فهرست مطالب

مجله سامانه های سطوح آبگیر باران
سال دهم شماره 1 (پیاپی 32، بهار 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/08/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • فاطمه بهشتی سه قلعه*، سید محمد تاجبخش فخرآبادی، علی شهیدی صفحات 1-12

    رویکردهای جدید مدیریت رواناب مناطق شهری، در تلاش است تا حجم و دبی اوج بارش ها و همچنین میزان مواد آلاینده مناطق شهری را به اندازه ای کاهش دهد که یادآور رواناب های حاصل از بارش در دهه های قبل از توسعه شهری باشد. نرم افزار SWMM، یکی از بهترین مدل ها برای کمک در این زمینه است و با استفاده از آن می توان اثرات استفاده از روش های استحصال آب را در حجم رواناب خروجی، دبی پیک و درنتیجه کاهش آب گرفتگی معابر بررسی نمود. شبیه سازی شبکه زهکشی شمال شهر بیرجند نشان داد که شبکه فاضلاب شهر بیرجند کارایی لازم برای عبور سیلاب با دوره بازگشت های مختلف را نداشته و در قسمت های مختلفی دچار آب گرفتگی می شود. در صورت عدم رفع مشکل از سوی سازمان های مربوطه، در آینده نه چندان دور انتظار وقوع سیل در سطح وسیع و درنتیجه ایجاد خسارت های جبران ناپذیر و غیرقابل انکار در منطقه می رود. به این منظور، استفاده از دو روش حوضچه های نگهدارنده و جمع آوری آب پشت بام ها که نسبت به مابقی روش های استحصال آب، با هزینه کمتری قابل استفاده هستند؛ در این مطالعه موردبررسی قرار گرفت. با توجه به این که استفاده از سیستم های استحصال آب در کل حوزه آبخیز، از لحاظ صرفه اقتصادی غیرقابل اجرا و توجیه است؛ در بیشتر مطالعات انجام شده از این سیستم فقط در بخشی از حوزه آبخیز استفاده می شود. نتیجه آن که با اعمال روش های استحصال آب باران در حوزه آبخیز شهری بیرجند می توان شاهد کاهش 80 درصدی حجم رواناب شهر بیرجند بود. از سوی دیگر استفاده از حوضچه های نگهدارنده در فضای سبز این شهر می تواند به آبیاری فضای سبز کمک نموده و علاوه بر صرفه جویی در مصارف آب شهری، در کاهش دبی اوج سیلاب نیز موثر باشد.

    کلیدواژگان: استحصال آب، توسعه شهری، حوزه آبخیز شهری، عکس العمل هیدرولوژیکی
  • مریم یزدان پرست، مهدی قربانی*، علی سلاجقه، رضا کراچیان صفحات 13-26

    بحران کم آبی که امروزه سطح کره زمین را فراگرفته، آسیب ها و تهدیدات جدی را برای مردم در سراسر جهان ایجاد نموده است. در این میان، کشور ایران به دلیل قرارگرفتن در کمربند خشک و نیمه خشک و نوسانات بارش، ازجمله کشورهای کم آب به شمار می آید که وضعیت آب در اغلب مناطق آن در حالت تنش و بعضا بحران است. ماهیت فراگیر آب و وجود عوامل متعدد انسانی و محیطی تاثیرگذار بر پایایی آن، تعامل های میان ابعاد انسانی-محیط زیستی را بسیار پیچیده نموده است. لذا بررسی این سیستم های پیچیده محیطی که تحت تاثیر اقدامات انسانی قرار می گیرند، یک چالش بزرگ علمی محسوب می شود. این چالش باید بر شکاف بین علوم طبیعی و علوم اجتماعی غلبه کند و بر مدل سازی در مقیاس های مختلف تسلط داشته باشد. بنابراین، نیاز به ادغام دانش از علوم طبیعی و اجتماعی وجود دارد. هدف از این پژوهش، تحلیل بحران آب و مفهوم امنیت آب با ارایه چارچوب تعامل های نظام انسان-محیط زیست (HES)  در حوزه آبخیز دشت نیشابور است. در این راستا، نخست به بررسی روند تغییرات مسیله آب در حوزه آبخیز دشت نیشابور طی سال های 1390- 1399 پرداخته شد. سپس با توجه به شناسایی وضعیت حاکم بر حوزه آبخیز، با توجه به تاثیرگذاری عوامل مختلف انسانی و طبیعی در بروز بحران فعلی، به شناسایی عوامل اصلی تاثیرگذار بر بروز بحران و تعیین نحوه تعاملات و بازخوردهای آن ها برای تجزیه وتحلیل جامع مسیله بحران آب و پیامدهای ناشی از این کم آبی در منطقه پرداخته شده است. نتایج حاصل از بررسی وضعیت مسیله آب به طورکلی، کاهش بارش، گرم شدن هوا، افزایش تبخیر و تعرق، خشکی و کم آبی بیشتر را نشان می دهد. این درحالی است که بیشترین حجم برداشت آب (بالغ بر 450 میلیون مترمکعب در سال آبی 98-99) نیز به بخش کشاورزی اختصاص دارد. همچنین نتایج نشان می دهد شناخت سطوح سلسله مراتبی آگاهی محیط زیستی و درنهایت یادگیری و عمل بر اساس مولفه های کلیدی و تعاملات شناسایی شده توسط چارچوب HES، تجزیه وتحلیل پیچیدگی سیستم را به نحو مطلوبی میسر می سازد.

    کلیدواژگان: توسعه پایدار، سیستم های پیچیده، خطرات محیط زیستی، خدمات اکوسیستم، مدیریت منابع آب
  • مجتبی نساجی زواره*، باقر قرمزچشمه صفحات 27-40

    فراوانی وقایع حدی بارش می تواند باعث سیل یا تغییر دوره خشکسالی شود. درک صحیح از این تغییرات برای اقدام جهت کاهش این اثرات لازم و ضروری است. در این پژوهش تغییرات زمانی و مکانی 14 شاخص بارش برای هشت ایستگاه هواشناسی سینوپتیک در شمال و غرب کشور بررسی شد. برای این منظور پس از بازسازی داده های بارش روزانه و انتخاب پایه زمانی مشترک شاخص های بارش تعریف شده توسط ETCCDI با استفاده از نرم افزار RClimdex مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور بررسی بارش های سیل آسا، شاخص های روزهای خیلی مرطوب (R95p)، بیش ازاندازه مرطوب (R99p)، تعداد روزهای با بارش بیش از 10، 20 و 25 میلی متر (R10, R20, R25) و همچنین توزیع 20، 40 و 60 تا از بیشترین بارش ها در هر دهه مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که روند شاخص های روزهای بیش از اندازه مرطوب (R99p) و20، 40 و 60 تا از بیشترین بارش (20 Top 40 Top, (60 Top, در ایستگاه های رشت، رامسر، بندر انزلی و خرم آباد مثبت و در بقیه ایستگاه ها منفی بود. شاخص مجموع بارش (PRCPTOT) در کلیه ایستگاه ها به جز بابلسر دارای روند منفی و معنی دار بود. روند شاخص های شدت بارش SDII ، حداکثر بارش یک روزه Rx1day و حداکثر بارش 5 روزه (Rx5day) در اغلب ایستگاه های شمال و غرب کشور مثبت و غیر معنی دار به دست آمد. روند تعداد روزهای خشک متوالی CDD در تمامی ایستگاه های شمال کشور مثبت بود که نشان دهنده افزایش طول دوره خشکی است. همچنین تعداد روزهای تر متوالی CWD در ناحیه غرب کشور دارای روند منفی بود که بیانگر کاهش تعداد روزهای تر می باشد. نتایج این پژوهش مشخص نمود که شاخص های بارش در یک ناحیه اقلیمی دارای عدم پیوستگی مکانی بوده و رفتار بارش ها به سمت حدی شدن پیش می رود.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، روند، شاخص های حدی بارش، شمال و غرب کشور
  • سید هاشم حسینی*، هومان هنری صفحات 41-48
    آگاهی از میزان تقاضای آب برای سیاست گذاری آن در مدیریت شهری از اهمیت ویژه ای برخوردار است. پیش بینی تقاضای آب در آینده این امکان را برای مدیران فراهم می کند تا با توجه به محدودیت ها و بحران های پیش رو، تدابیر لازم را در خصوص تامین پایدار آب اتخاذ نمایند. هدف از این تحقیق مقایسه مدل رگرسیونی چندمتغیره و ARIMA برای پیش بینی میزان تقاضای آب در شهر مشهد است. در این تحقیق ابتدا متغیرهای اصلی موثر در تقاضای آب ازجمله متغیر بارندگی، دما و جمعیت تعیین و سپس نسبت به جمع آوری آمار و اطلاعات از سازمان های مربوطه اقدام و پس از بررسی صحت و همگنی داده ها، با کمک دو مدل رگرسیون چندمتغیره وARIMA  میزان تقاضای آب برآورد شد. نتایج تحقیق نشان داد که برای آموزش داده ها مقادیر ضریب تعیین و ضریب نش به ترتیب 81/0 و 77/0 برای مدل رگرسیون چندمتغیره و 77/0 و 73/0 برای مدلARIMA  بوده و همین ضرایب برای آموزش داده ها به ترتیب 86/0 و 87/0 برای مدل رگرسیون چندمتغیره و 79/0 و 73/0 برای مدل ARIMA  است. لذا مدل رگرسیون چندمتغیره با توجه به بالابودن ضریب تبیین و همچنین قرار گرفتن در طبقه خیلی خوب ضریب نش از نظر عملکرد بهتری در پیش بینی برخوردار بوده و می تواند نسبت به مدل ARIMA به عنوان روش قابل قبول برای پیش بینی تقاضای آب مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: تقاضای آب، رگرسیون چندمتغیره، مدیریت شهری، ARIMA
  • عمران گاراژیان*، هادی صبوری، سید محمدامین امامی صفحات 49-66

    بندهای خاکی پدیده های پیش از تاریخی می توانند باشند. این سازه ها برای بهره برداری از منابع آب سطحی در موقعیت های خاصی در چشم اندازهای طبیعی طراحی می شده اند. در فلات ایران منابع آب سطحی عموما فصلی اند. فصل هایی که آب های سطحی بیشتر جاری می شوند شامل ماه های اواخر زمستان تا نیمه اول بهار است. این در حالی است که طبق تقویم کشاورزی اوج نیاز به آب برای بیشتر محصولات کشاورزی، ماه پایانی بهار و ماه نخست تابستان است. بر اساس این تقویم، بندهای خاکی به عنوان سازه های عموما چندماهه از مواد طبیعی مانند خاک و سنگ ساخته شده و  به طور موقت مورداستفاده قرار می گیرند. مادامی که بندهای خاکی صرفا از مواد طبیعی، بی هیچ تغییری در آن ها ایجادشده باشند، به سبب طبیعی بودن همه مواد مورداستفاده، شناسایی آن ها نه تنها از پیش از تاریخ، بلکه از سده های متاخر ممکن نیست. اما در موردی ویژه که در این مقاله معرفی و تجزیه وتحلیل می شود، ساخت بندی خاکی با خشت های قالبی در محوطه ای پیش از تاریخی موجب شده که در زمان معاصر پس از حدود پنج هزاره بتوان بقایای به جامانده از بندی خشتی با کارکردی مشابه بندهای خاکی را شناسایی و معرفی نمود. این مقاله به معرفی، تجزیه وتحلیل موقعیت و کارکردهای احتمالی بندی خاکی - خشتی در محوطه پیش از تاریخی دامغانی در حاشیه جنوب شرقی شهر معاصر سبزوار در خراسان رضوی می پردازد. منظور از بند خاکی- خشتی، سازه ای خشتی است که روی پایه ای از خاک رسی قرارگرفته و دو انتهای سازه به پشته های خاک طبیعی منتهی می شود. به طورکلی کاربری چنین سازه ای، بهره برداری از منابع آب سطحی است. بهره برداری برای مصارف آب شرب استقرار پیش از تاریخی دامغانی، بهره برداری برای کشاورزی، بهره برداری توامان برای مصارف آب شرب و مطبوع سازی فضاهای استقرار و کشاورزی و دامداری، فرضیه های قابل بررسی و ارزیابی هستند. براساس نمونه های معاصر و نزدیک به معاصر فرضیه سوم محتمل تر است.

    کلیدواژگان: بند خاکی-خشتی، بهره برداری از منابع آب سطحی، پیش از تاریخ، محوطه دامغانی، شمال شرق ایران
  • مهران زند*، مرتضی میری، محمود دمی زاده، جهانگیر پرهمت صفحات 67-79

    کشاورزی استان لرستان بر پایه زارعت آبی و دیم استوار است که در بخش زارعت آبی از دو منبع آب های سطحی و زیرزمینی استفاده می شود. یکی از مهمترین مخاطرات طبیعی تاثیرگذار بر کشاورزی استان، رخداد خشکسالی و پیامدهای آن است. از اینرو هدف اصلی این پژوهش بررسی اثرات خشکسالی بر زراعت آبی استان لرستان است. داده های مورد استفاده شامل: ویژگی های زراعت آبی استان لرستان، ویژگی های منابع آبی مورد استفاده در زراعت آبی، نقشه کاربری اراضی و شاخص های خشکسالی می باشد. نتایج بررسی شاخص های خشکسالی محاسبه شده نشان داد که در سطح استان لرستان، روند افزایشی خشکسالی و تکرار سیکل های بلند مدت خشکسالی و ترسالی در استان لرستان مشهود است. همچنین مشخص شد که طی دوره 36 ساله رخدادهای خشکسالی با شدت های مختلف در سطح استان لرستان رخ داده است و توزیع زمانی این دوره ها پراکنده و در کل 36 سال مطالعاتی دیده می شوند. نتایج حاصل از مقادیر شاخص همبستگی بین میزان عملکرد گیاهان زراعی آبی بویژه گندم و جو با مقادیر شاخص های مختلف خشکسالی طی دوره 1396-1370 بیانگر ارتباط مثبت و مستقیم بین عملکرد گیاهان زراعی آبی با مقادیر شاخص های خشکسالی است. از نظر زمانی بیشترین مقدار همبستگی، بین میزان عملکرد با مقادیر شاخص های خشکسالی در مقیاس زمانی یک تا شش ماهه مشاهده می شود و در مقیاس های زمانی طولانی تر مقدار همبستگی کاهش پیدا می کند. از جمله دلایل اصلی وقوع این شرایط اینست که، وقایع خشکسالی کوتاه مدت بر روی پوشش گیاهی دیم و مراتع و رخدادهای خشکسالی بلند مدت تر به دلیل وابستگی بیشتر زراعت های آبی به منابع آب های سطحی و زیرزمینی، بیشتر بر زراعت آبی  تاثیر گذارند. براساس نتایج به دست آمده، در مجموع می توان گفت که افزایش تنش های خشکی و حرارتی در سطح استان لرستان سبب کاهش عملکرد و افزایش نیاز آبی محصولات زراعی آبی مختلف شده است.

    کلیدواژگان: بارش، خشکسالی کشاورزی، زراعت آبی، شدت، مدت
|
  • Fatemeh Beheshti*, Mohammad Tajbakhsh, Ali Shahidi Pages 1-12

    New approaches to urban runoff management seek to reduce the volume and discharge of rainfall peaks as well as the amount of pollutants in urban areas to a level that is reminiscent of rainfall runoff in the decades before urban development. SWMM software is one of the best models to help in this field and it can be used to study the effects of using water harvesting methods on the volume of runoff and peak flow and thus reduce flooding of roads. Simulation of the drainage network in the north of Birjand city showed that the sewerage network of Birjand city does not have the necessary efficiency to pass floods with different return periods and is flooded in different parts. If the problem is not solved by the relevant organizations, in the not too distant future, it will witness a large flood and as a result, irreparable damage will be undeniable. For this purpose, using two methods of holding ponds and collecting water from the roofs, which can be used at a lower cost than other methods of water extraction; , in this study was examined. Considering that the use of water extraction systems in the whole basin is economically unfeasible and justified. In most studies, this system is used only in a part of the field. As a result, by applying rainwater extraction methods in Birjand urban watershed, we can see an 80% reduction in runoff volume in Birjand. On the other hand, the use of ponds in the green space of the city can help irrigate the green space and in addition to saving urban water consumption, is also effective in reducing the peak discharge of floods.

    Keywords: Urban development, SWMM, Water extraction, Urban watershed, Hydrological reaction
  • Maryam Yazdanparast, Mehdi Ghorbani*, Ali Salajeghe, Reza Kerachian Pages 13-26

    The water shortage crisis that is sweeping the globe today has posed serious harm and threat to people around the world. Meanwhile, Iran is one of the water-scarce countries due to its location in the arid and semi-arid belt and fluctuations in rainfall. The water status in most of its regions is in a state of tension and sometimes crisis. The pervasive nature of water and the existence of numerous human and environmental factors affecting its reliability have greatly complicated the interactions between the human-environmental dimensions. Therefore, the study of these complex environmental systems that are affected by human actions is a major scientific challenge. This challenge must bridge the gap between the natural sciences and the social sciences and dominate modeling at different scales. Therefore, there is a need to integrate knowledge from the natural and social sciences. In this regard, the purpose of this study is to analyze the water crisis and the concept of water security by presenting a framework for Human-Environment System (HES) interactions in the Neishabur Plain watershed. In this regard, first, the process of changing the water issue in the Neishabur Plain watershed during 2011-2020 was investigated, and then, according to the identification of the prevailing situation in the watershed, considering the influence of various human and natural factors in the current crisis, to identify the main factors affecting the occurrence of the crisis and determining how they interact and feedback for a comprehensive analysis of the water crisis and the consequences of this water shortage in the region. The results of the investigation of the water issue in the area generally show a decrease in precipitation, warming of the air, increase in evaporation and transpiration, dryness, and more dehydration. This is while the largest volume of water harvesting in the basin (ca. 450 million m3 in the 2019-2020 water year) is also dedicated to the agricultural sector. In addition, the results show that understanding the hierarchical levels of environmental awareness and ultimately learning and practice based on key components and interactions identified by the HES framework, facilitates the analysis of system complexity.

    Keywords: Water Resources Management, Sustainable Development, Complex Systems, Environmental Risk, Ecosystem Services
  • Mojtaba Nassaji Zavareh*, Bagher Ghermezcheshmeh Pages 27-40

    The frequency of precipitation extreme event can cause flood or change the drought period. Accurate understanding of these changes is necessary to take action to reduce these effects. In this research, temporal and spatial changes of 14 precipitation indices for eight synoptic stations in the North and West of the country were investigated. For this purpose, after reconstructing the daily precipitation indices defined by ETCCDI were evaluated using RClimdex software. To evaluate heavy precipitation, indices of very wet days, extremely wet days, number of days with precipitation of more than 10, 20, and 25 mm and distribution of the top 60, 40, and 20 daily precipitations were evaluated. The result showed that the trend indices of extremely wet days (R99p) and 20, 40, and 60 precipitation events in Rasht, Ramsar, Bandar Anzali and Khoramabad stations were positive and it was negative at the other stations. Total precipitation index (PRCPTOT) in all stations expect Babolsar had a negative and significant trend. The trend of simple daily intensity, Max. 1-day precipitation and Max. 5-day precipitation indices in the most stations in the North and West of the country were positive and insignificant. The trend of the number of consecutive dry days (CDD) in all stations in the North of the country was positive, which indicates increase in the length of the dry season. Also, the number of consecutive wet (CWD) in the western part the country had a negative trend, which indicates a decrease in the number of wet days. The result of this study showed that precipitation indices in a climatic zone have a spatial discontinuity and the behavior of precipitation is towards extreme value.

    Keywords: Climate change, Extreme precipitation indices, North, West Iran, Trend
  • Seyed hashem Hosseini*, Houman Honary Pages 41-48
    Awareness of water demand is of particular importance for its policy in urban management. Predicting water demand in the future will allow managers to take the necessary measures regarding sustainable water supply, given the constraints and crises ahead. The purpose of this study is to compare multivariate regression and ARIMA models to predict water demand in Mashhad. In this study, first, the main variables affecting water demand including rainfall, temperature, and population were determined and then the required data were collected from relevant organizations. After checking the accuracy and homogeneity of the data, water demand was estimated by two models of multivariate regression and ARIMA. The results showed that for data training, the determination coefficient and Nash coefficient were 0.81 and 0.77 respectively for the multivariate regression model and 0.77 and 0.73 for the ARIMA model, and the same coefficients for training data are respectively 0.86 and 0.87 for the multivariate regression model and 0.79 and 0.73 for the ARIMA model. Therefore, the multivariate regression model has a better performance in terms of prediction due to the high determination coefficient and being in the very good category of the Nash coefficient, and it can be used as an acceptable method for predicting water demand compared to the ARIMA model.
    Keywords: water demand, Multivariate regression, ARIMA, urban management
  • Omran Garazhian*, Hadi Sabori, Seyed MohamadAmin Emami Pages 49-66

    Earth dams can be a prehistoric phenomenon. These structures are designed to exploit surface water resources in certain positions in natural landscapes. In the plateau of Iran, surface water sources are generally seasonal. Seasons, when surface water flows abundantly, are late winter to the first half of spring. Meanwhile, according to the agricultural calendar, the peak demand for water for most agricultural products is the last month of spring and the first month of summer. According to this calendar, earth dams are generally made of natural materials such as soil and stone and are used temporarily for several months. As long as the earthen dams are made of natural materials without any changes in them, due to the naturalness of all the materials used, it is not possible to identify them not only from prehistory but also from recent centuries. But in a special case that is introduced and analyzed in this article, the construction of earthen dams with molded mud bricks in a prehistoric settlement has caused that in contemporary times, after about five thousand years, it is possible to identify and introduce the remains of the mud bricks dam with a function exactly similar to the earthen dams. This article introduces the analysis of the location and possible functions of the earth-mud bricks dam in the Damghani prehistoric site on the southeastern edge of the contemporary city of Sabzevar in Razavi Khorasan province. The earth-mud bricks dam is a mud bricks structure that is placed on a clay soil foundation and the two ends of the structure lead to natural soil mounds. In general, for such a structure, exploitation of surface water sources is suggested, but the exact type of exploitation, as will be discussed, requires additional studies. Exploitation for drinking water purposes of the Damghani prehistoric settlement, exploitation for agriculture, and simultaneous exploitation for drinking water purposes, air conditioning of settlement spaces, agriculture and animal husbandry are hypotheses that can be investigated and evaluated. Based on today's and near-contemporary examples, the third hypothesis is more likely.

    Keywords: Earth-mud bricks dam, Surface water utilization, Prehistory, Damghani Archaeological site, Northeastern Iran
  • Mehran Zand*, Morteza Miri, Mahmod Damizadeh, Jahangir Porhemmat Pages 67-79

    Agriculture in Lorestan Province is based on irrigated and rainfed agriculture, which uses two sources of surface water and groundwater. One of the most important natural hazards affecting the Lorestan Province agriculture is the occurrence of drought and its consequences. The main purpose of this study is to investigate the effects of drought on irrigated agriculture in this province. The data used included characteristics of irrigated agriculture, characteristics of water resources used in irrigated agriculture, land use map, and drought indices. The results showed that the increasing trend of drought and repetition of long-term drought and wet cycles in Lorestan Province is evident. In addition, drought events with different intensities have occurred during the study period and the time distribution of these periods can be seen overall 36-year period. Also, the results of the correlation analysis between the yield of irrigated crops, especially wheat and barley, with the different drought indices during the period 1991-2017 indicate a positive and direct relationship between the yield of irrigated plants and the values of drought indices. In terms of time, the highest correlation index is observed between yield and drought indices on a time scale of one to six months, and on longer time scales, the correlation value decreases. One of the main reasons for this condition is that short-term drought events affect rainfed agriculture and pasture vegetation and longer-term drought events have a greater impact on irrigated agriculture due to the greater dependence of irrigated agriculture on surface and groundwater resources. Finally, it can be said that the increase in drought and heat stress in Lorestan Province has reduced yields and increased the water needs of various irrigated crops.

    Keywords: Duration, Agricultural drought, severity, irrigated agriculture, Precipitation