فهرست مطالب

مهندسی و مدیریت آبخیز - سال هفتم شماره 3 (پاییز 1394)
  • سال هفتم شماره 3 (پاییز 1394)
  • تاریخ انتشار: 1394/06/20
  • تعداد عناوین: 10
|
  • پرویز گرشاسبی*، داود قربانپور صفحات 229-239
    فرسایش خاک از مشکلات اساسی حوزه های آبخیز کشور به شمار می رود. تحلیل اقتصادی اثرات احیای آبخیزها در ایران کمتر صورت گرفته است. محاسبه ارزش اقتصادی اقدامات حفاظت خاک به دلیل تاثیر شاخص های ترکیبی و عدم ارزش اقتصادی مشخص در بازار دشوار می باشد. در این پژوهش، اثربخشی فعالیت های حفاظت خاک به کمک روش ارزش فعلی خالص در زیرحوضه میان بیشه در حوزه آبخیز طالقان، استان البرز مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. این حوضه، به دلیل داشتن اقدامات حفاظت خاک در یک دوره زمانی مناسب برای تجزیه و تحلیل و وجود سابقه ارزیابی تکنیکی، انتخاب شد. ابتدا، تدقیق اطلاعات پایه با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی، بررسی میدانی و شناسایی و اندازه گیری شاخص های سود و هزینه صورت گرفت. سپس، ارزش اقتصادی سه شاخص اصلی هزینه و شش شاخص ترکیبی سود شناسایی و تعیین شد. با تلفیق داده های موجود شاخص های اقتصادی شامل ارزش خالص فعلی (NPV) و نسبت سود به هزینه برآورد شدند. ارزیابی ها نشان می دهد که احیای آبخیز میان بیشه در دوره تحلیل 30ساله با استفاده از نرخ تنزیل 15 درصد از لحاظ اقتصادی در اراضی دارای قابلیت بهره وری نسبی مانند مراتع کوهستانی و اراضی تپه ای بدلند با فرسایش بالا توجیه پذیر است و NVP مثبت را در پی دارد. همچنین، 25 درصد از مجموع سودها مربوط به درآمدهای درون حوضه، 55 درصد مربوط به درآمدهای پایین دست حوضه و 20 درصد مربوط به حوضه های مجاور و ناشی از کاهش خطر سیلاب است.
  • فرهاد شیوا*، جلال عطاری، مجتبی صانعی صفحات 240-254
    آبشستگی پدیده ای است که در بعضی مواقع به تخریب سازه های زیربنایی منجر شده و وقایع جبران ناپذیری را به همراه دارد. تحقیقات معدود قبلی نشان داده که در شرایطی که بستر متشکل از ذرات ریزدانه چسبنده باشد، کاربرد معیارهای مبتنی بر رسوبات غیرچسبنده ابعاد گودال آبشستگی موضعی را بیش از واقعیت برآورد نموده و هزینه های گزافی را به طرح تحمیل می کند. بر اساس این تحقیقات، میزان و نوع رس بر آبشستگی بستر چسبنده بسیار موثر می باشد. در مقاله حاضر، آبشستگی موضعی ناشی از جت افقی مستغرق خروجی از دریچه کشویی قائم در شرایط وجود مصالح چسبنده در بستر فرسایش پذیر به صورت آزمایشگاهی مطالعه شد. در ابتدا عوامل اصلی موثر بر این پدیده شناسایی و رس بنتونیت به عنوان مصالح چسبنده انتخاب شد. مجموعا 48 آزمایش با در نظر گرفتن چهار میزان رس، سه بازشدگی دریچه و چهار عمق پایاب، در یک فلوم مستطیلی در آزمایشگاه پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری انجام شد. نتایج نشان داد، با افزودن رس بنتونیت به بستر فرسایش پذیر، اثر چسبندگی در میزان رس 10 درصد نمایان شده و با افزایش میزان رس، بیشینه عمق آبشستگی کاهش چشمگیری می یابد. به نحوی که در شرایط وجود 20 درصد رس بنتونیت در بستر به طور متوسط 76 درصد کاهش در بیشینه عمق آبشستگی نسبت به مصالح غیرچسبنده رخ می دهد. بر اساس نتایج آزمایش ها، یک رابطه کلی ارائه شد که قابلیت برآورد بیشینه عمق آبشستگی هم در شرایط وجود مصالح چسبنده و هم غیاب آن را با خطای متوسط 19 درصد دارا می باشد. حساسیت عوامل موجود در رابطه برآورد بیشینه عمق آبشستگی سنجیده و با رابطه محقق پیشین مقایسه شد. نتایج تحقیق حاضر در قالب دو نوع نیمرخ برای حفره آبشستگی تعریف شد که با روابط قبلی تطبیق نسبتا مناسبی را نشان داد.
    کلیدواژگان: آبشستگی موضعی، جت افقی، بیشینه عمق آبشستگی، رس بنتونیت، سازه های رودخانه ای
  • حمیدرضا قره چایی، علیرضا مقدم نیا، آرش ملکیان*، آزاده احمدی صفحات 255-264
    تغییرپذیری اقلیمی و فعالیت های انسانی به عنوان دو علت اصلی تغییرات رواناب شناخته شده اند. در این مطالعه ابتدا روند و نوسانات در سری داده های هیدروکلیماتیک حوضه رودخانه کشکان در طی سال های 1391-1351 مورد بررسی قرار گرفت. سپس از روش الاستیسیته اقلیمی به منظور ارزیابی کمی پاسخ رواناب این حوضه به تغییرپذیری اقلیمی و فعالیت های انسانی استفاده شد. نتایج نشان داد، کاهش 10 درصدی در بارش، کاهش 25.7∼25.1 درصدی در رواناب و افزایش 10 درصدی در تبخیر تعرق پتانسیل، کاهش 15.7∼15.1 درصدی در رواناب را به دنبال خواهد داشت. سهم فعالیت های انسانی در کاهش رواناب حوضه رودخانه کشکان 73.97∼74.22 درصد و سهم تغییرپذیری اقلیمی 25.77∼26.02 درصد برآورد شد. بنابراین، فعالیت های انسانی در مقایسه با تغییرپذیری اقلیمی سهم بیشتری در کاهش رواناب حوضه رودخانه کشکان داشته است. نتایج حاصل از این مطالعه می تواند به تهیه مرجعی به منظور توسعه، بهره برداری و مدیریت منابع آب منطقه ای و حفاظت از محیط زیست کمک کند.
    کلیدواژگان: ارزیابی کمی، تغییرات رواناب، روش الاستیسیته اقلیمی، محیط زیست، مدیریت منابع آب
  • ابراهیم بروشکه*، محمود عرب خدری صفحات 265-273
    فرسایش خاک و انتقال رسوب از مشکلات اغلب حوزه های آبخیز کشور است. برنامه های آبخیزداری بدون برآورد صحیح فرسایش و رسوبدهی با مدل های مناسب امکان پذیر نیست. این تحقیق با هدف ارزیابی دو مدل تجربی MPSIAC و EPM انجام گرفت. ابتدا، 10 آبخیز کوچک در گستره استان آذربایجان غربی انتخاب شد که در آن ها 113 سد رسوبگیر متوالی در قالب طرح های آبخیزداری اجرا شده بود. اطمینان از عدم خروج رسوب در آخرین سد رسوبگیر، به عنوان ملاک انتخاب آبخیزها در نظر گرفته شد. علاوه بر اندازه گیری مستقیم رسوب نهشته شده در پشت بندها، رسوبدهی آبخیزهای انتخابی با استفاده از مدل ها نیز برآورد شد. مقایسه میانگین ها با آزمون ناپارامتری من-ویتنی، اختلاف معنی داری در سطح پنج درصد نشان نداد. در مرحله آخر، دو مدل با آماره های MAE و MBE مورد آزمون قرار گرفت. نتایج نشان داد که مدل MPSIAC با MAE=1.34 و MBE=-0.12، نسبت به مدل EPM برتری دارد.
    کلیدواژگان: آزمون ناپارامتری من، ویتنی، حوزه های آبخیز، رسوب دهی، سد، فرسایش و رسوبدهی
  • غلامرضا چمن پیرا*، غلامرضا زهتابیان، حسن احمدی، آرش ملکیان صفحات 274-285
    شیوه بهره برداری از منابع آب زیرزمینی دشت الشتر، موجب افت سطح آب و کاهش آبدهی چاه های منطقه شده است. طی دوره آماری 1371 تا 1389 تراز سطح ایستایی دشت، سالانه به طور متوسط 24 سانتی متر افت نموده است. استفاده ترکیبی از تکنیک های شبیه سازی و بهینه سازی، روشی مفید و قدرتمند در تعیین استراتژی های تصمیم گیری و مدیریتی، برای بهره برداری اصولی از منابع آب می باشند. در این راستا از مدل‍ ریاضی MODFLOW و نرم افزار Lingo به عنوان ابزارهایی کارآمد و با صرفه، برای بررسی گزینه های مختلف مدیریتی استفاده شد. در فرایند شبیه سازی با هدف مدیریت منابع آب، از نتایج حاصل از مدل سازی و کالیبراسیون مدل، برای بهینه سازی سفره آب زیرزمینی استفاده شد. از آن جا که توابع هدف در این مطالعه از نوع خطی بوده، برنامه ریزی خطی چند هدفی به منظور حل مساله بهینه سازی انتخاب شد. مساله عمومی بهینه سازی چند هدفه با n متغیر تصمیم، m محدودیت و p هدف در روابط بهینه سازی ارائه شد. هدف از حل مسئله بهینه سازی، بیشینه کردن سود حاصل از محصولات کشاورزی و کمینه کردن مصرف آب برای استفاده بیشتر از آبخوان است. میزان سوددهی کل محصولات زراعی قبل از بهینه سازی برابر 47798 میلیون ریال بود که پس از بهینه سازی با 33.25 درصد افزایش به 63689 میلیون ریال رسید. میزان مصرف آب قبل از بهینه سازی، 92220 هزار متر مکعب در سال بود، که پس از حل مسئله بهینه سازی 18.1 درصد کاهش یافت و به 75510 هزار متر مکعب در سال رسید. سوددهی کل محصولات بر اساس سناریو سند ملی (نیاز خالص آبی) 15 درصد افزایش یافت. در این سناریو میزان مصرف آب کشاورزی 65.5 درصد کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: برنامه ریزی خطی، بهینه سازی، شبیه سازی، مدل ریاضی MODELOW، مدیریت منابع آب
  • مجید حسینی* صفحات 286-296
    در حال حاضر بیشتر حوزه های آبخیز کشور در اثر بهره برداری غیراصولی و عدم اعمال مدیریت های لازم در وضعیت بحرانی می باشد. از آن جایی که حدود 80 درصد آبخیزهای ایران دارای شرایط اقلیمی خشک و نیمه خشک می باشند، لذا مقوله بهره برداری بهینه از نزولات آسمانی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این تحقیق به منظور افزایش ضریب رواناب در سطح سامانه های آبگیر و بهبود رطوبت خاک در پای سامانه، اقدام به ایجاد سامانه لوزی شکل، عایق کردن سطح سامانه ها با پلاستیک گلخانه ای و ایجاد تیمارهای مختلف در پای سامانه شد. لذا در پای سامانه ها، شش تیمار و سه تکرار با سطح مقطع مثلثی برای جمع آوری آب باران و اندازه گیری رطوبت خاک تعبیه شد. سطح تیمارها با مصالح قابل دسترس کشاورزان همچون پلاستیک گلخانه ای، شن و ترکیبی از آن ها ایجاد و برای انتقال رطوبت به عمق خاک فیلتری به عمق 50 و قطر 15 سانتی متر در وسط تیمار تعبیه شد. در طول تحقیق، پایش حجم رواناب با ظروف مدرج و تغییرات رطوبت خاک به وسیله دستگاه TDR در عمق های 30 و 50 سانتی متر انجام شد. در مرحله اول 18 رویداد بارش در سطح سامانه ها فقط با برداشت علف های هرز و کوبیدن سطح آماده سازی شد. در مرحله دوم با پوشاندن سطح سامانه ها به وسیله پلاستیک، تعداد 21 رویداد بارش مورد اندازه گیری قرار گرفت که اختلاف مجموع بارش در دو مرحله تنها 10 درصد را نشان می داد که این اختلاف کم مبنای مناسبی در کاهش عدم قطعیت نتایج تحقیق شد. نتایج حاصل از عایق کردن سطح سامانه های لوزی شکل نشان می دهد که ضریب رواناب از شش به 47 درصد افزایش یافته و یا به عبارتی ضریب رواناب 7.8 برابر شرایط طبیعی شده است. مقایسه آماری بین داده های مربوط به رطوبت خاک در اعماق 30 و 50 سانتی متری در دو حالت عایق و طبیعی به روش T-test نشان می دهد که مقدار رطوبت در حالات یاد شده در سطح اعتماد 90 درصد در کلیه تیمارها دارای اختلاف معنی دار می باشد. در این ارتباط متوسط اختلاف رطوبت حجمی بین شرایط عایق و طبیعی در عمق های 50 و 30 سانتی متر به ترتیب برابر 6.4 و 9.4 درصد به دست آمد. در صورتی که اختلاف رطوبت حاصل از تیمار بیشینه (تیمار B در عمق 50 سانتی متری و تیمار A در عمق 30 سانتی متری) با تیمار شاهد در دو عمق 50 و 30 سانتی متر به ترتیب معادل 1.7 و 3.4 درصد می باشد. بنابراین، می توان نتیجه گرفت، افزایش رطوبت خاک به دلیل شرایط عایق در مقایسه با شرایط طبیعی در خاک های منطقه مورد مطالعه (لومی رسی و یا سیلتی لومی) به مراتب بهتر از نوع تیمار است و عایق نمودن سطح سامانه ها در مقایسه با استفاده از تیمارها به ترتیب افزایش رطوبتی 3.8 و 2.8 برابری را به همراه دارد.
    کلیدواژگان: رطوبت خاک، روش T، test، سامانه های آبگیر، سامانه های لوزی شکل، TDR
  • منصور جهان تیغ* صفحات 297-305
    سیستان همواره مورد هجوم طوفان های شنی قرار دارد، به طوری که اثرات محدود کنند های در توسعه آن ایفاء می کند. عوامل متعددی در ایجاد این طوفان ها نقش دارند که یکی از آن ها، تخریب پوشش گیاهی منطقه به دلیل تردد خودرو است. به منظور شناسایی نقش این تردد در بروز طوفان های شنی سیستان این پژوهش انجام شد. برای اجرای این پژوهش، سه منطقه در داخل دریاچه هامون که تحت تاثیر فرسایش قرار گرفته بودند، انتخاب و علاوه بر آن تیماری نیز به عنوان شاهد مشخص شدند. در هر یک از این محدوده ها، ترانسکت خطی به طول 600 متر انداخته و از هر محل سه نمونه خاک از ابتدا، 50 درصد طول و انتهای آن ها جمع آوری و به آزمایشگاه انتقال و ویژگی هایی از قبیل رطوبت، بافت، مواد آلی EC، OM، pH، کربنات کلسیم خاک تجزیه و همچنین، پوشش گیاهی آن ها نیز اندازه گیری شد. با استفاده از معادله جهانی فرسایش و تعیین هریک از عوامل آن به روش علمی، میزان فرسایش سالانه خاک برآورد شد. بررسی داده ها نشان داد که محدوده های همراه با تردد خودرو با کاهش میزان رس، پوشش گیاهی، پستی و بلندی، زبری سطح خاک و مواد آلی همراه بوده، ولی باعث افزایش ذرات ریز خاک با قطر کوچک تر از 0.84 میلی متر، pH، EC، CaCO3 و طول زمین که هر کدام از آن ها در افزایش فرسایش بادی منطقه نقش دارند. نتایج این پژوهش نشان می دهد که میزان فرسایش در مناطق مورد مطالعه بین 216.3-15.8 تن در هکتار است.
    کلیدواژگان: طوفان های شنی، پوشش گیاهی، فرسایش سالانه خاک، ماسه بادی، نمونه خاک
  • باقر قرمزچشمه*، علی اکبر رسولی، مجید رضایی بنفشه، علیرضا مساح بوانی، علی محمد خورشیددوست صفحات 306-316
    در روش های ریزمقیاس گردانی آماری که بر اساس رابطه بین داده های گردش عمومی اتمسفری-اقیانوسی و هر یک از متغیرهای اقلیمی (بارش، دمای کمینه، دمای بیشینه) ایجاد می شود، دوره آتی آن متغیر اقلیمی شبیه سازی می شود. از آن جایی که در شبیه سازی، تمامی عوامل رخ داد، یک متغیر در مدل وارد نمی شود، لذا برآورد به وجود آمده همراه با خطا و یا عدم قطعیت می باشد. خروجی مدل های ریزمقیاس گردانی به عنوان ورودی در مدل های منابع آب و کشاورزی وارد شده و در صورتی که این ورودی ها دارای خطا باشند، خروجی مدل های ذکر شده نیز با عدم قطعیت بیشتری مواجه خواهد شد. شناخت مقدار خطا و یا عدم قطعیت هر مدل در قضاوت و اطمینان به نتایج به دست آمده ضروری است. در این تحقیق سعی شده است، عدم قطعیت ریزمقیاس گردانی مدل های GCM با شبکه عصبی در ایستگاه های شمال غرب کشور بررسی شود. بدین منظور، مدل شبکه عصبی اجراء و برای هر یک از ماه های سال، دمای کمینه، بیشینه و بارش با داده های NCEP واسنجی و ارزیابی شد. سپس، با داده های HadCM3 در دوره حاضر مدل ایجاد شده، مقادیر فوق شبیه سازی شد. داده های روزانه مشاهده ای هر ماه در دوره (2001-1961) تهیه و در هر ایستگاه و هر ماه با روش بوت استرپ فاصله اطمینان 99 درصد استخراج شد. سپس متوسط ماهانه دوره هر یک از متغیرهای اقلیمی برآورد شده به وسیله شبکه عصبی محاسبه شد. برای این منظور از دو معیار میانگین و واریانس داده ها استفاده شد. در هر ماه هرگاه میانگین یا واریانس برآورد شده در محدوده اطمیان قرار گیرد، برآورد به دست آمده دارای اطمینان است. برای مقایسه نتایج از تعداد ایستگاه-ماه استفاده شد. نتایج نشان داد که میانگین دمای بیشینه در 14 ایستگاه-ماه در محدوده اطمینان واقع شدند. تحلیل ماهانه آن نیز نشان داد، دقت شبکه عصبی در تابستان کم بوده و عدم قطعیت بالاتری نسبت به فصول دیگر دارد. در شبیه سازی دمای کمینه بر اساس این معیار 18 ایستگاه-ماه در محدوده اطمینان واقع شد. دقت شبکه عصبی در تابستان برای برآورد دمای کمینه کم و دارای عدم قطعیت در اغلب ایستگاه ها بود. به طوری که در ماه های ژوئن و آگوست در هیچ یک از ایستگاه ها برآورد به دست آمده در محدوده اطمینان قرار نگرفت. محدوده اطمینان بارش به دلیل ماهیت تغییرات زیاد آن نسبت به دما بسیار بالا بوده و تا بیش از 50 درصد بارش متوسط ماه نیز در برخی ایستگاه ها رسید. باتوجه به دامنه اطمینان بالای بارش، در 53 مورد ایستگاه-ماه در محدوده اطمینان قرار گرفتند.
    کلیدواژگان: بارش، تغییر اقلیم، دما، شمال غرب، مدل منابع آب و کشاورزی
  • باقر حیدرپور، بهرام ثقفیان، ابوالفضل شمسایی، سعید گلیان صفحات 317-330
    وجود سیلاب های استثنایی بزرگ که در دوره آماربرداری منظم و سیستماتیک در ایستگاه های آب سنجی مشاهده می شوند، باعث دشواری هایی در اجرای روش کلاسیک تحلیل فراوانی سیلاب می شوند. در این پژوهش در ابتدا شناسایی سیلاب های استثنایی به وسیله یکی از آزمون های متداول تعیین مقادیر پرت نظیر دیکسون، گرابز و گرابز-بک در ایستگاه های منطقه مورد مطالعه (حوزه آبخیز سد گلستان) صورت گرفت. به منظور تعیین تابع توزیع احتمال و تعیین تاثیر کاربرد مستقیم این سیلاب ها در نتایج تحلیل فراوانی سیلاب، تحلیلی با سری کامل و سپس با حذف آن ها انجام شد. در این مرحله، 15 تابع توزیع احتمالاتی مختلف به کار گرفته شد و برآورد عوامل در دو حالت اریب و نااریب، به سه روش گشتاورها، بیشینه درست نمایی و گشتاورهای وزنی انجام شد. با توجه به نتایج آزمون های خوبی برازش مربع کای و کلموگروف-اسمیرنوف و محاسبه شاخص های خطا، توزیع لوگ پیرسون تیپ سه به عنوان توزیع برتر در سری کامل و پس از حذف مقادیر سیل های استثنایی انتخاب شد. نتایج تحلیل فراوانی سیلاب در این مرحله نشان داد که هر چند حذف مقادیر سیلاب های استثنایی باعث تغییر نوع توزیع احتمالاتی نشد، لیکن در نتایج برآورد سیلاب بسیار تاثیرگذار است. در مرحله بعد، به منظور تلفیق سیلاب های استثنایی با بقیه داده های مشاهداتی، روش کمیته منابع آب ایالات متحده به کار گرفته شد. دوره تاریخی سیلاب های استثنایی به وسیله تحلیل حساسیت در ایستگاه های تنگراه، تمر و گالیکش به ترتیب برابر 300، 60 و 80 سال محاسبه شد. با اعمال دوره تاریخی محاسبه شده، مقادیر سیلاب در دوره برگشت های مختلف برآورد شد. بر این اساس، به طور مثال میزان دبی در دوره برگشت 1000 ساله در ایستگاه های مذکور به ترتیب از رقم های 14946، 1639 و 2635 مترمکعب بر ثانیه (در سری کامل عادی) به مقدار 1434، 1423 و 1296 (در سری کامل، پس از اصلاح عوامل تابع توزیع احتمال) کاهش یافت. بنابراین، کاربرد روش مورد استفاده این پژوهش، در کاهش هزینه های ساخت سازه های هیدرولیکی بسیار تاثیرگذار خواهد بود.
    کلیدواژگان: اصلاح عوامل، توزیع آماری، سیلاب استثنایی، سیل طرح، حوزه آبخیز سد گلستان، کاهش هزینه
  • علی اکبر جمالی*، نواب رئیسی صفحات 331-340
    با افزایش روزافزون جمعیت، موضوع بهره وری از منابع آب اهمیت بیشتری پیدا می کند. امروزه برای تامین آب به ویژه در مناطق خشک، آبخیزداری جایگاه خاصی در برنامه ها یافته و تنظیم گردش آب و ذخیره نزولات و بهره برداری از رواناب های فصلی و سیلابی به عنوان یکی از راه ها برای رفع کمبود آب مطرح است. منطقه مورد مطالعه حوزه آبخیز مته سنگ با وسعت 6100 هکتار در شمال شرقی شهرستان نیکشهر استان سیستان و بلوچستان در جنوب شرقی ایران قرار دارد. ابزار گردآوری این پژوهش، پرسشنامه است که روایی آن به وسیله متخصصان آبخیزداری و کارشناسان منابع طبیعی بررسی شده است. ضریب پایایی آن با استفاده از نرم افزار SPSS و ضریب آلفای کرونباخ بین 0.76 و 0.78 برای مقیاس های مختلف به دست آمده است. به منظور ارزیابی اثرات اقتصادی طرح های حفاظت خاک و آب در منطقه مورد نظر از روش تحلیلی سود به هزینه و روش پرسشنامه و آزمون کای اسکوئر استفاده شده است. میزان نسبت سود به هزینه برابر با 1.03 به دست آمده که نشان دهنده توجیه اقتصادی این طرح ها است. نتایج آزمون کای اسکوئر در بحث اجتماعی، با ارزیابی طرح های حفاظت خاک از طریق پرسشنامه، نمایانگر کاهش مهاجرت، کاهش وقوع سیل، کاهش بیکاری، کنترل سیلاب و رسوب، رضایتمندی و مشارکت صددرصدی در این طرح ها است. همچنین، در بحث اقتصادی، نتایج استفاده از آزمون آماری در خصوص ارتباط عملکرد طرح های حفاظت خاک و آب با افزایش محصولات، کاهش زمین های بایر، افزایش پوشش گیاهی، افزایش تعداد دام، افزایش مقدار منابع آب و افزایش سطح اراضی زراعی و باغی، دلالت بر رد فرض صفر و معنی داری این روابط از نظر آماری بوده است. به طور کلی طرح های مکانیکی حفاظت خاک و آب در این پژوهش جنبه های مثبت چند منظوره را نشان داده است.
    کلیدواژگان: سود به هزینه، سیل، مشارکت، مهاجرت، منابع طبیعی
|
  • Parviz Garshasbi*, Davood Ghorbanpour Pages 229-239
    Soil erosion is one of the critical issues in Iranian watersheds. There are fewer quantitative economic analysis of soil conservation practices effects in Iran. Economic evaluation of soil conservation activities is difficult due to the effect of combined indices and lack of market economic value. In this research، the effects of soil conservation practices are analyzed using Net Present Value (NPV) method in Mian Bishe Sub-basin of Taleghan Watershed in Alborz Province، Iran. This sub-basin was selected due to acceptable period of soil conservation practices for analysis and its technical evaluation experiences. First، basic data were updated using GIS، field survey and identification and measurement of benefit and cost indices. Then، economic value of three main cost indices and six combined benefit indices were identified and computed. Economic indices، including NPV and benefit-cost ratio were estimated by integrating available data. Evaluations show that rehabilitation of Main Bishe Sub-basin in a 30 years period with a discount rate of 15 percent has economic justification in lands with comparative productivity، including mountainous rangelands and hilly badlands with high rate of soil erosion and positive NPV. Also، 25 percent of the total benefits comes through onsite، 55 percent through down streams and 20 percent through neighboring sub-basins and due to reduced flooding risk.
    Keywords: Benefit, cost analysis, Net present value, Productivity, Spatial, temporal status, ýWatershed rehabilitation
  • Farhad Shiva*, Jalal Attari, Mojtaba Saneie Pages 240-254
    Scour phenomena can impair infrastructures and result in non-reparable damages. Few researches conducted so far show that application of non-cohesive criteria for situations where the bed is formed of cohesive materials، overestimates dimensions of the scour hole and will impose large costs to the project. According to the previous researches، type and content of clay also significantly affects scour in the cohesive materials. In this paper، the local scour in the cohesive bed due to a horizontal submerged jet issued from a vertical sluice gate is experimentally studied. Initially، the effective factors were identified and Bentonite clay was selected as cohesive material. A total of 48 tests، considering four different clay contents، three amounts of gate openings and four different tailwater depths، were conducted in a rectangular flume of Soil Conservation and Watershed Management Research Institute laboratory. The results show that by adding Bentonite clay to the erodible bed، effect of cohesion appears in the 10% ratio and with further increase of the clay content the scour depth decreases considerably. So that in a bed containing 20% Bentonite clay the maximum scour depth reduces by 76% on average in relation with a non-cohesive bed. Based on the experimental results، a general equation for predicting the maximum scour depth valid in both conditions of presence and absence of the cohesive materials is presented. A sensitivity analysis on the existing parameters that effect on scour depth was conducted and compared with the results of previous researches. Finally، two types of scour hole profiles were defined which showed a relatively good agreement with previous empirical relationships.
    Keywords: Local scour, Horizontal jet, Maximum scour depth, Bentonite clay, Riverine structures
  • Hamidreza Gharechaei, Alireza Moghaddamnia, Arash Malekian*, Azadeh Ahmadi Pages 255-264
    Climate change and anthropogenic effects are two main drivers of stream flow changes. In this study، the trend and Fluctuations in hydro climatic data series of Kashkan River were evaluated during 1972-2011. Then، the climate elasticity method was used for quantitative assessment of stream flow response to climate variability and human activity. Results revealed that if precipitation decreases by 10%، runoff will decrease by 25. 7∼25. 1 percent، and if potential evapotranspiration decreases by 10%، runoff will increasing by 15. 7∼15. 1 percent. In 1999-2011، human activity was the main factor that decreased the amount of runoff in Kashkan river basin. The contribution of human activities were 73. 97∼74. 22 percent، while the increasing percentage due to climate variability accounted for 25. 77∼26. 02 percent، showing that runoff in the Kashkan river basin is more sensitive to climate variability than human activities. The results of this study can provide a reference for the development، utilization and management of the regional water resources and ecological environment protection.
    Keywords: Climate elasticity method, Environment, Quantitative assessment, Runoff changes, Water ýresources management
  • Ebrahim Borooshke*, Mahmood Arabkhedri Pages 265-273
    Soil erosion and sediment transport is an important issue in many Iranian watersheds. Watershed planning without accurate estimates of erosion and sediment yield with appropriate models is not possible. The objective of this study was evaluating of two common empirical models of MPSIAC and EPM. First، 10 small watersheds were selected in Western Azerbaijan Province، with several consecutive check dams on their streams implemented under watershed management projects. No flow over the last downstream check dam was considered as the main criterion in each selected basin. In addition to the direct measurement of sediment deposited behind the dams، sediment yield of watersheds were estimated using the models. Comparison of means using (Mann-Whithney) did not show any significant difference at 0. 05 percent level between measured and estimated data. At final step، both models were tested by MAE and MBE statistics. The MPSIAC showed better performance than EPM with MAE=1. 34 and MBE =-0. 12.
    Keywords: Dam, Erosion, sediment, Mann, Whithney, Sediment, Watershed
  • Gholamreza Chamanpira*, Gholamreza Zehtabian, Hassan Ahmadi, Arash Malekian Pages 274-285
    Utilization of water resources، using a combination of simulation and optimization، are a useful and powerful set for specifying decision-making and management strategies. In this regard، MODFLOW mathematical model، as an efficient and cost-effective tool to evaluate different management options was used. After providing a conceptual model of the aquifer، requirement data were defined in different versions of the V. MODFLOW (V. 5. 33) software. Then، the model was calibrated by the manual method that has higher accuracy than software techniques and validation operations were also carried out. In the simulation process، with the goal of water resource management، the results of modeling and calibration model were used to optimize the groundwater table level. In this study، a linear programming model was used for optimizing the management. Lingo software was used to implement this model and achieve the optimal management. The information needed to solve the problem، was based on the output of a simulation model and optimization options. Due to linearity of objective function، a multi-objective linear programming model was selected to solve the problem. General multi-objective optimization problem with n decision variables، m constraints and p objectives is presented in optimizing relationships. The objectives of the optimization problem were maximizing the profits of agricultural products and minimizing the use of aquifer water. Results indicated that the amount of yield and water use were different before and after optimization.. The amount of annual water consumption before optimization was 92. 22 million m3 while after optimization was 75. 51 million m3. In other words، the rate of water consumption was reduced by 18 prevent. Results also showed that annual water consumption in agriculture was 31. 79 million m3 that shows 65. 5 percent reduction compared to the present situation. The amount of benefits before optimization was 47، 798 million Rials، while after optimization it was 63،689 million Rials. In other words، the amount of total profit increased by 33. 25 percent. Based on the scenario of a national document (pure water requirement)، total profits increased by 15 percent.
    Keywords: Linear programing, MODFLOW, Optimization, Simulation, Water resources management
  • Majid Hosseini* Pages 286-296
    At present due to lack of proper utilization and management in non-renewable natural resources، most of the watersheds are in critical conditions. Since about 80 percent of Iran watersheds located in arid and semi-arid climatic conditions، thus addressing the issue of optimal utilization of rainfall is most important. In this research، the surface of micro catchment was isolated by plastic to increase runoff coefficient. Six treatments and three replications were considered in down part of the micro catchment. The surfaceswere prepared by available materials such as greenhouse plastic، gravel، fine and coarse sand، and for infiltration، a filter with 50 cm depth and 15 cm diameter was used. Soil moisture in 30 and 50 cm depths، was monitored by Time Domain Reflectometry (TDR). The first step eas started by cleaning grasses and compacting soil surface and monitoring 18 rainfall events. In the next step، soil surface was covered by plastic and 21 rainfall events were monitored. Results showed that the runoff coefficient increases by six to 47 percent or 7. 8 times more than natural condition. The statistical analysis by T-test showed that all treatments and depths of isolated and natural conditions have significantly different results in 90 percent level of confidence. Finally، the average soil moisture content for isolated condition in comparison of natural condition is 6. 4 and 9. 4 percent in 50 and 30 cm of soil depth، respectively. In other hand، isolated surface increased soil moisture 3. 8 and 2. 8 times compared to treatments in 50 and 30 cm of soil depth، respectively.
    Keywords: Isolation, Micro catchment, Runoff coefficient, Soil moisture, TDRý
  • Mansour Jahantigh* Pages 297-305
    Duststorms occur generally in Sistan region. So، it limits the development of the region. Many factors play especial role on duststorms such as removal of vegetation cover due to automobile transportation. The aim of this research was to identify car transportation role in producing dust storm. For this reason، three sites with different characteristics were chosen and in each area، two sites of 600 and 300 m length and wide respectively were selected with and without car transportation. Three soil samples were taken randomly from the first، mid and the end of the sites of each location and they were analyzed for pH، EC، CaCO3، organic carbon، moisture، calcium and vegetation cover. The soil erosion measured according to the Universal Soil Loss Equation. The results showed that the car transportation areas have less amount of clay، vegetation cover، topography، soil surface roughness، organic carbon، but، they have an increase in soil small particles with less than 0. 84 mm in diameter، pH، EC، CaCo3and land length which they have especial effect on wind erosion of the region. Results also show that the amount of soil erosion is 15. 8-216. 3 tonsperhectare in study area.
    Keywords: Annual soil erosion, Dust storms, Soil sample, Vegetation cover, Wind sandý
  • Bagher Ghermezcheshmeh*, Aliakbar Rasuli, Majid Rezaei-Banafsheh, Alireza Massah, Alimohammad Khorshiddoost Pages 306-316
    In the statistical downscaling methods which is based on the relationship between AOGCMs data and ground based climatic variables (such as rain and temperature)، the future period of those variables are simulated. Since in the simulation، all effective parameters cannot be modeled، estimated values suffers from be uncertainty. The outputs of downscaling models are used as inputs to agriculture and water resources models; therefore، identifying the models inputs’ error or uncertainty is essential to realize the reliability of obtained results. In this research، an attempt is made to investigate the uncertainty of Artificial Neural Network (ANN) as a downscaling model in a case study in the northwest of Iran. For this purpose، precipitation، minimum and maximum temperature variables were used in the designed ANN model، and the NCEP data was employed for its calibration and validation. The HadCM3 was the selected AOGCM in this study. Observed daily time series were gathered at all stations in the study period and on the basis of bootstrap method the 99% confidence interval was calculated for all the variables. In the next step، the simulated (downscaled) mean and variance of the variables by the ANN model، compared to the calculated confidence interval. To compare the results، the criterion of the number of station-month was used. The results showed that the average maximum temperature at 14 station-months were within the confidence interval. The results of monthly analysis showed that the accuracy of ANN model in summer was low and its uncertainty is more than the other seasons. In the simulation of minimum temperature based on this criterion، 18 station-months were within the confidence interval. The accuracy of ANN to estimate the minimum temperature in summer was low with high uncertainty in almost all the stations. Moreover، in June and August in any of the stations estimated values were not within the confidence interval. Due to the high variability of rainfall in relation to temperature، confidence range was very high، and in some stations was more than 50% of average monthly precipitation. Because of the high confidence rang of precipitation، in 53 Stations-month cases were within the confidence interval.
    Keywords: Climate change, Northwest, Rain, temperature, Water resources, agriculture models
  • Bagher Heidarpour, Bahram Saghafian, Abolfazl Shamsai, Saeed Golian Pages 317-330
    In present research، the exceptional floods of study area at Golestan Dam watershed were identified using one of the standard tests of identifying outlier values، e. g. Dixon، Grubbs and Grubbs and Beck. In order to determine the probability distribution function and the effect of direct application of the floods in flood frequency analysis، two sets of analysis were performed one with the whole data series and the other with deleting the outliers. At this stage، 15 different probability distribution functions were applied with biased and unbiased estimates of the parameters using three estimation methods namely method of moments، maximum likelihood and Probability Weighted Moments methods. According to Kolmogorov-Smirnov and Chi-square goodness-of-fit tests and index error calculation، the log Pearson Type III distribution was determined as the best distribution for both complete data series and data without exceptional floods. Results of the Flood frequency analysis at this stage showed that the probability distribution did not change after removing the exceptional floods، but was highly influential in the magnitude of design flood. In the next step، the method of Water Resources Committee of the United States was used to combine the exceptional floods with other observational data. Using the sensitivity analysis، the historical period for exceptional floods at Tangrah، Tamer and Galikesh stations were calculated to be 300، 60 and 80 years، respectively. The derived historical period were considered in calculation of the flood values for different return periods. For example، 1000-year design flood for the complete data series were calculated to be 14946، 1639 and 2635 cms for the aformentioned stations respectively and reduced to 1434، 1423 and 1296 for the complete data series with modification of the parameters for the probability distribution functions. Therefore، the technique used in this study effectively reduced the cost of the designed hydraulic structures.
    Keywords: Cost Reduction, Design flood, Exceptional floods, Golestan Dam Watershed, Statistical ýdistribution
  • Aliakbar Jamali*, Navab Raeesi Pages 331-340
    By increasing in population، water resources become more important. Watershed Management today has an essential role in water supply in arid and semi-arid regions. Study area consists of a watershed with 6100 hectares areas situate in the northeastern of Nikshahr city named Matesang in the southeastern of Iran. The survey data collected by a questionnaire، which its validity was examined by specialists such as professors، watershed and natural resource experts. Using SPSS، software reliability and Cronbach''s alpha between 0. 76 and 0. 78 were obtained for different scales. In order to evaluate the economic impacts of watershed management projects based on benefit-cost ratio analysis and questionnaire method، the Chi-square test was used. The benefit cost ratio of 1. 03 was obtained indicating the economic feasibility of the project. In order to assess the social-economic impacts of watershed management projects in the area questioners and Chi-square test was used. Chi-square test results showed، watershed projects had significant effect by reduction in immigration، flooding، unemployment، and success in flood and sediment control. Watershed management plans، were gained 100% participation satisfaction. The economic debate، results showed the significant reliability of soil and water conservation plans performance on increasing the amount of production، plant cover، the number of animals، water resources، the area of orchards and farmlands and reducing the area of uncultivated lands. In general، this research showed positive multipurpose aspects of mechanical soil and water conservation projects.
    Keywords: Befit cost ratio, Flood, Migration, Natural resources, Participatory