فهرست مطالب

اکو هیدرولوژی - سال دهم شماره 1 (بهار 1402)

مجله اکو هیدرولوژی
سال دهم شماره 1 (بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/03/27
  • تعداد عناوین: 10
|
  • نرگس عرب، عبدالرسول سلمان ماهینی*، علیرضا میکائیلی تبریزی، توما ویته صفحات 1-15

    سیل از رایج ترین بلایای طبیعی است و خسارت های مالی و جانی فراوانی به جای می‏گذارد. اگرچه میزان بارندگی در بسیاری از مناطق ایران کم است، در بسیاری از مناطق، بیشترین میزان بارندگی سالانه تنها در یک روز یا مدت کوتاهی رخ می‏دهد که منجر به سیل می‏شود. آب روان در جریان سیل به دلیل ساختار زمین شناسی و همچنین، تخریب اکوسیستم می‏تواند بسیار آلوده باشد و اغلب گل و لای زیادی به همراه دارد که بر خسارت های سیل می‏افزاید. برای کاهش خسار ت های احتمالی سیل، برنامه‏ریزان و تصمیم‏گیرندگان باید از زمان و مکان وقوع سیل آگاه باشند. این امر مستلزم استفاده از روش‏های جدید پیش‏بینی سیل و جلوگیری از خسارت‏های آن است. در این مطالعه، از روش یادگیری ماشین درخت تصادفی یا Random Forest (RF) برای پیش بینی مکان وقوع سیل در شهر مشهد استفاده شد و عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تاثیر هر یک از عوامل ارتفاع و شیب متوسط حوضه، جهت شیب، شاخص رطوبت توپوگرافی، شاخص ‏خشکسالی، فاصله از آبراهه‏ها، زمین‏شناسی، کاربری اراضی، تراکم آبراهه‏ها، آبراهه‏ها و میزان بارش حداکثر متوسط سالانه در این پیش‏بینی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج ارزیابی خروجی مدل RF نشان داد مقدار AUC95 درصد است. به طور کلی، نتایج نشان داد مدل RF دارای دقت زیادی در تعیین مناطق حساس به وقوع سیل در حوضه شهر مشهد است.

    کلیدواژگان: ارزیابی خطر سیل‏گیری، جنگل تصادفی، یادگیری ماشین، شهر مشهد، پهنه‏بندی سیل
  • الیاس ریحانی، حسین یوسفی*، محمد میرزاوند، سید جواد ساداتی نژاد صفحات 17-32
    در ایران آب‏های زیرزمینی عنصر اصلی توسعه پایدار هستند. با توجه به افزایش جمعیت، بهره‏برداری بیش از حد، کاهش بارندگی و الگوی کشت نامناسب، آب‏های زیرزمینی با افت زیادی مواجه شده اند. یکی از مواردی که به تصمیم‏گیری و در نتیجه، مدیریت بهینه منابع آب کمک می‏کند، مدل سازی کمی و کیفی آب‏های زیرزمینی است. بنابراین در پژوهش حاضر با توجه به شرایط هیدرولوژیکی و هیدروژیولوژیکی آبخوان کاشان، مدل کمی و کیفی آب زیرزمینی (1388 1396) در شرایط پایدار و ناپایدار با استفاده از مدل Modflow و Seawat در محیط نرم افزار GMS تهیه شده است. بررسی صحت مدل، از طریق آزمون‏های آماری نشان می‏دهد این دو مدل بهترین نتایج را در مدل سازی ارایه داده‏اند که پس از حصول اطمینان از مدل‏ها، روند کنونی آبخوان به بررسی وضعیت تراز آب زیرزمینی و کیفیت آبخوان در دوره (1396 1403) تحت فرض سناریوهای مدیریتی پرداخته شده است. نتایج حاصل از اعمال سناریوی روند کنونی نشان داد در دوره مورد مطالعه حجم آبخوان به میزان 556/1 میلیون متر مکعب کاهش و غلظت TDS به میزان متوسط 33/160 میلی‏گرم در لیتر افزایش خواهد داشت. سناریوی خاموشی چاه‏ها به مدت یک ماه نشان داد طی یک ماه حجم آبخوان به میزان 0147/0 میلیون متر مکعب افزایش و غلظت نمک به میزان متوسط 27/42 میلی‏گرم در لیتر کاهش خواهد داشت. نتایج نشان دهنده توانایی زیاد مدل برای شناخت الگوی پیچیده حاکم بر آبخوان است و تطبیق خوبی بین نتایج مشاهداتی و محاسباتی ایجاد شده است. گسترش آب شور در بخش شمال شرق باعث افت کمی وکیفی در این بخش از آبخوان شده است. با توجه به نتایج به دست آمده، اجرای چندین سناریوی مدیریتی و علمی به طور هم زمان برای جلوگیری از وخیم‏تر شدن اوضاع کمی و کیفی منابع آب زیرزمینی این توصیه می‏شود.
    کلیدواژگان: شبیه سازی، پیشروی آب شور، GMS، دشت کاشان، آب زیرزمینی
  • سید محمد حسینی، صدیقه محمدی*، رضا حسن زاده، مهدی هنرمند صفحات 33-47

    تهیه نقشه خطر سیل‏، نخستین گام در برنامه های مدیریت سیلاب است. در پژوهش حاضر به منظور ارزیابی مخاطره سیلاب در حوضه آبریز هامون- جازموریان از 13 لایه تاثیرگذار در بحران سیل شامل ارتفاع، شیب، جهت شیب، انحنای توپوگرافی، تراکم زهکشی، فاصله از آبراهه، زمین‏شناسی، پوشش گیاهی، کاربری اراضی، بارندگی، شاخص رطوبت توپوگرافی، شاخص قدرت جریان و نوع خاک استفاده شد. برای اولویت‏بندی و تعیین وزن‏ها، روش فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) به صورت ماتریس مقایسات زوجی به کار گرفته شد. سپس هر لایه توسط مدل منطق فازی، بین 0 تا 1 فازی‏سازی شده و وزن‏های به دست آمده از روش AHP در آن‏ها ضرب شدند. در نهایت بر اساس روش ترکیب خطی وزنی با تلفیق 13 لایه اطلاعاتی، نقشه پهنه‏بندی سیل‏گیری به ‏دست آمد. برای اعتبارسنجی نتایج و به عنوان یک واقعیت زمینی، روی هر یک از تصاویر ماهواره‏ای قبل و بعد از سیل به ‏طور جداگانه شاخص آب AWEI اعمال شده و با استفاده از روش تکنیک تعیین تغییرات، مناطق تحت تاثیر سیل مشخص شدند. این مناطق شامل اطراف پهنه هامون جازموریان و مناطق نزدیک به آبراهه‏های اصلی هستند. نتایج حاصل از صحت‏سنجی نقشه مناطق سیل گیر نشان داد روش صحت سنجی گاما در سال های 1371 و 1395 به ترتیب با 96/97 و 18/98 درصد بیشترین مطابقت را با نتایج تصاویر ماهواره‏ای دارد.

    کلیدواژگان: نقشه مخاطره سیل، تصاویر ماهواره‏ای لندست، AWEI، AHP، مدل منطق فازی
  • خسرو عسگریان، رضا شعبانی*، سینا فروزش صفحات 49-59
    موضوع این پژوهش بررسی نقش آب در شکل گیری عناصر معماری، به ویژه فضاهایی که آب در شکل گیری و ساختار آن ها اهمیت دارد است. هدف این پژوهش تعریف انواع عناصر و فضاهای مرتبط با آب و به ویژه حوض در باغ ها و از سوی دیگر بررسی شکل های مختلف آن ها است. روش تحقیق، توصیفی و تحلیلی است، داده ها نخست طبقه بندی و مقایسه و سپس تحلیل شده اند. مبانی نظری تحقیق بر این نکته استوار است که از یک سو پدیده های محیطی و اقلیمی و از سوی دیگر کارکرد خود فضای باغ تاثیر در شکل گیری انواع ساختارهای شکل گیری باغ را دارد. نتایج تحقیق نشان می دهد آب نقش اصلی در شکل گیری باغ داشته به خصوص در نواحی که از نظر آب وهوایی گرم و خشک است و فقدان وجود آب در این مناطق وجود دارد. حوض از غنی ترین و عمده ترین سازه های است که در معماری باغ مورد استفاده قرار گرفته و جنبه نمادین به فضای باغی داده است، ولی در ادوار مختلف تاریخی کمی دستخوش تغییرات شده است. با توجه به وجود عناصر مختلف در باغ ایرانی، آب مهم ترین نقش را در هویت بخشی این معماری را ایفا می کند.
    کلیدواژگان: باغ، باغ ایرانی، آب، عناصر باغ
  • کریم سلیمانی*، بهروز محسنی صفحات 61-75
    پهنه‏بندی خطر سیل به عنوان مشکلی اساسی همواره مورد توجه بسیاری از محققان است. با توجه به نیاز آن به تحلیل مکانی پیچیده از این‏رو، معیارهای متعددی باید ارزیابی شوند. این تحقیق با هدف تهیه نقشه پهنه‏بندی خطر وقوع سیل در حوضه وازرود واقع در استان مازندران انجام گرفته است. به این‏منظور 6 ‏متغیر شیب، کاربری اراضی، گروه هیدرولوژیک، شماره منحنی، پایداری و بارندگی مورد ارزیابی قرار گرفتند. برای وزن‏دهی معیارها و تهیه لایه‏های اطلاعاتی به‏ترتیب از فرایند تحلیل شبکه‏ای (ANP) و GIS بهره گرفته شد. نتایج به دست آمده از تحقیق نشان داد معیار شماره منحنی و شیب به‏ترتیب با مقدار وزنی 42/1 و 00/1 در اولویت اول و دوم اهمیت خطر وقوع سیل هستند. درنهایت، با تلفیق هریک از لایه‏ها و براساس وزن در محیط ‏GIS، نقشه نهایی پهنه‏بندی سیل به‏ دست آمد. نتایج نشان داد 7/78 کیلومترمربع (36/57 درصد) از مساحت منطقه در معرض خطر وقوع سیل (خیلی‏زیاد و زیاد) قرار دارد. این امر با وجود نفوذپذیری متوسط، به‏دلیل دخالت عواملی مانند شماره منحنی بالا، ارتفاع رواناب بیشتر و پوشش مرتعی ضعیف است که با توجه به ارتفاع زیاد و خوش‏نشینی احتمالی منطقه طی سال‏های آتی، مدیران و برنامه‏ریزان منطقه باید با تمهیدات لازم (کنترل ساخت وساز در این مناطق و استفاده از طرح‏های کاربری اراضی و ایجاد پوشش گیاهی)، از خطر وقوع سیل در این مناطق جلوگیری کنند یا آن را کاهش دهند.
    کلیدواژگان: گروه هیدرولوژیک، شماره منحنی، رواناب، فرایند تحلیل شبکه (ANP)
  • کامران یوسفی*، مهرنگ دوستی رضایی، جمال احمدآلی صفحات 77-91
    بخش قابل توجهی از بارش نواحی بالادست حوضه‏های آبریز استان آذربایجان غربی به ویژه در ماه‏های سرد سال به صورت برف است. تحلیل داده‏های این منابع برای مدیریت بهینه سدهای مخزنی منطقه به خصوص در فصل بهار که موسم ذوب برف حوضه‏های مربوطه است، بسیار حایز اهمیت است. در روش‏های سنتی متداول برای برآورد آب معادل ذخیره برفی از رابطه گرادیان ارتفاعی (رابطه رگرسیون خطی بین آب معادل برف با ارتفاع نقاط برف‏سنجی از سطح آب‏های آزاد) استفاده می‏شود، که گاهی به ‏دلیل عدم برازش مناسب، برخی نقاط از محاسبات حذف می‏شوند. در این مطالعه برای داده‏های 65 ایستگاه برف‏سنجی در ماه‏های برفی سال آبی 1399 1400 به جای رابطه گرادیان ارتفاعی، از رگرسیون خطی چهارمتغیره آب معادل با ارتفاع، طول و عرض جغرافیایی (در سیستم مختصات UTM) استفاده شده است که باعث بهبود مشخصات رگرسیون (افزایش حدود 3 برابری A.R.S یعنی مربع ضریب همبستگی تعدیل شده یا همان ضریب تعیین و کاهش حدود 10 هزار برابری سطح معنا‏داری یعنی آلفای ضریب همبستگی) شد. همچنین به منظور بررسی بیشتر، از شبیه‏سازی روابط با شبکه عصبی مصنوعی (پرسپترون سه لایه با 3، 8 و 1 نرون در لایه‏های ورودی، میانی و خروجی) استفاده شد؛ طوری که ضریب همبستگی داده‏های برآوردی با مشاهداتی موجود برای مدل شبکه عصبی مصنوعی منتخب 97/0 به دست آمد.
    کلیدواژگان: آب معادل برف، رگرسیون چند متغیره، شبکه عصبی مصنوعی
  • مصطفی دولتی مهتاج*، علی افروزی صفحات 93-112

    تبخیر به عنوان یکی از عوامل اصلی کاهش منابع آب های سطحی نظیر دریاچه ها و مخازن سدها شناخته شده است. با توجه به تعدد مولفه های موثر بر تبخیر، برآورد صحیح آن همواره مورد توجه محققان حوزه هیدرولوژی بوده است. در این پژوهش ارتفاع تبخیر روزانه از سطح مخزن سد اکباتان با استفاده از روش بیلان انرژی نسبت بوین به عنوان روش پایه، برآورد و با نتایج 20 رابطه مختلف مقایسه شده است. بررسی ها بیانگر آن است که رابطه براتسارت استریکر با مقادیر MSE، MAE و RMSE به ترتیب برابر با 36/0، 41/0 و 60/0 میلی متر بر روز و NSE و R2 برابر با 97/0 و 98/0 بهترین عملکرد را در برآورد تبخیر روزانه از سطح مخزن سد اکباتان داشته است. در مقابل روابط هاربک و ریان هارلمن موجود در گروه روابط انتقال جرم ضعیف ترین عملکرد را داشته اند. همچنین رابطه ارایه شده در این پژوهش برای محاسبه تبخیر از مخزن سد اکباتان با استفاده از پارامترهای آب وهوایی و بدون نیاز به محاسبه ذخیره حرارتی آب با مقادیر MSE، MAE و RMSE به ترتیب برابر با 81/0، 67/0 و 90/0 میلی متر بر روز و NSE و R2 به ترتیب برابر با 93/0 و 94/0 برای داده های آزمایش، عملکرد مطلوبی در برآورد میزان تبخیر داشته است.

    کلیدواژگان: دریاچه، رگرسیون چندمتغیره، رتبه بندی روابط، روش های ترکیبی، سطح آزاد آب
  • جواد دانشی، امیر ناصرین*، سعید جلیلی صفحات 113-125

    استفاده از معادلات پیچیده هیدرولیکی برای تخمین رسوب نیاز به استفاده از داده‏های زیادی دارد که در بسیاری از رودخانه ها در دسترس نیستند. بنابراین، برای برآورد رسوب از معادلات ساده‏تری همچون منحنی سنجه استفاده می‏شود. در برخی موارد منحنی‏های سنجه دقت مناسبی ندارند. برای رفع این مشکل، از ضرایب اصلاحی و تقسیم‏بندی داده‏ها بر مبنای عوامل مختلف استفاده می‏شود. تحقیق حاضر، با هدف امکان‏سنجی استفاده از روش‏های مختلف اصلاحی و تقسیم‏بندی داده‏ها برای افزایش دقت در استفاده از این منحنی‏ها در ایستگاه‏های پاتاوه، قلات و شاه مختار رودخانه بشار استان کهگیلویه و بویراحمد انجام شد. مد‏ل‏های مختلف منحنی سنجه با استفاده از 7 شاخص خطاسنجی ارزیابی شدند. نتایج نشان داد هرگونه تقسیم‏بندی زمانی داده‏ها، دقت تخمین رسوب را افزایش می‏دهد و تقسیم‏بندی ماهانه و فصلی داده‏ها، به ‏طور میانگین، به‏ترتیب 61 و 36 دقت تخمین‏ها را افزایش داد. اگرچه استفاده از مدل حد واسط داده‏ها 70 درصد امتیاز بیشتری از مدل سالیانه داشت ، استفاده از روش اصلاحی فایو موجب کاهش 22 درصدی دقت برآوردها شد. به طور کلی، با وجود تاثیر مثبت مدل های اقلیمی، هیدرولوژیکی و پوشش گیاهی بر افزایش دقت معادلات سنجه، به ترتیب به میزان 35، 28 و 20 درصد، هیچ‏یک مدل برتر نبودند. نتایج تحقیق تایید کرد که تولید و انتقال رسوب معلق در رودخانه تحت تاثیر عوامل مختلفی از جمله عوامل اقلیمی و پوشش گیاهی قرار دارد. توجه به این تغییرات در استفاده از معادلات دبی رسوب موجب افزایش دقت در برآورد رسوب رودخانه می‏شود.

    کلیدواژگان: پوشش گیاهی، سیلاب، شرایط اقلیمی، منحنی سنجه
  • امید حاجی سمیعی، مهدی ملازاده*، محمد اکبری صفحات 127-139
    در دهه‏های گذشته به دلیل برداشت بی‏رویه از منابع آب زیرزمینی، کاهش بارندگی‏ها و افزایش دمای هوا، سطح آب‏های زیرزمینی به شدت کاهش پیدا کرده است. بر اساس پژوهش‏های قبلی، کشور ایران از 130 میلیارد مترمکعب منابع آب زیرزمینی برخوردار بوده؛ اما منابع آب تجدیدشونده در 20 سال گذشته به 110 میلیارد مترمکعب و در شش سال گذشته به کمتر از 100 میلیارد مترمکعب کاهش یافته است. بنابراین مسیله تغییرات سطح آب زیرزمینی و پیش‏بینی این تغییرات از اهمیت ویژه‏ای برخوردار است. در این پژوهش سعی بر آن شد تا مدلی توسعه داده شود که با استفاده از الگوریتم جذب داده به پیش‏بینی این تغییرات بپردازد. علاوه بر این، یک مدل یادگیری عمیق نیز به‏ عنوان مدل رقیب توسعه داده شد تا نتایج حاصل از مدل پیشنهادی با آن مورد مقایسه قرار گیرند. استان خراسان جنوبی به‏ عنوان مطالعه موردی برای مدل‏سازی انتخاب شد. مقایسه بین مدل پیشنهادی و رقیب نشان داد مدل پیشنهادی توانایی بسیار زیادی در پیش‏بینی داشته و دقت آن حدود دقت مدل رقیب است. براساس این ارزیابی، برای مدل پیشنهادی و مدل رقیب، ضریب تبیین () به ترتیب برابر 91/0 و 95/0 و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) به ترتیب برابر 18/0 و 20/0 به دست آمدند. همچنین ارایه‏ صریح روابط و پارامترهای مدل در کنار ارایه‏ عدم قطعیت‏ها و یک بازه‏ اطمینان‏پذیری، از سایر مزایای مدل پیشنهادی است که می‏تواند آینده گسترده‏ای را برای الگوریتم‏های جذب داده فراهم آورد. البته مدل‏های یادگیری ماشین و یادگیری عمیق که امروزه کاربرد گسترده‎‏‏ای دارند، چنین مزایایی را ارایه نمی‏کنند.
    کلیدواژگان: سطح آب زیرزمینی، الگوریتم فیلتر ذره، ماهواره GRACE، یادگیری عمیق، داده ماهواره‏ای
  • فرهاد بهزادی، سید مهدی هاشمی شاهدانی* صفحات 141-158
    چارچوب‏های حسابداری آب به عنوان یک سیستم پشتیبانی تصمیم مدیریت آب در سطح حوضه‏های آبریز، جایگاه ویژه‏ای بین پژوهشگران و مدیران صنعت آب پیدا کرده است. هدف اصلی این پژوهش، ارایه یک روش کاربردی به منظور تدقیق سهم منابع آب سطحی و زیرزمینی در جدول های تامین/مصرف فیزیکی چارچوب حسابداری آب زیست محیطی اقتصادی (SEEWA-Water) در مقیاس شبکه آبیاری، به عنوان یک سیستم کوچک مقیاس مدیریت آب است. ضرورت به کارگیری یک سیستم حسابداری آب برای مقیاس‏های مدیریتی کوچک‏، شفاف‏سازی میزان مصارف و منابع در بهره‏برداری معمول و تهیه یک پایگاه داده مورد اعتماد برای ارایه راهکارهای بهبود عملکرد بهره‏برداری است. روش انجام تحقیق عبارت است از: 1) تحلیل مکانی توزیع آب سطحی بر پایه نتایج شبیه‏سازی تحویل آب بین آبگیرهای درجه 2و 3 در شبکه آبیاری با استفاده از مدل انتگرالی تاخیری؛ 2) تحلیل داده‏های مشاهدانی چاه‏های بهره‏برداری دارای مجوز واقع در محدوده شبکه و ارزیابی مکانی میزان برداشت آب زیرزمینی در هر محدوده واحد زراعی درجه 3 در محیط GIS؛ 3) به‏روزرسانی میزان تقاضای آب کشاورزی بر پایه محاسبه نیاز آبی محصولات غالب آخرین الگوی کشت در شبکه توسط نت‏وات و مقایسه آن با مقادیر حق آبه سنتی است. روش معرفی شده در شبکه آبیاری آبشار اصفهان، به عنوان مطالعه موردی این تحقیق، استفاده شد. نتایج شبیه‏سازی توزیع آب سطحی، تحت سناریوهای مختلف بهره‏برداری کانال‏های اصلی و فرعی شبکه آبشار نشان داد متوسط شاخص کفایت توزیع آب سطحی در محدود‏های 94-69 درصد، 86-41 درصد و 78-21  درصد به ترتیب در منطقه بالادست، میانی و پایین‏دست شبکه است. همچنین تحلیل مکانی توزیع آب سطحی و برداشت آب زیرزمینی بیانگر آن است که سهم آب زیرزمینی در تامین تقاضای کشاورزی 96/3 درصد و 54/5 درصد به ترتیب در محدوده شمالی و جنوبی شبکه به دست آمد. نتایج به دست آمده مبنای تکمیل جدول تامین فیزیکی آب قرار گرفت و به‏تفکیک محصولات اصلی الگوی کشت ارایه شد. شایان یادآوری است که روش ارایه شده در تکمیل اطلاعات جدول فیزیکی تامین آب روش حسابداری آب اقتصادی زیست‏محیطی این پژوهش قابلیت استفاده برای تمام شبکه‏های آبیاری ایران را دارد.
    کلیدواژگان: روش حسابداری آب زیست محیطی اقتصادی، تحلیل مکانی توزیع آب سطحی، شبیه‏ سازی هیدرولیکی، مدیریت اطلاعات، شبکه آبیاری آبشار
|
  • Narges Arab, Abdulrassoul Salman Mahiny *, Alireza Mikaeili Tabrizi, Thomas Houet Pages 1-15

    Flood is one of the most common natural disasters that causes significant financial and human losses. Although rainfall is low in many parts of Iran, in some areas, the highest amount of annual rainfall occurs in just one day or a short period, leading to floods. Due to geological structure and ecosystem destruction, the surface water during floods can be highly polluted and often carries a lot of sediment, which increases flood damage. To reduce potential flood damage, planners and decision-makers must be aware of the time and location of floods. This requires the use of new methods for predicting floods and preventing their damage. In this study, the Random Forest (RF) machine learning method was used to predict the location of floods in Mashhad city, and its performance was evaluated. The impact of each factor including average basin elevation and slope, slope direction, topographic moisture index, drought index, distance from waterways, geology, land use, waterway density, waterways, and maximum average annual rainfall was also examined in this prediction. The evaluation results of the RF model output showed an AUC value of 95%. Overall, the results showed that the RF model has high accuracy in identifying flood-prone areas in the Mashhad city basin.

    Keywords: Flood Risk Assessment, Random forest, Machine learning, Mashhad city, flood zoning
  • Elyas Reyhani, Hossein Yousefi *, Mohammad Mirzavand, Seyed Javad Sadatinejad Pages 17-32
    Groundwater is the main component of sustainable development in Iran. Due to population growth, over-exploitation, reduced precipitation, and inappropriate cultivation practices, water storage has significantly declined. Therefore, it is imperative to model groundwater and predict the future state of the aquifer for effective management. In this study, we have modeled the qualitative and quantitative changes of the Kashan aquifer. Based on the hydrological and hydrogeological conditions of the Kashan plain aquifer, we developed a groundwater quantity and quality model (2009-2015) under stable and unstable conditions using the MODFLOW and SEAWAT models in the GMS software. The models were validated through statistical evaluation, demonstrating their accuracy in modeling. Once the models were validated, we assessed the status and quality of the aquifer for the next period (2016-2023) by considering various practical scenarios. Applying the current trend scenarios revealed a projected decrease in aquifer volume to 1.556 Mm3 and an average increase in salt density of quality wells to 160.33 ppm in the next period. Conversely, when simulating the scenario of shutting off wells for a month, the aquifer volume was projected to increase to 0.0147 Mm3, and the salt density of quality wells would decrease to an average of 42.27 ppm during that one-month period. These results highlight the model's capability to accurately recognize and predict observed and calculated outcomes. The expansion of saline water in the northeastern part of the aquifer has resulted in a decline in both quantity and quality in that region. Finally, implementing multiple management and scientific scenarios concurrently is crucial to prevent further deterioration of the quantitative and qualitative status of water resources in this region.
    Keywords: simulation, Saltwater intrusion, GMS, Kashan Plain, Groundwater
  • Seyed Mohammad Hosseini, Sedigheh Mohamadi *, Reza Hassanzadeh, Mehdi Honarmand Pages 33-47

    This research set out to assess the flood risk in the Hamoon-Jazmoorian catchment applying 13 affecting factors as informative layers including elevation, slope, slope direction, topographic curvature, drainage density, distance from the waterway, geology, vegetation, land use, rainfall, topographic moisture index, flow strength index and soil type. To this end, the Analytical Hierarchy Process (AHP) method was applied in the form of a matrix of paired comparisons for prioritizeing and determineing the weight. Then each layer was made fuzzy between 0 and 1 by fuzzy logic model and the weights obtained by AHP method were multiplied in them. Next, based on the method of linear-weighted combination with the integration of 13 layers of information, a flood zoning map was obtained. Finally, the AWEI index was applied to each satellite image before and after the flood separately to validate the results as a ground reality, in which the areas affected by the flood situating around Hamoon-Jazmoorian and areas close to the main waterways were determined using the technique of changes determination. The results of the validation of the map of the flooded areas revealed that the gamma validation method in 1992 and 2016 has the highest consistent with the results of satellite images with 97.96 % and 98.18 % of similarity, respectively.

    Keywords: flood risk map, Landsat satellite images, AWEI, AHP, Fuzzy logic model
  • Khosro Asgarian, Reza Shabani *, Sina Forozesh Pages 49-59
    The subject of this research is to investigate the role of water in the formation of architectural elements, especially spaces where water is important in their formation and structure. The purpose of this research is to define the types of elements and spaces related to water, especially the pond in gardens, and on the other hand, to investigate their different forms. The research method is descriptive and analytical, the data are first classified and compared and then analyzed. The theoretical basis of the research is based on the fact that, on the one hand, environmental and climatic phenomena and on the other hand, the function of the garden space itself have an effect on the formation of various garden structures. The results of the research show that water plays a major role in the formation of gardens, especially in hot and dry areas and there is a lack of water in these areas. The pond is one of the richest and most important structures used in garden architecture and has given a symbolic aspect to the garden space, but it has undergone some changes in different historical periods. Due to the presence of various elements in the Iranian garden, water plays the most important role in the identity of this architecture.
    Keywords: Garden, Iranian garden, Water, garden elements
  • Karim Solaimani *, Behrooz Mohseni Pages 61-75
    Flood risk zoning as a fundamental problem is always the concern of many researchers. Due to its need for detailed spatial analysis, therefore, several criteria should be evaluated. This research has been conducted with the aim of preparing a flood risk zoning map in the Vazroud watershed located in Mazandaran province. For this purpose, 6 variables were evaluated slope, land use, hydrological group, curve number, stability, and rainfall. Network analysis process (ANP) and GIS were used to weigh the criteria and prepare information layers, respectively. The results obtained from the research showed that the criteria of curve number and slope with a weighted value of 1.42 and 1.00 are the first and second priorities of flood risk. Finally, the final flood zoning map was obtained by merging each of the layers and based on the weight in the GIS environment. The results showed that 78.7 km2 (57.36 %) of the area is at risk of flooding (high and very high). Despite the medium permeability of the soil, this is due to the involvement of factors such as high curve number, higher runoff depth, and poor vegetation cover, which due to the high altitude and possible prosperity of the region in the future, planners should take necessary procedures (construction control and construction in these areas and the use of land use plans and planting vegetation), prevent or reduce the risk of flooding in these areas.
    Keywords: Hydrologic Group, curve number, Runoff, Analytical Network Process (ANP)
  • Kamran Yousefi *, Mehrang Dusti Rezaei, Jamal Ahmadaali Pages 77-91
    A significant part of the precipitation in the upstream areas of the watersheds of West Azerbaijan province is in the form of snow, especially in the cold months of the year. Analyzing the data of these sources is very important for the optimal management of reservoir dams in the region, especially in spring, which is the season of snow melting in the respective basins. In common traditional methods for estimating water equivalent of snow storage, the height gradient relationship (linear regression relationship between water equivalent of snow and the height of snow measuring points from the surface of the oceans) is used, which sometimes due to lack of proper fit, some points are removed from the calculations. In this study, for the data of 65 snow measuring stations in snowy months of the water year 2020-2021, instead of the relation of altitude gradient, the four-variable regression of water equivalent to altitude, longitude and latitude (in the UTM coordinate system) was used. It improved the regression characteristics (an increase of more than 3 times the A.R.S., i.e. the square of the adjusted correlation coefficient, or the coefficient of determination, and a decrease of more than 10,000 times the significance level, i.e. the alpha of the correlation coefficient). Also, in order to further investigate, the simulation of relationships with artificial neural networks (selected network: three-layer perceptron with 3, 8 and 1 neurons in the input, middle and output layers) was used; So that the correlation coefficient of the estimated data with the available observations for the selected artificial neural network model was 0.97.
    Keywords: Snow water equivalent, multivariate regression, Artificial Neural Network
  • Mostafa Dolatimahtaj *, Ali Afruzi Pages 93-112

    Evaporation is known as one of the main factors in reducing surface water resources such as lakes and dam reservoirs. Due to the multitude of components affecting evaporation, its correct estimation has always been of interest to researchers in the field of hydrology. In this research, the daily evaporation from the surface of the Ekbatan dam reservoir has been estimated using the Bowen ratio energy budget method as the basic method and compared with the results of 20 different equations. Investigations indicate that the Brutsaert-Stricker equation with MSE, MAE, and RMSE values equal to 0.36, 0.41, and 0.60 mm/day, respectively, and the NSE and R2 equal to 0.97 and 0.98, respectively, had the best performance in estimating daily evaporation rate from the surface of Ekbatan dam reservoir. On the other hand, Harbeck and Ryan-Harleman equations, in the group of mass transfer equations, have performed the weakest. Also, the relationship presented in this research to calculate evaporation from Ekbatan dam reservoir using weather parameters and without the need to calculate thermal storage of water with MSE, MAE, and RMSE values equal to 0.81, 0.67 and 0.90 mm/day, respectively, and the NSE and R2 equal to 0.93 and 0.94, respectively, for the test data have a good performance in estimating the evaporation rate.

    Keywords: Lake, Multivariable regression, Equation ranking, Combination methods, Open-water surface
  • Javad Daneshi, Amir Naserin *, Saied Jalily Pages 113-125

    Using complex hydraulic equations to estimate river sedimentation requires a lot of data that is not available in many rivers. Therefore, simpler equations such as the Sediment rating curve (SRC) are used to estimate river sediment load. In some cases, rating curves are not accurate enough. To solve this problem, applying correction coefficients and temporal classification of discharge and sediment data based on the different factors. The present study was conducted with the aim of evaluating the effect of different correction methods and data classification to increase the accuracy of SRC in the Bashar river, southwest of Iran. The models were examined by 7 statistical criteria. The results showed that any temporal classification of the data increases the accuracy of sediment estimation and applying monthly and seasonal models, on average, increased the accuracy of estimates by 36 and 61 percent. Although using the middle of the classes model had 70% more points than the annual model. However, using the FAO correction method caused a 22% decrease in the accuracy of the estimates. In general, despite the positive effect of climatic, hydrological and vegetation models on increasing the accuracy of SRC, by 35, 28 and 20%, respectively, none of the models were superior. The results confirmed that the production and transfer of suspended sediment in the river are influenced by various factors such as climatic factors and especially the presence of vegetation. Paying attention to these changes in the use of discharge-sediment equations increases the accuracy of SRCs.

    Keywords: Climate Condition, Flood, rating curve, vegetation
  • Omid Hajisamiei, Mahdi Mollazadeh *, Mohammad Akbari Pages 127-139
    In the past decades, due to excessive extraction of underground water resources, decrease in rainfall and increase in air temperature, the level of underground water has decreased drastically. According to previous researches, Iran has 130 billion cubic meters of underground water resources; but in the last 20 and six years, renewable water resources have decreased to 110 and less than 100 billion cubic meters, respectively. Therefore, the issue of underground water level changes and the prediction it, is of particular importance. Therefore, in this research, a model was developed to predict these changes using the data absorption algorithm. In addition, a deep learning model was also developed as a competing model to compare the results of the proposed model with it. South Khorasan province was selected as a case study for modeling. The comparison between the proposed model and the competing model showed that the proposed model has a very high prediction ability and its accuracy is close to the accuracy of the competitor model. Based on this evaluation, for the proposed model and the competing model, (R2) was equal to 0.91 and 0.95, and the root mean square error (RMSE) was equal to 0.18 and 0.20, respectively. Also, explicit presentation of equations and parameters of the model along with providing uncertainties and a confidence interval are other advantages of proposed model that can provide a wide future for data absorption algorithms. Meanwhile, machine learning and deep learning models, that are widely used today, do not provide such benefits.
    Keywords: Groundwater level, Particle Filter Algorithm, GRACE satellite, Deep learning, Satellite data
  • Farhad Behzadi, Seied Mehdy Hashemy Shahdany * Pages 141-158
    The primary purpose is to introduce a systematic approach to determine the surface and groudwater resources contributions in the agricultural water supply as the primary basis for completing the physical water supply table in the customized System of Environmental-Economic Accounts for Water (SEEA-Water) to be employed in a scale of an irrigation district. The developed methodology is based on 1) spatial analysis of surface water distribution within the irrigation district upon the developed hydraulic simulation model for the main and secondary canals, 2) spatial evaluation of extracted water from exploitation tubewells located within the district, & 3) updating the agricultural water demands based on the dominant crops of the latest cultivation pattern and comparing it with the values of traditional water rights. Also, the parameters of the physical water supply table were customized in the SEEWA-Water framework that can be used for managerial purposes at the scale of an irrigation district. The effectiveness of the proposed method was investigated in the Abshar Irrigation District, Isfahan. Simulating the surface water distribution within the entire main and laterals off-takes conducted through developing an integral-delay simulator model. In this regard, surface water distribution regionalization and spatial analysis of water extracted from the aquifer were conducted in GIS and provided in the form of two separate layers. The update of agricultural water demand was carried out based on the latest cultivation pattern in the region using Netwat. The simulation results of surface water distribution indicated the decreasing trend of surface water distribution adequacy from upstream to downstream units in the two main canals and some laterals. The spatial analysis results were presented by determining the share of surface and groundwater resources by separating the entitled villages - based on the management point of view- and based on the main crops of the cultivation pattern, based on the water accounting point of view. Finally, the values of the customized parameters of the SEEWA-Water' physical supply table were calculated and reported. It needs to mention that in addition to the presented systematic method, the customized components of the physical supply table of the SEEWA-Water accounting method were presented in a way that can be employed in other Iranian irrigation districts.
    Keywords: Environmental-Economic Water Accounting, Spatial Analysis of Surface Water Distribution, Hydraulic Simulation, Information Management, Abshar Irrigation District