فهرست مطالب

حفاظت منابع آب و خاک - سال دوازدهم شماره 4 (پیاپی 48، تابستان 1402)

فصلنامه حفاظت منابع آب و خاک
سال دوازدهم شماره 4 (پیاپی 48، تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/05/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مهدی ترابی، علیرضا شکوهی* صفحات 1-12
    زمینه و هدف

    با افزایش تولید گاز های گلخانه ای در پی صنعتی شدن کشورهای دنیا، شاهد رخداد گرمایش جهانی هستیم که در سال های اخیر باعث تغییرات اقلیمی در سراسر کره زمین شده است. از اثرات این پدیده می توان تغییر در رفتار فراسنج های آب و هوایی مثل دما و بارش را برشمرد. اثرات پدیده تغییرات اقلیمی بر روی بارش منجر به تغییر شدت بارش و در نهایت تغییر منحنی های شدت-مدت-فراوانی (IDF) بارش برای مناطق مختلف جهان و کشور شده است. از این رو بروزرسانی منحنی های شدت-مدت-فراوانی (IDF)  به دلیل اهمیت آن ها در طراحی سازه های هیدرولیکی مورد استفاده در مدیریت سیلاب شهری امری ضروری است. یکی از مشکلات تولید منحنی های شدت-مدت-فراوانی (IDF)  عدم دسترسی به داده های بارش با تداوم های مختلف است. هدف از این پژوهش استفاده از روش فرکتال برای بدست آوردن بارش با تداوم های مختلف و سپس ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر روی شدت بارش در شهر رشت می باشد.

    روش پژوهش:

     در این پژوهش ابتدا صحت روش فرکتال برای تولید منحنی های شدت-مدت-فراوانی ارزیابی شد. سپس با استفاده از نظریه فرکتال منحنی های شدت-مدت-فراوانی تولید شده اند و با تعیین جهش متاثر از تغییر اقلیم توسط نرم افزار TREND بر روی شدت بارش، دو دوره پیش و پس از تغیییرات اقلیمی ارزیابی و مقایسه شده است.

    یافته ها

    در این پژوهش صحت سنجی روش فرکتال نشان داد که تولید منحنی های شدت-مدت-فراوانی(IDF)  برای شهر رشت با استفاده از روش فرکتال در مقایسه با تولید منحنی های شدت-مدت-فراوانی (IDF)  با استفاده از داده های مشاهداتی دارای اختلاف حدود سه درصدی می باشد. بنابراین برای تولید منحنی های شدت-مدت-فراوانی (IDF) برای سال هایی که داده های بارش با تداوم زیر سه ساعت در دسترس نبود، از این روش استفاده شد. ارزیابی منحنی های شدت-مدت-فراوانی (IDF) با نرم افزار TREND بر روی شدت بارش برای تداوم های مختلف نشان داد که در سال 2003 جهش شدت بارش به سمت شدیدتر شدن تحت اثر تغییرات اقلیمی رخ داده است. به عنوان نمونه برای مدت زمان 10 دقیقه ای با دوره بازگشت 100 سال پیش از اثر تغییر اقلیم شدت بارش 158 (میلی متر بر ساعت) و پس از اثر تغییر اقلیم شدت بارش 225 (میلی متر بر ساعت) شده است. همچنین نتایج نشان داد که دوره بازگشت های کوتاه تغییر بیشتری نسبت به دوره بازگشت های بزرگ داشته است یعنی دوره بازگشت 2 ساله حدود 70 درصد افزایش و در دوره بازگشت 100 ساله حدود 40 درصد افزایش مشاهده می شود.

    نتایج

    در این پژوهش با ارزیابی روش فرکتال مشخص گردید که در صورت عدم دسترسی به داده های بارش با تداوم های مختلف، روش فرکتال برای تولید تداوم های مختلف بارش و تولید منحنی های شدت-مدت-فراوانی (IDF) با دقت قابل قبول، یک روش مناسب می باشد. همچنین نتایج نشان داد جهش منحنی های شدت-مدت-فراوانی تحت اثر تغییر اقلیم در سال 2003 رخ داده است و در دوره تغییر اقلیم نسبت به دوره پیش از تغییر اقلیم شدت بارش به سمت شدیدتر شدن بارش حرکت داشته است و این رخداد در دوره بازگشت های کوتاه مدت افزایش بیشتری را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: شدت بارش، منحنی های شدت-مدت-فراوانی، نظریه فرکتال، جهش اقلیمی، سیلاب شهری
  • امیرعباس محمودیان بیدگلی، محمدصادق صادقیان*، علی صارمی، هومن حاجی کندی صفحات 13-28
    زمینه و هدف

    مدیریت منابع آب از دیر باز در ایران مورد توجه ساکنین این منطقه بوده است. آگاهی حدود زمانی و میزان بارش نزولات جوی کمک می کند تا برنامه ریزی بهتری برای مدیریت منابع آب انجام گردد و این امر با توجه به داده های آماری موجود قابل بررسی می باشد. نیاز به دانش در خصوص روند بارش در محدوده های مطالعاتی، مدیریت و برنامه ریزی منابع آب را تسهیل و قانونمند نموده و کمک می نماید تا تامین آب با ضریب اطمینان بیشتری حاصل گردد. هدف از این پژوهش برآورد و تحلیل روند بارش در استان کهگیلویه و بویراحمد در محدوده حوضه آبریز زهره-جراحی می باشد.

    روش پژوهش: 

    این پژوهش بر روی حوضه آبریز زهره جراحی در محدوده استان کهگیلویه و بویراحمد و بر اساس داده های سال های 1345 تا 1397 انجام شده است. در این راستا ابتدا ایستگاه های هواشناسی مرتبط با محدوده موردمطالعه جانمایی شد و آمار آن ها از داده های دریافتی استخراج گردید. همگنی داده های ایستگاه ها بر اساس روش کلموگروف اسمیرنوف محاسبه و فاقد داده همگن یا با داده های محدود حذف شده و 30 ایستگاه جهت بازسازی داده ها انتخاب گردید. باز سازی داده های مفقود با دو روش معکوس فاصله وزنی با توان دو و کریجینگ خطی معمولی انجام شد و پس از ارزیابی روش ها توسط سه معیار خطای جذر میانگین مربعات، میانگین خطای مطلق و ضریب تعیین، روش مطلوب جهت بازسازی داده های مفقود در این محدوده انتخاب گردید . پس از بازسازی داده ها یک رستر چند بعدی، حاوی اطلاعات بارشی مربوط به سال های دوره آماری ایجاد و سری زمانی داده های مربوطه به صورت آرایه ای و در واحد سطح ساخته شد. در این پژوهش باتوجه به وسعت محدوده موردمطالعه 8915 نقطه از محدوده تحلیل سری زمانی شده و روند تغییرات بر اساس روش من-کندال و شیب سن در مقیاس سالانه و ماهانه در این نقاط بررسی و نقشه های رستری آن تولید گردید. 

    یافته ها

    بر اساس روش های ارزیابی مدل ها، از میان روش های انجام شده برای بازسازی داده های مفقود، روش معکوس فاصله وزنی با ضریب تعیین 95/0 به عنوان روش بهینه انتخاب گردید . نتایج محاسبات در مقیاس سالانه نشان داد میانگین شیب سن در محدوده مطالعاتی دارای روند معناداری نبوده و برابر با 0011/0 می باشد. میانگین شیب سن در محدوده مطالعاتی در مقیاس ماهانه در فروردین ماه برابر 28/0 و دارای روند صعودی است، شیب سن در اردیبهشت ماه برابر 03/0- و بیانگر روند نزولی بوده و در خرداد و تیر روندی مشاهده نشده و نتایج محاسبات شیب سن را در این ماه ها  برابر صفر نشان می دهد. در مرداد ماه روند صعودی بوده و مقدار آن معادل 11/0 می باشد. در شهریور ماه روند صعودی و برابر 06/0 است. در مهر ماه روندی مشاهده نشده و برابر با 0 می باشد. در آبان و آذر ماه روند صعودی و میانگین شیب سن در محدوده به ترتیب برابر با 19/0 و 62/0 می باشد در دی، بهمن و اسفند ماه نیز روند نزولی و به ترتیب برابر با 48/0-، 55/0- و 14/0- می باشد.

    نتایج

    نتایج پژوهش در مقیاس سالانه روند معناداری نشان نمی دهد ولی در مقیاس ماهانه در ماه های آذر، فروردین، آبان، مرداد و شهریور به ترتیب بالاترین روند صعودی مشاهده شده، در حالی که در ماه های بهمن ، دی ، اسفند و اردیبهشت به ترتیب بالاترین روند نزولی را داشته و ماه های خرداد، تیر و مهر نیز فاقد روند می باشند. حداکثر میانگین شیب سن محدوده مربوط به آذرماه و معادل 62/0 و حداقل آن در بهمن ماه و معادل 55/0- محاسبه گردیده است. مدیریت منابع آب بالاخص در بخش کشاورزی به عنوان عمده مصرف-کننده دارای ابعاد اقتصادی و اجتماعی کلان و امری اجتناب ناپذیر است و با توجه به تاثیر بسیار زمان تامین آب جهت بهینه سازی و افزایش بهره وری این پژوهش می تواند جهت بازنگری در الگوی و زمان کشت در این منطقه مورد استفاده قرار گیرد. تغذیه آبخوان ها، فرآیند ذخیره سازی و فرآیند مصرف بایستی با تغییرات جدید سازگار شوند.

    کلیدواژگان: تحلیل روند، کهگیلویه و بویراحمد، بارش، من-کندال، شیب سن
  • محسن حیدراوغلی، حسین سعادتی*، ابراهیم فتائی صفحات 29-41
    زمینه و هدف

    مشخص ساختن سطوحی از دشت ها که دارای آسیب پذیری زیادی برای آلوده کردن چاه ها هستند، با مدل سازی، تلفیق و توسعه شاخص ها، امکان پذیر است. وجود نقاط آلاینده در این پهنه ها خطر آلودگی چاه ها را به همراه داشته و تشدید خواهد کرد. هدف اصلی این تحقیق توسعه و ارایه شاخص جدید برای تعیین سطوح آسیب پذیر اطراف چاه ها است که می توانند باعث آلودگی چاه-های شرب و کشاورزی موجود در دشت ها و به تبع آن آلودگی آبخوان گردند. در این تحقیق از ترکیب تراکم منابع نقطه ای آلاینده ها به عنوان شاخص ریسک و گیرش آلودگی چاه ها به عنوان شاخص آسیب پذیری استفاده شد. این روش نسبت به سایر روش ها دقیق تر است زیرا ویژگی هایی مانند تغذیه، میرایی طبیعی، خاک، رسانایی آبخوان، کاربری و پوشش اراضی و توزیع چاه ها را در نظر می گیرد و تلفیقی از شاخص آسیب پذیری و شاخص ریسک است.

    روش تحقیق: 

    در تحقیق حاضر، آسیب پذیری آبخوان دشت مشگین شهر به مساحت 614 کیلومترمربع با استفاده از تلفیق دو عامل تراکم منابع آلاینده در پهنه های حریم رودخانه ها و محدوده گیرش چاه ها برآورد شد. بدین منظور ابتدا تراکم منابع آلاینده نقطه ای مانند صنایع، روستاها، ایستگاه های پمپ بنزین به عنوان شاخص منابع بالقوه آلاینده در محدوده حریم رودخانه های دشت مشگین شهر به روش کرنال در محیط GIS مشخص گردید. سپس مدل سازی عددی برای تعیین مناطق گیرش چاه با استفاده از مدل MODFLOW و MODPATH انجام شد. داده های آماری 10 ساله از سال 1390 تا 1399 به دودسته تقسیم شد. 8 سال اول برای واسنجی و 2 سال آخر برای اعتبار سنجی و صحت سنجی مدل، در حالت پایدار استفاده شد. سپس پارامترهای هدایت هیدرولیکی، تغذیه و ناهمسانگردی، به منظور انجام دقیق تر و راحت تر واسنجی، تحلیل حساسیت شد. در مرحله بعد با استفاده از مدل MODPATH و بر پایه نتایج مدل MODFLOW سطوح گیرش چاه ها یا مناطق با آسیب پذیری بالا در دوره های زمانی مختلف، برآورد شد. با تلفیق لایه تراکم آلاینده های نقطه ای در حریم رودخانه ها و سطوح گیرش چاه، شاخص توسعه یافته آلودگی دشت به دست آمد.

    یافته ها

    مقدار پارامتر تراکم آلاینده ها در منطقه از صفرتا 998/0 مورد در کیلومترمربع متغیر بود به طوری که بیشترین مقدار تراکم در جنوب غربی دشت در اطراف شهرهای مهم منطقه قرار دارد. در 16 درصد از سطح کل دشت، هیچ گونه گیرش آلودگی توسط چاه ها وجود ندارد و گیرش نهایی با 25 درصد از سطح دشت، بیشترین سهم و گیرش 10 ساله با کمتر از یک درصد از سطح دشت، کمترین سهم را دارد. نتایج شاخص نهایی نشان داد کل سطح دشت در محدوده ریسک کم قرار داشته و حدود 50 درصد از سطح دشت مشگین در محدوده آسیب پذیری ناچیز قرار داشت. نتایج این شاخص بر اساس غلظت دو آلاینده مهم نیترات و کلراید اعتبارسنجی شد که همبستگی مثبتی با شاخص آسیب پذیری داشت. دو ماده آلاینده بالقوه به عنوان پارامترهای صحت سنج برای تایید نتیجه شاخص توسعه یافته در این تحقیق انتخاب شد. در مناطق روستایی و کشاورزی، که تحت تاثیر کود کشاورزی و فاضلاب است، نیترات به عنوان معیار در نظر گرفته شد. کلراید هم نشان دهنده آلودگی در مکان های صنعتی و تجاری است. نتایج نشان می دهد که رابطه  بین شاخص ارایه شده با دو پارامتر کلر و نیترات به صورت تقریبا خطی است، بطوریکه ضریب همبستگی پیرسون برابر 58/0 برای نیترات و 49/0 برای کلراید برآورد شد. 

    نتیجه گیری

    نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که در مدیریت اراضی دشت ها، به منظور حفاظت از کیفیت آب چاه ها، ترکیب شاخص خطر آلاینده های نقطه ای در حریم رودخانه ها و آسیب پذیری سطوح گیرش چاه ها، نقش مهمی می تواند داشته باشد و در توسعه صنعتی دشت مشگین شهر، بایستی اولویت تخصیص با مناطقی باشد که دارای ریسک پایین تر هستند. با توجه به اینکه در دشت مشگین شهر، شهرک و واحدهای صنعتی وجود ندارد، ارزیابی طبقات ریسک این شاخص با تغییرات مکانی آلودگی آب های زیرزمینی مقدور نبود و توصیه می شود که این شاخص در دشت های صنعتی استفاده و ارزیابی گردد. شاخص ارایه شده در این تحقیق در مقایسه با شاخص های توسعه یافته ی دیگر درزمینه آلودگی های آبخوان، ساده تر بوده ولی می توان برای دقت بیشتر برای هر نوع آلاینده نقطه ای و یا غیر نقطه ای وزن اثر هم تعیین کرد و یا از پارامترهای دیگر دخیل در آلودگی آبخوان هم استفاده کرد.

    کلیدواژگان: آسیب پذیری آبخوان، آلاینده های نقطه ای، سطوح گیرش چاه، مشگینشهر
  • شیرین مهدویان، بتول زینالی*، برومند صلاحی صفحات 43-57
    زمینه و هدف

    تغییر کاربری اراضی به صورت مستقیم بر روی مولفه های هیدرولوژیکی و منابع آبی تاثیرگذار است و نقش مهمی در تشدید خطرات احتمالی همچون خشکسالی و سیلاب دارد. لذا بررسی اثرات کاربری اراضی بر مولفه های آبی همچون رواناب امری ضروری است. ازاین رو در این مطالعه، وضعیت رواناب حوضه کیوی چای، یکی از مهم ترین حوضه های استان اردبیل، از نظر محیط زیستی در شرایط تغییر کاربری اراضی با استفاده از مدل SWAT  مورد بررسی قرار گرفت.

     روش پژوهش: 

    برای پردازش، طبقه بندی و تجزیه وتحلیل داده ها از نرم افزارهای ArcGIS10.1،Envi5.1 و Ecognition استفاده شد. همچنین از روش مبتنی بر مدل های انتقال تابشی چون FLAASH به عنوان بهترین روش برای تصحیح اتمسفری استفاده شد. برای سگمنت سازی از الگوریتم  Multiresolution  و برای طبقه بندی از الگوریتم نزدیک ترین همسایگی استفاده شد. سپس نمونه های تعلیمی از سطح منطقه با استفاده از بازدیدهای میدانی و تصاویر ماهواره Google Earth جمع آوری شد و برای ارزیابی صحت و دقت طبقه بندی بکار رفت. در انتها از روش تشخیص تغییراتThematic) change dynamic (در Envi5 برای شناسایی تغییراتی که طی سال ها اتفاق افتاده بود، استفاده شد. برای بررسی تاثیر تغییرات کاربری اراضی روی رواناب حوضه نیز از مدل هیدرولوژیکیSWAT  استفاده شد. بعد از استخراج پارامترهای موثر در حوضه خروجی مدل با نرم افزار SWAT-CUP  و الگوریتم  SUFI-2واسنجی و اعتبارسنجی شد. برای ارزیابی نتایج این مرحله از شاخص های نش - ساتکلیف و ضریب تعیین استفاده شد.  

    یافته ها

    در این پژوهش، پس از اعمال طبقه بندی اراضی به روش شیءگرا، نقشه کاربری اراضی در هفت کلاس؛ کشاورزی دیم، کشاورزی آبی، باغ، جنگل، مسکونی، مرتع و آب تهیه گردید. در نقشه کاربری اراضی حوضه، پوشش مرتع، طبقه غالب کاربری زمین است؛ بااین حال، کاهش قابل توجه از  18/1224 کیلومترمربع به  59/1046 کیلومترمربع بین سال های 1987 و 2019 مشاهده شده است. مقادیربدست آمده برای شاخص های R-Factor,P-Factor,R2,NS در دوره واسنجی به ترتیب برای ایستگاه آبگرم (69/0، 71/0، 47/0، 53/0) و برای ایستگاه فیروزآباد (64/0، 67/0، 3/0، 32/0) و در دوره اعتبارسنجی برای ایستگاه آبگرم به ترتیب (56/0، 62/0، 0، 09/0) و برای ایستگاه فیروزآباد (51/0، 53/0، 0، 13/0) است. براین اساس نتایج به دست آمده در مرحله واسنجی و اعتبارسنجی قابل قبول ارزیابی شد. ارزیابی پاسخ مدل SWAT  به کاربری زمین  نیز نشان داد در مقیاس سالانه نشان می دهد که میزان جریان در ایستگاه فیروزآباد از 08/3 به 81/2 مترمکعب بر ثانیه (77/8- درصد) و در ایستگاه آبگرم از 11/1 به 96/0 مترمکعب بر ثانیه (51/13-) کاهش یافته است که علت آن را می توان  ناشی از تغییرات کاربری اراضی بخصوص تغییر در کاربری مراتع و تبدیل آن به زراعت دیم و باغات و جنگل ها دانست. 

    نتایج

    روند تغییرات کاربری اراضی حوضه بین سال های 1987 تا 2019 درکاربری های کشاورزی دیم، مرتع وپهنه های آبی با روند کاهشی و در کاربری های کشاورزی آبی، باغ، جنگل و مسکونی با روند افزایشی همراه بوده است. بالابودن مقدار برازش معیارهای بکار رفته در ارزیابی مدل بیانگر این است که مدل قابلیت خوبی در شبیه سازی رواناب حوضه دارد. همچنین مدل اجرا شده برای کاربری های مختلف زمین نشان داد که جریان حوضه در هر دو ایستگاه هیدرومتری با تغییر کاربری اراضی در اکثرماه ها در کوتاه مدت افزایش و در میانگین درازمدت کاهش می یابد. تداوم تغییر کاربری زمین در حال تبدیل شدن به یک تهدید جدی برای حوضه های آبریز است. تغییر کاربری اراضی باید در حوضه های آبریز کنترل شود و اقداماتی برای تثبیت تغییر کاربری زمین انجام شود.

    کلیدواژگان: تغییر کاربری اراضی، SWAT، مدل سازی، سنجش ازدور، حوضه آبریز کیوی چای
  • حسین ملک لی، رئوف مصطفی زاده*، اباذر اسمعلی عوری، کیومرث سفیدی، شهناز میرزایی صفحات 59-71
    زمینه و هدف

    به منظور درک نتایج اقدامات آبخیزداری و تاثیر آن ها در حل معضلات و مشکلات اقتصادی-اجتماعی و زیست محیطی منطقه، ارزیابی این اقدامات جهت بهبود فعالیت های آتی در حوضه های آبخیز ضروری است. یکی از جنبه های مهم در تصمیم گیری مدیریت حوضه های آبخیز توجه به مشارکت ذی نفعان در فرآیند برنامه ریزی است. از طرفی، مشارکت افراد ذی نفع یکسان نبوده و دیدگاه آن ها نسبت به مسیله متفاوت است.

    روش پژوهش:

     در این پژوهش به منظور تعیین گروه های موثر ذی نفع در تصمیم گیری و اجرای فعالیت های آبخیزداری انجام شده در سال 1378، در حوضه امام کندی در شمال استان ارومیه از روش نسبت نیمرخ اجتماعی استفاده شد. نسبت نیمرخ اجتماعی به عنوان یک ابزار با معرفی ویژگی های جامعه و افراد ذی نفع، در تصمیم گیری آگاهانه کمیته برنامه ریزی آبخیز نقش موثری دارد و بر اساس امتیازات مولفه ها شامل موقعیت، قدرت و اهمیت افراد نسبت به مسیله محاسبه می شود. بنابراین، ذی نفعان حوضه مذکور در شش گروه اصلی تقسیم بندی شد و مقادیر نسبت نیمرخ اجتماعی گروه های ذی نفع در رابطه با مباحث مطرح شده در طی مصاحبه حضوری محاسبه شد.

    یافته ها

    بر اساس نتایج، از نظر ذی نفعان مولفه"اهمیت" مباحث مطرح شده نسبت به مولفه های موقعیت و قدرت مقادیر بیش تری دارد. مقادیر نسبت نیمرخ اجتماعی برای همه ذی نفعان بیش تر از یک محاسبه شد که نشان دهنده توافق آنان با موضوع است.

    نتایج

    در مجموع بر اساس نتایج پژوهش می توان گفت که گروه مدیران و کارشناسان جهاد کشاورزی بیش ترین توافق با موضوع های مطرح شده را نسبت به سایر گروه ها داشتند. به کارگیری دانش بومی در ایجاد انگیزه برای مشارکت بهتر، بیش ترین مقدار نسبت نیمرخ اجتماعی را دارد و کم ترین توافق مربوط به موضوع تاثیر تصمیم های نهادها و سازمان های اجرایی در بهبود درآمد آبخیزنشینان است. نتایج مقادیر نسبت نیمرخ اجتماعی برای موضوع تاثیر به کارگیری دانش بومی در ایجاد انگیزه برای مشارکت بهتر در طرح های آبخیزداری نشان می دهد که سه گروه مدیران، کارشناسان بیولوژیکی و کارشناسان جهاد کشاورزی با موضوع مطرح شده موافق بوده اند و مقدار عددی این نسبت برای مدیران (برابر با 33) نشان دهنده توافق اکثر مدیران است. در همه گروه های مشارکت کننده به جز گروه مدیران و کارشناسان جهاد کشاورزی، مقادیر نسبت نیمرخ اجتماعی نشان دهنده عدم توافق آنان با مسیله دخالت دادن آبخیزنشینان در تصمیم های عملیات آبخیزداری انجام شده است.

    کلیدواژگان: تصمیم گیری مدیریت آبخیز، دانش بومی، مشارکت آبخیزنشینان، نسبت نیمرخ اجتماعی
  • سیده زهره هاشمی، عبدالله درزی نفت چالی*، فاطمه کاراندیش، هنک ریتزما، کریم سلیمانی صفحات 73-85
    زمینه و هدف

    در سال های اخیر، به دلیل تاکید مکرر برنامه ها و اسناد توسعه کشور بر امنیت غذایی و ارتقای خودکفایی در تولید محصولات اساسی کشاورزی، تلاش های زیادی برای توسعه کشاورزی شده است. عدم توجه به پایداری محیط زیست به عنوان یکی از ارکان اساسی پایداری سیستم های تولید محصولات کشاورزی، فشارهای زیادی را بر محیط زیست شکننده و به ویژه بر اکوسیستم های آبی وارد نموده است. یکی از جنبه های مهم برای بررسی ارزیابی پایداری منابع آب هر منطقه، نحوه تامین نیازهای جریان محیط زیستی (EFR) این منابع در طولانی مدت می باشد. در این تحقیق، روند تامین EFR کمی و کیفی منابع آب سطحی و زیرزمینی در محدوده شبکه آبیاری و زهکشی تجن (TIDN) در استان مازندران بررسی می شود.

     روش پژوهش: 

    EFR هیدرولوژیکی و کیفی منابع آب سطحی (S.EFR) شامل رودخانه تجن (T.EFR) و آب بندان ها (A.EFR) و آب زیرزمینی (G.EFR) از لحاظ کمی و کیفی در دوره ی قبل (1997-1984) و بعد (2019-1998) از بهره برداری از TIDN تعیین شد. مقدار EFR کمی رودخانه تجن با استفاده از چهار روش هیدرولوژیکی جریان متغیر ماهانه (VMF)، تنانت، تسمن و اسماختین محاسبه شد. مقدار EFR کیفی این رودخانه بر مبنای سه آلاینده اصلی آب های سطحی در منطقه شامل نیتروژن، فسفر و شوری تعیین شد. حداقل حجم آب مورد نیاز برای حفظ پایدار اکوسیستم آب بندان، به عنوان A.EFR لحاظ شد. با توجه به اینکه تاکنون روش مشخصی برای تعیین EFR منابع آب زیرزمینی ارایه نشد، در این پژوهش، با تلفیق پارامترهای کمی و کیفی مانند عمق آب زیرزمینی، غلظت شوری و نیتروژن، EFR این منابع تعیین شد.

    یافته ها

    میانگین جریان رودخانه در دوره های قبل و بعد از بهره برداری از TIDN به ترتیب 53/14 و 36/8 مترمکعب بر ثانیه بود. قبل از بهره برداری از TIDN، براساس روش های MVF، اسماختین، تسمن و تنانت، به ترتیب EFR هیدرولوژیکی رودخانه در 1/79، 2/59، 1/69 و 1/90 درصد موارد تامین شد. میزان تامین در دوره بعد از بهره برداری، به ترتیب در 4/53، 1/27، 4/41 و 3/73 درصد موارد بود. از نظر نیتروژن و شوری، میزان عدم تامین EFR کیفی این رودخانه از نظر نیتروژن و شوری، در دوره بهره برداری به ترتیب 1/11 و 9/9 درصد نسبت به دوره قبل افزایش یافت. هدایت الکتریکی بیشترین نقش را در کمبود EFR کیفی رودخانه داشت و پس از آن به-ترتیب نیتروژن و فسفر قرار داشتند. بهره برداری از TIDN سبب افزایش عمق و غلظت نیتروژن آب زیرزمینی شد به طوری که در دوره بهره برداری، منطقه ناپایدار از نظر این دو مولفه افزایش یافت. قبل از احداث شبکه، هیچ بخشی از منطقه دارای کمبود EFR هیدرولوژیکی بیشتر از 353 متر مکعب نبود؛ لکن پس از آن، حدود 6/40 درصد منطقه کمبودهای بیشتر از این را تجربه کرده است. همچنین، محدوده دارای کمبود EFR کیفی از نظر نیتروژن از 4/13 درصد در دوره قبل از TIDN به 6/35 درصد در دوره بهره-برداری از شبکه افزایش یافت.

    نتیجه گیری

    توسعه TIDN سبب افزایش عدم تامین EFR کمی و کیفی منابع آب سطحی و زیرزمینی در منطقه شد. با توجه به محدودیت تامین EFR بعد از بهره برداری از TIDN به ویژه در فصول کم باران، بازنگری در الگوی کشت و روش آبیاری ضروری به نظر می رسد. در غیر این صورت، ادامه ی روند فعلی، با برهم زدن کامل توازن زیست محیطی، کشاورزی را از حالت پایدار خارج خواهد نمود.

    کلیدواژگان: آب بندان، آب زیرزمینی، پایداری، رودخانه تجن، کیفیت آب
  • ابراهیم یوسفی مبرهن*، سمیرا زندی فر صفحات 87-99
    زمینه و هدف

    با توجه به وقوع دوره های خشکسالی و افزایش بهره برداری از آبخوان، گسترش کشاورزی و افزایش برداشت آب های زیرزمینی، تراز سطح آب زیرزمینی در دشت زنجان کاهش یافته است که این امر بر پایین رفتن تراز سطح آب زیرزمینی و کاهش راندمان چاه ها گردیده است. هدف از این پژوهش بررسی و پهنه بندی مکانی-زمانی عمق، تراز و تغییرات سطح آب  زیرزمینی دشت زنجان، برآورد روند افت و تغییرات سالانه آب  زیرزمینی و پایش زمانی خشکسالی (GRI) منابع آب زیرزمینی دشت زنجان بر اساس هیدروگراف معرف می باشد.

    روش پژوهش:

     به منظور انجام این پژوهش، آمار 69 حلقه چاه مشاهده ای در طی 3 دوره زمانی (87-80، 92-87 و 97-92) مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا داده های آماری جمع آوری و پس از ورود داده ها به سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) با روش درون یابی، نقشه های خطوط هم عمق، هم تراز و پهنه بندی تغییرات افت سطح آب زیرزمینی تهیه گردید. آبنمود معرف آبخوان به منظور بررسی تغییرات درازمدت و نوسانات سطح آب زیرزمینی و نیز تشخیص دوره های افزایش و کاهش سطح آب، در طول دوره آماری برای دشت  زنجان تهیه شده است. تغییرات درازمدت و نوسانات سطح آب زیرزمینی نیز در محیط نرم افزاری Excel ترسیم شدند. پدیده خشکسالی در درازمدت موجب کاهش منابع آب، از طریق خشکیدگی جریان های سطحی و زیرزمینی می گردد. بدین منظور از شاخص خشکسالی GRI جهت پایش زمانی خشکسالی منابع آب زیرزمینی دشت زنجان استفاده شده است. 

    یافته ها

    نتایج به دست آمده از نقشه های پهنه بندی افت، نشان داد در دوره زمانی اول (1387-1380) در بخش های شمال غربی به اندازه 5/14 متر، در دوره زمانی دوم (1392-1387) در بخش جنوبی و شرقی دشت به اندازه 4/9 متر و بیشترین افت سطح آب زیرزمینی در دوره زمانی سوم (1392-1397) در بخش  شمالی دشت به  اندازه 4/12 متر بوده است. هیدروگراف های تراز آب زیرزمینی نشان می دهند که در طول مدت زمان 20 سال، افت سطح آب در دشت زنجان 9/12 متر می باشد که به طور متوسط هر سال 65/0 متر سطح آب افت کرده است این در واقع نشان دهنده منفی بودن تغییرات سطح آب زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه است. نتایج حاصل از  تغییرات حجم مخزن دشت زنجان نشان داد کل کسری حجم مخزن معادل 8/705 میلیون مترمکعب می باشد همچنین پایش زمانی خشکسالی منابع آب زیرزمینی دشت زنجان با شاخص GRI در طول بازه بیست ساله روندی بسیار نزولی به سمت خشکسالی دارد.

    نتایج

    آب زیرزمینی منبع اصلی تامین نیازهای کشاورزی بخصوص در مناطق خشک و نیمه خشک محسوب می شود؛ بنابراین داشتن یک کشاورزی پایدار نیازمند مدیریت و برنامه ریزی دقیق در مورد نحوه استفاده از این منابع است که این خود مستلزم داشتن شناخت کافی در مورد تغییرات مکانی سطح آب زیرزمینی در یک دوره زمانی مشخص است. در تحقیق حاضر، بررسی نوسانات سطح آب زیرزمینی خصوصا در پیزومترهای بخش های شمالی و کناری دشت زنجان نشان داد که این فاجعه آبی (افت حدود 13 متری سطح ایستابی) عمدتا در اثر مدیریت نامناسب منابع آبی و افزایش صدور مجوز حفر چاه های عمیق و نیمه عمیق با رشد 61 درصدی در دو دهه گذشته بوده است . بیلان منفی دشت به حدی شدید است که حتی بارش های مناسب چند سال اخیر نیز نتوانسته است از روند افت تراز سفره آب زیرزمینی ممانعت کند. توصیه می گردد جهت جلوگیری از ادامه روند کاهش حجم مخزن دشت زنجان، بهره بردای و برداشت ها از چاه ها مدیریت و کنترل و از هرگونه اضافه برداشت از سفره جلوگیری گردد همچنین از طریق اجرا و توسعه طرح های آبخوان داری جهت تامین کمبود منابع آب و تغذیه دشت استفاده شود.

    کلیدواژگان: سطح آب زیرزمینی، آبنمود معرف، حجم مخزن، خشکسالی، شاخص GRI
  • سید مصطفی صادقی*، علی عبدزادگوهری صفحات 101-111
    زمینه و هدف

    افزایش مصرف آب در کشاورزی باعث شده است که مدیریت های آبیاری در سال های اخیر مورد مطالعه کارشناسان و پژوهشگران قرار گیرد. آب یکی از مهم ترین عامل محدودکننده تولید عدس میباشد. افزایش بهره وری مصرف آب از طریق اعمال روش های کمآبیاری یکی از موضوعات مهم در تولید این محصول است. یکی از نیازهای مهم در برنامهریزی زراعی شناسایی نیازهای تغذیه ای در گیاه است. آهن یکی از عناصر ضروری کم مصرف و کم تحرک است که گیاهان در بین ریز مغذیها، بیشترین نیاز را به آن دارند. از این رو پژوهش حاضر با هدف بررسی مدیریت آبیاری و نانو کلات آهن بر عملکرد و اجزای عملکرد عدس در استان گیلان انجام گرفت.

    روش پژوهش: 

    آزمایش حاضر به صورت اسپلیت پلات در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در منطقه دیلمان (استان گیلان) انجام شد. عامل اصلی شامل چهار سطح بدون آبیاری (دیم)، آبیاری در مرحله گلدهی، آبیاری در مرحله غلاف دهی و آبیاری در مرحله گلدهی و غلاف دهی (کامل) و عامل فرعی شامل کود محلول پاشی نانو کلات آهن در زمان گلدهی، زمان غلاف دهی، هنگام گلدهی و غلاف دهی و مرحله قبل از رسیدگی در نظر گرفته شد.

    یافته ها

    یافته های حاصل از پژوهش نشان داد که اثر مدیریت آبیاری و اثر نانوکلات بر عملکرد دانه و بیولوژیک در سطح یک درصد معنی دار بود. در اثر مدیریت آبیاری، بیشترین عملکرد دانه و بیولوژیک در شرایط آبیاری در مرحله گلدهی و غلاف دهی به ترتیب با میانگین 1457 و 4380 کیلوگرم در هکتار مشاهده شد. در سطوح مختلف کود نانوکلات آهن، در مرحله گلدهی و غلاف دهی و کوددهی در مرحله قبل از رسیدگی، بیشترین عملکرد دانه به ترتیب با میانگین 2/834 و 7/861 کیلوگرم در هکتار و حداکثر عملکرد بیولوژیک به ترتیب با میانگین 4/3317 و 6/3228 کیلوگرم در هکتار بود.

    نتایج

    با آبیاری کامل، تعداد شاخه اصلی، تعداد غلاف پر در بوته، عملکرد بیولوژیک و دانه افزایش داشت و محلول پاشی کود نانو کلات آهن باعث بهبود تعداد گره در ساقه، تعداد غلاف پر در بوته و افزایش عملکرد بیولوژیک گردید. از این رو، آبیاری کامل و مصرف کود نانو کلات آهن در مرحله  گلدهی و غلاف دهی برای گیاه عدس رقم محلی در منطقه مورد مطالعه توصیه می شود.

    کلیدواژگان: آب مصرفی، بهره وری آب، تابع تولید، کود نانو
  • فاطمه هوشمندزاده، محمدرضا یزدانی*، سید فرهاد موسوی صفحات 113-125
    زمینه و هدف

    کمبود منابع آب در مناطق خشک و نیمه خشک مانند کشور ما و حجم بالای تلفات آب از طریق تبخیر موجب شده است تا اهمیت روش های مناسب و کاربردی به منظور کاهش تبخیر از مخازن آب، روز به روز بیش از پیش مشخص گردد. آب از جمله ضروری ترین نیازهای بشر است. تبخیر یکی از مهم ترین پدیده های اقلیمی در اتلاف آب دریاچه ها و مخازن روباز محسوب می گردد. روش های کاهش تبخیر با توجه به شرایط منطقه ای، توجیه اقتصادی و مسایل زیست محیطی، متفاوتند. از طرفی، پژوهش های انجام شده در کشور ایران در زمینه کاهش و کنترل تبخیر از مخازن آب محدود است. لذا، پژوهش حاضر با هدف استفاده از روش های جدید، اقتصادی، متناسب با شرایط اقلیمی و قابل دسترس برای کاهش تبخیر از مخازن آب، و به خصوص مخازن آب کشاورزی، در منطقه سمنان انجام شد.

    روش پژوهش:

     در این پژوهش، کارایی شش پوشش فیزیکی (توپ های پلاستیکی سفید، بطری های خالی، بطری های پر از کاه و کلش، توری سایبان سبز با تراکم 50%، توری سایبان سبز با تراکم 80% و توری سایبان سفید با تراکم 50%) بعد از آماده سازی روی تشت های تبخیر کلرادو، برای چهار دوره تقریبا 30 روزه در فصول پاییز و زمستان 1398 و بهار و تابستان 1400، ارزیابی شد. اندازه گیری ها به صورت روزانه، در ساعت 10:30 در شش ماهه اول سال 1398 و ساعت 9:30 در شش ماهه دوم سال1400 انجام شد. لازم به ذکر است که دمای آب نیز با استفاده از دماسنج الکلی هم زمان با قرایت سطح آب اندازه گیری شد. 

    یافته ها

    بر اساس نتایج اندازه گیری ها، میزان تبخیر از تیمارهای توپ های پلاستیکی سفید، بطری های خالی، بطری های حاوی کاه و کلش، توری سایبان سبز با تراکم 50%، توری سایبان سبز با تراکم 80%، توری سایبان سفید با تراکم 50% و شاهد به ترتیب برابر با 259، 320، 213، 277، 369، 283 و 754 میلی متر در چهار دوره مورد بررسی بود که به وضوح کاهش چشم گیر تبخیر پوشش های ششگانه به مقدار 66، 58، 72، 63، 52 و 61 درصد نسبت به تیمار شاهد را نشان می-دهد. 

    نتایج

    به طور کلی، با توجه به کارایی تمامی تیمارهای این پژوهش و کاربرد این پوشش ها با در نظر گرفتن شرایط اقتصادی، اجتماعی و امکان پذیر بودن اجرا، به منظور کاهش تبخیر از مخازن روباز آب، به خصوص استخرهای ذخیره آب کشاورزی، کارآمد و مناسب ارزیابی می شود. به طورکلی از بین روش های مورد استفاده بیشترین کارایی مربوطه به بطری پر شده با کاه و کلش و پس از آن نیز تیمارهای توپ پلاستیکی و توری سایبان سبز با تراکم 80 مناسبترین روش ها ارزیابی شدند.

    کلیدواژگان: تلفات آب، توپ پلاستیکی، تشت تبخیر کلرادو، توری سایبان، سمنان
  • آرش رنجبر *، نیازعلی ابراهیمی پاک، آرش تافته صفحات 127-134
    زمینه و هدف

    اکثر مطالعاتی که به منظور بررسی الگوی تغییرات زمانی و مکانی بارش در مناطق مستعد دیم انجام گرفته است، در نهایت به تعیین روند بارش کل سالانه، فصلی و ماهانه در مناطق مورد نظر منتج شده اند. این در حالی است که تغییرات فراوانی و شدت بارش نیز جزو پارامترهای مهمی هستند که هم در روند مقدار بارش و هم در مکان یابی و برنامه ریزی مناسب این مناطق تاثیر زیادی دارند. هدف از این مطالعه بررسی اثر تغییرات فراوانی و شدت بارش روزانه در روند بارش سالانه و فصلی در استان کردستان است. 

    روش پژوهش: 

    بدین منظور از داده های بارش سی ساله (1367 تا 1396) چهار ایستگاه  سینوپتیک سنندج، بیجار، قروه و سقز، واقع در استان کردستان استفاده شد. بعد از تست همگنی داده ها، روند تغییرات سری های زمانی فراوانی و مقدار بارش ها از طریق آزمون ناپارامتریک من -کندال و تخمینگر شیب Sen محاسبه شد. 

    یافته ها

    نتایج بدست آمده حاکی از روند کاهشی بین 25 تا 31 درصد بارش کل سالانه نسبت به میانگین دوره مورد مطالعه در چهار ایستگاه بودند و این کاهش در اکثر موارد مربوط به فصل های بهار، تابستان و زمستان بود. روند بارش در فصل پاییز تغییر معنی داری را نداشت. با وجود اینکه، روند تغییرات تعداد روز های بارانی در ایستگاه های سنندج و قروه به ترتیب افزایش معنی داری برابر 54/0 و 63/0 روز در سال داشته اند ولی نتایج نشان دادند که این افزایش مربوط به بارش های بهاری با شدت کمتر از پنج میلی متر بوده است که در تامین نیاز آبی گیاه نمی تواند چندان تاثیر گذار باشد. نکته قابل توجه این بود که، شدت بارش در همه ایستگاه ها کاهش داشته است و طبق این نتایج دلیل اصلی کاهش بیش از 40 درصدی مقدار بارش فصل بهار و زمستان ایستگاه های سنندج، قروه و سقز در طول دوره مطالعاتی بوده است. 

    نتایج

    به طور کلی، افزایش فراوانی بارش های با شدت کم و کاهش شدت بارش ها در مناطق دیم می تواند تهدید جدی برای کاهش عملکرد باشد. بنابراین، بررسی روند تغییرات فراوانی و شدت  بارش، در کنار مقادیر آن جهت تعیین الگوی توزیع بارش سالانه و فصلی در اراضی مستعد دیم ضروری می باشد.

    کلیدواژگان: شدت بارش، فراوانی بارش، روند بارش، کشت دیم، استان کردستان
|
  • Mehdi Torabi, Alireza Shokoohi * Pages 1-12
    Background and Aim

    With the increase in the production of greenhouse gases due to the industrialization of the countries of the world, we are witnessing the occurrence of global warming, which has caused climate changes all over the planet in recent years. One of the effects of this phenomenon is the change in the behavior of weather parameters such as temperature and precipitation. The effects of climate change phenomenon on precipitation have led to changes in the intensity of precipitation and finally changes in intensity-duration-frequency (IDF) curves of precipitation for different regions of the world and country. Therefore, updating the intensity-duration-frequency (IDF) curves is necessary because of their importance in the design of hydraulic structures used in urban flood management. One of the problems of producing intensity-duration-frequency (IDF) curves is the lack of access to rainfall data with different continuities. The purpose of this research is to use the fractal method to obtain precipitation with different continuities and then evaluate the effect of climate change on the intensity of precipitation in Rasht City. .

    Method

    In this research, the accuracy of the fractal method for generating intensity-duration-frequency curves is first evaluated. Then intensity-duration-abundance curves are produced by using fractal theory and by determining the effect of climate change on rainfall intensity by TREND software, two periods before and after climate change are evaluated and compared.

    Results

    In this research, the validation of the Fractal method shows that the IDF curve production for Rasht city using the Fractal method compared to the IDF curve production using observational data has about a three percent difference. Therefore, this method was used to generate IDF curves for the years when rainfall data with less than three hours of duration was not available. The evaluation of IDF curves with TREND software on the rainfall intensity for different durations demonstrates that the rainfall intensity jump occurred in 2003 towards becoming more intense due to the effect of climate change. For example, for 10 minutes with a return period of 100 years before the effect of climate change, the intensity of rainfall is 158 (mm/h) and after the effect of climate change, the intensity of rainfall is 225 (mm/h). Also, the results showed that the period of short returns has changed more than the period of large returns, that is, the 2-year return period has increased by about 70% and the 100-year return period has increased by about 40%.

    Conclusion

    In this research, by evaluating the fractal method, it was determined that if there is no access to rainfall data with different durations, the fractal method is a suitable method for generating different rainfall durations and generating IDF curves with acceptable accuracy. be Also, the results showed that the jump of intensity-duration-frequency curves occurred under the effect of climate change in 2003, and in the period of climate change, compared to the period before climate change, the intensity of rainfall moved towards more intense rainfall, and this event occurred in the period Short-term returns show a greater increase.

    Keywords: Rainfall intensity, Intensity-Duration-Frequency curves, Fractal theory, Climate Changes, Urban Flood
  • Amirabbas Mahmoudian Bidgoli, Mohammadsadegh Sadeghian *, Ali Saremi, Hooman Hajikandi Pages 13-28
    Background and Aim

    Water resources management has long been the focus of residents in Iran. Knowing of the time and the amount of rainfall contributes to better planning for water resources management, and this can be examined according to the available statistical data. The need for knowledge about precipitation trends in the study areas facilitates and legalizes water resources management and planning and helps to supply water with a higher reliability factor. The purpose of this research is to estimate and analyze the precipitation trends in Kohgiluyeh and Boyer-Ahmad Province within the  Zohre-Jirahi basin.

    Method

    This research is carried out in the Zohre-Jirahi basin in Kohgiluyeh and Boyer-Ahmad province based on the data from 1966 to 2018. In this regard, first, meteorological stations related to the studied area were located and their statistics were extracted from the received data. The stations’ data homogeneity is calculated based on the Kolmogorov-Smirnov method, and those without homogeneous data or with limited data are removed and, 30 stations are selected for data rebuilding. Rebuilding of missing data is done with Inverse Distance Weighted methods with the power of two and ordinary linear Kriging and after evaluating the methods by three criteria of Root Mean Square Error, Mean Absolute Error, and Coefficient of Determination, the optimal method is selected to rebuild the missing data in this study area. After rebuilding the data, a multi-dimensional raster containing rainfall information related to the years of the statistical period is produced and the time series of the relevant data is created in an array and per surface unit. In this research, according to the surface of the study area, time series of 8915 points are analyzed, and the trend of changes based on the Mann-Kendall method and Sen's slope on an annual and monthly scale are assessed in these points and, raster maps are produced.

    Results

    Among the methods used for rebuilding missing data, based on the evaluation of the models, the optimal method for rebuilding missing data in the study area was the Inverse Distance Weighted method with a coefficient of determination of 0.95.The results of calculations on an annual scale show that the average Sen's slope in the study area does not have a significant trend and is equal to 0.0011. The average Sen's slope in the study area on a monthly scale is 0.28 in April and has an upward trend, in May Sen's slope is equal to -0.03 and indicates a downward trend and in June and July, an unobserved trend, and the results of Sen's slope calculations are zero. In August, there is an upward trend, and it’s value is equal to 0.11. In September, there is an upward trend, and it is equal to 0.06. In October, there is no observed trend, and it is equivalent to zero. In November and December, the trend is upward, and the average Sen's slope in the study area is equal to 0.19 and 0.62, respectively, and in January, February and March, the downward trend is equal to -0.48, -0.55, and -0.14.

    Conclusion

    The results do not demonstrate a significant trend on an annual scale, however on a monthly scale, in December, April, November, August, and September, respectively, the highest upward trend is observed, while in February, December, March, and May, respectively, have the highest downward trend, and June, July, and October lack trends. The maximum average Sen's slope is calculated for December and equal to 0.62, and its minimum is in February and equal to -0.55. The management of water resources, especially in the agricultural sector as the main consumer, has large economic and social dimensions and is inevitable, and due to the great impact of water supply time to optimize and increase productivity, this research can be used to review the pattern and time of cultivation in this area. Groundwater artificial recharge, storage process, and consumption process should adapt to the new changes.

    Keywords: Trend analysis, Kohgiluyeh, Boyer-Ahmad, Precipitation, Mann-Kendall, Sen's slope
  • Mohsen Heidarogli, Hossein Saadati *, Ebrahim Fataei Pages 29-41
    Background and Aim

    It is possible to identify the areas of plains that are highly vulnerable to contaminating wells by modeling, integrating, and developing indicators. The presence of polluting points in these areas will bring and intensify the risk of contamination of wells. The main goal of this research is to develop and provide a new index to determine the vulnerable levels around the wells that can cause the pollution of drinking and agricultural wells and, consequently, the pollution of the aquifer. In this research, the combination of point pollutant sources density was used as a risk index and well capture zones as a vulnerability index. This method is more accurate than other methods because it takes into account features such as discharge, natural damping, soil, aquifer hydraulic conductivity, land use, landcover, and distribution of wells, and it is a combination of vulnerability index and risk index.

    Method

    In the present research, the vulnerability of Meshginshahr’s plain’s aquifer with an area of 614 square kilometers is estimated using the combination of two factors of the density of polluting sources in the areas of the rivers and the well capture zones.First, the density of point pollution sources such as industries, villages, gas stations, as an index of potential polluting sources in Mashgin Shahr’s plain’s rivers is determined by Karnal method in GIS environment. Then, numerical modeling is done to determine the well capture zonesusing MODFLOW and MODPATH models.The statistical data of 10 years from 2011 to 2020 is divided into three categories.The first 8 years are used for the calibration, and the last 2 years were used for model validation.Modeling was performed for stable state.Then the parameters of hydraulic conductivity, recharge and anisotropy are subjected to sensitivity analysis.In the next step, using the MODPATH model and based on the results of the MODFLOW model, well capture zonesor areas with high vulnerability are estimated in different periods.By combining the density layer of point pollutants in the rivers’ protection area and well capture zones, the developed pollution index of the plain is obtained.

    Results

    The density of pollutants in the region varied from zero to 0.998 items per square kilometer, so that the highest density is in the southwest of the plain, around the important cities of the region. In 16% of the total surface of the plain, there is no capture of pollution by wells. The final capture with 25% of the plain has the largest share and the 10-year capture with less than 1% of the plain has the lowest share. The results of the final index shows that the entire level of the plain is in the range of low risk, and about 50% of the level of the Meshgin’s plain is in the range of low vulnerability. The results of this index are validated based on the density of two important pollutants, nitrate and chloride, which have a positive correlation with the vulnerability index. Two potential pollutants are selected as accuracy parameters to confirm the result of the index developed in this research. Nitrate is considered in rural and agricultural areas, which are affected by agricultural fertilizers and sewage. Chloride also indicates pollution in industrial and commercial places. The results show that the relationship between the two parameters of chlorine and nitrate is almost linear, so that the Pearson correlation coefficient for nitrate is 0.58 and for chloride is 0.49.

    Conclusion

    The results of this research indicated that in the plains’ management in order to protect the wells’ water quality, the combination of the risk index of point pollutants in the rivers and the vulnerability of the well capture zones can play an important role, and in the industrial development of Mashgin Shahr plain, priority should be given to areas with lower risk. Due to the fact that there are no industrial towns or units in Mashgin Plain, it is not possible to evaluate the risk classes of this index with the spatial changes of groundwater pollution, and it is recommended that this index be used and evaluated in industrial plains. The index presented in this research is simpler compared to other developed indices in the field of aquifer pollution, however; for more accuracy, the weight of the effect can be determined for any point or non-point pollutant, or other parameters can be used

    Keywords: Aquifer vulnerability, Point pollutions, Well Capture Zone, Meshgin Shahr
  • Shirin Mahdavian, Batool Zeynali *, Bromand Salahi Pages 43-57
    Introduction

    Land use change has a direct impact on hydrological components and water resources and plays an important role in aggravating possible risks such as drought and floods. Therefore, it is necessary to investigate the effects of land use on water components such as runoff. Thus, in this study, the runoff condition of the Kiwi Chai Basin, one of the most important basins in Ardabil province, from an environmental point of view in terms of land use change is investigated using the SWAT model.

    Methods

    ArcGIS 10.1, Envi 5.1, and Ecognition software are used for data processing, classification, and analysis. Also, the method based on radiative transfer models, such as FLAASH, is used as the best method for atmospheric correction. Multiresolution algorithm is applied for segmentation and the nearest neighbor algorithm is used for classification. Then, educational samples are collected from the area using field visits and Google Earth satellite images and used to evaluate the accuracy and precision of the classification. At the end, the Thematic change dynamic detection method is applied in Envi5 to identify the changes that have happened over the years. The SWAT hydrological model is additionally used to investigate the effect of land use changes on the basin's runoff. After extracting the effective parameters in the basin’s outlet, the model is calibrated and validated with SWAT-CUP software and SUFI-2 algorithm. Nash-Sutcliffe indices and coefficient of determination are used to evaluate the results of this stage.

    Results

    In this research, after applying object-oriented land classification, land use map in seven classes of Rainfed agriculture, irrigated agriculture, garden, forest, residential, pasture and water are provided. In the land use map of the basin, pasture cover is the dominant land use class; however, a significant decrease from 1224.18 square kilometers to 1046.59 square kilometers has been observed between 1987 and 2019. The values obtained for R-Factor, P-Factor, R2, NS indicators in the calibration period are, respectively, for Abgarm station (0.53, 0.47,0.71,0.69) and for Firozabad station (0.32,0.3,0.67,0.64) and in the validation period, for Abgram station (0.09,0,0.62,0.56) and for Firozabad station (0.13,0,0.53,0.51), respectively. Based on this, the results obtained in the calibration and validation stage are evaluated as acceptable. The evaluation of the SWAT model's response to land use also shows that, on an annual scale, the amount of flow in Firozabad station has decreases from 3.08 to 2.81 cubic meters per second -8,77percent) and in Abgarm station from 1.11 to 0.96 cubic meters per second (-13.51), which can be attributed to changes in land use, especially the change in the use of pastures and its conversion to rainfed agriculture, gardens, and forests.

    Conclusion

    The trend of land use changes in the basin between 1987 and 2019 has been accompanied by a decreasing trend in rainfed, pasture and water uses and an increasing trend in irrigated agriculture, garden, forest, and residential uses. The high value of the fit of the indicators used in the evaluation of the model indicates that the model has a good capability in simulating the runoff of the basin. Moreover, the model implemented for different land uses illustrates that the flow of the basin in both hydrometric stations in most of the months increase in the short term and decrease in the long term average with the land use change. Continuous land use change is becoming a serious threat to watersheds. Land use change should be controlled in catchment areas, and measures should be taken to stabilize land use change.

    Keywords: land use change, SWAT, Modeling, Remote sensing, Kivi Chai basin
  • Hossein Malekli, Raoof Mostafazadeh *, Abazar Esmali Ouri, Kiomars Sefidi, Shahnaz Mirzaei Pages 59-71
    Background and Aim

    In order to understand the impacts of watershed management (WM) measures and their effect in solving the socio-economic and environmental problems of region, it is necessary to evaluate these measures to improve future activities in watersheds. One of the important aspects in the watershed management decision making (DM) is to consider the stakeholders participation in the planning process. On the other hand, the participation of stakeholders is not same and their opinions on the issue are varied.

    Method

    Therefore, stakeholders in the mentioned watershed were divided into six main groups, and the values of the social network ratios of stakeholder groups regarding the issues discussed during face-to-face interviews were calculated.In this study, the Social Profile Ratio (SPR) method was used to determine effective stakeholder groups in decision-making and implementation of watershed management activities in the Emamkandi watershed in the northern province of Urmia in 1999. The social profile ratio, as a tool for introducing the characteristics of society and stakeholders, plays an important role in informed decision-making by the Watershed Planning Committee, and is calculated based on the scores of components including the position, power, and salience of stakeholders in relation to the issue. Therefore, stakeholders in the mentioned watershed were divided into six main groups, and the values of the social network ratios of stakeholder groups regarding the issues discussed during face-to-face interviews were calculated.

    Results

    According to the results, stakeholders placed more importance on the "importance" component compared to the "position" and "power" components. The social network ratios for all stakeholders were calculated to be greater than one, indicating their agreement with the issue.

    Conclusion

    Overall, based on the results of the study, it can be said that the group of managers and experts from the Agricultural Jihad organization had the highest agreement with the issues raised compared to other groups. The use of local knowledge to create motivation for better participation had the highest social network ratio, and the lowest agreement was related to the issue of the impact of decisions made by institutions and executive organizations on improving the income of watershed residents. The results of the social network ratios for the issue of using local knowledge to create motivation for better participation in watershed management projects showed that three groups of managers, biological experts, and agricultural Jihad experts agreed with the issue raised, and the numerical value of this ratio for managers (equal to 33) indicates the agreement of most managers. In all participating groups except for managers and Agricultural Jihad experts, the social network ratios indicate their disagreement with the issue of involving watershed residents in practical watershed management decisions.

    Keywords: Watershed management decision, Indigenous knowledge, Participation of watershed residents, Social Profile Ratio
  • Seyedehzohreh Hashemi, Abdullah Darzi-Naftchali *, Fatemeh Karandish, Henk Ritzema, Karim Solaimani Pages 73-85
    Background and aim

    In recent years, due to the repeated emphasis of the country's development programs on food security and promotion of self-sufficiency in the production of basic agricultural crops, many efforts have been made for agricultural development. Ignoring the sustainability of the environment, as one of the fundamental pillars of the sustainability of agricultural production systems, has put a lot of pressure on the fragile environment and especially on the aquatic ecosystems. One of the important aspects for assessing the sustainability of regional water resources is how to determine the long-term satisfaction of the environmental flow requirements (EFR) of the resources. This research investigates the satisfaction trend of quantitative and qualitative EFR of surface and groundwater resources in the area of Tajan Irrigation and Drainage Network (TIDN) in Mazandaran province.

    Method

    Hydrological and qualitative EFR of surface water (S.EFR) including Tajan River (T.EFR) and Ab-bandans (A.EFR) and groundwater (G.EFR) was determined for pre (1997- 1984) and post (1998-2019) TIDN periods. Hydrological EFR of Tajan River is calculated using four hydrological methods variable monthly flow (VMF), Tennant, Tasman and Smakhtin. The qualitative EFR of this river is determined based on the three main surface water pollutants in the region, including nitrogen, phosphorus and salinity. The minimum volume of water required to sustainably maintain Ab-bandan ecosystems is considered as A.EFR. Due to the fact that until now no specific method has been provided to determine the EFR of groundwater resources; in this research, by combining hydrologic and qualitative parameters such as the depth of groundwater, salinity and, nitrogen concentrations, the EFR of these resources is determined.

    Results

    The average river flow before and after the operation of TIDN was 14.53 and 8.36 m3 s-1, respectively. Before TIDN, based on MVF, Smakhtin, Tasman, and Tennant methods, the hydrological EFR of the river satisfied in 79.1, 59.2, 69.1, and 90.1% of cases, respectively. The satisfaction was 53.4, 27.1, 41.4, and 73.3% of cases, respectively, during the TIDN operation. From nitrogen and salinity perspectives, the violation rates of the qualitative EFRs of this river during TIDN operation increased by 11.1 and 9.9%, respectively, compared to the pre-TIDN period. EC has the main role in the deficit of qualitative EFR of the river, followed by nitrogen and phosphorus. The operation of TIDN caused an increase in the depth and nitrogen concentration of the groundwater, resulting in an increase in the unstable area regarding these two parameters during the operation period. Before the construction of TIDN, no part of the region had a hydrological EFR deficiency of more than 353 m3, but after that, about 40.6% of the region experienced higher deficiencies than this value. Also, the area with nitrogen related qualitative EFR deficiency rises from 13.4% in pre-TIDN to 35.6% in post-TIDN.

    Conclusion

    The development of TIDN increases the violation of quantitative and qualitative EFR of surface and groundwater resources in the region. Considering the limitation of EFR satisfaction after TIDN, especially in low rainfall seasons, it seems necessary to revise the cropping pattern and irrigation method. Otherwise, the continuation of the current trend, through completely disrupting the ecological balance, will make agriculture unsustainable.

    Keywords: Ab-bandan, Groundwater, Sustainability, Tajan River, Water quality
  • Ebrahim Yousefi Mobarhan *, Samira Zandifar Pages 87-99
    Background and Aim

    Due to the occurrence of drought periods and increased exploitation of the plain, alongside of the agriculture expansion and the rise in groundwater extraction, the level of the groundwater table in the Zanjan plain has decreased, which has resulted in a fall in the level of the groundwater table and a decrease in the efficiency of the wells. The purpose of this research is to investigate and Zoning of Temporal and Spatial of the depth, level and changes of the level of groundwater table of Zanjan plain, trends of depletion and annual changes and temporal monitoring of the drought (GRI) of groundwater resource of Zanjan plain based on the representative hydrograph.

    Method

    In order to carry out this research, the statistics of 69 observation wells are analyzed during 3 time periods (2001-2008, 2008-2013 and 2013-2018). At first, statistical data is collected and after importing the data into the Geographical Information System (GIS), maps of iso-depth, iso-level and zoning changes of the groundwater table are prepared with the interpolation method. The plain hydrograph has been prepared to investigate the long-term changes and fluctuations of groundwater table, as well as to detect the periods of rise and fall of the water level, during the statistical period for the Zanjan plain. Long-term changes and fluctuations of groundwater table are also drawn in the Excel. The phenomenon of drought in the long term causes the reduction of water resources through the drying up of surface and underground streams. For this purpose, the GRI index has been used to temporal monitoring of drought of groundwater resources in Zanjan plain.

    Results

    The results obtain from the maps of the iso-loss show that the highest level of groundwater in the first time period (2013-2018) in the northern part of the plain is 12.4 m, in the second time period (2008-2013) in the southern part and the eastern part of the plain has dropped by 9.4 m and in the third period (2001-2008) in the northwestern parts, it has dropped by 14.5 m. The hydrographs of the groundwater table illustrate that during the period of 20 years, the depletion of the Zanjan plain table is 12.9 m, which means that the water level has depleted by 0.65 m annually on average. This actually indicates the negative changes in the groundwater level in the studied area. The results of the changes in the volume of the Zanjan plain demonstrate that the volume deficit of the Zanjan plain is 705.8 MCM. Also, temporal monitoring of the drought in groundwater resources of the Zanjan plain with the GRI index shows a very descending trend towards drought during the twenty-year period.

    Conclusion

    Groundwater is the main source of agricultural needs, especially in arid and semi-arid areas; therefore, having a sustainable agriculture requires careful management and planning on how to use these resources, which itself requires sufficient knowledge about the spatial changes of the groundwater level in a certain period. In the present research, the investigation of the depletion of the groundwater table, especially in the piezometers of the northern and side parts of the Zanjan plain, shows that this water disaster (groundwater level depletion of about 13 m) is mainly due to the improper management of water resources and the increase in the issuance of permits for deep and semi-deep wells with 61% growth in the last two decades. The negative balance of the plain is so severe that even the good rains of the last few years have not been able to stop the process of lowering the groundwater table. It is recommended to prevent the continuation of the Zanjan plain volume decrease, to manage and control the exploitation of the wells and to prevent any over-exploitation, as well as to use the implementation and development of plain projects to supply the shortage of water resources and feed the plain.

    Keywords: Drought, Groundwater Table, GRI Index, representative hydrograph, reservoir volume
  • Sayyed Mostafah Sadeghi *, Ali Abdzad Gohari Pages 101-111
    Background and Aim

    The increase in water consumption in agriculture has caused irrigation management to be studied by experts and researchers in recent years. Water is one of the most important factors limiting the production of lentils. Increasing water productivity through the application of deficit irrigation methods is one of the important topics in the production of this crop. One of the important needs in agricultural planning is to identify the plant's nutritional needs. Iron is one of the essential elements of low consumption and low mobility that plants need the most among micronutrients. Therefore, the present study was conducted with the aim of investigating the irrigation management and iron nano-chelate on the yield and yield components of lentils in Guilan province.

    Method

    The present experiment is conducted as a split-plot in the form of a randomized complete block design in three iterations in the Deylaman region. The main factor includes four levels namely without irrigation (rainfed), irrigation in the flowering stage, irrigation in the pod formation stage, and irrigation in the flowering and pod formation stage (full) and the sub-factor includes fertilizing nano iron chelate solution during flowering, pod formation time, flowering and podding time and, pre-ripening.

    Results

    The findings of the research demonstrate that the effect of irrigation management and the influence of nano-chelate on grain and biological yields are significant at the level of 1 percent. As a result of irrigation management, the highest grain and biological yields are observed in the flowering and podding stages under irrigation conditions with an average of 1457 and 4380 kg.ha-1, respectively. At different levels of iron nano-chelate fertilizer, in the flowering and podding stage and fertilization in the pre-ripening stage, the highest grain yield is with an average of 834.2 and 861.7 kg.ha-1, respectively, and the maximum biological yield with an average of 3317.4 and 3228.6 kg.ha-1, respectively.

    Conclusion

    With full irrigation, the number of main branches, the number of full pods per plant, and the biological and grain yields increases, and spraying solution of iron nano chelate fertilizer improves the number of nodes in the stem, and the number of full pods in the plant and rises the biological yield. Therefore, full irrigation and use of iron nano chelate fertilizer during the flowering and podding stages are recommended for the local lentil plant in the study area.

    Keywords: production function, nano fertilizer, water productivity, water use
  • Fateme Hooshmanzade, MohammadReza Yazdani *, Seyed Farhad Mousavi Pages 113-125
    Background and Aim

    The lack of water resources in arid and semi-arid regions like our country and the high volume of water losses through evaporation have made the importance of appropriate and practical methods to reduce evaporation from water reservoirs to be more and more clear day by day. Water is one of the most essential human needs. Evaporation is one of the climatic phenomenon in lakes and open space water loss. Different types of decreasing evaporation varied according to regional and economic conditions and environmental issues. On the other hand, in Iran the research conducted regarding reducing and controlling evaporation from water reservoirs is limited. Therefore, the current research is carried out with the aim of using new, economic, and appropriate to climatic conditions and accessible methods to reduce evaporation from water reservoirs, especially agricultural water reservoirs, in the Semnan region.

    Method

    The efficiency of 6 physical covers (white plastic balls, empty bottles, bottles filled with straw and stubble, green canopy net with 50% density, green canopy net with 80% density, and white canopy net with 50% density), after preparation on the sunken Colorado evaporation pans, is evaluated in four periods of about 30 days in fall 2018 and winter of 2019 and spring and summer of 2021. Measuring the amount of evaporation from pans during 4 periods of approximately 30 days in different seasons of the year are done daily at 10:30 in autumn and winter and at 9:30 in spring and summer. It should be noted that the water temperature is also measured using an alcohol thermometer at the same time as the water level reading.

    Results

    Based on the results of measurements, the rate of evaporation from the treatments of white plastic balls, empty bottles, bottles containing straw and stubble, green canopy net with 50% density, green canopy net with 80% density, canopy net White with a density of 50% and the control is equal to 259, 320, 213, 277, 369, 283 and 754 mm, respectively in four periods, which clearly shows a significant reduction in the evaporation of the applying six covers to the amount of 66, 58, 72, 63, 52 and 61 percent compared to the control treatment.

    Conclusion

    In general, according to the efficiency of all the treatments in this research and the application of these covers, taking into account the economic, social conditions and the feasibility of implementation, in order to reduce evaporation from open water reservoirs, especially agricultural water storage pools, it is evaluated as efficient and suitable. Generally, among the methods used, the most efficient related to the bottle filled with straw and stubble, followed by plastic ball treatments and green canopy netting with a density of 80 are evaluated as the most appropriate methods.

    Keywords: Water Loss, plastic ball, Colorado evaporation pan, canopy net, Semnan
  • Arash Ranjbar *, Niazali Ebrahimipak, Arash Tafteh Pages 127-134
    Background and purpose

    Most of the studies that have been conducted in order to investigate the pattern of temporal and spatial changes of rainfall in rainfed areas have finally resulted in determining the trend of total annual, seasonal, and monthly rainfall in the target areas. However, changes in the frequency and intensity of rainfall are among the important parameters that have a great impact on the trend of rainfall and the planning of rainfed areas. The purpose of this study is to investigate the effect of changes in the frequency and intensity of daily rainfall on the trend of annual and seasonal rainfall in Kurdistan province.

    Research method

    For this purpose, the rainfall data of 30 years (1988 to 2017) of four synoptic stations of Sanandaj, Bijar, Qorveh, and Saqez, located in Kurdistan province, were used. After the data homogeneity test, the trend of changes in time series of frequency and amount of rainfall was calculated through the non-parametric Mann-Kendall test and Sen's slope estimator.

    Findings

     The obtained results indicated a decreasing trend between 25 and 31% of total annual rainfall compared to the average of the studied period in four stations and this decrease was related to spring, summer, and winter seasons in most cases. The rainfall trend did not change significantly in the autumn season. Even though the trend of the rainy days in Sanandaj and Qorveh stations had a significant increase of 0.54 and 0.63 days per year, respectively, the results showed that this increase was related to spring rains which have had less intensity than five millimeters per day and cannot be very effective in providing water requirement. The noteworthy point was that the intensity of rainfall has decreased in all stations which is the main reason for the more than 40% decrease in the amount of rainfall during the spring and winter seasons of Sanandaj, Qorveh, and Saqez stations.

    Results

    In general, increasing the frequency of low-intensity rains and decreasing the intensity of rains in rainfed areas can be a serious threat to reducing yield. Therefore, it is necessary to investigate the changes in the frequency and intensity of rainfall, along with its values, in order to determine the distribution pattern of annual and seasonal rainfall in rainfed areas.

    Keywords: rainfall intensity, rainfall frequency, rainfall trend, rainfed farming, Kurdistan province