فهرست مطالب

پژوهش های آبخیزداری - پیاپی 136 (پاییز 1401)

نشریه پژوهش های آبخیزداری
پیاپی 136 (پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/08/04
  • تعداد عناوین: 8
|
  • حمیدرضا قره چایی، علی اکبر نظری سامانی*، شهرام خلیقی سیگارودی، خالد احمدآلی، ابوالحسن فتح آبادی صفحات 2-14
    مسایل مرتبط با پیاده سازی سیاست های ملی در زمینه ی کاهش آسیب های طبیعی در کشورهای توسعه یابنده نگرانی فراگیری است. در این پژوهش عامل های موثر بر خطر، آسیب پذیری و احتمال خطر (ریسک) شوری آب های زیرزمینی در دشت های جنوبی آبخیز بختگان با مساحت 6137 کیلومترمربع با دو مدل شاخص آماری و الگوریتم رده بندی درخت تصمیم، و فرآیند تحلیل سلسله مراتبی فازی ارزیابی شد. در گام نخست با بررسی داده های کیفی آب های زیرزمینی از 124 چاه، نقطه های رخ داد شوری آب های زیرزمینی (بر مبنای شاخص هدایت الکتریکی) شناسایی شد. روش حذف ویژگی بازگشتی برای یافتن و انتخاب کردن ترکیب اصلی شاخص ها در تهیه ی نقشه های خطر شوری آب های زیرزمینی به کار برده شد. پس از تعیین کردن اهمیت هر شاخص با محاسبه ی آزمون جک نایف، نقشه ی خطر شوری آب های زیرزمینی با دو مدل شاخص آماری و الگوریتم رده بندی درخت تصمیم پیش بینی شد.  اندازه ی آسیب پذیری منطقه به شوری آب های زیرزمینی با فرآیند تحلیل سلسله مراتبی فازی سنجیده شد. برای ارزیابی کارکرد مدل های دومتغیری و اعتبارسنجی مدل سازی ها آماره های حساسیت، ویژگی، صحت و ضریب کاپا، و برای مدل های چندمتغیره چهار معیار ضریب تعیین، ضریب تطابق، ضریب کلینگ گوپتا، و ضریب همبستگی به کار برده شد. نقشه ی احتمال خطر شوری آب های زیرزمینی از روی هم گذاشتن نقشه های خطر و آسیب پذیری تهیه شد. نتیجه ها نشان داد که 4/13 کیلومترمربع از منطقه های آبیاری شده در رده ی احتمال خطر بسیار زیاد است، که بیش ترین مساحت در میان کاربری های گوناگون با آسیب پذیری خیلی زیاد است. برپایه ی نتیجه ی این پژوهش می توان گفت که تدوین طرح های جامع مدیریتی، نظارت و پایش فعالیت های اجرایی مانند تغییر کاربری ها، یا درنظر گرفتن شرایط حاکم در پیاده سازی کنش های احیایی ممکن است به مهار و مدیریت کردن احتمال خطر این منطقه ها کمک شایانی کند.
    کلیدواژگان: ارزیابی احتمال خطر (ریسک)، حذف ویژگی بازگشتی، شوری، مدل های دو و چند متغیره
  • شمس الله عسگری*، فریدون سلیمانی، کورش شیرانی صفحات 15-26

    یکی از دشواری های آبخیز تحلیل رابطه های آماری و کمی عامل ها و ویژگی های تاثیرگزار بر تولید رسوب و هدررفت خاک است. هدف این تحقیق مدل‎سازی رابطه ی میان اندازه ی تولید بار معلق با عامل های مدل تجربی MPSIAC و اندازه ی بار معلق مشاهده‎شده با ویژگی‎های شکل زمین و ارتباط آن ها با تولید بار معلق در آبخیز است. حوزه ی رستم‎آباد استان ایلام با چهار زیرحوزه ی مشخص و مجهز به ایستگاه آب سنجی از حوزه‎های جنوبی استان ایلام به روش تصادفی ساده انتخاب شد. برای برآوردکردن اندازه ی تولید رسوب مدل تجربی به کار برده شد. آمار آب دهی و بار معلق چهار ایستگاه آب سنجی و 12 ایستگاه هواشناسی 30 سال از 1370 تا 1399 تهیه شد. اطلاعات گیتاشناسی زیرحوزه ها از نقشه های پستی بلندی محاسبه و ویژگی های شکل زمین زیرحوزه ها از مدل رقومی بلندی استخراج شد. با تحلیل عاملی و تحلیل خوشه یی، عامل ها و متغیرهای تاثیرگزار مشخص شد، و زیرحوزه ها رده بندی و به منطقه های همگن تقسیم کرده شد. برای بررسی همبستگی میان متغیرهای مستقل و وابسته، بهنجاربودن داده ها با آزمون‎های شاپیرو-ویلک و کولموگروف-اسمیرنوف در نرم‎ افزار اس پی اس اس انجام شد. برای تحلیل ارتباط میان عامل های مدل تجربی و متغیرهای شکل‎زمین با بار معلق هر زیرحوزه روش وایازی چندگانه به کار برده شد. نتیجه نشان داد که اندازه ی بار معلق تولیدشده با عامل زمین‎شناسی، کاربری زمین، وضعیت فعلی فرسایش در سطح آبخیز، فرسایش رودخانه‎یی و پستی بلندی حوزه همبستگی مثبت داشت و در تراز 0/001 معنی دار بود. اندازه ی بار معلق مشاهده شده با شاخص شیب، ضریب گردی، بارندگی، ناهمواری و مساحت حوزه همبستگی مثبت داشت و در تراز 0/001 معنی دار بود. برای تاثیرگزاری عامل ها و متغیرها بر اندازه ی بار معلق زیرحوزه ها روش تحلیل مولفه های اصلی و تحلیل خوشه یی به کار برده شد. کاربری حوزه 25/24% از پراش همه ی متغیرهای پژوهش را تبیین کرد. سه عامل کاربری حوزه، وضعیت فعلی فرسایش در سطح حوزه، و زمین شناسی، و دو سنجه ی ضریب گردی و شیب توانست 86% از پراش همه یی متغیرهای پژوهش را تبیین کند.

    کلیدواژگان: چندمتغیره، مولفه های اصلی، رسوب، وایازی، ویژگی شکل زمین
  • جمال مصفایی*، امین صالح پور جم صفحات 27-43
    زمین لغزش یکی از نوع های مخرب فرسایش در دامنه ها است که موجب زیان های مالی و جانی فراوانی می شود. شناسایی عامل های موثر در بروز زمین لغزش و تهیه ی نقشه ی پهنه بندی حساسیت آن، یکی از ابزارهای پایه یی برای مدیریت کردن و کاستن از زیان های احتمالی است. هدف این پژوهش تعیین مناسب ترین ضریب گامای فازی و پهنه بندی حساسیت زمین لغزش در آبخیز قزل اوزن استان قزوین است. ابتدا نقشه ی رقومی عامل های موثر شامل سنگ شناسی، فاصله از گسل، شتاب زمین لرزه، درجه ی شیب، جهت شیب، بلندی، کاربری زمین، فاصله از جاده، فاصله از آب راه، اندازه ی بارش، بیشینه ی بارش روزانه و نقشه ی رقومی پراکنش زمین لغزش ها تهیه شد. اندازه های نسبت فراوانی و عضویت فازی برای هر رده از نقشه های عامل های موثر محاسبه شد، و نقشه ی حساسیت زمین لغزش با اندازه های گوناگون گامای فازی تهیه و رده بندی شد. به طورکلی در این حوزه 17 زمین لغزش با مجموع مساحت 213 هکتار ثبت شد که 70 % آن ها برای پهنه بندی (11 زمین لغزش با مساحت 153هکتار) و 30 % مانده (6 زمین لغزش با مساحت 60 هکتار) برای ارزیابی دقت نقشه های خطر به کار برده شد. نتیجه ی ارزیابی نشان داد که بیش ترین اندازه ی شاخص مجموع پسندیدگی (2/37) در عمل گر فازی با گامای 0/96 است. بنابراین دقت این مدل از دیگر اندازه های گاما بیش تر است. نتیجه ی این پژوهش کاربرد مهمی در فرآیند آمایش کاربری های زمین و مدیریت منطقه های حساس به زمین لغزش خواهد داشت.
    کلیدواژگان: آبخیز قزل اوزن، حساسیت زمین لغزش، پهنه بندی خطر، نسبت فراوانی، منطق فازی
  • سید احمد اسلامی نژاد، مبین افتخاری*، محمد اکبری، هادی بیات، وریا برقی صفحات 44-59
    به دلیل رشد جمعیت و صنعتی شدن در منطقه های گوناگون جهان، از آب های زیرزمینی به طور مهارناپذیری بهره برداری می شود. هدف این پژوهش، ارزیابی احتمال آب های زیرزمینی با الگوریتم های پیشرفته ی یادگیری ماشین و با معیارهای پستی بلندی، آب شناسی، محیطی و زمین شناسی است. برای انجام این کار سه الگوریتم پیش رفته ی یادگیری ماشین شامل درخت وایازی تقویت شده، درخت مدل پشتیبان، و جنگل تصادفی به کار برده شد. داده های آب شناسی 37 چاه آب زیرزمینی در دشت بیرجند، استان خراسان جنوبی، جمع آوری، و با انتخاب تصادفی به نسبت 70 به 30 به مجموعه ی داده های آموزشی و اعتبارسنجی تقسیم کرده شد. نقشه های احتمال آب زیرزمینی با سه الگوریتم تهیه شد. برای اعتبار سنجی الگوریتم های پیش بینی احتمال آب زیرزمینی، سطح زیر منحنی و معیارهای آماری نرخ پیش بینی شده ی مثبت، نرخ پیش بینی شده ی منفی، حساسیت، ویژگی، و دقت به کار برده شد. نتیجه نشان داد که درخت مدل پشتیبان (0/865 =AUC) کارکرد بهتری در پیش بینی احتمال آب زیرزمینی منطقه دارد.
    کلیدواژگان: سامانه ی اطلاعات جغرافیایی (جی آی اس)، احتمال آب زیرزمینی، یادگیری ماشین
  • صدیقه ملکی، خدیجه خرمن دار، محسن حسینعلی زاده، عباس گلی جیرنده، آیدینگ کرنژادی، حمیدرضا پورقاسمی* صفحات 60-80

    یکی از مهم ترین چالش های زیست محیطی در جهان فرسایش خاک است که دشواری های پرشمار اقتصادی و نبود توسعه ی پایدار را به دنبال دارد. هدف از این پژوهش به کاربردن روش های نوین در پژوهش های خاک شناسی با روی کرد به روزرسانی شرح خدمات در زیرحوزه های زوجی دهگین بود. برای انتخاب جا های نمونه برداری از خاک و خاک رخ ها روش ابر مکعب لاتین مشروط، با اطلاعات محیطی کمکی (مدل رقومی بلندی) برگرفته از نقشه برداری هوایی با پهپاد فانتوم4پرو و مولتی روتر به کار برده شد. نتیجه نشان داد که 2 نوع اصلی زمین شامل تپه و فلات‏ و پادگانه ‏های بالایی در این جا هست. تکامل خاک رخ در منطقه بیش تر در تاثیر از پستی بلندی است، و خاک های واحد تپه ارتباطی مستقیم با جنس مواد مادری و شیب دارد. پایداری خاک دانه در مرتع های درخت دار و منطقه های بافت لومی سیلتی بیش تر بود، زیرا متغیرهای کمکی از ویژگی های مهم و تاثیرگزار در نقشه ی پایداری خاک دانه است. برای مرحله ی ارزیابی نقشه اندازه های RMSE و R2 به ترتیب 0/32 و 0/26 بود. ظرفیت تبادل کاتیونی و نیتروژن خاک در هر دو زیرحوزه ی شاهد و نمونه کم بود، و بیشینه ی اندازه های کربن آلی خاک در زیرحوزه ی نمونه بیش تر از زیرحوزه ی شاهد بود. کاربرد روش های نوین مانند کاربرد پهپاد در تصویربرداری و روش های دقیق نمونه برداری با متغیرهای محیطی در نقشه برداری رقومی خاک به کاهش تعداد نمونه ی خاک و افزایش دقت نقشه های خروجی منجر می شود و نتیجه ی دقیق تری از برآورد اندازه ی فرسایش می دهد، که در مقایسه با روش های پیشین در زمان و هزینه صرفه جویی می شود. بنابراین کاربرد این روش ها در حوزه های هم سان با شرایط طبیعی و اقلیمی منطقه ی پژوهش توصیه می شود.

    کلیدواژگان: ابر مکعب لاتین، پهپاد، خاک رخ، فتوگرامتری، فرسایش خاک
  • مریم نعیمی*، محمد خسروشاهی، حمیدرضا عباسی، سمیرا زندی فر صفحات 81-95

    پایش بلندمدت تحرک پ ذیری تپه های ماسه یی و بررسی تغییر اقلیمی موثر بر آن ممکن است اثر مهمی در کاهش اثرهای نادرست آن ها از جمله ایجاد روزهای غبارآلود، خطر محتمل کاهش کیفیت هوا، و دیگر خطرهای زیست محیطی و سلامت داشته باشد. هدف های اصلی این پژوهش بررسی پدیده ی گرد و غبار و منشایابی آن، تحلیل وضعیت تحرک پذیری تپه های ماسه یی با دو شاخص، شناخت تاثیر شرایط اقلیمی بر تحرک پذیری، و پیش بینی اثرهای تغییر احتمالی عامل های اقلیمی بر تحرک پذیری در منطقه ی راه بردی سرخس در مرز شمال شرقی کشور در بازه ی زمانی 27 ساله است. نتیجه ی بررسی تعداد روزهای غبارآلود نشان داد که روند روی دادهای گردو‏غبار محلی در ایستگاه سرخس افزایشی معنی دار است. نتیجه ی تحرک پذیری تپه های ماسه یی با دو شاخص لنکستر و لنکستر اصلاح شده نشان داد که ارتباط معنی داری در تراز 99% با روزهای گرد و غبار بود، و بر این پایه توانایی کاربرد شاخص لنکستر اصلاح شده در این منطقه برداشت می شود. با نتیجه ی این پژوهش می توان پذیرفت که با افزایش خشکی محیط در منطقه بر اندازه ی تحرک پذیری ماسه ی لنکستر افزوده، و خطر بیابان زایی تشدید می شود. تحلیل حساسیت تحرک ماسه نشان داد که بیش ترین تاثیر بر کاهش و افزایش فعالیت ماسه در آینده با تاثیر همراه باهم فراوانی بادهای فرساینده یا توان برد ماسه، و تبخیرتعرق است.

    کلیدواژگان: گرد و غبار، شاخص تحرک پذیری تپه های ماسه یی، لنکستر اصلاح شده، تحلیل حساسیت، سرخس
  • حمید بابلی موخر* صفحات 96-113
    فعالیت های نوزمین ساخت نقش مهمی در افزایش روی داد زمین لغزش دارد. این پژوهش برای بررسی ارتباط و اندازه ی تاثیرپذیری رخ داد زمین لغزش از زمین ساخت فعال در آبخیز رود خیرآباد انجام شد. فعالیت نوزمین ساخت در چهار زیرحوزه ی این رود بر پایه ی شش شاخص ریخت زمین ساخت (مورفوتکتونیک) V/A، Bh، P، Br، Ff و Tf محاسبه شد. این شاخص ها در هر زیرحوزه با نرم افزار آرک جی آی اس و مدل رقومی ارتفاعی (DEM10M) و افزونه ی Archydro به دست آمد. هر شاخص از دیدگاه فعالیت زمین ساختی به سه رده تقسیم شد، و برپایه ی تقسیم بندی هر شاخص، تراز فعالیت زمین ساختی کل بر پایه ی شاخص زمین ساخت فعال نسبی (Iat) منطقه تعیین شد. فعالیت نوزمین ساخت در زیرحوزه ی شاه بهرام خیلی زیاد، در زیرحوزه های دهدشت و سرپری زیاد، و در زیرحوزه ی خیرآباد کم بود. با روی هم گذاشتن نقشه ی پراکنش زمین لغزش با نقشه ی پهنه بندی زمین ساخت فعال، درصد تراکم زمین لغزش در پهنه های گوناگون زمین ساختی، و نقش زمین ساخت فعال در رخ داد زمین لغزش آشکار شد. نتیجه نشان داد که 587/75 هکتار از پهنه ی زمین لغزش ها در محدوده ی با فعالیت زمین ساختی خیلی زیاد (33/13% از پهنه ی کل حوزه) بود. بر همین پایه 199/09 هکتار از وسعت زمین لغزش ها در محدوده ی با فعالیت زمین ساخت زیاد و کم (بیش از 66% از کل حوزه) روی داده است. این پراکنش نشان دهنده ی وابستگی رخ داد زمین لغزش به زمین ساخت فعال و نقش زمین ساخت فعال در روی داد زمین لغزش است.
    کلیدواژگان: آسیب های زمین ریختی، خیرآباد، ریخت زمین ساخت، زمین لغزش، زمین ساخت فعال
  • زهرا گرامی، محمود عرب خدری*، احمد کریمی، حسین اسدی صفحات 114-130
    عامل وزنی شاخص پیوستگی رسوب جزء چالش برانگیز آن است و باید برای شرایط گوناگون به درستی تبیین شود. این پژوهش با هدف توسعه ی عامل وزنی مناسب برای محاسبه ی شاخص پیوستگی در خاک شخم خورده ی آیش با شبیه سازی و کاربرد نهر پایه دار آزمایشگاهی 5/8 مترمربع با شیب 12% روی سه نمونه ی خاک دیم زار منطقه های کوهین، سرارود و گچساران انجام شد. دو بارش (R1 و R2) با فاصله ی چهار ساعت با شدت 111 میلی متر بر ساعت در هر خاک شبیه سازی، و هدررفت خاک آن ها تعیین شد. پس از هر بارش مدل رقومی ارتفاع با اندازه ی نقطه ی (پیکسل) دو میلی متر با عکس برداری تهیه، و از آن شاخص پیوستگی با عامل وزنی ضریب زبری (RI) محاسبه شد. هدررفت خاک دو بارش به ترتیب در خاک گچساران 4796 و 3909 گرم، در کوهین، 3465 و 2464 گرم، و در سرارود 2679 و 2105 گرم به دست آمد. نتیجه نشان داد که با افزایش هدررفت خاک، میانگین IC برپایه ی RI کاهش می یابد، که نشان دهنده ی نامناسب بودن RI به تنهایی در جایگاه عامل وزنی است. برای توسعه دادن عامل وزنی جدید، ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک ها در ترکیب با RI به کار برده شد. بهترین رابطه با هدررفت خاک با ضریب همبستگی 0/92 (P<0.01) در شاخص پیوستگی برپایه ی ترکیب سه ویژگی میانگین وزنی قطر خاک دانه ، مقاومت فروروی، و RI دیده شد. نقشه های شاخص پیوستگی برپایه ی عامل وزنی جدید نشان داد که این شاخص در R2 نسبت به R1 افزایش یافت. بررسی کارآیی عامل وزنی توسعه یافته در پژوهش پیوستگی رسوب دامنه های شخم خورده در شناخت محل های بحرانی در دامنه توصیه می شود.
    کلیدواژگان: آیش، هدررفت خاک، ضریب زبری، نهر پایه دار آزمایشگاهی، مقاومت فروروی، میانگین وزنی قطر خاک دانه
|
  • Hamid Reza Gharechaee, Aliakbar Nazari Samani *, Shahram Khalighi Sigaroodi, Khaled Ahmadaali, Abolhassan Fathabadi Pages 2-14
    Issues related to implanting national policies for reducing natural hazards in developing countries are seen as an important and worrying challenge. In this research, the factors affecting the vulnerability, hazard, and risk of groundwater salinity in the southern plains of the Bakhtegan watershed with an area of 6137 km2 were assessed using statistical index models, Classification and Regression Tree (CART), and fuzzy analytic hierarchy process (FAHP). At first, by assessing the data of groundwater quality from 124 wells in the watershed, the points of groundwater salinity occurrence (based on the electrical conductivity parameter) were recognized. After calculating and preparing basic maps related to each of the indicators, we looked for a way for selecting indicators to identify key indicators. To this end, the recursive feature removal (FRE) method was utilized for finding and selecting the main combination of indicators to prepare a map of groundwater salinity hazards. Accordingly, after determining the significance of each indicator by calculating the jackknife test, the salinity hazard map of groundwater was predicted using two models (SI) and (CART). Also, the degree of vulnerability of the region to the salinity of the groundwater was determined using the (FAHP) process. The sensitivity, specificity, accuracy and kappa coefficient statistics were used to evaluate the performance of two-variable models. Also, in order to evaluate the performance of multivariate models, fore criteria of coefficient of determination (R2), conformity coefficient (CC), Kling-Gupta efficiency (KGE), and correlation coefficient (COR) were used. The results of groundwater salinity class risk study showed that 4.13 square kilometers of irrigated areas are in a very high-risk class, which among the various land uses with the highest vulnerability is related to this type of land use. Based on the results of this study, it can be stated that the development of comprehensive management plans, monitoring of executive activities, including change of uses, or taking into account the prevailing conditions in the implementation of rehabilitation operations can help control and manage risk in these areas.
    Keywords: Bivariate, Multivariate Models, Salinity, Risk Assessment, Recursive Feature Elimination
  • Shamsollah Asgari *, Freidoon Soleimani, Kourosh Shirani Pages 15-26

    Analysis of statistical relationships and quantitative factors and parameters affecting the production of sediment and soil loss is one of the problems of the watershed. The purpose of this study is to model the relationship between sediment production rate using MPSIAC experimental model factors and observed sediment rate using geomorphic parameters and their relationship with sediment yield in the watershed. Rastamabad watershed of Ilam province was selected by a simple random method with four sub-watersheds identified and equipped with a hydrometric station from the southern basins of Ilam province. In this study, an experimental model was used to estimate the sediment yield. Flow and sediment data of four hydrometric stations and 12 meteorological stations from 1991 to 2020 for 30 years were prepared by the Regional Water Company and the General Meteorological Office of Ilam Province. Physiographic information of the sub-watersheds was calculated from topographic maps with a scale of 1.25000 and the geomorphic features of the sub-watershed were extracted from the digital elevation model. Using factor analysis and cluster analysis, influential factors and variables were identified and sub-domains were classified and divided into homogeneous regions. In order to investigate the correlation between independent and dependent variables, the data normality test was performed by Shapiro-Wilk and Kolmogorov-Smirnov tests in SPSS software. The statistical multiple regression method was used to analyze the relationship between experimental model factors and geomorphic variables with sediment yield of each watershed. The results showed that the sediment yield had a positive correlation with geological factors, land use, upland erosion, river erosion and topography of the watershed and was significant (P≤ 0.001). The amount of observed sediment had a positive correlation with slope, circulatory ratio, rainfall, topography, and area of the watershed and was significant (P≤ 0.001). In order to influence the factors and variables on the amount of sediment in the sub-watersheds, the method of principal component analysis and cluster analysis were used. The results showed that the land use explained 25.24% of the variance of all research variables. Finally, the three factors of land use, upland erosion, and geology, and two parameters of circulatory ratio and slope were explained at 86%. Of the variance of all research variables.

    Keywords: Geomorphic properties, Main components, Multivariate regression, Sediment
  • Jamal Mosaffaie *, Amin Salehpour Jam Pages 27-43
    Landslide is one of the most destructive types of erosion on slopes, which causes a lot of financial and human losses. Identifying the effective factors in landslide occurrence and preparing a landslide hazard zonation map is one of the basic tools to manage and reduce potential damage. The purpose of this study is to evaluate the efficiency of fuzzy gamma operators and landslide hazard zonation in the Qezelozan watershed of Qazvin province. The landslide inventory map and also 11 effective factors including slope, slope direction, altitude, land use, lithology, distance to road, distance to stream, distance to fault, earthquake acceleration, precipitation, and maximum daily precipitation were first prepared. Then, the values of frequency ratio and fuzzy membership were calculated for each class of effective factors. In the next step, the landslide susceptibility maps were produced using fuzzy gamma operators. A total of 17 landslides were identified, 70% (11 landslides with an area of 153 hectares) of which were used to model and 30% (6 landslides with an area of 60 hectares) of which were used to evaluate the results of the models. The evaluation process using Density Ratio and Sum of Quality indices showed that the gamma of 0.96 has higher accuracy than other gamma values in the study area. The landslide hazard zoning map of the superior model will be useful in land use planning and reducing the landslide risk of the region.
    Keywords: Frequency Ratio, fuzzy logic, hazard zonation, Landslide susceptibility, Qezelozan watershed
  • Seyed Ahmad Eslaminezhad, Mobin Eftekhari *, Mohammad Akbari, Hadi Bayat, Wrya Barghi Pages 44-59
    Groundwater is exploited uncontrollably due to population growth and industrialization in different parts of the world. The purpose of this study is to evaluate the groundwater potential by advanced machine learning algorithms using topographical, hydrological, environmental, and geological criteria. To do this, three advanced machine learning algorithms were used, including Boosted Regression Tree (BRT), Logistic Model Tree (LMT), and Random Forest (RF). Therefore, for implementation, geo-hydrological data of 37 groundwater wells in Birjand plain of South Khorasan province were collected and randomly selected in a ratio of 70 to 30 were divided into training and validation data sets. Finally, groundwater potential maps were prepared using BRT, LMT, and RF algorithms. In order to validate the groundwater potential prediction algorithms, the area under the curve (AUC) and the statistical criteria of positive predictive rate, negative predictive rate, sensitivity, specificity, and accuracy were used. The results showed that the LMT model (AUC = 0.865) has a better performance than the BRT and RF models in predicting the groundwater potential of the study area.
    Keywords: geographical information system (GIS), Groundwater potential, Machine learning
  • Sedigheh Maleki, Khadijeh Khermandar, Mohsen Hosseinalizadeh, Abbas Goli Jirandeh, Aiding Kornejadi, HamidReza Pourghasemi * Pages 60-80

    One of the most critical environmental problems globally is soil erosion, which leads to several problems in the field of economy and sustainable development. This study aims to use new methods in soil science studies of the paired sub-catchments to update service descriptions in Dehgin, Hormozgan Province. For this purpose, to select sampling sites of pedons and soil samples, the conditional Latin Hypercube sampling (cLHS) method was used using environmental covariates (digital elevation model), which derivate from unmanned aerial vehicles (UAV), phantom4 pro, and multirotor. The results showed two main land types in the study area, including hills, plateaus, and high terraces. Soil development in the region is mainly influenced by elevation, and the soils of the hill lands are directly related to the type of parent material and slope percentage. In the areas containing wooded pasture and areas with silt loam texture class, the aggregate stability values are higher, which are auxiliary covariates essential and influential parameters in the aggregate stability map. The RMSE and R2 values are 0.32 and 0.26, respectively, for the evaluation map criteria. The values of cation exchange capacity (CEC) and nitrogen in both control and sample sub-catchments are small and the maximum amounts of soil organic carbon in the sample sub-catchment are higher than in the control sub-catchment. The use of new methods including UAV, accurate sampling methods using high-resolution environmental covariates, and digital soil mapping can reduce the number of soil samples, increase the accuracy of output maps, and provide more accurate erosion estimation results, which has reduced time and cost compared to the old methods.

    Keywords: Latin Hypercube Sampling, Pedons, Photogrametry, soil erosion, unmanned aerial vehicles
  • Maryam Naeimi *, Mohammad Khosroshahi, HamiReza Abbasi, Samira Zandifar Pages 81-95

    Long-term monitoring as well as the impacts of climate change on sand dune mobility play a crucial role in reducing their adverse effects, including creating dusty days, potential risks of reduced air quality, and other environmental and health risks. The main objectives of this study were to investigate the dust phenomenon and its origin, to analyze the mobility status of sand dunes using two indicators, to determine the effect of climatic conditions on mobility, and also to predict the effects of changes in climate parameters on sand dunes mobility in the strategic area of ​​Sarakhs, located on the northeastern border of the country, for a period of 27 years. The results on the number of dusty days showed that the local dust events at Sarakhs station had a significant increasing trend. The results of sand dune mobility using Lancaster and modified Lancaster indices showed that there was a significant relationship at 99% level with dusty days, based on which the ability to use the modified Lancaster index in this area is raised. It can also be acknowledged that in the study region, increasing environmental drought coming with the mobility of sand dunes increases the risk of desertification. Also, the results of sand mobility sensitivity analysis showed that the combined effect of the frequency of erosive winds or the potential of sand transport and evapotranspiration has the greatest effect on reducing and increasing sand activity in the future.

    Keywords: Dust, Modified Lancaster, Sand dune mobility index, Sarakhs, Sensitivity analysis
  • Hamid Babolimoakher * Pages 96-113
    Neotectonic activity plays an important role in increasing the occurrence of landslides. The purpose of this study is to investigate the relationship and the extent of landslide occurrence from active tectonics in the Kheirabad River Basin River. For this purpose, neotectonic activity in four sub-basins of this river and based on six morphotectonic indicators; V/A, Bh, P, BR, Ff, and Tf were calculated. The mentioned indices were extracted in each sub-basin using Arc GIS 10.4 software and digital elevation model (DEM 10 M) as well as the Archydro plugin. Each index was divided into three categories in terms of tectonic activity, and finally, based on the segmentation of each index, the level of tectonic activity of the region was determined on the basis of the index of relative tectonic activity index (Iat). And the area of the study was divided into 3 categories. The results showed that neotectonic activity is very high in Shahbahram sub-basin and high tectonic activity in Dehdasht and Sarpari sub-basins and low tectonic activity in Kheirabad sub-basin., Finally, by cross overlaying of the landslide inventory map to the relatively active tectonic zonation map, the percentage of landslides that occurred in each tectonic region and the role of active tectonics in landslide occurrence was determined. The results showed that 74.69% (587.75 ha) of landslides occurred in the area with high tectonic activity, which covers only 33.11% of the total area of the study basin. Accordingly, 199.09 hectares of landslides occurred in areas with moderate and low tectonic activity, which constitutes more than 66/89% of the total basin. This distribution indicates the dependence of the landslide occurring with active tectonics, in other words, the role of active tectonics in the occurrence of landslides.
    Keywords: Active tectonics, Geomorphic hazards, Kheirabad river Basin, Landslide, Morphotectonic indices
  • Zahra Gerami, Mahmood Arabkhedri *, Ahmad Karimi, Hossein Asadi Pages 114-130
    The weighting factor of the sediment connectivity index (IC) is a challenging component of this index and must be properly explicated for different situations. The aim of this study is to develop a proper weighting factor for calculating IC based on experiments on three tilled soils from dry-farming fields in Kouheen, Sararud, and Gachsaran regions under a 111 mm/h rainfall simulation using a 5.8 m2 laboratory flume with a slope of 12%. For each soil sample, two rain events (R1 and R2) were simulated with an interval of 4 hours, and the soil losses were measured. In addition, a digital elevation model with a pixel size of 2 mm was prepared by accurate photography after each rain followed by calculating the IC based on roughness coefficient (RI) as the weighting factor. Measured soil losses of two rainfalls were 4796 and 3909 g for Gachsaran soil, 3465 and 2464 g for Kouheen soil, and 2679 and 2105 g for Sararud soil, respectively. The result shows that with increasing IC based-RI, soil loss was decreased which indicates the inadequacy of RI alone as a weighting factor. To develop a new weighting factor, several physical and chemical characteristics of soils were used in combination with RI. A comparison of the results showed that the IC based on a weighting factor obtained from the combination of mean weighted aggregate diameter, penetration resistance, and RI, has the highest coefficient of correlation with soil losses (0.92, P <0.01). Examination of the new IC maps showed that the IC in R2 increased compared to R1. It is recommended to study the possibility of using the developed weighting factor in calculating the IC of hillslopes after tillage in determining critical points in the hillslope.
    Keywords: laboratory flume, mean weight diameter, Penetration resistance, roughness coefficient, Soil loss