فهرست مطالب

پژوهش های آبخیزداری - پیاپی 139 (تابستان 1402)

نشریه پژوهش های آبخیزداری
پیاپی 139 (تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/07/30
  • تعداد عناوین: 8
|
  • حمید خدامرادی، عبدالواحد خالدی درویشان*، سید حمیدرضا صادقی صفحات 2-17
    مقدمه و هدف

    خاک جزیی از هر بوم سازه و یکی از با ارزش ترین منابع مهم تولید غذا در هر کشور است که نقش بسزایی در ادامه ی حیات بشر دارد. امروزه فرسایش خاک از مهم ترین تهدیدهای منابع آب و خاک به شمار می آید و به یکی از مشکلات مهم محیط زیستی بشر تبدیل شده است. خاک از امنیت غذایی و کیفیت محیط زیست که هر دو برای زندگی انسان ضروری هستند، پشتیبانی می کند. هدف انجام این پژوهش ارزیابی عملکرد اقدام های آبخیزداری در زیرآبخیز نمونه ی آبخیز معرف خامسان بود. دریاچه ی سد مخزنی گاوشان در تراز بیشینه تا خروجی آبخیز خامستان عقب نشینی کرده است. این موضوع سبب شده فرسایش خاک حاصل از این آبخیز مستقیما و با طی کم ترین فاصله وارد دریاچه سد گاوشان شود؛ از این رو ارزیابی عملکرد اقدام های انجام شده در این آبخیز به ویژه براساس نقشه ی توزیعی فرسایش و رسوب امری بسیار مهم می باشد.

    مواد و روش ها

    مرحله ی اول اندازه گیری فرسایش خاک با استفاده از سزیم-137، انتخاب منطقه ی شاهد یا مرجع است. از نقشه های شیب و کاربری زمین ها برای تعیین نهایی نقاط نمونه برداری در این پژوهش استفاده شد. پس از اندازه گیری فعالیت سزیم-137 (بکرل در کیلوگرم خاک)، برای محاسبه ی فرسایش خاک نیاز به موجودیت سزیم-137 در هر مترمربع نمونه ی خاک است. فعالیت سزیم-137 نقاط مرجع با درصد سزیم-137 باقی مانده در نقاط پژوهش مقایسه شد. اگر فعالیت سزیم-137 نمونه های خاک کم تر از فعالیت در نیم رخ مرجع بود ازدست رفتن خاک و فرسایش رخ داده است. افزایش فعالیت سزیم-137 در نمونه های خاک در مقایسه با نیم رخ مرجع بیان گر انتقال خاک به محل نمونه برداری خاک بود و به عنوان محل رسوب گذاری در نظر گرفته شد.  

    نتایج و بحث:

    نتایج مقایسه ی نقاط همانند در کاربری مرتع در هر دو زیرآبخیز نمونه و شاهد نشان داد که شرایط رسوب گذاری بر فرسایش غالب است. اندازه ی رسوب گذاری در کاربری مرتع همراه با اقدام های آبخیزداری (بانکت بندی، بذرپاشی و قرق) در زیرآبخیز نمونه با شیب 30-20% بیش تر از مرتع با همان ویژگی ها در زیرآبخیز شاهد بود. در کاربری مرتع همراه با اقدام های آبخیزداری در شیب بیشتر از 60-30 % شرایط فرسایشی غالب بود، اما فرسایش در شرایط حفاظت شده در مقایسه با نقطه ی همانند در زیرآبخیز شاهد کم تر بود.

    نتیجه گیری و پیشنهادها:

    نتایج اندازه ی فرسایش و رسوب گذاری در هر دو زیرآبخیز نمونه و شاهد در کاربری مرتع با شیب 30-20 % نشان داد که شرایط رسوب گذاری غالب است. اما اندازه ی رسوب گذاری در مرتع همراه با اقدام های آبخیزداری در زیرآبخیز نمونه افزایش 1445/65 درصدی را در مقایسه با مرتع بدون اقدام های حفاظتی در زیرآبخیز شاهد نشان داد که این یافته گویای تاثیر مثبت اقدام های آبخیزداری در مراتع زیرآبخیز نمونه با شیب 30-20 % است. این یافته نشان دهنده ی اثر ویژه ی بانکت بندی بر افزایش تله اندازی رسوب کاهش حجم و سرعت رواناب و در نتیجه کاهش قدرت انتقال رسوب است. همچنین در شیب 60-30 % نیز اگرچه در هر دو زیرآبخیز نمونه و شاهد شرایط فرسایش غالب بود، اما اقدام های آبخیزداری در کاربری مرتع در زیرآبخیز نمونه در مقایسه با نقطه ی همانند در زیرآبخیز شاهد کاهش 28/57 درصدی اندازه ی فرسایش خاک را نشان داد. با توجه به عملکرد مثبت اقدام های آبخیزداری به ویژه بانکت بندی، پیشنهاد می شود از این اقدام در سایر آبخیزهای مشابه با آبخیز معرف خامسان نیز استفاده شود.

    کلیدواژگان: بانکت بندی، توزیع مکانی فرسایش، رسوب دهی، قرق، نسبت تحویل رسوب
  • پیام ابراهیمی* صفحات 18-35
    مقدمه و هدف

    استفاده از شبیه سازی های ترکیب شده با نمایه ی خشک سالی دقت پیش بینی را افزایش می دهد. رویکرد اکتشافی زمینه ی هشدار اثرهای خشک سالی و امکان ساز و کارهای حمایت مالی و بیمه ای جوامع محلی را فراهم می کند. مهم ترین بخش، کاهش آثار خشک سالی و بهبود دقت سامانه های پیش بینی کننده است.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش دقت شبیه سازی جدید انفیس ترکیب شده با محاسبه ی عددی فراابتکاری کلونی مورچه ها در پیش بینی خشک سالی با شبیه سازی انفیس معمولی مقایسه شد. عملکرد شبیه سازی با استفاده از خطای جذر میانگین مربع ها، میانگین مطلق خطا و ضریب تعیین ارزیابی شد.

    نتایج و بحث:

    اعتبارسنجی شبیه سازی در نمایه ی 3 ماهه نشان داد اندازه ی خطای مطلق و خطای جذر میانگین مربع ها در ایستگاه زابل با کاربرد شبیه سازی انفیس کمتر است. در این پژوهش در آبخیز زابل، شبیه سازی های انفیس (سامانه ی بهره وری عصبی حالتی سازگار) و انفیس همراه با محاسبه ی عددی فراابتکاری کلونی مورچه ها برای پیش بینی خشک سالی بررسی شد. نتایج نشان داد که پیش بینی خشک سالی با استفاده از داده های بارش ماهانه ی ایستگاه های هم دید زابل (1399-1362)، زهک (1399-1373) و روش بهینه سازی کلونی مورچه ها سبب بهبود عملکرد شبیه سازی انفیس شده است. اندازه ی آزمون ضریب تعیین پیش بینی شبیه سازی انفیس همراه با محاسبه ی عددی فراابتکاری کلونی مورچه ها در بازه های 3، 6، 9 و 12 ماهه، به ترتیب برابر با 0/738، 0/854، 0/801 و 0/898 در ایستگاه زابل و 0/792، 0/804، 0/759 و 0/887 در ایستگاه زهک بود. علاوه بر این شبیه سازی انفیس-کلونی مورچه ها ضریب تعیین بالاتری داشت. اعتبارسنجی شبیه سازی نمایه ی 3 ماهه شبیه سازی انفیس-کلونی مورچه ها اندازه ی خطای مطلق و خطای جذر میانگین مربع ها کمتر و ضریب تعیین آن بالاتر بود. در ایستگاه زهک نیز شبیه سازی انفیس در آموزش 3 ماهه دقت بالاتری داشت، اما در بخش اعتبارسنجی برتری با شبیه سازی انفیس-کلونی مورچه ها بود. به طورکلی در نمایه ی SPI سه ماهه، آموزش شبیه سازی انفیس دقت بالاتری داشت اما در اعتبارسنجی شبیه سازی انفیس-کلونی مورچه ها برتری داشت.

    نتیجه گیری و پیشنهادها:

    بهینه سازی با کاربرد کلونی مورچه ها مبتنی بر جمعیت داده ها به تدریج راه حل های پیشنهاد شده را به راه حل بهینه ی سراسری نزدیک می کند. این مسیله سبب افزایش کارایی محاسبه ی عددی کلونی مورچه ها در مقایسه با انفیس در پیش بینی خشک سالی شد. شبیه سازی انفیس ترکیب شده با کلونی مورچه ها خصوصیت کارایی برای مسایلی با مقیاس بزرگ در زمان کوتاه از روش خود تنظیمی پیشنهاد داد. این خصوصیت ها برای داده های طبیعی دارای الگوی هندسی نامنظم و یا داده های ثبت شده با حجم بالا هزینه ی محاسباتی را کاهش دادند. شبیه سازی هایی که بهینه سازی می کنند در نقاط بهینه محلی دچار خطا می شوند. این در حالی است که شبیه سازی انفیس-کلونی مورچه ها فضای شبیه سازی برای پیش بینی خشک سالی را سراسری ارزیابی کرد. مقایسه ی شبیه سازی انفیس با محاسبه ی عددی های دیگر و انتخاب بهترین شبیه سازی برای آبخیز زابل پیشنهاد می شود.

    کلیدواژگان: انفیس، پیش بینی، خشک سالی، کلونی مورچه ها، نمایه ی بارش میزان شده
  • مهدی تیموری*، امید اسدی نلیوان، سارا الهی صفحات 36-52
    مقدمه و هدف

    خشک سالی ها مجموعه ای از اثرهای محیط زیستی، اجتماعی و اقتصادی منفی را در یک منطقه یا کشور دارند. از این رو استفاده و تحلیل از یک شاخص ماهانه که بتواند علاوه بر اندازه ی بارش، اثر تبخیر را نیز در اندازه ی عددی شاخص در نظر بگیرد، در تعیین سنجه های خشک سالی بسیار مفید است. سنجه های مختلف نیز ترکیبی از متغیرها با توزیع حاشیه ای متفاوت بوده و به این منظور تحلیل آماری آنها مشکل است. بنابراین برای تعیین ساختار وابستگی بین دو یا چند متغیر تصادفی می توان از تابع های کاپولا استفاده کرد که توزیع حاشیه ها از مدل سازی ساختار وابستگی بین متغیرها جدا می شود.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش از شاخص شناسایی خشکی (RDI) برای تعیین شدت و فاصله های خشک سالی شش ایستگاه هواشناسی استان خراسان شمالی بین سال های 1397-1367 استفاده شد، و از تابع های کاپولا به منظور تحلیل هم زمان شدت و مدت مزبور نیز استفاده شد. 26 تابع مختلف کاپولا با استفاده از اندازه های آماره های مختلف بررسی شد. همچنین از دو روش بهینه سازی محلی و شبیه سازی مونت کارلوی زنجیره ی مارکف با تخمین گر بیزین جهت برآورد عددی توزیع پسین سنجه های کاپولای منتخب استفاده شد. برای ارزیابی برازش کاپولا های مختلف نیز از معیارهای رایج اندازه گیری برازش مناسب کاپولا های مختلف شامل میانگین مربع های خطا، معیار اطلاعات بیزی، اطلاعات آکاییکه و معیارکارایی نش-ساتکلیف استفاده شد.

    نتایج و بحث:

    در تمام ایستگاه ها اندازه ی ضریب همبستگی با دو آزمون پیرسون و کندال مثبت بود و روند یکسانی داشتند. نتایج آزمون کولموگروف اسمیرنوف در سطح معنی داری پنج درصد جهت انتخاب توزیع بهینه نشان داد که توزیع پارتوی تعمیم یافته برای شدت و مدت خشک سالی ایستگاه بجنورد و توزیع نمایی برای سایر ایستگاه ها به عنوان توزیع برازش یافته مناسب تر است. تابع بهینه برای ایستگاه های بجنورد و مانه و سملقان تابع بور، ایستگاه های جاجرم و شیروان، تابع جو، ایستگاه فاروج، تابع گالامبوس و ایستگاه اسفراین، تابع BB1 بود. نتایج روش بهینه سازی محلی مطابقت بالایی با روش مونت کارلوی زنجیره ی مارکف دارد. برای دوره ی بازگشت 100 ساله در ایستگاه بجنورد شدت خشک سالی 6/8، در ایستگاه اسفراین شدت خشک سالی 7/8، در ایستگاه فاروج شدت خشک سالی 7/5، در ایستگاه جاجرم شدت خشک سالی 7/8، در ایستگاه مانه و سملقان شدت خشک سالی 8 و در ایستگاه شیروان شدت خشک سالی 8/2 به دست آمد.

    نتیجه گیری و پیشنهادها:

    این پژوهش، قابلیت بالای تابع های کاپولا در حل مسایل دو متغیره را نشان داد و استفاده از تمام تابع های ممکن در انتخاب توزیع های حاشیه ای و کاپولا در حل مسایل را توصیه می کند. همچنین مطابقت بالای دو روش بهینه سازی محلی و مونت کارلوی زنجیره ی مارکف برای برآورد فراسنجه های تابع ها به دلیل طول دوره ی آماری کم استفاده است. بررسی قابلیت های این تابع ها در حل موضوع های چندمتغیره، اجرای سایر برآوردگرهای مونت کارلوی زنجیره ی مارکف و استفاده از داده های طولانی تر برای مقایسه ی الگو های مختلف بهینه سازی در پژوهش های آینده پیشنهاد می شود.

    کلیدواژگان: تابع مفصل، حداکثر درست نمایی، شاخص شناسایی خشکی، معیار AIC، معیار BIC
  • ایمان صالح*، مجید خزایی، حمیدرضا پیروان، بهروز واعظی صفحات 53-70
    مقدمه و هدف

    امروزه در راستای مبارزه با مشکل فرسایش خاک، استفاده از روش های جدید به جای روش های سنتی برای شناخت صحیح تر و انجام برنامه ریزی های مناسب تر ضروری است. ارزان ترین و مناسب ترین راه حفاظت خاک، استفاده از پوشش گیاهی است. ازاین رو با توجه به هزینه های بسیار و اثرهای زیان آور زیست محیطی روش های سازه ای (مکانیکی) در مقایسه با روش های زیستی حفاظت خاک، این پژوهش با هدف بررسی کاشت دو رقم ماشک علوفه ای به عنوان راهکار زیستی، اقتصادی و دوستدار محیط زیست و تاثیر آنها بر کاهش رواناب، رسوب و بهبود خصوصیت های خاک انجام شد.

    مواد و روش ها

    این بررسی با استفاده از کرت های آزمایشی استاندارد با ابعاد 1/8×22 متر و شیب 9% انجام شد، به طوری که جمعا نه کرت آزمایشی شامل سه تیمار و سه تکرار در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی نصب و اجرا شد. سه تیمار بررسی شده در این آزمایش شامل ماشک مراغه، ماشک گلشن و گندم بومی منطقه (تیمار شاهد) بود که کاشت بذر رقم های ماشک بررسی شده هم زمان با کشت گندم در پاییز برای مدت دو سال متوالی 1399 و 1400 انجام شد. سرانجام، میانگین داده های به دست آمده ی رواناب و رسوب و پایداری خاک دانه ها مقایسه و تجزیه و تحلیل آماری شد.

    نتایج و بحث:

    گیاهان علوفه ای بررسی شده به طور کلی بر کاهش رواناب و رسوب خروجی از کرت های آزمایشی اثر قابل توجهی داشتند که این یافته نشان دهنده ی اهمیت و نقش مهم استفاده از این گیاهان در راستای اهداف حفاظت خاک و آب است. در منطقه ی بررسی شده به طور خاص ماشک علوفه ای مراغه در کاهش رواناب و رسوب عملکرد عالی داشت، ازاین رو در این منطقه کاشت این گیاه به منظور حفاظت خاک و آب در مقایسه با دیگر گیاهان بررسی شده، در اولویت است. در تیمارهای بررسی شده پایداری خاکدانه ها نیز برای دوره ی آزمایش تغییر معنی داری نشان نداد. بنابراین برای مدت دو سال، پایداری خاک دانه ها تغییر نمی کند و برای مشاهده ی تغییر در این ویژگی خاک نیاز به مدت زمان بیشتری است.

    نتایج :

    این پژوهش اثر قابل توجه کاربرد گیاهان علوفه ای، به ویژه ماشک های علوفه ای مراغه و گلشن را بر کاهش رواناب و رسوب در راستای اهداف حفاظت خاک و آب بیش از پیش آشکار ساخت. در راستای حفاظت خاک و آب و کمک به معیشت ساکنین هر منطقه استفاده از گیاهان علوفه ای دیم با خصوصیت های گیاهی مناسب (مانند ساختار ریشه ای و ساقه ی قوی و متراکم و نیز سطح پوشش مناسب) و سازگار با شرایط اقلیمی توصیه می شود. همچنین انجام آبیاری اولیه و آبیاری در مرحله های مهم رشد گیاه علوفه ای دیم استفاده شده در شرایط خشک سالی و کم بارش توصیه می شود. انجام پژوهش هایی با هدف بررسی تاثیر شدت بارندگی، اندازه ی بارندگی، رطوبت خاک، بافت خاک و خصوصیت های شیمیایی خاک بر کارایی گیاهان علوفه ای دیم در حفاظت آب و خاک پیشهاد می شود. همچنین بررسی رابطه ی بین اقلیم های گوناگون، ریخت شناسی و آب شناسی سراب و کارایی گیاهان علوفه ای دیم در راستی آزمایی کیفی و کمی رواناب نیز پیشنهاد می شود.

    کلیدواژگان: حفاظت خاک، روش زیستی، ماشک گلشن، ماشک مراغه
  • محمد شعبانی*، محسن ملکی، مرضیه مسیبی، علی اصغر میرزایی نوروزانی صفحات 71-86
    مقدمه و هدف

    تاب آوری و آسیب پذیری جامعه نقش مهمی ‎در رویارویی با خطرهای طبیعی ایفا می کند. به دلیل اتکای اقتصاد روستایی به فعالیت های کشاورزی، شعاع تاثیر پدیده ی‎ خشک‎سالی‎ در مناطق روستایی بیشتر است. هدف از انجام این پژوهش ارزیابی تاب آوری و آسیب پذیری خانوارهای روستایی شهرستان کوار واقع در استان فارس در برابر اثرهای خشک سالی بود که با رویکرد بررسی سرمایه های اقتصادی، اجتماعی، محیط‎زیستی‎، انسانی، فیزیکی و سیاسی انجام شد.

    مواد و روش ها

    برای انجام این پژوهش، نمونه ها در 44 روستای شهرستان کوار که به طورمستقیم متاثر از خشک سالی بودند، جمع آوری شد. جامعه ی آماری 198 نفر از نخبگان محلی شامل دهیاران، اعضای شورای اسلامی شهر و روستا و معتمدین محلی بودند که با کاربرد روش کوکران 131 نفر به عنوان نمونه ی آماری انتخاب شدند. ابزار استفاده شده پرسش نامه و مصاحبه بود. متغیرهای استفاده شده در این پژوهش 62 نمونه بود که در شش بعد اجتماعی، اقتصادی، محیط‎زیستی‎، فیزیکی، انسانی و سیاسی تقسیم بندی شدند. روایی صوری پرسش نامه به وسیله ی گروه متخصصان منابع طبیعی و جامعه شناسی تایید شد. پایایی سوال های پژوهش نیز با استفاده از رابطه ی ویژه ی کرونباخ آلفا به دست آمد. به منظور اولویت بندی سرمایه ها از نظر اهمیت در فرآیند تاب آوری و آسیب پذیری سکونت گاه های روستایی در برابر خشک سالی، داده های به دست آمده از پرسش نامه ها با استفاده از روش AHP وزن‎ دهی و اولویت‎ گذاری شدند.

    نتایج و بحث:

    براساس نتایج پژوهش منطقه ی بررسی شده، بیشترین آسیب پذیری و تاب آوری به ترتیب سرمایه ی انسانی و سرمایه ی محیط زیستی بود. هم چنین کم ترین آسیب پذیری و تاب آوری به ترتیب سرمایه ی اقتصادی و سرمایه ی سیاسی بود. آسیب ‎پذیری همه ی سرمایه های بررسی شده بیش از میانه ی آماری نمونه بود که این یافته نشان داد جامعه ی هدف آسیب پذیری بیشتری داشت. ظرفیت تاب ‎آوری در سرمایه های اقتصادی، فیزیکی و سیاسی کم تر از میانه ی آماری نمونه و برای سرمایه های اجتماعی، محیط زیستی و انسانی بیش از میانه ی آماری نمونه بود. میانگین کل سرمایه های منطقه نشان ‎داد که آسیب‎ پذیری این منطقه زیاد و تاب ‎آوری کم است.

    نتیجه گیری و پیشنهادها:

    نتایج به دست آمده از اولویت بندی سرمایه ها از نظر اهمیت در فرآیند تاب آوری و آسیب پذیری با روش AHP نشان داد که سرمایه های انسانی، سیاسی، محیط زیستی، فیزیکی، اجتماعی و اقتصادی در آسیب پذیری و سرمایه های محیط زیستی، اجتماعی، انسانی، فیزیکی، اقتصادی و سیاسی، به ترتیب بیش ترین تا کم ترین اولویت را در تاب آوری منطقه در برابر بلای خشک سالی داشتند. افزون براین نتایج نشان داد در هنگام رخداد خشک‎سالی‎، اندازه ی آمادگی جامعه در سطح پایینی بود. شاخص آسیب‎ پذیری برابر با 3/74 و شاخص تاب‎ آوری برابر 2/81 به دست آمد که نشان داد آسیب‎ پذیری این منطقه زیاد و تاب‎ آوری کم است. پیشنهاد می شود که رویکرد غالب از تمرکز ضعیف بر کاهش آسیب‎ پذیری در برابر بحران خشک‎سالی‎ به افزایش تاب ‎آوری در برابر این بحران تغییر یابد. همچنین برنامه ریزی ها در راستای تقویت ویژگی های تاب‎ آوری در جامعه های در معرض بحران خشک‎سالی‎ انجام شود.

    کلیدواژگان: آسیب پذیری، تاب آوری، خشک‎سالی‎، خطر، شهرستان کوار
  • اسلام ستارزاده، امیرپویا صراف*، هومن حاجی کندی، محمدصادق صادقیان صفحات 87-103
    مقدمه و هدف

    پدیده ی سیل یکی از پدیده های پرتکرار دهه ی گذشته در ایران است که خسارت های مالی و تلفات جانی بسیاری را سبب شده است. یکی از سه مخاطره طبیعی و اصلی ایران، رخداد سیل است و بدون شک حداقل در سال در یک نقطه از این کشور سیلاب بزرگی رخ می دهد. سیل به عنوان یک تهدید بزرگ برای زندگی بشر (با آسیب زدن یا مرگ انسان و حیوان ها) و به طور خاص برای ساختمان و خانه، زمین کشاورزی و تولید محصول، زیرساخت های شهری، پل ها و جاده ها به شمار می آید. سیل در ایران خسارت های بسیاری از نظر اقتصادی، نابودی محیط زیست، منابع طبیعی و مسکونی و تلفات جانی وارد می نماید. در سال های گذشته حدود 70% اعتبارهای سالانه ی طرح کاهش اثر بلاهای طبیعی و ستاد حوادث غیرمترقبه صرف جبران خسارت های ناشی از سیل شده است. در این پژوهش، با استفاده از داده های موقعیت مکانی سیل و به کارگیری مدل های یادگیری ماشینی و داده کاوی جنگل تصادفی و وزن و ترکیب آن ها به پیش بینی مکانی مناطق مستعد سیل پرداخته می شود.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش از مدل های ترکیبی و 11 متغیر پیش بینی کننده ی احتمال سیلاب در آبخیز کرخه واقع در استان لرستان استفاده شده است. این متغیرها شامل نقشه ی شاخص های سنجش شکل زمین از جمله شاخص رطوبت پستی بلندی، موقعیت شیب نسبی و شاخص موقعیت پستی بلندی، نقشه های آب شناختی شامل: تراکم زهکشی و فاصله از شبکه ی زهکشی است. به این منظور ابتدا مدل های داده کاوی برای تجزیه و تحلیل اولیه ی رابطه ی بین متغیرهای محیطی و رخداد سیل های گذشته استفاده شد و نتایج آن ها به عنوان اطلاعات ورودی مدل های یادگیری ماشینی استفاده شد. داده های سیل به شکل تصادفی به دو گروه آموزش 70% و اعتبارسنجی 30% تقسیم شدند. دقت پیش بینی با استفاده از روش منحنی مشخصه ی عملکرد (ROC) بررسی شد.

    نتایج و بحث:

    براساس نتایج، دقت مدل جنگل تصادفی 0/904، دقت مدل وزن شواهد 0/886 و دقت مدل ترکیبی جنگل تصادفی- وزن شواهد 0/978 بود. براساس مدل ترکیبی جنگل تصادفی و وزن شواهد به عنوان مدل برتر، 20/49% سطح ظرفیتی بیش از اندازه ی متوسط داشت. براساس مدل جنگل تصادفی، عوامل تراکم زهکشی، فاصله از آبراهه، بلندی و کاربری زمین مهم ترین عوامل موثر بر ظرفیت سیل بودند.

    کلیدواژگان: حساسیت سیل، سیل، عوامل محیطی، مدل سازی
  • یزدان یاراحمدی*، رضا قضاوی، هدی قاسمیه صفحات 104-120
    مقدمه و هدف

    شبیه سازی در آبخیزهای شهری با توجه به مشکلات مدیریت منابع آب از جمله سیلاب و مهار آلودگی اهمیت یافته اند. بنابراین، در سال های اخیر رویکرد مهندسان به سمت و سوی نرم افزار های کامپیوتری برآورد و شبیه سازی رواناب است. تاکنون نرم افزار های بارش-رواناب فراوانی با قابلیت ها و پیچیدگی های مختلفی برای پیش بینی سیلاب توسعه یافته و به کار برده شده اند. رویکرد این پژوهش شبیه سازی رواناب سطحی و مشخص کردن گره های سیل گیر و بحرانی تحت تاثیر تغییر اقلیم و تعیین کارایی شبکه ی زهکشی سطحی غرب منطقه شش شهرداری تهران است.

    مواد و روش

    این پژوهش شامل دو بخش آب شناسی و آب جریان (هیدرولیکی) است. در بخش آب شناسی پس از محاسبه ی زمان تمرکز، به منظور محاسبه ی شدت بارش طرح و برای تحلیل بارش های حداکثری برای تداوم های مختلف دوره ی پایه (2020-1980)، دوره ی آینده نزدیک (2050-2021) و آینده ی دور (2100-2051) و تهیه ی منحنی IDF در زمان و تداوم های مختلف براساس سناریوی RCP2.6 و  RCP8.5از رابطه ی آبخضر- قهرمان استفاده شد. در بخش آب جریان ارزیابی شبکه ی زهکشی و گره های سیل گیر در بخش غربی منطقه ی شش شهرداری تهران در دوره ی پایه (2020-1980) و تحت تاثیر تغییر اقلیم (2050-2021)، (2100-2051) در سناریوهای RCP 2.6 و RCP8.5 برای دوره ی بازگشت 25 و 50 ساله انجام شد.

    نتایج و بحث:

    نتایج این پژوهش نشان داد که اندازه های شدت بارش در تداوم های بارش و دوره های بازگشت مختلف هر سه سناریو در مقایسه با منحنی شدت - مدت فراوانی دوره ی پایه افزایش داشت. همچنین بیشترین شدت بارش در پایه ی زمانی کوتاه مدت افزایش یافت و با گذشت زمان از شدت بارش حداکثری کاسته شد. منحنی های IDF تحت تاثیر بارش های کوتاه مدت بود. نتایج به دست آمده از واسنجی مدل نشان داد که شبیه سازی آبدهی در پنج رخداد بررسی شده ی بارش ، بین داده های مشاهده شده و شبیه سازی شده انطباق خوبی است. نتایج تحلیل حساسیت نشان داد که درصد مناطق نفوذناپذیر بیشترین تاثیر را بر تغییر آبدهی اوج خروجی داشتند. نتایج ارزیابی گره های سیل گیر نشان داد تعداد گره های سیل گیر در دوره ی پایه (2020-1980) و تحت تاثیر تغییر اقلیم سناریوی RCP2.6 وRCP8.5 (2021-2050) برای دوره ی بازگشت 25 ساله به ترتیب 7، 10 و 12 بود. تعداد گره های سیل گیر در دوره ی پایه (2020-1980) و تحت تاثیر تغییر اقلیم سناریوی RCP2.6 و RCP8.5  (2051-2100) برای دوره ی بازگشت 50 ساله نیز به ترتیب 9، 14 و 17 بود.

    نتیجه گیری و پیشنهادها:

    نتایج این پژوهش نشان داد که تعداد گره های سیل گیر آبخیز در دوره ی بازگشت 25 ساله در مقایسه با دوره ی بازگشت50 ساله در هر دوره افزایش داشته است. در منطقه ی پژوهش با توجه به شناسایی گره های بحرانی می توان با اعمال روش های نوین مهار رواناب شهری مانند ایجاد سطوح نفوذپذیر، جوی باغچه، چاهک های جذبی، آبگیرها و حوضچه های ذخیره ، رواناب را در منشا مهار کرد تا اندازه ی حجم و آبدهی اوج در پایین دست کاهش یابد و احتمال رخداد آبگرفتگی و بالازدگی به حداقل برسد. از آنجایی که درصد مناطق نفوذناپذیر در منطقه ی بررسی شده زیاد است از این رو توصیه می شود در مواقع بارندگی در محل گره های فوق بحرانی ابعاد کانال ها به منظور عبور سیلاب افزایش پیدا کند و توانایی هدایت رواناب بیش تری داشته باشد و اندازه ی آبدهی اوج رواناب کاهش یابد.

    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، سناریو، صحت سنجی، واسنجی
  • ابوالفتح مرادی* صفحات 121-133
    مقدمه و هدف

    در چند سال اخیر بروز خشکسالی ها موجب شده است تا منابع آب در دسترس دشت ها و آبخیزهای جنوبی کشور، به ویژه آبخیزهای استان هرمزگان، به طور فزاینده ای کاهش یابد و افزون بر تغییر بوم شناسی (زیست بوم) آن ها، امنیت غذایی کشور را با خطر جدی مواجه نماید. هم زمان با تلاش برای یافتن منابع آب جدید، اصولی ترین راه مقابله با کمبود آب، استفاده ی مناسب و موثر از منابع آب موجود است که به نوبه ی خود مستلزم آگاهی از تبخیر-تعرق یا نیاز آبی گیاهان است. تبخیر-تعرق گیاهان معمولا به دو روش مستقیم و غیرمستقیم محاسبه می شود. در روش غیرمستقیم تبخیر-تعرق گیاه مرجع (ET0) که بیانگر اثر آب و هوا بر تبخیر-تعرق است با استفاده از مدل هایی که از یک یا چند ویژگی آب و هوایی استفاده می کنند تخمین زده می شود، سپس (ET0) در ضریبی به نام ضریب گیاهی که منعکس کننده ی ویژگی های گیاه است ضرب می شود تا تبخیر-تعرق به دست آید. نتایج پژوهش های گذشته نشان دهنده ی تفاوت اندازه ی دقت و همخوانی مدل های برآورد (ET0) در آبخیزها و مناطق مختلف است. بنابراین، اگر از هر یک از این مدل ها بدون ارزیابی اندازه ی هم سنجی و دقت آن ها در هر آبخیز استفاده شود امکان بروز خطا در برآورد اندازه ی ET0  و به دنبال آن نیاز آبی گیاهان افزایش می یابد که این امر هرگونه برنامه ریزی برای آینده ی آبخیز را با مشکل مواجه می کند. بنابراین، هدف این پژوهش ارزیابی دقت و کارایی مدل های پیشنهادی FAO در آبخیز حاجی آباد هرمزگان می باشد.

    مواد و روش ها

    این پژوهش به مدت چهار سال در آبخیز حاجی آباد هرمزگان انجام شد. تبخیر-تعرق گیاه مرجع (چمن) با استفاده از یک دستگاه لایسیمتر زهکش دار به طور هفتگی اندازه گیری شد. به این منظور، در سال اول آزمایش، در مرکز زمینی به مساحت 2 هکتار با کاربری کشاورزی که نماینده ی این آبخیز بود یک دستگاه لایسیمتر زهکش دار مربع شکل به ابعاد 3×3 متر و عمق 190سانتی متر نصب شد. سپس به مدت سه سال، در پیرامون و درون لایسیمتر با مساحت 900 متر، چمن رقم برموداگراس (Cynodon dactylon L.) کشت شد و پس از این که پوشش کاملی روی زمین ایجاد شد و بلندی چمن حدود هشت سانتی متر شد، تبخیر-تعرق آن به طور هفتگی و به روش بیلان آبی اندازه گیری شد. همچنین تبخیر-تعرق گیاه مرجع با استفاده از مدل های پیشنهادشده ی فایو شامل پنمن اصلاح شده، بلینی-کریدل اصلاح شده، تشعشع، تشتک تبخیر و پنمن- مانتیث برآورد شد و با داده های اندازه گیری شده به وسیله ی لایسیمتر مقایسه شد و با استفاده از وایازی خطی، درصد خطای برآورد فصلی (سالانه) تبخیر-تعرق و جذر میانگین مربعات خطا، بهترین مدل ها برای آبخیز حاجی آباد هرمزگان تعیین و پیشنهاد شد.

    نتایج و بحث:

    اندازه ی فصلی (ET0) اندازه گیری شده با لایسیمتر 2729/8 میلی متر بود. اندازه ی  (ET0)برآوردشده با روش مدل های پنمن اصلاح شده، بلینی-کریدل اصلاح شده، پنمن- مانتیث، تشعشع و تشتک تبخیر به ترتیب 3405/0، 2695/2، 2868/0، 2789/2 و 2054/6 میلی متر بود. مقایسه ی داده های برآوردشده با مدل های مزبور با داده های اندازه گیری شده ی لایسیمتر (2729/8 میلی متر) نشان داد که مدل های پنمن اصلاح شده، پنمن- مانتیث و تشعشع، اندازه ی تبخیر-تعرق گیاه مرجع را به ترتیب 24/7، 5/1 و 2/2 % بیش از اندازه گیری های لایسیمتر برآورد کرده اند. مدل های تشتک تبخیر و بلینی-کریدل اصلاح شده اندازه ی تبخیر-تعرق گیاه مرجع را به ترتیب 27/7 و 1/3 % کمتر از اندازه گیری های لایسیمتر برآورد کرده اند. در بیشتر دوره ها مقایسه ی داده های هفتگی نشان داد میانگین روزانه ی (ET0) با استفاده از مدل پنمن اصلاح شده و تشتک تبخیر فایو به ترتیب بیشتر و کمتر از اندازه گیری های لایسیمتر برآورد شده اند. در دوره هایی که اندازه های (ET0) کوچک تر از 7 میلی متر در روز متر بوده است (بیشتر در فصل های پاییز و زمستان)، مدل تشعشع، اندازه ی تبخیر-تعرق را بیشتر از اندازه گیری های لایسیمتر برآورد کرد و در ماه های گرم سال که اندازه های  (ET0) بزرگ تر از 10 میلی متر در روز متر بوده است (تابستان) تبخیر-تعرق را کمتر از اندازه ی واقعی برآورد کرد.

     نتیجه گیری و پیشنهادها:

    نتایج این پژوهش نشان داد، مدل های بلینی-کریدل و پنمن- مانتیث فایو، به ترتیب (ET0) را با دقت بیشتری برآورد کردند و به عنوان مناسب ترین مدل ها برای آبخیز حاجی آباد و مناطق با شرایط اقلیمی مشابه پیشنهاد شدند. البته مدل بلینی-کریدل در مقایسه با مدل پنمن-مانتیث به اطلاعات و ویژگی های اقلیمی کمتری نیاز داشت که در مناطق با داده های اقلیمی محدود نیز می تواند استفاده شود.

    کلیدواژگان: آبخیز، تبخیر-تعرق گیاه مرجع، حاجی آباد، لایسیمتر، مدل های برآورد تبخیر-تعرق
|
  • Hamid Khodamoradi, Abdulvahed Khaledi Darvishan *, Seyed HamidReza Sadeghi Pages 2-17

    Introduction and Objective:

    Soil is a part of every ecosystem and one of the most valuable and important sources of food production in every country, which plays a significant role in the continuation of human life. Today, soil erosion is one of the most important threats to water and soil resources and has become one of the most important human environmental problems. Soil supports food security and environmental quality, both of which are essential for human life. The purpose of this research was to evaluate the performance of watershed management measures in the treated sub-watershed of Khamsan representative watershed. The lake of Gavshan Reservoir has receded at the maximum level to the outlet of the Khamsan watershed. This has caused soil erosion from this watershed to enter the Gavshan dam lake directly and with the shortest distance. Therefore, it is very important to evaluate the performance of the measures taken in this watershed, especially based on the distribution map of erosion and sedimentation.

    Materials and Methods:

    The first step of measuring soil erosion using cesium-137 is to select a control or reference area. Slope and land use maps were used to determine the final sampling points in this research. After measuring the activity of cesium-137 (becquerels per kilogram of soil), the presence of cesium-137 per square meter of soil sample is needed to calculate soil erosion. The activity of cesium-137 in reference points was compared with the activity of cesium-137 remaining in the research points. If the cesium-137 activity of the soil samples was lower than the activity in the reference profile, soil loss and erosion occurred. The increase in the activity of cesium-137 in the soil samples compared to the reference profile was indicative of soil transfer to the sampling point and considered as a sedimentation site.

    Results  and Discussion:

    The results of the comparison of the same points in the rangelands in both treated and control sub-watersheds showed that sedimentation conditions prevail over erosion. The amount of sedimentation in the rangelands with watershed management measures (contour trenching, seeding and exclosure) in the treated sub-watershed with a slope of 20-30% was more than the rangeland with the same characteristics in the control sub-watershed. In rangeland with watershed management measures, erosion conditions prevailed in the slope of more than 30-60%, but erosion in protected conditions was less compared to the same point in the control sub-watershed.

    Conclusion and Suggestions:

    The results of the amount of erosion and sedimentation in both treated and control sub-watersheds in rangeland with a slope of 20-30% showed that sedimentation conditions prevail. However, the amount of sediment deposition in the rangeland with watershed management measures in the treated sub-watershed showed an increase of 1445.65% compared to the rangeland without protective measures in the control sub-watershed, which indicates the positive effect of watershed management measures in the treated sub-watershed rangelands with a slope of 20-30%. This finding shows the special effect of contour trenching on increasing sediment trapping, reducing the volume and speed of runoff, and thus reducing the power of sediment transfer. Also, in the slope of 30-60%, although erosion conditions prevailed in both treated and control sub-watersheds, watershed management measures in rangeland in the treated sub-watershed showed a 28.57% reduction in soil erosion compared to the same point in the control sub-watershed. Considering the positive performance of watershed management measures, especially contour trenching, it is suggested to use these measures in other watersheds similar to Khamsan representative watershed.

    Keywords: Contour Trenching, Exclosure, Sediment delivery ratio, sediment yield, Spatial distribution of erosion
  • Payam Ebrahimi * Pages 18-35
    Introduction and Objective

    The use of simulations combined with the drought index enhances forecast accuracy. The exploratory approach provides the scope for drought warning and the opportunity for financial support and insurance mechanisms for local communities. The most important part related to the reduction of the effects of drought is the improvement of the precision of forecasting systems.

    Materials and Methods

    In this research, the precision of the new Anfis Simulation combined with the meta-heuristics of ant colonies in drought prediction is compared to the normal ANFIS Simulation. Simulation performance is estimated using the Mean Squared Error, Mean Absolute Error and Coefficient of Determination.

    Results and Discussion

    Validation of the simulation in the three month profile shows that the Absolute Error Value and the Root Mean Square Error in the Zabol Station are lower by Anfis Simulation. This article examines the Compatible Adaptive Neuro Fuzzy Inference System (ANFIS) and ANFIS models with Ant Colony Optimization Algorithm (ANFIS-ACOR) for drought forecasting. Drought forecasting was done using monthly precipitation data from synoptic stations Zabol (1983-2020) and Zahak (1994-2020). The results showed (ANFIS-ACOR) improved the performance of the Adaptive Neuro Fuzzy Inference System. The model predictive correlation test (ANFIS-ACOR) values in the 3, 6, 9 and 12-month intervals are equal to 0.738, 0.854, 0.801 and 0.898 at the Zabol Station. As well 0.792, 0.804, 0.759 and 0.887 at Zahak Station, respectively. In addition, Anfis Simulation-ant colony has a higher coefficient of determination. Validation of the simulation related to the three-month profile of Anfis-ant Colony Simulation showed that the absolute error and the Root Mean Square Error are lower and the coefficient of determination is higher. In the Zahak Station, the Anfis Simulation is more accurate in the 3-month formation, but in the validation section, the Anfis-ant Colony Simulation is superior. Overall, in the three-month SPI profile, Aanfis Simulation training is more accurate, but Anfis Colony Simulation is superior in validation.

    Conclusion and Suggestions :

    Ant colony optimization as a function of the data population progressively brings the proposed solutions closer to the overall optimal solution. This problem increased the efficiency of the numerical calculation of the ant colony compared with the Anfis in predicting drought. Anfis Simulation in combination with ant colony provides efficiency for large-scale problems in a short time by auto-tuning. These features reduce the cost of calculating natural data with irregular geometric pattern or data recorded in high volume. Simulations which optimize will fail at the local optimum level. Anfis-Ant Colony Simulation evaluates simulation space for predicting droughts on a global scale. This research proposes to compare the Anfis Simulation with other numerical calculations and to choose the best simulation for the Zabol Watershed.

    Keywords: ANFIS, ANFIS-ACOR, drought, Forecast, SPI
  • Mehdi Teimouri *, Omid Asadi Nalivan, Sara Elahi Pages 36-52
    Introduction and Objective

    Droughts have a set of negative environmental, social and economic effects in a region or country. Using a monthly index and its analysis that, in addition to precipitation values, takes into account the effect of evaporation on the numerical value of the index, is very useful in determining drought parameters. Different indices are also a combination of variables with different marginal distributions, and for this purpose, their statistical analysis is difficult. Therefore, in order to determine the structure of dependence between two or more random variables, copula functions can be used, the distribution of margins is separated from the modeling of the structure of dependence between variables.

    Materials and Methods

    In this study, RDI index was used to determine the severity and duration of drought in 6 stations of North Khorasan province between 1988-2018 and Copula functions were used to analyze the severiy and duration. 26 different Copula functions were investigated using different statistical values. Also, two methods of local optimization and Monte Carlo Markov chain simulation with Bayesian estimator were used to numerically estimate the posterior distribution of selected Copula parameters. In order to evaluate the fit of different copulas, the common criteria were used for measuring the fit of different copulas including mean squared error, Bayesian information criterion, Akaike information and Nash-Sutcliffe efficiency criterion.

    Results and Discussion

    In all stations, the values of correlation coefficient with Pearson and Kendall tests were positive and had the same trend. The results of the Kolmogorov-Smirnov test at a significance level of five percent for choosing the optimal distribution showed that the generalized Pareto distribution was selected for the intensity and duration of Bojnord station and the exponential distribution for other stations was selected as the appropriate fitted distribution. The optimal function for Bojnord, Maneh and Semelghan stations was Burr function, Jajarm and Shirvan stations, Joe function, Farouj station, Galambos function and Esfarayen station, BB1 function. The results of the local optimization method are highly consistent with the Markov chain Monte-Carlo method. For the 100-year return period, the drought severity at bojnord station is 6.8, at esfarayen station, drought severity is 7.8, at faruj station, drought severity is 7.5, at jajarm station, drought severity is 7.8, at the station in manesemelghan, the drought severity was 8 and in shirvan station, the drought intensity was 2.8.

    Conclusion and Suggestions :

    The current study shows the high capability of copula functions in solving two-variable problems and recommends the use of all possible functions in choosing marginal distributions and copula in solving problems. Also, the high correspondence between the two methods of local optimization and Markov chain Monte Carlo for estimating the parameters of the functions is probably due to the short statistical period used. Investigating the capabilities of these functions in solving multivariate problems, implementing other Monte Carlo Markov chain estimators, and using longer data to compare different optimization algorithms are suggested in future researches.

    Keywords: AIC, BIC, Copula function, maximum likelihood, Reconnaissance Drought Index
  • Iman Saleh *, Majid Khazaei, HamidReza Peyrovan, Behrouz Vaezi Pages 53-70
    Introduction and Objective

    Nowadays, it is necessary to use new methods to resolve the issue of soil erosion instead of traditional methods in order to achieve more accurate knowledge and appropriate planning. The cheapest and most appropriate way to conserve the soil is to use vegetation. Therefore, considering the high costs and adverse environmental effects of mechanical methods compared to biological methods of soil conservation, the present study aims to investigate the effect of planting two varieties of fodder vetch as a biological, economic and environmentally friendly solution to reduce runoff, sediment and improve soil properties.

    Materials and Methods

    This research was carried out using standard experimental plots with dimensions of 22 × 1.8 meters and a slope of 9%, so that totally nine experimental plots including three treatments and three replications were applied and executed in the form of a randomized complete block design. The three treatments studied in this experiment included Maragheh vetch, Golshan vetch and native wheat of the study region (control treatment), and the studied vetch varieties were planted simultaneously with wheat cultivation in the fall in two consecutive years, 2020 and 2021. Finally, the mean data of runoff, sedimentation and stability of soil aggregates were compared and statistically analyzed.

    Results and Discussion

    In general, the studied fodder plants had a significant effect on reducing the runoff and sediment generated from the experimental plots, which shows the importance and role of these plants for the purposes of soil and water conservation. In particular, Maragheh fodder vetch showed excellent performance in reducing runoff and sediment in the study area, therefore planting the mentioned varieties in order to conserve soil and water is prioritized in the study area. The stability of soil aggregates also did not show any significant difference in the studied treatments during the experimental period. Therefore, it can be concluded that the stability of soil aggregates will not change within two years, and more time is needed to observe the change in this soil characteristic.

    Conclusion and Suggestions :

    The results of this research revealed the significant effect of using forage plants, especially Maragheh and Golshan forage plants, on reducing runoff and sediment in line with the goals of soil and water protection. The use of fodder legumes compatible with the climatic conditions of each region that have suitable plant characteristics such as a strong and dense root and stem system as well as a suitable canopy in order to conserve soil and water and improving the livelihood of the residents of the region and also carrying out early irrigation and supplementary irrigation is recommended in the important stages of the plant growth under drought and low rainfall conditions. Also, conducting researches that investigate the effect of rainfall intensity, amount of rainfall, soil moisture, soil texture and chemical properties of soil on the effectiveness of dry fodder plants in water and soil conservation, as well as the relationship between different climatic, morphological and hydrological conditions of upstream and the effectiveness of dry land fodder plants in the qualitative and quantitative control of runoff, is suggested.

    Keywords: biological method, Soil conservation, Golshan, Maragheh
  • Mohammad Shabani *, Mohsen Maleki, Marzieh Mosayebi, AliAsghar Mirzaea Noroozani Pages 71-86
    Introduction and Objective

    Resilience and vulnerability of Society plays an important role in facing natural hazards. Due to the dependence of the rural economy on agricultural activities, the impact radius of the drought phenomenon is higher in rural areas. The purpose of this research was to assess the resilience and vulnerability of rural households in Kavar city located in Fars province, against the effects of drought with the capital analysis approach including economic, social, environmental, human, physical and political capital.

    Materials and Methods

    In order to conduct this research, samples were collected in 44 villages of Kavar city that were directly affected by drought. The statistical population includes 198 people from the local elite, including villagers, the Islamic Council and local trustees. Using Cochran's method, 131 people were selected as a statistical sample. The tools used were questionnaires and interviews. The variables used in this research included 62 samples which were divided into six groups of social, economic, environmental, physical, human and political capital. The validity of the questionnaire was confirmed by a group of experts in natural resources and sociology. The reliability of the research questions was also obtained using Cronbach's alpha. In order to prioritize capitals in terms of importance in the process of resilience and vulnerability of rural settlements against drought, the data obtained from the questionnaires were weighted and prioritized using the AHP method.

    Results and Discussion

    According to the research results in the case study, the highest vulnerability and resilience were related to human capital and environmental capital, respectively. Also, the least vulnerability and resilience are related to economic capital and political capital, respectively. The vulnerability of all investigated funds was more than the statistical median of the sample, which shows that the target society has high vulnerability. The capacity of resilience in economic, physical and political capitals was lower than the statistical median of the sample and for social, environmental and human capitals it was more than the statistical median of the sample. The average of the total funds in the region shows that vulnerability is high and resilience is low in this region.

    Conclusion and Suggestions :

    The results of capital prioritization in terms of importance in the process of resilience and vulnerability of rural settlements against drought using the AHP method showed that environmental, social, human, physical, economic and political capitals in resilience and human, Political, environmental, physical, social and economic capital’s, have the highest to lowest priority in vulnerability. In addition, the results showed that the level of community preparedness is at a low level when drought occurs. The vulnerability index was 3.74 and the resilience index was 2.81, which show that vulnerability is high and resilience is low in this area. It is suggested that the prevailing approach be changed from a weak focus on reducing vulnerability to drought crisis to increasing resilience against this crisis. In this connection, planning should be done in order to strengthen resilience characteristics in societies exposed to drought crisis.

    Keywords: drought, Kavar City, Resilience, riskv Vulnerability
  • Eslam Satarzadeh, Amirpouya Sarraf *, Houman Hajikandi, Mohammadsadegh Sadeghian Pages 87-103

    Introduction and goal:

    The phenomenon of flood is one of the frequent hazards that have caused financial losses and many lives in Iran in the last decade. One of the three main natural hazards of Iran is the occurrence of floods, and it is safe to say that a large flood occurs at least once a year in some part of this country. Floods are considered as a great threat to human life by damaging or killing people and animals, especially buildings and houses, agricultural land and crop production, urban infrastructure, bridges and roads. Floods in Iran cause a lot of damage from an economic point of view; it causes destruction of the environment, natural and residential resources and loss of life. In the past years, about 70% of the annual credits of the plan to reduce the effects of natural disasters and the headquarters of unexpected events have been used to compensate for the damages caused by floods. In this research, by using flood location data and using machine learning models and random forest data mining and the weight of evidence and their combination, the spatial prediction of flood prone areas has been discussed.

    Materials and methods

    In this research, combined models and 11 predicting variables of flood probability in Karkheh watershed located in Lorestan province have been used. These variables include maps of geomorphometric indicators, including topographic humidity index, relative slope position and topographic position index, hydrological maps including: drainage density and distance from the drainage network, for this purpose, first, data mining models for the initial analysis of the relationships between environmental variables and events Past risks are used and their results are used as input data for machine learning models. Flood data were randomly divided into two groups: training (70%) and validation (30%). Prediction accuracy was evaluated using operating characteristic curve (ROC) method.

    Results and discussion

    According to the results of the random forest model, the accuracy was 0.904, the weight of evidence was 0.886, and the combined model of random forest - the weight of evidence was 0.978. Based on the combined model of random forest and the weight of evidence as the superior model, 20.49% of the surface has medium upward potential. Based on the random forest model, drainage density, distance from waterways, height and land use were the most important factors affecting flood potential.

    Keywords: environmental factors, flood, flood susceptibility, modeling
  • Yazdan Yarahmadi *, Reza Ghazavi, Hoda Ghasemiyeh Pages 104-120
    Introduction and Objective

    Urban watersheds have become important due to the problems related to water resources management, including floods and pollution control. Therefore, the approach of engineers in recent years is toward computer software for estimating and simulating runoff. So far, many rainfall-runoff software with different capabilities and complexity have been developed and used for flood forecasting. The approach of the current research is to simulate the surface runoff and to identify the flood and critical nodes under the influence of climate change and to determine the efficiency of the surface drainage network in the west of six districts of Tehran municipality.

    Materials and Methods

    This research includes two parts of hydrology and water flow. In the hydrological department, after calculating the concentration time, in order to extract the rainfall intensity of the plan and to analyze the maximum rainfall for different durations of the base period (1980-2020), the near future period (2021-2050) and the far future (2051-2100) and preparing the IDF curve at different times and durations, based on the RCP2.6 and RCP8.5 scenarios, the Abkhezer-Qahraman method was used. In the water flow section, the assessment of the drainage network and flood control nodes in the western part of the six municipalities of Tehran in the base period (1980-2020) and under the influence of climate change (2021-2050), (2051-2100) in the RCP 2.6 and RCP8.5 scenarios for the period 25 and 50 year returns were made.

    Results and Discussion

    The results showed that the values ​​of rainfall intensity in the duration of rainfall and different return periods in all three scenarios have increased compared to the frequency intensity curve of the base period, and the maximum rainfall intensity has increased in the short-term time base, and with the passage of time, the maximum rainfall intensity has decreased. and IDF curves are affected by short-term rainfall. The results of the model calibration showed that there is a good agreement between the observed and simulated data in the simulation of water runoff in the five investigated rainfall events. The results of the sensitivity analysis showed that the impervious areas have the greatest impact on the change of peak water discharge. The results of the evaluation of flood nodes showed that, for example, the number of flood nodes in the base period (1980-2020) and under the influence of climate change in the RCP2.6 and RCP8.5 scenarios (2021-2050) for the 25-year return period are 7, 10, and 12, respectively. The number of flood nodes in the base period (1980-2020) and under the influence of climate change scenario RCP2.6 and RCP8.5 (2051-2100) for the return period of 50 years are 9, 14 and 17, respectively.

    Conclusion and Suggestions :

    The results of this research showed that the number of flood catchment nodes in the basin increased in the 25-year return period compared to the 50-year return period in each period. According to the identification of critical nodes in the research area, by applying modern methods of urban runoff control, such as creating permeable surfaces and gardens, absorption wells and reservoirs and storage ponds, the runoff can be controlled at the source to reduce the volume and peak water in the downstream, so that the probability of occurrence Minimize flooding and flooding. Since the percentage of impervious areas in the study area is high, it is recommended to increase the dimensions of the channels in terms of the passage of flood during rains and to have the ability to direct more amount of runoff and reduce the amount of peak flow of runoff in the location of super critical nodes.

    Keywords: Climate change, scenario, Calibrate, Validate
  • Abolfath Moradi * Pages 121-133
    Introduction and Objective

    Due to droughts occurred in recent years, available water resources in southern basins and watersheds of Iran especially those are in Hormozgan Province has been drastically decreased which may not only change their ecosystem but also make serious problem for the country’s food security.  In addition to find new water resources, effective use of available water is the best choice to tackle water deficit which in turn, requires accurate estimation of evapotranspiration or water needs of plants. Crop evapotranspiration is usually calculated using the two-step FAO method. In this method, first the reference crop evapotranspiration (ET0), representing effect of weather on crop evapotranspiration is estimated by models using weather variables and then, multiplied by crop coefficient (Kc) which reflects crop characteristics on evapotranspiration. A review on the research conducted around the world revealed that each model may have different accuracies and performances at different watersheds or locations. Subsequently, using these models without testing their accuracy and relevance at each watershed may increase error in estimating (ET0) and hence crop water requirements which may complicate any planning for the watershed in the future. Therefore, this research was conducted to evaluate the accuracy and performance of the FAO proposed models at Haji Abad watershed of Hormozgan Province.

    Materials and Methods

    In this research which was conducted in Haji Abad watershed of Hormozgan for four years, reference crop(grass) evapotranspiration was measured weekly using a drainable lysimeter. In the first year, a large square drainable lysimeter (3 m wide ×3 m long × 1.9 m tall) was installed in the center of a 2-ha agricultural field which was representative of the watershed. In the next third years, grass (Cynodon dactylon L.) was grown inside the lysimeter and in the 900 m2 surrounding field. At full cover and when grass height reached 8 cm, evapotranspiration from grass inside the lysimeter was measured weekly by the water balance method. Reference crop evapotranspiration was also estimated using the FAO models: Adjusted penman and Blaney- Criddle, Radiation, Evaporation pan and Penman-Monteith. The estimated (ET0) values from the FAO models were compared with the data measured from lysimeter using linear regression, root mean square error and error percentage in estimating seasonal (ET0) and subsequently, the most appropriate models were recommended for the watershed.

    Results and Discussion

    Seasonal grass evapotranspiration measured from the lysimeter was 2729.8 mm and estimated by Adjusted penman and Blaney- Criddle, Penman-Monteith, Radiation and Evaporation pan 3405, 2695.2, 2868, 2789.2 and 2054.6 mm, respectively. The FAO adjusted Penman, Penman-Monteith and Radiation models overestimated ETo by as much as 24.7, 5.1 and 2.2% respectively, whereas, the FAO evaporation pan and Blaney- Criddle underestimated it by as much as 24.7 and 1.3%, respectively. Comparing weekly (ET0) data showed that adjusted penman model overestimated (ET0) but the FAO evaporation pan model underestimated it for most of the periods. FAO radiation model had tendency to overestimate at ETo<7 mmday-1 (normally in Fall and Winter) but underestimate at (ET0)>10 mmday-1 (normally in Summer).

    Conclusion and Suggestions :

    According to the results, the FAO Blaney-Criddle and Penman-Monteith models had respectively higher accordance and homogeneity with the real data measured from lysimeter and can predict (ET0) with higher accuracy than the other tested models. Therefore, these models are recommended, respectively as the most appropriate models to estimate (ET0) in Haji Abad Watershed and the areas having the same climate. Furthermore, the FAO Blaney-Criddle model needs fewer weather parameters and hence, may be used in the areas with limited climatic data.

    Keywords: watershed, Reference crop evapotranspiration, Haji Abad, Lysimeter, Evapotranspiration Models