرچه بر اساس شاخص های بررسی شده هیچ یک از نمونه های رسوب بستر رودخانه مورد بررسی از سراب تا پایاب آلوده نیستند، اما روند تغییرات به ویژه در خصوص فلزات سنگین نیکل، روی و کادمیم نگران کننده است و می تواند هشداری برای آب و رسوبات ورودی به دریاچه سد مخزنی گاوشان باشد.

    کلیدواژگان: بند اصلاحی، بار بستر، شاخص پتانسیل خطر اکولوژیکی، شاخص تجمع زمینی، ICP-MS
  • محمدجواد روستا*، سید مسعود سلیمان پور، مریم عنایتی، مجتبی پاک پرور صفحات 170-181
    مقدمه و هدف

    تغییر کاربری اراضی عامل اصلی ایجاد تغییرات در ذخیره ی کربن آلی و نیتروژن خاک و چرخه ی جهانی کربن است. بررسی تغییرات ایجاد شده در میزان ذخیره ی کربن آلی و نیتروژن خاک، پس از جنگل کاری و مرتع کاری همراه با سامانه ی پخش سیلاب در اراضی شنی دشت گربایگان فسا واقع در جنوب شرقی استان فارس، هدف این پژوهش بود.

    مواد و روش ها

    از کاربری های جنگل دست کاشت آکاسیا، اوکالیپتوس، آتریپلکس و مرتع در دو وضعیت با پخش سیلاب و بدون پخش سیلاب، در مجموع 45 نمونه ی مرکب خاک از عمق 30-0 سانتی متری برداشت شد و درصد کربن آلی و نیتروژن کل خاک در آزمایشگاه اندازه گیری گردید. سپس، میزان ذخیره ی کربن و نیتروژن محاسبه شد و ارزش اقتصادی آن ها با روش مالیات بر کربن تعیین گردید. داده ها با استفاده از نرم افزار SAS به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح آماری بلوک های کامل تصادفی، تجزیه و تحلیل شده و میانگین ها با آزمون دانکن در سطح 5 درصد مقایسه شدند.

    یافته ها

    نتایج نشان داد اثر پخش سیلاب بر درصد کربن آلی و میزان ذخیره ی کربن آلی در خاک در سطح یک درصد معنی دار شده، بر درصد نیتروژن کل معنی دار نگردیده ولی اثر آن بر میزان ذخیره ی نیتروژن در سطح پنج درصد معنی دار شده است. تاثیر کاربری (نوع پوشش گیاهی) بر همه این شاخص ها در سطح یک درصد معنی دار گردیده است. اثر متقابل پخش سیلاب و کاربری بر درصد کربن آلی و میزان ذخیره ی نیتروژن خاک در سطح یک درصد معنی دار شده ولی تاثیر آن بر میزان ذخیره ی کربن و درصد نیتروژن کل معنی دار نشده است. میزان ذخیره ی کربن آلی در خاک کاربری های آکاسیا، اوکالیپتوس، آتریپلکس و مرتع، به ترتیب از 10/23، 22/49، 12/03 و 6/21 مگاگرم در هکتار در شرایط بدون پخش سیلاب، به ترتیب به 23/14، 40/23، 24/12 و 13/96 مگاگرم در هکتار در شرایط پخش سیلاب افزایش یافت. پخش سیلاب بر این عرصه ها، ارزش اقتصادی ذخیره ی کربن و نیتروژن را به ترتیب به میزان 53/59، 48/00، 75/46 و 43/52 درصد افزایش داد.

    نتیجه گیری

    به طور میانگین، پخش سیلاب باعث افزایش 54/31 درصدی ارزش اقتصادی مجموع ذخیره ی کربن و نیتروژن در خاک گردید.

    کلیدواژگان: اوکالیپتوس، پخش سیلاب، دشت گربایگان، ذخیره ی کربن، ذخیره ی نیتروژن
  • مجید خزائی*، رضا بیات، ایمان صالح صفحات 182-192
    مقدمه و هدف

    یکی از کاربری هایی که در ایران در معرض فرسایش شدید قرار دارد؛ اراضی دیم شیب دار کم بازده هستند که به طور قطع یکی از منابع مهم رسوب رودخانه ها و مخازن نیز می باشند. حساس ترین زمان به فرسایش حالتی است که این اراضی شخم خورده و به صورت آیش رها شده اند. این دوره در اکثر مناطق ایران مصادف با دوره بارندگی است. بخش وسیعی از اراضی کشاورزی دیم شهرستان گچساران بسیار فرسایش پذیر بوده و درآمد بسیاری از ساکنین این منطقه از کشاورزی است. بنابراین هدف از تحقیق حاضر، بررسی میزان تاثیرگذاری شدت های مختلف بارندگی درشیب های متفاوت بر میزان فرسایش و رواناب در دیم زارهای شهرستان گچساران در استان کهگیلویه و بویراحمد می باشد.

    مواد و روش ها

     به منظور آماده سازی محیط برای انجام آزمایش، ابتدا سطح خاک منطقه اشباع شد. سپس با استفاده از باران ساز کامفورست، باران هایی با شدت های 33، 64 و 110 میلی متر بر ساعت در سه شیب 6، 12، و 25 درصد ایجاد گردید. بدین ترتیب، نه تیمار با چهار تکرار مورد آزمایش و تجزیه و تحلیل قرار گرفت. رواناب و رسوب با استفاده از ظروف مخصوص جمع آوری و به آزمایشگاه انتقال داده شد. پس از جمع آوری داده ها، تجزیه و تحلیل آماری رواناب و رسوب با استفاده از نرم افزار SPSS و روش تجزیه واریانس و آزمون دانکن انجام گرفت. سایر تحلیل های لازم نیز از نظر تاثیر عوامل بر میزان رواناب، فرسایش، عناصر کیفی آب، خاک و رسوب انجام شد.

    یافته ها

     مقایسه میانگین پارامترهای مورد مطالعه حاکی از اثرات معنی دار (0/05<P) شدت بارندگی و درصد شیب بر میزان رواناب و فرسایش است به طوری که در سه شیب اندازه گیری شده در شدت 110 میلی متر بر ساعت نسبت به شدت 33 میلی متر بر ساعت سبب افزایش 4 و 1/7 برابری رواناب و رسوب شده است و شیب 25 درصد نسبت به شیب 6 درصد سبب افزایش 2/3 و 1/7 برابری در میزان رواناب و رسوب شده است. آنالیز نتایج مربوط به غلظت رسوب نشان داد که شدت بارندگی تنها در مقادیر بالای خود بر میزان غلظت و وزن رسوب تاثیرگذار است و در شدت بارندگی 33 و 64 میلی متر در ساعت تفاوت معنی داری در میزان غلظت و وزن رسوب مشاهده نشد. مقایسه نتایج اثرات شدت بارندگی و شیب بر مولفه های مورد بررسی بیانگر آن است که شدت بارندگی نسبت به درصد شیب تاثیر بیشتری در میزان رواناب و رسوب دارد. همچنین اندازه گیری نسبت میزان عناصر غذایی در رسوب و خاک نشان دهنده اثرات فرسایش خاک بر حمل مواد غذایی و کاهش حاصل خیزی است به طوری که میزان کربن، فسفر و پتاسیم در رسوبات جمع آوری شده نسبت به خاک بیشتر گردیده است.

    نتیجه گیری

     بر اساس نتایج این پژوهش، درصد شیب و همچنین شدت بارندگی به صورت مستقل و در برهم کنش با یکدیگر، تاثیر معنی داری بر تولید رواناب و رسوب در کرت های آزمایشی مورد استفاده در این طرح داشته اند. آنالیز نتایج مربوط به غلظت رسوب نشان داد که شدت بارندگی تنها در مقادیر بالای خود بر میزان غلظت و وزن رسوب تاثیرگذار است. همچنین با افزایش شیب، مقدار، حجم و ضریب رواناب افزایش یافت اما این افزایش رواناب در شیب 25 درصد بسیار بیشتر از شیب های 6 و 12 درصد بود. بنابراین هرچه شیب افزایش پیدا نماید، افزایش رواناب نیز شدت بیشتری خواهد گرفت.

    کلیدواژگان: پلات، دیمزار، رواناب، شبیه ساز باران، فرسایش
  • ابراهیم شهبازبیگی، بهروز یعقوبی*، سعید شعبانلو صفحات 193-204
    مقدمه و هدف

    تخمین و پیش  بینی الگوی بارش در نواحی مختلف جهان به ویژه در نواحی خشک و نیمه خشک کره زمین مانند کشور ایران از اهمیت بسزایی برخوردار است. علاوه بر آن روش   های عددی مختلف مانند روش های هوش مصنوعی به دلیل دقت و سرعت بالا توانایی شبیه  سازی پدیده بارش و موضوعات مشابه را دارد. استفاده از این روش ها نقش بسزایی در صرفه جویی در زمان و هزینه  ها در مطالعات میدانی و آزمایشگاهی دارد. بنابراین، روز به روز به کاربرد و محبوبیت تکنیک  های متنوع هوش مصنوعی برای تخمین و شبیه  سازی مسایل متفاوت مانند بارندگی افزوده می  شود. هدف از این مطالعه تخمین بارش دراز مدت شهر رشت توسط یک مدل ترکیبی ANFIS و تبدیل موجک می باشد.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه، بارش شهر رشت در یک بازه زمانی دراز مدت 62 ساله از سال 1956 تا 2017 توسط یک مدل ترکیبی بهینه یافته هوش مصنوعی شبیه سازی شد. به عبارت دیگر، برای بهبود عملکرد مدل ANFIS از تبدیل موجک بهره گرفته شد و مدل ترکیبی WANFIS تعریف گردید. در ابتدا، با استفاده از تابع خود همبستگی تاخیرهای موثر داده های سری های زمانی شناسایی شدند. سپس با استفاده از این تاخیرها، برای هر یک از مدل های ANFIS و WANFIS هشت مدل توسعه داده شد. لازم به ذکر است که برای آموزش مدل های هوش مصنوعی از داده های 42 سال و برای آزمون آنها از داده های 20 سال استفاده گردید. در ادامه، بهینه ترین تعداد توابع عضویت مدل ANFIS برابر با دو انتخاب شد.

    یافته ها

    نتایج مدل های ANFIS 1 تا ANFIS 8 مورد بررسی قرار گرفتند. سپس اعضای مختلف خانواده موجک برای بهینه سازی مدل ANFIS مورد ارزیابی قرار گرفتند. به بیان دیگر، demy به عنوان بهترین عضو خانواده موجک برای بهبود عملکرد مدل ANFIS معرفی گردید. مقایسه مدل های ANFIS و WANFIS نشان داد که تبدیل موجک عملکرد مدل ANFIS را به شکل قابل ملاحظه ای افزایش داد. سپس نتایج مدل های ترکیبی WANFIS تجزیه و تحلیل شدند که مدل WANFIS 8 به عنوان مدل برتر معرفی شد. این مدل مقادیر بارندگی را با دقت قابل قبولی تخمین زد. به عنوان مثال، مقادیر R، MARE و RMSE برای مدل برتر به ترتیب مساوی با 0/961، 0/855 و 24/510 میلی متر محاسبه شدند.

    نتیجه گیری

    نتایج نشان داد که تاخیرهای شماره (t-1)، (t-2)، (t-3) و (t-12) موثرترین تاخیرها برای تخمین بارش درازمدت شهر رشت توسط مدل ترکیبی WANFIS بودند.

    کلیدواژگان: بارش دراز مدت، بهینه سازی، تبدیل موجک، شبیه سازی، شهر رشت، ANFIS
  • حسینعلی زبردست، محمود رائینی سرجاز*، محمدعلی غلامی صفحات 205-216
    مقدمه و هدف

     تغییر اقلیم یکی از مهم ترین مسایلی است که در دهه های اخیر بخش های مختلف زندگی انسان را تحت تاثیر قرار داده است. با توجه به آشکارشدن تغییرات اقلیمی در اکثر مناطق دنیا و اثر آن بر بخش های مختلف چرخه آب، آگاهی از وضعیت منابع آب به منظور مدیریت صحیح منابع و برنامه ریزی برای آینده ضروری است. این پژوهش به بررسی و پیش بینی آبدهی رودخانه حوضه سد گلورد تحت شرایط اقلیمی آینده در دوره های 2040-2021، 2060-2041، 2080-2061 و 2100-2081 می پردازد.

    مواد و روش ها

     برای بررسی و پیش بینی تغییرات اقلیمی از مدل HadGEM2-EM تحت دو سناریو RCP 2.6 و RCP 8.5 و نرم افزار LARS-WG تغییرات اقلیمی استفاده شد. همچنین، به منظور مدل سازی جریان رودخانه از مدل بارش- رواناب IHECRAS برای  دوره مشاهداتی واسنجی (1999-1985) و اعتبارسنجی (2005-1999) شد.

    یافته ها

    یافته های شبیه سازی پارامترهای هواشناسی نشان داد که بیش ترین افزایش دمای کمینه و بیشینه با  سناریوی RCP 2.6 در دوره 2061-2080  و در سناریوی RCP 8.5 در دوره 2100-2081 رخ خواهد داد.  یافته های مدل سازی جریان رودخانه در دوره مشاهداتی گویای همبستگی معنی دار (0/61=r) مدل در مرحله واسنجی و صحت سنجی (0/79=r) بود. از یافته های سناریوهای خوش بینانه (RCP 2.6) و بدبینانه (RCP 8.5) و با به کارگیری مدل IHECRAS  رواناب حوزه طی دوره های آینده شبیه سازی شد. بیشترین تغییر مقدار بارش در هر دو سناریو طی دوره 2021-2040 رخ خواهد داد. هم چنین نتایج شبیه سازی جریان رودخانه نشان داد که میزان جریان رودخانه به طور متوسط در چهار دوره آینده در سناریو RCP 2.6 به ترتیب 4، 8/7، 13 و 5 درصد و در سناریو RCP 8.5 19، 20، 18 و 17 درصد نسبت به دوره مشاهداتی کاهش می یابد.

    نتیجه گیری

     با توجه به روند کاهشی آبدهی نکارود در دهه های آینده، اهداف پیش بینی شده برای سد گلورد برای تامین آب شرب، کشاورزی ، صنعت و... با کمبودهای قابل ملاحظه مواجه خواهد بود.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، ریزمقیاس سازی، شبیه سازی جریان، نکارود
  • الهام محمودزاده، صدیقه انوری* صفحات 217-227
    مقدمه و هدف

     تخمین دقیق تبخیر و تعرق واقعی (ETA) یا به عبارتی نیاز آبی یک محصول طی دوره رشد، از جمله موضوعات مهم در مدیریت تخصیص آب در مزرعه و بهبود راندمان آب مصرفی در هر منطقه می باشد. در تحقیق حاضر ETA برای محصول سورگوم با استفاده از الگوریتم بیلان انرژی در سطح زمین (SEBAL) و به کارگیری تصاویر ماهواره ای Landsat8، آمار هواشناسی و نقشه DEM منطقه محاسبه و با مقادیر اندازه گیری شده از لایسیمتر مقایسه گردیده است.

    مواد و روش ها

     به منظور آنالیز حساسیت، پارامترهای ورودی کلیدی الگوریتم SEBAL در دامنه ±10  ، ±20 ، ±30، ±40 و ±50 تغییر یافته و میزان تغییرات ETA با توجه به کاهش و افزایش هر کدام از این پارامترها بررسی گردید. این تغییرات برای روزهای 206، 238 و 254 جولایی در هشت نقطه با تراکم های مختلف پوشش گیاهی مورد ارزیابی قرار گرفت.

    یافته ها

     نتایج نشان داد که مقادیر ETA محاسبه شده با الگوریتم SEBAL در قیاس با اندازه گیری های لایسیمتری، در سطح اطمینان 95% قابل قبول می باشند. همچنین نتایج آنالیز حساسیت حاکمی از آن بود که در الگوریتم SEBAL پارامترهای دمای سطحی و تابش طول موج کوتاه ورودی دارای حساسیت بالا به خصوص در مناطق با ET پایین می باشد. همچنین پارامترهای آلبیدو و سرعت باد دارای حساسیت متوسط تا زیاد بوده به نحوی که پارامتر آلبیدو در ET>10 حساسیت متوسط و در ET<10 حساسیت زیادی از خود نشان می دهد.

    نتیجه گیری

     در مجموع آلگوریتم SEBAL علاوه بر صرفه اقتصادی بالا نسبت به سایر روش های متداول، کارآیی خوبی در برآورد ET داشته است. همچنین انجام آنالیز حساسیت و تعیین پارامترهای کلیدی، ضمن افزایش دقت در اندازه گیری آن پارامترها، می تواند نتایج مدل سازی را تا حد زیادی بهبود دهد.

    کلیدواژگان: آنالیزحساسیت، تابش طول موج کوتاه، تبخیر و تعرق، دمای سطحی، سبال، لایسیمتر، لندست8
  • رضا نوروز ولاشدی*، جلیل هلالی صفحات 228-235
    مقدمه و هدف

    الگوهای دورپیوندی یکی از عوامل موثر هیدروکلیماتولوژیکی در پیش بینی بارش، دما و دبی در مقیاس بزرگ می باشند. از طرفی، مدیریت جامع و یکپارچه منابع آب ایجاب می کند که بتوان متغیرهای بارشی و درنتیجه دبی حاصل از رواناب آن را پیش بینی نمود. الگوهای دورپیوندی از دیدگاه دینامیکی و سینوپتیکی می توانند بر الگوی بارشی مناطق مختلف موثر باشند. هدف از این پژوهش بررسی ارتباط دقیق این شاخص ها با بارش پاییزه حوضه دریای کاسپین و پیش بینی آن با استفاده از مدل های آماری است.

    مواد و روش ها

     بر این اساس در این مطالعه زیرحوضه های دریای کاسپین انتخاب شده و بارش فصل پاییز در دوره 28 ساله 1987 تا 2015 محاسبه شد. سپس همبستگی شاخص های MEI، SOI، NCP، NAO، AO، CSST، P-SST و MSST با بارش پاییزه در گام های زمانی July، Aug، Sep، Oct، Nov، Summer، Aug-Sep-Oct و Sep-Oct-Nov محاسبه و مهم ترین آن ها که بالاترین همبستگی را داشتند به عنوان ورودی به مدل های مختلف در نظر گرفته شد. در نهایت پیش بینی بارش پاییزه با استفاده از یک مدل آماری و سه مدل هوش مصنوعی با ساختار متفاوت انجام شده است.

    یافته ها

     نتایج این پژوهش نشان داد الگوهای دورپیوندی متنوعی بسته به نوع زیر حوضه و گام زمانی تاثیرگذار بوده اند. نتایج پیش بینی نشان داد اختلاف داده های مشاهداتی و مدل شده در دوره آموزش ناچیز و در دوره آزمون تا حدودی افزایش یافته و به حدود 25/7- تا 47/6 میلی متر در کل زیرحوضه ها رسیده است. بررسی نوع مدل پیش بینی کننده اثبات نمود دو مدل SVR و MLP دقت بالاتری از دو مدل GRNN و MLR داشته اند به طوری که جذر میانگین مربعات خطا به وسیله مدل SVR در زیرحوضه های ارس، اترک، هراز-سفیدرود، قره سو-گرگان، هراز-قره سو، سفیدرود و تالش به‎ترتیب 6/18، 7/34، 35/44، 18/25، 19/58، 17/68 و 47/22 میلی متر و ضریب تبیین نیز به‎ترتیب 0/94، 0/91، 0/92، 0/84، 0/88، 0/88 و 0/87 بود.

    نتیجه گیری

    به طور کلی نتایج به دست آمده نشان از ارتباط قوی بین شاخص های دورپیوندی با بارش پاییزه در حوضه مورد مطالعه دارد. ازجمله آن ها می توان به شاخص های NAO، SOI، AO و دمای سطح دریای کاسپین و مدیترانه در تاخیرهای زمانی مختلف اشاره نمود. با این نتایج می توان جهت پیش بینی و مدیریت دقیق تر منابع آبی حوضه دریای کاسپین گام برداشت.

    کلیدواژگان: الگوهای دور پیوندی، حوضه دریای کاسپین، مدل های آماری، MEI، SOI
  • سمانه رضوی زاده*، سکینه لطفی نسب اصل، فاطمه درگاهیان، زهرا سعیدی فر صفحات 236-248
    مقدمه و هدف

    رودخانه کرخه به عنوان سومین رودخانه بزرگ ایران، همه ساله حجم آب وسیعی را به دشت خوزستان روانه می‏ کند. احداث سد مخزنی کرخه در کنار مزیت های متعدد، جریان رودخانه را در پایین دست خود به طور گسترده تحت تاثیر قرار می دهد. نادیده گرفتن اثرات سازه ها در حذف یا کاهش جریان های رودخانه ای و به ویژه ظرفیت های سیلابی، منجر به سرمایه‏ گذاری در زمینه کشاورزی، صنعت و شهرسازی در حاشیه‏ رودخانه ها، پایین دست سدها و نواحی پرخطر در برابر سیل شده است.

    مواد و روش ‏ها

     در مطالعه حاضر به بررسی روند تغییرات رژیم سالانه و سیلابی رودخانه کرخه در یک بازه زمانی حدودا 50 ساله و بررسی ارتباط این تغییرات با تاسیس سد کرخه پرداخته شد. بدین منظور از چهار آزمون آماری (Pettitt، SNHT، Buishand، von Neumann) برای بررسی همگنی داده های دبی حداکثر لحظه ای و دبی متوسط سالانه در ایستگاه هیدرومتری پای‏پل و تعیین نقاط تغییر و جهش، استفاده شد. همچنین به منظور تعیین نقش پارامترهای اقلیمی بر دبی رودخانه نیز، از آزمون همبستگی پیرسون استفاده شد.

    یافته‏ ها

    با توجه به آبگیری سد کرخه در سال 1380، نتایج مطالعه نشان داد که میانگین دبی های حداکثر لحظه ای، در بازه زمانی 32 ساله قبل از افتتاح سد در ایستگاه هیدرومتری پایین دست سد (ایستگاه پای پل)، برابر با 1976 مترمکعب بر ثانیه و در 16 سال پس از آن که همزمانی با افتتاح سد کرخه نیز دارد، با کاهش چشمگیر 78 درصدی، معادل 417  مترمکعب بر ثانیه شده است. لذا با توجه به حذف پیک های سیلابی بلافاصله پس از احداث سد کرخه، با قاطعیت می توان شاهد تاثیر سد بر مهار پیک های سیلابی رودخانه کرخه بود. همچنین نتایج بدست آمده نشان داد که بیشترین همبستگی دبی حداکثر لحظه ای در سطح معنی داری 95 درصد، با پارامتر SPEI یا خشکسالی هواشناسی می باشد. پایش تصاویر ماهواره ای نیز نشان می دهد که تا قبل از آبگیری سد کرخه (1380)، پهنه های سیلابی در شرایط وقوع سیلاب، پوشیده از آب بوده و پس ازین سال با وجود رخداد سیل و گزارش دبی پیک بالا در رودخانه کرخه، هیچ گونه آبگیری از رودخانه کرخه در دشت های سیلابی مشاهده نشده است.

    نتیجه ‏گیری

    رژیم سیلابی رودخانه کرخه در پایین‏دست سد کرخه، از سال 1376 شاهد روند کاهشی ناشی از تغییرات شاخص خشکسالی اقلیمی بوده که از سال 1380، تحت تاثیر افتتاح سد کرخه از روند ثابتی برخوردار بوده و مهار سیلاب ها توسط سد را نمایش می دهد.

    کلیدواژگان: پهنه سیلابی، تصویر ماهواره ای، دبی حداکثر لحظه ای، سد کرخه، شاخص خشکسالی SPEI ​​​​​​​
  • وجیهه عرفانی پورقاسمی، محمدتقی دستورانی*، محبوبه حاجی بیگلو، فرشته رحیمی آغ چشمه صفحات 249-261
    مقدمه و هدف

    سیستم های رودخانه ای در طول زمان دچار تغییر و تحولات جدی می شوند. این تغییرات بسته به شرایط حاکم بر رودخانه از منطقه ای به منطقه دیگر متفاوت است. پیش بینی روند تغییرات رودخانه و ارایه طرح های مهندسی منوط به شناخت رفتار رودخانه و بررسی تغییرات در گذشته است. تحقیق حاضر با هدف بررسی عوامل موثر (هیدرولیکی، خصوصیات خاک کناره ها، پوشش گیاهی، الگوی رودخانه ای) در ناپایداری و فرسایش کناری رودخانه کشف رود در استان خراسان رضوی انجام گرفته است.

    مواد و روش ها

    جهت بررسی بهتر تاثیر عوامل مختلف، مسیر رودخانه به 14 مقطع مطالعاتی تقسیم گردید و پارامترهای هندسی موردنیاز اندازه گیری شد. مدل هیدرولیکی  HEC-RAS از طریق الحاقیه HEC-Geo RAS جهت بررسی خصوصیات جریان در مقاطع مختلف رودخانه کشف رود مورد استفاده قرار گرفت. سپس تجزیه وتحلیل نتایج خروجی از مدل، برای دبی با دوره بازگشت های مختلف انجام پذیرفت. همچنین نمونه های خاک از کناره رودخانه برداشت شده و جهت دانه بندی و دیگر مطالعات به آزمایشگاه منتقل شد. دیگر عوامل همچون نوع و تراکم پوشش گیاهی، خصوصیات هندسی کانال رودخانه، میزان فرسایش و نیز تاثیر عوامل انسانی بر تغییرات رودخانه در هنگام بازدید بررسی شد.

    یافته ها

    نتایج تحلیل های مورفولوژی رودخانه نشان داد که ضریب سینوسیتی (MC) برای اغلب پیچان رودهای مورد بررسی در این تحقیق، کوچک تر از 1/99 می باشد که بر اساس رابطه ولمن و شیوم برخی از بازه ها در گروه رودخانه های مستقیم و برخی دیگر در گروه رودخانه های با پیچ و قوس های ملایم قرار گرفت. خصوصیات هیدرولیکی جریان مانند سرعت جریان، عدد فرود و غیره هرچند از بازه ای به باز دیگر تغییر کرده ولی در تحقیق حاضر تاثیر چندانی در فرسایش نداشته اند. همچنین در بین خصوصیات خاک، وضعیت شوری خاک ارتباط بیشتری با فرسایش کناره ای داشته و بقیه پارامترهای خاک تاثیر چندانی در فرسایش کناری ندارند. وضعیت پوشش گیاهی کف و کناره های رودخانه نقش مهم تری را در فرآیند پایداری کناره ها ایفا نموده است. البته الگوی رودخانه نیز در فرسایش تاثیر داشته، بطوریکه در قسمت مقعر قوس های رودخانه، فرسایش به میزان قابل ملاحظه ای به چشم می خورد.

    نتیجه گیری

    از میان عوامل متعدد مورد بررسی در زمینه خصوصیات هیدرولیکی، مرفولوژیکی، خاک و پوشش گیاهی کف و کناره های رودخانه کشف رود در تحقیق حاضر شوری خاک، تراکم پوشش گیاهی و وضعیت میاندری بازه ها در فرسایش کناره ای موثر بوده اند.

    کلیدواژگان: رودخانه کشف رود، ضریب سینوسیتی، فرسایش کناره رودخانه، مدل HEC-RAS، مورفولوژی رودخانه
  • رحیم علیمحمدی نافچی* صفحات 262-272
    مقدمه و هدف

    این تحقیق به منظور بررسی و تاثیر کیفی رواناب های ورودی به آبخوان منطقه درراستای تامین امنیت غذایی با توجه به توسعه کشاورزی و منابع طبیعی پایدار و بهره وری بهینه از منابع آبی انجام پذیرفت.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش از روش تعیین منابع آلوده کننده، نمونه برداری از آب های سطحی تغذیه کننده آبخوان و آب های زیرزمینی واقع در حریم منابع آلوده کننده با استفاده از استانداردهای FAO و WHO جهت کشاورزی، شرب و پهنه بندی آنها با نرم افزار ArcGIS و شاخص های کیفی رایج به مدت سه سال مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نمونه ها به صورت فصلی از 16 حلقه چاه جهت تعیین غلظت عناصر سدیم، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، کلراید، سولفات، کربنات، بیکربنات، هدایت الکتریکی، اسیدیته،کل املاح جامد محلول، به منظور تعیین شاخص های کیفی سدیم قابل جذب، درصد سدیم محلول، باقیمانده کربنات سدیم، شاخص نفوذپذیری، سختی کل با توجه به استانداردهای ذکر شده مورد آنالیز و تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.

    یافته ها

    بر اساس نتایج حاصله، مقادیر اسیدیته آبخوان بین 6/4 لغایت 8/4 ، سدیم قابل جذب کمتر از 3، درصد سدیم کمتر از 40 درصد و شاخص نفوذپذیری معادل 0/395 تا 0/689 درصد بودند. از نظر شرب، کلراید، سدیم، سولفات در حد نرمال و بدون محدودیت ولیکن سختی آب از حد نرمال بیشتر بود. از نظر آلودگی غلظت BOD5 کلیه نمونه ها در طی زمان اجرای طرح از حد مجاز  بیشتر و آب های زیرزمینی منطقه واقع در حریم پروژه تغذیه مصنوعی با توجه به استانداردهای آب شرب کاملا آلوده بودند. غلظت عناصر سنگین آرسنیک، آلومینیم، کروم، کادمیم، سرب، منگنز، آهن، روی و مس اندازه گیری و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند که از حد نرمال کمتر بودند.

    نتیجه گیری

    اجرای پروژه تغذیه مصنوعی تاثیر مثبت در تغذیه آبخوان منطقه داشته و آب آبخوان دشت سفید دشت -فرادنبه به منظور آبیاری اراضی زراعی منطقه مناسب و فاقد هر گونه محدودیتی می باشد.

    کلیدواژگان: تغذیه مصنوعی، سفید دشت- فرادنبه، شاخص های کیفی، کاتیون ها و آنیون ها، کیفیت آب آبخوان
  • نیما افشین، علیرضا عمادی*، رامین فضل اولی، سروین زمان زاد قویدل صفحات 273-286
    مقدمه و هدف

    امروزه با توجه به تغییرات اقلیمی و تاثیر آن بر وضعیت امواج دریا و خطرات ناشی از شدت آن، ارزیابی و برآورد ارتفاع موج شاخص در دریاها از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. پیش بینی ارتفاع موج شاخص در بندر امیرآباد با به کارگیری ترکیبی از متغیرهای معرف خصوصیات امواج و هواشناسی، توسعه مدل های هوش مصنوعی و اغتشاش زدایی داده ها با به کارگیری تیوری موجک و نهایتا استخراج روابط ریاضی حاکم بر اصول مهندسی دریا-هواشناسی جهت تخمین ارتفاع موج از اهداف و نوآوری های منحصر به فرد در این مطالعه، می باشد.

    مواد و روش ها

    در این تحقیق، ارتفاع امواج در بندر امیرآباد دریای خزر، با استفاده از روش های منفرد و هیبریدی-موجک هوش مصنوعی، از جمله شبکه عصبی مصنوعی (ANN, WANN) پرسپترون چند لایه با الگوریتم آموزشی لونبرگ-مارگارت، سامانه استنتاجی فازی-عصبی تطبیقی (ANFIS, WANFIS) و برنامه ریزی بیان ژن (GEP, WGEP) در گام های زمانی بدون تاخیر، تاخیر زمانی 3 و 6 ساعته، برآورد شده است. بدین منظور، از داده های امواج و هواشناسی با مقیاس ساعتی در سال 2018 میلادی، استفاده شده است.

    یافته ها

    نتایج حاکی از این است که حذف اغتشاش توسط آنالیز موجک توانایی ارتقاء عملکرد در همه مدل ها را دارد. همچنین، در این پژوهش مدل‏های هیبریدی-موجک نتایج بهتری را نسبت به مدل‏ های منفرد ارایه داده ‏اند. در میان تمامی مدل‏ها برای همه گام های زمانی، مدل WGEP بهترین مدل و ANN ضعیف‏ ترین مدل بوده است. از میان مدل های مورد بررسی در این تحقیق مدل WGEP درگام زمانی بدون تاخیر به ترتیب با ضریب همبستگی و کارایی 0/96 و 0/98 و ریشه میانگین مربعات خطا و میانگین قدرمطلق خطا  0/037 و 0/087 متر، مناسب ترین مدل بوده است. همچنین مدل ANN منفرد در گام زمانی با تاخیر 6 ساعته کمترین مقدار ضریب همبستگی و کارایی و بیشترین مقدار ریشه میانگین مربعات خطا و میانگین قدرمطلق خطا به ترتیب به میزان 0/509، 0/607، 0/181 و 0/286 را داشته است.

    نتیجه گیری

    نتایج سه روش منفرد و هیبرید-موجک به کار گرفته شده، می‏تواند برای برآورد ارتفاع موج شاخص در بندر امیرآباد قابل قبول باشد. همچنین، اغتشاش زدایی داده های مشاهداتی بسیاری از خطاهای اندازه گیری را کاهش داده و باعث افزایش عملکرد مدل های هوش مصنوعی می گردد. این مطالعه تاثیر بسزایی در مدیریت بحران و سواحل داشته و می تواند الگویی راهبردی برای مدیران و سیاست گزاران و محققان جهت تحقیقات آتی باشد.

    کلیدواژگان: ارتفاع موج شاخص، بندر امیرآباد، پیش بینی، موجک، هوش مصنوعی
  • مصطفی زمانی، حمیدرضا ربیعی فر*، محمد رستمی صفحات 287-297
    مقدمه و هدف

    آبگیرها سازه هایی هستند که برای انحراف آب از مسیر رودخانه یا کانال مورد استفاده قرار می گیرند. بهینه سازی عملکرد آبگیرها و افزایش جریان ورودی به آبگیر، در عین کنترل بستر رسوبی کانال از لحاظ فرسایش و رسوب گذاری یکی از موضوع های مورد بحث مهندسی آب بوده است. به کارگیری آبشکن ها بر اصلاح الگوی جریان، کنترل فرسایش و انتقال رسوب به آبگیر تاثیرگذار است. هدف از این تحقیق استفاده از آبشکن ها، به منظور افزایش دبی ورودی به آبگیر جانبی، به نحوی که کم ترین آشفتگی، فرسایش و رسوب گذاری را ایجاد کند می باشد.

    مواد و روش ها

     به منظور اجرای آزمایش ها از کانالی مستطیلی به طول 15 متر و عرض 5/1 متر با شیب ثابت به عنوان کانال اصلی استفاده شد. آبگیری جانبی به صورت کانالی مستطیلی به عرض 0/6 و طول 5 متر با زاویه ی 90 درجه نسبت به کانال اصلی، در فاصله ی 10 متری از ابتدای کانال اصلی قرار داده شده است. مدل بدون آبشکن به عنوان مدل شاهد در نظر گرفته شد و در دیگر مدل ها، آبشکن در قسمت بالادست سمت آبگیر، بالادست روبروی آبگیر، پایین دست روبروی آبگیر و هم چنین به صورت سری آبشکن در بالادست و روبروی آبگیر قرار گرفته است. مدل های آزمایشگاهی مذکور، در نرم افزار FLOW-3D مدل سازی و بر اساس نتایج و داده های آزمایشگاهی کالیبراسیون یا واسنجی شد.

    یافته ها

     بررسی نتایج آزمیشگاهی نشان داد، حالتی که آبشکن در پایین دست و روبروی آبگیر قرار دارد بهترین نتایج آبشستگی و نسبت انشعاب را در پی داشته و افزایش 66 و 41 درصدی را به ترتیب در دبی های 40 و 60 لیتر بر ثانیه برای دبی انشعابی نسبت به مدل شاهد را نشان داده است. با توجه به نتایج مدل های آزمایشگاهی، مدل با نحوه قرارگیری آبشکن در قسمت پایین دست و مقابل آبگیر جانبی (نحوه قرارگیری شماره 4) به عنوان بهترین مدل انتخاب و به صورت عددی مدل سازی شد. اعتبارسنجی نتایج مدل های عددی و آزمایشگاهی در مقادیر هیدرولیکی نقاط جریان آب (0/95=2R) و رقوم نقطات بستر (0/74=2R) را نشان داد که حاکی از  دقت قابل قبول مدل عددی و تحلیل صورت گرفته توسط نرم افزار Flow3Dمی باشد. در ادامه ابتدا با تغییر فاصله و سپس با تغییر طول آبشکن در نحوه قرارگیری شماره 4، بررسی مدل عددی صورت پذیرفت و بهترین فاصله قرار گیری آبشکن، فاصله ای به میزان 58 درصد عرض آبگیر و بهترین طول آبشکن، طولی به میزان 30 درصد عرض کانال اصلی محاسبه شد.

    نتیجه گیری

     این پژوهش نشان داد استفاده از آبشکن در پایین دست و روبروی آبگیر در ابعاد مناسب نه تنها می تواند باعث افزایش نسبت دبی انشعابی ورودی به آبگیر شود، بلکه آبشستگی بستر کانال را نیز کمتر خواهد کرد که در نتیجه استفاده از این آبشکن ها در آبگیری قایم از کانال ها و رودخانه ها توصیه می گردد.

    کلیدواژگان: آبگیرجانبی، آبشکن، رسوبگذاری، فرسایش، Flow3D
  • خسرو شهبازی*، یحیی پرویزی، مهین کله هوئی صفحات 298-307
    مقدمه و هدف

    فرسایش خندقی یکی از منابع اصلی هدررفت خاک در حوزه های آبخیز و هم چنین یکی از عوامل اصلی ذخیره رسوب در مخازن سدها، و در آبرفت رودخانه‏ ها است. علاوه بر آن فعالیت های انسانی، می تواند سبب وقوع تشدیدی این فرسایش شود که پیامدهای بسیار نگران کننده ای را به دنبال دارد. بدین منظور تحقیق حاضر با هدف تعیین آستانه های محیطی فرسایش خندقی و نیز طبقه بندی مورفوکلیماتیک این عرصه ها در استان کرمانشاه انجام شده است.

    مواد و روش ها

     برای این مهم ابتدا با جمع آوری اطلاعات از مراجع ذی ربط و نیز با استفاده از عکس های هوایی 1:20000 و 1:50000 مناطق عمده خندقی استان که روی تصاویر نمایان بودند مشخص و سپس این اطلاعات با استفاده از عملیات میدانی و مشخص نمودن آن ها بر روی نقشه توپوگرافی تصحیح گردید. محدوده های اقلیمی مناطق خندقی استان با استفاده از نقشه های موجود و بر اساس روش دومارتن اصلاح شده مشخص شد. سپس در هر اقلیم یک تا سه منطقه خندقی به عنوان هدف مشخص گردید و در هریک از آن ها یک خندق معرف و دو تکرار شناسایی و با عملیات میدانی و بازدید صحرایی شناسنامه این خندق ها تکمیل شد. این مشخصات شامل موقعیت، تیپ اراضی، ابعاد در سر هدکت و در فواصل 25، 50 و 75 درصد از راس، طول، پروفیل و پلان عمومی خندق بوده است. ضمنا نمونه گیری از خاک در مقاطع فوق انجام و در آزمایشگاه برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک اندازه گیری شد. هم چنین از روش آماری کلاسیک تحلیل خوشه ای برای طبقه بندی خندق ها استفاده شد.

    یافته ها

     نتایج این تحقیق نشان داد که تفاوت‏ هایی در مشخصات مهم مورفومتری و آستانه توپوگرافی خندق‏ های مورد بررسی در مناطق مختلف خندقی استان و در اقلیم های مختلف وجود دارد که عمدتا ناشی از اقلیم، نوع سازند، توپوگرافی و پوشش گیاهی این منطقه است. طبقه بندی خندق ها بر اساس روش کلاسه بندی نشان داد که با سطح تشابه 97/5 درصد، سه کلاس کلی برای مناطق خندقی قابل شناسایی است.

    نتیجه گیری

    مناطق خندقی در اقلیم های خشک بیابانی (مناطق گرم) استان در یک کلاس، پهنه های خندقی واقع در ارتفاعات میانی و اقلیم نیمه خشک سرد در کلاس دوم و پهنه های خندقی موجود در اقلیم های نیمه خشک سرد تا مدیترانه ای سرد در کلاس سوم تشابه پهنه های خندقی قرار دارند. خندق های فعال استان عمدتا در تیپ اراضی تپه و دشت دامنه ای قرار دارند. نتایج این پژوهش سیمایی از عوامل موثر و تاثیرگذار در ایجاد خندق ها را نشان دهد که بر اساس آن می توان نحوه مهار آن ها را در برنامه ریزی آینده و مدیریت مسیولین اعمال نمود.

    کلیدواژگان: طبقه بندی اقلیمی، فرسایش خندقی، کلاسترینگ، مورفوکلیماتیک
  • عطاالله کاویان*، لیلا غلامی، مهین کله هویی، میلاد سلطانی صفحات 308-319
    مقدمه و هدف

    با توجه به اهمیت خاک و نقش مهم آن در تحول کشورها، روش های فراوانی برای حفظ این سرمایه ملی و مقابله با پیامدهای فرسایش خاک ارایه شده است. در سال های اخیر، ایران نیز همانند سایر کشورها با استفاده از حفاظت کننده های آلی و غیرآلی خاک گامی موثر برای حفاظت خاک برداشته است. در همین راستا هدف مطالعه حاضر، بررسی اثر خاکپوش ذرت بر میزان تغییرات رواناب و رسوب است.

    مواد و روش ها

     این مطالعه در خاک لومی -شنی در مقیاس کرت های کوچک آزمایشگاهی با شیب 20 درصد و با استفاده از شبیه ساز باران با شدت 50 میلی متر بر ساعت با تداوم بارشی 10 دقیقه ای انجام شد. بدین منظور سه سطح پوشش 25، 50 و 75 درصد خاکپوش ذرت و چهار سطح رطوبتی، هوا خشک، 15، 20 و 30 درصد، طی سه تکرار در نظر گرفته شد.

    یافته ها

    نتایج این پژوهش نشان داد که اعمال پوشش خاکپوش ذرت تاثیر معنی داری بر کاهش رواناب و رسوب در سطح 99 درصد داشته است. با ثابت در نظرگرفتن سطح های رطوبتی، مقدار رواناب و رسوب تولیدی در کرت های بدون پوشش (شاهد) و پوشش 25، 50 و 75 درصد به ترتیب 4422، 4290، 3943 و 3619 میلی لیتر و 296، 136، 62 و 33 گرم بوده است. نتایج درصد تغییرات رواناب، رسوب و زمان شروع آن ها نیز نشان داد که خاکپوش در سطح های پوشش حفاظتی 25، 50 و 75 درصد و رطوبت های مختلف توانست مقدار رواناب را به ترتیب 3/14، 11/25 و 19/29 درصد، رسوب به ترتیب 62/06، 77/09 و 88/85 درصد نسبت به تیمار شاهد (بدون پوشش حفاظتی) کاهش دهد. درصد تغییرات زمان شروع رواناب و رسوب نیز به ترتیب 32/23، 73/38 و 136/82 درصد نسبت به تیمار شاهد افزایش یافته است.

    نتیجه گیری

     بر اساس تغییرات آب نمود و رسوب نمود مشخص شد که پوشش حفاظتی 75 درصد خاکپوش ذرت در سطح های رطوبتی هواخشک، 15، 20 و 30 درصد به ترتیب با داشتن 645، 452، 215 و 99 ثانیه در افزایش زمان شروع رواناب و رسوب در مقایسه با تیمار شاهد موثرتر از سایر سطح های پوششی به کار برده شده، بوده است. هرچند که دو مقدار دیگر (25 و 50 درصد) نیز بر افزایش زمان شروع رواناب و رسوب تولیدی نیز موثر بودند. علم به روند تغییرات رواناب و رسوب و زمان شروع آن ها با اعمال پوشش حفاظتی می تواند ابزاری مفید و راهکاری کارا برای امر حفاظت خاک و آب پیشنهاد شود.

    کلیدواژگان: زمان شروع رواناب، سطح های رطوبتی، کرت کوچک آزمایشگاهی، هدررفت خاک
|
  • Fatemeh Kateb, Abazar Emali Ouri*, Raoof Mostafazadeh, Mearaj Sharari, Zeinab Hazbavi Pages 1-12
    Introduction and Objective

    Implementing management practices and involving stakeholders is associated with challenges due to changing perceptions and expectations of stakeholders. Active participation in decision making of watershed management measures is determining the community characteristics, involved people and diverse groups of stakeholders. In this regards, the present research was planned to determine the different groups approach in participatory decision-making for watershed management measures in the Unar Chay Watershed of Meshgin Shahr, Ardabil Province via Policy Profile Ratio (PPR) and Index of Resolution (IR).

    Material and Methods

    To achieve the considered goal, the target experts/managers have been chosen based on different background including natural resources, environment, regional water company, nomadic affairs, Jahad griculture, NGOs members, watershed residents, students, university professors and citizen groups. Through designing a questionnaire, the approach of different groups was examined based on analyzing the effect of watershed management projects on improving the income of watershed residents and evaluating the watershed community participation in the projects implementation and conflict reducing and increasing of local community’s cooperation. Then, the PPR and IR were calculated and analyzed for all stakeholder groups.

    Results

    The results showed that the value of PPR is between zero and -11. So that, among the study groups, the least PPR value was related to the subject of improving the watershed community income for the NGOs group which they were as opponents of the decision. Some of the study groups have a moderate approach towards the considered subjects. Additionally, the IR value was ranged between -50 and 12. The lowest value of IR was obtained for students group (opponents of the decision) towards the Women's empowerment and support via local cooperatives and organizations.

    Conclusion

    The social profile ratio, while determining and prioritizing the views of different decision-maker and stakeholder groups, can be useful in effectively managing actions based on the strengths and weaknesses of the watershed participation process. In this regard, strengthening the participation of stakeholders and effective groups as well as removing barriers in low-impact groups can be considered in the planning process.

    Keywords: Decision-Making, Issue Resolution, Power of influence, Resources management, Social Profile
  • Mohesn Tavakoli*, Hassan Fathizad, Mahmoud Hamidian Pages 13-27
    Introduction and Objective

    Strategic management process including setting objectives, Identifying strengths and weaknesses (internal factors), identifying opportunities and threats (external factors), setting long-term goals and determining various strategies, calculating and evaluating performance. The aim of current study is to evaluate the efficiency of SWOT model in preparing strategic plan for integrated watershed management in Meymeh watershed, Ilam.

    Materilal and Methods

    The current research has been done in three subwatersheds of Meymeh watershed. This watershed has been selected as pilot watershed study of Ilam province in line with the National Megaproject on Integrated Watershed Management which has 20584 ha area and located in Dehloran county, Ilam province. Data collection was done in different kinds of library and field information and after discussion to scientists and experts, weakness, strength, opportunities and threat of the catchment are identified. In this research, 22 strength and opportunities as advantages and 25 weakness and threats as limitations in the studied watershed are specified. All of this characteristics are used for data analysis and preparing strategies using SWOT model. For this analysis, 30 questionnaire are filled by academic, non-academic and local experts, then for weighting and scoring of factors, AHP method is applied for factor classification. Finally, Using SWOT strategic plan for integrated watershed management is suggested and for strategies priorities, QSPM planning matrix has been used.

    Results

    Results show that between different strengths, "permanent rivers" with 0.364 score as the most important strength and "no applied agriculture and natural resources planting pattern" with 0.312 score as the most important weakness of the catchment have been identified. Also, between opportunities, "involve the local communities in natural resource projects" with 0.351 score as the most important opportunity and "The negative consequences of climate change due to the definite impact of the province's natural resources" with 0.507 score as the most important threat of the studied catchment have been recognized.

    Conclusion

    Investigations of IFE, EFE and weights of strategies indicated that in future planning, opportunities in the catchment should be taken in account.

    Keywords: AHP, External matrix, Internal matrix, Meymeh watershed, Strategic plan
  • Atikeh Afzali*, Ali Sirjani Pages 28-44
    Introduction and Objective

    Nowadays, it is necessary to use the facilities available in the communities to prevent all kinds of possible crises or to reduce the amount of damage. To deal with these crises, it is necessary to establish crisis management centers with the aim of carrying out preventive measures, crisis preparedness and response, providing relief to crisis areas, and temporary accommodation of victims. This study was conducted with the aim of locating the optimal areas for the construction of crisis management sites in the city of Babol.

    Material and Methods

    In this study, effective criteria include of slope, slope direction, altitude, distance from commercial, medical, administrative, disciplinary, religious, educational use, distance from road and river in the location have been selected and weighted by experts with AHP method. After synchronizing all information layers, hierarchical analysis algorithms and fuzzy algorithms were applied to them in order to find the optimal location.

    Results

    The results showed that, in AHP zoning, an area of ​​168 hectares, equivalent to 5.56 percent, has the best conditions for creating a crisis management site in the city of Babol. In fuzzy method, four operators in cloud of GAMA, Product, AND, OR were used. The AND operator had a better result than the other operators. In the operator, 103 hectares' area of the city equals 3.4 percent, is prone to creating a crisis management site.

    Conclusion

    The output of the models designed by the hierarchical method and fuzzy logic were different. The reason for this difference was considering the criteria with the same weight in the fuzzy model and considering the layers with different weights in the AHP model. The output results of the AHP model, which was a combination of standardized information layers using the opinions of experts, were more accurate due to the involvement of expert opinions.

    Keywords: AHP, Babol, Crisis Management, Environmental hazards, Fuzzy Logic, GIS, Location
  • MohammadMehdi Taghavi Gorji, Mehdi Vafakhah*, Shabanali Gholami Pages 45-53
    Introduction and Objective

    Lack of proper management of land use in a watershed, has negative impacts on the available resources. Land use optimization is one of the suitable solutions for achieving a sustainable development and reducing wasted resources. The present study was carried out in the Kasilian watershed located in the Savadkoh County to determine the most appropriate composition of land use to reduce flood occurrence and maximize benefit.

    Material and Methods

    At first, all available studies including physiographic, soil science, vegetation, hydrology, socio-economic studies from Mazandaran Regional Water Company and Natural Resources and Watershed Management office were collected and completed during field visits. The costs and benefit for each land uses was obtained using a questionnaire. The amount of flood in different land uses was also obtained using HEC-HMS software and the use of information on three rainfall events in the years 1991-95 related to Sangdeh synoptic station and flood hydrograph of the same events in Valikbon hydrometric station located in the watershed outlet. The slope and soil depth  maps based on land use standard as input to objective functions and constraints land use optimization model was prepared. Multi-objective linear programming model using the simplex method in ADBASE software was written and solved.

    Results

    The results showed that flood amount reduced from 0.89 m3 s-1 before optimization to 0.74 m3 s-1 after land use optimization in general and this indicates 24.49% reduction in flood amount. The benefit of different land uses in the studied watershed has also increased from 2505.102.285 million Rails per year, before land use optimization, to 14692.902 million Rails after land use optimization, and this indicates a decrease of 58.56% of benefit of the watershed after land use optimization according to the standard criteria.

    Conclusion

    The most sensitive factor is the reduction of rainfed land use and the increase of forest land uses in the Kasilian watershed, which have the greatest impact on reducing benefit and flood amount.

    Keywords: Flood reduction, Kasilian watershed, Land use, Linear programming, Optimization
  • Mahnoosh Moghaddasi*, Mehdi Mardiyan, Mohsen Parsa Pages 54-64
    Introduction and Objective

    Nowadays, with development of urban, industrial and agricultural, apply of groundwater is more important. So sustainability and development the exploitation of groundwater for types of different customers and goals, it is necessary that quantitative and qualitative characteristics it be investigated and evaluated.

    Material and Methods

    Fuzzy Adaptive Neural Network (FANN) and Geostatistical method on based Geographic Information System are used for Komijan plain, Markazi province, Iran. The first, data 36 wells was collected from Rural Water and Sewage Company. Then using semi variogram types such as: gussian, linear, spherical and also Kriging and Co-Kriging methods, geostatistical model was evaluated using indicators: R2 and RMSE. Then, for Fuzzy Adaptive Neural Network model Membership functions such as:  triangular, generalized bells and gaussian was investigated and the best model was determined using indicators: R2 and RMSE.

    Results

    According to results R2 and RMSE in geostatistical, spherical, linear and exponential modle was selected  as best for EC,  TDS and pH variables, repectively. Also on based semi variogram, Kriging method has a better performance than the cokriging method for all studied variables with high determination coefficient 0.73, 0.66 and 0.85 respectively for EC, TDS and pH and lower in RMSE. The results showed in Fuzzy Adaptive Neural Network, EC variable, the fuzzy generalized bell function with a correlation coefficient of 0.98 and mean square error of 144.59 in the test stage, is good. For TDS variable, gaussian function with a correlation coefficient of 0.98 and mean square error of 0.33 119 at the test stage is best. also for pH variable, the generalized bell function with a correlation coefficient of 0.99 and mean square error of 103.10 at the test stage has a better performance than other fuzzy functions in the modeling. By comparing the results of Geostatistical and Fuzzy Adaptive Neural Network, it can be seen that the FANN model has a higher efficiency than Geostatistical model.

    Conclusion

    Regarding the results of zoning maps, it is shown that in the northern part of the plain, EC has low, while in the central and west, EC is above 2000 µSiemens/cm. Also for TDS variable, t is low in the northern part of the plain, while in the south and southwest, is above 1000 mg /lit. Alos changes in pH value showed that variation of this variable is low and the highest level of pH is in the northern part and the lowest in the southern part.

    Keywords: Artificial Neural Network, ANFIS, Co- Kriging, Electrical Conductivity, Kriging
  • Ebrahim Asadi Oskouei, Mozhdeh Jamei* Pages 65-76
    Introduction and Objective

    Surface soil moisture is an essential variable in the Earth's climate system and hydrological cycle that plays a crucial role in scientific and practical applications such as numerical weather forecasting, extreme event monitoring, hydrological modeling, climate models study, and water resources management. Microwave remote sensing has a unique capability to retrieve global soil moisture over a wide range; in this context, The European Space Agency's (ESA) Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) satellite is the first specific mission to monitor global soil moisture, which has been operating since 2009. This study aimed to extract soil moisture data from SMOS satellite products (BEC _L3_SM_SMOS), generate soil moisture maps at different time scales for Iran, and evaluate the spatial and temporal variations of soil moisture data (from 2010 to 2019).

    Material and Methods

    In line with the research objectives, we developed a model by Model Builder in ArcGIS that read and derived soil moisture values from the BEC _L3_SM_SMOS products and produced average soil moisture maps over Iran. This study evaluated the sources of Radio Frequency Interference (RFI) in the SMOS products by evaluating RFI probability maps. The results found that the SMOS ascending orbit products have the lowest RFI in Iran. This study evaluated the sources of Radio Frequency Interference (RFI) in the SMOS products by evaluating RFI probability maps. The results found that the SMOS ascending orbit products have the lowest RFI percentage in Iran. Therefore, we used the BEC _L3_SM_SMOS (ASC) products to generate the soil moisture maps in Iran.

    Results

    In this study, the outcomes of the developed model are the preparation of monthly, seasonal, and annual maps of the average soil moisture for Iran. Evaluation of temporal variations of the soil moisture monthly average maps shows that the highest maximum monthly value (0.854 m3m-3) occurred in May. The highest monthly average of soil moisture values was related to February (0.087 m3m-3), March (0.086 m3m-3), and April (0.086 m3m-3), and the lowest monthly average of soil moisture values were occurred in August (0.034 m3m-3) and September (0.037 m3m-3). Evaluation of the annual average map (10 years) obtained from SMOS data shows that soil moisture varies between the lowest value of 0.002 and the highest value of 0.78 m3m-3 in Iran. The annual average value of soil moisture is 0.063 m3m-3 based on SMOS data over Iran

    Conclusion

    Due to the scarce soil moisture data over Iran and the ability of SMOS to produce soil moisture data with desirable quality, SMOS products can be used for various applications. The monthly, seasonal, and annual maps of the average soil moisture obtained in this study can be used in regional studies of hydrological models, improving weather forecasting models, water resources management, climate change studies, irrigation schedule, and smart irrigation.

    Keywords: L-band radiometry, Passive microwave, Satellite soil moisture, Soil moisture map, SMOS satellite
  • Ali Khalili*, Arian Osroosh, Morteza Poorzare Pages 77-87
    Introduction and Objective

     Over the past 20 years, flood disasters have consisted of 47% of the world's weather-related disasters, which has affected over 2.19 lives in Asia. Likewise, Iran has not been an exception and has always experienced severe damages due to floods. Hence, flood vulnerability assessment (FVA) is vital to mitigate incoming damages. However, the assessments require thorough theoretical knowledge and excellent software skills, limiting widespread usage of such evaluations and increasing financial and temporal requirements. This research aims to create an ArcGIS tool for non-expert ArcMap users to enable them to assess the flood vulnerability without any in-depth knowledge of the software. 

    Material and Methods

     Firstly, different papers regarding urban FVA were reviewed, and accordingly, the most frequent assessment indicators were identified. Hence, to assign weights to the indicators, the questionnaire method has been employed to ask experts' opinions. Then, indicators were scored, employing the AHP method, using Expert Choice software. Afterward, to create the tool, ModelBuilder was used to design and arrange process flow, and Python language was used to create required ArcMap processing tools that are not built-in in the software. 

    Results

     The created tool consists of 56 processes, 15 ArcMap built-in processing tools, and three Python scripted processing tools, namely a logical tool. To run the tool, users must determine six input files, a saving directory, and the name of the case study. The tool saves the outputs in a GDP named after the case study within the user-defined directory. Moreover, to increase the tool's usability for different case studies, the weights of the default indicators' weights can easily be changed in the dialog box. Moreover, the dialog box's language is Persian to provide a user-friendly interface. The tool generates an FVA map and six vulnerability indicator maps to enable users to analyze vulnerability status according to each indicator. The tool is available in TLX format and can be easily added to ArcToolbox. Furthermore, to test the tool's performance, Chaloos city was assessed using it. According to the results, 14 percent of the city, most of which are located proximate to the Chaloos river, is marked as highly vulnerable; 56 percent of the city is marked as vulnerable, and 30 percent of the city is marked as least vulnerable.

    Conclusion

     According to the performance test, the processes were completed in nearly nine minutes, and all the outcomes were generated and saved correctly.

    Keywords: AHP, ArcMap, Flood vulnerability assessment, ModelBuilder, Python​​​​​​​
  • Hamzeh Saeediyan*, HamidReza Moradi Pages 88-96
    Introduction and Objective

    Natural ecosystems have their own order and balance unless they are disordered under the influence of a foreign force, which unfortunately, human have caused disordering in many watersheds by unconsumed exploitation of some of its elements. One of the most main of its results is run off production that resulted to increasing flood production and erosion and soil poverty. Gachsaran Formation is one of the most important erodible formations in Iran. This formation has about 1600 meters of thickness and in terms of petrology includes salt, anhydrite, colorful lime marls and some shale. Therefore, scientific research on runoff and erosion of Gachsaran Formation is essential, which is one of the main objectives of this study.

    Material and Methods

    In this research for determination of the most important factors in runoff production of various land uses in Gachsaran formation studied a part of the gypsum mountain watershed in Izeh Township. It has 1202 hectares area. This investigation in order to determination of the relationship between produced runoff by rain simulator with some soil physicochemical characteristics like percent of very tiny sand, sand, clay, silt, pH, Ec, soil moisture, Calcium Carbonate and organic materials in different land uses of Gachsaran formation done. Then run off samples in 6 points and with three replicates in Gachsaran formation in the precipitation intensities of 0/75, 1 and 1/25 millimeter in minute in range, residential and agricultural land uses using rain simulator done. In order to investigate efficacious factors in runoff production, sampling was done in 0-20 centimeters of soil layers and also the same number of runoff. In order to do statistical analysis used EXCEL and SPSS software.

    Results

    The most important soil factors in runoff production were identified by multi regression. The results showed that runoff production in different land uses at different intensities had significant differences. In this study, it was shown that the recognition of the soil parameters is very important in increasing and decreasing runoff in Gachsaran formation.

    Conclusion

      Regression models showed that clay and calcium carbonate had the highest role in increasing and decreasing runoff of different land uses among the measured factors in Gachsaran Formation.

    Keywords: Ghachsaran formation, land use, Rain simulator, Runoff
  • Vahid Isazade*, Zahra Aliegigy Pages 97-108
    Introduction and Objective

    Today, the flood phenomenon is one of the most complex and dangerous events that, more than other natural disasters, leads to human and financial losses and destruction of agricultural lands in different parts of the world every year.

    Material and Methods

    Due to the flooding of Zolachai Watershed, Salmas County, it seems necessary to study and simulate the risk of floods in this area. Therefore, in this study, a combination of artificial perceptron neural network (MLP) and GIS has been used. First, the effective parameters in simulating flood areas such as: slope layer, height, flow direction, soil and land use were examined and these information layers were entered into GIS software. The information layers were processed with the Fishnet command. And each layer became a point.This data, along with the educational data received from Google Earth, was introduced to the perceptron neural network.

    Results

    In the perceptron neural network, the input layers including 5 neurons and 16 nodes entered the model and the results showed that the height has the lowest weight (R2=0.713) and the highest weight related to the flow direction (R2=0.913) in simulating the Zolachai Watershedflood., Is the city of Salmas.

    Conclusion

    It can be said that the combination of GIS and artificial neural network can be very useful for modeling and simulating floods in different spatial environments to prevent and reduce environmental hazards.

    Keywords: Flood, Fishnee, Perceptron Artificial Neural Network, Salmas County, Zolachai Watershed
  • Javad Hosseinzad*, Mehri Raei, MohammadAli Ghorbani Pages 109-119
    Introduction and Objective

    Given the limited available water resources, the conflict-laden issues of water allocation have become a challenging issue for planners and water consumers. The existence of different types of uncertainties and climate change conditions in the water resources systems intensify the complexity of the optimal allocation process of water resources in the agricultural field. Therefore, In the present study, it is tried to optimally allocate water resources in Marand watershed by developing a mathematical planning model that is capable of dynamics and uncertainty conditions both in the parameters of objective functions and in constraints.

    Material and Methods

    In this study, an uncertainty-based interactive multi-stage stochastic programming (UIMSP) approach is proposed by incorporating the fractile criterion method and chance-constrained programming within a multi-stage decision-making framework for agricultural water resource management in various planning horizon. A two-period scenario tree with different probabilities for violating constraints (α) and various satisfactory levels of the objective function (β) were selected.

    Results

    The results indicates that the minimum and maximum benefits of the system are [46.6, 983.6] × 1010 (Rials) and [699.7, 1483.1] × 1010 (Rials) when α=0.01  and , β=0.9 , respectively. In addition, an increase in satisfactory levels of the objective function (β) led to a gradual decrease in both upper and lower bound of the total net benefits at each given probability level of violating constraint (α), while any change in probability of constraint violation (α) resulted in creating a significant change in the system profits. Also, the results of the UIMSP model show that water scarcity is observed in different scenarios due to insufficient water resources in Marand watershed. However, according to the results, in the second period, despite the decrease in the amount of water available, the amount of water shortage has decreased with increasing irrigation efficiency. For example, under medium flow level, the amount of surface and groundwater shortages in the first period is 43.6% and 32.5%, respectively, while it is reduced by [36.9, 24.5] and [24.5, 0] percent in the second period.

    Conclusion

    The results can help decision-makers examine potential interactions between risks related to the stochastic objective function and constraints. Also, increasing irrigation efficiency and upgrading irrigation systems are among the main strategies that can provide an economic benefit to farmers while reducing environmental damage.

    Keywords: Chance constraint programming, Kataoka’s criterion, Multi-stage Stochastic programming, Random Interval, Water Resources Allocation
  • Fatemeh Shokrian*, Karim Solaimani Pages 120-132
    Introduction and Objective

    Due to the lack of discharge stations and rainfall in the Vazroud basin, it is not possible to have a relatively accurate hydrological behavior of the region. Therefore, by addressing the geomorphic features, this problem can be overcome to reduce the damage caused by floods in the future. In this study, in order to determine the flood risk of flood-prone areas, two geomorphic factors including topographic wetness index and stream power index were used.

    Material and Methods

    Due to the lack of sufficient data related to the discharge of Vazroud watershed, the characteristics of historical flood risk were determined in this area. In the first step, the SCS method was used to simulate the peak discharge. After determining the quantitative characteristics of flood risk (peak discharge) in the next step, the qualitative risk of flood was predicted. In order to determine the qualitative risk of floods, a combination of two factors, the strength of the river and the level of floodplains, was used as the damage that could be caused. The amount of flood-prone regions with different return periods was determined by topographic moisture index threshold method.

    Results

    The results of this method showed that with increasing the flood return period, the amount of flood-prone lands increases and the amount of topographic moisture index should decrease with increasing the flood return period. The results of flood risk maps with different return periods showed that as the flood return period becomes larger, the areas affected by flood risk in the hazard classes generally increase. The results of total lands that will be at risk of floods with return periods of 2, 10, 25, 50 and 100 years will reach 2.2, 3, 4.2 and 9.8% in the whole basin, respectively. Also, Vaz Tangeh, Nojmeh and Vaz olia villages with 20.6, 16.4 and 13.1% of flood-affected lands were determined as the most vulnerable rural areas in Vazrood watershed, respectively.

    Conclusion

    Flood risk prediction depends on the characteristics of the catchment and the hydrological and geomorphic factors of the region. So that in areas that have incomplete and low statistics as one of the non-structural flood management tools and complementary to structural methods, it plays an important role in flood control and reduction of potential damages.

    Keywords: Curve Number, Flood Risk Management, Stream power index, Topographic wetness Index
  • Mahmoudreza Tabatabaei*, Seyed Ahmad Hosseini Pages 133-146
    Introduction and Objective

    Accurate estimation of river suspended sediment load (SSL) has an important role in water resources, watershed management and related sciences. Due to the high fluctuations of SSL in different seasons of the year as well as its severely nonlinear and complexity nature, it is necessary to use appropriate methods that can simulate and estimate such phenomena.

    Material and Methods

    In this study, data log transformation and multi-objective particle swarm optimization (MOPSO) algorithm were used for optimal training of neural network models. For this purpose, at first, by using unsupervised neural network (SOM), data of flow discharge and suspended sediment load of the studied hydrometric station (Statistical Period 1995-2016) were clustered. Then, by sampling the clusters, the data set needed to train and test the neural network models were prepared. After it, three scenarios were defined to evaluate the impact of applying logarithmic transformations and MOPSO optimization algorithm In the first scenario, the initial data (without logarithmic transformation) and the common base gradient algorithm in training neural network models (error propagation), in the second scenario, the error propagation algorithm and the logarithmic transforms, and in the third scenario, the logarithmic transforms and the MOPSO algorithm, was used to train neural network models.

    Results

    Evaluation and comparison of the model validation results showed that applying a logarithmic transforms and MOPSO algorithm, by reducing RMSE error and bias percentage (PBIAS) from 49 ton/day and -21%, in the best model of the first scenario, to 30.3 ton/day and -6.3%, in the best model of scenario III, increased the efficiency of the models. Other results of the study are non-estimation of negative values for suspended sediment, which is one of the common errors in using neural network models in estimating suspended sediment.

    Conclusion

    The use of multiple objective functions makes it possible to sensitize the models to more accurately estimate the suspended sediment at low or high flows, thus improving the validation and skewness indices of the base data models.

    Keywords: Ghorichai River, MOPSO, Objective Function, Suspended Sediment
  • Vahid Gholami*, Farhad Borna, Babak Hadian Pages 147-158
    Introduction and Objective

    Soil erosion is one of the most important problems in natural resources management, especially on the e rangeland hillslopes. Further, soil erosion estimation using field measurement is expensive and time-consuming. Therefore, models can be efficient tool for performing an exact estimation in a short time and a low cost. The aim f this study is to present a methodology to estimate soil erosion on the rangeland hillslopes.

    Material and Methods

     In this study, the annual rates of soil erosion have been studied using erosion pins on the rangeland hillslope in the of Kasilian watershed in Mazandaran Province. Annual soil erosion rates were measured using 109 erosion pins (one year after the its establishment) due to changes in soil surface and soil specific gravity. An artificial neural network (ANN) was used in NeuroSolutions software. Soil erosion rates were as the model output and the affecting factors of soil erosion were the inputs. The model inputs rangeland cover percentage, land slope, slope length, slope shape (land curvature) and soil texture (sand, clay and silt percentage). The modeling process was performed using the MLP network. All of the data were separated into three classes included training (65% data), cross-validation (10%), and test stage (25% data). The model was performed and optimized. Further, geographic information system (GIS) was used for mapping soil erosion rates based on the simulated erosion values.

    Results

    The results of the test stage proved the high performance of the ANN in estimating soil erosion (Rsqr = 0.9). Further, statistical analysis using SPSS software  and the optimum structure of the network and sensitivity analysis showed that the most important factors of soil erosion are vegetation cover, slope shape, land slope, slope length and soil characteristics, respectively. Finally, the optimized network inputs were combined in a GIS environment with a pixel size of ten meters, and annual soil erosion map was generated by coupling the capabilities of ANN and GIS on the studied rangelands.

    Conclusion

    The proposed methodology can be used as an efficient and alternative method for field measurements of soil erosion in the highlands with a high performance.

    Keywords: Kasilian Watershed, MLP, Modeling, Soil erosion map
  • Mohammad Amjadi, Abdulvahed Khaledi Darvishan* Pages 159-169
    Introduction and Objective

    Stream sediment load usually acts as an important source and indicator in geochemical elements concentration changes especially heavy metals and the extent of human impact. Studying the trend of downstream changes in sediment pollution indices and the factors affecting it is one of the most important interdisciplinary research needs. In present research, the concentration of heavy metals and pollution indices of bed sediments were investigated in the main river of Khamsan representative watershed and the factors affecting the downstream changes of indices were analyzed. This river is one of the two important rivers entering the lake of Gawshan dam and for this reason; the study of water and sediment pollution of this river is of special importance.

    Material and Methods

    To achieve the research purposes, along the main stream, 10 bed sediment samples were taken from upstream to downstream and the concentrations of heavy metals including beryllium, chromium, nickel, copper, zinc, arsenic, selenium, cadmium, mercury, thallium and lead were measured using ICP-MS. Then the indices of contamination factor (Cf), degree of contamination (Cd), modified degree of contamination (mCd), pollution load index (PLI) and geo accumulation index (Igeo) and the downstream changes of these indices were calculated and analyzed. In addition, the percentage change index was used to determine the downstream change of the heavy metals concentrations.

    Results

    The results showed that reducing the steam slope and increasing the density of vegetation along the stream was effective in downstream reduction of the heavy metals concentrations and neutralizing the effect of residential area. Toxic elements such as selenium, cadmium, mercury and arsenic have been reduced by about 40% in the downstream direction and the effect of check dams in reducing the transfer of lead, zinc, cadmium, copper and selenium along with bed sediment was also confirmed. The results also showed that after the qanat water joined the main stream, the concentration of heavy metals in the bed sediments increased and the highest increase with 1/116, 3/114, 0/100 and 5/79% was observed in selenium, cadmium, mercury and beryllium, respectively.

    Conclusion

    Conclusion of the present study shows that although according to the studied indices, none of the bed sediment samples of the studied river from the upstream to the downstream is contaminated, but the trend of changes is especially worrying for heavy metals nickel, zinc and cadmium and can be an alarm for water and sediments entering the Gawshan dam reservoir.

    Keywords: Bed load, Check dam, Geo accumulation index, ICP-MS, Potential ecological risk factor
  • MohammadJavad Rousta*, Seyed Masoud Soleimanpour, Maryam Enayati, Mojtaba Pakprvar Pages 170-181
    Introduction and objective

    Land use change is a major factor in changes in soil organic carbon and nitrogen storage and the global carbon cycle. The aim of this study was to investigate the changes in soil organic carbon and nitrogen storage after afforestation and rangeland cultivation along with flood spreading.

    Material and Methods

    This investigation was carried out on the sandy lands of Gareh-Bygone Plain of Fasa located at southeastern of Fars province. A total of 45 soil composite samples were collected from Acacia, Eucalyptus, Atriplex and Planted Range from a depth of 0-30 cm in two conditions with and without flood spreading. The organic carbon and the total nitrogen content were measured in laboratory. Then, the amount of carbon and nitrogen storage was calculated and their economic value was determined by carbon tax method. The data were analyzed using SAS software as a factorial experiment in a completely randomized block design and the means were compared with Duncan's test at p<0.05.

    Results

    The results showed that the effect of flood spreading on the percentage of organic carbon and the amount of organic carbon storage in the soil was significant at the p<0.01, not significant on the percentage of the total nitrogen, but its effect on the amount of nitrogen storage at the p<0.05 was significant. The effect of land use (vegetation type) on all these indices were significant at the p<0.01. The interaction effect of flood spreading and land use on the percentage of organic carbon and soil nitrogen storage at the p<0.01 was significant, but its effect on the amount of carbon storage and the percentage of total nitrogen was not significant. The amount of organic carbon storage in the soils of Acacia, Eucalyptus, Atriplex and Range, from 10.23, 22.49, 12.3 and 6.21 Mg/ha in conditions without flood spreading, respectively, increased to 23.14, 40.23, 24.12 and 13.96 Mg/ha in flood spreading conditions. The spread of floods on these land uses increased the economic value of carbon and nitrogen storage equal to 53.59, 48.00, 75.46 and 43.52 percent, respectively.

    Conclusion

    On average, flood spreading increased the economic value of total carbon and nitrogen storage in the soil equal to 54.31%.

    Keywords: Carbon storage, Eucalyptus, Flood spreading, Gareh Bygone Plain, Nitrogen storage
  • Majid Khazaei*, Reza Bayat, Iman Saleh Pages 182-192
    Introduction and Objective

    Low efficient sloping rainfed lands are one of land uses being exposed to severe erosion in Iran which is definitely one of important sediment sources for rivers and reservoirs. These lands are most sensitive to erosion while being plowed and fallow. This period in most regions of Iran coincides with the rainy season. A large part of rainfed agricultural lands of Gachsaran city is much erodible while the income of many residents of this area is from agriculture. Therefore, the aim of this study is to investigate the impact of various rainfall intensities in different slopes on the amount of erosion and runoff in rainfed lands of Gachsaran city in Kohgiluyeh & Boyerahmad Province.

    Material and Methods

    First, the soil surface was saturated in order to prepare the environment for the experiment. Then, rainfall intensities of 33, 64 and 110 mmh-1 on three slopes of 6, 12 and 25% were generated using a rainfall simulator. Therefore, nine treatments with four replications were analyzed. Runoff and sediment were collected using special containers and transferred to the laboratory. After data collection, statistical analyses of runoff and sediment were conducted by SPSS software and analysis of variance method along with Duncan test. The other analyses were also accomplished in terms of the effect of factors on the amount of runoff, sediment, quality elements of water, soil and sediment.

    Results

    Comparison of mean of the studied parameters showed significant (p<0.05) effect of rainfall intensity and slope percentage on the amount of runoff and sediment; so that, the rainfall intensity of 110 mmh-1 caused runoff and sediment 4 and 1.7 times higher than the 33 mmh-1. Also, the slope 25% caused runoff and sediment 2.3 and 1.7 times higher than the 6% on the three measured slopes. Comparison of the results of rainfall intensity and slope impact on the studied components indicated that rainfall intensity has a more considerable impact than the slope percent, on the amount of runoff and sediment. Also, measuring the amount of nutrients in soil and sediment indicated the impact of soil erosion on nutrient transport and reducing fertility; so that, higher amount of carbon, phosphorus and potassium in the collected sediments than the soil.

    Conclusion

    According to the results, slope percent and rainfall intensity have a significant effect on runoff and sediment production independently and in interaction with each other, in the experimental plots. Based on the result analysis of sediment concentration, only high amounts of rainfall intensity affect sediment concentration and weight of sediment. Moreover, increase of slope caused amount, volume and runoff coefficient; but this increase of runoff in the slope of 25% was much higher than the slopes of 6 and 12%. So, as the slope increases, the runoff will also increase.

    Keywords: Dry land, Erosion, Plot, Runoff, Simulator
  • Ebrahim Shahbazbeygy, Behrouz Yaghoubi*, Saeid Shabanlou Pages 193-204
    Introduction and Objective

    Estimation and forecasting of precipitation pattern in different parts of the world, especially in arid and semi-arid regions such as Iran is very important. In addition, various numerical methods such as artificial intelligence methods due to high accuracy and speed have the ability to simulate the phenomenon of precipitation and similar subjects. The use of these techniques plays an important role in saving time and costs in field and laboratory studies. Therefore, the application and popularity of various artificial intelligence techniques to estimate and simulate different issues such as rainfall is increasing day by day. The purpose of this study is to estimate the long-term rainfall in Rasht by a hybrid ANFIS and wavelet transform model.

    Material and Methods

    In this study, long-term rainfall of Rasht city was simulated using an optimum artificial intelligence model for a 62 years period from 1956 to 2017. In other words, the wavelet transform was utilized to enhance the performance of the ANFIS model and hybrid WANFIS (Wavelet-ANFIS) model was defined. Firstly, the effective lags of time series data were detected through the autocorrelation function (ACF). Then, using the lags, eight models were developed for each ANFIS and WANFIS model. It should be noted that 42 years data was applied for training and 20 years data to test the artificial intelligence models. Next, the number of optimal membership functions of ANFIS model was selected equal to two.

    Results

    results of ANFIS 1 to ANFIS 8 were evaluated. Additionally, different mother wavelets were examined to optimize the ANFIS model. This means that the demy was introduced as the best mother wavelet for increasing the performance of the ANFIS model. The comparison between ANFIS and WANFIS models signified that the wavelet transform enhanced the performance of the ANFIS model. Also, results of the hybrid WANFIS models were analyzed, indicating that WANFIS 8 was the superior model. The model estimated the rainfall with an acceptable accuracy. For instance, the R, MARE and RMSE for the superior model were computed 0.961, 0.855 and 24.510, respectively. Additionally, the values of VAF and NSC for this model were respectively estimated as 92.273 and 0.913.

    Conclusion

    Results showed that (t-1), (t-2), (t-3) and (t-12) were identified as the most influenced lags for estimation of long-term rainfall of Rasht city using the hybrid WANFIS model.

    Keywords: ANFIS, Long-term rainfall, Optimization, Rasht city, Simulation, Wavelet transform
  • HosseinAli Zabardast Rostami, Mohmoud Raeini Sarjaz*, MohammadAli Gholami Sefidkouhi Pages 205-216
    Introduction and Objective

    Climate change is one of the most important issues that have affected various parts of human life in recent decades. Undoubtedly, this phenomenon will change the water resources of each basin. Therefore, estimating and predicting the future of river discharge is of great importance due to its harmful effects on the environment, economy and society. This research is aimed at checking and predicting the discharge of the river Gelevard Dam under different climatic conditions.

    Material and Methods

    To this end, the HadGEM2-EM model was used under three scenarios RCP 2.6, RCP 4.5 and RCP 8.5. Also, the IHACRES model was used to simulate surface flow for the intended periods.

    Results

    The results of the annual changes in the meteorological parameters under the RCP 2.6 climate change scenario showed that the maximum increase in minimum and maximum temperatures would occur during the period 2061-2080. The greatest change in precipitation will occur during the period 2021-2040. Regarding the results of modeling using IHACRES, it was found that the correlation coefficient of the model in the calibration stage is 0.61 and in the verification stage it is 0.79. The results showed that the average river flow rate decreased by 4, 8.7, 13 and 5 percent, respectively, in the four study periods (2021-2040, 2041-2060, 2061-2080, 2081-2100).

    Conclusion

    Due to the declining trend of Neka River discharge in the coming decades, the projected targets for the Gelevard Dam for drinking water, agriculture, industry, etc. will face significant shortages.

    Keywords: Climate change, Downscaling, Flow simulation, Neka River
  • Elham Mahmudzadeh, Sedigheh Anvari* Pages 217-227
    Introduction and Objective

     The accurate estimation of actual evapotranspiration (ETA), i.e. crop water requirements, is an important issue for irrigation water allocation at fields and improving water efficiency. In the present study, ETA for Sorghum crop was estimated using surface energy balance algorithm for land (SEBAL) and by employing Landsat8 satellite images; meteorological data and DEM map and then compared with the measured values of lysimeter.

    Material and Methods

     For carrying out the sensitivity analysis, the key parameters of SEBAL algorithm was altered at the range of ±10 , ±20 , ±30 , ±40  , ±50  and resultantly the variation of ETA corresponding to decrease and increase of these parameters was investigated. The changes of key parameters on the days of 206, 238 and 254, based on Julian days calendar, were evaluated at eight points with different vegetation densities. Albedo parameters have moderate to high sensitivity, so that the albedo parameter has medium and high sensitivity in the areas with ET> 10 and ET <10, respectively.

    Results

     The results of SEBAL showed the value of accuracy indices were acceptable at a significant level of 95%, while compared with those of lysimeter measurements. The results of the sensitivity analysis also showed the surface temperature and input shortwave radiation are more sensitive especially at the areas having low ETA values. The wind speed and

    Conclusion

    In general, in addition to high economic efficiency compared to other conventional methods, the SEBAL algorithm has a good efficiency in estimating ET. Also, performing sensitivity analysis and determining the key input parameters, while increasing the accuracy of measuring those parameters, can greatly improve the modeling results.

    Keywords: Evapotranspiration, Input Shortwave Radiation, Landsat 8, Lysimeter, SEBAL, Sensitivity Analysis, Surface temperature
  • Reza Norooz Valashedi*, Jalil Helali Pages 228-235
    Introduction and Objective

    Teleconnection patterns are one of the effective hydro-climatological factors in predicting precipitation, temperature and discharge on a large scale. Oppositely, comprehensive and integrated management of water resources requires that rainfall variables and consequently runoff flow can be predicted. From a dynamic and synoptic approach, teleconnection patterns can affect the precipitation pattern of different regions. The purpose of this study is to inspect the relationship between these indicators and autumn rainfall in the Caspian Sea basin and forecast it using various statistical models.

    Material and Methods

    Therefore, in this study, Caspian Sea sub-basins were selected and autumn rainfall in the 28-year period from 1987 to 2015 was calculated. Then the correlation of MEI, SOI, NCP, NAO, AO, CSST, P-SST and MSST indices with autumn rainfall in July, Aug, Sep, Oct, Nov, summer, Aug-Sep-Oct and Sep-Oct-Nov was calculated. And the most important ones that had the highest correlation were considered as inputs to different models. Finally, autumn rainfall forecasting was done using a statistical model and three artificial intelligence models with different structures.

    Results

    The study showed that various teleconnection patterns were effective depending on the type of sub-basin and time step. Prediction results showed that the difference between observational and modeled data in the training period was small and increased somewhat in the test period and reached about -25.7 to 47.6 mm in the whole sub-basins. Thoughtfulness of the type of analytical model showed that both SVR and MLP models had higher accuracy than GRNN and MLR models, so that the Root Mean Square Error by SVR model in Aras, Atrak, Haraz-Sefidrood, Qarahsu-Gorgan, Serazod-Haraz, and Haraz-Qarahsu sub-basins. 6.18, 7.34, 35.44, 18.25, 19.58, 17.68 and 47.22 mm, respectively, and the coefficient of determination will be 0.94, 0.91, 0.92, 0.84, 0.88, 0.88 and 0.87, respectively.

    Conclusion

    Therefore, the results show a strong relationship between teleconnection indices with autumn rainfall in the study basin. These include NAO, SOI, AO and Caspian and Mediterranean Sea surface temperatures at different time delays. With these results, steps can be taken to more accurately predict and manage the water resources of the Caspian Sea basin.

    Keywords: Caspian Sea Sub-Basin, MEI, SOI, Statistical Models, Teleconnection Patterns
  • Samaneh Razavizadeh*, Sakineh Lotfinasab Asl, Fatemeh Dargahian, Zahra Saeedifar Pages 236-248
    Introduction and Objective

    Karkheh River, as the third largest river in Iran, flows a large volume of water to the Khuzestan plain every year. The construction of the Karkheh Reservoir Dam, along with several advantages, widely affects the river flow in its downstream. Ignoring the effects of these structures on the elimination or reduction of river flows, especially flood capacities, leads to investment in agriculture, industry and urban development along rivers, downstream of dams and in flood high-risk areas.

    Material and Methods

    In the present study, the trend of changes in the annual and flooding regime of Karkheh River over time and in the relationship with the establishment of Karkheh Dam were investigated. For this purpose, four statistical tests (Pettitt, SNHT, Buishand and von Neumann) were used to examine the homogeneity of peak and average annual flow data at the downstream of hydrometric station and to determine the points of change and mutation. In order to determine the role of climatic parameters on river discharge, Pearson correlation test was used.

    Results

    According to the opening of Karkheh Dam in 2001, the results of the study showed that the flood peak discharges in the hydrometric station downstream of the dam (Pay-e-Pol station) was equal to 1978 cubic meters per second, in the period of 32 years before the Karkheh dam opening, and with a significant reduction of 78%, is equivalent to 417 cubic meters per second in the 16 years period after the dam opening. Therefore, considering the removal of flood peaks immediately after the construction of Karkheh Dam, we can definitely observe the effect of the dam on controlling the flood peaks of Karkheh River. The results showed that the highest peak discharge correlation with SPEI parameter, at 95% significance level. Also, monitoring of satellite images show that before the opening of Karkheh Dam (2001), the floodplains were covered by water in flood conditions and after this year, despite the occurrence of floods and high peak discharge reports in Karkheh River, no water intake from Karkheh River has been observed in the floodplains.

    Conclusion

    The flood regime of the River downstream of Karkheh Dam has indicated a decreasing trend due to changes in climate drought index since 1997, which has had a steady trend since 2001 due to the opening of Karkheh Dam and shows the control of floods by the dam.

    Keywords: Flood Zone, Karkheh Dam, Peak discharge, Satellite Image, SPEI
  • Vajihe Erfani Pour Ghasemi, MohammadTaghi Dastorani*, Mahboubeh Hajibigloo, Fereshte Rahimi Aghcheshmeh Pages 249-261
    Introduction and Objective

    River systems are subject to serious changes over the time. These changes vary from region to region depending on the conditions of the river. Forecasting the process of river changes and presenting engineering plans depends on understanding the current behavior and morphology of the river and evaluating changes in the past. The purpose of this study was to investigate the effective factors (hydraulic, soil properties, vegetation, and river pattern) on instability and bank erosion of Kashafrood River in Khorasan-Razavi province of Iran.

    Material and Methods

    In order to better evaluation of the effects of different factors, the river path was divided into 14 reaches and geometrical parameters needed to show the changes in river morphology were measured and calculated. The HEC-RAS hydraulic model through the HEC-Geo RAS annex was used to investigate the flow hydraulic properties of the Kashafrood River. Next, the analysis of the model output results was performed for flow discharges with different return periods for 14 cross-sections along the river. Soil samples were also taken from the riverbank, and transferred to the laboratory for granolometery and other studies. Other factors such as the type and density of vegetation, geometrical properties, erosion rate and the impact of human factors on river changes were also studied during the field visits.

    Results

    The results of river morphological analysis showed that the meandering coefficient (MC) for most of the reaches studied in this study is less than 1.99. Therefore, based on the Wollmann-Leopold and Schumm methods some reaches are classified as straight and some others as light meandering reaches. Hydraulic properties of the flow such as flow velocity, Froude number, and hydraulic depth of flow, shear stress and flow power have been varied from one reach to another, but in the present study they had no considerable effect on bank erosion. The results also showed that soil salinity was more affective to bank erosion among the studied soil properties, and the other soil parameters had no significant effect on river bank erosion. Vegetation status of the river bed and banks has played an important role in the stability of the banks. The river pattern was also found affective to bank erosion, as the erosion rate at the concave parts of the river was higher.

    Conclusion

    Among the various factors studied in the field of hydraulic, morphological, soil and vegetation characteristics of the Kashafrood bed and banks in the present study, soil salinity, vegetation cover density and meandering status of the reaches have been effective in bank erosion.

    Keywords: HEC-RAS model, Kashafrood River, Meandering coefficient, River bank erosion, River morphology
  • Rahim Alimohammadi Nafchi* Pages 262-272
    Introduction and Objective

    This project was carried out, in order to food security, according developing agriculture and sustainable natural resources and optimum utilization of water resources with evaluation and quality effects of infiltrated runoff to aquifer.

    Material and Methods

     In this study use of determine local Pollution Sources, sampling of surface runoff and groundwater in the aquifer that feeds the violation of pollution sources, according to FAO and WHO standards methods for agricultural, domestics and provided layer maps with geographic information system software and quality indexes analysis duration three years. The current research was conducted, for evaluation of transferred run off on water quality aquifer. In this study, were taken seasonal samples from 16 tube wells for determine the concentrations of sodium (Na), potassium (K), calcium Ca), magnesium (Mg), chloride (Cl), sulfate (SO4), carbonate (CO3), bicarbonate (HCO3), Electrical conductivity (EC), acidity (pH), total dissolved solid (TDS), in order to determine the water qualitative indicators including, sodium absorption ratio (SAR), percent sodium (%Na), residual sodium carbonate (RSC), permeability index (PI), total hardness (TH), were indexes of water quality, The groundwater quality is categorized into various levels based on the FAO and WHO standards for the purpose of irrigation and domestic use respectively.

    Results

    Contamination view of the BOD5 concentration was measured and all samples in various locations under artificial recharge project located were complete infected for drinking purposes. Amounts of acidity were 6.4 to 8.4, SAR less than 3, Sodium percent less than 40 percent and infiltration index equal 0.39 to 0.68. In terms of drinking water, chloride, sodium, sulfate, were normal and unrestricted, but water hardness was a little beyond the normal Limit. Of view contamination, was measured BOD5 concentrations in the regional. Concentration of heavy metals, arsenic, aluminum, chromium, cadmium, lead, manganese, iron, zinc and copper were measured and analyzed then were less than normal level and were complete suitable for various activities.

    Conclusion

    The implementation of artificial recharge project has a positive effect on the aquifer recharge of the region and the aquifer water of Sefiddasht- Faradenbeh plain is suitable for irrigating the agricultural lands of the region and does not have any restrictions.

    Keywords: Aquifer water quality, Artificial Recharge Project, Cations, Anions, Sefiddasht Faradonbeh, Water Quality Indexes
  • Nima Afshin, Alireza Emadi*, Ramin Fazl-Ola, Sarvin Zamanzad Ghavidel Pages 273-286
    Introduction and Objective

     Todays, considering climate change and its impact on the state of sea waves and the dangers caused by its severity, assessing and estimating the height of the significant wave in the seas is of great importance. Predicting the height of the significant wave in Amirabad port by using a combination of variables representing the characteristics of waves and meteorology, developing artificial intelligence models and de-noising the data using wavelet theory, and finally extracting the mathematical relationships governing the principles of marine-meteorological engineering to estimate altitude Wave is one of the unique goals and innovations in this study.

    Material and Methods

    In this study, wave height in the Caspian Sea port of Amirabad, using single and hybrid-wavelet artificial intelligence methods, including Artificial Neural Network (ANN, WANN), multilayer perceptron with the Levenberg-Margaret training algorithm, Adaptive Fuzzy-neural Inference System (ANFIS, WANFIS), and Gene Expression Programming (GEP, WGEP) in different short time lags including no time lag, 3 and 6 hour time lags is estimated. For this purpose, hourly waves and meteorological data were used in 2018.

    Results

    The results indicate that noise removed by wavelet analysis can improve performance in all models. Also, in this study, hybrid-wavelet models have presented better results than single models. Among all the models, the WGEP model was the best model and the ANN model was the weakest model for all time steps. The highest values of correlation coefficient and Nash-Sutcliffe efficiency coefficient are related to no time lags and WGEP model and its values are 0.960 and 0.980 and root of the mean squared error and the mean absolute value of the error values are 0.037 and 0.078 meters, respectively. The lowest values of correlation coefficient and Nash-Sutcliffe efficiency coefficient and the highest values of RMSE and MAE are related to the single ANN model for 6 hours lags with the values 0.509, 0.607, 0.181, and 0.286.

    Conclusion

    The results of their three single and hybrid-wavelet methods can be acceptable for estimating the significant wave height in Amirabad port. Also, disruption of observational data reduces many measurement errors and increases the performance of artificial intelligence models. This study has a significant impact on crisis and coastline management and can be a strategic model for managers, policymakers, and researchers for future research.

    Keywords: Amirabad Port, Artificial intelligence, Significant wave height, Prediction, Wavelet
  • Mostafa Zamani, Hamidreza Rabiefar*, Mohammad Rostami Pages 287-297
    Introduction and Objective

    Intakes are structures that are used to divert water from a river or canal. Optimizing the performance of intakes and increasing the inflow to the intake, while controlling the sediment bed of the canal in terms of erosion and sedimentation has been one of the topics of water engineering. The use of spur dikes is effective in modifying the flow pattern, controlling erosion and transferring sediment to the intake. The purpose of this study is to use spur dikes to increase the inflow to the lateral intake, in a way that causes the least turbulence, erosion and sedimentation.

    Material and Methods

    In order to perform the experiments, a rectangular channel with a length of 15 meters and a width of 1.5 meters with a fixed slope was used as the main channel. Lateral intake is a rectangular canal with a width of 0.6 and a length of 5 meters at an angle of 90 degrees to the main canal, at a distance of 10 meters from the beginning of the main canal. The model without spur dike was considered as a control model and in other models, the spur dike is located upstream of the intake, upstream in front of the intake, downstream in front of the intake and also as a series of spur dike upstream and in front of the intake. The laboratory models were modeled in FLOW-3D software and calibrated based on laboratory results and data.

    Results

    Examination of laboratory results showed that the condition of the spur dike at the downstream and in front of the intake has the best scouring results and branching ratio and increase of 66 and 41% at 40 and 60 liters per second, respectively, for branching flow ratio Shown to the control model. According to the results of laboratory models, the model was selected as the best model and modeled numerically with the location of the spur dike in the downstream and in front of the lateral intake (the position of No. 4). Validation of the results of numerical and laboratory models in the hydraulic values ​​of water flow points (R2=0.95) and the number of bed points (R2=0.74) showed that the acceptable accuracy of the numerical model and analysis performed by Flow3D software. Then, first by changing the distance and then by changing the length of the spur dike in the position of No. 4, the numerical model was examined and the best distance of the spur dike, a distance of 58% of the width of the intake and the best length of the spur dike, a length of 30% of the channel width The original was calculated.

    Conclusion

    This study showed that the use of spur dike downstream and in front of the intake in appropriate dimensions can not only increase the ratio of inlet flow to the intake, but also reduce the scouring of the canal bed, as a result of the use of these spur dike in lateral intake of canals And rivers are recommended.

    Keywords: Erosion, Flow3D, Lateral intake, Spur dike, Sedimentation
  • Khosro Shahbazi*, Yahya Parvizi, Mahin Kalehhouei Pages 298-307
    Introduction and Objective

    Gully erosion is one of the main sources of soil loss in watersheds and also one of the main causes of sediment storage in dam reservoirs and river alluvium. In addition, human activities can exacerbate this erosion, which has very worrying consequences. Therefore, the present study was conducted to determine the environmental thresholds of gully erosion and also the morphoclimatic classification of these areas in Kermanshah province.

    Material and Methods

    To do this, first by collecting information from relevant authorities and also using aerial photographs 1: 20,000 and 1: 50,000, the main gully of the province that were visible on the pictures and then this information using field operations and specifying them on corrected on topographic map. Climatic zones of gully in the province were identified using existing maps based on the modified Domarten method. Then, in each climate, one to three gully were identified as targets, and in each of them, a representative gully was identified and two replications were identified, and the field identification of these gully was completed by field operations and field visits. These characteristics included location, land type, dimensions at the head of the gully and at intervals of 25, 50 and 75% of the top, length, profile and general plan of the gully. In addition, soil sampling was performed in the above sections and some physical and chemical properties of soil were measured in the laboratory. The classical statistical method of cluster analysis was also used to classify gully.

    Results

    The results of this study showed that there are differences in the important morphometric characteristics and topographic threshold of the studied gully in different gully in the province and in different climates, which are mainly due to the climate, type of formation, topography and vegetation of this area. Classification of gully based on the classification method showed that with a similarity level of 97.5%, three general classes can be identified for gully.

    Conclusion

    gully areas in arid desert climates (warm regions) of the province in one class, gully zones located in the middle altitudes and cold semi-arid climate in the second class and gully zones in cold semi-arid climates to the Mediterranean colds are in the third class similar to gully. The active gully of the province are mainly located in the hill and plain lands. The results of this study show a picture of effective and influential factors in creating gully, based on which it is possible to apply how to control them in future planning and management of officials.

    Keywords: Clustering, Climatic classification, Morphoclimatic, Gully erosion
  • Ataollah Kavian*, Leila Gholami, Mahin Kalehoei, Milad Soltani Pages 308-319
    Introduction and Objective

    Given the importance of soil and its significant role in the countries evolution, numerous methods are presented to preserve this national capital and to combat the soil erosion consequences. In recent years, Iran like other countries, has taken an effective step to protect soil using organic and inorganic soil preservatives. Therefore, the aim of this study was to investigate the effect of corn mulch on rate and changes runoff and sediment.

    Material and Methods

    This study was in loam – sandy soil in scale small plots laboratory and using a rain simulation with an intensity of 50 mm / h with a10-minute duration has been done. For this purpose, three levels of protective cover of 25, 50 and 75% of corn mulch one control treatment (without conservation cover) with four levels of moisture, air dry, 15, 20 and 30% were considered in three replications.

    Results

    The results of this study showed that application of corn mulch has a significant effect on runoff and sediment reduction at 99% level. Considering the moisture levels, the amount of runoff and sediment yield in uncoated (control) and 25, 50 and 75% plots were 4422, 4290, 3943 and 3619 ml and 296, 136, 62 and 33 g, respectively. The results of percentage change of runoff, sediment and start time of them showed that the cover at 25, 50 and 75 percent protective cover and different moisture levels were 3.14, 11.25 and 19.29 percent, respectively. Sediment reduction was 62.06%, 77.09% and 88.85%, respectively, compared to the control treatment (without protective cover). The percentage of changes in runoff and sediment of them increased by 32.23%, 73.38% and 136.82%, respectively.

    Conclusion

    Based on the changes in hydrograph and sediment graph, it was found that 75% corn mulch at 15, 20, and 30% moisture content at 645, 452, 215 and 99 seconds, respectively, was more effective in increasing runoff and sediment time to runoff compared to the control treatment other cover surfaces have been used. However, two more (25 and 50%) were also effective in increasing production time to runoff and sediment. knowledge the trends of runoff and sediment changes and their time by applying conservation cover can be a useful tool and effective solution for soil and water conservation.

    Keywords: Corn straw, Moisture levels, Small plots laboratory, Soil loss, Sediment, Time to Runoff