فهرست مطالب

مجله مهندسی و مدیریت آبخیز
سال هفتم شماره 2 (تابستان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/04/17
  • تعداد عناوین: 10
|
  • فریدون سلیمانی*، محمدحسین مهدیان، مجید حیدری زاده صفحات 116-125
    به دلیل محدودیت منابع آبی در کشور، آب زیرقشری و یا زیر بستر رودخانه های فصلی از اهمیت زیادی برخوردار است. این منابع آبی در محل هایی که دارای خصوصیات خاصی باشند، از طریق احداث سدهای زیرزمینی، استحصال و مورد استفاده قرار می گیرد. به منظور استفاده از آب های زیرقشری، ضروری است تا ابتدا برآوردی با دقت مناسب از این پتانسیل آبی به عمل آید. لذا، هدف این پژوهش، برآورد جریان زیرقشری با استفاده از مدل Salas است که مبتنی بر بیلان هیدرولوژیکی می باشد. در این رابطه، داده ها و اطلاعات هواشناسی و هیدرومتری 15 ایستگاه اخذ شد و با ارزیابی و بازدیدهای میدانی، دو ایستگاه هیدرومتری در حوزه های آبخیز آبگلال و مرغاب به عنوان ایستگاه مناسب انتخاب شدند. در این ایستگاه ها با استفاده از مدل یاد شده، بیلان جریان زیرقشری محاسبه شد. نتایج نشان داد که در حوزه آبخیز آبگلال، از کل مقدار بارش، 73 درصد از آن به صورت تبخیر و تعرق به جو بازگشته و 11 درصد از آن در سطح حوضه نفوذ کرده و تنها مقدار 16 درصد آن به رواناب تبدیل شده و از حوضه خارج می شود. همچنین، در حوزه آبخیز مرغاب بیشینه مقدار بارندگی از طریق رواناب سطحی از حوضه خارج می شود، به طوری که ضریب رواناب معادل 58.7 درصد محاسبه شده است. در این حوضه، از کل مقدار بارش میزان 41.2 درصد در سطح حوضه نفوذ کرده و 29.9 درصد آن به صورت تبخیر و تعرق و 27.4 درصد آن به داخل زمین نفوذ می کند. با در نظر گرفتن مساحت 151.6 کیلومتر مربعی حوضه آبگلال، سالانه حدود 8.4 میلیون مترمکعب آب به صورت جریانات زیرقشری از حوضه خارج می شود. با توجه به مساحت 664.3 کیلومتر مربعی حوضه مرغاب نیز سالانه حدود 250 میلیون متر مکعب آب به صورت جریانات سطحی و حدود 43 میلیون مترمکعب به صورت جریانات زیرقشری از حوضه خارج می شود. همچنین، ارزیابی مدل در هر دو ایستگاه با استفاده از آماره های جذر میانگین مربع خطای نسبی، ضریب نش-ساتکلیف و میانگین قدر مطلق خطا صورت گرفت که به ترتیب میزان این آماره ها در ایستگاه مرغاب برابر 2.53، 0.53، 10.08 و برای ایستگاه آبگلال برابر 0.97، 0.32 و 8.9 به دست آمد.
    کلیدواژگان: تبخیر و تعرق، رواناب، سدهای زیرزمینی، نفوذ عمقی، منابع آب
  • شعبانعلی غلامی*، معصومه نصیری صفحات 126-135
    حیات بشر، شاهد حوادث مختلف هیدرولوژیکی نظیر سیل، کمبود آب، خشکسالی، آلودگی های کیفی آب، وقوع بهمن و غیره بوده است که دامنه خطر آن ها تابع رفتار متغیرهای هیدرولوژیکی و خصوصیات حوزه های آبخیز است. فقدان آمار و اطلاعات یا کافی نبودن آمار درست و مناسب سبب شده است تا بررسی و شناخت رفتار متغیرهای هیدرولوژیکی و خصوصیات حوزه های آبخیز با دقت قابل قبولی صورت نگیرد. در این رابطه، مدل هایی هستند که قادرند رفتار و خصوصیات حوضه را تقلید نموده و مقادیر رواناب و رسوب و سایر مولفه های بیلان حوزه را برآورد و یا شبیه سازی نمایند. یکی از مدل های هیدرولوژیکی مهم مدل ارزیابی آب و خاک (SWAT) می باشد. در تحقیق حاضر، شبیه سازی جریان رودخانه اترک، با استفاده از این مدل و بر اساس داده های جمع آوری شده در آبخیز مراوه تپه استان گلستان به صورت ماهانه انجام شد. اطلاعات مورد نیاز برای این تحقیق شامل نقشه های توپوگرافی، کاربری اراضی و اطلاعات خاکشناسی و همچنین، اطلاعات آب و هوا شامل داده های روزانه بارش، دما، رطوبت نسبی و رواناب جریان تهیه شد. به منظور مشخص کردن عوامل مهم و حساس مدل، تحلیل حساسیت مدل با استفاده از روش «هر بار یک عامل» (OAT) انجام شد. بر اساس نتایج در این مرحله، عوامل شماره منحنی، هدایت هیدرولیکی کانال، ضریب تاخیر رواناب سطحی، ثابت تخلیه آب زیرزمینی و عامل جبران تبخیر در خاک در بخش های مختلف بیشترین تاثیر را داشتند. واسنجی و اعتبارسنجی مدل با استفاده از برنامه SUFI2 به ترتیب برای سال های 1994 تا 1999 و 2000 تا 2008 صورت پذیرفت. دقت شبیه سازی با استفاده از شاخص های ارزیابی نش-ساتکلیف و ضریب تبیین در دوره واسنجی به ترتیب 0.54 و 0.54 و در دوره اعتبارسنجی به ترتیب 0.46 و 0.46 برآورد شد که کارایی مدل SWAT را در برآورد رواناب را با مطلوبیت نسبتا خوبی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: اعتبارسنجی، رواناب، شاخص های ارزیابی نش، ساتکلیف، مدل های هیدرولوژیکی، واسنجی
  • جلال برخورداری*، داود نیک کامی، محمدباقر صمدی، منیرالسادات طباطبایی زاده صفحات 136-144
    فرسایندگی باران یکی از مهم ترین عوامل در فرسایش خاک می باشد. این عامل معمولا در قالب شاخص های فرسایندگی که مبتنی بر خصوصیات بارندگی است، بیان می شود. در این پژوهش پس از احداث 12 کرت رواناب و رسوب در ایستگاه تحقیقات مرتع نیر در استان یزد، مقادیر رواناب و رسوب هر یک از کرت ها در 12 واقعه بارش که منجر به ایجاد رواناب و تلفات خاک شده بودند، پایش و اندازه گیری شدند. اطلاعات شدت و مقدار رگبارها نیز با استفاده از باران نگار دیجیتالی واقع در محل ایستگاه، ثبت و مورد استفاده واقع شدند. سپس، با توجه به مرور منابع گسترده در سطح جهان، نهایتا 61 شاخص فرسایندگی باران شناسایی شدند. پس از استخراج عوامل مورد نیاز، مقادیر هر یک از شاخص های فرسایندگی باران برای هر یک از رگبارها تعیین شدند. در ادامه جهت تعیین بهترین شاخص فرسایندگی باران، همبستگی بین هر یک از شاخص ها و مقادیر تلفات خاک تعیین شد. نتیجه حاکی از آن بود که در منطقه مورد مطالعه شاخص های فرسایندگی باران به ترتیب RI60، RPI302، RPI602، PI302، PI602 با ضرایب همبستگی 0.730، 0.713، 0.703، 0.694 و 0.664، بالاترین مقدار همبستگی را با مقادیر تلفات خاک داشتند. به طور کلی، در این شرایط اقلیمی، غلبه شاخص های مبتنی بر شدت بارش که به صورت حاصل ضرب مقدار کل بارش در مربع بیشینه شدت های 60 و 30 دقیقه ای بارش، نسبت به سایر شاخص های مورد مطالعه مشاهده می شود.
    کلیدواژگان: استان یزد، تلفات خاک، شدت بارش، کرت استاندارد، همبستگی
  • سیاوش طایی سمیرمی، حمیدرضا مرادی*، مرتضی خداقلی صفحات 145-156
    امروزه پیش بینی بلندمدت متغیرهای اقلیمی برای اطلاع از میزان تغییرات و در نتیجه در نظر گرفتن تمهیدات لازم برای سازگاری و تعدیل اثرات سوء ناشی از تغییر اقلیم مورد توجه هیدرولوژیست ها و پژوهشگران قرار گرفته است. در حال حاضر، مدل های گردش عمومی جو (GCM) قوی ترین ابزار به منظور تولید سناریوهای اقلیمی می باشند. به دلیل دقت مکانی پایین مدل های گردش عمومی جو، این مدل ها نمی توانند تقریب درستی از شرایط آب و هوایی منطقه مورد مطالعه ارائه دهند. لذا بایستی خروجی آن ها تا حد ایستگاه هواشناسی ریزمقیاس شود. در این پژوهش، ابتدا با استفاده از آزمون ناپارامتریک من -کندال روند متغیرهای بارش، دمای کمینه، دمای بیشینه و تابش برای دوره پایه مورد بررسی قرار گرفت. سپس این متغیرها با استفاده از خروجی های مدل HADCM3 تحت سه سناریوی A1، A2 و B1 تایید شده IPCC ریز مقیاس شده و تغییرات ماهانه آن ها در حوزه آبخیز بار نیشابور برای سه دوره 2030-2011، 2065-2046 و 2099-2080 نسبت به دوره پایه 2010-1971 مورد بررسی قرار گرفت. هر سه سناریو نتایج تقریبا مشابهی مبنی بر کاهش بارش و افزایش تابش، دمای کمینه و دمای بیشینه در دوره های آتی نشان دادند. به عنوان مثال، نتایج حاصل از سناریوی A2 حاکی از افزایش میانگین سالانه دمای بیشینه و کمینه تقریبا به صورت یکسان و به میزان 1.1، 3.2 و 4.6 درجه سانتی گراد، افزایش تابش به میزان 0.07، 0.30 و 0.33 میلی ژول در مترمربع در روز و کاهش بارش به میزان 16.4، 17.6 و 31.9 درصد به ترتیب در این دوره ها نسبت به دوره پایه می باشد.
    کلیدواژگان: آزمون من، کندال، تغییر اقلیم، حوزه آبخیز بار نیشابور، کاهش بارش، مدل های گردش عمومی جو
  • معصومه بحری، محمدتقی دستورانی، مسعود گودرزی* صفحات 157-171
    مطالعه تغییرات اقلیمی و تاثیر آن بر شدت و تواتر خشکسالی های دهه های آتی می تواند به برنامه ریزی به منظور استفاده صحیح منابع آب و سازگاری با آثار مخرب پدیده خشکسالی کمک شایانی نماید. در این پژوهش به ارزیابی تغییرات اقلیمی دوره 2030-2011 و اثر آن بر خشکسالی حوزه آبخیز اسکندری پرداخته شده است. بدین منظور پس از ارزیابی توانایی LARS-WG در شبیه سازی دوره 2008-1965 بر اساس سناریوی پایه، اقدام به ریز مقیاس نمایی برون دادهای مدل HadCM3 تحت دو سناریوی A2 و B1 و پیش بینی دمای کمینه، بیشینه و بارش و بررسی شاخص خشکسالی SPI شده است. بر اساس سناریوهای A2 و B1 دمای کمینه افزایش 0.3 تا 1.6 درجه سانتی گراد را در ماه های مارس، ژوئن، ژوئیه و سپتامبر خواهد داشت. بیشترین و کمترین افزایش دمای بیشینه به ترتیب مربوط به می و فوریه به میزان 1.6 و 0.02 درجه سانتی گراد است. نتایج نشان از افزایش 7.2 تا 10.9 درصدی متوسط بارش سالانه دارد. اما از آن جایی که تعداد روزهای تر افزایشی نخواهند داشت، بنابراین، بر شدت بارش های حدی افزوده می شود. بیشترین کاهش بارندگی مربوط به ماه های آوریل و می بوده و با توجه به این که این کمبود بارندگی با تاخیر چند ماهه نمود پیدا می کند، شدیدترین خشکسالی با توجه به SPI شش ماهه مربوط به آگوست و شدیدترین خشکسالی بر اساس SPI دوارده ماهه متعلق به دسامبر است. تحلیل سالانه این شاخص نشان داد که 75 درصد سال ها وضعیتی نرمال دارد، بنابراین، حوزه آبخیز اسکندری در دهه 2020 با افزایش فراوانی وقوع خشکسالی روبه رو نخواهد بود، اما انتظار می رود، بارش ها به سمت فصل گرم جابه جا شوند.
    کلیدواژگان: شاخص، ریز مقیاس نمایی، HadCM3، LARS، WG، SPI
  • غلامرضا قهاری*، امیر گندمکار صفحات 172-183
    در کشورهای توسعه نیافته و کمتر توسعه یافته مناطق خشک، برای تامین آب مورد نیاز، ساده ترین راه یعنی برداشت از سفره های آب زیرزمینی انتخاب می شود. پی آمد منفی این نوع برداشت در بخش کمیت منابع آب، روشن و ملموس است. پخش سیلاب یکی از راه کارهای مدیریت منابع آب در مناطق خشک و نیمه خشک است که می تواند تاثیرات مثبتی بر منابع آب زیرزمینی داشته باشد. این پژوهش، سعی بر نشان دادن تاثیر پخش سیلاب بر کمیت آب های زیرزمینی منطقه گربایگان فسا دارد. با بررسی داده های ماهانه سطح آب چهار چاه پیزومتری از سال 1371 تا سال 1392، تغییرات سالانه چاه ها تعیین شد. روند عمومی سطح آب زیرزمینی دشت، به رغم عملکرد پخش سیلاب، حالت نزولی را نشان می دهد. بنابراین، برای این که نقش پخش سیلاب در تغذیه آبخوان نشان داده شود، تغییرات سطح آب زیرزمینی در سال های با افزایش سیلاب و همچنین، سال های با کاهش سیلاب بررسی شد. نتایج نشان می دهد که کمترین افت مربوط به پیزومترهای یک و سه می باشد. پیزومتر یک به علت تاثیر گسل و پیزومتر سه به علت تاثیر پخش سیلاب، کمترین افت را نشان می دهند. نتایج حاصل از تحلیل آماری مولفه های اصلی بر روی داده های سطح آب چهار پیزومتر به صورت ماهانه نشان می دهد که مولفه اول با بیان بیش از 83 درصد از پراش داده ها، مهم ترین و موثرترین شاخص افت سطح آب در منطقه می باشد. مرتب سازی بارهای مولفه های اصلی بر اساس مولفه اول، نشان دهنده میزان افت زیاد در پیزومترهای دو و چهار می باشد که با نتایج حاصل از بررسی نقشه هم افت دشت مطابقت دارد. پیزومتر دو به علت اثر تبخیر و تعرق درختان جنگلی و پیزومتر چهار به علت استحصال بیش از حد آب کشاورزی در آن محدوده، بیشترین افت را نشان می دهند.
    کلیدواژگان: آب نمود، افت آب زیرزمینی، پخش سیلاب، تحلیل مولفه های اصلی، فسا
  • سیما رحیمی بندرآبادی*، سعید جهانبخش، بهروز ساری صراف، عبدالمحمد غفوری روزبهانی، علی محمد خورشید دوست صفحات 184-194
    عوامل اقلیمی و هیدرولوژیکی مانند بارش به تغییر اقلیم حساس می باشند. لذا، بررسی روند زمانی در چنین متغیرهایی می تواند در تشخیص اثر تغییر اقلیم بر روی منابع آب کمک نماید. تغییر اقلیم می تواند در داده ها به صورت تغییرات پله ای و یا تدریجی (روند) باشد. هر دو این تغییرات در یک سری زمانی می توانند به وسیله روش های ناپارامتریک مورد بررسی قرار داده شوند. در این تحقیق، از آمار 30ساله و هیدرومتری سال های 1349 تا 1380 در حوضه کرخه استفاده شد. آزمون های ویلکاکسن و رتبه ای اسپیرمن به ترتیب برای تعیین تغییرات پله ای و روند در طول سری زمانی مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان می دهد که بارندگی در این منطقه طی دوره آماری مورد بررسی دارای روند کاهشی می باشد و این روند در بالادست حوضه که تحت تاثیر مصارف و فعالیت های انسانی می باشد، شدت بیشتری دارد. ضمن این که فرض وجود تغییرات پله ای نیز در سری داده ها رد شد.
    کلیدواژگان: آزمون اسپیرمن، آزمون ویلکاکسن، ایستگاه های باران سنجی، دبی سالانه، روند
  • زهرا شیخ*، احمد پهلوانروی صفحات 195-210
    یشینه دبی لحظه ای سالانه 38 ایستگاه هیدرومتری استان مازندران به همراه خصوصیات فیزیوگرافی و اقلیمی حوزه های آبخیز گردآوری شد. نخست، از روش درون یابی بر پایه فضای فیزیوگرافی جهت برآوردهای منطقه ای سیلاب با دوره های برگشت 10، 20، 50 و 100 سال استفاده شد. طراحی فضای فیزیوگرافی بر اساس روش تحلیل همبستگی متعارف انجام شد و برآوردهای منطقه ای سیلاب با استفاده از سه روش درون یابی کریجینگ معمولی، کریجینگ ساده و IDW در فضای فیزیوگرافی به دست آمد. نتایج نشان داد که مقادیر سیلاب ایستگاهی از بیشینه همبستگی مکانی در فضای فیزیوگرافی برخوردارند و ساختار مکانی آن ها از نیم تغییرنمای گوسی تبعیت می نماید. در ادامه، از گشتاورهای خطی نیز برای تحلیل فراوانی منطقه ای سیلاب استفاده شد. در این روش، مناطق همگن بر اساس الگوریتم خوشه بندی Ward تعیین شدند. همگنی مناطق به دست آمده از خوشه بندی با استفاده از آزمون های همگنی و ناهماهنگی بررسی شد. سپس با استفاده از آزمون نکویی برازشZDIST، توزیع لجستیک تعمیم یافته برای هر سه خوشه به عنوان بهترین توزیع منطقه ای انتخاب شد و برآوردهای منطقه ای بر اساس عوامل توزیع منتخب به دست آمد. در نهایت عملکرد دو روش با استفاده از روش ارزیابی جک نایف و پنج شاخص آماری BIAS، BIASr،RMSE، RMSEr و NASH بررسی شد. بر اساس شاخص NASH هر دو روش عملکرد مطلوب و مشابهی ارائه می دهند، اما، بر اساس نتایج سایر شاخص های آماری روش درون یابی بر پایه فضای فیزیوگرافی عملکرد بهتری نسبت به گشتاورهای خطی ارائه می دهد و با افزایش دوره بازگشت کیفیت برآوردهای آن بهبود می یابد. در حالی که، گشتاورهای خطی برای دوره های بازگشت کوتاه عملکرد بهتری را ارائه می دهد. همچنین، نتایج درون یابی نشان داد که تخمین های زمین آماری نسبت به قطعی از دقت بالاتری برخوردارند و بهترین عملکرد متعلق به کریجینگ معمولی است.
    کلیدواژگان: خوشه بندی، کریجینگ، نیم تغییرنما، همگنی منطقه ای، IDW
  • نادرقلی ابراهیمی*، علیرضا اسلامی، فرود شریفی صفحات 211-222
    در شرایط اقلیمی خشک و نیمه خشک کشور، فقر پوشش گیاهی و کوهستانی بودن حوزه های آبخیز، با تمرکز و تبدیل رواناب به سیلاب، سالانه خسارات جانی و مالی فراوانی به مراکز صنعتی، شهری و روستایی وارد می شود. در طراحی و ایمن سازی پروژه های عمرانی، برآورد آستانه شروع رواناب یکی از مهم ترین عوامل موثر در دقت برآورد حجم و شدت سیل محسوب شده و محاسبه دقیق آن می تواند منجر به صرفه جویی در هزینه اجرایی و بهینه کردن ابعاد سازه های فنی شود. در این پژوهش، برای بررسی عوامل موثر در تعیین آستانه شروع رواناب از داده های باران ساز و شبیه سازی رایانه ای استفاده شد. با استفاده از دستگاه باران ساز، باران در شدت های هشت تا 40 میلی متر در ساعت و مدت های 15، 30، 60 و 120 دقیقه شبیه سازی و آستانه شروع رواناب در هر آزمایش اندازه گیری شد. با استفاده از مقادیر اندازه گیری شده و به کارگیری روش های رگرسیونی چند متغیره خطی و غیرخطی، مدل های مناسبی برای برآورد آستانه شروع رواناب بر اساس عوامل و ویژگی های بارش، خاکشناسی و زمین به دست آمد. نتایج نشان داد که عمق و شدت بارندگی به عنوان عوامل اقلیمی، پوشش گیاهی و شیب به عنوان عوامل زمین و نوع بافت شنی و رسی نیز به عنوان عوامل خاکشناسی، متغیرهایی موثر در تعیین آستانه شروع رواناب هستند. ارتباط عوامل مستقل یاد شده و مشارکت آن ها به نحوی است که تخمین گر معنی دار برای آستانه شروع رواناب در منطقه می باشند. نتایج این پژوهش بیانگر ارتباط معنی داری بین مقادیر مشاهداتی و برآوردی آستانه شروع رواناب است، به نحوی که روابط رگرسیونی بین این مقادیر ضریب تبیینی معادل 0.98 را نشان داد.
    کلیدواژگان: بارش رواناب، بارش مازاد، بارش مصنوعی، ظرفیت ذخیره سطحی، ظرفیت نفوذ
  • داود نیک نژاد*، محمد روغنی، ابوالفضل ناصری، جمشید یاراحمدی، کریم مهرورز، محمد ابراهیم صادق زاده صفحات 223-228
    استفاده بهینه از نزولات جوی به خصوص برف و باران در مناطق خشک و نیمه خشک از اهمیت ویژه ای برخوردار است. ایجاد سطوح آبگیر با ضریب رواناب بالا و ذخیره کردن رواناب حاصل از آن می تواند شرایط پایداری را در برطرف کردن نیاز آبی گیاهان و درختان برای فصول کم آب فراهم نماید. برای این منظور، سه تیمار انتخاب شد که شامل سطح طبیعی دست نخورده، سطح طبیعی با پوشش لاشه چینی و پوشش پلاستیک با رویه لاشه چینی بودند. مساحت هر کدام از کرت های آزمایش چهار مترمربع و به شکل مربع بودند که در زمین شیب دار با شیب متوسط 18-11 درصد احداث شده بودند. نتایج حاصل از 34 مورد بارندگی نشان داد که رواناب حاصل از سطح طبیعی با پوشش لاشه چین، سطح طبیعی دست نخورده و سطح پوشش نایلون با رویه لاشه چین به ترتیب 13، 20 و 57 درصد بارندگی می باشد. میزان بارندگی برای شروع رواناب در تیمار های مذکور به ترتیب 5.3، 4.7 و 2.6 میلی متر بود. بیشترین مقدار رواناب مربوط به تیمار پوشش نایلون با رویه لاشه چین بود که در این پژوهش به عنوان یک گزینه مناسب برای استحصال آب باران پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: استحصال آب باران، بارندگی، پوشش نایلون، سطح طبیعی دست نخورده، لاشه چینی
|
  • Freidoon Soleimani*, Mohammad Hossein Mahdian, Majid Heidarizadeh Pages 116-125
    Due to the water resources limitation in the country, subsurface flow of the seasonal rivers has an important role. These water resources can be used when collected by underground dams in locations with appropriate properties. In order to use the subsurface flow, it is necessary to estimate water resources potential accurately. Therefore, the aim of this study is to estimate the volume of subsurface flow using Salas model based on hydrologic balance. For this reason, the meteorologic and hydrometric information and data of 15 stations were by gathered and two hydrometric stations of Abgelal and Marghab were chosen as suitable ones by assessing and field survey. At these stations, the balance of subsurface flow was estimated using the above mentioned model. The results showed that in Abgelal watershed, 73 and 11 percent of the total rainfall were lost due to evapotranspiration and infiltration respectively, and just 16 percent was outflowed from watershed in the form of surface runoff. Also, most of the rainfall was outflowed through surface runoff in Marghab watershed and the coefficient of runoff was 58.7 percent. In this watershed, 41.2 percent of the total rainfall was infiltrated and 29.9 percent was lost due to evapotranspiration and 27.4 percent was infiltrated. Considering the area of Abgelal watershed of 151.6 km2, about 8.4 million m3 is drained annually as subsurface flows. According to the area of Marghab watershed of 664.3 km2, annually about 250 and 43 million m3 are drained as surface and subsurface flows, respectively. Also, evaluation of the model in both stations using relative root mean square error, Nash-Sutcliffe efficiency and mean absolute error, showed the amounts of 2.53, 0.53 and 10.08 in Marghab and 0.97, 0.32 and 8.9 in Abgelal station.
    Keywords: Deep percolation, Evapotranspiration, Runoff, Underground dams, Water resources
  • Shabanali Gholami*, Masoumeh Nasiri Pages 126-135
    Human life is affected by different hydrological events such as floods, water storage, droughts, water pollutions, avalanche and etc. that the risk range of these events depends on the behavior of hydrological variables and watersheds characteristics. Lack of correct data and information or inadequate correct data is the important factor affects on regognition of the behavior of hydrological variables and watershed charactristics. In this regard, there are different models which could follow watershed characteristics and estimate or simulate runoff and sediment load and other water balance factors in watershed. SWAT model is one of the important hydrological models. In this research, Atrak River monthly runoff was simulated using this model based on collected data in Maraveh Tappeh watershed, Gholestan province, Iran. Required information such as topography, land use, pedologyand also, hydrological and meteorological data such as daily rainfall, temperature, relative humidity and runoff have been collected. To determine important and sensitive parameters, sensitivity analysis has been performed using one parameter at a time (OAT) method. The results indicated that curve number, channel hydraulic conductivity, surface runoff lag coefficient, base flow alpha factor and soil evaporation compensation factor have the most influence on different parts of water balance. Calibration and validation of the model were performed using the SUFI2 algorithm for the periods of 1994 to 1999 and 2000 to 2008, respectively The simulation accuracy using Nash-Sutcliffe and coefficient of determination were 0.54 and 0.54 for the calibration period and 0.46 and 0.46 during the validation period, respectively. So, it can be concluded that the performance of the SWAT model for estimating monthly flow is quite good.
    Keywords: Calibration, Hydrological model, Nash, Sutcliffe, Runoff, Validation
  • Jalal Barkhordari*, Davood Nikkami, Mohammadbagher Samadi, Monirosadat Tabatabaeizadeh Pages 136-144
    Rainfall erosivity is one of the most important factors in determining soil erosion. This factor is usually expressed as erosion indices that are based on rainfall characteristics.In this study, after construction of 12 runoff-sediment plots in Nir Research Station in Yazd province, the amount of runoff and sediment from each plot were monitored and measured for 12 rainfall events. Then, based on a world wide literature review, 61 rainfall erosivity indices were identified. The rainfall erosivity indices were determined for each of the storms with extracting the required parameters. In order to determining suitable rainfall erosivity indices, the correlation between the rainfall erosivity indices and soil loss values were determined. The results showed that PI602, PI302, RPI602, RPI302, RI60 with 0.730, 0.713, 0.703, 0.694 and 0.664 percent had highest correlation with soil loss amount. Generally, in the climatic condition of study area, the indices based on rainfall intensity with total amount of rainfall multiply in the square of 60 and 30 minutes rainfall are better than other indices.
    Keywords: Soil loss, Rainfall intensity, Correlation, Standard plot, Yazd Province
  • Siavash Taei Semiromi, Hamidreza Moradi*, Morteza Khodagholi Pages 145-156
    Now a day, long-term prediction of climate variables is necessary for climate change impact studies. Currently Global Circulation Models (GCM) are powerful tools to generate climate scenarios. These models are limited to capture the local climate due to their low spatial resolution. So, they cannot be directly applied for hydrological modeling in a catchment scale. In this research, first the trend of variables such as rainfall, radiation, maximum and minimum temperature were assessed for the base period with nonparametric Man-Kendall test. Second, these variables were downscaled by using the outputs of HADCM model and under three scenarios of A1, A2 and B1 which are accepted by IPCC(1971-2010) under three scenarios and their monthly changes were investigated for three periods of 2011-2030, 2046-2065 and 2080-2099 compared to the base predicted period of (1971-2010). All these scenarios showed almost similar results on precipitation shortage and increasing of solar radiation, minimum and maximum temperature over the future periods. As an example, the results of A2 scenario showed increasing of the annual mean, minimum and maximum temperature by 1.1, 3.2, and 4.6 °C, increasing of solar radiation by 0.07, 0.30 and 0.33 mJ m-2d-1 and decreasing precipitation by 16.4, 17.6 and 31.9 percent for these periods compared to the base period.
    Keywords: Climate change, Global circulation models, Man, Kendall test, Neyshabour Bar watershed, Precipitation shortage
  • Masoumeh Bahri, Mohammadtaghi Dastorani, Masoud Goodarzi* Pages 157-171
    Studies of climate change and its impacts on the frequency and intensity of future droughts can help programming for the management of water resource and adaptation of the destructive effects of this phenomenon. The aim of this research is trying to assess the climate change in 2011-2030 period and its impact on drought in Eskandari Basin. To achieve this purpose, after validating Lars-WG to generate weather parameters, HadCM3 output downscaled under A2 and B1 scenarios. Next, minimum and maximum temperature and precipitation was predicted. Also, SPI index was calculated. Underlying these scenarios minimum temperature growth dramatically in March, June, July and September 0.3 to 1.6 °C. Additionally, highest and lowest increment in maximum temperature will occur about 0.02 and 1.6 in May and April, respectively. However, the results indicated an increase of 7.2 to 10.9 percent in the average of annual precipitation, but due to the fact that there is no any increase in the number of wet days, extreme rainfall intensity will soar remarkably. Substantial reduction in precipitation belongs to May and April. Regarding this issue, this shortage will affect with several months lag and the most severe agricultural drought will occur in August and hydrological drought will fall out in December based on six and 12 months SPI, respectively. Annual analysis showed that 75 percent of the years are in normal condition. Therefore, in Eskandari Basin, increasing drought frequency will not be expected in 2020s. But, precipitation oriented towards warm seasons.
    Keywords: Downscaling, HadCM3, Index, LARS, WG, SPI
  • Gholamreza Ghahari*, Amir Gandomkar Pages 172-183
    In undeveloped and less developed countries of arid zones, the easiest way for water supply is withdrawal of groundwater. The negative perception of this method of water discharge is clear. Spreading floodwater is one of the water resources management strategies in arid and semi-arid zones that has positive impacts on groundwater resources. The aim of this research was to demonstrate the impact of floodwater spreading on quantity of groundwater in Gareh Bygone Plain, Fasa, Fars province, Iran. Annual changes of water level was determined by reviewing water level of monthly data (1992-2013) of four piezometric wells. Despite to the spreading floodwater, the general trend of groundwater level was declining. Thus, for demonstrating the role of the floodwater spreading in groundwater recharge, changes in groundwater levels were investigated in the years of increases and decreases of floodwater. Results showed that the least recession is in piezometric wells 1 and 3. Piezometric well 1 due to the effect of fault and piezometric well 3 due to the effect of floodwater spreading. Results of Principal Components Analysis (PCA) of monthly water level in four piezometric wells showed that the first component as the most important indicator of recession of water level in the region is more than 83% of the variance. Sorting PCA loadings on the first component, represents a high recession in piezometric wells 2 and 4 that corresponds with the results of recession map of the plain. Piezometric well 2 due to evapotranspiration of trees and piezometric well 4 due to excessive extraction of water for agriculture in the area showed the most recession.
    Keywords: Fasa, Floodwater spreading, Groundwater recession, Hydrograph, Principle component analysis
  • Sima Rahimi Bandarabadi*, Saeed Jahanbakhsh, Behrouz Sari Sarraf, Abdolmohammad Ghafouri Roozbahani, Alimohammad Khorshid Doust Pages 184-194
    Hydro-meteorology parameters are sensitive to climate change. Therefore, it is important to investigate the present climate change pattern and its impact on water resources. Changes in a series may occur gradually or abruptly. Both of these changes could be detected by non parametric statistical tests. In this research, mean annual discharge flow and mean annual rainfall were selected for detection trends in Karkheh Watershed, one of the mountainous watersheds in Iran, using the Wilcoxon and Spearman rank correlation tests. Result showed that, both studied variables exhibit decreasing trend in the selected stations. But, no step changes were found in the time series. The observed trend in the upper area of the watershed may adversely affect the human activities of the region.
    Keywords: Annual flow, Rain gauge stations, Rainfall, Spearman test, Trend, Wilcoxon test
  • Zahra Sheikh*, Ahmad Pahlavanravi Pages 195-210
    The physiographical and climatological attributes of basins and maximum annual flood statics were obtained from 38 hydrometric stations of Mazandaran Province. The first, physiographical space based interpolation method was used for regional flood analysis with 10, 20, 50 and 100 year return periods. The Canonical Correlation Analysis was used to design physiographic space and regional analysis was obtained application of three interpolation methods include, ordinary Kriging, simple Kriging and IDW in the physiographic space. The results showed at-site flood quantiles have maximum correlation spatial in the physiographic space and their spatial structures following from Gaussian semi variogram. In order to evaluated the accuracy results using L-moments method for regional flood frequency analysis. In this method Ward clustering has been used to the determination of homogeneous regions. Homogeneity areas were adjusted by using homogenous and discordancy tests. Using goodness-of-fit Z DIST the Generalized Logistic distribution was selected for all clusters as the best regional distribution and regional estimates obtained by parameters selected distribution. Finally, performance methods evaluated using Jack Knife procedure and the five statistical indexes BIAS, BIASr, RMSE, RMSEr and NASH. Both methods give the same and desirable performance based on NASH; however results of other indexes showed that physiographical space based interpolation method provide better performance than linear moments and improving estimated by increasing the return periods, while the L-moments offers better performance for short return periods. The results of interpolation indicated that geostatistics estimates have more accuracy than deterministic estimates and ordinary Kriging has best performance.
    Keywords: Clustering, IDW, Kriging, Regional homogeneity, Semi, variogram
  • Nadergholi Ebrahimi*, Alireza Eslami, Fourod Sharifi Pages 211-222
    Climatic conditions in arid and semi-arid regions, poor vegetation cover and mountainous conditions of watersheds concentrates surface water as floodwater and cause vital and financial damages in industrial, urban and rural areas. Runoff threshold is one of most important factors in accurately estimation of flood volume and intensity for designing and securing constructive projects which saves expenses and leads to optimum dimensions of structures. In this research, rainfall simulator was used to investigate the effective factors on runoff threshold. Rainfall intensities of eight to 40 mm/h in periods of 15, 30, 60 and 120 minutes were simulated and runoff thresholds were measured. Acceptable methods for estimation of runoff threshold were introduced based on rainfall characteristics and pedology and geology parameters using measured data and multivariable linear and nonlinear regression methods. Results demonstrated that the rainfall volume and intensity as climatic factors, vegetation cover and slope as terrain factors and soil texture as pedologic factors are the most effective ones in runoff threshold. The relation of independent factors and their partnership in runoff threshold is statistically acceptable for the research area. The results showed a significant correlation (R2=0.98) between estimated and viewed runoff threshold.
    Keywords: Artificial rainfall, Excess rainfall, Infiltration capacity, Rainfall, runoff, Surface storage capacity
  • Davood Niknezhad*, Mohammad Roghani, Abolfazh Nasseri, Jamshid Yarahmadi, Karim Mehrvarz, Mohammadebrahim Sadegzadeh Pages 223-228
    Optimum application of precipitation, especially snow and rain, is very important, particularly in arid and semi-arid areas. Establishing rainwater harvesting systems with high runoff coefficient and therefore runoff storage can produce sustainable conditions to meet the water requirement of the plants and trees in dry seasons. For this purpose, three treatments including natural surface intact, covered with riprap and plastic cover with riprap were selected. The areas of each experimental plot were four m2 with square shapes and average slope of 11-18 percent were constructed. Results from 34 rainfall events showed that the amount of runoff from natural surfaces with riprap, intact natural surface and plastic cover with riprap treatments were 13, 20 and 57 percent of the amount of rainfall, respectively. The rainfall thresholds to initiate runoff in the treatments were 5.3, 4.7 and 2.6 mm, respectively. The highest runoff produced by plastic surface with riprap and this system is suggested as an appropriate option to collect rainwater in this study.
    Keywords: Natural surface intact, Plastic cover, Precipitation, Rainwater harvesting, Riprap