فهرست مطالب

پژوهش های حفاظت آب و خاک - سال بیست و دوم شماره 1 (فروردین و اردیبهشت 1394)
  • سال بیست و دوم شماره 1 (فروردین و اردیبهشت 1394)
  • تاریخ انتشار: 1394/04/29
  • تعداد عناوین: 17
|
  • زهرا شیخ، عبدالحمید دهواری، احمد پهلوانروی، فرهاد فرسادنیا صفحه 1
    حداکثر دبی لحظه ای سالانه 38 ایستگاه هیدرومتری استان مازندران با حداقل و حداکثر طول آماری 13 و 56 سال و خصوصیات فیزیوگرافی و اقلیمی حوضه های آبریز گردآوری شد. در ابتدا، با استفاده از روش درون یابی بر پایه فضای فیزیوگرافی (PSBI) مناطق همگن در فضای فیزیوگرافی و براساس رویکرد همسایگی هیدرولوژیکی تعیین گردید. طراحی فضای فیزیوگرافی با استفاده از شش متغیر فیزیوگرافی موثر بر سیلاب و روش تجزیه مولفه های اصلی چند متغیره انجام شد. در تمام دوره های بازگشت 10، 20، 50 و 100 سال، مدل نمائی بعنوان بهترین مدل نیم تغییرنما انتخاب گردید؛ و برآوردهای منطقه ای با استفاده از تکنیک کریجینگ معمولی در فضای فیزیوگرافی بدست آمد. سپس به منظور بررسی صحت نتایج، از روش گشتاورهای خطی نیز برای تحلیل فراوانی منطقه ای سیلاب استفاده شد. در این روش مناطق همگن براساس الگوریتم خوشه بندی سلسله مراتبی وارد تعیین گردیدند. همگنی مناطق بدست 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 بعنوان بهترین توزیع منطقه ای انتخاب گردید و برآوردهای منطقه ای براساس پارامترهای توزیع منتخب بدست آمد. در نهایت عملکرد دو روش با استفاده از روش ارزیابی جک نایف و چهار شاخص آماری BIAS، BIASr،RMSE وRMSEr بررسی گردید. نتایج نشان داد روش PSBI براساس هر چهار شاخص در نظر گرفته شده، عملکرد بهتری نسبت به روش گشتاورهای خطی ارائه می دهد و با افزایش دوره بازگشت کیفیت برآوردهای آن بهبود می یابد، در حالی که روش گشتاورهای خطی برای دوره های بازگشت کوتاه عملکرد بهتری را ارائه می دهد
    کلیدواژگان: تحلیل فراوانی منطقه ای سیلاب، گشتاورهای خطی، زمین آمار، فضای فیزیوگرافی، استان مازندران
  • عبدالرضا ظهیری، مهدی صالحی، خلیل قربانی صفحات 25-48
    هیدرولیک جریان در مقاطع مرکب به دلیل تبادل مومنتوم بین مجرای اصلی و دشت های سیلابی پیچیده است. اکثر مطالعات در این زمینه بر محاسبه سرعت متوسط و دبی کل جریان متمرکز می باشد، در حالیکه توزیع دبی جریان در مجرای اصلی و دشت های سیلابی هم مهم است. در شرایط سیلاب و ورود جریان به دشت های سیلابی، انتقال رسوب کف و معلق فقط توسط دبی مقطع اصلی انجام شده و نقش دبی جریان در دشت های سیلابی ناچیز است. همچنین برای پیش بینی تغییرات مورفولوژی رودخانه ها، تعیین سرعت و تنش برشی در مجرای اصلی و دشت های سیلابی به صورت تفکیک شده لازم بوده و استفاده از سرعت متوسط نتایج دقیقی ارائه نمی-کند. در این تحقیق، با استفاده از 102 داده دبی-اشل از 14 کانال آزمایشگاهی با مقطع مرکب، دبی تفکیکی جریان در این کانال ها به کمک دو روش نوین بهینه سازی برنامه ریزی ژنتیک و مدل درخت تصمیم محاسبه شده و با نتایج روش های تجربی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که این دو روش به ترتیب با خطای متوسط 1/2 و 6 درصد قابلیت مناسبی در برآورد دبی جریان در مجرای اصلی مقاطع مرکب آزمایشگاهی دارند. روش تجزیه قائم مقطع مرکب با خطای حدود 19 درصد بیشترین خطا را در بین روش های تجربی دارا می باشد. برای برآورد دبی جریان در دشت های سیلابی، علاوه بر روش های برنامه ریزی ژنتیک و مدل درخت تصمیم، روش تجزیه قائم مقطع مرکب نیز دارای دقت مناسبی است.
    کلیدواژگان: مقاطع مرکب، دبی مقطع اصلی، روش برنامه ریزی ژنتیک، مدل درخت تصمیم، داده های آزمایشگاهی
  • امیر جعفری هنر، فرشاد کیانی، فرهاد خرمالی صفحات 49-70
    با توجه به اینکه مفهوم فرسایش پذیری پیچیده است از شاخص هایی جهت ارزیابی آن استفاده می شود. اقلیم به عنوان یکی از عوامل خاکساز، تاثیر عمده ای بر این شاخص ها دارد. مطالعه حاضر به منظور، تعیین اثر اقلیم های متفاوت بر تغییر شاخص های فرسایش پذیری خاک های لسی در استان گلستان انجام گرفت. به منظور انجام این مطالعه دو ترانسکت در اراضی شیب دار لسی استان اما با شرایط اقلیمی متفاوت انتخاب گردید. نمونه برداری ها از 7 منطقه با 6 تکرار و از عمق 0 تا 30 و 30 تا 60 سانتی متری در طول دو ترانسکت انجام شد.شاخص های ویشمایر و اسمیت، چن و بایکاس اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که تغییرات خصوصیات اندازه گیری شده در ترانسکت اولیعنی از شمال به طرف جنوب و (ترانسکت دوم)از شرق به غرب استان از روند خاصی پیروی می کنند به طوری که مقدار ماده آلی و درصد رطوبت اشباع باافزایش بارندگی و کاهش دماافزایش یافت. تغییرات میانگین ماده آلی در طول دو ترانسکت از 4/0 تا 5/3 درصد متغیر بود.در این مسیر مقدار آهک، واکنش و هدایت الکتریکی با افزایش بارندگی کاهش می یابد.تغییرات شاخص بایکاس از 09/2 تا 2/14 و شاخص چن 05/59 تا 61/447 سانتی مول بر لیتر بود و هر دو شاخص در طول هر دو ترانسکت روند کاهشی داشتند.تغییرات شاخص فرسایش پذیری خاک (K) از 040/0 تا 083/0 مگا گرم ساعت بر مگا ژول میلی متر بود و در طول هر دو ترانسکت روند کاهشی داشت. نتایج نشان داد تغییر اندازه ذرات بدلیل افزایش هوادیدگی در فرسایش پذیری خاک های لسی تاثیر بسزائی دارد.
    با توجه به اینکه مفهوم فرسایش پذیری پیچیده است از شاخص هایی جهت ارزیابی آن استفاده می شود. اقلیم به عنوان یکی از عوامل خاکساز، تاثیر عمده ای بر این شاخص ها دارد. مطالعه حاضر به منظور، تعیین اثر اقلیم های متفاوت بر تغییر شاخص های فرسایش پذیری خاک های لسی در استان گلستان انجام گرفت. به منظور انجام این مطالعه دو ترانسکت در اراضی شیب دار لسی استان اما با شرایط اقلیمی متفاوت انتخاب گردید. نمونه برداری ها از 7 منطقه با 6 تکرار و از عمق 0 تا 30 و 30 تا 60 سانتی متری در طول دو ترانسکت انجام شد.شاخص های ویشمایر و اسمیت، چن و بایکاس اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که تغییرات خصوصیات اندازه گیری شده در ترانسکت اولیعنی از شمال به طرف جنوب و (ترانسکت دوم)از شرق به غرب استان از روند خاصی پیروی می کنند به طوری که مقدار ماده آلی و درصد رطوبت اشباع باافزایش بارندگی و کاهش دماافزایش یافت. تغییرات میانگین ماده آلی در طول دو ترانسکت از 4/0 تا 5/3 درصد متغیر بود.در این مسیر مقدار آهک، واکنش و هدایت الکتریکی با افزایش بارندگی کاهش می یابد.تغییرات شاخص بایکاس از 09/2 تا 2/14 و شاخص چن 05/59 تا 61/447 سانتی مول بر لیتر بود و هر دو شاخص در طول هر دو ترانسکت روند کاهشی داشتند.تغییرات شاخص فرسایش پذیری خاک (K) از 040/0 تا 083/0 مگا گرم ساعت بر مگا ژول میلی متر بود و در طول هر دو ترانسکت روند کاهشی داشت. نتایج نشان داد تغییر اندازه ذرات بدلیل افزایش هوادیدگی در فرسایش پذیری خاک های لسی تاثیر بسزائی دارد.
    کلیدواژگان: شاخص های فرسایش پذیری، ردیف اقلیمی، خاک های لسی، استان گلستان
  • رضا میر، غلامرضا عزیزیان صفحات 71-89
    اولین قدم در طراحی و مدیریت بهینه روش های کنترل سیلاب، شناسایی مناسب رفتار رودخانه در هنگام وقوع سیل است. در هنگام سیلاب تداخل جریان بین مقطع اصلی و دشت های سیلابی و انتقال مومنتوم در سطح تماس بین دو مقطع جزئی، باعث ایجاد افت انرژی شده و مقطع عرضی کانال بسیار پیچیده خواهد شد. تمایز اصلی مقاطع مرکب با مقاطع ساده ناشی از همین پدیده است. هدف از این پژوهش بررسی پارامترهای هندسی و روند پایداری دینامیکی کانال های پایدار ساده و مرکب می باشد. بدین منظور یک کانال آزمایشگاهی توسط نرم افزار GSTARS4.0 که یک مدل ریاضی بوده و بر اساس کمینه نمودن قدرت جریان عمل می کند، مدل سازی گردید. واسنجی مدل بر اساس رقوم سطح آب، پارامترهای هندسی کانال، معادله های حمل رسوب و ضریب زبری انجام شده و تعدادی از داده ها که در واسنجی مدل به کار نرفته بودند به منظور صحت سنجی مدل مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج حاکیست کانال های مقطع پر هندسه هیدرولیکی اولیه خود را تغییر داده و به پایداری رسیدند. در ادامه کانال های پایدار در معرض جریان سیلابی قرار گرفته و وضعیت جدیدی از پایداری را تجربه می نمایند بطوریکه با افزایش شیب طولی، عرض نسبی کاهش و عمق نسبی با زمان افزایش می یابد. نتایج همچنین در محدوده عمق های نسبی تجربه شده نشان می دهد که محاسبه دبی به صورت مقطع واحد برای کانال توسعه یافته مرکب، مناسب تر از روش تجزیه مقطع می باشد و نسبت تنش برشی ظاهری به تنش برشی متوسط کانال اصلی در اعماق نسبی کم 4 برابر اعماق نسبی بزرگتر بدست آمده است.
    کلیدواژگان: رژیم کانال، جریان سیلابی، تنش برشی، GSTARS4، 0
  • حسین خزیمه نژاد، مهدی قمشی، محمود شفاعی بجستان، یوسف رمضانی صفحات 91-110
    تاکنون مطالعات مختلفی در خصوص شناخت مکانیزم آبشستگی اطراف سازه های هیدرولیکی و به خصوص پل ها انجام شده است. در زمینه ی آبشستگی اطراف پل ها تمرکز تحقیقات بیشتر بر روی پایه بوده است تا تکیه گاه؛ در حالی که بررسی آمار مرتبط با شکست پل ها نشان می دهد که بیشتر تخریب ها مربوط به تکیه گاه بوده است و بالطبع هزینه های بیشتری نیز در این بخش صرف شده است. بررسی منابع نشان می دهد که شکل تکیه گاه بر میزان آبشستگی پیرامون آن تاثیر بسزایی دارد و در بین اشکال مختلف تکیه گاه، تکیه گاه مستطیلی بیشترین میزان آبشستگی را دارد. بنابراین در تحقیق حاضر با انتخاب شکل مستطیلی برای تکیه گاه، علاوه بر بررسی تاثیر عدد فرود، تاثیر پارامتر طول بی بعد (نسبت عرض به طول) تکیه گاه نیز بر میزان آبشستگی پیرامون آن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش عدد فرود و همچنین کاهش پارامتر طول بی بعد تکیه گاه، آبشستگی افزایش می یابد. در ادامه ی این تحقیق مولفه های سه بعدی سرعت جریان پیرامون تکیه گاه با استفاده از سرعت سنج الکترومغناطیس تعیین و برای رسم میدان جریان مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که وجود گرداب عمودی در گوشه ی بالادست تکیه گاه از عوامل موثر بر ایجاد حداکثر عمق آبشستگی در این نقطه می باشد. همچنین نتایج این تحقیق موید تاثیر جریان روبه پایین و گرداب های ایجاد شده بر میزان و توسعه ی آبشستگی پیرامون تکیه گاه پل می باشد.
    کلیدواژگان: الگوی جریان، مدل آزمایشگاهی، آبشستگی، تکیه گاه پل
  • محمد کاهه، امیراحمد دهقانی، مهدی کاهه، عبدالرضا ظهیری صفحات 111-129
    در سازه های ترکیبی سرریز - دریچه، تداخل جریان از زیر دریچه و روی سرریز باعث اختلاط شدید در جریان و تغییر در توزیع تنش های برشی کف می شود. از این رو شبیه سازی عددی الگوی جریان عبوری از این سازه ها بسیار پیچیده است. هدف اصلی از انجام این تحقیق، شبیه سازی عددی الگوی جریان در پایین دست این سازه ها با استفاده از مدل Flow3D است. نرم افزارFlow3D یک نرم افزار قوی در زمینه دینامیک سیالات محاسباتی است که برای حل مسائل با هندسه پیچیده مورد استفاده قرار می گیرد. این مدل برای شبیه سازی جریان های سطح آزاد سه بعدی غیرماندگار با هندسه پیچیده کاربرد فراوانی دارد. برای ارزیابی این نرم افزار با بکارگیری روش حجم سیال (VOF) در تخمین پارامترهای جریان در سازه های ترکیبی، از برخی داده های آزمایشگاهی صورت گرفته در این تحقیق استفاده شد، به طوری که نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با استفاده از مدل آشفتگی RNG k-ε با آن مقایسه گردید. نتایج آمار خطا برای معادله بدست آمده برای نسبت دبی های عبوری از رو و زیر سازه (معادله 13) نسبت به داده های محاسباتی نرم افزار بر اساس جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب تعیین (R2) بررسی شد و مقدار RMSE برابر 0994/0 و مقدار R2 برابر 992/0 بدست آمد. نتایج نشان می دهد که مدل Flow3D با دقت بالایی می تواند جهت شبیه سازی پروفیل سطح آب و محاسبه نسبت دبی عبوری از روی سرریز به میزان دبی عبوری از زیر دریچه مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: جریان ترکیبی، سرریز، دریچه، مدل سازی عددی، Flow3D
  • جواد بذرافشان، سمیه حجابی، آیدا هاشمی نسب صفحات 131-150
    هدف از این مطالعه مقایسه فراوانی های انتقال و فراوانی های غیر شرطی خشکسالی در شرایط تغییر اقلیم آینده با شرایط اقلیم فعلی در دو اقلیم حدی ایران (بندر انزلی و بوشهر) می باشد. ریزمقیاس نمایی شرایط اقلیم آتی بر مبنای مدل LARS-WG در دوره آماری 2100-2056 به انجام رسید. دوره پایه مطالعه در هر دو ایستگاه، دوره 2005-1956 انتخاب شد. سپس، شاخص بارندگی استاندارد تعدیل شده در سه مقیاس زمانی شامل 3 ماهه، 6 ماهه و 12 ماهه در دوره های فعلی و آتی محاسبه و طبقه بندی گردید. به منظور مقایسه فراوانی های انتقال در دوره آتی با دوره پایه لازم بود تا وابستگی فراوانی های انتقال به مقیاس زمانی خشکسالی و شرایط اقلیمی بررسی شود. این کار به کمک مدل های لوگ-خطی چهار بعدی صورت گرفت و بهترین ساختار مدل لوگ-خطی با استفاده از روش حذف پس-رو تعیین شد. بر مبنای مدل بهینه لوگ-خطی ماتریس فراوانی های مورد انتظار محاسبه شد. آزمون نسبت بخت ها برای مقایسه فراوانی های انتقال طبقات خشکسالی در دو حالت، یکی در شرایط تغییر مقیاس زمانی خشکسالی و دیگری، در شرایط تغییر اقلیم آینده اجرا گردید. نتایج تحقیق حاکی از افزایش معنی دار فراوانی های انتقال در ایستگاه بندر انزلی (انتقال از طبقه خشکسالی شدید به غیر خشکسالی و بالعکس) و کاهش معنی دار در ایستگاه بوشهر (ماندگاری در طبقه خشکسالی شدید) بود. از نظر فراوانی های غیرشرطی نیز مشخص شد که فراوانی طبقه بسیار شدید خشکسالی (در ایستگاه بندر انزلی) و طبقه متوسط خشکسالی (در ایستگاه بوشهر) در آینده نسبت به گذشته افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، خشکسالی، شاخص بارندگی استاندارد تعدیل شده، مدل لوگ، خطی، اقلیم های حدی
  • فرشاد احمدی، یعقوب دین پژوه، احمد فاخری فرد، کیوان خلیلی، صابره دربندی صفحات 151-169
    در این مطالعه برای پیش بینی جریان روزانه رودخانه باراندوزچای ارومیه در دوره آماری 1388-1352، از مدل غیرخطی سری زمانی دوخطی و روش برنامه ریزی ژنتیک استفاده و نتایج بر اساس شاخص های آماری جذر میانگین مربعات خطا و ضریب همبستگی مورد مقایسه قرار گرفت. در مطالعه حاضر مدل دوخطی BL(1،11،1،1) با داشتن کمترین مقدار معیار اکایکه اصلاح شده به عنوان مدل مناسب سری روزانه انتخاب و پس از انجام آزمون نکویی برازش الگوی مذکور برای پیش بینی جریان روزانه رودخانه باراندوزچای به کار برده شد. نتایج نشان داد که این الگو از توانایی لازم برای مدل سازی جریان روزانه برخوردار است. ضریب همبستگی وجذر میانگین مربعات خطا برای مدل BL(1،11،1،1) در مرحله صحت سنجی به ترتیب معادل 902/0 و ()520/3 محاسبه شد. به منظور مدل سازی جریان روزانه رودخانه با برنامه ریزی ژنتیک از حافظه های دبی یک روز قبل، دو روز قبل تا چهار روز قبل استفاده شد. نتایج نشان داد که تا حافظه سه روز قبل دقت مدل سازی رو به بهبود بوده و بعد از آن کاهش می یابد. ضریب همبستگی و جذر میانگین مربعات خطا در بهترین حالت برنامه ریزی ژنتیک در مرحله صحت سنجی به ترتیب 928/0 و ()863/2 می باشد. به طور کلی با مقایسه نتایج حاصل از دو الگوی مذکور می توان نتیجه گرفت که برنامه ریزی ژنتیک با 9/22 درصد خطای کمتر نسبت به مدل دوخطی، جریان روزانه رودخانه باراندوزچای را پیش بینی می کند.
    کلیدواژگان: آبدهی، برنامه ریزی ژنتیک، پیش بینی، دوخطی، صحت سنجی
  • شهربانو عباسی جندانی، علی طالبی، علی اکبر عباسی صفحات 171-190
    فرسایش خاک اثرات درون حوزه ای شامل کاهش حاصلخیزی خاک و اثرات برون حوزه ای شامل کاهش کیفیت آب، را در پی دارد. در کشور ما نیز فرسایش هر ساله خسارات جبران ناپذیری را به اکوسیستم های حوزه های آبخیز و اقتصاد کشور وارد می سازد. تدوین و اجرای موثر برنامه های مهار فرسایش، نیاز به درک کامل فرآیند های آن، توانایی در اندازه گیری و برآورد دقیق شدت فرسایش، شناخت عمیق مساله و اعمال تکنیک های علمی در کنترل آن دارد. در بیشتر حوزه های آبخیز، داده های مورد نیاز برای برآورد رسوب در پایین دست دامنه ها وجود ندارد. از طرفی به-دلیل مشکلات اجرایی و وسعت حوزه ها، امکان استفاده از روش های مستقیم مانند پلات گذاری، روش های هیدرولیکی و هیدرولوژیکی برای محاسبه فرسایش در دامنه ها به جز موارد محدود و برای حوزه های کوچک وجود ندارد. راه مناسب دیگری که برای به دست آوردن مقدار فرسایش و رسوب وجود دارد، اندازه گیری غیر مستقیم به کمک روابط و مدل های ارائه شده، است. در این رابطه مدل های شبیه ساز به ابزارهای با اهمیتی جهت آنالیز فرآیندهای طبیعی دامنه ها و حوزه های آبخیز و همچنین توسعه سناریوهای مختلف مدیریتی آبخیزداری تبدیل شده اند. مدل WEPP، یکی از مشهورترین مدل های فرآیند محور است که با پایه فیزیکی می تواند هدر رفت خاک و رسوب گذاری را با استفاده از مکانیسم ها و فرآیند های توزیعی زمانی و مکانی روی دامنه ها و در داخل آبراهه ها پیش بینی کند. مدل WEPP در دو مقیاس دامنه و حوزه آبخیز قابل استفاده بوده و قادر است میزان فرسایش، رسوب و رواناب را به صورت سال های متوالی و یا برای یک رگبار برآورد کند. مدل دامنه WEPP دارای چهار بخش اقلیم، خاک، مدیریت و توپوگرافی است و در مدل حوزه آبخیز علاوه بر این چهار بخش، داده های مربوط به تاسیسات آبخیزداری، کانال و مخازن نیز اضافه می شود لذا برای اجرای مدل، باید اطلاعات اقلیمی را به فرمت قابل قبول توسط مدل WEPP تبدیل کرد که تهیه این فایل اقلیمی برای مناطقی با مشکل داده، کار سخت و گاهی غیر ممکن است. همین امر سبب شده است تا اکثر کاربران مدل WEPP برای ساخت فایل اقلیمی از ایستگاه مشابهی در آمریکا استفاده کنند که این امر میزان کارایی مدل را در مناطق خارج از آمریکا کاهش می دهد. لذا در این مطالعه سعی شده است تا فایل اقلیمی مدل WEPP با استفاده از داده های هواشناسی منطقه مورد مطالعه (سنگانه مشهد) و برنامه BPCDG تولید شود. فایل نهایی در مدل WEPP استفاده شده و بنابراین از خطای احتمالی در برآورد پارامترهای اقلیمی کاسته می شود. بدین منظور پس از تهیه اطلاعات اقلیمی مورد نیاز، فایل های ورودی برنامه BPCDG در برنامه Notpad تهیه و به مدل معرفی شده و فایل اقلیمی نهایی ایجاد شده است. نتایج حاصله نشان می دهد که مدل WEPP قادر است تا این فایل اقلیمی را شناسایی و اطلاعات آن را به درستی بخواند. همین امر سبب می شود که دقت نتایج مدل نیز افزایش یابد.
    کلیدواژگان: مدل WEPP، برنامه BPCDG، CLIGEN، داده هواشناسی، حوزه سنگانه
  • سید حسن گلمایی، میرخالق ضیا تبار احمدی، آزاده بطنی * صفحات 191-210

    مطالعه رفتار مواد رسوبی و تاثیر آن بر تغییر مورفولوژی رودخانه و هیدرولیک آن دارای اهمیت فراوانی است. همچنین به منظور بررسی دقیق مساله رسوب در مخازن سدها بایستی فرآیند انتقال رسوب در رودخانه را مورد بررسی قرار داد. از آنجایی که استفاده از روش های ریاضی مبتنی بر معادلات حاکم بر پدیده انتقال و توزیع رسوبات یکی از مناسبترین روش ها می باشد؛ در این مقاله انتقال رسوب در بخشی از رودخانه گاوه رود با استفاده از مدل ریاضیGstars3 شبیه سازی گردید. مدل با استفاده از مفهوم لوله جریان دارای قابلیت شبیه سازی و پیش بینی تغییرات بستر رودخانه در هر دو جهت طولی و عرضی می باشد. هدف از این مطالعه انتخاب مدل ریاضی مناسب جهت برآورد نرخ انتقال رسوب است، به نحوی که قادر به شبیه سازی با دقت مناسب در رودخانه باشد. با استفاده از مدل ریاضی رسوبات سالیانه در حدود 620 هزار مترمکعب برآورد گردید. مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی با مقادیر مشاهداتی نشان داد که تابع انتقال رسوب یانگ (1979) بهترین معادله برای شبیه سازی انتقال رسوب می باشد و با شرایط رودخانه تطابق بیشتری دارد. در نهایت حساسیت مدل نسبت به تغییر پارامترهای موثر بر پدیده انتقال رسوب و تاثیر آنها بر حجم رسوبات و پروفیل طولی رودخانه سنجیده شد. نتایج نشان داد مدل نسبت به تغییر تابع انتقال رسوب دارای بالاترین میزان حساسیت می باشد.

    کلیدواژگان: شبیه سازی، مدل ریاضیGstars3، لوله جریان، تابع انتقال رسوب، حساسیت مدل
  • ابوالفضل بامری، حلیمه پیری صفحات 211-229
    بهره برداری و استفاده غیر اصولی از منابع آب های زیرزمینی باعث افت سطح و کاهش کیفیت این آب ها شده است. این پژوهش با هدف مدلسازی تغییرات مکانی ویژگی های شیمیایی آب های زیرزمینی دشت بجستان با استفاده از روش های زمین آماری کریجینگ معمولی و کریجینگ شاخص جهت مصارف کشاورزی انجام گرفته است. پارامترهای شیمیایی از کل ویژگی های آب زیرزمینی و از کیفیت آب مربوط به 61 حلقه چاه انتخاب شدند. هر کدام از پارامترهای اندازه گیری شده با استاندارد مصرف FAO جهت کشاورزی مورد مقایسه قرار گرفت. از بین پارامترهای مذکور سه پارامتر سدیم (Na)، نسبت جذبی سدیم (SAR) و شوری (EC) از حد مجاز برای کشاورزی بیشتر بودند. در ابتدا نرمال بودن داده ها مورد بررسی و داده های غیر نرمال به روش لگاریتم گیری، نرمال گردیدند. سپس تجزیه و تحلیل واریوگرام ها برای این سه پارامتر محاسبه شدند. معیار ارزیابی در این پژوهش مقادیر میانگین خطا (ME) و مجذور میانگین خطا (RMSE) با استفاده از روش اعتبار سنجی بود. سپس نقشه های پتانسیل کمی مربوط به این سه پارامتر با استفاده از کریجینگ معمولی تهیه شد و در ادامه روش کریجینگ شاخص برای تهیه نقشه های ریسک عناصر کیفی در آب به کار گرفته شد. نتایج نشان داد پارامترهای EC و SAR در اکثر چاه ها از حد استاندارد بالاتر بوده و بیشترین محدودیت مربوط به EC در آب های زیرزمینی منطقه مورد مطالعه می باشد که در بیش از 59 حلقه چاه مهمترین عامل کاهش کیفیت آب می باشد و مصرف آب این چاه ها می تواند در دراز مدت باعث شورشدن و کاهش نفوذپذیری خاک گردند.
    کلیدواژگان: دشت بجستان، آب زیرزمینی، کریجینگ معمولی، کریجینگ شاخص
  • محمد آمانی، علی نجفی نژاد، امیر احمد دهقانی، مشهد قلی مارامایی صفحات 231-249
    امروزه در دنیا آب یکی از مهمترین ارکان توسعه پایدار به شمار می رود. توزیع بارش در بسیاری از مناطق کشور به گونه ای است که در فصولی از سال بارش بیش از حد مورد نیاز و در فصول باقیمانده سال بارش کمتر از حد نیاز است. که این مسئله باعث بروز مشکلاتی مانند کمبود آب در فصول کم آبی و بروز سیل های مخرب در فصول پر آب می شود. در این مناطق به منظور مدیریت منابع آب، از ذخیره آب در فصول پرآبی و استفاده از آن در فصول کم آبی بهره گرفته می شود. در بسیاری از مناطق جهان به خصوص نواحی خشک و نیمه خشک، برای مقابله با کم آبی و سیلاب های بزرگ، احداث سدهای کوتاه خاکی یکی از پیشنهادات موثر می باشد. در این زمینه سنجش از دور این توانایی را دارد که اطلاعات مفیدی را با قدرت تفکیک مکانی و زمانی بالایی بخصوص در نواحی که اطلاعات کافی دردسترس نباشد در اختیار ما قرار دهد. در این پژوهش مراحل و شاخص های موثر در تعیین مکان مناسب جهت احداث سدهای خاکی ارائه شده است. نتیجه بررسی منابع نشان دهنده اهمیت و اولویت امر مکان یابی قبل از احداث سازه های آبی می باشد و می توان اینگونه برداشت نمود که کارآیی مناسب سازه های آبی قبل از هر چیزی نیازمند مکان یابی صحیح و تعیین رودخانه های دارای پتانسیل و مقدار جریان کافی به منظور پر کردن مخزن و سپس انتخاب بهترین و مناسب ترین مکان برروی این رودخانه ها برای احداث سدهای خاکی می باشد. تاکنون برای مکان یابی و احداث این سدها مطالعات کامل و جامعی انجام نگرفته و روش خاصی تدوین نشده است و همانگونه که در منابع ذکر شده مشاهده می شود بیشتر مطالعات در راستای مکان یابی سدهای زیرزمینی بر روی قنوات و به منظور کنترل و افزایش آبدهی قنات ها انجام گرفته است. شاخص های انتخابی در دو دسته کیفی و کمی و بر پایه آنالیزهای منطقه ای تعریف شده و برای محاسبه و تعیین آنها از داده های ماهواره ای، داده های هیدرولوژی و ژئومورفولوژی استفاده شده است. معیارهای کیفی به منظور شناسایی دره ها و بر پایه تفسیر تصاویر ماهواره ای و نقشه های بزرگ مقیاس مورد استفاده قرار می گیرند. معیارهای کمی نیز شامل شاخص های هیدرولوژی، مورفولوژی و ضریب ترکیب می باشند. شاخص مورفولوژی(α) بعنوان نرخ سود به هزینه (B/C) قابل محاسبه بوده و شاخص هیدرولوژی(P) مبتنی بر آنالیز زیرحوضه ها و الگوهای باران سنجی منطقه می باشد. ضریب (β) نیز از حاصل ضرب شاخص های هیدرولوژی و مورفولوژی محاسبه می گردد. در روش بکار برده شده در حوضه کال آجی استان گلستان، از 56 مکان انتخابی در مرحله اول 27 مکان توانستند از فیلتر معیارهای پیشنهادی عبور کنند. سپس مکان های باقیمانده براساس مقایسات جفتی و وزن دهی در نرم-افزارExpert Choice اولویت بندی شدند که در نهایت براساس وزن نهایی بدست آمده از نرم افزار و بازدیدهای منطقه ای مشخص گردید که نقاط 34، 24 و 42 دارای اولویت های برتر برای احداث سدهای کوتاه خاکی در منطقه مورد بررسی می باشند.
    کلیدواژگان: اولویت بندی، سنجش از دور، معیارهای حذفی، مقایسه جفتی
  • نفیسه حسنعلیزاده، ابوالفضل مساعدی، عبدالرضا ظهیری، محسن حسینعلی&rlmزاده صفحات 251-269
    بارش یکی از تغییرپذیرترین پدیده های هواشناسی و هیدرولوژیکی است. بررسی نحوه تغییرات زمانی-مکانی بارش به منظور مدیریت و برنامه ریزی منابع آب در مناطق مختلف یک حوضه آبریز بسیار ضروری است. خودهمبستگی زمانی-مکانی این داده ها از یک طرف کار تحلیل آن ها را مشکل می سازد و از طرف دیگر سبب افزایش دقت تحلیل آن ها می شود. هدف از این پژوهش، مدل سازی تغییرات توام زمانی-مکانی و درون یابی بارش ماهانه در سطح استان گلستان است. در این پژوهش تغییرات بارش ماهانه 30 ساله برای 30 ایستگاه باران سنجی و هواشناسی استان گلستان مورد بررسی قرار گرفت. جهت تحلیل زمانی- مکانی داده ها، ابتدا ماهیت اولیه آن ها از نظر همگنی در واریانس و مانایی در زمان و مکان بررسی شد. با بررسی مدل های مختلف تغییرنگار زمانی-مکانی، مدل متریک جمعی با RMSE برابر با 14/0 میلی متر به عنوان مدل مناسب انتخاب شد. سپس به کمک این مدل درون یابی با همسایگی های مختلف انجام شده که حاصل آن تعداد 360 نقشه توزیع ماهانه بارندگی بود. درونیابی با تعداد 20 همسایگی حداقل خطای تخمین کریجینگ را نشان داد. همچنین میانگین خطای تخمین کریجینگ نزدیک به صفرمی باشد. بر اساس نتایج به دست آمده، الگوی تغییرات بارش در نقشه های استخراج شده با نقشه های مقادیر مشاهداتی، مشابهت زیادی دارد که نشان دهنده مناسب بودن روش مدل سازی است. از نتایج این پژوهش می توان به منظور تعیین مقادیر بارندگی در مناطق بدون ایستگاه و در هر بازه زمانی (تحت تاثیر همبستگی های زمانی و مکانی) استفاده نمود.
    کلیدواژگان: داده های زمانی، مکانی بارش، تغییرنگار زمانی، مکانی، مدل متریک جمعی، استان گلستان
  • داریوش حسنوند، امیرحمزه حقی آبی، صمد امامقلی زاده * صفحات 271-285

    به منظور بررسی تاثیر روش های مختلف آبیاری جویچه ای و تراکم بوته بر خصوصیات کمی و کیفی چغندرقند این تحقیق در شهرستان الشتر در سال زراعی 1389 در قالب طرح بلوک کاملا تصادفی با چهار تکرار به صورت کرت های خرد شده(اسپیلت پلات) انجام شد. کرت های اصلی A شامل سه سطح شامل، a1 = آبیاری کامل جویچه با فاصله ردیف 50 سانتیمتر و یک ردیف کاشت، a2 = آبیاری یک در میان جویچه ها با فاصله ردیف 50 سانتیمتر و یک ردیف کاشت و a3 = آبیاری کامل جویچه با فاصله ردیف 75 سانتیمتر و دو ردیف کاشت می باشد. کرت فرعی B شامل سه سطح تراکم بوته شامل، 100000 = b1، 80000= b2 و 66666 = b3 بوته در هکتار می باشد. هر کرت آزمایشی شامل 4 ردیف کشت به طول40 متر بوده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که بین سطوح فاکتور اصلی و فرعی از نظر عملکرد ریشه، مقدار آب مصرفی، درصد قند خالص و ناخالص، کارایی مصرف آب بر اساس عملکرد ریشه و قند، و همچنین ناخالصی پتاسیم تفاوت معنی داری وجود دارد و بالاترین کارایی مصرف آب بر اساس عملکرد قند مربوط به تیمار a3b1 با مقدار 496/1 کیلوگرم بر متر مکعب آب با عملکرد 24/11 تن قند خالص در هکتار می باشد. بنابراین تیمار a3b1 نسبت به سایر تیمارها به عنوان تیمار برتر انتخاب شد.

    کلیدواژگان: چغندرقند، کارایی مصرف آب، تراکم بوته، آبیاری جویچه ای، آبیاری یک در میان
  • محمدرضا عبدالله پور آزاد، محمد تقی ستاری صفحات 287-298
    در طی سال های اخیر پیش بینی فرآیندهای هیدرولوژیکی به منظور بهره برداری پایدار از منابع آب با استفاده از روش های هوشمند مورد توجه دست اندرکاران بخش آب قرار گرفته است. در این تحقیق با بهره گیری از شبکه های عصبی مصنوعی (ANN) و سیستم استنتاج فازی- عصبی تطبیقی (ANFIS) اقدام به پیش بینی دبی جریان روزانه رودخانه اهر چای واقع در استان آذربایجان شرقی در ایستگاه های اورنگ، برمیس و تازه کند گردید. برای مدل سازی جریان یک روز بعد، داده های دبی روزانه سال های 1381 تا 1388 مورد استفاده قرار گرفت. طی فرایند مدلسازی داده های دبی 6 سال به عنوان داده های آموزش و بقیه به عنوان داده های آزمون انتخاب گردید. ارزیابی نتایج پیش بینی ها با استفاده از معیارهای ضریب تبیین (R2) و ریشه دوم میانگین مربعات خطا (RMSE) نشان داد، سیستم استنتاج فازی- عصبی تطبیقی با دقت بالاتری (94/0= R2 و (متر مکعب بر ثانیه) 0318/0=RMSE) نسبت به شبکه های عصبی مصنوعی (92/0= R2و (متر مکعب بر ثانیه) 0378/0 =RMSE) جریان روزانه رودخانه اهرچای را پیش بینی می کند.
    کلیدواژگان: پیش بینی دبی جریان، شبکه های عصبی مصنوعی، سیستم استنتاج فازی، عصبی تطبیقی، رودخانه اهرچای
  • سامان بدیعی زاده، عبدالرضا بهره مند، عبدالحسین آرامی، مجتبی عزیزی صفحات 299-308
    تحقیق حاضر به منظور پهنه بندی خطر و مدیریت رواناب سطحی در شهر گرگان به وسعت 3652.85هکتار با تکیه بر معیارهای هیدرولیکی و آسیب پذیری و اثرات محیطی با استفاده از تکنییک های تصمیم گیری چند معیاره وسیستم اطلاعات جغرافیاییصورت گرفت. برای اجرای برنامه ابتدا لایه های برداری ورودی شامل لایه های کاربری اراضی شهری، لایه کانالها و مسیل های شهری، لایه رقومی ارتفاعی، لایه ژئولوژی و لایه سطح آب زیرزمینی در محدوده مطالعاتی، توسط نرم افزار GISخوانده شده، بعد از انجام پردازش های لازم بر روی آنها، به فرمت اطلاعات رستری متناسب با محدوده مطالعاتی تبدیل می شوند. در گام بعدی ساختار سلسله مراتبی با توجه به هدف مسئله شکل گرفته و در مرحله بعد مقادیر شاخص وزنی هر لایه اطلاعاتی و طبقات مختلف آنها براساس شاخص وزنی AHP و توسط نرم افزارExpert Choice مورد بررسی قرار گرفت. با اعمال وزن هر یک از نقشه های معیار اصلی (آسیب پذیری، هیدرولیکی و اثرات محیطی) بر اساس قواعد تصمیم گیری چندمعیاره، نقشه نهایی پتانسیل سیل خیزی براساس نقاط عطف منحنی فراوانی تجمعی پیکسل ها در 5 کلاس خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد طبقه بندی گردید، بطوریکه حدود 7/1 درصد از محدوده مطالعاتی در کلاس خطرپذیری یک، 6/11 درصد در کلاس دو و 07/43 درصد در کلاس سه، 3/24 درصد در کلاس چهار و در 1/19 درصد در کلاس خطرپذیری پنج واقع شد.
    کلیدواژگان: گرگان، رواناب شهری، GIS، Expert، Choice
  • اباذر سلگی، فریدون رادمنش، کامران سلطانی صفحات 309-318
    پیش بینی دقیق جریان در رودخانه ها یکی از مهمترین ارکان در مدیریت منابع آبهای سطحی به ویژه اتخاذ تدابیری مناسب در مواقع سیلاب و بروز خشکسالی هاست. در حقیقت حصول روش های مناسب و دقیق در پیش بینی جریان رودخانه ها را می توان به عنوان یکی از چالشها در فرآیند مدیریت و مهندسی منابع آب دانست. در این پژوهش برای مدلسازی هوشمند سری زمانی جریان ماهانه از یک دوره ی آماری26ساله (1389-1364) استفاده شد. جهت دستیابی به بهترین ساختار شبکه عصبی مصنوعی، ساختارهای مختلف با یکدیگر مقایسه شدند با این توضیح که جهت بهینه سازی وزن های اتصال در بین لایه های مختلف شبکه-عصبی مصنوعی از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. قانون یادگیری مورد استفاده در این تحقیق از نوع یادگیری سریع، با تابع انتقال تانژانت اکسون، تابع هدف، میانگین مربعات خطا و نوع آموزش از نوع آموزش N مرتبه می باشد نتایج نشان می دهند که بهترین عملکرد مربوط به حالتی است که از ورودی های بارش هر ماه، جریان هر ماه و دمای هر ماه برای بدست آوردن جریان ماه آینده استفاده شده است. همچنین در هر مرحله که جریان یا بارندگی به تنهایی به عنوان ورودی وارد شد عملکرد شبکه کاهش یافت. نتیجه اینکه بیشترین حساسیت مربوط به جریان هرماه می باشد و پارامتر دما تاثیر چندانی بر برآورد جریان ندارد. نتایج حاصل با توجه به ضریب همبستگی0/84 نشان دهنده دقت نسبتا بالای شبکه عصبی مصنوعی در برآورد و تخمین جریان ماهانه حوضه رودخانه شور بوده است.
    کلیدواژگان: مدلسازی هوشمند، شبکه عصبی مصنوعی، رودخانه شور قروه، پیش بینی جریان ماهانه
|
  • Abdolhamid Dehvari, Ahmad Pahlavanravi Page 1
    The physiographical and climatological attributes of basins and maximum annual flood statistics were obtained from 38 hydrometric stations of Mazandaran province with minimum and maximum statistical periods 13 and 56 years. The first، homogenous regions in the physiographic space based on neighborhood approach were determined by using physiographical space based interpolation (PSBI) method. The Principal Component Analysis was used to design physiographic space using the six physiographic variables affecting the flood. The exponential model had the best fit to semi-variogram model in 10، 20، 50 and 100 year return periods، and regional estimates obtained using ordinary Kriging technique based physiography space. In order to evaluated the accuracy results using L-moments method for regional flood frequency analysis. In this method Ward hierarchical 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 four statistical indexes BIAS، BIASr، RMSE، and RMSEr. Results showed that the PSBI method provide better performance than the L-moments at the four indexes considered and improving estimated by increasing the return periods، while the L-moments offers better performance for short return periods.
    Keywords: Regional flood frequency analysis, Linear moments, Geostatistics, Physiographical space, Mazandaran Province
  • Abdolreza Zahiri Pages 25-48
    Due to momentum exchange between main channel and flood plains، the flow hydraulic in compound channels is complicate. Most studies in this area are focused on prediction of the average cross sectional velocity and total flow discharge، while distribution of flow rate in the main channel and the flood plains is also important. In flood conditions and during the spill of water onto the flood plains، the bed load and suspended sediment load are transported mainly by the main channel flow discharge and floodplain flow has very little effect. Moreover، for simulation of river morphology، the individual velocity and shear stress in the main channel and floodplains are needed and utilizing the average cross sectional velocity led to erroneous results. In this study، using 102 laboratory stage-discharge data from canals with compound channel sections، the individual flow discharges in the main channel and floodplains are calculated with aid of two new optimization methods of Genetic Programming and Decision Tree Model and then compared with one-dimensional empirical methods. Results show that these two new methods with mean error of 2. 1 and 6 %، respectively، have appropriate ability for main channel’s flow discharge prediction. Among the empirical methods، the vertical divided channel method with mean error of 19% has the largest error in this regard. For floodplain’s flow discharge prediction، in addition to Genetic Programming and Decision Tree Models، the vertical divided channel method has considerable accuracy.
    Keywords: Compound channels, Main channel flow rate, Genetic Programming, Decision tree model, Experimental data
  • Pages 49-70
    Knowledge of soil erodibility and its evaluation is a useful indicators to assess soil erosion. Climate is one of the soil forming factors which has a major impact on this index. The present study was designed to determine the effects of different climates on the erodibility indices change of loess derived soils in Golestan Province. Two transects in the loess hillslope with different climatic conditions were chosen. Samples were taken from seven areas with six replicates and the depths of 0 to 30 and 30 to 60 cm along two transects. Wischmeier and Smith، Chen and Bouyoucos indices were measured. The results showed that characteristics measured in the first transect from north to south as well as second transect (East to West) Province follow the specific trend، so that، organic matter content and saturation percentage of moisture rose with increased rainfall and reduction temperature. Organic carbon average changes in both transcet from 0. 4 to 3. 5 percentage was variable. lime content and electrical conductivity decreased with increase in rainfall. Bouyoucos’ index changed from 2. 09 to 14. 2 and Chen’s index was from 59. 05 to 447. 61 cmol/lit and both indexes in both transcet were decreased. Soil erodibility indices have been changed from 0. 040 to 0. 083 Mgr. h/Mj. mm and in both transect were demonstrated a decreasing trend. Results showed that the particle size increased due to increase in weathering of loess derived soils. Knowledge of soil erodibility and its evaluation is a useful indicators to assess soil erosion. Climate is one of the soil forming factors which has a major impact on this index. The present study was designed to determine the effects of different climates on the erodibility indices change of loess derived soils in Golestan Province. Two transects in the loess hillslope with different climatic conditions were chosen. Samples were taken from seven areas with six replicates and the depths of 0 to 30 and 30 to 60 cm along two transects. Wischmeier and Smith، Chen and Bouyoucos indices were measured. The results showed that characteristics measured in the first transect from north to south as well as second transect (East to West) Province follow the specific trend، so that، organic matter content and saturation percentage of moisture rose with increased rainfall and reduction temperature. Organic carbon average changes in both transcet from 0. 4 to 3. 5 percentage was variable. lime content and electrical conductivity decreased with increase in rainfall. Bouyoucos’ index changed from 2. 09 to 14. 2 and Chen’s index was from 59. 05 to 447. 61 cmol/lit and both indexes in both transcet were decreased. Soil erodibility indices have been changed from 0. 040 to 0. 083 Mgr. h/Mj. mm and in both transect were demonstrated a decreasing trend. Results showed that the particle size increased due to increase in weathering of loess derived soils.
    Keywords: Erodibility indexes, Climosequence, Loess soils, Golestan province
  • Reza Mir, Gholamreza Azizyan Pages 71-89
    The first step in design and optimal management of flood control projects is appropriately identifying behavior of the river during the flood. When channel is subjected to overbank flow، interaction between the main channel and flood plains and momentum transfer at the interface between the two partial cross sections results in energy loss and cause the cross-channel to become more complex. Also the main distinction between compound and ordinary sections is due to this phenomenon. The purpose of present paper is to study geometric parameters and dynamic stability approaches of simple and compound alluvial channels. To this end a laboratory channel has been modeled with GSTARS4. This mathematical model performs based on theory of total stream power minimization. The calibration of this model was based on water surface elevation، cross section geometry، sediment transport equations and friction factor. Some of the data not used in the calibration were used to verify the model. The results show that bankfull channels changed initial hydraulic geometry and reached a stable state. Then stable channels subjected to overbank flow، they adjusted their conditions to achieve a new stability so that Increase in the longitudinal slope resulted in increase in relative depth and decrease in relative width with time. Also in experienced range of relative depths، show that discharge calculations as a single channel is more appropriate than rate of decomposition for Developed compound channel. Proportion of Apparent to average shear stress ratio in low relative depths was 4 times higher than greater relative depths.
    Keywords: Regime channel, Overbank flow, shear stress, GSTARS4.0
  • Hossein Khozeymehnezhad, Mehdi Ghomshi Pages 91-110
    Already various studies have been done on the mechanism of scour around hydraulic structures especially bridges. In the field of scour around bridges، researches are more focus on scour of piers in comparision with abutments. While the review of available information on the bridge required cost، the major problems are related to abutment. Therefore most costs have to spent in this regard. Literature review shows that abutment form has considerable impact on the scour depth around it. Among various abutment forms، the maximum scour depth occurs in the case of rectangular abutment. Therefore in this research rectangular form for abutment was selected and the effects of froude number and non dimensional abutment length (Width to length ratio) were investigated on scour development. Result shows، that increasing froude number and decreasing non dimensional abutment length، will increase the amount of scour. Following this research، three-dimensional components of velocities were determined with electromagnetic velocimeter and then used for drawing flow pattern. Result shows، that vertical vortex in upstream corner of abutment is an effective factor on maximum depth of scour at this point. Also result confirms that، down flow and generated vortex are effective parameters on abutment bridge scour.
    Keywords: Flow pattern, Laboratory model, Scour, Bridge abutment
  • Mohammad Kaheh Pages 111-129
    In Combined weir - gate structures، interaction of flow over weir and through gate brings up intense mixing and change bed shear stresses distribution. Hence، simulation of flow pattern in downstream of these structures is very complex. The object of this research is numerical modeling of combined flow over weirs and through gates by Flow3D software. Flow3D is a high accurate model in computational fluid dynamics for simulation of problem with complex geometry on wide limits of fluid flows in open channel hydraulic. By applying VOF method and RNG K-ε turbulent models، a series of simulation combined flow in weir - gate structure on rigid bed were performed and results were compared by some experimental data that carry out in this research. Results for the equation of Qup/Qin (equation 13) calculation error statistics software based on RMSE and R2 was evaluated and these values obtained 0. 0994 and 0. 992. Results of this research show that Flow3D with RNG K-ε turbulent model is appropriate to simulation of combined flow in weir - gate structure and estimation of free surface profile and discharge ratio passed over weir to under the gate.
    Keywords: combined flow, weir, gate, numerical modeling, Flow3D
  • Javad Bazrafshan, Somayeh Hejabi, Aida Hashemi Nasab Pages 131-150
    The aim of this study is the comparison of conditional and unconditional frequencies of drought in future climate change conditions with current climate. Two extreme climate of Iran، including Bandar Anzali and Bushehr were studied. The statistical downscaling of the future climate conditions was done based on LARS-WG model for the period of 2056-2100. The period of 1956-2005 was chosen as the base period of the study. Then، the modified standardized precipitation index was calculated and classified over three time scales of 3-month، 6-month and 12-month in the current and future periods. In order to compare the transmission frequencies of the future with the base period، it was necessary to evaluate the dependency of transmission frequencies on drought time scale and climate conditions. This was done using a four dimensional log-linear model، and the best log-linear model structure was determined based on the backward elimination method. The expected frequencies matrices were calculated based on the most appropriate log-linear model. The odds ratio test was performed for comparing the transition frequencies of the drought classes in terms of changing drought time scale and climate conditions. The results revealed the significant increase of the transition frequencies in Bandar Anzali station (transition from severe drought class to non-drought and vice versa) and the significant decrease in Bushehr station (consistency in severe drought class). Also، the frequency of the extreme drought class (in Bandar anzali station) and moderate drought class (in Bushehr station) will increase in the future compared with the current.
    Keywords: Climate Change, Drought, Extreme Climates, Log, linear Model, Modified Standardized Precipitation Index
  • Yagob Dinpashoh, Ahmad Fakheri Fard, Keivan Khalili, Sabereh Darbandi Pages 151-169
    In this study daily river flow of Barandouz-Chai in the period of 1973 to 2009 has been forecasted using nonlinear time series and Genetic programming models and result have been analyzed with root mean square error and regression coefficient methods. After evaluating model by goodness of fit، nonlinear BL (1،11،1،1) with the minimum AICC selected for modeling daily river flow forecasting. For BL (1،11،1،1) model regression coefficient and RMSE calculated equal to 0. 902 and 3. 52 (m3/s) respectively. Genetic programming has been used for modeling river flow with consideration to memory of one، two، three and four days before. Results showed until three days memory accuracy of model is acceptable but after that accuracy of model decreased. Regression coefficient and RMSE of Genetic programming in the testing phase calculated equal to 0. 928 and 2. 863 (m3/s) respectively. As results showed، Genetic programming with 22. 9 percent less error was better than Bilinear time series model in Barandpuz-chai river flow forecasting
    Keywords: Discharge, Bilinear model, Forecasting, Genetic Programming, Testing
  • Shahrbanoo Abbasi Pages 171-190
    «Water Erosion Prediction Project model» is one of the most prominent process-based model with physics base that are able to predict soil loss and sedimentation by using spatial-temporal distributional mechanisms and processes on hillslopes and inside of stream. This model can be used in agricultural، rangeland، forest and road land uses. The WEPP model may be used in both hillslope and watershed applications and is able to estimate runoff، erosion and sediment yield as sequence year or during a storm. The model is a distributed parameter، continuous simulation and erosion prediction model. The distributed input parameters include rainfall amounts and intensity، soil textural qualities، plant growth parameters، residue decomposition parameters، effects of tillage implements on soil properties and residue amounts، slope shape، steepness and orientation and soil erodibility parameters. The major inputs to WEPP are a climate data file، a slope data file، a soil data file and a cropping/ management data file. If the user is simulating irrigation، additional input files are necessary. Applying WEPP in a watershed application also requires additional input file which provide information in channel and impoundment characteristics as well as watershed configuration. The WEPP model as applied to hillslopes can be subdivided into nine conceptual components: climate generation، winter processes، irrigation، hydrology، soils، plant growth، residue decomposition، hydraulics of overland flow and erosion. Erosion prediction is used wildly and as an effective tool in designing and programming for soil protection. For running the WEPP model، the climate information should be converted to acceptable format by WEPP model that this process is a hard work especially in regions with luck of data. This problem has caused that many users of WEPP model use the similar station in US to build climate file and then make to reduce model efficiency rate in areas outside of US. Then، in this study، it has been to produce the climate file of the WEPP model using meteorological data of Sanganeh watershed and BPCDG program. The final file is used in WEPP Model and then it make to reduce errors for estimating the climatic parameters. For this purpose، after collecting the required data، the entrance files of BPCDG program was provided in Not pad format and was introduced to the wepp model. The obtained result shows that WEPP model is able to identify the climate file and read it properly. Finally، this process causes to improve the accuracy of the model output.
    Keywords: WEPP Model, BPCDG program, CLIGEN, meteorological data, Sanganeh watershed
  • Seyed Hassan Golmaee, Mirkhalegh Zia Tabar Ahmadi, Azadeh Batny Pages 191-210

    The study of sediments behavior and its impact on morphological changes of river and its hydraulics is highly important. Also، In order to explore sedimentation in reservoirs of dams the process of sediment transport in river must be studied. Since using mathematical models based on equations governing on the phenomenon of sediments transport and distribution is one of the suitable methods، in present study sediment transport in a certain part of GavehRoud River was simulated by using Gstars3 mathematical model. By applying the concept of stream tube، this model is able to simulate and predict changes of river bed in both longitudinal and transverse directions. The purpose of this study is choosing a suitable mathematical model for estimating sediment transport rate، such that the simulation with required accuracy in the river is possible. By using this mathematical model، the annual sediments were estimated 620،000 m3. The comparison between the results obtained from simulation and observed rates indicated that Young’s sediment transport function (1979) is the best equation for simulating sediments transport and it has a good correspondence with the conditions of river. At the end، the sensitivity of model to the change of parameters affecting the phenomenon of sediments transport and their impacts on the volume of sediments and longitudinal profile of river were measured. The results indicated that this model has the highest sensitivity toward the changes of sediments transport function.

    Keywords: Simulation, Mathematical model (GSTARS3), Stream tube, Sediment transport function, Model sensitivity
  • Abolfazl Bameri, Halimeh Piri Pages 211-229
    Unethical and inequitable exploitation of groundwater resources has led to reduce the amount and the quality of these water. In this study Ordinary Kriging (OK) and Indicator Kriging (IK) methods were used as geostatistical approach for preparation of thematic maps of the groundwater quality in Bajestan plain for agricultural purposes. First each of the measured parameters was compared with the acceptable standard limits based on the FAO standard. Three parameters such as Na، SAR and EC were greater than their respective groundwater pollution cutoff value. First، data normality was investigated and Log-transformed was applied to some parameters. The variogram analysis for each parameter was calculated. The evaluation criteria were ME and RMSE with the Cross Validation method. Then OK was used to analyze the spatial variability and quantitative potential maps، whereas IK was used to analyze groundwater quality parameters equal to or greater than the pollution threshold values. The results showed that the parameters of EC، SAR، and Na in most wells were higher than the threshold value and the salinity and sodium adsorption ratio was high in most of the wells. Most of the groundwater in the study area is restricted to EC. More than 59 wells in which water quality is the most important factor in reducing and uncontrolled utilization of them for long time caused salinity and reduce soil permeability.
    Keywords: Bajestan plains, groundwater, ordinary kriging, indicator kriging
  • Pages 231-249
    In the many of region the world special arid and semi-arid region، small earth dam construction is one of the effectively suggestion to solution difficult water deficit and contrast whit big floodwaters in the watery season. In this field RS (Remote Sensing) technique can provide useful information with high spatial and temporal resolution special region without data in place accessible. In this research steps and efficient criteria to for site selection to construction earth dams be suggested. Selection criteria divided defined two classes include quantitative and qualitative and based on the region analyses and be calculation by using a RS data (Image، DEM) and hydrology and geomorphology data. Qualitative criteria used to identify valley and based on visual explanation of satellite image and large scale maps. Quantitative criteria expressed in term of α، β and P. Morphology index (α) is the benefit to cost (B/C)، Hydrology index (P) is based on participative watersheds analysis and rainfall pattern in the region. β index is combination of morphology and hydrology aspect. In the Kal Aji watershed of Golestan province، from 56 selected site، in the first step 27 site could passed suggested criteria and finally remaining sites prioritized based on Paired comparisons and Weighting whit Expert Choice software. Finally be assignable base of Weighting calculate software and field survey، 34، 24 and 42 site are contain upper prioritize in the region for construction small earth dam. In the many of region the world special arid and semi-arid region، small earth dam construction is one of the effectively suggestion to solution difficult water deficit and contrast whit big floodwaters in the watery season. In this field RS (Remote Sensing) technique can provide useful information with high spatial and temporal resolution special region without data in place accessible. In this research steps and efficient criteria to for site selection to construction earth dams be suggested. Selection criteria divided defined two classes include quantitative and qualitative and based on the region analyses and be calculation by using a RS data (Image، DEM) and hydrology and geomorphology data. Qualitative criteria used to identify valley and based on visual explanation of satellite image and large scale maps. Quantitative criteria expressed in term of α، β and P. Morphology index (α) is the benefit to cost (B/C)، Hydrology index (P) is based on participative watersheds analysis and rainfall pattern in the region. β index is combination of morphology and hydrology aspect. In the Kal Aji watershed of Golestan province، from 56 selected site، in the first step 27 site could passed suggested criteria and finally remaining sites prioritized based on Paired comparisons and Weighting whit Expert Choice software. Finally be assignable base of Weighting calculate software and field survey، 34، 24 and 42 site are contain upper prioritize in the region for construction small earth dam.
    Keywords: Prioritization, Remote Sensing, Elimination Criteria, Binary Comparison
  • Abolfazl Mosaedi Pages 251-269
    Precipitation is a highly variable Meteorological and hydrologicalmeteora. Investigate variation of spatio-temporal of precipitation for water resources planning and management in different parts of the catchment is essential. Autocorrelation of this kind of data however makes their analysis complex، but increases their analysis accuracy. The goal of this study is، modeling Spatio-temporal variationand interpolation of monthly precipitation in Golestan province. So، 30-yr monthly precipitation variations for 30 meteorology and rain gauge stations was studied. To analyse spatio-temporal precipitation،variance hemogenity and space/time stationarity was assessed. By examining different models of the Spatio-temporal variogram، SumMetric model with RMSE of 0. 14 mm was selected as the most suitable spatio-temporal variogram model. Then، with this model، by different neighbors، interpolation was done. therefore، 360 monthly precipitation distribution maps was produced. Kriging interpolation with 20 neighborhoods minimum estimation error is revealed. The mean of kriging estimation error is close to zero. Based on the results، pattern of variation in precipitation in this maps with observed maps، haveSimilarity that show the suitability of the modeling approach. Results of this study can be used in determining precipitation in zones with no station in every time (under the influence of spatio-temporal autocorrelation).
    Keywords: Precipitation spatio, temporal data, Spatio, temporal variogram, SumMetric model, Golestan province
  • Samad Emamgholizadeh Pages 271-285

    A study was conducted to investigate the effect different methods of furrow irrigation and plant densities on quantity and quality of sugar beet yield in Aleshter city in planting year of 2010 in RCBD (split plot) design with four replications. Main plots included three levels، a1= single rows 50cm apart; all furrows irrigated، a2= single rows 50cm apart; alternate furrow irrigated and a3= double rows 75cm apart; all furrows irrigated. Sub plot include three density levels (b1=100،000، b2=80،000 and b3= 66666 plants/ hectare). Each plot has four rows with length of 40 m. Results showed that there is significant difference between main plot and sub plots in root yield، water consumption، sugar content، WUE on the basis of root yield، WUE on the basis of sugar yield، impurities potassium and highest WUE on the basis of sugar yield was obtained in treatment a3b1 for 1. 496 kg/m3with sugar yield with 11. 240 ton. ha-1. Therefore the treatment a3b1 was selected as the best treatment.

    Keywords: Sugar beet, Water use efficiency, Plant density, Furrow Irrigation, alternate irrigation
  • Mohammadreza Abdollahpour, Mohammad Taghi Sattari Pages 287-298
    In recent years application of intelligent methods has been considered in forecasting hydrologic processes. In this research، daily river flow of Ahar Chay، a river located in East-Azerbaijan province at the north-west of Iran، was forecasted using Artificial Neural Networks and Adaptive Neuro Fuzzy Inference System methods in Orang، Bermis and Tazekand stations. For the modeling of the next day flow، daily flow discharge data was used which was collected between 2002 and 2009 years. So that 6-year data set was selected as the training data and the rest as a test data. Determination coefficient (R2(and Root Mean Squared Error (RMSE) statistical criteria were used to evaluate the performance of the obtained results. The results showed that Adaptive Neuro Fuzzy Inference System (ANFIS) method gives a better daily river flow forecasting in Ahar Chay with R2=0. 94 and RMSE=0. 0318 m3/sec compared to Artificial Neural Networks (ANN) method with R2=0. 92 and RMSE=0. 0378 m3/sec.
    Keywords: Flow forecasting, artificial neural networks, adaptive neuro fuzzy inference systems, Ahar Chay River
  • Saman Badiezadeh Pages 299-308
    The present study was conducted to assess the extent of flooding potential in Gorgancity with 3652. 85Hectares based on hydraulic، vulnerability and environmental effects criteria’s using multi-criteria decision techniques and geographical information system. For performing the program، firstly the entrance vector layers including urban land use، floodways، channels، digital elevation layers، geology layer and groundwater level layer were imported to GIS environment software and then these layers were converted to raster format after the desired post-processing courses in study area context. In the next step، hierarchical structure was formed regarding to problem goal and then the weighted index of each information layers and their various class were surveyed based on weighted index AHP using Expert Choice software. The final potential flood map was classified based on accumulative curve of pixels frequency millstone in five classes of very low، low، moderate much and very much according to multi-criteria decision-making rules after weighting on each principle layers (vulnerability، hydraulic and environmental effects). So that 1. 7% of the study area occurred in risk class 1، 11. 6% occurred in class 2، 43. 07% occurred in class 3، 24. 3% occurred in class 4، and 19. 1% occurred in class 5.
    Keywords: Gorgan, urban runoff, GIS, Expert Choice
  • Abazar Solgi, Feridon Radmanesh, Kamran Soltani Pages 309-318
    Accurate prediction of the flow in the river is an important element in the management of surface water resources، especially by adopting appropriate measures in the event of flooding، and drought. In fact، ensuring proper and accurate methods for predicting the river flow can be considered as one of the challenges in management approach and water resources engineering. In this paper for Intelligent Modeling، time series of monthly flows of a 26 years period (1985-2011) were used. To achieve the best ANN structure، different structures were compared with those described for the optimization of weight connectivity between different layers of artificial neural networks، genetic algorithms was used. Learning rule which used in current study is Quick Learning، with advection Tan Axon function، objective function، Mean Square Error and type of Training is N times training. The results show that the best performance is for a condition which monthly precipitation input data، monthly flow، monthly temperatures was used for obtaining next month flow. Also، at each stage that one of the flow data or rainfall data entered as one of the inputs data network performance declined. As result، highest sensitivity is for monthly flow and Temperature has little effect on the estimated flow. The results of the correlation coefficient 0. 84 Indicate high accuracy of artificial neural networks in the estimation of monthly flow in Shor river basin.
    Keywords: Intelligent Modeling, Artificial Neural Network, Shor river of Qorveh, Monthly Flow Prediction