فهرست مطالب

حفاظت منابع آب و خاک - سال یازدهم شماره 4 (پیاپی 44، تابستان 1401)

فصلنامه حفاظت منابع آب و خاک
سال یازدهم شماره 4 (پیاپی 44، تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/07/10
  • تعداد عناوین: 9
|
  • کلثوم رحمان سالاری، محمدامیر دلاور، مهرداد اسفندیاری*، ابراهیم پذیرا صفحات 1-14
    زمینه و هدف

    استفاده مطلوب و پایدار از خاک در صورتی امکان پذیر است که شناخت صحیح و کامل از خصوصیات آن داشته باشیم. این پژوهش به منظور بررسی ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و میکرومورفولوژی خاک های تشکیل شده بر روی یک ترانسکت در منطقه نیمه خشک منطقه الشتر استان لرستان انجام شد.مواد و

    روش

    برای انجام این پژوهش، 5 خاک رخ در امتداد یک ترانسکت در جهت شیب (فلات، واریزه های بادبزنی شکل و دشت دامنه ای)، در منطقه شناسایی و بر اساس نوع مواد مادری به واحدهای فیزیوگرافی مختلف تقسیم شدند. در هر واحد فیزیوگرافی، یک خاک رخ حفر، تشریح و نمونه برداری شد. خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و میکرومورفولوژی نمونه های خاک تعیین و در نهایت خاک ها با استفاده از سیستم رده بندی آمریکایی و طبقه بندی جهانی رده بندی شدند. 

    یافته ها

    نتایج نشان داد که مقادیر کم ماده آلی در سطح و اعماق خاک به واسطه شدت تجزیه بالای این مواد در این مناطق است. کربنات کلسیم معادل در تمام خاک رخ ها روند افزایشی را با عمق نشان داد. بررسی مقاطع نازک نشان داد که از نظر نوع حفرات و پراکنش نسبی ذرات درشت به ذرات ریز (C/F) تفاوتی زیادی بین افق ها وجود ندارد. حفرات صفحه ای، وگی و کانالی بیش ترین حفرات این خاک رخ ها را تشکیل داده بودند. انباشت آهک به شکل های گوناگون مانند پوشش، پر شدگی، آهک سوزنی و نودول های آهکی دیده شد که بیانگر ثانویه بودن آهک می باشد و سبب ایجاد بی فابریک از نوع کلسیت کریستالیک شده است. ریز ساختمان دیده شده در بیشتر افق ها از نوع مکعبی زاویه دار و بدون زاویه بود. هم چنین صفحات درهم قفل شده گچ در افق Bky در واحد فیزیوگرافی فلات گچی دیده شد. با توجه به وجود گچ پدوژنیک در خاک های منطقه و اهمیت افق جیبسیک در سیستم طبقه بندی خاک و تاثیر مهم آن بر رشد گیاهان، می توان پیشنهاد کرد که زیر گروه بزرگ جدیدی در زیر رده Xerepts، تحت عنوان Gypsic Calcixerepts در سیستم رده بندی خاک گنجانده شود.

    نتیجه گیری

    نتایج پژوهش نمایانگر نقش مهم پستی بلندی و مواد مادری در تغییرپذیری خصوصیات خاک ها می باشد.

    کلیدواژگان: خاک های گچی و آهکی، واحدهای فیزیوگرافی، عوارض خاک ساخت، میکرومورفولوژی
  • سارا رجبی، مهدی بهرامی*، محمدرضا محمودی صفحات 15-24
    زمینه و هدف

    فلزات سنگین به عنوان یکی از عوامل مهم تهدیدکننده کیفیت آب در بسیاری از مناطق محسوب می  شوند، از این رو توجه محققان بسیاری را به خود جلب کرده اند. در این پژوهش تغییرات زمانی حذف آرسنیک از محلول آبی با استفاده از کامپوزیت فتوکاتالیز- جاذب TiO2-Fe2O3 در مدت زمان 360 دقیقه مورد بررسی قرار گرفت. سپس قابلیت مدل  های خطی و غیر  خطی شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم، الوویچ و توانی در توصیف فرآیند سینتیک ارزیابی شد.

    روش پژوهش

    برای تعیین سینتیک جذب آرسنیک از محلول آبی توسط کامپوزیت TiO2-Fe2O3 آزمایش  های جذب ناپیوسته در pH برابر با 7، غلظت اولیه 40 میلی  گرم بر لیتر و دوز جاذب 1 گرم بر لیتر انجام شد. پس از برازش خطی و غیر  خطی مدل  های سینتیک بر داده  های جذب و یافتن ثابت  های هر مدل، مقدار جذب در زمان  های مختلف محاسبه و با مقادیر اندازه  گیری شده در آزمایشگاه مقایسه گردید.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که با افزایش زمان، میزان جذب افزایش یافت و غلظت آرسنیک در زمان 25 دقیقه به تعادل رسید .با در نظر گرفتن مقادیر توابع خطا در برازش خطی مشاهده شد که معادله شبه مرتبه دوم با کمترین میزان خطاها و بیشترین ضریب تبیین (92/99%) انطباق بهتری بر داده  های آزمایشگاهی داشت. پس از آن، معادله شبه مرتبه اول عملکرد بهتری داشت و ضعیف  ترین شبیه  سازی مربوط به مدل الوویچ بود. در تجزیه و تحلیل غیر  خطی، ضریب تبیین تمامی مدل  ها بالا و بسیار نزدیک به هم بود لذا با توجه به مقادیر توابع خطا، مدل الوویچ دارای کمترین مقدار خطا بود که نشان   دهنده بهترین برازش بر داده  های سینتیکی می  باشد. به دنبال آن به ترتیب مدل  های توانی، شبه مرتبه دوم و شبه مرتبه اول بهترین برازش را بر داده  های جذب سینتیکی داشتند.

    نتایج

    مقایسه مدل ها تا 360 دقیقه با استفاده از ضریب تبیین و توابع خطا (ضریب تبیین، خطای میانگین مربعات خطا، مجموع مربعات خطاها، مجموع خطاهای مطلق، میانگین خطای نسبی، تابع خطای کسری ترکیبی، درصد انحراف معیار مارکوارت) نشان داد که استفاده از فرم خطی می  تواند منجر به نتیجه و تفسیری کاملا متفاوت از فرم غیرخطی مدل شود؛ به طوری که بر اساس فرم  های خطی، مدل شبه مرتبه دوم و بر اساس فرم  های غیرخطی، مدل الوویچ بهترین برازش را بر داده  های سینتیکی داشت. هم  چنین برازش های غیرخطی مدل های سینتیکی نسبت به فرم های خطی برتری داشتند. به طور کلی نتایج نشان داد که کامپوزیت TiO2-Fe2O3 دارای پتانسیل بالایی در زمینه حذف آرسنیک از محلول آبی است.

    کلیدواژگان: آرسنیک، توابع خطا، سینتیک، شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم، الوویچ
  • مهدی مقسمی، نرگس ظهرابی*، حسین فتحیان، علیرضا نیکبخت شهبازی، محمدرضا یگانگی صفحات 25-40
    زمینه و هدف

    خشکسالی به عنوان یک مخاطره طبیعی، تاثیرات زیادی در بخش  های مختلف از جمله کشاورزی، منابع آب دارد و سالانه خسارات زیادی به این بخشها در سراسر دنیا تحمیل می  کند. لذا باید راهکارهایی جهت کاهش خسارت خشکسالی صورت گیرد و در این بین برنامه  ریزی و سازگاری با شرایط خشکسالی با استفاده از خروجی پیش  بینی به هنگام خشکسالی جز موثرترین راهکارها به حساب می  آید. با توجه به نیاز پیش  بینی خشکسالی و محدود بودن مطالعات ارزیابی شاخص  های خشکسالی به دست آمده از برون داد پیش  بینی بارش مدل-های همادی آمریکای شمالی در ایران، در این پژوهش به بررسی این مدل  ها در چهار حوضه آبریز کرخه، کارون بزرگ، حله و هندیجان-جراحی برای دوره 2018- 1982 پرداخته شد.

    روش پژوهش

    در این پژوهش، ابتدا برونداد ماهانه مدل  های مختلف همادی آمریکای شمالی و در افق  های پیش بینی صفر تا 9 ماه و در دوره آماری 2018-1982 مورد ارزیابی قرار گرفت و سپس شاخص خشکسالی SPI محاسبه شده است. برای ارزیابی از مقایسه این داده  ها با داده  های GPCC استفاده شد. جهت ارزیابی از سه معیار کمی CC، RMSE و BIAS استفاده شد. همچنین جهت یکپارچه کردن مدل-های موجود از دو روش الف: میانگین حسابی بین مدل  های موجود و ب: میانگین وزنی بین مدل  ها با در نظر گرفتن نتایج ضریب همبستگی (CC) ارزیابی شده است. همچنین جهت ارزیابی شاخص خشکسالی SPI از دو معیار طبقه  بندی شده POD و FAR و معیار کمی آماری CC استفاده شد.

     یافته ها

    نتایج ارزیابی بارش مدل  ها نشان داد که مدل  های یکپارچه دارای عملکرد بهتری نسبت به مدل  های انفرادی هستند و در این مدل یکپارچه نیز مدل وزن  دهی شده عملکرد بهتری داشت. ارزیابی توزیع مکانی مدل  های بارش نیز نشان داد که دو حوضه آبریز کارون بزرگ و هندیجان-جراحی در افق پیش  بینی صفر ماه و حوضه آبریز هندیجان-جراحی در افق پیش  بینی یک ماهه دارای عملکرد بهتری هستند. نتایج ارزیابی شاخص خشکسالی نشان داد که مدل  های یکپارچه با وجود اینکه عملکرد بهتری در پیش  بینی بارش داشتند اما در پیش  بینی خشکسالی بهترین عملکرد متعلق به مدل  های NASA-GMAO-062012 و CFSv2 است. همچنین نتایج نشان داد که پیش  بینی شاخص خشکسالی در بازه  های سه و شش ماه عملکرد بهتری نسبت به یک ماهه دارند. ارزیابی توزیع مکانی نیز نشان داد مدل  ها در حوضه  های جنوبی عملکرد بهتری دارند. به طور کلی می  توان نتیجه گرفت که مدل  های همادی آمریکای شمالی دارای عملکرد مناسبی در پیش  بینی خشکسالی در بعضی نقاط و در افق  های پیش  بینی مشخص هستند، لذا باید در هر نقطه قبل از استفاده مورد ارزیابی قرار گیرند. 

    نتایج

    نتایج به دست آمده از ارزیابی بارش نشان داد که به طور کلی یکپارچه کردن برون داد مدل  های دینامیکی باعث افزایش مهارت آن می  شود و یکپارچه کردن در حالت وزنی (WeightedNMME) عملکرد بهتری نسبت به حالت غیر وزنی (NMME) دارد. در افق پیش-بینی صفر ماهه بین مدل های انفرادی نیز مدل NASA-GMAO-062012 بیشترین مهارت را از نظر شاخص ارزیابی CC دارد ولی در افق پیش  بینی یک ماهه از نظر شاخص  های ارزیابی CC، RMSE و BIAS بهترین عملکرد متعلق به مدل CFSv2 است. ارزیابی در شاخص  های خشکسالی نشان داد که عملکرد مدل می  تواند متفاوت از عملکرد آن ها در پیش  بینی بارش باشد. به طور مثال مدل WeightedNMME با این که عملکرد مناسبی در پیش  بینی خشکسالی دارد اما بهترین عملکرد در بین مدل  ها در ماه  های مختلف NASA-GMAO-062012 و CFSv2 داشتند. ارزیابی مکانی نیز نشان داد که حوضه  های آبریز جنوبی دارای عملکرد بهتری نسبت بقیه حوضه  ها هستند.

    کلیدواژگان: مدل های همادی آمریکای شمالی، پیش بینی خشکسالی، پیش بینی بارش فصلی، SPI
  • ریحانه گل محمدی، علیرضا شکوهی* صفحات 41-61
    زمینه و هدف

    ارزیابی خسارات ناشی از وقوع سیلهای ناگهانی در مناطق شهری یکی از دغدغه های مهم پس از وقوع آن است. وسایل نقلیه نیز مانند دیگر عناصر شهری در زمان وقوع سیل متحمل خساراتی میشوند که می بایست برای مدیریت سیل شهری آن  ها را مد نظر قرار داد. مقادیر خسارت در اکثر مدلهای برآورد خسارت خودروها در سیلاب با فرض پایداری آنها و صرفا برحسب عمق آب ارایهشدهاند درحالی که متغیر مهم سرعت سیل نیز بر شدت خسارات وارده موثر است. در پژوهش حاضر ضمن ارزیابی هشت نظریه ارایه شده در راهنمای بارش و رواناب استرالیا (AR&R)، تلاشی صورت می گیرد تا بهترین نظریه به منظور ارایه الگوریتمی مناسب و ساده برای تعیین خسارت خودروهای سواری و سبک در سیل به صورت تابعی از عمق و سرعت ارایه شود.

    روش پژوهش

    برای دستیابی به هدف موردنظر ابتدا روابط و نمودارهای حد نهایی پایداری هشت نظریه ارایه شده در AR&R مورد ارزیابی و بررسی قرار گرفت و پس از حذف یکی از نظریات و اصلاح روابط دو نظریه Melbourne Water ارایه شده در سال 1996 و DPW  ارایه شده در سال 1986، نقشه پایداری خودروهای سواری در سیل دروازه قرآن شیراز در تاریخ 5 فروردین 1398 برای هفت نظریه ارایه شده در این راهنما تولید شد در ادامه، با تلفیق نمودارهای حد پایداری هر نظریه با نمودار عمق- خسارت HAZUS-MH و زون بندی سطح زیر نمودار حد پایداری به عنوان مناطق پایدار، الگوریتم تولید نقشه ریسک برای خودروهای سواری پایدار برای هر نظریه بهطور جداگانه تهیه شد. سپس نقشه ریسک در محدوده پارکینگ مجاور استخر تجمع آب در بالادست دروازه قرآن شیراز برای هر نظریه تولید  و به کمک آن ها مجموع خسارت برای خودرو پراید 131 به عنوان خودرو شاخص محاسبه شد. درنهایت مقادیر خسارت ماکزیمم و هم  چنین مجموع خسارت به دست آمده از هرکدام از نظریه  ها مورد بررسی قرار گرفت.

    یافته ها

    از اصلی ترین و مهم ترین یافته های این پژوهش، ارایه الگوریتم تعیین خسارت خودروهای سواری و سبک در محدوده های مشخصی از عمق و سرعت برای هر یک از نظریه های ارایه شده در AR&R می باشد که با استفاده از آن ها نقشه های ریسک تولید شد. بعلاوه مجموع خسارات برای خودرو پراید 131 به عنوان خودرو شاخص با استفاده از الگوریتم های ارایه شده محاسبه شد که درنتیجه کمترین مقدار خسارت با استفاده از الگوریتم نظریه  AR&R (1987)برابر با 10 میلیارد و 265 میلیون تومان و بیشترین مقدار خسارت تیز با استفاده از الگوریتم نظریه AR&R (2011) برابر با 14 میلیارد و 32 میلیون تومان به دست آمد.

    نتایج

    با ارزیابی های صورت گرفته مشخص شد استفاده از صرفا عمق جریان سیلاب به عنوان یک شاخص هیدرواستاتیک که عملا در شرایط فعلی معیار محاسبه خسارت خودروها است از دقت لازم برخوردار نبوده و بهتر است از ترکیب سرعت و عمق و در واقع شاخص هیدرودینامیکی برای این منظور استفاده نمود. درعین حال ثابت شد که رابطه و حد نهایی پایداری ارایه شده در نظریه AR&R (2011) نسبت به سایر نظریه ها به منظور ارایه مدلی برای تعیین خسارت وسایل نقلیه سواری و سبک در سیلاب به عنوان تابعی از عمق و سرعت نتایج بهتر و قابل اعتمادتری را به همراه خواهد داشت. شایان ذکر است برای دستیابی به مقادیر هر چه دقیق تر خسارت خودروها در سیلاب، انجام مطالعات نظری و تجربی بیشتری با مدنظر قرار دادن انواع مختلف وسایل نقلیه ضروری است.

    کلیدواژگان: سیل، وسیله نقلیه، خسارت، پایداری، راهنمای بارش و رواناب AR&R
  • آزاد آرام، محمدرضا دلالیان*، سیامک ساعدی، امید رفیعیان، صمد دربندی صفحات 63-74
    زمینه و هدف

    زمین  لغزش، یکی از مخاطرات طبیعی است که منجر به خسارات جانی و مالی فراوان می  شود. پژوهشگران در موضوع حساسیت به وقوع زمین  لغزش، به بررسی احتمال وقوع زمین  لغزش با توجه به شرایط توپوگرافی و ژیومحیطی می  پردازند و اطلاعات به  دست آمده، در مدیریت خطر زمین  لغزش حیاتی است. تهیه نقاط حساس به وقوع زمین  لغزش یک ابزار ضروری برای ارزیابی خطر زمین  لغزش بوده و در برنامه  ریزی و مدیریت بهتر این مناطق بسیار کاربردی است. در این پژوهش مدل  های مبتنی بر هوش مصنوعی و دو متغیره آماری در تعیین نقاط حساس به زمین  لغزش در استان آذربایجان  غربی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است.

    روش پژوهش

    برای تهیه نقاط حساس به وقوع زمین  لغزش در استان آذربایجان  غربی که در شمال غربی ایران واقع شده است، از روش-های مبتنی بر هوش مصنوعی و دو متغیره آماری بهره گرفته شد. این مطالعه در چهار مرحله صورت گرفت. مرحله اول شامل مطالعه زمین-لغزش  های منطقه بر اساس بانک اطلاعات سازمان جنگل  ها، مراتع و آبخیزداری ایران (FRWO) و شناسایی 110 زمین  لغزش با بررسی  های میدانی، تفسیر عکس  های هوایی و تصاویر ماهواره  ای گوگل ارث، مرحله دوم جمع  آوری داده  ها و ایجاد پایگاه داده  های مکانی فاکتورهای موثر، مرحله سوم به  کارگیری روش نسبت فراوانی (FR)، آنتروپی شانون (SE)، بگینگ (BA)، جنگل تصادفی (RF) و مدل ترکیبی جنگل های تصادفی و بگینگ (RF-BA) و مرحله چهارم: اعتبارسنجی روش  ها با استفاده از روش منحنی مشخصه عملکرد سیستم (ROC) بود. بر اساس بررسی  های میدانی و مطالعات مشابه، 12 عامل موثر بر وقوع زمین  لغزش شامل ارتفاع، زاویه شیب، جهت شیب، فاصله از گسل، فاصله از رودخانه، فاصله از جاده، تراکم زهکشی، تراکم جاده، بارندگی، خاک، کاربری زمین و سنگ  شناسی شناسایی شد. در بررسی  های میدانی، 110 زمین  لغزش در استان آذربایجان  غربی مشخص شد. 70 درصد از داده  ها به طور تصادفی انتخاب و برای مدل  سازی مورد استفاده قرار گرفتند و 30 درصد داده  ها برای اعتبار سنجی استفاده گردید.

    یافته  ها

    در میان جهت  های جغرافیایی، جهت جنوبی با وزن 49/1 دارای بیش  ترین تاثیر بر وقوع زمین  لغزش  های استان بود. کمترین وزن نیز مربوط به مناطق مسطح بود که در آن هیچ گونه لغزشی رخ نداده است. نتایج فاکتور شیب نشان داد که شیب  های میانی دارای بیشترین تاثیر بر وقوع زمین  لغزش است، به  طوری که در شیب  های کم به دلیل وجود جاذبه کم، زمین  لغزش کم  تر رخ می  دهد و شیب  های بسیار تند نیز مربوط به مناطق کوهستانی بوده که با سنگ پوشیده شده و خاک بسیار نازکی وجود دارد که برای لغزش مناسب نمی  باشد. بررسی عامل کاربری اراضی نشان داد که 48 درصد از لغزش  ها در مناطق کشاورزی رخ می  دهد. بر طبق بررسی  های این پژوهش، بیشتر زمین  لغزش  ها در نزدیکی رودخانه  ها و گسل  ها رخ داده است. همچنین در بعضی مناطق، نزدیک  ترین فواصل به جاده، بیشترین خطر را برای زمین  لغزش دارد. 

    نتایج

    نتایج این تحقیق نشان داد که مدل  های هوش مصنوعی (جنگل تصادفی RF و مدل ترکیبی جنگل های تصادفی و بگینگ RF-BA) دارای کارایی بالاتری نسبت به مدل  های آماری (نسبت فراوانی FR و آنتروپی شانون SE) است. دقت مدل  های ترکیبی بیشتر از مدل  های منفرد بود. نتایج منحنی ROC دقت 92/0، 91/0، 89/0 و 88/0 را با مدل های RF-BA، RF، FR و SE نشان داد.

    کلیدواژگان: آنتروپی شانون، بگینگ، جنگل تصادفی، نسبت فراوانی، هوش مصنوعی
  • شیدا یوسفی، سید مهدی میردامادی*، سید جمال فرج الله حسینی، فرهاد لشگرآرا صفحات 75-87
    زمینه و هدف

    سهم بخش کشاورزی استان آذربایجان غربی در برداشت آب های سطحی 2/91 درصد است. بهره برداری بی رویه از منابع آب، خشکی و نابودی اراضی کشاورزی در مقابل وابستگی کار و معیشت 2/1 میلیون نفری جمعیت استان به بخش کشاورزی، همچنین اتخاذ برنامه های بلندمدت توسعه ای، بحران آب بخش کشاورزی را تشدید کرده است بنابراین توجه به مدیریت بر مصارف آب های سطحی نیز یک امر الزامی است. این پژوهش به بررسی تاثیر سناریوهای زراعی، اقتصادی، سیاست گذاری، اقلیمی، اجتماعی- فرهنگی و سناریوهای آموزشی جهت مدیریت بر مصارف و موجودی آب های سطحی پرداخته است.

     روش پژوهش

    تحقیق حاضر از نوع پژوهش های کاربردی است که با استفاده از رویکرد سیستم دینامیک جهت دستیابی به مدیریت پایدار منابع آب در استان آذربایجان غربی انجام گرفته است. ابتدا داده های آماری سال های گذشته (1397-1370) با استفاده از نرم افزارهای Excel و SPSS وارد سیستم شد. سپس مدل سیستم دینامیکی در محیط نرم افزارVENSIM  توسعه یافته است. برای اطمینان از کارایی مدل، آزمون صحت سنجی مدل انجام شده است پس از اطمینان از کارایی مدل در ارزیابی سیاست ها، سناریوهای رشد جمعیت با نرخ های باروری متفاوت، PS1)با نرخ فرزندآوری 11/2 فرزند(، PS2 (با نرخ فرزندآوری 95/1 فرزند)، PS3 (با نرخ فرزندآوری 5/1 فرزند) و PS4 (با نرخ فرزندآوری 6/2 فرزند) و سناریوهای اقلیمی با احتمال کاهش 20٪ بارش سالانه، ادامه روند کنونی بارش و بهبود 20٪ بارندگی سالانه به مدل معرفی شد همچنین سناریوهای سرمایه گذاری جهت بهبود 5/0 درصد راندمان آبیاری سالانه و سناریوی زراعی از جمله الگوی کشت کم مصرف به مدل معرفی شدند همچنین اثرات سناریوهای مشارکتی و آموزشی تا افق 1430 شبیه سازی شده است.

    نتایج

    یافته های نشان داده شده در آزمون صحت سنجی همبستگی زیادی بین مقادیر شبیه سازی شده و مقادیر مشاهده شده آب های سطحی وجود دارد یعنی مدل در ارزیابی سیاست ها کارایی دارد.  با ادامه روند کنونی بارندگی موجودی آب های سطحی 76/3 درصد طی دوره شبیه سازی (1397-1430) کاهش می یابد در صورتی که خشکسالی ها با کاهش 20٪ بارندگی  سالانه تشدید شود، به دلیل تاثیر مستقیم بارش ها بر روانآب های سطحی، موجودی آب های سطحی، 54/20 درصد کاهش می یابد. بیشترین کاهش در مقادیر آب های سطحی مربوط به سناریوی کاهش بارندگی (20٪-) توام با سناریوی افزایش نرخ باروری (ps4) است که سبب شده موجودی آب های سطحی 15/46 درصد کاهش یابد. افزایش جمعیت، کل آب مصرفی و حتی تقاضای آب کشاورزی را تا 27 درصد در افق 1430 افزایش داده است. با به کارگیری هم زمان سناریوهای الگوی کشت کم مصرف، سرمایه گذاری جهت بهبود راندمان آبیاری، فعالیت های مشارکتی و برنامه های آموزشی جهت بهبود مدیریت آب، مصارف آب 20/29 درصد و تقاضای آب کشاورزی از آب های سطحی نیز 37/31 درصد کاهش یافته است در این شرایط موجودی آب های سطحی نیز 12/9 درصد تا افق 1430 بهبود خواهد یافت. 

    نتایج

    نتایج نشان داد لازم است بازنگری هایی در سناریوهای جمعیتی در سطح ملی صورت گیرد همچنین، سناریوی زراعی رعایت الگوی کشت کم مصرف با کاهش نیاز آبی در هکتار بهترین سناریو شناخته شده است و به کارگیری آن موجودی آب سطحی را 45/2 برابر افزایش داده است.

    کلیدواژگان: مدیریت منابع آب، سناریوهای اقتصادی- سیاست گذاری، سناریوهای اقلیمی، استان آذربایجان غربی
  • صیاد اصغری سراسکانرود*، فریبا اسنفدیاری درآباد، الهام ملانوری، شیوا صفری صفحات 89-103
    زمینه و هدف

    رطوبت سطحی خاک، متغیری مهم در چرخه آبی طبیعت بوده و می تواند تحت تاثیر عوامل مختلفی از جمله دما و مشخصات خاک قرار گیرد. استفاده از سنسوهای زمین برای اندازه گیری رطوبت خاک منجر به صرف زمان و توزیع نامناسب نمونه ها در مقیاس های بزرگ شود بنابراین سنجش ازدوری می تواند ابزار مهمی در برآورد رطوبت خاک باشد. هدف پژوهش حاضر استفاده از مدل TOTRAM با استفاده از تصاویر لندست 8 و روش SVR با استفاده از تصاویر سنتیل1 برای برآورد رطوبت خاک می باشد.

    روش پژوهش

    شهرستان اردبیل به عنوان مرکز استان اردبیل در شمال غرب کشور واقع است. در مطالعه حاضر برای استخراج رطوبت خاک از دو روش TOTRAM بر مبنای توزیع پیکسل در فضای LST-VI و روش SVR با استفاده از تکنیک SAR و داده سنتینل 1 استفاده شده است. جهت پیاده سازی روش TOTRAM تصاویر لندست 8 مرتبط با تاریخ های 29/4/1398 و 30/05/1398 دانلود و پس از استخراج نقشه های NDVI و LST، اقدام به بررسی همبستگی بین متغیر وابسته رطوبت و متغیرهای مستقل دما و پوشش گیاهی با استفاده از رگرسیون وزن دار جغرافیایی (GWR) شده است. برای اجرای روش SVR پس از دستیابی به تصاویر سنتینل 1 مربوط به تاریخ های 31/05/1398 و 27/04/1398، داده های رطوبت خاک محصول FLDAS و محصول 500 متری سالانه ماهواره مودیس (MCD12Q1) جهت طبقه بندی پوشش اراضی در سامانه Google Earth engine فراخوانی شدند و نقشه های مرتبط با رطوبت خاک استخراج شد. پس از استخراج نقشه های رطوبت نحوه ی توزیع رطوبت با استفاده از شاخص محلی موران بررسی شده است. بر طبق تعریف این شاخص مقادیر مثبت یک برای این شاخص نشان دهنده ی خوشه ای بودن توزیع خواهد بود.

    یافته ها

    بررسی نقشه رطوبت حاصل از روش SVR تمرکز رطوبت در مناطقی با حضور پوشش گیاهی و آب را نشان داد و تغییر وضعیت رطوبت از تیر به مرداد قابل مشاهده بوده است. الگوی رطوبت انعکاس الگوی بارشی را نشان داده است به طوری که حداکثر بارش و رطوبت در فروردین بوده و در تابستان هر دو مولفه ی بارش و رطوبت کاهش داشته اند. بررسی روش TOTRAM و اعمال روش GWR همبستگی کامل NDVI-LST و رطوبت را نشان داد. البته همبستگی بین LST و رطوبت با مقادیر (بتا) B و خطای استاندارد (SE) 995/0 و صفر متناسب با مرداد و 981/0 و صفر متناسب با تیرماه بیشترین همبستگی را نسبت به متغیر پوشش گیاهی با پارامتر وابسته ی رطوبت نشان داده است که این همبستگی در مرداد ماه با افزایش مقدار ضریب تعیین R2 به 997/0 و کاهش معنی داری NDVI به مقدار 415/0 در تیرماه به مراتب بیشتر شده است. اعمال شاخص محلی موران با مقادیر کمتر از 0.05 برایp-value و مقادیر مثبت z و عدد نزدیک مثبت یک برای شاخص موران خوشه ای بودن توزیع متغیر رطوبت را نشان داده است.

    نتایج

    بررسی نتایج روش های TOTRAM و SVR وابستگی وضعیت رطوبت خاک به شرایط و خوشه ای بودن توزیع رطوبت را نشان داد. با توجه به ضرایب همبستگی حاصل از رگرسیون وزن دار جغرافیایی همبستگی بیشتری بین متغیر دما و رطوبت به ویژه در مرداد ماه به دلیل کاهش تراکم پوشش گیاهی مشاهده شده است. بررسی نقشه های الگوریتم SVR نشان داد در مناطقی با حضور پوشش گیاهی و بخصوص تراکم آن شاهد افزایش و با افزایش دما شاهد کاهش رطوبت هستیم. همچنین هماهنگی الگوی های رطوبت الگوریتم SVR و بارش رابطه مستقیم بین رطوبت و بارش را نشان داد. با توجه به اینکه روش SVR از تصاویر سنتینل 1 و پارامترهایی نظیر شدت پراکنش رادار و طبقه بندی پوشش اراضی استفاده می‎کند می توان انتظار نتایج دقیق تری از این الگوریتم داشت.

    کلیدواژگان: دمای سطح زمین، رگرسیون بردارپشتیبان، شاخص تفاضلی نرمال شده پوشش گیاهی، TOTRAM
  • آرش تافته*، فاطمه کیخائی، مجتبی هادی زاده صفحات 103-114
    زمینه و هدف

    نظر به اهمیت تعیین رفتار گیاهان در شرایط کمبود آب لازم است تا ضرایب حساسیت گیاه به آب در مراحل مختلف رشد گیاهان تعیین شود. کمبود آب در دشت سیستان، یک مسیله جدی و دارای اهمیت است به گونه ای که عدم تامین آب رودخانه مرزی هیرمند که تنها منبع تامین آب منطقه است منجر به نابودی کشاورزی می شود. پایین بودن امکان افزایش منابع جدید آب و ضرورت افزایش تولیدات کشاورزی از منابع آب محدود در این منطقه، استفاده از روش های علمی مناسب برای افزایش بهره وری آب کشاورزی را می طلبد. همچنین تغییر الگوی کشت و جایگزینی محصولات پردرآمد در سال های اخیر در مناطق خشک بسیار موردتوجه کشاورزان قرارگرفته است. هدف از این پژوهش بررسی اثرات تنش آبی بر رفتار گیاه سیر در شرایط کم آبی است تا با واسنجی تابع تولید این گیاه ضرایب واکنش عملکرد در شرایط کمبود آب به دست آید.

     روش پژوهش

    در این مطالعه گیاه سیر در قالب طرح پایه بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در سال های 1398 و 1399 در استان سیستان و بلوچستان اجرا شد. تیمارها بر اساس سطح تنش نسبت به شاهد 30، 35، 40، 45، 50، 60 و 70 درصد نیاز آبی اعمال شدند. این ایستگاه در 20 کیلومتری جنوب شرقی شهر زابل واقع در طول جغرافیای 61 درجه و 41 دقیقه و عرض جغرافیای 30 درجه و 54 دقیقه در منطقه سیستان قرار دارد. ارتفاع ایستگاه از سطح دریا 483 متر، میانگین بارندگی سالیانه 55 میلی متر و میزان تبخیر سالیانه 4500 تا 5000 میلی متر است و این منطقه دارای اقلیم بسیار خشک با تابستان بسیار گرم و زمستان ملایم می باشد. مساحت قطعه آزمایشی برابر 750 مترمربع (15×50) انتخاب گردید برای کاشت سیر رقم چینی قبل از کاشت بستر با کود حیوانی تقویت شد و پس از گاو رو شدن بر اساس آزمون خاک کود به میزان 300 کیلوگرم فسفات پتاسیم، 200 کیلوگرم فسفات تریپل و 100 کیلوگرم اوره به خاک اضافه گردید. سپس شخم و دیسک و درنهایت تسطیح شد. در دهه دوم مهرماه جهت کاشت سیر رقم چینی شیارهایی به فاصله 20 سانتیمتر و عمق 5 سانتیمتر با بیلچه ایجاد و غده سیرها به فاصله 8 سانتیمتر بر روی ردیف های کشت گردید. اطلاعات گیاهی شامل دوره های رشد، قطر غده، تعداد حبه، ارتفاع گیاه و مقادیر عملکرد سیر نیز اندازه گیری شد. سپس بر اساس اطلاعات به دست آمده دو تابع تولید تافته و ریس موردبررسی قرار گرفتند و ضرایب حساسیت گیاه در دوره رشد تعیین شد. 

    یافته ها

    بیشترین عملکرد سیر در مطالعه 8240 کیلوگرم در هکتار بوده است که برای تولید آن 833 میلی متر آب مصرف شد. برای واسنجی ضریب حساسیت گیاه سیر از داده های سال اول استفاده شد و پس از واسنجی دو تابع تولید ریس (Raes) و تافته (Tafteh)، مقادیر ضریب حساسیت گیاه سیر ارایه شد. این ضریب در بازه 5/0 تا 2/1 در دوره های مختلف رشد گیاه سیر متفاوت بود که منحنی تغییرات آن ارایه شد. ارزیابی روش ریس در سال دوم با مقدار ریشه میانگین مربعات خطا 1302 کیلوگرم در هکتار و مقدار نرمال شده آن حدود 23 درصد بود. 

    نتایج

    در مقایسه دو روش مورداستفاده درروش تافته و همکاران، مقدار ریشه میانگین مربعات خطا 485 کیلوگرم در هکتار و مقدار نرمال شده آن حدود 11 درصد به دست آمد. ازاین رو، روش تافته در تعیین عملکرد سیر در شرایط تنش آبی توصیه می شود.

    کلیدواژگان: ارزیابی، تابع تولید، دوره رشد، واسنجی
  • فردین سعید، محسن ایران دوست*، نوید جلال کمالی صفحات 115-127
    زمینه و هدف

    اندازه گیری و رفتارسنجی سد موضوع جدیدی می باشد که می تواند به دلیل تغییر پارامترهای موجود برای ارایه مدلی باشد که رفتار پارامترهای منفرد را بر روی سد و همچنین روی یکدیگر بررسی کند و تغییرات ایجاد شده را آنالیز کرده و سیاست های لازم را ایجاد کند. هدف این پژوهش ایجاد یک روش ترکیبی از رگرسیون لجستکی با بهینه سازی الگوریتم بهینه سازی گروه ذرات با مقدار حقیقی جهت پیش بینی رفتار تجهیزات سد می باشد.

     روش پژوهش

    در این مطالعه از داده های 365 روز، از 31/01/1397 تا 31/01/1398 که 600 مجموعه داده تجهیزات سد شامل پارامترهای دمای آب، سطح آب، فشار دریچه، میزان رسوب گذاری، فشار منافذ، دمای هوا، حجم آب ورودی، مشخصات ویژه سد، شرایط بتن، سطح آب مخزن، تغییر مکان افقی و عمودی، اجزای اتصال انتقالی و شتاب زمین، قدرت، فشار، کشش و تنش بالا برای مدل سازی استفاده شدند. برای آموزش مدل سازی الگوریتم بهینه سازی گروه ذرات مقدار حقیقی-رگرسیون لجستیک و 120 مجموعه داده جهت آزمایش استفاده گردید. برای ارزیابی عملکرد روش پیشنهادی، از چهار آماره شامل ضریب تعیین (R2)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب پراکندگی (SI) و میانگین خطاهای انحرافی (MBE) استفاده گردید.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که مدل در پیش  بینی فشار پیزومتریک در بدنه سد عملکرد قابل قبولی دارد. همچنین نتایج حاصل از مدل شبکه عصبی مصنوعی با کسب 930/0 R2= و 587/8SI= همگرایی قابل قبولی را نشان می  دهد. نتایج مربوط به داده های آموزش مدل نیز بیانگر این است که میانگین (µ) و انحراف معیار (σ) مدل ارایه شده، برای داده  های آموزش به ترتیب برابر با 341/1 و 526/1 می باشد و برای داده  های صحت سنجی این مقادیر برابر با 576/1 و 247/2 می  باشد که این نشان از عملکرد خوب مدل پیشنهاد   شده دارد. در معیار احتمال تجمعی، مدل پیشنهاد   شده با 940/0P50= و 742/1P90= مبین این است که نتایج قابل قبول می  باشد.

    نتایج

    نتایج بیانگر این است که بهینه سازی گروه ذرات مقدار حقیقی-رگرسیون لجستیک در عوض به حداقل رساندن ریسک تجربی که تعمیم عالی برای اندازه های نمونه کوچک را فراهم می سازد، اصل کاهش ریسک سازه ای را اجرا می کند. نسبت مقادیر پیزومتریک پیش بینی شده به مقادیر قرایت شده برای حدود 72 درصد داده ها در این مدل در حدود یک بوده که بیانگر آموزش و قدرت پیشبینی مناسب این مدل میباشد. در نهایت بر اساس معیارهای ارزیابی مدل ترکیبی عملکرد بهتری نسبت به روش های بیان شده دارد.

    کلیدواژگان: سد بتنی، تحلیل رگرسیون، الگوریتم بهینه سازی گروه ذرات، سد ستارخان
|
  • Kolsoum Rahmansalari, Mohamad Amir Delavar, Mehrdad Esfandiari *, Ebrahim Pazira Pages 1-14
    Background and Objectives

    The optimum and sustainable use of soil is only possible with a correct and complete understanding of its properties. This study was conducted to investigate of should be omitted some physical, chemical, and micromorphology properties of soil formed on the should be added landscapes in the should be added semi-arid region of Lorestan province.

    Materials and Methods

    For this study 5 profiles, a long, a should be omitted transect in the direction of slop (plateau, gravelly colluvial fan and pediment plain) were identified in the area, and divided into different physiographic unit based on the type of parent material. At each, physiographic units a profil was excavated, dissected sampled. Physicochemical together with micromorphological observations performed and Soil Taxonomy and WRB were used for soil classification.

    Results

    The results showed that should be omitted low amounts of organic carbon in the surface and depths of the soil due to the high rate of decomposition of these substances in these areas. The equivalent calcium carbonate in all profiles showed an increasing trend with depth. Thin section investigation showed that there was not much difference between the horizons in terms of the type of voids and the relative distribution of large particles (C/F). Planar, vugh and cannel voids were the most dominant voids of the profiles. Accumulation of calcite was seen in various forms such as coating, infilling, needle- shaped calcite, and nodules calcite which indicates that secondary calcite, and caused a should be omitted crystallite calcite of kind b-fabric. Soil structure in most the horizons of kind angular blocky and sub angular blocky. Also, lenticular plates gypsum was observed on the Bky horizon on the of the gypsum physiographic units plateau. According According to the existence of pedogenic gypsum in the soils of the region, and the important of the gypsum horizon in the soil classification system and its important effect on plant growth. New great groups, and subgroups of Xerepts (Gypsic Calcixerepts) are suggested to be included in soil taxonomy.

    Conclusion

    Results of the study showed raise in topography and parent material on the variability of soil properties in the area.

    Keywords: Physiographic Units, Gypsum, calcareous soils, Micromorphology, Pedogenic Effects
  • Sara Rajabi, Mehdi Bahrami *, Mohammad Reza Mahmoudi Pages 15-24
    Background and Aim

    Heavy metals are considered as one of the important factors threatening water quality in many areas, so they have attracted the attention of many researchers. In this research, the temporal variations of arsenic removal from aqueous solution were investigated using a photocatalytic-adsorbent composite TiO2-Fe2O3 for 360 minutes. Then the capability of linear and nonlinear models of Pseudo-first-order, Pseudo-second-order, Elovich, and power was evaluated in describing the kinetic process.

    Method

    To determine the kinetics of arsenic adsorption from aqueous solution by TiO2-Fe2O3 composite, batch adsorption experiments were performed at pH 7, initial concentration of 40 mg/L, and adsorbent dose of 1 g/L. After linear and nonlinear fitting of the kinetic models on the adsorption data and finding the constants of each model, the adsorption amount was calculated at different times and compared with the values measured in the laboratory.

    Results

    The results showed that the amount of adsorption increased with increasing time, and the concentration of arsenic reached equilibrium in 25 minutes. Considering the values of error functions in linear fitting, it was observed that the Pseudo-second-order equation with the lowest errors and the highest coefficient of determination (99.92%) was better agreed to the laboratory data. After this model, the Pseudo-first-order equation performed better, and the weakest simulation was for the Elovich model. In nonlinear analysis, the coefficients of determination of all models were high and very close to each other, so according to the values of error functions, the Elovich model had the lowest error value, which indicates the best fit on the kinetic data. Afterward, power, Pseudo-second order, and Pseudo-first order models had the best fit on the kinetic absorption data, respectively.

    Conclusion

    Comparison of models up to 360 minutes using the coefficient of determination and error functions (R-squared, root-mean-square error, sum of squares error, sum of absolute errors, absolute relative error, HYBRID, Marquardt’s percentage standard deviation), showed that the use of linear shape can lead to a completely different result and interpretation than the nonlinear shape of the model. So that based on linear methods, Pseudo -second-order model and based on nonlinear methods, the Elovich model had the best fit on kinetic data. Nonlinear fits of kinetic models were also superior to linear forms. In general, the results showed that TiO2-Fe2O3 composite has a high potential for arsenic removal from an aqueous solution.

    Keywords: Arsenic, Error functions, Kinetics, Pseudo-first order, Pseudo-second order, Elovich
  • Mehdi Moghasemi, Narges Zohrabi *, Hossein Fathian, Alireza Nikbakht Shahbazi, Mohammadreza Yeganegi Pages 25-40
    Background and Aim

    Drought as a natural hazard significantly impacts various sectors such as agriculture and water resources and causes considerable damage to these sectors worldwide. Therefore, adaptation strategies should be taken to reduce drought damage, and in the meantime, planning and adaptation to drought conditions using drought forecasting is one of the most effective strategies. Due to the need for drought forecasting and the limited studies that evaluated drought indicators obtained from the rainfall forecast output from the North American Multi-Model Ensemble (NMME) in Iran. This study evaluated these models in four catchments of Karkheh, Karun, Heleh, and Hindijan-Jarahi for1982-2018.

    Method

    In this study, the monthly output of different NMME ensembles were evaluated in the forecast leads of 0 to 9 months from 1982 to 2018, the SPI drought index was calculated. Comparison of these data with GPCC data was used for evaluation. Three quantitative criteria, including correlation coefficient, RMSE, and BIAS, were used for evaluation. Also, to integrate the existing models, two

    methods

    a: Arithmetic mean between the existing models and B: Weighted average between the models have been evaluated by considering the correlation coefficient (CC) results. Also, two criteria (i.e., POD and FAR) and the quantitative statistical criterion (i.e., correlation coefficient) were used to evaluate the SPI drought index.

    Results

    The results of the precipitation evaluation of the models showed that the integrated models have better performance than the individual models. In this integrated model, the weighted model also had better performance. Evaluation of spatial distribution of precipitation models also showed the excellent performance of NMME models in Karun and Hindijan-Jarahi catchments in the zero-month forecast lead and Hindijan-Jarahi catchments in the one-month forecast lead. The results of drought index evaluation showed that integrated models, although having better performance in precipitation forecasting, but in drought forecasting, the best performance belongs to NASA-GMAO-062012 and CFSv2 models. The results also showed that drought index forecasts in three and six-month periods have better performance than one month. Spatial distribution evaluation also showed that the models perform better in the southern basins. In general, it can be concluded that NMME models have good performance in predicting drought in some places and specific forecast leads, so they should be evaluated at each point before use.

    Conclusion

    The results of precipitation evaluation showed that, in general, integrating the output of dynamic models increases its proficiency, and integration in weighted mode (WeightedNMME) performs better than the non-weighted model (NMME). According to the zero-month forecast among individual models, the NASA-GMAO-062012 model has the most skills in terms of the correlation coefficient. However, in the one-month forecast lead in terms of the correlation coefficient, RMSE and BIAS, the best performance belongs to the CFSv2 model. Evaluation of drought indices showed that the model's performance could be different from their performance in predicting rainfall. WeightedNMME, for example, performed well in NASA-GMAO-062012 and CFSv2 months, although they performed well in predicting drought. The spatial evaluation also showed that the southern catchments perform better than other basins.

    Keywords: North America Multi-Model Ensemble (NMME), Drought Precipitation prediction, Seasonal Precipitation Forecasts, SPI
  • Reyhaneh Golmohammadi, Alireza Shokoohi * Pages 41-61
    Introduction

    Evaluation of damages caused by flash floods in urban areas is one of the most important concerns after their occurrence. Like other urban elements, vehicles suffer damage that should be considered for managing urban floods. The damage values ​​in most car damage models in flood are presented with the assumption of their stability and purely in terms of depth, while the flood velocity as flood important variable is also effective on the severity of damages. In the present research, while evaluating the eight theories presented in the Australian Rainfall and Runoff Guideline (AR&R), an attempt is made to provide the best theory to provide a simple and accurate algorithm for determining the damage to sedan vehicles in flood as a function of depth and velocity.

    Methods

    To achieve the goal of this research, the formulas and diagrams of the stability limit of eight theories presented in AR&R were evaluated and after deleting one of the theories and modifying the Melbourne Water presented in 1996 and DPW presented in 1986 formulas, the stability map of the sedan cars in Darwaze Quran flood on March 25, 2019 in Shiraz was produced for seven theories proposed in this guideline. Subsequently, by combining the stability limits of each theory with the HAZUS-MH depth-damage diagram and zoning below the stability limit diagram as stable areas, the risk map algorithm for stable sedan vehicles was provided separately for each theory. In the following, the risk map in the adjacent parking area of ​​the water pool upstream of the Quran Gate of Shiraz for each theory and, with their help, the total damage for the Pride_131 was calculated as a common vehicle in Iran. Finally, the measures of maximum damage, as well as the total damages were obtained from each one.

    Results

    One of the main and most important results of this research is providing an algorithm for determining the damage of the sedan vehicles in a certain range of depth and speed for each of the theories proposed in AR&R, which were used for producing the risk map. In addition, the total damages for the Pride-131 as an index car were calculated by the proposed algorithms. The minimum damage was obtained by using AR&R (1987) theory algorithm equal to 10 billion and 265 million toman and the maximum amount of damage was obtained by using achieved by using AR&R (2011) theory algorithm equal to 14 billion and 32 million toman.

    Conclusion

    It was found that the use of the depth of flood as a hydrostatic index, which is now the criterion for calculating car damage, is not accurate enough and it is better to use velocity and depth composition as a hydrodynamic index for this purpose. At the same time, it was proved that among the other theories, the relation and the final limit of stability presented in the AR&R (2011) theory to provide a model for determining the damage to small and light vehicles in the flood as a function of depth and velocity has better and more reliable results. It is worth noting in order to achieve the more accurate damage amounts of vehicles in flood, more theoretical and experimental studies considering different types of vehicles are essential.

    Keywords: flood, vehicle, Damage, Stability, Rainfall, Runoff Guideline AR&R
  • Azad Aram, Mohammad Reza Dalalian *, Siamak Saedi, Omid Rafieian, Samad Darbandi Pages 63-74
    Background and Aims

    Landslide is one of the natural hazards that lead to a lot of human and financial losses. Researchers on the subject of landslide susceptibility are investigating the possibility of landslides with respect to topographic and geo-environmental conditions, and the obtained information is critical in landslide risk management Preparation of landslide sensitive points is an essential tool for assessing landslide risk and is very useful in better planning and management of these areas. In this research, models based on artificial intelligence and two statistical variables in determining landslide sensitive points in West Azerbaijan province have been studied and compared.

    Methods

    Methods based on artificial intelligence and two statistical variables were used to prepare landslide-sensitive points in the province of West Azerbaijan, which is located in northwestern Iran. This study was conducted in four stages. The first stage: the study of landslides in the studied region based on the database of the Forests, Rangelands and Watershed Organization of Iran (FRWO) and the identification of 110 landslides through field surveys, interpretation of aerial photographs and Google Earth satellite images, the second stage: data collecting and creating a spatial databases of effective factors, the third stage: applying the Frequency Ratio (FR), Shannon Entropy (SE), Bagging (BA), Random Forest (RF) and hybrid model (RF-BA) and stage four: methods validating using the system performance curve (ROC). Based on field surveys and similar studies, 12 factors affecting landslide occurrence including altitude, slope angle, slope direction, distance from fault, distance from river, distance from road, drainage density, road density, rainfall, soil, land use and lithology were identified. In the field survey, 110 landslides were identified in West Azerbaijan. 70 percent of the data were randomly selected and used for modeling and 30 percent of the data were used for validation.

    Results

    In terms of geographical directions, the southern direction with a weight of 1.49 had the greatest impact on the occurrence of landslides in the province. The least weight was related to flat areas where no landslide occurred. The results of slope factor showed that the middle slopes had the greatest effect on the occurrence of landslides, so that in low slopes due to low gravity, less landslides occur and too much slopes were related to mountainous areas that were covered with rocks and there was very thin soil that is not suitable for landslide. The study of land use factor showed that 48 percent of landslides occured in agricultural areas. The results showed that most of the landslides occurred near rivers and faults. Also, in some areas, the closest distances to the road had the greatest risk of landslide

    Conclusion

    The results of this study showed that the artificial intelligence models (RF and the combined model RF-BA) had the higher efficiency than the statistical models (FR and SE). The accuracy of the combined models was higher than the single models. The ROC curve results showed the accuracy of 0.92, 0.91, 0.89 and 0.88 with RF-BA, RF, FR and SE models, respectively.

    Keywords: Artificial Intelligence, Bagging, Frequency ratio, Random forest, Shannon Entropy
  • Sheida Yousefi, Seyed Mahdi Mirdamadi *, Seyed Jamal Farjollah Hosseini, Farhad Lashgarara Pages 75-87
    Background and Aim

    The share of agricultural sector in West Azerbaijan province, Iran from surface water abstraction is 91.2%. Excessive consumption of water resources, drought and destruction of agricultural lands, dependence of work and livelihood of 1.2 million population of province on the agricultural sector, the adoption of long-term development plans, have intensified the water crisis in agricultural sector. Therefore, managing the consumption of surface water is essential. This study investigates the effect of agricultural, economic, policy-making, climatic, socio-cultural and educational scenarios on management of surface water consumption and availability.

    Method

    The present study is an applied research has been carried out using the dynamic system approach in order to achieve sustainable management of water resources in West Azerbaijan province. First, the statistical data from the previous years (1991-2018) are entered into the system using Excel and SPSS software. Then, the dynamic system model is developed in VENSIM software. To ensure the efficiency of the model in evaluating policies, the model validation test is performed. After making sure that the model works efficiency, population growth scenarios with different fertility rates, PS1 (2.11 children), PS2 (1.95 children), PS3 (1.5 children) and PS4 (2.6 Children) and climatic scenarios with a probability of 20% annual rainfall reduction, continuation of the current rainfall trend and 20% annual rainfall improvement are introduced to the model. Additionally, investment scenarios with the aim of 0.5% improvement in the annual irrigation efficiency and the crop scenario such as low-consumption cultivation pattern are introduced to the model. Moreover, the impacts of participatory and education scenarios, are simulated up to the horizon of 2051.

    Results

    The results showed that in the validation test there is a high correlation between the simulated values ​​and the observed values ​​of surface water, and the model is effective in evaluating policies. Upon continuation of the rainfall current trend, available surface water decreases by 3.76% during the simulation period (2018-2051). Droughts intensify with a decrease of 20% of annual rainfall due to the direct effect of rainfall on runoff, available surface water is reduced by 20.54%. The largest decrease in the surface water content is related to the scenario of reduced rainfall (-20%) together with the scenario of increasing fertility rate (ps4), which cause a decrease in the available surface water by 46.15%. Population growth has increased the total water consumption and even agricultural water demand by 27% over the 2051 horizon. Simultaneously using low-consumption cultivation pattern scenarios, investment to improve irrigation efficiency, participatory activities and training programs to improve water management, water consumption decrease by 29.20% and agricultural water demand from the surface water decrease by 31.37% under these conditions, the available surface water improves by 9.12% to the horizon of 2051.

    Conclusion

    The results showed that, it is necessary to review population scenarios at the national level. Also, the agricultural scenario of observing the pattern of low-consumption cultivation with reducing water demand per hectare is known as the best scenario and its application has increased the available surface water by 2.45 times.Keywords: Water resource management, Economic/policy-making scenarios, Climatic scenarios, West Azerbaijan province

    Background and Aim

    The share of agricultural sector in West Azerbaijan province, Iran from surface water abstraction is 91.2%. Excessive consumption of water resources, drought and destruction of agricultural lands, dependence of work and livelihood of 1.2 million population of province on the agricultural sector, the adoption of long-term development plans, have intensified the water crisis in agricultural sector. Therefore, managing the consumption of surface water is essential. This study investigates the effect of agricultural, economic, policy-making, climatic, socio-cultural and educational scenarios on management of surface water consumption and availability.

    Method

    The present study is an applied research has been carried out using the dynamic system approach in order to achieve sustainable management of water resources in West Azerbaijan province. First, the statistical data from the previous years (1991-2018) are entered into the system using Excel and SPSS software. Then, the dynamic system model is developed in VENSIM software. To ensure the efficiency of the model in evaluating policies, the model validation test is performed. After making sure that the model works efficiency, population growth scenarios with different fertility rates, PS1 (2.11 children), PS2 (1.95 children), PS3 (1.5 children) and PS4 (2.6 Children) and climatic scenarios with a probability of 20% annual rainfall reduction, continuation of the current rainfall trend and 20% annual rainfall improvement are introduced to the model. Additionally, investment scenarios with the aim of 0.5% improvement in the annual irrigation efficiency and the crop scenario such as low-consumption cultivation pattern are introduced to the model. Moreover, the impacts of participatory and education scenarios, are simulated up to the horizon of 2051.

    Results

    The results showed that in the validation test there is a high correlation between the simulated values ​​and the observed values ​​of surface water, and the model is effective in evaluating policies. Upon continuation of the rainfall current trend, available surface water decreases by 3.76% during the simulation period (2018-2051). Droughts intensify with a decrease of 20% of annual rainfall due to the direct effect of rainfall on runoff, available surface water is reduced by 20.54%. The largest decrease in the surface water content is related to the scenario of reduced rainfall (-20%) together with the scenario of increasing fertility rate (ps4), which cause a decrease in the available surface water by 46.15%. Population growth has increased the total water consumption and even agricultural water demand by 27% over the 2051 horizon. Simultaneously using low-consumption cultivation pattern scenarios, investment to improve irrigation efficiency, participatory activities and training programs to improve water management, water consumption decrease by 29.20% and agricultural water demand from the surface water decrease by 31.37% under these conditions, the available surface water improves by 9.12% to the horizon of 2051.

    Conclusion

    The results showed that, it is necessary to review population scenarios at the national level. Also, the agricultural scenario of observing the pattern of low-consumption cultivation with reducing water demand per hectare is known as the best scenario and its application has increased the available surface water by 2.45 times.

    Keywords: Water Resource Management, Economic, policy-making scenarios, climatic scenarios, West Azerbaijan Province
  • Sayyad Asghari Saraskanrod *, Fariba Esfandayari Darabad, Elham Mollanouri, Shiva Safary Pages 89-103
    Background and Aim

    Surface soil moisture is an important variable in nature's water cycle and can be affected by various factors, including temperature and soil characteristics. The use of ground sensors for measuring moisture can lead to spending time and expense and inappropriate distribution of samples on large scales. Therefore, Remote sensing observations can be an important tool in estimating soil moisture. The present study aims to use the TOTRAM model using Landsat 8 images and the SVR method using Sentile 1 images to estimate soil moisture.

    Methods

    In the present study, two TOTRAM methods based on pixel distribution in LST- VI space and the SVR method were used to extract soil moisture using the SAR technique and Sentinel 1 data. To implement the TOTRAM method, Landsat 8 images related to 4/29/1398 and 5/30/1398 are downloaded and after extracting NDVI and LST maps, The correlation between the dependent variable of moisture and independent temperature variables and vegetation variables has been investigated using Geographically weighted regression (GWR). To implement the SVR method after acquiring Sentinel 1 images related to 31/05/1398 and 27/04/1398, Soil Moisture Data Product FLDAS and 500 meters product of Modis Satellite (MCD12q1) were called to classify land cover in the Google Earth Engine system, and maps related to soil moisture were extracted. After extracting the moisture maps the distribution of moisture using the local Moran index has been investigated. By defining this index, positive values ​​for this index represent the cluster of distribution.

    Results

    Examination of the soil moisture map obtained by the SVR method showed the concentration of moisture in areas with vegetation and water and the change in moisture status from July to August was visible. The humidity pattern has shown the reflection of the precipitation pattern so that maximum precipitation and humidity were observed in April and in summer both precipitation and humidity components decreased. Examination of the TOTRAM method and application of the GWR method has shown a complete correlation between NDVI LST and moisture. However, the correlation between LST and humidity with B (values) and standard error (SE) of 0.995 and zero corresponding to July and 0.981 and zero corresponding to August showed the highest correlation with vegetation variable with moisture dependence parameter, which this correlation In August, with increasing the coefficient of determination of R2 to 0.997 and a significant decrease of NDVI to the value of 0.415 in July, it has increased much more. Application of Moran local index with values ​​less than 0.05 for p-value and positive values ​​for z and near positive number 1 for Moran index showed the cluster distribution of moisture variable.

    Conclusion

    The results of TOTRAM and SVR methods showed the dependence of soil moisture status on conditions and cluster moisture distribution. According to the correlation coefficients of geographical regression, there is a greater correlation between temperature and humidity variables, especially in August, due to the decrease in vegetation density. The results of the SVR algorithm maps showed that in areas with the presence of vegetation, especially dense vegetation, we see an increase and with increasing temperature, we see a decrease in humidity. Also, the coordination of moisture patterns of the SVR algorithm and precipitation showed a direct relationship between moisture and precipitation. Considering that the SVR method uses parameters such as radar scattering intensity and land cover classification, as well as the use of Sentinel 1 radar images by this algorithm, more accurate results can be expected from this algorithm.

    Keywords: LST, NDVI, support vector regression, TOTRAM
  • Arash Tafteh *, Fatemeh Keykhaei, Mojtaba Hadizadeh Pages 103-114
    Background and Aim

    Due to the importance of determining the behavior of plants in water shortage conditions, it is necessary to determine the coefficients of plant sensitivity to water at different stages of plant growth. Water shortage in the Sistan plain is a serious and important issue, so that the lack of water supply to the Helmand border river, which is the only source of water supply in the region, leads to the destruction of agriculture. The low possibility of increasing new water resources and the need to increase agricultural production from limited water resources in this region requires the use of appropriate scientific and technical methods to increase the productivity of agricultural water consumption. Also, changing the pattern of cultivation and replacement of high-income crops in recent years in arid areas has received much attention from farmers. The purpose of this study is to investigate the effects of water stress on the behavior of garlic in dehydrated conditions to calibrate the production function of this plant to obtain yield response coefficients in conditions of water shortage.

    Method

    In this study, garlic plant was implemented in the form of a randomized complete block design with three replications in 1398 and 1399 in Sistan and Baluchistan province. Treatments were applied based on stress levels compared to control 30, 35, 40, 45, 50, 60 and 70% of water requirement. This station is located 20 km southeast of Zabol city at latitude 61 degrees and 41 minutes and latitude 30 degrees and 54 minutes in Sistan region. The altitude of the station is 483 meters above sea level, the average annual rainfall is 55 mm and the annual evaporation rate is 4500 to 5000 mm. This region has a very dry climate with very hot summers and mild winters. The area of ​​the experimental plot was equal to 750 square meters was selected for planting garlic of Chinese cultivar before planting the bed was reinforced with animal manure and after growing based on soil fertilizer test, 300 kg of potassium phosphate, 200 kg of triple phosphate and 100 kg. One kilogram of urea was added to the soil. Then plow and disc and finally leveled. On the 24th of October, grooves were planted with a shovel at a distance of 20 cm and a depth of 5 cm to plant garlic of Chinese cultivar, and garlic tubers were planted at a distance of 8 cm on the rows. Then, based on the obtained information, the two functions of Tafteh and Raes production were investigated and yield response factors were determined during the growing period.

    Results

    Comparing the two methods used the highest yield of garlic in the study was 8240 kg / ha, for the production of which 833 mm of water was used. The data of the first year were used to calibrate the yield response factors of garlic and after calibrating the two production functions of Raes and Tafteh, the values ​​of the yield response factors of garlic were presented. This coefficient was different in the range of 0.5 to 1.2 in different periods of garlic plant growth, the change curve was presented. Evaluation of Rice method in the second year with root mean square error of 1302 kg / ha and normalized value was about 23%.

    Conclusion

    In the method of Tafteh the mean root mean square error was 485 kg / ha and the normalized value was about 11%. Therefore, the method of Tafteh is recommended in determining the yield of garlic under water stress conditions.

    Keywords: Calibration, Evaluation, growth period, production function
  • Fardin Saeid, Mohsen Irandoust *, Navid Jalalkamali Pages 115-127
    Background and Aim

    Dam measurement and behavior assessment is a new issue that can be due to changes in available parameters to develop a model examining the behavior of individual parameters on the dam as well as on each other and analyze the changes and create the necessary policies. This study aims to propose a hybrid method involving logistic regression with particle swarm optimization algorithm with real value to predict the behavior of dam equipment.

    Method

    In this study, from 365 days data, from 04/20/2018 to 04/20/2019, of which 600 sets of dam equipment data including parameters of water temperature, water level, valve pressure, sedimentation rate, pore pressure, air temperature, inlet water volume, specific dam characteristics, concrete conditions, reservoir water level, horizontal and vertical displacement, transmission connection components and ground acceleration, strength, pressure, tensile and high stress were used for modeling. Real value-logistic regression and 120 datasets were used for modeling the should be added of particle group optimization algorithm. To evaluate the performance of the proposed method, four statistics including coefficient of determination (R2), root mean square error (RMSE), scattering coefficient (SI), and means bias error (MBE) were used.

    Findings

    The results showed that the model has an acceptable performance in predicting piezometric pressure in the dam body. Also, the results of the artificial neural network model show acceptable convergence with R2 = 0.930 and SSI = 8.587. The results related to the training data of the model also indicate that the mean (µ) and standard deviation (σ) of the proposed model are equal to 1.341 and 1.526 for the training data and these values for the validation data are equal to 1.576 and 2.247, respectively indicating the good performance of the proposed model. In the cumulative probability criterion, the proposed model with P50 = 0.940 and P90 = 1.742 indicates that the results are acceptable.

    Results

    The results indicate that the real value-logistic regression particle swarm optimization implements the principle of structural risk reduction instead of minimizing the experimental risk that provides excellent generalization for small sample sizes. The ratio of predicted piezometric values ​​to read values ​​for about 72% of the data in this model is about one, indicating the appropriate training and predictive power of this model. Finally, according to the evaluation criteria, the hybrid model performs better than the presented methods.

    Keywords: Concrete Dam, Regression Analysis, Particle Swarm Optimization Algorithm, Sattarkhan Dam