فهرست مطالب

پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز - پیاپی 10 (پاییز و زمستان 1393)

پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز
پیاپی 10 (پاییز و زمستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/11/04
  • تعداد عناوین: 13
|
  • محسن مسعودیان، نیایش فندرسکی، محمد قره گزلو صفحات 1-14
    وقوع سیلاب های متعدد در رودخانه ها از یک سو و تجمع فعالیت های صنعتی، تجاری و اجتماعی در کنار رودخانه ها به علت نزدیکی به منابع آب از سوی دیگر، لزوم اعمال مدیریت مناسب در سه مرحله قبل، هنگام وقوع و بعد از سیلاب را نمایان می سازد. اهمیت و سهم مدیریت غیرسازه ای (که قابل اجرا در هر سه مرحله قبل، حین و بعد از وقوع سیل است) در کاهش خسارت را می توان در سیل سال 1378 شهر نکا مشاهده نمود. در سال مذکور دو سیلاب به ترتیب در تیر و مرداد ماه در حوزه نکارود اتفاق افتاد که سیل اول باعث تخریب پل مرکز شهر، انسداد رودخانه و منجر به برگشت آب در پشت پل در سیل دوم گردید که سیل گرفتگی شهر و خسارات بسیاری را به بار آورد. در این مقاله اثر خرابی پل درتشدید خسارات ناشی از سیلاب مردادماه رودخانه نکارود در محدوده شهر نکا با استفاده از نرم افزار HEC-RAS مدل و جهت شبیه سازی آن، مشخصات هندسی 25 مقطع بالادست پل، ضریب زبری مانینگ، نوع جریان و شرایط مرزی وارد مدل شده و ضریب زبری مانینگ با استفاده از داده های دبی اشل موجود در محدوده مدل سازی، کالیبره گردید. سپس در دو حالت انسداد 70 درصدی مقطع پل و بدون انسداد، پروفیل سطح آب محاسبه و ترسیم و در هر دوحالت مذکور با داغاب برداشت شده در سیلاب مرداد ماه مقایسه گردید. نتایج نشان می دهد آنچه باعث افزایش خسارت در سیلاب مرداد ماه شده، میزان شدت سیلاب نبوده بلکه عامل اصلی افزایش خسارت، گرفتگی دهانه پل بر اثر خرابی حاصل از سیل اول بوده که باعث شده سیل با دبی 1100 مترمکعب برثانیه خسارتی برابر با دبی سیلاب 2450 مترمکعب بر ثانیه ایجاد نماید و چنانچه دهانه پل بعد از سیلاب اول پاکسازی می شد، سیلاب دوم به راحتی عبور می نمود و هیچ برگشت آب و خسارتی ناشی ازسیلاب دوم بوجود نمی آمد.
    کلیدواژگان: رودخانه نکارود، سیلاب، مدیریت سیلاب، HEC، RAS
  • مینا سیفی زاده، علیرضا عمادی، رامین فضل اولی صفحات 15-29
    سدهای مخزنی با اهدافی نظیر تامین منابع آب، کنترل سیلاب و تولید نیروی برق آبی احداث می شوند. پدیده شکست سد، همواره سدها را تهدید می کند و موجب تلفات مالی و انسانی شدید در مناطق پایین دست می شود. اگر پدیده شکست و آثار ناشی از آن، قبل از احداث سد پیش بینی گردد، خسارات ناشی ازشکست در آینده کاهش می یابد. در پژوهش حاضر شکست سد پلرود در اثر روگذری با استفاده از مدل BREACH GUI مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد هیدروگراف سیلاب ناشی از شکست سد، دارای دبی اوج 47253 مترمکعب بر ثانیه می باشد. این دبی، 27 ساعت پس از شروع سیلاب و یک ساعت پس از آغاز روگذری از سد رخ می دهد. سپس روندیابی سیلاب به منظور تعیین اثرات شکست سد توسط مدلHEC-RAS انجام شد. نتایج روندیابی سیلاب نشان داد که دبی اوج در مدت زمان 54 دقیقه، از محل سد به آخرین مقطع رودخانه در 15 کیلومتری پایین دست خواهد رسید و از کاهش 62 درصدی برخوردار است. انطباق تصاویر پهنه های سیلابی و تصاویر ماهواره ای منطقه مورد بررسی در مدل Google Earth نشان داد که 18 روستا و محدوده هایی از شهرهای کلاچای و رحیم آباد در پایاب سد دچار آب گرفتگی شدید می شوند. سیلاب ناشی از این شکست همچنین موجب فرسایش در مناطق نزدیک به محل سد می شود.
    کلیدواژگان: شکست سد، روگذری، روندیابی، مدل BREACH GUI، مدل HEC، RAS
  • محمدعلی قربانی، حکیمه اسدی، حسین جباری خامنه ای، داود فرسادی زاده صفحات 30-43
    هیدروگراف واحد لحظه ای یا (IUH) هیدروگرافی است که در محاسبه هیدروگراف رواناب سطحی حوزه های آبخیز مورد استفاده قرار گرفته و اخیرا علاوه بر روش های مرسوم، تئوری آنتروپی شانون جهت محاسبه آن مورد توجه قرار گرفته است. اگر آنتروپی معیاری از میزان آشفتگی یک سیستم تعریف شود، آنگاه شاخص آنتروپی احتمال وقوع یک رخداد را بیان خواهد نمود. در این تئوری با تعریف زمان های پیمایش حوزه آبخیز به عنوان متغیر تصادفی و ماکزیمم نمودن رابطه آنتروپی بر اساس این پارامتر و همچنین لحاظ نمودن قیودها، میزان حداقل اریب تابع توزیع احتمالاتی و پارامترهای IUH حاصل گردیده و نهایتا معادله کاربردی IUH بدست می آید. در این مطالعه شش رویداد از حوزه معرف آبخیز لیقوان واقع در شمال غرب کشور مورد بررسی قرار گرفته است. پس از محاسبه زمان پیمایش و تعیین پارامترهایIUH بر اساس تئوری آنتروپی، معادله (IUH) کاربردی استخراج و نهایتا هیدروگراف رواناب مستقیم محاسبه گردید. جهت بررسی بیشتر نیز از روش هیدروگراف واحد ناش جهت برآورد IUHو هیدروگراف رواناب مستقیم استفاده شد. نتایج گویای عملکرد قابل قبول روش آنتروپی با میانگین خطای اوج 35/17 درصد، متوسط ضریب همبستگی 828/0، شاخص آنتروپی 47/2 نات و ضریب نش- ساتکلیف 742/0 می باشد.
    کلیدواژگان: هیدروگراف واحد لحظه ای، آنتروپی شانون، روش هیدروگراف واحد ناش، حوزه آبخیز لیقوان
  • وجیهه فصاحت، سیدجواد ساداتی نژاد، افشین هنربخش، حسین صمدی بروجنی صفحات 44-55
    حوزه آبخیز جونقان- فارسان یکی از زیر حوزه های کارون شمالی واقع در استان چهارمحال و بختیاری است. در حوزه آبخیز مذکور سدهای مخزنی برای ذخیره آب احداث گردیده یا در دست اجرا یا مطالعه است که در این تحقیق سعی شده با انجام روندیابی جریان میزان تاثیر احداث سدها در محدوده مورد نظر بر کاهش سیلاب پائین دست مورد بررسی قرار گیرد. نتایج نشان داد که احداث کلیه سدها باعث خواهد شد به طور متوسط دبی اوج سیل خروجی از حوزه 34 درصد کاهش یابد. این درصد کاهش برای سیلاب ها با دوره بازگشت های کم تر (2 سال)، بیش تر بود. هم چنین نتایج نشان داد سدهای خارج از بستر تاثیر کم تری در کنترل سیلاب حوزه آبخیز داشته اند. در مورد افزایش عرض سرریز، نتایج نشان داد 20 درصد افزایش در عرض سرریز، تاثیر معنی داری بر دبی اوج خروجی از سد نگذاشته و این تغییر باعث شده که به طور متوسط دبی اوج خروجی از سد تنها 6/0 درصد افزایش یابد.
    کلیدواژگان: روندیابی مخزن، روندیابی رودخانه، کنترل سیلاب، حوزه آبخیز جونقان، فارسان
  • صادق تالی خشک، محسن محسنی ساروی*، مهدی وفاخواه، شهرام خلیقی سیگارودی صفحات 56-67

    از مهم ترین مسائل در مدیریت حوزه های آبخیز، پیش بینی فرآیندهای هیدرولوژیکی می باشد. استفاده از مدل های جدید در این زمینه می تواند به مدیریت و برنامه ریزی صحیح کمک کند. علاوه برآن پیش بینی جریان رودخانه، مخصوصا در شرایط سیلابی، به مسوولان این امکان را خواهد داد که با آمادگی خسارات ناشی از سیل را کاهش دهند. یکی از روش هایی که اخیرا برای پیش بینی و برآورد میزان دبی رودخانه ها به کار می رود، مدل نروفازی است. نروفازی با بررسی و تشخیص روابط بین ورودی ها و خروجی، به برآورد خروجی مطلوب می پردازد. در این مطالعه مقادیر سه ساله بارندگی و دبی روزانه ایستگاه های مختلف موجود در سطح حوزه آبخیز طالقان، به عنوان ورودی به مدل نروفازی وارد شد و با توجه به نمایه های آماری (ریشه میانگین مربعات خطا، ضریب همبستگی و تبیین)، بهترین ساختار نروفازی و ترکیب ورودی ها جهت پیش بینی جریان رودخانه مشخص گردید. نتایج نشان داد که بهترین برآوردها مربوط به فازی ساز گوسی بود. با اینکه حالت های ورودی مختلفی، نتایج قابل قبولی را ارائه داد، بهترین برآوردها با ضرایب RMSE و R2 (داده های آموزش 02/0 و 98/0 - داده های آزمون 06/0 و 87/0)، مربوط به ورودی دبی مهران و جوستان و دبی روز قبل گراب و دهدر بود. با توجه به نتایج مشخص شد که نروفازی با صحت زیادی پیش بینی جریان روزانه را انجام داده است و در مدیریت حوزه های آبخیز و کنترل سیل می تواند استفاده شود.

    کلیدواژگان: دبی روزانه، نروفازی، پیش بینی سیل، حوزه آبخیز طالقان
  • عادل پورنعمت رودسری، کوروش قادری، شهرام کریمی گوغری صفحات 68-84
    مدلسازی بارش- رواناب یک فرآیند ضروری و پیچیده می باشد که در بهره برداری مناسب از مخازن و مدیریت و برنامه ریزی صحیح منابع آب نقش عمده ای دارد. مدلسازی این فرآیند با استفاده از روش های مختلفی امکانپذیر است. از نظر تئوری، در مدلسازی یک سیستم می بایست روابط صریح بین متغیرهای ورودی و خروجی معلوم باشند. در حالیکه به علت معلوم نبودن روابط صریح بین متغیرها و عدم قطعیت های ذاتی آنها، استخراج چنین مدلی بسیار مشکل می باشد. بنابراین استفاده از روش های داده محور که محاسبات را در شرایط غیردقیق انجام می دهند و کاربردهای فراوانی در مسائل شناسایی کنترلی داشته اند، اجتناب ناپذیر است. روش کنترل گروهی داده ها (GMDH) یکی از انواع این روش ها می باشد که به تدریج یک نگاشت بین متغیرهای ورودی و خروجی تولید می کند. در این تحقیق برای شبیه سازی فرآیند بارش-رواناب حوزه آبریز پلرود، یک مدل بر اساس رویکرد GMDH توسعه داده شده است. ارزیابی نتایج با استفاده از معیارهای آماری انجام شده و همچنین با نتایج شبکه های عصبی (ANN) نیز مقایسه شده است. نتایج حاکی از توانایی بالای هر دو روش در پیش بینی و شناسایی روابط پیچیده بین متغیرها در پیش بینی رواناب روزانه ناشی از بارندگی می باشند. مقادیر نتایج معیارهای آماری بیانگر عملکرد بهتر رویکرد استقرائی GHMD نسبت به شبکه های عصبی در مدلسازی بارش- رواناب در این حوزه می باشد.
    کلیدواژگان: مدلسازی بارش، رواناب، روش های داده محور، روش کنترل گروهی داده ها، شبکه های عصبی، حوزه آبریز پلرود
  • محسن یوسفی، ربابه پورشرعیاتی صفحات 85-97
    به منظور اجرای برنامه های حفاظت خاک و کاهش رسوب زایی، همچنین محاسبه و طراحی دقیق حجم مخزن سد در احداث سدهای مخزنی، ضرورت دارد که میزان تولید رسوب در یک حوزه آبخیز، ارزیابی و برآورد گردد. بطورکلی پدیده فرسایش و انتقال رسوب از پیچیده ترین مسائل هیدرودینامیکی است که تعیین دقیق معادلات حاکم بر آن بدلیل اثرات پارامترهای مختلف، به آسانی میسر نیست. حتی اگر مدلی ریاضی نیز تبیین شود، دسترسی به داده های لازم در اکثر موارد به آسانی امکان پذیر نخواهد بود. با توجه به توانایی های شبکه های عصبی مصنوعی در شناسائی ارتباط بین متغیرهای ورودی و خروجی یک مساله، بدون در نظر گرفتن فیزیک آن مساله و نیز بدلیل ضعف مدل های فیزیکی و ریاضی در مدل کردن فرآیندهای رسوبی، این شبکه ها می ‍ توانند در مدل کردن مساله انتقال رسوب بکار روند. هدف از این مطالعه به دست آوردن الگوریتم مناسب با استفاده از شبکه عصبی پیش خور پس انتشار خطا (Feed-Forward Back propagation)، Fitting و Cascade Forward Back prop به منظور برآورد میزان رسوبات معلق در حوزه لرستان می باشد. به این منظور برای برآورد رسوب، از داده های دبی، بارش و رسوب رودخانه های کاکارضا، دهنو، چم انجیر استان لرستان به صورت ماهانه استفاده شد. لازم به ذکر است که داده های رسوبات معلق در خروجی حوزه (ایستگاه چم انجیر) از پراکنش مناسب تری برخوردار است. از میان سه شبکه مورد استفاده در این مطالعه شبکه fitting به منظور برآورد میزان رسوب مناسب تشخیص داده شد. از بین سیزده الگوریتم مورد استفاده در این مطالعه، TRAINLM به عنوان بهترین الگوریتم با ضریب همبستگی 99/0 R=، 10/0 RMSE=، انتخاب شد.
    کلیدواژگان: شبکه عصبی، الگوریتمهای شبکه عصبی، رسوب معلق، استان لرستان
  • محمودرضا طباطبایی، کریم سلیمانی، محمود حبیب نژاد روشن، عطاالله کاویان صفحات 98-116
    امروزه برآورد دقیق بار رسوب معلق رودخانه ای از جنبه های مختلف مهندسی منابع آب، مسائل زیست محیطی و کیفیت آب از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این راستا، مدل های هیدرولوژیکی حوزه، به دلیل عوامل متعدد تاثیرگذار ثابت و متغیر، کارایی مناسبی در برآورد میزان رسوب معلق از خود نشان نداده اند. همچنین اغلب مطالعات شبیه سازی برآورد رسوب معلق، تنها بر مبنای دبی جریان خروجی حوزه استوار است که نتایج حاصله نیز، گواه بر عدم کارآیی مطلوب آنها است. این در حالی است که عوامل تاثیرگذاری همچون نوع بارش، فصل سال و شکل هیدروگراف جریان که نقش عمده ای در این فرآیند ایفا می نمایند در شبیه سازی برآورد میزان رسوب معلق نادیده گرفته شده اند. در پژوهش حاضر، از روش شبکه عصبی پرسپترون چند لایه و داده های آب و هواشناسی (دبی و غلظت رسوب معلق روزانه جریان، متوسط بارش و دمای روزانه) حوزه آبخیز سد کرج در یک دوره زمانی 30 ساله (1360 تا 1390) به منظور برآورد غلظت رسوب معلق روزانه ایستگاه هیدرومتری سیرا استفاده شده است. در این روش، با توجه به نقش تغییرات فصلی و وضعیت جریان در تولید و انتقال رسوب حوزه، ابتدا بر اساس سه متغیر رژیم بارش، وضعیت هیدروگراف جریان و نوع رواناب حاصل از بارش، داده های مورد استفاده به 5 گروه تفکیک و سپس برای هر گروه، مدل جداگانه ای طراحی گردید. همچنین به منظور افزایش قدرت تعمیم دهی مدل ها، از شبکه عصبی نگاشت خود سازمان ده (SOM) جهت خوشه بندی و از شاخص سیلهوت، در تعیین تعداد بهینه خوشه ها استفاده شد. نتایج پژوهش نشان داد که استفاده از متغیرهای بارش و دمای روزانه، به همراه دبی جریان و تفکیک زمانی داده ها، نقش مهمی در افزایش دقت برآورد رسوب رودخانه داشته است. در این رابطه، بیشترین خطای محاسبه شده در بین مدل ها زمانی است که برای تمامی فصول سال، تنها از یک مدل واحد، جهت برازش به داده ها استفاده می گردد. نتایج این پژوهش می تواند به عنوان الگوئی مناسب در برآورد رسوب معلق سایر رودخانه های کشور مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: خوشه بندی، رسوب معلق، رودخانه کرج، سیرا، شبکه عصبی، نگاشت خود سازمان ده
  • مریم رضایی، محمد نهتانی، علیجان آبکار، معصومه رضایی، مهری میرکازهی ریگی صفحات 117-131
    روش های ریز مقیاس نمایی آماری، به منظور پیش بینی متغیرهای اقلیمی مانند دما، به دلیل اهمیت این فاکتورها، در برنامه ریزی و مدیریت محیطی کاربرد وسیعی دارند. در این پژوهش کارایی مدل ریز مقیاس نمایی آماری (SDSM) در پیش بینی پارامتر های دمایی مورد بررسی قرار گرفته است. داده های مورد استفاده در این پژوهش شامل داده های دمای کمینه، بیشینه و میانگین ایستگاه های سینوپتیک کرمان و بم، داده های NCEP و داده های مدل HadCM3) داده های نسل سوم مدل جهانی اقلیم تحت سناریو ی A2 و B2) برای دوره پایه (2001-1971 میلادی) می باشد. از 15 سال اول داده ها (1985-1971) برای واسنجی و از 15 سال دوم (2001-1986) برای ارزیابی نحوه عملکرد مدل استفاده شده است. به کمک داده های HadCM3(A2) و HadCM3(B2)، دما برای سه دوره (2039-2010)، (2069-2040) و (2099-2070) پیش بینی و با دوره پایه مقایسه شده است. معیارهای آماری ارزیابی کارایی مدل مانند میانگین خطای مطلق، مجذور میانگین مربعات خطا، ضریب ناش- ساتکلیف و تحلیل نتایج خروجی مدل HadCM3، نشان داد که این مدل در منطقه خشک نسبت به منطقه فراخشک از کارایی بالاتر و دقت قابل قبولی برای پیش بینی دما برخوردار است. همچنین نتایج بیانگر افزایش دما در تمام ماه های سال برای هر دو ایستگاه می باشد.
    کلیدواژگان: بم، تغییر اقلیم، دما، کرمان، مدل SDSM
  • خلیل قربانی، زهرا آقاشریعتمداری صفحات 132-143
    وجود روابط مکانی بین متغیرهای اقلیمی با عوارض طبیعی مانند ارتفاع باعث شده تا جستجوی گرادیان ها اولین گزینه در پهنه بندی آنها باشد. اما در مناطق بزرگ وجود گرادیان های متعدد و نبود شناختی از آنها باعث می شود تا پژوهشگران از روش های درون یابی قطعی و زمین آمار استفاده کنند. رگرسیون وزن دار جغرافیایی یکی از روش هایی است که می تواند گرادیان های موضعی را به خوبی شناسایی کند و درصورت وجود گرادیان، دقت درون یابی را افزایش دهد. بر این اساس پژوهشی انجام شد تا با در نظر گرفتن میانگین 30 ساله دمای هوا و رطوبت نسبی 240 ایستگاه همدیدی و اقلیم شناسی در ایران، دقت این روش با سایر روش های درون یابی در پهنه بندی این دو پارامتر اقلیمی ارزیابی شود. نتایج این بررسی در مورد دمای هوا که تحت تاثیر ارتفاع می باشد نشان داد که نتایج درورن یابی به کمک روش رگرسیون وزن دار جغرافیایی با دیگر روش های درون یابی اختلاف معنی داری دارد در حالی که این اختلاف در مورد رطوبت نسبی مشاهده نشد و این می تواند به دلیل نبود رابطه مشخصی بین ارتفاع و رطوبت نسبی باشد.
    کلیدواژگان: پهنه بندی، درون یابی، دمای هوا، رطوبت نسبی، رگرسیون وزن دار جغرافیایی
  • آتیکه افضلی، کاکا شاهدی صفحات 144-156
    به دلیل افزایش جمعیت، نیاز فراوان به غذا و کمبود منابع آب سطحی به ویژه در دهه های اخیر، مساحت اراضی تحت آبیاری در کشور افزایش یافته است که این امر سیاست استفاده از منابع آب و خاک را به کلی دگرگون کرده است. آب بارش از طریق فضاهای خالی در سطح زمین به داخل خاک نفوذ می یابد و زمانی که با لایه های غیر قابل نفوذ برخورد نماید، ذخایر آب زیرزمینی را پدید می آورد. در سال های اخیر پدیده خشکسالی باعث کاهش شدید آب های سطحی در کشور شده و استفاده از آب های زیرزمینی افزایش یافته است. این امر علاوه بر افت شدید سطح آب در سفره های زیرزمینی، موجب تغییر کیفیت منابع آب زیرزمینی را فراهم نموده است. با توجه به مطالب فوق و اهمیت و نقش آب های زیرزمینی، در این تحقیق تغییرات کمی آب زیرزمینی در سال های 1377، 1381 و 1386 و تغییرات عوامل کیفی شامل EC، CL، Hco3، k، Mg، Na، So4، T.D.S، TH و pH در ابتدا و انتهای دوره مذکور در محیط Arc GIS در بخشی از دشت آمل- بابل واقع در حوزه آبخیز دریای خزر مورد بررسی قرار گرفت و روند تغییرات هر کدام از عوامل کیفی با استفاده از آزمون من-کندال تعیین گردید. نتایج تحقیق بیانگر کاهش ناچیز سطح آب زیرزمینی و بهبود وضعیت کیفی آب زیرزمینی در منطقه یاد شده می باشد.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، تغییرات کمی و کیفی، من، کندال، دشت آمل، بابل
  • عباد شعبانی، محمدرضا جوادی، مریم زارع خوش اقبال صفحات 157-169
    زمین لغزش نوعی حرکت دامنه ای است که منجر به جابجایی مواد سطحی دامنه های پر شیب می گردد. دامنه های شمالی رشته کوه البرز تحت تاثیر شرایط محیطی و اقلیم مرطوب دارای پتانسیل بالایی از لحاظ وقوع زمین لغزش می باشند. از جمله این مناطق، حوزه ی آبخیز شلمانرود است که در شهرستان لنگرود قرار داشته و حدود 42 لغزش در آن ثبت گردیده است. در این تحقیق برای پهنه بندی خطر زمین لغزش از دو مدل رگرسیون دو متغیره (ارزش اطلاعاتی) و تحلیل سلسله مراتبی (AHP) استفاده شد. در ابتدا با استفاده از نرم افزار Arc GIS لایه های رقومی شامل کاربری اراضی، طبقات شیب، لیتولوژی، فاصله از جاده، فاصله از رودخانه و فاصله از گسل ته یه گردید. سپس نقشه پهنه بندی خطر با کمک دو روش مورد نظر در 5 طبقه (پهنه با خطر نسبی ناچیز، خطر نسبی کم، خطر نسبی متوسط، خطر نسبی زیاد و خطر نسبی خیلی زیاد) بدست آمد. به منظور ارزیابی روش های پهنه بندی مورد نظر، نقشه پهنه بندی حاصل از هر یک از آنها با نقشه پراکنش زمین لغزش (شاخص زمین لغزش) مقایسه گردید. نتایج نشان داد که مدل رگرسیون دو متغیره (ارزش اطلاعاتی) نسبت به روش تحلیل سلسله مراتبی روش مناسب تری می باشد. همچنین نتایج نشان داد که در وقوع زمین لغزش، عوامل کاربری اراضی (باغات چای)، سنگ شناسی و طبقه شیب (45 تا 60 درصد) تاثیر قابل ملاحظه ای نسبت به سایر عوامل دارند.
    کلیدواژگان: زمین لغزش، ارزش اطلاعاتی، تحلیل سلسله مراتبی، شلمانرود
  • رضا تمرتاش، محمدرضا طاطیان، منصوره کارگر صفحات 170-184
    استفاده نامناسب از اراضی با ایجاد تغییرات مکانی خصوصیات خاک و پوشش گیاهی همراه می باشد. در این راستا، استفاده از روش زمین آمار با توجه به مدلسازی عوامل، موجب ارزیابی بهتر پارامترهای موثر می گردد. لذا تحقیق حاضر به بررسی اثرپذیری عوامل خاکی از شدت بهره برداری، به عنوان ابزاری جهت مدیریت بهینه اراضی در حوزه آبخیز بلده در ارتفاعات البرز مرکزی پرداخته است. پس از بازدیدهای میدانی منطقه مورد مطالعه، مناطق با شدت های بهره برداری مختلف شامل بحرانی، کلید و مرجع بر اساس نزدیکی به منابع آب و مسیرهای تردد انتخاب شدند. پس از تعیین تیپ های گیاهی در هر منطقه، نمونه برداری به صورت سیستماتیک و با توجه به نصب 5 ترانسکت 100 متری در هر منطقه صورت گرفت. محل تقاطع ترانسکت ها به عنوان نقاط نمونه برداری (25 نقطه) تعیین و نمونه های خاک از لایه سطحی (عمق 10-0 سانتی متر) برداشت گردید. سپس فاکتورهای کربن آلی، نیتروژن، فسفر، پتاسیم، اسیدیته و هدایت الکتریکی در آزمایشگاه مورد اندازه گیری قرار گرفت. بررسی تغییرپذیری مکانی خصوصیات خاک در مناطق سه گانه با آنالیز زمین آمارو در محیطنرم افزار (Gamma Design Software)GS+ نسخه 5 انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش شدت بهره برداری در مناطق بحرانی، کربن آلی و نیتروژن خاک کاهش یافته و اسیدیته افزایش یافته است. همچنین آنالیز زمین آمار نشان داد که در منطقه بحرانی به دلیل تاثیر مخرب بهره برداری، تغییر مکانی پارامترهای خاکی بیشتر و وابستگی مکانی آنها ضعیف تر بوده است.
    کلیدواژگان: الگوی مکانی، خصوصیات خاک، زمین آمار، حوزه آبخیز بلده
|
  • Urban Flood Damage Reduction using Non-Structural Management / (Case Study: the Nekarood River flood, 1999)
    Mohsen Masoudian, Niayesh Fendereski, Mohammad Gharahgezlou Pages 1-14
    The occurrence of a great number of floods in rivers on the one hand، and industrial، commercial and social activities’ accumulation، just near the rivers، on the other hand، reveal the obligation of applying appropriate flood management strategies (before، during and after the flood). The role and importance of employing Flood management strategies on flood damage reduction could be observed clearly، at the Nekaroud River over flow which had occurred in 1999. In this year two floods occurred in June and August in Nekarood’s basin، respectively. The first one destroyed the city center’s bridge and obstructed the river which finally caused back water at the second flood which was the reason of extremely major damage in the city of Neka. In this article، the effects of city main bridge destruction on exacerbation of flood damage، in August 1999، have been modeled using HEC-RAS software; therefore، the geometric characteristic of 25 river cross sections at the upstream of the bridge، Manning''s roughness coefficient، flow type and the boundary conditions، were inputted. Besides، the model was calibrated using discharge-stage at the existing hygrometry station on the river. Then، the water surface profile were calculated in two different conditions first normal river condition and 70 percent blockage at the bridge section، then، compared with measured water stage of the flood occurred in August. The results show that the amount of the second flood discharge was not the original factor which led to such extremely flood damage، but it was the bridge blockage، as a consequence of the second flood. Eventually، a flood with 970 CMS caused severe damage equal to a flood with 2450 CMS and if the bridge spans were cleaned after the first flood، no back water and such damage would not be happened at the second flood.
    Keywords: Nekarood River, Flood, Flood Management, HEC, RAS
  • Mina Seyfizadeh, Alireza Emadi, Ramin Fazlola Pages 15-29
    Storage dams are constructed for several aims such as; water supply, flood control and energy generation. Dams are being threat by breakage and cause severe financial and human losses in downstream. If dam breakage phenomenon and its resulted effects are furcated before dam construction, the losses will be reduced in the future. In this study, the Polrood dam breakage due to overtopping has been investigated by BREACH GUI model. Results showed that the flood hydrograph due to dam breakage possessed a discharge peak of 47253 m3/s. This peak occurs 27 hrs after flood beginning an hour after overtopping.Then, flood routing was carried out in order to determine the effects of dam breakage by HEC-RAS model. The results of flood routing showed that the discharge peak arrived at the last cross section of 15 km distances in the dam downstream after 54 minute which possessed a decrease of 62%. The overlay of floodplain maps with Google Earth model showed that 18 villages and some regions of Kelachay and Rahim-Abad cities are affected by flooding in dam downstream. The flood resulted of this dam breakage, also causes river erosion near to the dam.
    Keywords: Dam breakage, Overtopping, Flood routing, BREACH GUI model, HEC, RAS model
  • Mohammad Ali Ghorbani, Hakimeh Asadi, Hossein Jabbari Khamneh, Davoud Farsadizadeh Pages 30-43
    Instantaneous unit hydrograph (IUH) is a hydrograph that has used for calculation of direct runoff hydrograph in watersheds and recent addition to formal methods, Shannon entropy theory consider for calculation of direct runoff hydrograph. If the system disorderly is measured in terms of entropy then the probability distribution of the events, provides in terms of entropy. In this theory, defined travel time as a random variable, the maximizing the entropy on based this parameter and also specifies constraints, the least-biased probability density function, determining parameters of the IUH and finally obtaining applicable IUH equation. In this study, six events of Lighvan watershed has been studied that located in Northwest Iran. After calculating travel time and determining parameters on based entropy, derivation applicable IUH equation and calculated direct runoff hydrograph. For estimated and more evaluated IUH and direct runoff hydrograph has used Gamma distribution that result showed good accuracy of the entropy theory. The results indicate acceptable performance of the entropy model shows the average correlation coefficient (0.828), mean error of peak (17.35%), entropy index (2.47 knot) and nash-sutcliff value (NS=0.742) in verification events.
    Keywords: Instantaneous unit hydrograph, Shannon entropy, Gamma distribution, Lighvan watershed
  • Vajiheh Fasahat, Seyed Javad Sadatinejad, Afshin Honarbakhsh, Hossein Samadi, Boroujeni Pages 44-55
    Juneghan-Farsan, a north-Karun sub-basin, is located in Chaharmahal and Bakhtiyari province-Iran, in which various storage dams are either built, under construction, or are subject of ongoing studies. In this research, the influence of storage dam construction on downstream flood reduction is investigated using flow routing modeling. The results indicated that complete construction of all considered dams in Juneghan-Farsan basin will reduce maximum flood discharge in downstream up to 34%. That was higher for floods with lower return periods (Two years). The results also showed that the off-stream storage dams would be less effective in reducing peak flood discharge. The study showed that 20% increase in the spillway length had no significant effect on the maximum output rate and cause on average only a 6% increase in it.
    Keywords: Reservoir routing, River Routing, Flood control, Juneghan, Farsan Basin
  • River Daily Flow Prediction using Neuro-Fuzzy Model / (Case Study: Taleghan Watershed)
    Sadegh Tali, Khoshk, Mohsen Mohseni Saravi, Mehdi Vafakhah, Shahram Khalighi, Sigaroudi Pages 56-67

    The most important issues of watershed management, is predicting hydrological rocesses. Using new models in this field can help to management and proper planning. In addition, predicting of river flow, especially in flood conditions, will allow the authorities to reduce flood damage with the preparation. One of the ways which have recently been used to predict and estimate the flow rate of rivers is neuro-fuzzy model. Neuro-fuzzy with review and determine the relationships between inputs and output, estimate the desired output deals. In this study, the three years values of the daily rainfall and discharge of different stations in Taleghan watershed were used as input to the neuro-fuzzy model and according to the statistical coefficients (RMSE, R2 and E), the best structure and inputs composition of neuro-fuzzy to predict the river flow was determined. Results demonstrated that the best estimates were of the Gaussian fuzzfier. Although different input modes, provided acceptable results, Best estimates with coefficients RMSE and R2 (training data 0.02 and 0.98-checking data 0.06 and 0.87), was discharge of Mehran and Joestan and previous day discharge of Garab and Dehdar. The results indicated that neuro-fuzzy can predict the daily flow with high accuracy and can be used in watershed management and flood control.

    Keywords: Daily discharge, Neuro, fuzzy, Flood forecasting, Taleghan watershed
  • Adel Pournemat Roudsari, Kourosh Qaderi, Shahram Karimi, Googhari Pages 68-84
    Rainfall-runoff modeling is an essential process and very complicated phenomena that is necessary for proper reservoir system operation and successful water resources planning and management. There are different methods like conceptual and numerical methods for modeling of this process. Theoretically, a system modeling required explicit mathematical relationships between inputs and outputs variables. Developing such explicit model is very difficult because of unknown relationship between variables and substantial uncertainty of variables. In this case, Data driven methods which are based on imprecise conditions and evolutionary algorithms have shown capabilities in many nonlinear systems identification and control issues. One of these intelligent methods is Group Method of Data Handling (GMDH). This method produce complex model during the performance evaluation of input and output information sets increasingly. So in this research we have developed a model based on GMDH for rainfall-runoff modeling in Polrood basin located in North of Iran in Guilan province. Results have evaluated using statistical criteria and compared with an artificial neural network (ANN) model. Results have shown the high performance of two methods for rainfall runoff modeling in dairy scales. Based on statistical criteria, experiment results indicates that the GMDH model was powerful tool to model rainfall runoff time series and can be applied successfully in complex hydrological modeling.
    Keywords: Rainfall, Runoff modeling, Data Driven Method, GMDH, ANN, Polrood basin
  • Suspended Sediment Estimation using Neural Network and / Algorithms Assessment (Case Study: Lorestan Province)
    Mohsen Yosefi, Robabeh Poorshariaty Pages 85-97
    In purpose to performance programs soil protection and reduce sediment, also calculation and design of dam volume in introduction store dams, have necessity that evaluation and calculated the rate of sediment production in a watershed. Generally erosion and sediment transport is of most complex issues the hydrodynamic that not possible simply, determination equations governing because effects of various parameters. About attention in potential artificial intelligence in identify the relationship between variables input and output of a problem without taking the physics of the problem and because swoon of physical models and mathematical in modeling of sedimentary processes too, can be used in modeling sediment transport problem. The purpose of this study was to obtain suitable algorithms with using of artificial neural networks feed-forward back propagation, fitting and Cascade Forward back prop to intent estimate the sediment rate. In this intent for estimate the amount suspended sediment, used of discharge - precipitation and sediment data monthly. Intransitive of recitation that suspended sediment data in the output (Cham anjir station) is more appropriate of the distribution. Among the three networks used in this study was more appropriate to estimate the amount of sediment fitting network. Thirteen the algorithm used in this study was selected TRAINLM as the best algorithm, with a correlation coefficient R = 0.99, RMSE = 0.01.
    Keywords: Neural Network, Neural Network Algorithms, Suspended Sediment, Lorestan Province
  • Mahmoodreza Tabatabaei, Karim Solaimani, Mahmoud Habibnejad Roshan, Ataollah Kavian Pages 98-116
    Nowadays, the accurate estimation of rivers suspended sediment load (SSL), from various aspects, such as water resources engineering, environmental issues, water quality and so on is important. In this regard, because of various roles of fixed and dynamic variables of watersheds, the watershed hydrological models have not showen a proper efficiency in statimation of SSL. Also, the most SSL studies are based on only flow discharge variable whereas the results of the present study have proved that the efficiency of these modeles is very poor. On the other hands, the parameters such as rainfall type, year seasons and flow hydrograph shape have important role in watershed sediment yield that were ignored in the most SSL simulations. In the present study, multi layers perceptron neural network and hydro-meteorological data (daily flow discharge, suspended sediment concentration, daily rainfall and temperature) of Karaj dam watershed in a 30-year period (1981 to 2011) were used to estimate daily suspended sediment concentration of Sierra station. Due to the role of seasonal changes and flow conditions in sediment yield and sediment transport of the watershed, based on rainfall regime, hydrograph condition and runoff type, the data used in this study were first seperated into 5 groups and then for each group, a separate model was designed. In order to increase the generalization ability of the neural network models, self-organizing map (SOM) and Silhouette coefficient were used for data clustering and determination of the optimal number of clusters respectively. The research results showed that the use of daily precipitation and temperature variables along with flow discharge and data separating based on watershed time and hydro climatic conditions has had an important role in increasing the accurate estimation of the river sediment. In this regard, among the models, the maximum calculated error is when only a single model is used for all year seasons. The research results and its used structure can be used as a pattern to estimate and to forecast many environmental variables of watersheds.
    Keywords: Clustering, Karaj River, Neural Networks, Self, Organizing Map, Suspended Sediment
  • Maryam Rezaei, Mohammad Nohtani, Alijan Abkar, Masoumeh Rezaei, Mehri Mirkazehi Rigi Pages 117-131
    Statistical downscaling methods are widely used for prediction of climatic variables e.g. temperature because of importance of these factors in environmental planning and management. In this study, the performance of Statistical Downscaling Model (SDSM) was investigated to predict temperature. The input data of the study include minimum, maximum and mean temperature of Kerman and Bam Synoptic stations, NCEP (National Centers for Environmental Prediction) data and the A2 and B2 emission scenarios HadCM3 for the reference period, 1971-2001. The first 15 years data (1971-1985) was applied for the calibration and the second 15 years data (1986-2001) for model validation. Temperature for three periods including 2010-2039, 2040-2069 and 2070-2099 was predicted and then compared with the temperature data of reference period i.e.1971-2001 using HadCM A, B2 data. Statistical measures of model performance such as Mean Absolute Error (MAE), Root Mean Squared Error (RMSE), Nash-Sutcliffe efficiency (NS) and the analysis of output results from SDSM model shown that this model is able to predict temperature indexes more accurately in arid climate than in hyper-arid climate. The results indicate temperatures rising in all months for both stations.
    Keywords: Bam, Climate change, Temperature, Kerman, SDSM model
  • Khalil Ghorbani, Zahra Aghashariatmadary Pages 132-143
    Due to spatial correlations between climatic variables and natural features like altitude, the gradients finding is the first option in zoning of them. Various gradients in large area and lack of knowledge of them is resulted in applying of geostatistical and deterministic interpolation techniques by researchers. Geographically Weighted Regression (GWR) is a method which can identify local regressions as well and in spite of gradient increases interpolation accuracy. Accordingly, this research was conducted in order to evaluation of GWR’s accuracy than another interpolation methods based on 30 years average of air temperature and relative humidity data of 240 synoptic and climatologically station in Iran. The results of this research on air temperature which was a function of altitude showed that GWR method had significant difference than other methods, while there was no significant difference on relative humidity and These results may be due to no specific correlation between altitude and relative humidity.
    Keywords: Zoning, Interpolation, Air temperature, Relative humidity, Geographically weighted regression
  • Atikeh Afzali, Kaka Shahedi Pages 144-156
    Area of land under irrigation has increased in the last decade due to the increasing population, need plenty of food and lack of surface water resources, this policy has changed soil and water uses. Rainwater enters soil through tracks and pores in soil surface and as hit to impervious layer make groundwater table. In previous years drought caused severe decrease in surface water resources and increasing use of groundwater which resulted in water table drawdown and decline of groundwater quality. Considering these points, and groundwater importance and role, groundwater quantity variation during 1998, 2002 and 2007 and qualitative factors changes include EC, Cl, Hco3, K, Mg, Na, So4, TDS, TH, pH and at the beginning and end of the period were studied in a part of Babol-Amol plain located in Caspian Sea Basin with GIS techniques and changes in each of the qualitative factors were determined with using Mann-Kendall exam. For groundwater quality data of 10 parameters including. The results show that water table drawdown is not considerable and there is relative improvement in water quality.
    Keywords: Groundwater, Quantity, quality variation, Man, Kendall, Amol, Babol plain
  • Ebad Shabani, Mohammad Reza Javadi, Maryam Zare Khosh Eghbal Pages 157-169
    Landslide is a type of hillside movement which leads to the movement of surface materials in gradient hillsides. In Northern hillsides of Alborz mountain range, by resean of occurring local condition and humid climate, can be observed a high land slide hazard potential as compared with the other parts. Among of these regions is Shalmanrood watershed that, it was located in Langrood city and over 42 land slide were recorded in this area. In this study, For Land slide hazard zonation two regression and Analytical hierarchy Process (AHP) methods were applied. At first, Using ARC GIS Software the information layers containing of land use, slope, lithology, distance from road, distance from river, distance from fault were provided and then, the land slide hazard maps with applying two mentioned methods, were provided on five classes (very low, low, medium, high and very high hazard zone). Order to assessment of two applied methods in this study, the land slide hazard zonation map from each method was compared with land slide scattering map (Land slide index). Results showed that, two varieties regression method is more suitable than AHP method. Also, Result showed that land use (garden of tea). Lithology and slope (45-65%) were effective factors on the land slide hazard occurring.
    Keywords: landslide, Information value method, Analytical hierarchy Process method, Shalmanrood
  • Reza Tamartash, Mohammadreza Tatian, Mansoreh Kargar Pages 170-184
    Lands unsuitable use effects on vegetation and spatial variability of soil characteristics. In this regard, geostatistics method according to the modeling of factors cause to better evaluation of the parameters. Therefore, this research was investigated the role of the utilization on soil parameters changes as suitable tools for management in Baladeh basin in central Elborz mountains. The different utilization intensities as critical, key and reference sites were selected based on proximity to water sources and traffic routes. The sampling was done by systematic method by five transects 100cm in each site after determination of plant types. The points of transects intersection was obtained as sampling points (25 points) and soil samples was taken from the surface layer (0-10cm). Then, soil factors such as OC, N, P, K, pH and EC was measured in lab. Soil spatial variability was done by geostatistics method and GS+ 5 (Gamma Design Software) software. The results showed that OC and N were decreased due to utilization intensity in critical sites but pH was increased. Also, geostatistics analysis showed that spatial variation of soil parameters were more in critical sites to other sites due to destroyer effect of utilization and the spatial dependence in this site was less too.
    Keywords: Spatial pattern, Soil characteristics, Geostatistics, Baladeh basin