فهرست مطالب

مدل سازی و مدیریت آب و خاک - سال دوم شماره 1 (بهار 1401)

نشریه مدل سازی و مدیریت آب و خاک
سال دوم شماره 1 (بهار 1401)

  • تاریخ انتشار: 1400/12/14
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سید کمال قریشی قره تیکان، سعید قره چلو*، عماد محجوبی، سعید گلیان، حسین صالحی صفحات 1-13

    با رشد روزافزون جمعیت، تغییرات اقلیمی و افزایش فعالیت های صنعتی، استفاده بهینه از آب های مرزی جهت تامین نیازهای جوامع، امری ضروری به نظر می رسد. شناسایی و ارزیابی منابع آب قابل دسترس و برنامه ریزی مناسب جهت برداشت از این منابع ارزشمند، می تواند منجر به بهبود شرایط حوزه آبخیز و آبخیزنشینان شود. شناسایی منابع تامین و مصارف آب به عنوان اولین گام مدیریت منابع آب حوضه در اولویت است. عدم وجود اطلاعات با توزیع زمانی و مکانی مناسب در مناطق مرزی به دلایل مختلف از قبیل صعب العبور بودن یا مسایل امنیتی و یا عدم وجود ایستگاه های کافی مشاهدات زمینی، اجرای این گام را دچار چالش می کند. علم سنجش از دور به همراه تکنیک های موجود در سامانه اطلاعات جغرافیایی، امکان پایش و ارزیابی منابع آب این حوضه های آبریز را فراهم آورده است. در تحقیق حاضر، حوضه رودخانه قره تیکان و به طور خاص زیرحوضه روستای قره تیکان که در شمال شرق ایران و در همسایگی کشور ترکمنستان به عنوان یک حوضه فاقد آمار مورد بررسی قرار گرفته است. برای شناسایی و ارزیابی حوضه از محصولات بارش ماهواره ای IMERG-Final، دمای بازتحلیل ERA5-Land و تبخیر و تعرق GLEAM استفاده شد. نتایج ارزیابی در طول دوره آماری ابتدای سال آبی 85-1384 تا انتهای سال آبی 93-1392 نشان داد محصول دمای بازتحلیل شده دقت بالایی در تخمین دما داشته و محصول بارش ماهواره ای نیز همبستگی بالایی با داده های بارش دارد. لذا ترکیب محصولات ماهواره ای به همراه داده های ایستگاه های زمینی منجر به تخمین مناسب رواناب در حوضه های فاقد آمار و ایستگاه هیدرومتری می شود. در ادامه، دیگر اجزای بیلان آب حوضه شامل رواناب ورودی و نیاز محیط زیستی پایین دست با استفاده از روش های جاستین و لیون محاسبه شده و در نهایت مقدار آب قابل دسترس در ماه های مختلف مشخص شد. بر این اساس مشخص شد که امکان ذخیره حدود 11.8 میلیون مترمکعب در سال جهت تامین نیاز و توسعه کشاورزی منطقه وجود دارد.

    کلیدواژگان: آب قابل دسترس، حوضه های مرزی، قره تیکان، محصولات بارش ماهواره ای
  • علیرضا احمدی* صفحات 14-26

    ارزیابی کیفیت منابع آب به خصوص منابع آب آشامیدنی در سال های اخیر هم زمان با کاهش سرانه منابع آب در دسترس، از اهمیت زیادی برخوردار است. در این پژوهش، کیفیت منابع آب دشت ورامین با استفاده از شاخص کیفیت آب (WQI) در یک بازه 10 ساله (97-1387) مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، تعداد 35 نمونه از نقاط مختلف دشت ورامین تهیه شد و غلظت پارامتر های تاثیرگذار بر کیفیت منابع آب زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفت. طبق نتایج، کلسیم، سدیم و کلر با کل مواد جامد محلول (TDS) همبستگی مثبت و معنا داری دارند. هم چنین، بر اساس نقشه توزیع مکانی منطقه دشت ورامین در سال 1397 مساحت بیش تری را با کیفیت مناسب داشته است در حالی که قسمت های جنوبی و جنوب غربی منطقه در بازه 10 ساله با وجود بهبود کیفیت آب منطقه، هم چنان دارای کیفیت نامناسب برای شرب هستند. به طور کلی نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که در حال حاضر تعدادی از پارامتر های موثر در تعیین کیفیت منابع آب زیرزمینی، مانند TDS، هدایت الکتریکی (EC) در اکثر نقاط نمونه برداری شده و هم چنین مقدار pH در بعضی نقاط نمونه برداری شده دشت ورامین از حد مجاز استاندارد ها فراتر رفته است. علاوه بر این، کیفیت آب زیرزمینی نیز در بازه زمانی مورد مطالعه کمی بهبود یافته است. نتایج به دست آمده نشان داد که بر اساس WQI در سال 1387، 51.42 درصد منطقه دارای آب نامناسب از نظر شرب است که این مقدار در سال 1397 به 45 درصد کاهش یافته است. هم چنین، میزان 31 درصد آب با کیفیت بد در سال 1387 به 22 درصد کاهش یافته است، درحالی که مقدار میزان آب با کیفیت خوب در سال 1397 تا 25 درصد افزایش یافته است. به این ترتیب توجه به تاثیر گسترده عوامل انسانی بر کاهش کیفیت منابع آب زیرزمینی دشت ورامین و برداشت شدید آب زیرزمینی، بررسی دقیق چاه های غیرمجاز در منطقه، حفاظت کیفی از منابع آب زیرزمینی و مدیریت برداشت چاه های بهره برداری و هم چنین استفاده از سامانه های آبیاری مناسب در جهت کاهش برداشت و هم چنین زهکشی مناسب اراضی کشاورزی در طرح های آتی امری ضروری به نظر می رسد.

    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، پارامترهای کیفی، چاه های بهره برداری، محیط زیست، منابع آب
  • حسین رضایی، پریسا قره باغی، ذبیح الله خانی تملیه*، رسول میرعباسی نجف آبادی صفحات 27-41

    بررسی جریان رودخانه از بعد آشوب یکی از موارد اساسی در طراحی، بهره برداری و مطالعات مربوط به مهندسی آب است. از این رو به کارگیری روش های نوین در هیدرولوژی و منابع آب، اخیرا توجه زیادی به خود جلب کرده است. پدیده آشوب مرتبط با سیستم هایی است که دینامیک آن ها در برابر تغییر مقادیر اولیه رفتار بسیار حساسی نشان می دهد. در مواجه با سیستم آشوبی که مدل سازی تحلیلی به علت نامشخص بودن عوامل تاثیرگذار و در دسترس نبودن معادلات دقیق ریاضی حاکم برآن بسیار دشوار می نماید، استفاده از سری های زمانی یک راه حل مناسب در تحلیل این دستگاه هاست. برای بازسازی فضای حالت با استفاده از نظریه آشوب نیاز به برآورد دو پارامتر زمان تاخیر و بعد محاط است. در این پژوهش با استفاده از آمار 63 ساله جریان ماهانه رودخانه سفیدرود، از روش میانگین اطلاعات متقابل و روش شمارش نزدیک ترین همسایه های کاذب برای محاسبه این دو پارامتر استفاده شد. برای تعیین آشوب پذیری نیز از آزمون بعد همبستگی و شاخص هارست استفاده شد. نتایج حاکی از بعد فرکتالی بر اساس بعد همبستگی برابر با 37.3 و زمان تاخیر 5 ماه و بعد محاط 6 است که برای بازسازی فضای حالت دینامیکی جریان رودخانه می تواند استفاده شود. اهمیت بررسی موازی سری های زمانی در مقیاس های مختلف (روزانه، هفتگی، ماهانه) به جهت بررسی تاثیر مقیاس زمانی و نوسانات سری زمانی بر تحلیل های آشوبی و در نهایت انتخاب چارچوب مدل مناسب است. زمان تاخیرهای به دست آمده برای سری های روزانه، هفتگی و ماهانه حاکی از وجود وابستگی بیش تر بین داده های روزانه نسبت به داده های هفتگی و ماهانه است؛ که این موضوع در تحلیل جریان های سیلابی و استخراج مشخصه های آن از اهمیت به سزایی برخوردار است. با اثبات وجود آشوب در سری های زمانی در جریان رودخانه در مقیاس های مختلف، استفاده از روش های پیش بینی بر پایه بازسازی فضای حالت را امکان پذیر نموده که این مورد جهت تحلیل خشکسالی ها، جریا نهای سیلابی و تحلیل حجم مخازن ذخیره سدها با روش های مختلف بر مبنای سری های زمانی، از جنبه های کاربردی موضوع است.

    کلیدواژگان: بعد محاط، زمان تاخیر، فضای حالت، هارست، همبستگی
  • دانیال صیاد، رضا قضاوی*، ابراهیم امیدوار صفحات 42-52

    توسعه زیرساخت های شهری بدون توجه به اصول توسعه پایدار و پدافند غیرعامل باعث شده است که سیلاب بسیاری از تاسیسات و زیرساخت های شهری و در نتیجه امنیت اجتماعی مناطق شهری را تهدید کند. هدف از انجام پژوهش حاضر انتخاب مناسب ترین راهبرد های مدیریتی برای تعدیل خطرات سیلاب در مناطق شهری با رویکرد پدافند غیرعامل است. جهت انجام این مطالعه، با تشکیل جلسات کارشناسی و با استفاده از روش طوفان فکری، نقاط قوت (S)، ضعف (W)، فرصت (O) و تهدید (T) زیرساخت های شهری شهر کاشان در ارتباط با سیلاب شناسایی و ماتریس SWOT تشکیل و راهبردهای مدیریتی بهینه برای منطقه تدوین شد. سپس راهبردهای تدوین شده با استفاده از ماتریس برنامه ریزی کمی (QSPM) اولویت بندی شدند. نتایج پژوهش حاضر نشان داد که از بین عوامل داخلی (قوت و ضعف ها) و خارجی (تهدید و فرصت ها) به ترتیب عامل W4 (قرارگیری تاسیسات زیرساخت شهری در مسیر سیلاب با ضریب وزنی 0.2) و T2 (سابقه سیل و ایجاد خسارت در گذشته با ضریب وزنی 0.2) مهم ترین ضعف و تهدید در منطقه هستند. هم چنین امتیاز نهایی عوامل داخلی (قوت و ضعف ها) و خارجی (فرصت و تهدیدها) به ترتیب برابر با 1.931 و 2.03 به دست آمد که نشان از غالب بودن نقاط ضعف و تهدیدهای جدی در منطقه است. بر اساس نتایج حاصل از تحلیل ماتریس SWOT راهبرد مناسب منطقه از نوع تدافعی به دست آمد و سه راهبرد 1- تامین بودجه و اعتبار لازم برای مقاوم سازی زیرساخت های شهری با رویکرد پدافند غیرعامل در برابر سیلاب و عمل ضد سیل سازی تاسیسات شهری، 2- تعامل با مراکز علمی و دانشگاهی در جهت مطالعات علمی در زمینه سیل خیزی و خسارت های ناشی از آن، و 3- ساخت و سازهای اصولی با محور توسعه پایدار و پدافند غیرعامل با توجه به حریم رودخانه برای منطقه تدوین شد. هم چنین نتایج حاصل از اولویت بندی راهبرد ها نشان داد از بین سه راهبرد اصلی تدوین شده بر اساس راهبرد تدافعی، راهبرد ساخت و سازهای اصولی با محور توسعه پایدار و پدافند غیرعامل با توجه به حریم رودخانه با نمره نهایی جذابیت 6.511 در اولویت اول مدیریتی قرار دارد.

    کلیدواژگان: اولویت بندی، استراتژی های مدیریتی، خطرپذیری، امنیت اجتماعی، راهبرد تدافعی
  • علیرضا احمدی* صفحات 53-62

    تامین آب و مدیریت صحیح منابع آب، یکی از چالش های جدی مدیران و پژوهش گران این حوزه است. مساله مدیریت و تلاش برای یافتن یک راهکار مناسب در حوضه های کم آب برای حل مشکل کم آبی، به تخصیص بهینه و اولویت بندی مصرف آب بین بخش های کشاورزی، شرب و صنعت منطقه بستگی دارد. در این مطالعه با به کارگیری مدل شبیه سازی WEAP، مصارف و هم چنین منابع آب دشت قزوین در یک بازه 10 ساله مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور سناریوهای مختلفی در زمینه کاهش تقاضای آب کشاورزی، شرب و صنعت، افزایش راندمان کاربری آب و کاهش هدررفت آب مطرح شد و اثرات آن ها بر منابع آب این منطقه در مقایسه با سناریوی ادامه روند کنونی (مرجع) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از سناریوی مرجع نشان داد که ذخیره آب زیرزمینی روند رو به کاهش دارد و بیش ترین افت بین سال های 1397 و 1398 با افت تقریبی 400 میلیون مترمکعب است، درحالی که بر اساس سناریوی افزایش راندمان، روند ذخیره آب زیرزمینی از سال اول تا سال آخر سناریو بالغ بر 1500 میلیون مترمکعب افزایش پیدا می کند. مقایسه نیاز تامین نشده بین دو سناریو نشان داد که در سناریوی افزایش راندمان مقداری بالغ بر 40 میلیون مترمکعب نیاز به آب را در منطقه کاهش می دهد. نتایج کمی این پژوهش نشان داد که جایگزینی سامانه های نوین آبیاری، مانند آبیاری میکرو در دشت قزوین به جای روش های سنتی آبیاری، سبب کاهش هدررفت حجم عظیمی از منابع آبی منطقه می شود. با این وجود، این تغییر هم نمی تواند مشکل آب منطقه را به تنهایی حل کند، از این رو، به علت افت سطح آب زیرزمینی در منطقه می توان راهکارهایی از جمله تغذیه مصنوعی آبخوان را مد نظر داشت.

    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، دشت قزوین، سناریو، کشاورزی، کم آبی
  • عظیم شیردلی*، ذبیح الله خانی تملیه، پریسا فخیمی، سکینه خانی تملیه، رسول میرعباسی نجف آبادی صفحات 63-75

    دما یکی از عوامل تاثیرگذار در رشد و عملکرد گیاهان است. از این رو در این پژوهش، روند دمایی دوره آتی در دشت ابهر تحت تاثیر تغییر اقلیم در دوره های زمانی آینده و اثرات آن بر عملکرد گوجه فرنگی بررسی شد. سپس، با استفاده از شبیه سازی عملکرد گیاه به وسیله مدل AquaCrop، عملکرد گیاه در دوره های زمانی آتی و در زمان های کشت متفاوت شبیه سازی و برآورد شد. در این مطالعه بازه زمانی دوره مشاهداتی 2010-1991 میلادی، افق نزدیک 2030-2011، افق میانی 2065-2046 و افق دور 2099-2080 در نظر گرفته شده است. به منظور ریزمقیاس نمایی نتایج مدل شبیه سازی گردش عمومی جو از نرم افزار LARS-WG با استفاده از مدل HadCM3 و سناریوی A2 استفاده شد. سپس تولید فایل سناریو برای دوره پایه انجام شد. طبق نتایج به دست آمده، بیش ترین عملکرد در کشت محصول گوجه فرنگی در زمان حال مربوط به کشت 15 خرداد با 57.55 تن در هکتار است. با توجه به این که زمان کشت مرسوم منطقه 5 خرداد است، با ده روز انتقال زمان کشت مرسوم به 15 خرداد،  0.51 تن در هکتار محصول افزایش می یابد. هم چنین، نتایج عملکرد گوجه فرنگی در افق های آتی افزایش می یابد که می توان به سیستم فتوسنتزی C3 این گیاه و زودرس شدن میوه و گل دهی بیش تر ارتباط داد. با توجه به نتایج مطالعه پیشنهاد می شود اثرات تغییر اقلیم بر سایر محصولات زراعی و باغی مورد مطالعه قرار گیرد و هم چنین به تخصیص مناسب آب در امر کشاورزی منطقه مورد مطالعه توجه شود. از این رو آگاهی از اثرات تغییر اقلیم بر منابع آب و عملکرد محصولات زراعی می تواند اطلاعات لازم را در جهت مدیریت مناسب در اختیار کارشناسان و برنامه ریزان حوزه آب و کشاورزی قرار دهد.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، دشت ابهر، دما، گوجه فرنگی، مدل AquaCrop
|
  • Seyed Kamal Ghoreishi Gharetikan, Saeid Gharechelou *, Emad Mahjoobi, Saeed Golian, Hosein Salehi Pages 1-13
    Introduction

    In the present study, the Qarah Tikan river basin in particular the subbasin of Qarah Tikan Village has been studied. This is located in the northeast of Iran in proximity to Turkmenistan and among the basins without ground station data. IMERG-Final satellite precipitation products, ERA5-Land reanalysis temperature and GLEAM evapotranspiration were used to identify and evaluate the basin. The evaluation results showed that the reanalysis temperature product has high accuracy in temperature estimation and the satellite precipitation product has a high correlation with precipitation data. Therefore, the combination of satellite products with ground station data leads to proper runoff estimation in ungauged basins and hydrometric stations. Based on this, estimating the amount of water available in the basin in different months indicates the possibility of storing about 11.8 million cubic meters per year to meet the needs and agricultural development of the region. 

    Materials and Methods

    In this study, in the Qarah Tikan basin, as ungauged basin in the general water balance equation was used to calculate the available water. In this equation, GLEAM global data (Shiklomanov, 2000) used for actual evapotranspiration and environmental needs obtained by the Lyon method were considered as output components of basin. In addition, the inflow to the basin, which was obtained from the hydrometric station of the upstream basin, and the precipitation, which was obtained from IMERG-Final-V06 (Huffman et al., 2019) satellite data were considered as the incoming components to the basin. To calculate the environmental needs of the Lyon method, the monthly runoff of the basin is required for which Justin's experimental method was used. As input data for Justin's experimental method, monthly runoff with adjacent basin from the hydrometric station and precipitation of the basin, monthly temperature of IMERG-Final satellite precipitation data and ERA5-Land were used espectively. By using ArcMap and DEM the slop and area of the basin was produced. 

    Results and Discussion

    The results of evaluating monthly temperature data showed that these data have a high ability to estimate the temperature and is reliable in remote areas where there is no weather station and ungauged basin. According to the comparison of satellite precipitation data and ground stations, it can be said that although they do not have high accuracy in estimating precipitation, but they have a good correlation and estimate precipitation with appropriate accuracy. Precipitation in 3 stations is underestimated and overestimated in 2 stations. Based on the long-term average, the annual rainfall of the basin is about 225.9 mm. On the other hand, a study of evapotranspiration data from the GLEAM shows that the long-term annual average is about 194.4 mm, which peaks in the spring due to greater access to water and rising temperatures. Thus, about 86% of the basin rainfall in the evaporation process is out of reach. The annual inflow to the basin was about 15.9 million cubic meters and the annual runoff from rainfall in the basin according to the Justin method was about one million cubic meters. Furthermore, with the aim of maximum sustainable use of basin water resources, the outflow runoff of the basin was considered equal to the downstream environmental needs. Thus, based on the Lyon method, the annual environmental need to maintain the stability of the river was determined to be about 7.5 million cubic meters. As a result, in terms of rainfall, runoff, evapotranspiration and environmental needs, the annual amount of water available in the basin for different purposes is about 11.8 million cubic meters. 

    Conclusion

    In this study, the distribution of these water resources in different months has been determined and the results indicate that to meet the demand of the agricultural sector in summer and also control winter and spring floods, planning for the design and construction of a storage dam should be on the agenda. In this case, the output of the basin will be adjusted. Once again emphasizes the importance and ability of remote sensing and GIS in the study of water resources in ungauged basins without proper ground station statistical data.

    Keywords: Available water, Trounsboundary basin, Qarah Tikan, IMERG-Final, ERA5- Land
  • Alireza Ahmadi * Pages 14-26
    Introduction 

    Assessing the quality of water resources, especially drinking water resources, has been of great importance in recent years, along with the per capita reduction of available water resources. Water quality index for drinking and irrigation expresses the total quality of water through a single number at a specific time and place based on various water quality parameters. In this study, the quality of water resources in Varamin Plain was studied using water quality index (WQI) over a period of 10 years.

    Materials and Methods

    Varamin plain is located 45 km southwest of Tehran and at an altitude of approximately 1000 meters above sea level. Its alluvial plain area is about 138,000 ha, of which more than 50,000 ha are agricultural lands. In this research, data from 35 qualitative data samples including pH, total dissolved solids (TDS), EC, Calcium, Potassium, Sodium, Magnesium, Bicarbonate, Chlorine and Sulfate have been studied. Also, using Pearson correlation, the relationship and the effect of the parameters on each other were investigated. These samples were prepared from different parts of Varamin Plain in a period of 10 years (2008-2018) and the concentration of parameters affecting the quality of groundwater resources was investigated. In this study, ArcGIS 10.5 software was used to prepare spatial distribution maps and SPSS software was used for statistical analysis.

    Results and Discussion

    According to the WQI in 2008, 51.42% of the region has inadequate water, which in 2018 has decreased to 45%. Also, calcium, sodium and chlorine have a positive and significant correlation with TDS. According to the spatial distribution map of Varamin Plain in 2018, it has more area with suitable quality, while the southern and southwestern part of the region, despite improving the water quality of the region, still have unsuitable quality for drinking. The WQI spatial distribution maps show that the area percent of good class of WQI in 2018 has increased compared to 2008. In both years, the southern and southwestern regions are in poor condition. The high concentration of TDS and EC in some places was due to land use change, wastewater discharge, ecogeomorphological factors, as well as over-extraction of groundwater resources. Good quality range in 2008 is in the central areas, which in 2018, these areas include most of the central and eastern regions.

    Conclusion

    In general, the results of this study showed that currently the values of a number of effective parameters in determining the quality of groundwater resources such as TDS and EC in most sampled areas and also the pH value in some sampled areas of Varamin Plain has exceeded the standards. In addition, groundwater quality has slightly improved during the study period (2008-2018). Thus, considering the widespread impact of human factors on reducing the quality of groundwater resources in Varamin Plain and the severe rate of groundwater abstraction, careful study of illegal wells in the region, quality protection of groundwater resources and management of exploitation wells and the use of appropriate irrigation systems, proper harvesting as well as proper drainage of agricultural lands is essential in future plans.

    Keywords: Environment, exploitation wells, groundwater, quality parameters, water resources
  • Hossien Rezaie, Parisa Garebaghi, Zabihollah Khani Temeliyeh *, Rasoul Mirabbasi-Najafabadi Pages 27-41
    Introduction 

    Measuring complexity and ways to reduce it in organizations and decision-making processes has become one of the topics of the day. The chaos theory was proposed in the 1960s, and the most effective and most successful effort was made by Edward Lorenz. Towards this, the flow rate of Sefidrood River as the most important river in Guilan Province and the second-longest river in Iran was studied using Chaos theory.

    Materials and Methods

    The study area in this research is a sub-basin of the Sefidrood River Basin. After collecting the monthly and annual discharge data of Sefidrood River, the following items were investigated:1- chaotic dynamic systems, 2- phase space reconstruction, 3- determining the time delay, 4- determining the embedding dimension, 5- determining the correlation dimension, and 6- determining the Lyapunov and Hurst exponents.

    Results and Discussion

    In determining the delay time using the autocorrelation function (ACF( curve, the appropriate lag is where the graph reaches a value close to zero or about 0.1 to 0.2. An appropriate embedding dimension is an embedded dimension in which the number of false neighbors has reached to about zero. For a lag of 1-month, the delay vectors are concentrated around the diagonal axis of space. Therefore, X(t) and X(t +1) are very close and continuous. Therefore, they will cause the characteristics of the adsorbent structure to be lost. Also in the state (phase) space for the delay time of 100 months, the density of lag vectors is close to the horizontal and vertical axes of the graph and indicates the incoherence and complexity of successive components in the lag vectors and its inadequacy to achieve system dynamics. However, due to the 5 months delay state space obtained from the average actual information (AMI) method, the delay vectors have a better distribution and the state space is well filled with points. The correlation dimension of the monthly time series is 3.37.

    Conclusion

    The presence of stochastic behavior in the river flow was determined using the correlation dimension test and Hurst exponent. The correlation exponent was saturated after increasing the embedded dimension in an incorrect value equal to 3.37. In addition, the closest correct value to the correlation dimension indicates the minimum variables required to describe the system, which is a value of 4. The obtained Hurst exponent is opposite to 0.5 and according to Hurst studies, it indicates the non-randomness and the presence of chaos in the river. The Hurst exponent obtained in daily scales is between 0.5 and 1 and indicates the existence of long-term memory in this series.

    Keywords: Correlation, Delay time, Embedding dimension, Hurst, Phase space
  • Daniyal Sayyad, Reza Ghazavi *, Ebrahim Omidvar Pages 42-52
    Introduction

    Due to urban development, it is necessary to provide management solutions to reduce the risk of flooding of urban facilities. Passive defense is a new approach aimed at minimizing and preventing financial and human losses and preventing potential crises based on the civilian methods. Among the various models proposed for strategic planning, the SWOT matrix is the most common. The main purpose of this study is to provide the best management strategies to reduce the risk of existing facilities and also to provide strategies for facilities that will be constructed in the future.

    Materials and Methods

    The infrastructure map of Kashan City (urban land use) was prepared via Kashan Municipality. Then, the infrastructures (applications) were divided into 14 general categories. In the next step, by carefully examining the area and field visit and examining each infrastructure, a list of internal factors (strengths, weaknesses) and external factors (opportunities and threats) was prepared and the final score of the weight multiplied by the rank for internal and external factors. Achieved and strategic position for the region was identified and management strategies for the region were developed. Finally, the developed strategies were prioritized using the Quantitative Planning Matrix (QSPM).

    Results and Discussion 

    The final score of internal and external factors was equal to 1.931 and 2.03, respectively, which indicates the predominance of weaknesses in internal factors and the majority of threats in external factors. The strategic position for the study area is recognized as the defensive strategy (WT) type. three strategies include: 1- providing the necessary budget for strengthening urban infrastructure with a passive defense approach against floods and anti-flood action of urban facilities, 2- interacting with scientific centers for studies in the context of floods and the damages caused by it, and 3- principled constructions with the focus on sustainable development and passive defense were developed. The results showed that the strategy No. 3 with a final attractiveness score of 6.51 is the first management priority for urban infrastructure. The strategies 1 and 2 with the final attractiveness score of 4.59 and 4.15 are proposed as the next managerial priorities for the region.

    Conclusion

    According to the score of internal and external factors, the strategic position was obtained as defensive type. Passive defence tries to neutralize the weaknesses and threats in the region by relying on the strengths of internal factors and the opportunity of external factors. According to the result of the Quantitative Planning Matrix (QSPM), construction with a focus on sustainable development and passive defense with respect to the river area was selected as the initial strategy for the region.

    Keywords: Defensive Strategies, Management Strategies, Prioritization, Risks, social security
  • Alireza Ahmadi * Pages 53-62
    Introduction 

    Water supply and proper management of water resources is one of the serious challenges of water managers and researchers. The optimal management and finding suitable solutions in arid and water scarce areas to satisfy the human needs requires a careful attention to the optimal allocation and prioritization of water consumption among different sectors. Competition over water consumption in different sectors is one of the main causes of conflict and ultimately more exploitation of water resources and the resulting problems. Many regions of the world face significant challenges in freshwater management. Limited water resources allocation, environmental quality, and sustainable water use policies are growing concerns. A comprehensive water resources management approach is essential in different climatic and socio-economic conditions.

    Materials and Methods

    In this study, the availability and uses of water resources in Qazvin plain were evaluated using WEAP simulation model platform. The components of the hydrological cycle and rainfall-runoff process have been simulated using WEAP model at the watershed scale. Toward this attempt, different management scenarios regarding the reduction in the amount of demand for agricultural, drinking and industrial water have been developed. Also, increasing the water use efficiency and reduction in water losses were proposed. Finally, the effects of management scenarios on water resources were compared over the study area. Also, the results of proposed scenarios have compared with the continuing the current condition as a base case scenario.

    Results and Discussion

    The results of the reference scenario showed that groundwater storage has a declining trend and the largest decrease has been occurred during 2017 and 2018 years. The amount of decreasing water resources was approximately 400 million cubic meters. While, according to the increasing groundwater storage and efficiency improvement scenario, the increase in the amount of available water will be equal to 1500 Million cubic meters increases. Comparing the amount of unmet demand between the two scenarios showed that in the scenario of increasing irrigation efficiency, the amount of water demand in the study area will decrease by about 40 million cubic meters.

    Conclusion 

    The present study showed that through applying appropriate management measures in the region, it will be possible to rehabilitate groundwater resources and the current situation of the water crisis will improve. Otherwise, valuable groundwater resources in the study area will be seriously threatened and irreparable consequences such as degraded groundwater quality, land subsidence, drying or reduced well discharge will occur. Therefore, a balance between exploitation and available water resources in the study area is essential. According to the results, the replacement of modern irrigation systems with traditional irrigation methods in the Qazvin plain will reduce the loss of water resources. In addition, solutions such as artificial aquifer recharge can be considered in the restoration of water resources. Accordingly, conservation of water resources is necessary by implementing practical solutions due to the drought and water shortages in the region. the study of hydrological effects of water resources development plans using modeling approaches should be considered.

    Keywords: Agriculture, groundwater, Qazvin Plain, Scenario, Water shortage
  • Azim Shirdeli *, Zabihollah Khani Temeliyeh, Parisa Fakhimi, Sakineh Khani Temeliyeh, Rasoul Mirabbasi-Najafabadi Pages 63-75
    Introduction

    Today, climate change is one of the issues that has always been the focus of the world. The use of general circulation models (GCM) is one of the most reliable methods for simulating climate variables in future periods. One of the influential factors in plant growth and yield is temperature. Therefore, in this study, the future temperature trend in Abhar Plain under the influence of climate change during future periods was investigated to study the effects of climate change on tomato yield.

    Materials and Methods 

    The current study tried to simulate the tomato yield using the AquaCrop plant growth simulation model. We used synoptic stations of Khorramdareh which was located at a very short distance from Abhar (6 km) in the central part of the region and it had a similar climate to Abhar. The minimum, average and maximum temperatures measured at Khorramdareh Synoptic Station were used in the period of 1991-2010. LARS-WG software and A2 climate scenario and Hadcm3 model were also used for climate simulation. Then, using plant yield simulation by the AquaCrop model, plant yield was simulated and estimated in future periods and at different cultivation times. In this study, the observation period of 1991-2010, near future (2011-2030), middle future (2046-2065), and far future (2080-2099) have been considered.

    Results and Discussion 

    The highest yield in tomato crop cultivation at present is related to 5 June (15 Khordad in the Solar year) cultivation with 55.57 t ha-1. Since the conventional planting time in the Abhar region is 26 May (5 Khordad in the Solar year), with 10 days of transferring the conventional cultivation time to 5 June (15 Khordad in the Solar year), the yield will increase by 0.51 t ha-1. Tomato yield will also increase over the next horizon, which may be due to the plant's C3 photosynthetic system and premature fruiting and flowering.

    Conclusion 

    The LARS-WG model in predicting minimum, average, and maximum temperature, it shows an increasing trend in the future. The values of maximum and minimum temperature in the middle future will be higher than in the near future and the far future will be higher than the middle future compared to the observed period. The highest yield in tomato crop cultivation at present is related to 5 June (15 Khordad in the Solar year), cultivation with 55.57 57 t ha-1. Since the conventional planting time of the study region is 26 May (5 Khordad in the Solar year), with ten days of transferring the conventional cultivation time to 5 June (15 Khordad in the solar year), the yield will increase by 0.51 57 t ha-1. Tomato yield will also increase over the next horizon, which may be due to the plant's C3 photosynthetic system and more early ripening and flowering.

    Keywords: AquaCrop model, Abhar plain, Climate Change, temperature, tomato