فهرست مطالب

پژوهش های خشکسالی و تغییر اقلیم - پیاپی 3 (پاییز 1402)

نشریه پژوهش های خشکسالی و تغییر اقلیم
پیاپی 3 (پاییز 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/09/27
  • تعداد عناوین: 7
|
  • علیرضا یوسفی کبریا*، مهدی نادی صفحات 1-14

    تخمین مکانی دقیق بارندگی اهمیت زیادی در شبیه سازی های هیدرولوژیکی دارد. علیرغم توسعه شبکه ایستگاه های باران سنجی خودکار در سال های اخیر، دستیابی به داده های قابل اعتماد بارش در مناطق فاقد داده هنوز یک چالش بزرگ است. هدف از این تحقیق ارزیابی دقت محصولات بارش ماهواره ای GPM در استان مازندران می باشد. در این راستا دقت محصولات بارش ماهواره ای با روش های درون یابی وزنی عکس فاصله و کریجینگ مقایسه شد. برای این منظور از داده های 21 ایستگاه هواشناسی و 24 تصویر ماهانه و 2 تصویر سالانه ماهواره GPM در سال های 2016 و 2018 استفاده شد. ارزیابی روش ها با استفاده از شاخص های میانگین مربعات خطا، خطای اریب، میانگین مطلق درصد خطا انجام شد. همچنین نقشه های هم بارش سالانه استان نیز برای دو سال 2016 و 2018 ترسیم و تحلیل شد. نتایج نشان داد که، محصولات بارش ماهواره GPM دارای خطای اریبی بالایی بوده بطوریکه میزان بیش برآوردی/کم برآوردی این ماهواره به بیش از 140 میلی متر در سال می رسد. البته روش های درون یابی کریجینگ و وزنی عکس فاصله نیز دارای خطای قابل توجهی بوده و تشخیص دقیقی از حلقه های کم بارش و پربارش استان ندارند. بررسی و ارزیابی امکان ترکیب محصولات بارش ماهواره های مورد نظر با متغیرهای طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع در غالب معادلات گرادیان 4 بعدی نیز، نشان داد روش ترکیبی Grad-GPM باعث افزایش دقت قابل توجه تخمین فضایی بارش شده و خطای روش های درون یابی و ماهواره GPM را حدود 25 تا 40 درصد کاهش داد. بعلاوه بررسی نقشه های هم بارش نیز بیانگر افزایش دقت روش های ترکیبی نسبت به سایر روش ها است.

    کلیدواژگان: پارامترهای کمکی، تخمین بارش، مازندران، Grad-GPM
  • شجاعت زارع*، سید ابوالقاسم حقایقی مقدم صفحات 15-34
    تداوم خشکسالی‏ها و کاهش منابع آبی باعث شده تا نهاده آب به عنوان مهم‏ترین نهاده موثر بر تعیین ترکیب و میزان سطح زیر کشت محصولات کشاورزی در الگوی کشت استان خراسان رضوی مطرح باشد. در واقع بهره ‏وری اقتصادی آب مصرفی هر محصول زراعی، نقش محوری و تعیین کننده در ترکیب الگوی کشت دارد. از این رو در این مطالعه وضعیت بهره‏وری اقتصادی آب مصرفی طی سال‏های گذشته مورد بررسی قرار گرفت. اطلاعات مورد نیاز جهت برآورد این شاخص برای محصولات اصلی زراعی، از سیستم هزینه تولید محصولات زراعی طی سال‏های 1385 تا 1399 و جهت برآورد شاخص بهره‏وری اقتصادی آب، از روش ارزش اصلی پسماند استفاده شد. به منظور محاسبه بهره‏وری فیزیکی و اقتصادی آب مصرفی کلیه محصولات زراعی و باغی نیز از آمار و اطلاعات 4 سال زراعی 96-1393 استفاده شد. نتایج مطالعه نشان داد که قیمت محصول به عنوان یک متغیر خارج از کنترل کشاورزان، نقش مهمی در تغییر شاخص بهره‏وری اقتصادی دارد و ایجاد ثبات در قیمت نسبی محصولات زراعی در گرو تشکیل زنجیره‏های ارزش همگام با اجرا و اصلاح الگوی کشتی می‏باشد که توسط وزارت جهاد کشاورزی ابلاغ گردیده است.
    کلیدواژگان: بهره‏وری اقتصادی آب، ارزش افزوده، هزینه تولید، محصولات زراعی و باغی
  • طالب مرادی نژاد*، محسن رضایی، محمد نخعی صفحات 35-56
    در این تحقیق جهت تعیین میزان خطرپذیری آبخوان دشت قزوین از نقشه آسیب پذیری آن استفاده گردید. نقشه آسیب پذیری آبخوان به روش دراستیک معمولی تهیه و در مرحله بعد با اصلاح شاخص ها نقشه خطرپذیری آبخوان مجددا تهیه و سپس با دراستیک فازی آماده شد. نتایج حاصل از نقشه های دراستیک معمولی نشان داد، قسمت هایی از دشت قزوین به دلیل بالا بودن هدایت هیدرولیکی و جنوب شرقی دشت به دلیل کم بودن عمق سطح آب زیرزمینی در محدوده آسیب پذیری بالا و قسمت هایی از دشت در محدوده با خطر متوسط قرار گرفت. با بررسی این نقشه بخشهایی از دشت در محدوده کم آسیب پذیر قرار گرفت که به دلیل بالا بودن سطح آب تایید آن توسط آنالیز شیمیایی تا حدودی دور از انتظاراست. نقشه های آسیب پذیری دشت قزوین پس از اصلاح توسط داده های نیترات تغییرات زیادی را نشان داد. مناطق کم آسیب پذیر در بررسی دراستیک معمولی در کلاس متوسط دراستیک اصلاحی قرار گرفتند.همچنین نتایج حاصل از نقشه های دراستیک فازی به دست آمده با نتایج دراستیک اصلاحی نزدیک می باشد، اکثر قسمت های دشت در محدوده متوسط قرار گرفته اند و مناطق کم آسیب پذیر و زیاد آسیب پذیر مساحت های کمی را در برگرفته اند، با این حال، از دید کارشناسان خبره نتایج به دست آمده از روش دراستیک اصلاحی منطقی تر به نظر می رسند و به واقعیت نزدیک تر است. پس از اعمال تحلیل حساسیت تک پارامتری و آنالیز نتایج به دست آمده، وزن لایه های عمق آبخوان و تغذیه کمتر، وزن لایه های شیب، غیر اشباع و هدایت هیدرولیکی بیشتر شد و وزن لایه های محیط آبخوان و محیط خاک بدون تغییر بود.
    کلیدواژگان: ارزیابی آسیب پذیری، تحلیل حساسیت، جی ای اس، دراستیک اصلاحی، فازی دراستیک
  • آروین میرعلیزاده*، سمیه حجابی، مهدی کوچک زاده صفحات 57-72
    ازآنجاکه آب های زیرزمینی اهمیت بسزایی در تامین نیاز آب مصرفی بخش های مختلف دارند درنتیجه مدیریت و برنامه ریزی پیامدهای ناشی از خشکسالی بر منابع زیرزمینی از مسایل مهم و حیاتی در برنامه ریزی و اداره کشورها محسوب می شود. بدین منظور در این تحقیق با استفاده از ترکیب شاخص های کمی خشکسالی GRI (شاخص منبع آب زیرزمینی)، SDWI (شاخص دبی استانداردشده چاه های بهره برداری) و شاخص کیفی MSECI (شاخص هدایت الکتریکی استاندارد اصلاح شده) به شاخص چند متغیره مدیریتی خشکسالی هیدرولوژیکی HDMI در دشت ارومیه در طی سال های 1382 تا 1397 پرداخته شده است. نتایج پایش این شاخص مدیریتی خشکسالی در دشت ارومیه نشان می دهد که طولانی ترین تداوم مشاهده شده طبق این شاخص مدیریتی 7 سال است که از سال 1391 شروع و تا پایان سال 1397 ادامه دار بوده و شدیدترین خشکسالی مشاهده شده در سال 1397 با مقدار 2/2- بوده است. جهت مشاهده روند خشکسالی بر روی شاخص های خشکسالی از آزمون من کندال استفاده شد نتایج نشان می دهد با ادامه این شیب خط روند فعلی در منطقه تا سال 1405 مقدار شاخص GRI به کمتر از 2− و تا سال 1410 شاخص مدیریت خشکسالی HDMI به کمتر از 6− خواهد رسید که نشان از وضعیت عدم بهره برداری و قرار گرفتن منابع زیرزمینی در معرض خشکسالی بسیار شدید است. در صورت ادامه وضع موجود امکان استفاده پایدار از منابع زیرزمینی دشت ارومیه غیرممکن خواهد بود.
    کلیدواژگان: خشکسالی، شاخص مدیریت خشکسالی هیدرولوژیکی، شاخص منبع آب زیرزمینی، شاخص دبی استانداردشده چاه های بهره برداری، شاخص هدایت الکتریکی استاندارد اصلاح شده
  • جواد چزگی*، احسان حامدی صفحات 73-86
    سیل یکی از مهم ترین مخاطرات تهدیدکننده جامعه بشری محسوب می شود، که در دهه های اخیر با افزایش جمعیت و تغییر اقلیم اثرات این مخاطره بیشتر شده است. بنابراین مطالعه ویژگی های حوضه ها که میزان سیل خیزی با آن در ارتباط است می تواند به مدیریت صحیح این مخاطره کمک نماید. امروزه برای اولویت بندی زیرحوزه های آبخیز از روش های متعددی مانند خصوصیات مورفولوژیکی، روش های تصمیم گیری و مدل های هیدرولوژیکی استفاده می گردد. این تحقیق از مدل هیدرولوژیکی SWAT در 21 زیرحوزه آبخیز سرباز واقع در استان سیستان و بلوچستان انجام گرفته است. پس از آماده سازی پارامترها و داده های ورودی، ضمن در نظر گرفتن دو سال برای گرم کردن، مدل برای یک دوره 17 ساله از سال 1999 تا 2016 واسنجی شد و سپس طی یک دوره پنج ساله از سال 2017 تا 2021 صحت سنجی گردید. نتایج بدست آمده در مرحله واسنجی NS=0/76 و R2=0/86 و در مرحله صحت سنجی NS=0/56 و R2=0/58 بدست آمد. پارامتر شماره منحنی اولیه برای شرایط رطوبتی متوسط و پارامتر آلفا در جریان برگشتی بیشترین تاثیر را در آنالیز حساسیت را داشتند. نتایج نشان داد زیرحوضه 20 با میانگین ارتفاع رواناب 46/2 در اولویت اول و زیرحوضه 10 با ارتفاع رواناب 06/0 در اولویت آخر قرار گرفت. براساس تبیین و نش-ساتکلیف میتوان نتیجه گیری کرد که مدل در شبیه سازی حوزه آبخیز سرباز به خوبی عمل کرده است و می تواند برای مدلسازی در حوضه استفاده گردد. کنترل سیل با اولویت بندی سیلخیزی زیرحوضه ها و با اعمال مدیریت های بهبود پوشش مراتع و احداث سازه های آبخیزداری در حوضه رودخانه سرباز میزان دبی سیلاب را کاهش داده و از خسارات ناگهانی پیشگیری نمود.
    کلیدواژگان: آبخیزداری، اولویت بندی، رواناب، مدل SWAT، رودخانه سرباز
  • جواد ظهیری*، عادل مرادی صفحات 87-104
    قسمت اعظم تلفات در مخازن سدها ناشی از پدیده تبخیر بوده و با توجه به تعداد سدهای موجود در کشور، هرساله حجم عظیمی از ذخیره سدها در اثر تبخیر تلف می شود. جهت بررسی پدیده تبخیر نیاز است که تاثیر پارامترهای مختلف هواشناسی بر میزان تبخیر از سطح آزاد آب مورد ارزیابی قرار گیرد. بر همین اساس در این تحقیق سعی شده است تا تاثیر پارامترهای درجه حرارت، درصد رطوبت نسبی، سرعت باد، میزان تابش و میانگین فشار بخار بر روی میزان تبخیر از سطح آزاد آب بر اساس داده های دراز مدت ایستگاه هواشناسی اهواز مور ارزیابی قرار گیرد. بر اساس تحلیل صورت گرفته کلیه پارامترهای مورد اشاره تاثیر معناداری بر میزان تبخیر داشته اند. ضریب تبیین محاسبه شده جهت اثرات اصلی، برابر با 0/69 بوده که نشان می دهد، اثرات اصلی می توانند 0/69 واریانس خروجی را برآورد کنند. بر اساس پارامتر مجذور اتا میزان تابش خورشیدی بیشترین تاثیر را بر میزان تبخیر داشته است. فشار سطح و رطوبت نسبی هوا نیز در جایگاه های بعدی قرار گرفته اند. نتایج آنالیز واریانس با در نظر گرفتن اثرات متقابل نشان داد که کلیه اثرات متقابل دارای تاثیر معنادار بر میزان تبخیر بوده و تنها اثر متقابل سرعت باد و میزان تابش فاقد تفاوت معنادار می باشد. اثرات متقابل فشار سطح در درجه حرارت و میزان تابش بیشترین تاثیر را بر میزان تبخیر داشته و بعد از آن اثر متقابل درجه حرارت و رطوبت نسبی بیشترین تاثیر را داشته است.
    کلیدواژگان: تلفات مخزن، پارامترهای هواشناسی، آنالیز واریانس، اثرات متقابل
  • علی غلامی*، مسلم طهماسبی شامنصوری، تیمور بابایی نژاد، خوشناز پاینده، محی الدین گوشه صفحات 105-124
    از مهمترین عوامل موثر بر مقاومت گندم و برنج در شرایط تنش شوری، عناصر غذایی زیاد و ریز مغذی خاک هستند. این پژوهش با هدف بررسی توزیع نمک، و آلودگی نیترات و بورحاصل از کودهای شیمیایی موجود در یک منطقه غیربازی استان خوزستان و اثر برمیزان محصول گندم (رقم چمران) و برنج (رقم عنبربو) انجام گردید. آزمایش در مناطق عرب اسد (منطقه 1) و ویس (منطقه 2) انجام و نمونه های خاک در پنج ایستگاه مختلف، درچهار فصل و از اعماق 30-0، 60-30، 90-60 و 120-90 برای تعیین میزان شوری، نیترات و بورتهیه گردیدند. میزان شوریءانواحیءاو اعماق مختلف خاک درءامنطقه 1 در بازه dS/m 16/5 - 96/1 و برایءامنطقه 2 در بازه dS/m 92/4-90/1 بود. حداکثرءاغلظت نیترات درچهار عمق مختلف (صفرءاتا 120 سانتیءامتر) به ترتیب ppm 5/13 ، 18، 5/8 و 9 در منطقه 1 و ppm 5/12 ، 16، 10 و 7 در منطقه 2 به ثبت رسید. این نتایج برای بور ابه ترتیب برابر با ppm 37، 49، 27 و 5/23 در منطقه 1و برابر با ppm 5/37، 48، 28 و 24 در منطقه 2 بودند. با افزایش میزان شوری خاک روند کاهشی عملکرد هرءادو گیاه کاملا مشخص بود، بصورتیکه عملکرد گندم تا حد 8/17% درءامنطقه 1 و 9/15% درءامنظقه 2، و عملکرد برنج تا حد 9/12% درءامنطقه 1 و 4/14% درءامنظقه 2 کاهش داشت. بررسی نحوه توزیع نمک، نیترات و بور در مناطق تحت کاشت گندم و برنج کمک شایانی به کشاورزان برای استفاده مناسب از منابع موجود برای تولید محصول می باشد.
    کلیدواژگان: خصوصیات خاک، آبشویی خاک، کودهی متعادل، کیفیت آب، رقم گندم و برنج
|
  • Alireza Yosefi Kebriya *, Mehdi Nadi Pages 1-14

    The purpose of this research is to evaluate the accuracy of GPM satellite precipitation products in Mazandaran province. In this regard, the accuracy of satellite precipitation products was compared with weighted interpolation methods of image distance and kriging. For this purpose, the data of 21 meteorological stations and 24 monthly images and 2 annual images of GPM satellite in 2016 and 2018 were used. The evaluation of the methods was done using the mean square error, skew error, and absolute mean error percentage indicators. Also, annual rainfall maps of the province for 2016 and 2018 were drawn and analyzed. The results showed that GPM satellite precipitation products have a high bias error, so that the amount of overestimation/underestimation of this satellite reaches more than 140 mm per year. Of course, the interpolation methods of kriging and weighted image of the distance also have a significant error and do not accurately distinguish between the low and high rainfall rings of the province. Investigating and evaluating the possibility of combining the precipitation products of the desired satellites with latitude and longitude variables and altitude in most of the 4-dimensional gradient equations also showed that the combined Grad-GPM method has significantly increased the accuracy of the spatial estimation of precipitation and the error of interpolation methods. And the satellite reduced the GPM by about 25 to 40 percent. In addition, the examination of precipitation maps also shows the increase in accuracy of combined methods compared to other methods.

    Keywords: Auxiliary parameters, precipitation estimation, Mazandaran, Grad-GPM
  • Shojaat Zare *, Seyyed Abolghasem Haghayeghi Moghaddam Pages 15-34
    The continuation of droughts and the reduction of water resources have made the water input as the most important input affecting the composition and amount of cultivated area of agricultural products in the cultivation pattern of Razavi Khorasan province. In fact, the economic efficiency of the water consumption of each crop has a central and decisive role in the composition of the cultivation pattern. Therefore, in this study, the economic efficiency of water consumption during the past years was investigated. The information needed to estimate this index for the main agricultural products, from the cost system of the production of agricultural products during the years 2006 to 2020, and the basic residual method was used to estimate the economic productivity index of water. Statistics and information of 4 agricultural years 2013-2016 were used, to calculate the physical and economic efficiency of water consumption of all agricultural and garden products. The results of the study showed that the product price, as a variable outside the control of farmers, plays an important role in changing the economic productivity index, and establishing stability in the relative price of agricultural products depends on the formation of value chains in parallel with the implementation and modification of the crop pattern that has been notified by the ministry of Jihad Agriculture.
    Keywords: water economic productivity, Added value, production cost, agricultural, horticultural products
  • Taleb Moradinejad *, Mohsen Rezaei, Mohammad Nakhaei Pages 35-56
    Concept of vulnerability used in order to determine the pollution risk of Qazvin plains aquifer. Vulnerability map of the aquifer was developed by qualitative rating, and then pollution risk map was provided. Results shows, some part of the plain and south eastern part has high pollution risk, because of the high electric conductivity (EC) and the high groundwater level respectively. Some parts were in the low risk region and due to the high ground water level the confirmation based on the chemical analysis is unexpected. By using Nitrate data the vulnerability maps reveal dramatic changes. In the corrective drastic method, areas which were in low risk region in conventional drastic moves to the moderate risk region. Also, results from the fuzzy drastic was close to the corrective drastic. Major parts of the plane were in the moderate risk region. From the experts point of the view the results from the corrective drastic was realistic. Results from sensitivity analysis shows that weight of the aquifer depth layers and feeding decreased, unsaturated slop layer's weight and hydraulic conductivity increased. Also, the weight of the ambience of the aquifer layers and soil was remained constant.
    Keywords: DRASTIC, Fuzzy DRASTIC, Modified DRASTIC, GIS. Risk assessment. Sensitivity analysis
  • Arvin Miralizadeh *, Somayeh Hejabi, Mehdi Kouchakzadeh Pages 57-72
    Since groundwater is very important in meeting the water consumption needs of different sectors, as a result, managing and planning the consequences of drought on underground resources is considered one of the important and vital issues in the planning and administration of countries. For this purpose, in this research, using the combination of quantitative indicators of drought GRI (Groundwater Resources Index), SDWI (Standardized Well Discharge Index) and qualitative index MSECI (Modified Standad Electrical Conductivity Index) to the Hydrological drought management index HDMI in Urmia Plain during the years 2003 to 2018. The monitoring results of this drought management index in Urmia Plain show that the longest drought duration observed according to this management index is 7 years, which started from 2012 and continued until 2018, and the most severe drought observed in 2018 was -2/2. In order to observe the drought trend on the drought indicators, Mann-Kendall test was used. The results show that with the continuation of the current trend in the region, the value of the GRI index will reach less than -2 by 2026 and the HDMI drought management index will reach less than -6 by 2031. It is a sign of the state of non-exploitation and the exposure of underground resources to severe drought. If the current situation continues, it will be impossible to sustainably use the underground resources of the Urmia Plain.
    Keywords: Drought, Groundwater Resources Index, Hydrological drought management index, Standardized Well Discharge Index, Modified Standard Electrical Conductivity Index
  • Javad Chezgi *, Ehsan Hamedi Pages 73-86
    Flood is one of the most important threats to human society, which has increased in recent decades with the increase in population and climate change. Therefore, studying the features of the basins that are related to the level of flooding can help to properly manage this risk. Nowadays, several methods such as morphological characteristics, This research was carried out using SWAT hydrological model in 21 sub-basins of Sarbaz watershed located in Sistan and Baluchistan province. After preparing the parameters and input data, while considering two years for warming, the model was recalibrated for a 17-year period from 1999 to 2016 and then validated during a five-year period from 2017 to 2021. The results obtained in the calibration stage were NS=0.76 and R2=0.86 and in the validation stage NS=0.56 and R2=0.58. The initial curve number parameter for medium humidity conditions and the alpha parameter in the return flow had the greatest effect in the sensitivity analysis. The results showed that sub-basin 20 with an average runoff height of 2.46 was ranked first and sub-basin 10 with a runoff height of 0.06 was ranked last. Based on the explanation and Nash-Sutcliffe, it can be concluded that the model has performed well in the simulation of Sarbaz watershed and can be used for modeling in the basin. Flood control by prioritizing flooding in sub-basins and by implementing management measures to improve pasture coverage and build watershed structures in the Sarbaz river basin has reduced the amount of flood discharge and prevented sudden damages.
    Keywords: Watershed management, Prioritization, Runoff, SWAT model, Sarbaz river
  • Javad Zahiri *, Adell Moradi-Sabzkouhi Pages 87-104
    To investigate the main and interactive effects of various meteorological parameters on the rate of evaporation from the water surface, variance analysis was used. Based on the analysis, all the mentioned parameters had a significant effect on the rate of evaporation. Eta squared for the main effects was 0.69, indicating that the main effects could estimate 69% of the output variance. Based on this parameter, the amount of solar radiation had the most significant effect on the rate of evaporation, followed by surface pressure and relative humidity. The results of variance analysis considering the interactive effects showed that all the interactive effects had a significant effect on the rate of evaporation, and only the interactive effect of wind speed and radiation was not significantly different. The interactive effect of surface pressure on temperature and radiation had the most significant effect on the rate of evaporation, followed by the interactive effect of temperature and relative humidity. Investigation the effect of various meteorological parameters on the rate of evaporation from the water surface and their interactive effects can be used to investigate the efficiency of various methods to reduce evaporation.
    Keywords: Reservoir losses, meteorological parameters, Analysis of variance, interaction effects
  • Ali Gholami *, Moslem Tahmasebi Shamansouri, Teimour Babaeinejad, Khoshnaz Payandeh, Mohiaddin Goosheh Pages 105-124
    Soil macro- and micro-nutrients can importantly affect wheat and rice tolerance in salt stressed conditions. The objective was to investigate salt distribution and pollution of nitrate and boron, resulted by chemical fertilization, in the non-alkaline and arid area of Khuzestan province, affecting wheat (Chamran genotype) and rice (Anbarbou genotype) yield. The research was conducted in the regions of Arab Asad (region 1) and Veis (region 2) and soil samples were collected from five different stations, in four different seasons and from the depths of 0-30, 30-60, 60-9-, and 90-120, and their salinity, and concentrations of nitrate and boron were determined. According to the results, for region 1, soil salinity at different depths was in the range of 1.96-5.16 dS/m, and for region 2 it was in the range of 1.90-4.92 dS/m. The highest nitrate concentrations for different depths were equal to 13.5, 18, 8.5, and 9 ppm (region 1) and 12.5, 16, 10, and 7 ppm (region 2). The corresponding values for boron were equal to 37, 49, 27 and 23.5 (region 1), and 37.5, 48, 28, and 24 (region 2). Increased levels of salinity decreased the yield of the two crops as wheat yield decreased by 17.8% (region 1) and 15.9% (region 2), and rice yield by 12.9% (region 1), and 14.4% (region 2). Investigating the distribution of salt, nitrate and boron in wheat and rice fields can be beneficial for the farmers to favorably use the present resources for optimum yield production.
    Keywords: Balanced fertilization, soil specifications, soil leaching, water quality, wheat, rice genotype