فهرست مطالب

تحقیقات منابع آب ایران - سال هجدهم شماره 3 (پیاپی 62، پاییز 1401)

مجله تحقیقات منابع آب ایران
سال هجدهم شماره 3 (پیاپی 62، پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/12/11
  • تعداد عناوین: 12
|
  • سکینه کوهی، اصغر عزیزیان*، حامد مازندرانی زاده صفحات 1-17
    با توجه به اهمیت شناخت روند و تغییرات خشکسالی تحت سناریوهای اقلیمی در آینده، هدف از پژوهش حاضر بررسی تغییرات ویژگی های خشکسالی همچون درصد فراوانی دوره های خشک و تر و روند تغییرات خشکسالی براساس شاخص خشکسالی فازی (در مقیاس های زمانی 3، 6 و 12 ماهه) تحت سناریوهای SSP 3_7.0 و SSP 5_8.5 از جدیدترین گزارش اقلیمی (CMIP6) است. لازم بذکر است که در تحقیق حاضر از داده های 6 ایستگاه سینوپتیک واقع در حوضه آبخیز کارون طی دوره 2014-1991 به عنوان دوره پایه استفاده شده است و پایش شرایط خشکسالی طی سه دوره آتی شامل 2045-2020، 2072-2046 و 2099-2073 انجام شده است. نتایج حاکی از آن است که بهترین عملکرد داده های اقلیمی در تخمین شاخص خشکسالی فازی در مقیاس های زمانی 3 و 6 ماهه است، بطوریکه متوسط شاخص همبستگی در این دو مقیاس بیش از 0/90 و شاخص RMSE به 0/14 محدود شده است. علاوه بر این، پایش شرایط خشکسالی حوضه تحت سناریوهای اقلیمی در دوره های آتی حاکی از وجود روند افزایشی در سطح اطمینان 95 درصد، افزایش دوره های خشک و کاهش دوره های تر است. براساس نتایج، مقدار آماره آزمون ناپارامتری من کندال تحت سناریوهای SSP 3_7.0 و SSP 5_8.5 به ترتیب طی دوره 2072-2046 و 2099-2073 بیش از 1/64 برآورد شده است. بطورکلی نتایج نشان داد که مناطق شمالی، شمال غرب و غرب حوضه آبریز کارون بیشتر در معرض شرایط خشک قرار خواهند داشت. لذا با توجه به روند افزایش شاخص خشکسالی فازی به سمت شرایط خشک در ایستگاه های بروجرد، صفی آباد و کوهرنگ، خطر خشکسالی طی دوره های 2073-2099 و 2072-2046 در این ایستگاه ها بیشتر است و ضروری است که برای مدیریت منابع آب و کشاورزی در این مناطق برنامه ریزی و اقدام جدی انجام شود. نتایج این تحقیق می تواند در راستای اعمال سیاست گذاری ها و برنامه ریزی برای مدیریت پایدار منابع آب تحت تاثیر تغییر اقلیم مفید واقع شود.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، پایش خشکسالی، شاخص خشکسالی فازی، سناریوهای SSP
  • اکرم لالوزایی، امیر سعدالدین*، آرش زارع گاریزی، واحدبردی شیخ صفحات 18-30

    تعیین فرایند های تولید سیل و لحاظ نمودن آن در تحلیل های هیدرولوژی به برآورد های قابل اطمینان تر کمک می کند. تمرکز صرف بر محاسبات ریاضی برای بررسی پدیده سیل باعث می شود که فرآیند های فیزیکی طبیعت کمتر مورد توجه قرار گیرند. لذا، در این تحقیق به تفکیک فرآیند-محور رخداد های سیل در 20 ایستگاه هیدرومتری در حوضه رودخانه گرگانرود به عنوان یکی از حوضه های با رخدادهای شدید و فراوان سیل در شمال کشور، پرداخته شده است. به منظور استخراج سری مقادیر جزیی (بالاتر از آستانه) با کمک رویکرد POT در هر ایستگاه، مراحل اساسی این رویکرد شامل انتخاب مقدار آستانه بهینه و برقراری شرط استقلال در رخداد های سیل، انجام شد. پس از تعیین رخداد های سیل، با استفاده از شاخص های زمان وقوع رخداد، زمان تداوم بارش، زمان تداوم سیل، دمای هوا و رطوبت پیشین خاک، انواع سیل شامل سیل های ناشی از بارش جبهه ای، بارش جابجایی، ذوب برف و باران روی برف در هر ایستگاه تعیین شد. نتایج نشان می دهد که، سیل های ناشی از بارش جبهه ای و باران روی برف به ترتیب بیشترین و کمترین فراوانی را در حوضه دارند. یافته های تحقیق حاکی از آن است که استفاده از رویکرد POT و شاخص های طبقه بندی انواع سیل می تواند به تحلیل های دقیق تر آماری در مطالعات و مدیریت سیل منجر شود.

    کلیدواژگان: رویکرد POT، سری مقادیر جزئی، فرایند تولید سیل، حوضه رودخانه گرگانرود
  • مهدیه جانباز فوتمی*، مجید خلقی، عبدالحسین هورفر صفحات 31-45
    آلودگی یکی از مسایل مطرح در آب زیرزمینی است که با افزایش فعالیت های صنعتی، دفع فاضلاب در چاه های جذبی و برداشت بی‎ رویه از آبخوان در حال افزایش است. یکی از آلودگی های رایج، سمی و خطرناک موجود در آب زیرزمینی، آلاینده آرسنیک است که غلظت آن در بعضی از مناطق کشور به مراتب بیشتر از حد استاندارد است. تزریق نانوذرات آهن به محیط آبخوان راهی جدید، کارامد، کم‎ هزینه و پاک است که مطالعاتی برای حذف درجای آن در محیط آبخوان اخیرا مورد توجه محققین قرار گرفته است. هدف از این تحقیق بررسی روند حذف آرسنیت در محیط آب زیرزمینی توسط نانو ذرات آهن صفر با شبیه‎ سازی یک مدل تجربی ستون خاک تک بعدی در شرایط همگن و ناهمگن در دو دانه ‎بندی خاک و دو سرعت جریان مختلف است. بدین منظور ابتدا با انجام آزمایش های پیمانه ای تاثیر تغییرات غلظت نانوذرات آهن و آرسنیت (As(III)) در گذشت زمان با پارامترهای محیطی چون تغییرات دمایی و pH بررسی شد. در آزمایش‎های پیمانه ای دیده شد که محیط اسیدی و دمای زیاد سرعت واکنش بین نانوذرات آهن و آلاینده آرسنیت را تسریع می نماید. سپس، در ستون خاک یک بعدی اشباع همگن، با دو قطر ذرات خاک متفاوت؛ آب آلوده به ارسنیت جاری شد و نانوذرات آهن تزریق شد. نتایج ستون ‎های همگن نشان داد که سرعت حذف آرسنیت توسط نانوذرات آهن در حد دقیقه است که با گذشت زمان و در طول ستون خاک میزان غلظت آرسنیت تاحد مجاز شرب کاسته شده است. همچنین، در ستون ناهمگن خاک این آزمایش با دو سرعت جریان انجام شد و نتایج نشان دادند افزایش سرعت جریان و لایه‎ بندی خاک از میزان کاهش آلاینده می کاهد. با پایان آزمایش های ستون خاک همگن و ناهمگن دیده شد میزان آهن خاک در حد مجاز شرب بود و با هدایت هیدرولیکی خاک، افت جریان افزایش یافته است. در نهایت، این پژوهش نشان داد که پالایش آرسنیت در محل توسط نانوذرات آهن در ستون خاک راندمان زیادی دارد.
    کلیدواژگان: نانو ذرات آهن، حذف آرسنیت، آزمایش‎های پیمانه‎ای، آزمایش ستون خاک همگن و آزمایش ستون خاک ناهمگن
  • فهمیده قربانی، داود بهبودی*، مهدی ضرغامی صفحات 46-62

    از آنجا که سیستم منابع آب بیشترین تاثیرپذیری را از پدیده تغییر اقلیم دارد، سازمان هایی که نیازهای اجتماعی و اکولوژیکی آب را مدیریت می کنند، می توانند بیشترین تاثیر را در ایجاد سازگاری با این پدیده داشته باشند. ظرفیت سازگاری سیستم منابع آب تحت تاثیر عوامل مختلفی قرار دارد. به طوری که ارتقای کیفیت هر یک از عوامل نشان دهنده افزایش ظرفیت سازگاری کل سیستم منابع آب در مقابل این تغییرات و به تبع آن نشانگر آسیب پذیری کمتر در مقابل آن است. در مطالعه حاضر موانع سازگاری سیستم منابع آب حوضه قرنقو در برابر تغییرات اقلیم از منظر دستگاه های اداری مرتبط با مدیریت منابع آب شناسایی و روابط علی بین آن ها مشخص شده است. مطالعه در چارچوب استراتژی تحقیقات کیفی و براساس روش تحلیل تماتیک و مصاحبه با نفرات کلیدی در سازمان های مرتبط با مساله مدیریت آب حوضه قرنقو انجام شده است. روش نمونه گیری در این مطالعه، روش نمونه گیری هدفمند و گلوله برفی است. با انجام 20 مصاحبه اشباع نظری حاصل شد و به منظور اطمینان بیشتر، 2 مصاحبه دیگر نیز انجام شد؛ ولی اطلاعات جدیدی به اطلاعات قبل اضافه نشد. نتایج حاصل نشان می دهد موانع سازگاری در حوضه مورد مطالعه در قالب سه تم اصلی: موانع ناشی از خصوصیات بازیگران، خصوصیات ساختاری و خصوصیات محیطی قرار دارد. در نهایت با استفاده از رویکرد پویایی سیستم کیفی، روابط علی بین موانع شناسایی شده و راهکارهایی برای غلبه بر آنها پیشنهاد شده است.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، آسیب پذیری، موانع سازگاری، ظرفیت سازگاری
  • علی اکبر جعفری ندوشن* صفحات 63-71
    در مجموعه قوانین و مقررات ناظر به منابع آب ایران، از رابطه حقوقی اشخاص با این منابع با عنوان  حق بهره برداری یاد شده است که مبتنی بر مبانی فقهی و حقوقی است که آب را در زمره مشترکات و بعبارتی امانت عمومی می شناسد وبا نفی هرگونه حق مالکانه از بهره مندان آن، صرفا حق بهره برداری به آنان می دهد. معذالک به جهت ابهام در ماهیت حقوقی این حق بهره برداری، همچنان شاهد رفتار مالکانه بهره برداران و تعارض آرای مراجع اداری و حقوقی در این باره هستیم. از این رو در یک مطالعه تحلیلی و توصیفی و با تدقیق در مبانی فقهی و حقوقی و نظریاتی که بر پایه اشتراکی و امانی بودن این ثروت عمومی به تاسیس حق بهره برداری منابع آب در قوانین مربوطه، مبادرت نموده است و در رجوع به ماده 29 قانون مدنی که در مقام بیان حقوق مختلفه ای که برای اشخاص نسبت به اموال حاصل می شود به حق مالکیت اعم از عین و منفعت و حق انتفاع و ارتفاق اشاره داشته است ویژگی های حق بهره برداری منابع آب را با حق انتفاع نزدیک دیدیم که ذیل این ماهیت حقوقی، بهره برداران آب از هر گونه مشی مالکانه ای از جمله حق انتقال و اتلاف این حق بی بهره اند و دولت که این امانت عمومی را در اختیار دارد فارغ از رفتارهای مالکانه حسب مصالح عمومی با تجویز و تعدیل پروانه های بهره برداری بر منابع و مصارف آب نظارت می کند.
    کلیدواژگان: حق بهره‎برداری، منابع آب، مشترکات، امانت عمومی، حق انتفاع
  • حامد توکلی فر، محمدمسعود محمدپور خوئی، سعید اشرفی، سارا نظیف* صفحات 72-91

    وقوع پدیده تغییر اقلیم و اثر آن بر چرخه هیدرولوژیک در سال های اخیر به تایید رسیده است و به نظر می رسد این اثرات رو به تشدید است. نظر به اهمیت پوشش برفی در تغذیه منابع آب به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک، ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر این متغیر موردتوجه قرارگرفته است. در این مطالعه، رویکردی برای بررسی اثرپذیری پوشش برف از تغییر اقلیم ارایه شده است. اطلاعات سطح پوشش برف از محصولات برف سنجنده MODIS تامین شده است. به منظور تعیین اثرگذاری تغییر اقلیم بر پوشش برف، نقاط شکست سری زمانی با آزمون همگنی نرمال استاندارد محاسبه شده است و به منظور تعیین روند، از آزمون های من-کندال و شیب سن استفاده شد. همچنین، به منظور شبیه سازی سطح پوشش برف در دوره آتی (2099-2021) تحت اثر تغییر اقلیم از شبکه عصبی مصنوعی با ورودی بارش و دما استفاده شد. رویکرد پیشنهادی در زیرحوضه های آبخیز ایران مورد ارزیابی قرارگرفته است. بر اساس نتایج به دست آمده، نقطه شکست سطح پوشش برف ایران در دوره زمانی 2020-2000 تنها در دو زیرحوضه مرکزی طشک-بختگان-مهارلو و گاوخونی در سال های 2007 و 2008 رخ داده است هرچند که سطح پوشش برف در فصل زمستان در اکثر زیرحوضه ها روند منفی معناداری را تجربه می کند. همچنین، تحت تمام سناریوهای تغییر اقلیم و در اکثر زیرحوضه های آبخیز موردبررسی سطح پوشش برف روند کاهشی را تجربه خواهد کرد به طوری که متوسط حداکثر سطح پوشش برف آینده تحت سناریوهای RCP 4.5 و RCP 8.5 به ترتیب %100 افزایش و %20 کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: سطح پوشش برف، تغییر اقلیم، شبکه عصبی مصنوعی، سنجش ازدور، تحلیل روند
  • نوشدخت بیات افشاری، شکوفه خوجه، محمد دانش یزدی* صفحات 92-110
    مداخلات انسانی از جمله تغییر کاربری اراضی و تجاوز به حریم رودخانه، به همراه اثرات تغییر اقلیم، منجر به افزایش خسارت های ناشی از سیلاب شده است. هدف اصلی این مطالعه، شناسایی و تحلیل عوامل موثر بر تشدید سیلاب 1398 و خسارات های ناشی از آن در استان خوزستان است که در این راستا به تعیین دوره بازگشت سیل های بزرگ منطقه در فروردین 1398، بررسی تغییرات کاربری اراضی با استفاده از الگوریتم جنگل تصادفی طی سال های 1379 تا 1397، بررسی تغییرات میزان رطوبت خاک با استفاده از داده های سنجش از دور و همچنین تحلیل منحنی فرمان سدهای کرخه و دز پرداخته شده است. نتایج این مطالعه نشان داد که دبی مشاهده شده در ایستگاه جلوگیر که نزدیک ترین ایستگاه در بالادست سد کرخه است، دوره بازگشتی معادل 262 سال داشته که به مراتب بزرگتر از دوره بازگشت سیلاب های تاریخی در منطقه مورد مطالعه است.  همبستگی ضعیف مشاهده شده بین شدت رواناب و میزان رطوبت پیشین خاک در سطح اطمینان 5 درصد طی 30، 45، 60 و 120 روز قبل از وقوع سیلاب حاکی از تاثیر همزمان عوامل دیگر از جمله شدت بارش و ذوب برف بر تشدید سیلاب بوده است. با توجه به نتایج تغییرات سطح اراضی شهری، خاک، پهنه های آبی و پوشش گیاهی بین سال های 1379 و 1397، تغییر کاربری اراضی در منطقه مطالعه را نمی توان عامل قوی در تشدید سیلاب به وقوع پیوسته دانست. در نهایت، نحوه بهره برداری از سد دز در سال آبی 1398-1397 نسبت به نحوه بهره برداری از سد کرخه تاثیر بسیار موثرتری روی کنترل سیلاب فروردین 1398 داشته است.
    کلیدواژگان: حوضه کرخه، سیل فروردین 1398، تغییرات کاربری اراضی، رطوبت پیشین خاک، استان خوزستان
  • ابوذر پرهیزکاری* صفحات 111-130
    استفاده صحیح از روش کم آبیاری نیاز به درک کاملی از پاسخ عملکرد به آب (حساسیت محصول به تنش خشکی) و تاثیر اقتصادی کاهش در عملکرد محصول دارد. در مناطقی که منابع آب محدود هستند، این روش می تواند برای کشاورزان جهت حداکثرسازی بهره وری آب کشاورزی به جای حداکثرسازی برداشت محصول در هر واحد زمین سودمند باشد. بدین منظور، در مطالعه حاضر اثر پذیرش راهبرد کم آبیاری در سطح مزارع دشت اردلان با تاکید بر مدیریت پایدار منابع آب ارزیابی شد. این کار با بهره گیری از مدل برنامه ریزی ریاضی اثباتی در سطح تجمیعی- فضایی (SI-PMP) و داده های پرسشنامه ای مربوط به سال زراعی 1399-1398 انجام شد. پس از واسنجی سیستم مدل سازی پیشنهادی در محیط نرم افزاری GAMS، اثرات کم آبیاری به روش کلارک در سطوح 5 و 10 درصد بر الگوی بهینه کشت، منابع آب مصرفی و بازده ناخالص کشاورزان ارزیابی شد. نتایج حاکی از آن است که تفاوت فاحشی بین آب بهای پرداختی کشاورزان (547 ریال) و ارزش اقتصادی آب آبیاری (1348 ریال) در دشت اردلان وجود دارد و این امر منجر به رایگان تلقی شدن نهاده آب و استفاده بی رویه آن در سطح اراضی زراعی شده است. همچنین، اعمال روش کم آبیاری علی رغم ایجاد کاهش در عملکرد محصولات منتخب (از 0/88 تا 5/72 درصد) و بازده ناخالص کشاورزان (از 3/15 تا 7/07 درصد)، منجر به صرفه جویی 5/01 تا 9/78 درصد در مصرف آب آبیاری می شود. کشش پذیری بیشتر تقاضای نهاده آب در سطح مزرعه کوچک (573/0=ewater) و افزایش ارزش اقتصادی آب آبیاری به میزان 3/09 تا 8/21 درصد نسبت به شرایط سال پایه از دیگر پیامدهای اعمال کم آبیاری در الگوهای مزارع نماینده است. در پایان، به کارگیری روش کم آبیاری در سطوح پایین (5 و 10 درصد) به ویژه در سطح مزارع بزرگ، اعمال برنامه سیاستی ملاحظه برابری (در راستای کاهش شکاف قیمتی یا ارزشی آب بها و ارزش اقتصادی آب)، اصلاح نظام قیمت گذاری و تفکیک سازی قیمت آب برای بهره برداران کوچک، متوسط و بزرگ جهت مدیریت پایدار منابع آب در دشت اردلان توصیه می شود.
    کلیدواژگان: کم آبیاری، الگوی کلارک، ارزش اقتصادی آب، مدل سازی تجمیعی- فضایی، دشت اردلان
  • فرناز ارشادفتح، محمود رائینی سرجاز، علی شاهنظری*، یورن ایویند اولسون صفحات 131-144
    گرمایش سامانه ی اقلیمی الگوهای بارش و دما را تغییر می دهد. در این مطالعه روش پس پردازش مقیاس بندی خطی برای تصحیح اریبی برونداد هشت مدل اقلیمی (GCM) از مجموعه ی مدل های فاز ششم پروژه ی مقایسه ی مدل جفت شده (CMIP6) به کار رفت. همچنین عملکرد این مدل ها برای شبیه سازی دما و بارش در دشت همدان-بهار در دوره ی تاریخی 1990 تا 2014 ارزیابی شد. براساس نتایج حاصل، سه مدل CMCC-ESM2، MIROC 6 و NorESM2-MM که دارای کمترین مقدار میانگین مربع خطای ریشه و بیشترین مقادیر کارایی نش-ساتکلیف و ضریب همبستگی بودند انتخاب و از میانگین برونداد آن ها برای پیش نگری فراسنجه های بارش و دمای کمینه و بیشنه برای سه دوره ی 25 ساله در آینده تحت سه سناریوی خوش بینانه (SSP1-2.6)، میانه (SSP2-4.5) و بدبینانه (SSP5-8.5) استفاده شد. براساس یافته ها روش مقیاس بندی خطی عملکرد مناسبی را برای ریزمقیاس نمایی مدل های گزارش ششم دارا می باشد. همچنین با توجه به پیش نگری های اقلیمی، در همه ی دوره های زمانی عمدتا بارش در فصل های تابستان و پاییز کاهش و در فصل بهار افزایش می یابد. بیشترین مقدار متوسط کاهش بارش در هر سه دوره در تابستان تحت سناریوی SSP5-8.5 و به مقدار 61 درصد رخ داد. همچنین دمای کمینه و بیشینه در هر سه دوره و تحت هر سه سناریو، افزایش خواهد یافت. بیشترین افزایش دما مربوط به فصل زمستان و ماه های ژانویه و فوریه می باشد. پیش نگری فراسنجه های اقلیمی با استفاده از مدل های برگزیده در این مطالعه می تواند مبنایی برای برنامه ریزی و مدیریت منابع آب و توسعه ی اقدامات لازم برای سازگاری با تغییر اقلیم در منطقه ی همدان-بهار باشد.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، مقیاس بندی خطی، سناریوهای SSP، CMIP6
  • رضا الوندی، مقصودعلی صادقی*، هاشم آقاجری، محمدرضا شهبازبگیان صفحات 145-156

    مدیریت شهری با هدف تفکر و برنامه ریزی در بهبود وضعیت کنونی شهر و شهروندان، تلاش می کند چشم انداز مناسبی برای توسعه و ترقی آینده ترسیم کند. مدیریت سنتی آب شهری دوره قاجاریه، علی رغم آگاهی تدریجی از الگوهای مدیریت مدرن در مقیاس بین المللی، در پیشرفت شبکه های آبرسانی شهر تهران ناکارآمد بود و نتوانست سازه های آبی شهر را به سامانه مدرن مجهز کند. درباره توسعه نیافتگی و ریشه های این ناکارآمدی ابهامات اساسی وجود دارد. این مقاله تلاش می کند با رویکردی تحلیلی و با روش تبیینی- تفسیری ریشه های توسعه ‎نیافتگی مدیریت آب شهری و سازه های آبی شهر تهران را در دوره قاجاریه آسیب شناسی کند. نویسندگان در صدد پاسخگویی به این سوال هستند که علی رغم رشد آگاهی دولتمردان از مدیریت مدرن آب شهری دیگر کشورها، چرا شبکه آبرسانی تهران دوره قاجاریه متحول نشد؟ نتایج پژوهش نشان می دهد نبود قانون مشخص و تداخل ساختاری و اداری و همچنین ترجیح منافع شخصی بر منافع عامه، طفیلی گری و سیاست «گریز از بحران» هنگام بروز مشکلات آب تهران، از آسیب های جدی و اساسی بود که مانع کارآمدی مدیریت آب شهری و در نتیجه عدم توسعه شبکه های آبرسانی پایدار شد.

    کلیدواژگان: مدیریت شهری، مدیریت آب شهری، تاریخ آب تهران، تاریخ لوله کشی آب
  • مرتضی شریف، سارا عطارچی* صفحات 157-179
    روند تغییرات سطح آب دریاها یکی از چالش های جدی شهرهای ساحلی در جهان است. این تغییرات با توجه به شرایط مختلف جغرافیایی و تاثیرپذیری آن از عوامل مختلف، متفاوت است. یکی از مناطق مهم دستخوش تغییر، دریای نیمه محصور خلیج فارس است که سطح ناهنجاری های آن نسبت به متوسط جهانی بالاتر است. از این رو، میزان تاثیرگذاری و همبستگی پارامترهای دمای سطح دریا، دمای هوا از سطح 2 متری، شوری سطح دریا، سرعت افقی باد در دو جهت شرق و شمال در خلیج فارس با استفاده از مجموعه ای از داده های سنجش از دور، هیبریدی (HYCOM) و تجزیه و تحلیل بهبود یافته (ERA5) در دوره زمانی 2020-1993 بررسی شد. در روند بلند مدت سالانه تغییرات سطح دریا (در خلیج فارس) حاکی از افزایش (mm/yr 3/9)، دمای سطح دریا (°C/yr 0/02)، دمای هوا از سطح 2 متری (°C/yr 0/024)، تغییرات شوری (psu/yr 0/03-) و تغییرات سرعت افقی باد (ms-1/yr 0/01-) در جهت شرق و (ms-1/yr 0/01-) در جهت شمال است. همچنین، با توجه به نتایج همبستگی بین این پارامترها با تغییرات سطح آب دریا در مقیاس ماهانه تنها با دمای سطح دریا (p-value برابر با 0/04) R2=0. 6 و در مقیاس سالانه با شوری سطح دریا (p-value برابر با 0/03) R2=-0. 4 رابطه معنی داری مشاهده شد. مقایسه نتایج بدست آمده در دو مقیاس زمانی ماهانه و بین سالانه نشان می دهد، تغییرات سطح آب دریا در خلیج فارس الگوهای یکسانی ندارند. بلکه این تغییرات در شرایط زمانی مختلف از پارامترهای مختلف تاثیر می پذیرند.
    کلیدواژگان: سنجش از دور، ماهواره های ارتفاع سنج، دمای سطح دریا، ناهنجاری های سطح دریا
  • سید حمیدرضا صادقی*، وحیده السادات صادقی، سید وحید صادقی، پدیده السادات صادقی، سید پارسا صادقی، حمیده السادات صادقی، آزاده کاتبی کرد، نگار حسن زاده، داریوش جلیلی، سپهر یاوری، مصطفی ذبیحی سیلابی صفحات 180-195

    امروزه مباحث مربوط به فرسایش خاک به عنوان یکی از بحث های مهم در مدیریت آبخیز مطرح است. بر همین اساس درک فرآیند فرسایش خاک در سطح  آبخیزها مستلزم جمع آوری اطلاعات مناسب، دقیق و با فاصله زمانی مطلوب با استفاده از وسایل مناسب اندازه گیری است. حال با توجه به اهمیت برآورد رسوب معلق در کلیه مطالعات هیدرولوژی و هیدرولیک و طراحی های مبتنی بر آن ها، طی طرح حاضر مبادرت به ساخت یک دستگاه اولیه نمونه بردار و برآوردکننده غلظت رسوب معلق خودکار به عنوان یکی از ابزارهای مهم مطالعات رسوبات رودخانه ای شد، تا از این طریق زمینه های درک بیش تر فرآیندهای حاکم فرسایش خاک و تولید رسوب از طریق اندازه گیری لازم با دقت زمانی مناسب فراهم شود. در همین راستا و بر اساس تجربه های پیشین، اقدامات اجرایی لازم برای بهینه سازی بخش های مکانیکی و الکترونیک نوری مبتنی بر تعیین نوع و منبع نور، آرایه و چیدمان بخش های مختلف انجام شد. آزمون میدانی دستگاه ساخته شده در چند رودخانه در شمال کشور نیز بر تطابق بالای داده های مشاهداتی و تخمینی رسوب معلق با ضریب هم بستگی بیش از 93/25 درصد در دامنه غلظتی موردبررسی دلالت دارد. پیش بینی می شود نمونه بردار طراحی شده، تخمین های مناسب برای ارزیابی غلظت رسوب معلق در دامنه غالب در جریان های آبی با هزینه و نیروی قابل قبول و به ویژه در شرایط خاص، تمام ساعات شبانه روز و حتی مناطق دوردست را مهیا نماید.

    کلیدواژگان: آب سنجی، اندازه گیری رسوب، بار رسوبی، نمونه بردار آب، مدیریت پایش محور آب
|
  • Sakine Koohi, Asghar Azizian *, Hamed Mazandarani Zadeh Pages 1-17
    Investigation of future drought trends and variations under climate change scenarios plays a key role in developing management strategies for minimizing drought's negative societal and economic impacts. Therefore, this study aimed to assess changes in drought characteristics such as the frequency of dry and wet periods, and the trend of drought index based on fuzzy drought index (at time scales of 3, 6, and 12 months) under SSP3 and SSP5 scenarios of CMIP6 during the 21st century. The data of 6 synoptic stations in Karoon River Basin during 1991-2014 have been used in this study. Assessing the reliability of climate models for drought monitoring with fuzzy drought index in the base period showed that the highest correlation coefficient (CC>0.90) and the lowest root mean square error (RMSE<0.14) are found at 3 and 6 month time-scales. In addition, monitoring the drought conditions of the basin under climatic scenarios in future periods revealed an increasing trend (at the 95% confidence level) and the wetness frequency in the northern, northwestern, and western of the basin is more likely to decrease. Over the periods 2046–2072 and 2073-2099 the result of the non-parametric Mann-Kendall test for the scenarios of SSP3_7.0 and SSP5_8.5 was 1.64. Therefore, due to the increasing trend of fuzzy drought index changes to dry conditions in Boroujerd, Safiabad, and Kuhrang stations, the risk of drought during the periods 2073-2099 and 2046-2072 are higher. Accordingly, water managers and farmers should adopt strategies in order to reduce the damages. The results of this research can be valuable in adopting policies and planning for sustainable management of water resources affected by climate change.
    Keywords: climate change, Drought monitoring, Fuzzy Drought Index, SSP scenarios
  • Akram Lalozaei, Amir Sadoddin *, Arash Zare Garizi, Vahed Berdi Sheikh Pages 18-30

    Determining flood generation processes and incorporating them in hydrological studies can help make more reliable estimates. Focusing merely on mathematical computations in flood studies sometimes lead to paying less attention to the basic physical processes. Therefore, this research aims to present a process-based flood separation study for 20 hydrometric stations in the Gorganrood River Basin attributed as a flood prone area in the northern part of Iran. For this purpose, partial series of flood events at each station were extracted using the Peak-Over-Threshold (POT) approach selecting an optimal threshold value to determine flood events and considering the independence of the series values. Subsequent to characterizing flood events using some separation indicators including time of occurrence, rainfall duration, flood duration, air temperature, and antecedent soil moisture condition, different types of floods (i.e., floods caused by frontal precipitation, convective precipitation, snowmelt and rain on snow) were identified for each station. The results showed that floods caused by frontal precipitation and rain on snow have the highest and lowest frequencies in the basin, respectively. The research findings indicated that using POT approach and the indicators for classifying the different flood types can lead to a more accurate statistical analysis in flood studies and management.

    Keywords: POT approach, Partial duration series, Flood generation process, The Gorganrood River Basin
  • Mahdieh Janbaz Fotamy *, Majid Kholghi, A Hoorfar Pages 31-45
    Arsenic is a toxic and dangerous pollution in groundwaters. A new, efficient and low-cost method for in-situ removal of the arsenic from aquifers is by using zero-valent iron nanoparticles which has been investigated in this research by three types of laboratory experiments including batch, homogenies soil column, and heterogeneous soil column tests. Batch tests have been mainly performed to investigate the effects of temperature and pH on the reaction process between the iron nanoparticles and arsenic. Then, the effect of soil grain sizes and flow velocity in the arsenic remediation by iron nanoparticles have been investigated in homogeneous and heterogeneous soil columns. Based on the experimental results useful graphs are presented to estimate the arsenic concentration for different time and different locations on the soil columns. The results showed the high capability of the zero-valent iron nanoparticles as a useful tool for removing the arsenic pollution from the groundwater. Injected nanoparticles in the soil column, especially in the lower flow velocities and fine-grained soils have been reduced hydraulic conductivity. Also, the results showed that as the flow velocity increases the remediation rate of arsenic pollution with iron nano particles decreases.
    Keywords: zero-valent iron nanoparticles, remediation arsenite pollution, batch test, heterogeneous soil column, homogenous soil column
  • Fahmideh Ghorbani, Davood Behboudi *, Mahdi Zarghami Pages 46-62

    Since the water resources systems are most affected by the climate change phenomenon, the organizations which manage the social and ecological demands of water can greatly impact the adaptation to this phenomenon. The adaptive capacity of a water resources system is influenced by various factors and the improvement of each of these factors would lead to an increase in the adaptation capacity of the entire system against the climate change and accordingly less vulnerability against it. In this article, the barriers to the adaptation of the water resources system of the Qarrangu basin against climate change have been identified from the perspective of administrative institutions related to water resources management and the causal relationships between these institutions have been investigated. The study was carried out in the framework of qualitative research strategy and based on thematic analysis method and interviewing the key people in the organizations in charge of the water management in the watershed. Using purposeful sampling under the snowball method and conducting 20 interviews, the theoretical saturation was achieved. Aiming at more reliability 2 more interviews were also conducted but no extra information was acquired. The results show that adaptation barriers in the studied basin can be categorized in three main groups; barriers caused by the attributes of actors, by the characteristics of the water resources system structure, and by the environmental characteristics. Finally, using the system dynamic analysis approach, the causal relationships between the barriers have been identified and solutions have been proposed to overcome such.

    Keywords: climate change, vulnerability, Barriers to Adaptation, Adaptation Capacity
  • Aliakbar Jafari Nadoushan * Pages 63-71
    In the set of laws and regulations regarding Iran's water resources, the legal relationship of individuals with these resources is referred to as the right of exploitation. This is based on jurisprudence and legal principles that recognize water as a common trust and in other words, a public trust, and negate any right to ownership for the user. However, due to the ambiguity in the legal nature of this exploitation right, we continue to witness the possessive behavior of the exploiters and the conflicting opinions of the administrative and legal authorities in this regard. Therefore, in this analytical and descriptive study, we examined the jurisprudential and legal foundations of the subject and then put forward the theories that have been established in the relevant laws based on the shared and trust nature of this public wealth. Then, referring to Article 29 of the Civil Law, which is in the position of expressing the various rights that individuals have in relation to property and in which the right to ownership, including the object and benefit, the right to usufruct and easement, the characteristics of the right of exploitation, we observed an affinity for usufruct rights in the Iranian right of water exploitation. Therefore, under this legal nature, we came to the conclusion that the water users are not entitled to any kind of proprietary policy, including the right to transfer and waste this right, and the government that has this public trust supervises water sources and uses by prescribing and adjusting exploitation licenses according to public interests and regardless of the proprietary behaviors.
    Keywords: Exploitation Rights, Water resources, Commons, public trust, Usufruct Rights
  • Hamed Tavakolifar, MohammadMasoud Mohammadpour Khoie, Saeed Ashrafi, Sara Nazif * Pages 72-91

    Climate change and its intensifying impact on the hydrological cycle have been acknowledged in recent years. Considering the importance of available snow to the water resources recharge, especially in semiarid regions, evaluating climate change impacts on snow cover area (SCA) has gained significant attention. In this study, a methodology is presented which is capable of evaluating the impact of climate change on SCA. To collect historical data, MODIS snow products are used. To evaluate the impact of climate change on SCA, the turning points of SCA time series are detected using the Standard Normal Homogeneity Test; and the trend of historical data is analyzed using Mann-Kendall and Sen’s slope tests. To project the future SCA (2021-2099) under climate change considering precipitation and temperature as inputs an Artificial Neural Network-based model is developed. The proposed methodology is tested in sub-basins in Iran. Analyzing the present SCA (2000-2020) the results showed that the SCA’s turning points are only detected in two sub-basins of Tashk-Bakhtegan-Maharloo in 2007 and Gavkhooni in 2008, respectively. Moreover, a significant decreasing trend of SCA is detected during winter in the majority of sub-basins. According to the results, most sub-basins will experience a significant reduction in their future SCA under all climate change scenarios. In other words, compared to the historical SCA, the average future SCA will increase by 100 percent in RCP 4.5 scenario while decreasing by 20 percent in RCP 8.5 scenario.

    Keywords: Snow cover area, climate change, Artificial Neural Network, Remote Sensing, Trend Analysis
  • Nooshdokht Bayat-Afshary, Shokoufeh Khoejh, Mohammad Danesh Yazdi * Pages 92-110
    Human interventions, including land-use change and encroachment on river boundaries along with the impacts of the climate change have resulted in an increase in flood damages. This study aimed to identify and analyze the factors intensifying the floods of April 2019 in the Khuzestan province. To this end, we determined the return period of large floods in the region in April 2019; investigated land-use changes between 2000 and 2018 by using the random forest classifier; explored the changes in the soil moisture using remote sensing data; and analyzed the rule curve of the Karkheh and Dez dams. The results showed that the discharge observed at the Jelogir station, as the nearest station upstream of Karkheh Dam had a return period of 262 years, which is far greater than the return period of historical floods in the study area. The weak correlation between runoff intensity and antecedent soil moisture at 5% confidence level during 30, 45, 60 and 120 days before the flood indicated that beside the antecedent soil moisture other factors such as rainfall intensity and snowmelt were contributing to the intensified flood. We further concluded that the change in the land-use between 2000 and 2018 in the study area cannot be considered as a strong factor in the intensification of floods. Finally, the operation of Dez Dam in the water year of 2018-2019 had a much more effectiver impact on the flood control of April 2019 compared to the operation of Karkheh Dam.
    Keywords: Karkheh river basin, April 2019 Floods, land-use changes, antecedent soil moisture, Khuzestan Province
  • Abozar Parhizkari * Pages 111-130
    The correct application of deficit irrigation requires thorough understanding of the yield response to water (crop sensitivity to drought stress) and the economic impact of reductions in yield of products. In regions where water resources are restrictive, it can be more profitable for farmers to maximize crop water productivity instead of maximizing the harvest per unit land. Therefore, in the present study the effect of adoption of Clarke's deficit irrigation was evaluated in farms-level in Ardalan plain with emphasis on water resources management. This case were applied using a spatial-aggregation positive mathematical programming (SA-PMP) model and the questionnaire data related to year 2019-2020. After calibration of proposed modeling system in GAMS software, the effects of Clarke deficit irrigation in 5 and 10 percent levels on optimum cropping pattern, consumable water resources and farmers' gross margin were evaluated. The results showed that there is a significant difference between farmers' paid water charges (547 Rials) and economic value of irrigation water (1348 Rials) in Ardalan plain which leads farmers to consider water as a free input and its over-consumption in crop lands. Also, applying the deficit irrigation method leads to a saving of 5.01 to 9.78 percent in irrigation water for only a slight decrease in yield of selected products (from 0.88 to 5.72 percent) and in farmers’ gross margin (from 3.15 to 7.07 percent). More stretchability of water demand in small farm (ewater= 0.573) and increasing the economic value of water from 3.9 to 8.9 percent compared to the base year condition are another consequence of application of deficit irrigation in representative farms pattern. Finally, for a sustainable management of water resources in Ardalan plain it is recommended to use deficit irrigation method at low levels (5 and 10 percent) especially in large farms, to apply the policy program of equality consideration (in order to reduce the gap between the water price and the economic value of water), to modify the pricing system to differentiate the price of water for small, medium and large farms.
    Keywords: Deficit irrigation, Clarke's Pattern, Economic Value of Water, Spatial-Aggregation Modelling, Ardalan Plain
  • Farnaz Ershadfath, Mahmoud Raeini Sarjaz, Ali Shahnazari *, Jorgen Eivind Olesen Pages 131-144
    Global warming changes precipitation and temperature patterns. In this study, the linear scaling post-processing method was used to correct the biases of seven climate models (GCMs) under the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6 (CMIP6). Also, the performance of these models was evaluated for simulating temperature and precipitation in the Hamedan-Bahar plain in the baseline period of 1990 to 2014. Three performance indicators (mean square root error, Nash-Sutcliffe, coefficient of correlation) were used to quantify the models᾽ reproducibility to climatic parameters for the historical period (1990–2014). Based on the results, CMCC-ESM2, MIROC 6, and NorESM2-MM models were selected and their ensemble were used to project temperature and precipitation in near (2026–2050), mid (2051-2075) and far futures (2076-2100) under three socioeconomic shared pathway (SSP) 1–2.6, 2–4.5 and 5–8.5. Based on the obtained results, in all three periods, the average precipitation decrease in summer is higher than the other seasons, and the highest amount of decrease will occur in the mid future period under the SSP5-8.5 scenario (67%). Moreover, the minimum and maximum temperatures increased in all three future periods and under all three scenarios. The highest increase of temperature occurred in January and February. Predicting climate parameters using selected models in this study can be a basis for planning and managing water resources and developing the necessary measures to climate change adaptation in Hamadan-Bahar region.
    Keywords: : climate change, Linear scaling, SSP scenarios, CMIP6
  • Reza Alvandi, Maghsoud Ali Sadeghi *, Hashem Aghajari, M. Shahbazbegian Pages 145-156

    Urban management, with the aim of thinking and planning on how to improve the current situation of a city and its citizens, tries to represent a good perspective for the future development and progress. Traditional urban water management in the Qajar period, despite its gradual awareness of modern management models on an international scale, was inefficient in developing the water supply networks in Tehran and unable to equip the city's water structures with modern systems. There are fundamental ambiguities about the underdevelopment and the roots of this inefficiency. This article employs an analytical approach and an explanatory-interpretive method in order to pathology the roots of the underdevelopment of urban water management and water structures in Tehran in the Qajar period. The authors tried to answer this question that why the water supply network of Tehran during the Qajar period was not adjusted despite the growing awareness of the government officials about the modern urban water management in other countries. The results showed that the lack of clear laws and structural and administrative interference, as well as the preference of personal interests over public interests, parasitism and "crisis escape" policy when Tehran water problems occured, were serious and fundamental harms that hinder the efficiency of urban water management and development of sustainable water supply networks.

    Keywords: urban management, Urban Water Management, Tehran Water History, Date of Water Piping
  • Morteza Sharif, Sara Attarchi * Pages 157-179
    The trend of the sea level changes is seriously challenging the coastal cities around the globe. Changes are various in different geographical conditions. The semi-enclosed sea of the Persian Gulf experiences the anaomalies with a higher rate in camparison to the world average. Therefore, it is quite imporatant to investigate the degree of influence and correlation of governing parameters including, sea surface temperature (SST), air temperature at 2 meters above the surface, sea surface salinity (SSS), and horizontal wind speed in both east and north directions using a set of remote sensing data, hybrid (HYCOM), and reanalysis product data (ERA5) from 1993 to 2020 in the Persian Gulf. The long-term annual trend in the Persian Gulf shows the following changes; 3.9 mm/yr in the sea level, 0.02 °C/yr in SST, 0.024 °C/yr in air temperature at 2 m above the surface, -0.03 psu/yr in SSS, and -0.01 ms-1/yr and 0.01 ms-1/yr in horizontal speed of air moving respectively towards the East direction and the north direction. Also, according to the results of the monthly and annual correlation between these parameters with the sea level changes only correlation with SST  with R2=0.6 (p-value=0.04) and with SSS R2=-0.4 (p-value=0.03) were significant. The comparison of the results in monthly and annual scales shows that the sea level changes in the Persian Gulf do not show the same patterns. Rather, these changes are affected by different parameters in different time of the year.
    Keywords: Remote Sensing, Satellite altimetry, SST, Sea Level Anomalies
  • Seyed Hamidreza Sadeghi *, Vahideh Sadat SADEGHI, Seyed Vahid Sadeghi, Padideh Sadat Sadeghi, Seyed Parsa Sadeghi, Hamideh Sadat Sadeghi, Azadeh Katebikord, Negar Hassanzadeh, Dariush Jalili, Sepehr Yavari, Mostafa Zabihi Seilabi Pages 180-195

    Nowadays, issues related to soil erosion are one of the most critical issues and one of the major concerns in watershed management. Accordingly, knowledge on soil erosion process at watershed scale needs proper, suitable, accurate, and desirable temporal resolution data collection using appropriate device. An innovative device is designed and manufactured through this research for automatic sampling and measuring suspended sediment concentration. This aimed at a better understanding of the processes of soil erosion and sediment yield through better time-distributed measurements. The background of studies and research related to the project has been reviewed worldwide and based on previous experiences, manufacturing the mechanical part of the system was carried out and completed. Also, the necessary laboratory practices for designing, formulating, and simulating the electronic parts were performed. Numerous tests and attempts were made to optimize the mechanical and opto-electronic parts based on determining different arrangements and sources of light. The field test of the device in several rivers in the northern Iran indicated a high agreement of more than 93.25% between the observed and estimated suspended sediment concentrations. The designed sampler is expected to provide suitable estimates on concentration of suspended sediment in the dominant range in watercourses with acceptable, affordable cost and energy, particularly in special conditions such as floods, in the entire day and night hours, and even for remote areas.

    Keywords: Hydrometry, Sediment Measurement, Sediment load, Water-Based Monitoring Management, Water Sampler