فهرست مطالب

پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز - پیاپی 3 (بهار و تابستان 1390)
  • پیاپی 3 (بهار و تابستان 1390)
  • تاریخ انتشار: 1390/04/25
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمدحسین رضایی مقدم، محمدرضا ثروتی، صیاد اصغری سراسکانرود صفحات 1-18
    نظارت بر تغییرات مسیر و الگوی هندسی رودخانه ها به منظور کسب شناخت دقیق و بررسی معضلات و مخاطرات احتمالی در جهت حفظ و بهره برداری بهینه از منابع طبیعی ضروری می باشد و جزو اولویت های مطالعات ژئومورفولوژی است. رفتار رودخانه ها به عنوان یکی از پدیده های طبیعی پیچیده همواره مورد توجه محققان بوده است. محققان ژئومورفولوژی رودخانه ای همواره به دنبال روش های جدید جهت بررسی تغییرات رودخانه ای می باشند. براین اساس این تحقیق سعی دارد کاربرد هندسه فراکتال را در بررسی تغییرات الگوی هندسی رودخانه قزل اوزن نشان دهد. هدف این تحقیق مقایسه نتایج هندسه فراکتال با نتایج شاخص های ضریب خمیدگی و زاویه مرکزی در برسی تغییرات الگوی هندسی رودخانه می باشد. بدین منظور از تصاویر ماهواره ای ETM+ و IRS در سه دوره زمانی 2000، 2004 و 2007 استفاده شد، جهت بررسی تغییرات مسیر مورد مطالعه به سه بازه تقسیم گردید، سپس با استفاده از شاخص های ضریب خمیدگی، زاویه مرکزی و تحلیل هندسه فراکتالی تغییرات الگوی هندسی رودخانه در بازه زمانی مورد مطالعه استخراج گردید. برای تعیین بعد فراکتالی از روش بعد شمارش خانه و برای تعیین خاصیت فراکتالی از مولفه های a و R استفاده گردید. میزان انحرافات بازه های مورد نظر نیز به وسیله مولفه C تعیین شد و برای تشخیص میزان تغییرات، بعد فراکتالی D بازه ها مقایسه گردید. نتیجه این تحقیق نشان داد که بازه اول، بیشترین میزان تغییرات را داشته و بازه دوم کمترین میزان تغییرات را در طول سالهای مورد مطالعه داشته است. این تحقیق نشان داد که نتایج شاخص های ضریب خمیدگی و زاویه مرکزی در بررسی تغییرات الگوی هندسی رودخانه کاملا مطابق با تغییرات استخراج شده با هندسه فراکتال می باشد. بنابراین هندسه فراکتالی می تواند به عنوان روش ریاضی مناسب جهت بررسی های ژئومورفولوژی رودخانه ها بکار گرفته شود.
    کلیدواژگان: تغییرات الگوی هندسی، ضریب خمیدگی، زاویه مرکزی، هندسه فراکتال، رودخانه قزل اوزن
  • سیده شهربانو فرحمندکناری، محمود رایینی، کریم سلیمانی صفحات 19-33
    همه ساله پهنه های گسترده ای از زمین های حاصلخیز کناره های رودخانه بر اثر گذر جریان های سیلابی ویران می شود. از این رو برای ساماندهی و مدیریت رودخانه بایست ضمن بررسی رفتار هیدرولیکی جریان، محل های سیلگیر شناسایی و درصد پیشروی سیلاب و ارتفاع آن نسبت به رقوم سطح زمین، ویژگی های سیلاب در دوره های بازگشت مختلف یا پهنه بندی سیلاب تعیین گردد. به همین دلیل در این پژوهش حریم بستر رودخانه بابلرود بررسی و پهنه سیلاب تعیین شد. برای این کار نخست مسیری از رودخانه به درازای نزدیک به 4000 متر، از روستای انارستان تا درون کلای غربی برگزیده شد. سپس با تهیه نقشه های توپوگرافی 1:1000 و رقومی نمودن آنها، نقشه TIN رودخانه در محیط ARCVIEW، با بهره گیری از دنباله HEC-GeoRAS تهیه و ویژگی های هندسی رودخانه و 113 مقطع عرضی، ویژگی های جریان و ضریب زبری مانینگ به مدل معرفی و ویژگی های جریان برای دوره های بازگشت 2، 5، 10، 25، 50، 100 و 200 سال محاسبه و پهنه سیلاب ها برآورد شد. سرانجام، با بهره گیری از داده های برآوردی مشخص شد که 3/80 درصد از پهنه سیل گرفته متعلق به سیلاب هایی با دوره بازگشت 25 سال یا کمتر است. یافته های این پژوهش نشانگر آن است که کناره های این رودخانه بسیار هموار است و به راحتی با سیلاب هایی با روان بالا نیز آب گرفته می شود.
    کلیدواژگان: پهنه سیلاب، زمان بازگشت، HEC، RAS، ARCVIEW، رودخانه بابلرود
  • شهرام کریمی گوغری، سمیه خلیفه صفحات 34-50
    کیفیت مناسب اطلاعات آبدهی ثبت شده در شبکه های آب‎سنجی در طراحی پایدار پروژه های آبی نقش مهمی ایفا می کند. از این نظر جهت ایجاد شبکه ای بهینه و کارآمد، شبکه های آب‎سنجی بایستی به‎صورت دوره‎ای با توجه به نیاز و طرح‎های توسعه منابع آب پیش روی، مورد ارزیابی قرار گیرند. در این پژوهش بر پایه تئوری آنتروپی، ارزش منطقه ای ایستگاه های آب‎سنجی حوزه آبخیز بختگان- مهارلو مورد بررسی قرار گرفته است. استفاده از تئوری آنتروپی گسسته، محدودیت نرمال بودن داده ها در تحقیقات قبلی را مرتفع می نماید. با در نظر گرفتن گروهی از شاخص های آنتروپی همانند آنتروپی مرزی، آنتروپی مشترک، شاخص های اطلاعات ارسال شده و دریافت شده توسط هر ایستگاه و شاخص انتقال اطلاعات بین ایستگاه به تعیین ایستگاه های شاخص و مناطق ضعیف ازنظر تبادل اطلاعات در شبکه پایش حوزه آبخیز پرداخته شده وپهنه بندی انجام شده است. آنالیز حساسیت نحوه کلاس ‎بندی اطلاعات نشان می دهد که مقادیر شاخص‎های آنتروپی به تغییر فاصله کلاس بندی اطلاعات حساس، اما رتبه بندی ایستگاه ها حساسیت بسیار کمی را ازخود نشان می دهد. نتایج صحت سنجی حاکی ازاین است که تئوری آنتروپی قابلیت خوبی جهت کمی کردن ارزش منطقه‎ای ایستگاه های آب‎سنجی در یک شبکه آب‎سنجی دارد و مقایسه آن با ضریب همبستگی اطلاعات بین ایستگاه ها نشان می‎دهد که جهت تعیین موثرترین و ضعیف‎ترین ایستگاه ها می‎توان از روش ساده ضریب همبستگی استفاده نمود.
    کلیدواژگان: ارزیابی، تئوری آنتروپی، فاصله کلاس‎بندی، شبکه آب‎سنجی، ضریب همبستگی
  • علیرضا اسکندری نیا، هادی نظرپور، میرخالق ضیاء تبار احمدی، مهدی تیموری، محمد ذاکر مشفق صفحات 51-62
    در دهه گذشته استفاده از شبکه عصبی در شبیه سازی فرآیندهای هیدرولوژیکی افزایش چشمگیری داشته است. نظر به این که بیشتر تحقیقات در این زمینه معطوف به رابطه بین این شبکه ها وسایر مدل های بارش رواناب و یا ارزیابی الگوریتم های آموزش است جهت بررسی ورودی های اساسی پژوهشی و کمک جهت پیش گویی جریان ضروری به نظر می رسد. در این تحقیق به منظور پیش بینی روزانه جریان رودخانه بختیاری از شبکه پرسپترون چند لایه استفاده و جهت نیل به اهداف فوق به بررسی نقش بارش پیشین در فرایند بارش- رواناب پرداخته شد و این پارامتر نیز به ورودی های مدل اضافه و بهبود قابل توجهی در نتایج پیش بینی (با ضریب تعیین 94/0 در مرحله صحت سنجی) حاصل گردید. بررسی آنالیز حساسیت مدل نسبت به پارامترهای ورودی نشان دهنده این مطلب بود که دبی یک روز قبل، میزان بارش 7 روز قبل و بارش در ایستگاه باران سنجی تنگ پنج، پارامترهای اصلی این حوزه در پیش گویی جریان روزانه رودخانه می باشند.
    کلیدواژگان: مدل سازی بارش، رواناب، شبکه عصبی مصنوعی، شاخص بارش پیشین، رودخانه بختیاری
  • اعظم حبیبی پور، محمد تقی دستورانی، محمدرضا اختصاصی، حمیده افخمی صفحات 63-79
    خشکسالی یکی از اثرات تغییر سامانه اقلیمی است. پیش بینی خشکسالی نقش مهمی در اعمال روش های موثر مدیریت منابع آب ایفا می کند. روش های مختلفی برای مطالعه خشکسالی وجود دارد. روش تحلیل داده های بارندگی، جزء عمومی روش های تحلیل خشکسالی به شمار می رود. لذا پیش بینی دقیق و پیش از وقوع بارش می تواند شرایط را برای ارزیابی وضعیت خشکسالی فراهم نماید. هدف از این پژوهش، بررسی تأثیر پیش پردازش داده ها بر عملکرد دو مدل داده کاوی در پیش بینی خشکسالی در ایستگاه سینوپتیک یزد می باشد. در این رابطه از دو روش شبکه عصبی مصنوعی و درخت تصمیم رگرسیونی که از انواع روش های داده کاوی محسوب می شود استفاده شد و شبیه سازی ها در دو حالت کلی صورت گرفت. در حالت اول، از مقادیر اصلی برخی پارامترهای اقلیمی استفاده و میزان بارش 12 ماه پیش از وقوع پیش بینی گردید. در حالت دوم میانیگن متحرک سه ساله همان داده ها به مدل معرفی و پیش بینی بر همین اساس انجام شد. در پایان برای ارزیابی دقت و درستی دو روش مورد استفاده، معیارهای آماریRMSE، R مورد استفاده قرار گرفت. یافته ها نشان داد که اعمال میانگین لغزان روی داده های اصلی به نحو چشمگیری در بهبود کارایی هر دو مدل موثر می باشد و در این شرایط هر دو روش درخت تصمیم رگرسیونی و شبکه عصبی مصنوعی در ایستگاه یزد قادرند با ضریب اطمینان بالایی میزان بارش را 12 ماه پیش از وقوع برآورد نمایند.
    کلیدواژگان: پیش بینی، خشکسالی، شبکه عصبی مصنوعی، درخت تصمیم رگرسیونی، داده کاوی
  • معصومه خادمی، علیرضا عمادی، سید اسدالله محسنی موحد صفحات 80-94
    بهره برداری از مخزن از جمله مسائل بهینه سازی در علوم مهندسی آب می باشد که تاکنون توسط انواع روش های بهینه سازی شناخته شده مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این پژوهش پس از شبیه سازی کردن مخزن سد براساس سیاست بهره برداری استاندارد (SOP) در راستای بهره برداری از مخزن از الگوریتم شبیه سازی باز پخت (SA) به عنوان یک روش عددی با ساختار تصادفی هوشمند استفاده شده است. الگوریتم SA نسبت به پارامترهای ورودی حساس بوده، لذا حساسیت سنجی شده و ترکیب مناسب پارامترها انتخاب شد. به منظور صحت سنجی الگوریتم ترکیبی SOP-SA از روش مجانب استفاده شد که نتایج حاکی از کارایی الگوریتم در یافتن بهینه سراسری می باشد. الگوریتم ترکیبی SOP-SA با هدفکمینه سازی کمبود سالانه با اعمال قیدهایی چون محدود بودن حجم ذخیره و برداشت برای سد مخزنی درودزن اجرا شد. پس از اجرای الگوریتم، حجم ذخیره و برداشت از مخزن این سد در طول دوره یبهره برداری مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج تحقیق نشان داد که الگوریتم ترکیبی SOP-SA با توزیع کمبودها در ماه های مختلف، شدت کمبودها در دوره های خشکسالی را نسبت به الگوریتم SOP کاهش داده است. علاوه بر این تعداد ماه هایی که درصد تامین ماهانه بسیار کم (کمتر از 50 درصد) دارند را از 22 ماه در الگوریتم SOP به 10 ماه کاهش داده است.
  • سیدحمیدرضا صادقی، فرهاد نورمحمدی، مجید صوفی صفحات 95-106
    در این تحقیق، ارتباط بین ایجاد فرسایش آبکندی و برخی از عوامل خاک شناسی، اقلیمی، نوع کاربری اراضی و شیب در شهرستان دره شهر واقع در استان ایلام مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور ابتدا مناطق آبکندی تعیین و مجموعا 18 آبکند خطی، پنجه ای و جبهه ای مورد شناسایی قرار گرفتند. نمونه هایی از خاک مناطق آبکندی از دو افق سطحی و تحتانی دیواره آبکند برداشت گردید. داده های اقلیمی از ایستگاه هواشناسی دره شهر و هم چنین اطلاعات راجع به کاربری اراضی و شیب منطقه نیز از مطالعات صحرایی و نقشه های موجود به دست آمد. سپس با استفاده از آزمون تجزیه واریانس ارتباط بین فراوانی فرسایش آبکندی در ارتباط با طبقه شیب و کاربری اراضی بررسی و با استفاده از تجزیه و تحلیل عاملی و آنالیز رگرسیون اقدام به تعیین مهم ترین عامل موثر در ایجاد فرسایش آبکندی گردید. نتایج تحقیق نشان داد که بیش تر آبکندها در منطقه با شیب زیر 10 درصد ایجاد شده و نوع کاربری اراضی تاثیر معنی دار در ایجاد آبکندها ندارد. هم چنین درصد رس، درصد شن و میزان کلسیم مهم ترین عوامل خاکی و مقدار و شدت متوسط بارندگی مهم ترین عوامل اقلیمی موثر در ایجاد آبکندها ارزیابی شدند.
    کلیدواژگان: فرسایش آبکندی، کاربری اراضی، عوامل اقلیمی، عوامل خاکی، توپوگرافی، دره شهر، استان ایلام
|
  • S.H.R. Sadeghi, F. Noormohammadi, M. Soufi, S. Boor Pages 1-18
    In this study, the relationship between the gully formation and some soil properties, climatic factors, land use and slope was investigated in Dareshahr Township in Ilam Province, Iran. Toward this attempt, 18 axial, digitated and frontal gullies were recognized. The soil samples were taken from the top and subsoil in the gully bank. The climatic, land use and slope information were obtained using Dareshahr Climatic Station and available maps, respectively. The relationship between gully erosion frequency and slope as well as land use was then studied using ANOVA and the most important factor was ultimately recognized by using principle component and regression analyses. The results of the study have shown that most numbers of gullies were formed in areas with slope less than 10% and land uses had no significant effect on gully formation. Besides that, the percentage of clay and sand as well as calcium content were found to be as most affective soil factors on gully formation. Among climatic factors, the rainfall depth and average intensity played important role in gully initiation. The results extracted from discriminate analysis also proved that the depth of rain is the most affective factor in gully formation in the study area.
    Keywords: Gully erosion, Land use, Climate factors, Soil factors, Topography, Darehshahr, Ilam province
  • Sh. Farahmand, M. Raeini Sarjaz, K. Solaimani Pages 19-33
    Extensive areas of productive agricultural lands of river banks, due to flooding, destroy every year. Therefore, for river path training and management, beside evaluation of flow hydraulic behavior, flooding locations, flooded area percentage, flood height relative to land surface digital elevation, and flood characteristics during different return periods should be determined. Therefore, this research is aimed to map and delineate Babolrud flooding areas. For this purpose an attempt has been made to use GIS technique and HEC-RAS software for the assessment of flood risk zonation, from Anarestan to western Daroonkola village in a 4- kilometre length. To conduct this study digitalized topographic maps of 1:1000 scales were prepared and the TIN map of the mentioned area, was prepared using ARCVIEW and Hec-GeoRas environments. By identification of river and 113 cross sections geometry characteristics, the flow and Mining roughness coefficients were introduced to the model, therefore the flood return periods of 2, 5, 10, 25, 50, 100 and 200 years were calculated and ultimately flood zonation was determined. Finally, based on the flood zonation maps, it was determined that 80.3% of the flooded areas within the studied zone were affected with 25 years or less return periods. It reveals that the Babolrud banks are flat and more vulnerable to high frequent floods.
    Keywords: Flood zonation, Return period, HEC, RAS, ARCVIEW Babolroud
  • Sh. Karimi, Googhari, S. Khalifeh Pages 34-50
    Quality of streamflow information for a given watershed or region is primary information needed for the sustainable designing and operation of water resources systems. For an optimal hydrometric network design, they should be reviewed periodically based on the information needs and future water resources development plans. This study evaluates regional values of streamgages in Bakhtegan-Maharlu basin using the discrete entropy. Discrete entropy can overcome limits of data normality assumption in past research and applications for hydrological variables. To determine the regional value of each station within a region, several information parameters such as marginal entropy, joint entropy, information send and received by stations and transinformation index between stations, were calculated to identify essential streamflow stations and critical area. Sensitive analysis to number of discrete intervals show that the entropy is sensitive to changes, but the ranks based on entropy indices appear to be less sensitive. Validation result confirms that the entropy is useful and comparable with correlation to characterize the essential and excess station in the region.
    Keywords: Evaluation, Entropy theory, Discrete intervals, Hydrometric networks, Correlation coefficient
  • A.R. Eskandarinia, H. Nazarpour, M.Z. Ahmadi, M. Teimouri, M.Z. Moshfegh Pages 51-62
    In hydrology, there has been a virtual explosion in the use of artificial neural networks (ANNs) over the last 10 years. However, most of the recent ANN research have been devoted to comparing ANNs and more established rainfall runoff models or to assessing ANN training algorithms, while norms are still lacking that would help hydrologists to create and train efficient ANN models in a systematic way. In the present study was used multi layer perceptron for forecasting of Bakhtiari's of daily inflow. For this purpose was examined role of antecedent precipitation index in rainfall runoff process and this parameter added to model inputs and considerable improvement was resulted in forecasting result (with determination coefficient of 0.94 in verification step). The results of sensitivity analysis verified that one day ago inflow and 7 days ago precipitation in Tangpanj station are important parameters in river daily inflow forecasting.
    Keywords: Rainfall, Runoff modeling, Artificial Neural Network, Antecedent Precipitation index, Bakhtiari River
  • A. Habibipoor, M.T. Dastorani, M.R. Ekhtesasi, H. Afkhami Pages 63-79
    One of the effects of climate system change is the occurrence and intensification of drought phenomenon. Prediction of drought condition can play an important role in mitigation of its effects as well as effective management of the available water during the drought periods. Different approaches have been presented for evaluation of drought. Analysis of precipitation data is the general method for drought evaluation, as acceptable prediction of precipitation before its occurrence, would be necessary and effective for analysis of drought. The purpose of this research is the evaluation of the effect of data processing on applicability of two data mining models on drought prediction in Yazd station. In addition, during the recent decades some new computer based models have been developed for drought prediction and in most of the cases they have presented quite satisfactory results. In this research, prediction of precipitation, which is the main component on drought occurrence, has been carried out in Yazd synoptic meteorological station. Therefore, two data mining methods including Regression Decision Tree (RDT) and Artificial Neural Networks (ANN) have been used, and simulations were carried out in two different conditions. In the first condition, the measured values of some meteorological variables were used as inputs and the amount of precipitation was predicted 12 months in advance. However, In the second condition, 3-year moving average of data were the inputs of the models for prediction of precipitation amount 12 months before its occurrence. Finally for evaluation of the model performance in different conditions, statistical criterion including R and RMSE were employed. Results indicated that using moving average of data as inputs of the models has considerably improved the performance of the models. Both RDT and ANN methods are able to predict the amount of precipitation in Yazd station 12 months before its occurrence.
    Keywords: Prediction, Drought, Artificial Neural Networks, Regression Decision Tree, Data mining
  • M. Khademi, A.R. Emad, S.A. Mohseni Movahed Pages 80-94
    Reservoir optimum operation is one of the optimization issues in water resources engineering which has been evaluated by varios known optimization methods, yet. In this study firstly reservoir simulation was done based on standard operation policy (SOP). Then simulated annealing algorithm (SA) has been used as a numerical optimization method with inteligent random structure for optimal reservoir operation. Because of SA algorithm sensivity in input paratmeters, therefore sensivity analysis were done and appropriate combination of that parameters was selected. In order to validation of SOP-SA combined algorithm, asymptote method was applied. Results indicated capability of algorithm on global optimal finding. The SOP-SA combined algorithm was run with objective of annual deficit minimization with constraint and limitations such as reservoir storage and release volume for Doroodzan dam. After algorithm run, reservoir storage and dam release in operation period were studied. Results of Research shown that SOP-SA combined algorithm reduced deficit intensity in drought priod by distribution of deficit in different mounths. In addition, the number of months with a very low monthly supply probability percentage (less than 50 percent); 22 months in the SOP algorithm, were reduced to 10 months.
    Keywords: Reservoir Operation, Simulated Annealing Algorithm, Standard Operation Policy, Asymptote Method, Optimization
  • S.H.R. Sadeghi, F. Noormohammadi, M. Soufi, S. Boor Pages 95-106
    In this study, the relationship between the gully formation and some soil properties, climatic factors, land use and slope was investigated in Dareshahr Township in Ilam Province, Iran. Toward this attempt, 18 axial, digitated and frontal gullies were recognized. The soil samples were taken from the top and subsoil in the gully bank. The climatic, land use and slope information were obtained using Dareshahr Climatic Station and available maps, respectively. The relationship between gully erosion frequency and slope as well as land use was then studied using ANOVA and the most important factor was ultimately recognized by using principle component and regression analyses. The results of the study have shown that most numbers of gullies were formed in areas with slope less than 10% and land uses had no significant effect on gully formation. Besides that, the percentage of clay and sand as well as calcium content were found to be as most affective soil factors on gully formation. Among climatic factors, the rainfall depth and average intensity played important role in gully initiation. The results extracted from discriminate analysis also proved that the depth of rain is the most affective factor in gully formation in the study area.
    Keywords: Gully erosion, Land use, Climate factors, Soil factors, Topography, Darehshahr, Ilam province