فهرست مطالب

اکو هیدرولوژی - سال چهارم شماره 4 (زمستان 1396)

مجله اکو هیدرولوژی
سال چهارم شماره 4 (زمستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/08/21
  • تعداد عناوین: 25
|
  • علی شهیدی*، سید محمد تاج بخش، عباس خاشعی سیوکی، حسین خزیمه نژاد، احمد جعفرزاده صفحات 943-953
    در این مطالعه آثار تغییر اقلیم روی متغیرهای اقلیمی بارندگی، کمترین و بیشترین دما بررسی شده است. بررسی روند تغییرات کمترین دما ، بیشترین دما و بارندگی به همراه تحلیل عدم قطعیت خروجی مدل‏های گردش عمومی از جمله اقدامات انجام شده است. به منظور بررسی آثار تغییر اقلیم، از خروجی 15 مدل گردش عمومی تحت سه سناریوی A1B، A2 و B1 استفاده شد. به منظور ریزمقیاس ‏نمایی داده های بزرگ مقیاس از مدل LARS-WG استفاده شد. بدین منظور آمار مشاهداتی هفت ایستگاه سینوپتیک موجود در سطح استان طی سال‏های 1990 تا 2010 میلادی به عنوان دوره پایه به مدل معرفی شد. پس از ریزمقیاس نمایی خروجی مدل‏های اقلیمی با انتخاب برترین و سازگارترین مدل‏ها، مقادیر شبیه‏سازی شده برای دما و بارش به صورت سالانه در مدل‏های منتخب تهیه شد. بدین ترتیب مجموعه خروجی مدل‏های اقلیمی برای هر متغیر و به صورت سالانه به عنوان ورودی فرمان بوت استرپ ایجاد شد و باند عدم قطعیت خروجی مدل‏های اقلیمی در سطح 99 درصد به صورت سالانه ارزیابی شد. نتایج مربوط به دقت مدل‏های گردش عمومی نشان داد بیشتر مدل‏ها توانمندی زیادی در شبیه‏سازی رفتار بارندگی ندارند؛ ولی عملکرد این مدل‏ها در شبیه‏سازی تغییرات کمترین و بیشترین دما بسیار خوب برآورد شد. نتایج تحلیل روند در سطح ایستگاهی و استانی نشان‏دهنده کاهش بارش و افزایش دما خواهد بود. با مقایسه تغییرات دما در آینده نسبت به دوره پایه می‏توان این انتظار را داشت که کمترین و بیشترین دما به ترتیب حدود 6/0 درجه کاهش و 2 درجه افزایش را داشته باشند. نتایج تحلیل عدم قطعیت نشان ‏می‏دهد منابع عدم قطعیت شایان توجهی در شبیه‏سازی مولفه های هواشناسی دارند. همچنین با تحلیل این عدم قطعیت‏ها در خصوص بارندگی می‏توان گفت که با گذر زمان، شدت تغییرات بارندگی افزایش می‏یابد. این نتیجه در خصوص کمترین و بیشترین دما نیز صادق است.
    کلیدواژگان: بارندگی، بوت استرپ، من کندال، LARS-WG
  • محبوبه معتمدنیا، احمد نوحه گر، آرش ملکیان*، مریم صابری، کمال کریمی صفحات 955-968
    پیش‏بینی رواناب رودخانه ها به دلیل اهمیت زیاد آن در برنامه ریزی ها، بهره‏برداری از مخازن و همچنین مدیریت آب‏‏های سطحی همواره مورد توجه مسئولان، برنامه‏ریزان و مهندسان آب و منابع آبی بوده است. از طرفی، به دلیل تغییرات زمانی و مکانی موجود، روابط غیرخطی و عدم قطعیت و بسیاری از عوامل دیگر پیش‏بینی رابطه بارش رواناب بسیار مشکل است، اما امروزه استفاده از سامانه های هوشمند در پیش‏بینی چنین پدیده های پیچیده ای می‏تواند مفید و موثر باشد. در این پژوهش سعی شده است با استفاده از داده های هواشناسی و هیدرومتری طی دوره زمانی 1349-1350 تا 1390-1391 رواناب در حوضه آبخیز امامه با استفاده از مدل‏های شبکه عصبی پرسپترون چندلایه، تابع پایه شعاعی و سیستم عصبی فازی تطبیقی تخمین زده شود. نتایج نشان داد از بین مدل‏های یادشده سیستم عصبی فازی تطبیقی عملکرد بسیار زیادی داشته است و به خوبی می‏تواند رواناب را پیش‏بینی کند به طوری‏که با توجه به خطاها ساختار 54 با هشت ورودی شامل بارندگی و دبی تا تاخیر دو روز و دما، تبخیر و تعرق و رطوبت نسبی همان روز که دارای تابع عضویت گوسی و جداسازی از نوع خوشه‏ای با خطای MSE، RMSE و MAE به ترتیب 001/0، 025/0 و 008/0 در مرحله آموزش و 001/0، 026/0 و 008/0 در مرحله آزمایش به عنوان بهترین مدل حوضه امامه بوده است.
    کلیدواژگان: حوضه آبخیز معرف امامه، رابطه بارش - رواناب، مدل های هوشمند
  • سعید ترک قشقایی نژاد، منوچهر چیت سازان * صفحات 969-981
    روش نوسانات سطح آب (WTF) بر پایه صعود سطح آب بر اثر تغذیه آب زیرزمینی استوار است. به کارگیری این روش، مستلزم تخمین مناسب مقدار آبدهی ویژه در محدوده نوسانات سطح آب زیرزمینی است. در این مقاله، مقدار آبدهی ویژه از روش لاگ چاه های حفاری (DWL)، روش پوشش خط مستقیم (ESL) و روش سونداژ الکتریکی قائم (VES) تخمین زده شد. به منظور ارزیابی و انتخاب روش مناسب‏، مقدار آبدهی ویژه از داده های هیدرولوژیکی و هیدروژئولوژیکی هشت ساله (1385 تا 1392) دشت گلگیر با ضریب همبستگی برای رابطه بین تغذیه بارندگی و تغذیه جریان پایه در روش پوشش خط مستقیم (ESL) به ترتیب با 79/0 r2= و 90/0 r2= به دست آمد. همچنین، با توجه به ضریب همبستگی مناسب روش ESL، مقدار بهینه آبدهی ویژه برای دشت گلگیر برابر 12/0 تخمین زده شد. ضریب همبستگی به دست آمده از رابطه بین میزان تغذیه آب‏ زیرزمینی، جریان پایه و بارندگی در روش‏های DWL، ESL و VES نیز دقت زیاد روش ESL را نشان داد که روش ESL با 90/0=r2 بهترین تخمین مقدار آبدهی ویژه را دارد. بنابراین، با توجه به اهمیت مقدار تغذیه در مدیریت و برنامه ریزی منابع آب ‏زیرزمینی و تاثیر زیاد مقدار آبدهی ویژه در روش WTF، تخمین تغذیه آب‏ زیرزمینی با استفاده از مقدار بهینه آبدهی ویژه کمک شایانی به محققان علوم آب می‏کند.
    کلیدواژگان: آبدهی ویژه، تغذیه آب زیرزمینی، دشت گلگیر، روش WTF
  • سروین زمان زاد قویدل *، مجید منتصری، هادی ثانی خانی صفحات 983-996
    رودخانه ها اهمیت بسیار زیادی در تامین آب آشامیدنی و کشاورزی دارند. در این مطالعه، قابلیت روش‏‏های منفرد و هیبریدی موجکی شبکه های عصبی، سامانه استنتاجی عصبی فازی تطبیقی و برنامه ریزی بیان ژن برای مدل سازی میزان جامدات محلول حوضه آبریز نازلوچای ارزیابی شدند. به این منظور از داده های کیفیت آب با طول دوره آماری 19 ساله (1372-1390)، چهار ایستگاه هیدرومتری واقع در حوضه آبریز نازلوچای استفاده شد. پس از بررسی صحت داده ها و ایستگاه های منتخب، با استفاده از تبدیل موجک دابچیز نوع چهارم، سیگنال‏های داده های مربوط به آن آنالیز شد. در مدل سازی از 80 درصد داده ها برای آموزش و 20 درصد داده ها برای آزمون مدل‏ها استفاده شده است. ارزیابی عملکرد مدل‏های به کار رفته بر اساس آزمون‏های آماری مختلف، ضریب همبستگی، ریشه میانگین مربعات خطا و میانگین قدر مطلق خطا انجام گرفت. نتایج بیان کننده عملکرد قابل قبول همه روش‏های منفرد و هیبریدی موجکی شبکه‏ عصبی مصنوعی، سامانه استنتاجی عصبی فازی تطبیقی و برنامه ریزی بیان ژن برای مدل سازی میزان جامدات محلول در حوضه آبریز نازلوچای است؛ ولی به ترتیب اولویت WGEP، GEP، WANFIS، ANFIS-SC،WANN، ANFIS-GP و ANN عملکرد بهتری دارند. همچنین مدل هیبریدی برنامه ریزی بیان ژن موجکی با داشتن کمترین میزان RMSE به مقدار 078/21 بهترین عملکرد را در بین سایر مدل‏های منفرد و هیبریدی دارد.
    کلیدواژگان: بیان ژن، تبدیل موجکی، جامدات محلول، نازلوچای
  • رقیه آسیابی هیر، رئوف مصطفی زاده*، مجید رئوف، اباذر اسمعلی عوری صفحات 997-1009
    منابع آب وجه مشترک اهداف و چالش‏های توسعه پایدار است و کمبود آن یکی از معضلات بزرگ چندبعدی قرن حاضر است که می‏تواند سرمنشا بسیاری از تحولات مثبت و منفی جهان قرار گیرد. اخیرا لزوم ارائه شاخص‏های جامع و چندبعدی برای ارزیابی وضعیت موجود و پیش‏بینی وضعیت آینده منابع آب سطحی اهمیت ویژه‏ای پیدا کرده است. به این منظور، شاخص فقر آب برای ارزیابی دسترسی به منابع آب ارائه شده است. در این پژوهش مقدار شاخص فقر آب با درنظرگرفتن معیارهای منابع، دسترسی، مصارف، محیط زیست و ظرفیت اجتماعی- اقتصادی در مقیاس زیرحوضه در استان اردبیل محاسبه شد. در ادامه، با رویکردهای مختلف وزن‏دهی (وزن یکسان به معیارها و هر بار تاکید بر یکی از معیارها در وزن‏دهی) مقدار شاخص فقر آب ارزیابی شد. سپس، حوضه های مختلف بر اساس وزن‏دهی های مختلف از نظر شاخص فقر آب اولویت‏بندی شدند. نتایج نشان داد محدوده تغییرات مقادیر شاخص فقر آب، در حالت‏های مختلف وزن‏دهی بین 22 تا 65 در حوضه های مطالعه شده متغیر است. در وزن‏دهی یکسان به معیارهای شاخص فقر آب، حوضه شمس‏آباد با مقدار 29 فقر آبی بیشتر و حوضه پل‏سلطان با مقدار 58 فقر آبی کمتری در مقایسه با دیگر حوضه های مطالعه شده در استان دارند. مقدار متوسط شاخص فقر آب برای کل حوضه های مطالعه شده در استان اردبیل 43 به دست آمد که طبق طبقه‏بندی مرکز اکولوژی و هیدرولوژی والینگفورد، فقر آبی شدیدی دار د. شاخص فقر آب نشان‏دهنده تاثیر ترکیبی عوامل موثر بر کمبود و تنش منابع آبی است که امکان اولویت‏بندی و تدوین نسخه های مدیریتی برای مناطق مختلف را فراهم می‏ کند. باید توجه داشت که تعیین و تحلیل شدت کمبود و تنش منابع آب در مناطق مختلف بر اساس شرایط منابع آب منطقه بررسی شده، قابلیت محاسبه شاخص، وجود داده ها و نوع معیارهای انتخابی متفاوت خواهد بود.
    کلیدواژگان: اولویت بندی، تغییرات مکانی، شاخص فقر آب، کمبود آب، وزن دهی چندمعیاره
  • وحید جعفریان، محمدرضا یزدانی*، محمد رحیمی، مهدی قربانی صفحات 1011-1024
    تحلیل دست‏اندرکاران سازمانی، از جمله الزامات مطالعات طرح‏های مدیریت یکپارچه و مشارکتی منابع آب است. هدف این تحقیق، بهره‏گیری از الگوی تحلیل شبکه‏ای برای شناخت کارکرد و موقعیت سازمان‏های مرتبط با سطح اجرایی مدیریت منابع آب در دشت گرمسار و تحلیل قابلیت‏های این شبکه برای ایجاد و استقرار نظام یکپارچه و مشارکتی منابع آب است. در این‏ زمینه، تعداد 29 سازمان به‏عنوان مرز شبکه شناسایی شدند. این سازمان‏ها بر اساس کارکرد و موقعیتی که در شبکه مدیریت منابع آب دارند به سه زیرگروه توسعه‏ای، حفاظتی و واسطه‏ای تقسیم شدند. همچنین میزان انسجام و پایداری این شبکه بر اساس شاخص‏های سطح کلان شبکه شامل اندازه، تراکم، تمرکز، میزان دوسویگی پیوندها و شاخص‏های سطح میانی (زیرگروه ها) شبکه شامل مرکز- پیرامون و شاخص E-I، بررسی شده است. بر اساس نتایج شاخص‏ها در سطح کلان شبکه میزان تراکم پیوند تبادل اطلاعات و همکاری در حد ضعیف هستند و توزیع مناسبی بین زیرگروه ها ندارد. دوسویگی پیوندهای شبکه 48/50 درصد و کوتاه‏ترین فاصله میان دو کنشگر در این شبکه 815/1 است. بر این اساس، حدود نیمی از روابط یک‏سویه است و سرعت گردش اطلاعات در این شبکه در حد متوسط تا پایین است. بر اساس نتایج شاخص‏های سطح میانی شبکه میزان تراکم کنشگران مرکزی 2/82 درصد و تراکم بین کنشگران پیرامونی 6/5 درصد است. نتایج به دست آمده ضرورت کاهش تمرکز در شبکه و تقویت روابط کنشگران واسطه‏ای و پیرامونی برای دستیابی به مدیریت یکپارچه و مشارکتی منابع آب را تاکید می کند.
    کلیدواژگان: تحلیل شبکه ای، دست اندرکاران سازمانی، دشت گرمسار، مدیریت یکپارچه منابع آب، همکاری
  • محمد احترام، حجت کرمی*، سید فرهاد موسوی، سعید فرزین، سعید سر کمریان صفحات 1025-1032
    در این پژوهش، الگوریتم خفاش به عنوان الگوریتمی مبتنی بر سرعت و مکان خفاش‏ها در بهینه‏سازی پارامترهای مدل غیرخطی ماسکینگام برای روندیابی سیلاب استفاده شده است. به منظور بررسی کارایی این الگوریتم، مطالعه موردی سیل ویلسون و همچنین یک سیل تاریخی از منطقه لیقوان به منظور روندیابی سیلاب و محاسبه پارامترهای مدل ماسکینگام انتخاب شد. مجموع مربعات انحرافات و مجموع قدر مطلق انحرافات بین دبی های روندیابی شده و مشاهداتی، به عنوان توابع هدف در نظر گرفته شد. بر اساس نتایج به‏دست‏آمده از روندیابی سیل ویلسون با استفاده از الگوریتم خفاش، مقادیر این توابع هدف به ترتیب برابر 14/35 و 76/22 مترمکعب بر ثانیه است. نتایج روندیابی سیل لیقوان با الگوریتم خفاش نیز نشان داد مجموع مربعات انحرافات، مجموع قدر مطلق انحرافات و تفاوت بین دبی های اوج مشاهداتی و روندیابی شده به ترتیب برابر 24/7، 23/6 و صفر متر مکعب بر ثانیه است. در تحقیق حاضر، عملکرد الگوریتم خفاش با الگوریتم‏های تکاملی نظیر الگوریتم ژنتیک، ازدحام ذرات و هارمونی مقایسه شد. نتایج بیان کننده برتری روش خفاش برای محاسبه دقیق پارامترهای مدل ماسکینگام و پیش‏بینی دقیق سیلاب است. بنابراین، از دستاوردهای تحقیق حاضر می‏توان به معرفی روش الگوریتم خفاش برای حل مسائل مرتبط با هیدرولوژی و مدیریت منابع آب اشاره داشت به‏گونه‏ای که در بسیاری از این مسائل با توابع هدف غیرخطی و قیود پیچیده مواجهیم که الگوریتم یادشده پاسخ های با کیفیت در کمترین زمان ممکن را دارد.
    کلیدواژگان: الگوریتم خفاش، بهینه سازی، روندیابی سیل، سیلاب ویلسون، سیلاب لیقوان، مدل ماسکینگام
  • مرضیه کیهان پناه، رفعت زارع بیدکی*، جواد بذرافشان صفحات 1033-1047
    تغییر اقلیم با تغییر در چرخه هیدرولوژی، جریان خروجی از حوضه را تحت تاثیر قرار می‏دهد. دانستن میزان تغییرات احتمالی در مقادیر بارش و رواناب خروجی حوضه به برنامه ریزی و مدیریت بهتر منابع آب کمک خواهد کرد. تغییرات بارش ناشی از تغییر اقلیم با مدل‏های گردش عمومی جو تحت سناریوهای مختلف شبیه سازی می‏شود. بررسی تغییرات رواناب به کاربرد مدل‏های بارش رواناب نیاز دارد. هدف از این پژوهش، مدل سازی جریان خروجی بخشی از حوضه کارون، که از تغییر اقلیم به وجود آمده، است. بنابراین، دما و بارش حوضه آبخیز کارون بزرگ برای سال‏های 2011 تا 2030 و 2046 تا 2065، با استفاده از دو مدل گردش عمومی جو و فرایند کوچک مقیاس‏سازی تحت دو سناریوی A2 و B1 شبیه‏سازی شد. سپس جریان خروجی سه زیرحوضه اندیمشک، اهواز و یاسوج به‏وسیله مدل بارش رواناب IHACRES و با استفاده از مقادیر بارش و دمای پیش‏بینی شده تحت دو سناریوی A2 و B1 شبیه‏سازی شد. مقایسه ها نشان داد در دوره های آتی تحت هر دو سناریو، مقادیر بارش، بیشترین و کمترین دما افزایش خواهند داشت. نتایج شبیه‏سازی رواناب نیز نشان داد در حوضه های مطالعه شده میزان رواناب دوره های آتی تحت هر دو سناریو، در فصل‏های بهار و تابستان، کاهش و در پاییز و زمستان، افزایش خواهد یافت.
    کلیدواژگان: پیش یابی، تغییر اقلیم، شبیه سازی، کوچک مقیاس سازی آماری، مدل چرخش عمومی جو
  • شیرکو ابراهیمی محمدی* صفحات 1049-1060
    این پژوهش با هدف بررسی ویژگی های فیزیکوشیمیایی، هیدروژئوشیمیایی، رخساره های هیدروشیمیایی، تعادل ترمودینامیکی، مکانیسم های کنترل کننده وضعیت شیمیایی آب هفت چشمه و 15 چاه محدوده دریاچه زریوار بر اساس 15 متغیر کیفیت آب طی سال های 1377 تا 1392 و همچنین مقایسه کیفیت آب چشمه ها و چاه ها و تغییرات فصلی آنها انجام شد. تحلیل‏ها و مقایسات آماری بر اساس نمودارهای پایپر، شولر، دورو، لودویگ-لنگلایر، ویلکوکس و گیبس، نسبت های یونی مختلف، شاخص‏های اشباع و آزمون‏های ویلکاکسون و من-ویتنی انجام گرفت. یون های فراوان شامل بی کربنات، کلسیم و منیزیم است که دلیل آن انحلال سنگ های کربناته در منطقه تغذیه آب های زیرزمینی است. نسبت کلسیم به منیزیم در آب همه چشمه ها و چاه ها به دلیل انحلال کانی های سیلیکاته بین دو تا نه، سختی آب بیشتر از 300 میلی‏گرم در لیتر کربنات کلسیم یا به بیانی خیلی سخت بود. دو رخساره هیدروشیمیایی اصلی شامل کلسیم- منیزیم- بی کربنات و کلسیم- منیزیم- بی کربنات- سولفات بود که نتیجه فرایندهای تغییردهنده شیمی آب طی مسیر جریان و سنگ‏شناسی تشکیلات زمین‏شناسی زیرین منطقه است. نسبت های یونی Mg/Ca در برابر Cl و نمودارهای گیبس بیان می کند که اهمیت فراوان مکانیسم‏های تعامل سنگ و آب، تبادل کاتیونی و انحلال کانی های کربنات و سیلیکات در تعیین کیفیت شیمیایی آب چشمه ها و چاه های منطقه بود.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، شاخص اشباع، گیبس، نسبت های یونی، مریوان
  • مریم رضایی پاشا، کاکا شاهدی*، قربان وهاب زاده، عطاالله کاویان، مهدی قاجار، پاسکال جوکئت صفحات 1061-1070
    در مطالعه حاضر تغییرات ماهانه کمیت و کیفیت رواناب تحت تاثیر استفاده تلفیقی از کود ورمی کمپوست و کود شیمیایی اوره در شمال ایران بررسی شد. بدین منظور 18 کرت 5 ×1 متر روی اراضی کشاورزی با شیب 14 درصد تحت شرایط بارش طبیعی در سال 1393 به مدت پنج ماه برای اندازه گیری رواناب نصب شدند. در مجموع رواناب‏های به دست آمده از 12 رگبار از دی ماه 1393تا اردیبهشت 1394 بررسی شد. تیمارهای بررسی شده شامل تیمار شاهد (بدون کود آلی و شیمیایی)، 100 درصد ورمی کمپوست، 100 درصد کود شیمیایی اوره، 100 درصد ورمی کمپوست + 50 درصد کود شیمیایی اوره، 75 درصد ورمی کمپوست + 50 درصد کود شیمیایی اوره،50 درصد ورمی کمپوست + 50 درصد کود شیمیایی اوره است. نتایج نشان داد پارامترهای تولید رسوب، غلظت نیترات، EC و pH رواناب تحت تاثیر تیمارهای تلفیقی ورمی کمپوست و کود اوره قرار نگرفته است، اما استفاده از ورمی کمپوست به کاهش معنا‏دار حجم رواناب در سطح اطمینان 99 درصد در ماه نخست آزمایش منجر شده است. در مجموع، نتایج نشان دهنده اثرگذاری مثبت ورمی کمپوست بر کمیت رواناب است، اما این اثرگذاری بر مدیریت کمیت و کیفیت رواناب در اراضی شیب‏دار محدود بوده است.
    کلیدواژگان: اراضی کشاورزی، حجم رواناب، شمال ایران، کیفیت رواناب، ورمی کمپوست
  • اصغر کمالی، محمدحسین نیک سخن* صفحات 1071-1087
    امروزه یکی از دغدغه‏ های مهم در بسیاری از کشورهای جهان، تامین آب به منظور توسعه پایدار است. برای مدیریت موثر منابع آب زیرزمینی به منظور توسعه پایدار از یک سو به ابزار مناسب برای مدل سازی و از سوی دیگر به معیاری برای محاسبه پایداری نیاز است. این تحقیق وضعیت پایداری آبخوان با استفاده از مدل ترکیبی را که شامل مدل هیدرولوژیکی SWAT، مدل جریان آب زیرزمینی MODFLOW و مدل انتقال آلاینده MT3DMS می شود، در حوضه مطالعاتی اصفهان برخوار بررسی می کند. خروجی مدل SWAT به عنوان ورودی مدل MODFLOW و خروجی مدل MODFLOW به عنوان ورودی مدل MT3DMS استفاده می شود. ارتفاع و غلظت آب در هر سلول مدل کمی و کیفی (MODFLOW و MT3DMS) به عنوان ورودی MATLAB برای محاسبه شاخص پایداری (با استفاده از سه معیار عملکرد اطمینان پذیری، برگشت پذیری و آسیب پذیری) تحت سه سناریوی مدیریتی (ادامه برداشت روند فعلی، افزایش 30 درصدی برداشت از آبخوان و کاهش 30 درصدی برداشت از آبخوان) استفاده می شود. نتایج نشان دهنده شاخص پایداری طی دوره شبیه سازی برابر 052/0 و به ترتیب تحت سناریوی اول، دوم و سوم برابر 040/0، 033/0 و 050/0 است. نتایج نشان می دهد با کاهش 30 درصدی بهره برداری از آبخوان، شاخص پایداری کمی و کیفی آبخوان در بیشتر نقاط به طور شایان توجهی بهبود خواهد یافت.
    کلیدواژگان: شاخص پایداری، SWAT، MODFLOW، MT3DMS، MATLAB
  • عطا الله ندیری*، زهرا صدقی، نعیمه کاظمیان صفحات 1089-1103
    با توجه به افزایش جمعیت و توسعه فعالیت‏های کشاورزی و معدنی در دشت ورزقان که سبب افزایش مقادیر نیترات تا پنج برابر استاندارد سازمان بهداشت جهانی (WHO) شده، ارزیابی آسیب‏پذیری و حفاظت از منابع آب زیرزمینی در این منطقه اهمیت زیادی دارد. در این پژوهش، آسیب‏پذیری آبخوان چندگانه دشت ورزقان در برابر آلودگی به کمک روش DRASTIC در محیط ArcGIS بررسی شده و بهینه‏سازی روش DRASTIC با استفاده از مدل ANN صورت گرفته است. برای اجرای روش DRASTIC از پارامترهای موثر در ارزیابی آسیب‏پذیری سفره آب زیرزمینی شامل عمق سطح ایستابی، تغذیه خالص، جنس محیط آبخوان، نوع خاک، شیب توپوگرافی، مواد تشکیل دهنده ناحیه غیراشباع و هدایت هیدرولیکی استفاده شده که به صورت هفت لایه جداگانه برای آبخوان آزاد و تحت فشار تهیه و بعد از رتبه دهی و وزن دهی و تلفیق این هفت لایه شاخص DRASTIC محاسبه شد که براساس نتایج به دست آمده شاخص DRASTIC برای آبخوان آزاد 92- 164 و برای آبخوان تحت فشار 48-93 برآورد شد. به منظور بهینه سازی روش DRASTIC، از مدل شبکه عصبی مصنوعی استفاده و به این منظور داده های ورودی )پارامترهای (DRASTIC و خروجی (شاخص آسیب‏پذیری) و مقادیر نیترات مربوط به آن به دو دسته آموزش و آزمایش تقسیم شد و پس از آموزش مدل، با استفاده از مقادیر نیترات نتایج مدل در مرحله آزمایش ارزیابی شد. نتایج نشان داد مدل شبکه عصبی مصنوعی به کار گرفته شده، قابلیت بهبود نتایج روش DRASTICاولیه را دارد. برای صحت‏سنجی نتایج روش کلاسیک و مدل هوش مصنوعی استفاده شده در این پژوهش، از داده های غلظت نیترات و ضریب همبستگی آن با شاخص آسیب‏پذیری در منطقه استفاده شد. مدل ANN با داشتن ضریب تعیین (R2) و شاخص همبستگی (CI) بیشتر نسبت به روش DRASTIC و همچنین توانایی ارزیابی یکپارچه آبخوان چندگانه و حذف خطای نظر کارشناسی اعمال شده در روش کلاسیک، روش بهتری برای ارزیابی آسیب‏پذیری آبخوان چندگانه دشت ورزقان است.
    کلیدواژگان: آسیب پذیری، آبخوان چندگانه، شبکه عصبی مصنوعی، DRASTIC
  • محمد ابراهیم بنی حبیب*، مارینا عزتی امینی، محمدهادی شبستری صفحات 1105-1116
    هدف از این تحقیق، تعیین راهبرد برتر برای احیای یک رودخانه فصلی شهری است. برای تعیین راهبردها و معیارهای تاثیرگذار از جلسات توفان فکری و روش SWOT استفاده شده است. سپس، راهبردها با استفاده از مدل هیبریدی تحلیل سلسله مراتبی و شباهت به گزینه ایده‏آل اصلاح شده رتبه‏بندی شده و راهبرد برتر انتخاب شد. در این پژوهش دو هدف اساسی احیای رودخانه فصلی یعنی «احیای کمی و کیفی جریان آب پایه و تغذیه آبخوان آن» و «ایمن‏سازی و کاهش خطر سیلاب» به صورت مجزا در نظر گرفته شد. نتایج تحقیق نشان داد بهترین راهبرد برای احیای رودخانه های شهری و فصلی با هدف احیای کمی و کیفی جریان آب پایه و تغذیه آبخوان، راهبرد «تعادل بخشی منابع و مصارف آب رودخانه و آبخوان» است. از طرف دیگر، در هدف ایمن‏سازی و مدیریت سیلاب تنها راه حل مدیریتی مطرح شده در بین گزینه های موجود یعنی راهبرد «مدیریت سیلاب ‏دشت شامل کنترل توسعه و ساخت» به عنوان راهبرد برتر شناخته شد. نتایج این تحقیق نشان می دهد در احیای رودخانه فصلی شهری راهبردهای مدیریتی جایگاه بالاتری را نسبت به راهبردهای سازه‏ای از آن خود کرده‏اند؛ همچنین از چارچوب پیشنهادی این تحقیق می‏توان در مدیریت راهبردی احیای رودخانه های شهری و فصلی دیگر استفاده کرد.
    کلیدواژگان: احیای رودخانه، ایمنی در برابر سیل، تصمیم گیری چند معیاره، مدیریت راهبردی
  • الهام کیانی سلمی، افشین هنربخش*، خدایار عبدالهی صفحات 1117-1127
    آنالیز حساسیت ابزار مناسبی برای نمایش اختلاف خروجی ها درنتیجه تغییر در پارامترهای مدل است. از کاربردهای این نوع تحلیل یافتن پارامترهای حساس برای کالیبره کردن و شناسایی ورودی های مهم در سیستم است. هدف از این پژوهش، تحلیل حساسیت پارامترهای مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS(SMA)4.2 و بررسی واسنجی پارامترهای مدل SMA (احتساب کننده رطوبت خاک) به‏عنوان بخشی از مدل HEC-HMS است. در تحقیق حاضر ضمن واسنجی و اعتبار سنجی مدل HEC-HMS(SMA) حساسیت دستی و خودکار پارامترهای مدل در حوضه آبخیز بهشت‏آباد تحلیل ‏شده است. برای شبیه‏سازی از آمار دبی، بارش، دما و تبخیر و تعرق ایستگاه بهشت‏آباد طی دوره آماری 1998 تا 2015 به‏صورت آمار روزانه استفاده شد، از داده های 13 سال این بازه زمانی برای واسنجی و از چهار سال آخر برای اعتبارسنجی استفاده شد. نتایج واسنجی و اعتبارسنجی داده ها به ترتیب مقدار ضریب راندمان و ریشه میانگین مربعات خطا 696/0، (m3/s) 2/13 برای واسنجی و مقدار ضریب راندمان و ریشه میانگین مربعات خطا 63/0، (m3/s)7 برای اعتبار سنجی به‏دست ‏آمده، تحلیل حساسیت خودکار با نرم‏افزار HEC-HMS4.2 صورت گرفت. طبق نتایج پارامترهای ذخیره خاک، ذخیره کششی و ثابت افت بیشترین حساسیت را در واسنجی مدل داشتند که اهمیت این عوامل را در فرایند مدل‏سازی پیوسته در حوضه مد نظر نشان می‏دهد.
    کلیدواژگان: اعتبارسنجی، ثابت افت، ضریب راندمان، مدل هیدرولوژیکی
  • سعید اکبری فرد، حیدر زارعی*، ابراهیم زلقی صفحات 1129-1140
    امواج ناشی از باد به دلیل انرژی و تاثیر زیاد بر فعالیت‏های دریایی، اهمیت زیادی دارند. با توجه به اثرگذاری امواج دریا بر فعالیت‏های دریایی، تاثیر عوامل مختلف بر این متغیر در منطقه‏ چابهار بررسی شد. در این پژوهش از روش الگوریتم جست وجوی گرگ (WSA) برای پیش‏بینی ارتفاع موج در دو بازه زمانی ساعتی و روزانه، استفاده ‏شده است. به این منظور از اطلاعات ارتفاع امواج طی سال‏های آماری 1386 تا 1390، برای پیش‏بینی روزانه و آمار ماه های بهمن و اسفند 1385 برای پیش‏بینی ساعتی استفاده شد. نتایج به دست آمده از الگوریتم WSA با نتایج الگوریتم‏های ژنتیک (GA) و جست وجوی هارمونی (HS) مقایسه شد. نتایج نشان داد الگوریتم جست وجوی گرگ در هر دو بازه ساعتی و روزانه عملکرد بهتری داشته است، به‏طوری ‏که ضریب تبیین (R2)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، شاخص توافق ویلموت (d) و میانگین قدر مطلق خطا (MAE) به‏ترتیب برابر 9497/0، 0704/0، 987/0 و 0483/0 برای پیش‏بینی ساعتی و 8558/0، 1742/0، 9599/0 و 1138/0 برای بازه روزانه به دست آمد. مقایسه نتایج به‏دست‏آمده، بیان کننده عملکرد مناسب الگوریتم جست وجوی گرگ در پیش‏بینی ارتفاع موج برای این منطقه بوده است.
    کلیدواژگان: ارتفاع موج دریا، الگوریتم جست وجوی گرگ، پیش بینی، چابهار
  • مسعود محمد ابراهیم، ام البنی محمدرضاپور *، هادی اکبرزاده مقدم سه قلعه صفحات 1141-1150
    هدف از انجام این پژوهش، برآورد تبخیر و تعرق واقعی دشت سیستان با استفاده از فناوری سنجش از راه دور و تصاویر ماهواره ای سنجنده مودیس و بررسی کارایی مدل بیلان انرژی سطحی SEBS در برآورد تبخیر و تعرق واقعی روی محدوده مطالعه شده است. برای این منظور شارهای سطحی بیلان انرژی برای هر پیکسل تصویر محاسبه و مقدار تبخیر و تعرق واقعی به صورت باقی مانده معادله توازن انرژی در سطح برآورد شد. سپس نتایج برآورد شده با نتایج اطلاعات زمینی دو نقطه شامل ایستگاه های سینوپتیک زهک و ایستگاه مخزن چاه نیمه 1 مقایسه شد. نتایج نشان داد مطابق نقشه توزیع مکانی تبخیر تعرق لحظه ای، بیشترین میزان تبخیر برای سطح پیکره های آبی از جمله مخازن چاه نیمه و قسمتی از تالاب هامون است. این میزان برابر 13/1 میلی متر بر ساعت است. مناطق کشاورزی دشت سیستان نیز با داشتن توزیع میزان تبخیر بین 5/0 تا 1 سهم زیادی در تبخیر- تعرق منطقه دارد. مقایسه و ارزیابی نتایج مدل SEBS با دو نقطه زمینی با معیارهایی مانند میانگین درصد اختلاف مطلق، ریشه میانگین مربع اختلافات و معیار ضریب همبستگی نشان می‏دهد مدل SEBS عملکرد خوبی در سطح زمین و آب دارد.
    کلیدواژگان: پنمن مانتیث، تبخیر، تعرق، دشت سیستان، سنجش از دور، SEBS
  • عبدالله پیرنیا، کریم سلیمانی*، محمود حبیب نژاد روشن، علی اصغر بسالت پور صفحات 1151-1163
    شناخت روند پارامترهای کیفی آب و عوامل موثر بر تغییرات آن، همانند آنالیز کمی منابع آب، از ملزومات مدیریت پایدار و تامین سلامت حوضه های آبخیز است. با توجه به اهمیت منابع آب سطحی برای مصارف مختلف در حوضه آبخیز هراز، ضروری است تا درک صحیحی از کیفیت این منابع و شناخت عوامل تاثیرگذار بر آن صورت گیرد. به این منظور برای ارزیابی کیفیت آب سطحی رودخانه هراز، داده های 12 متغیر کیفیت آب به همراه پارامترهای هیدرو اقلیمی با استفاده از آزمون ناپارامتریک من-کندال (Mann-Kendall) طی دوره آماری 1370-1394 آنالیز شدند. برای تعیین آثار احتمالی تغییرات کاربری اراضی، این تغییرات نیز با استفاده از GIS برای سال‏های 1370، 1385 و 1394 ارزیابی شدند. نتایج نشان داد بیشتر سری های زمانی کیفیت آب روند افزایشی معنا‏داری طی دوره داشته‏اند که بیان کننده کاهش شدید کیفیت آب رودخانه هراز است. با توجه به نتایج آزمون من-کندال (آنالیز روند پارامترهای هیدرو اقلیمی، تعیین نقطه تغییر ناگهانی، آنالیز همبستگی کندال) و همچنین روند تغییرات کاربری اراضی، نتیجه گرفته شد که هر دو عوامل اقلیمی و تغییرات کاربری اراضی می‏توانند در کاهش کیفیت منابع آب تاثیرگذار باشند به‏طوری که افزایش دما و کاهش بارندگی از یک طرف می‏تواند به کاهش پارامترهایی نظیر کلسیم، بی کربنات و سختی کل (TH) منجر شود و از طرف دیگر، این تغییرات به همراه تغییرات کاربری اراضی می‏تواند دلیل اصلی افزایش بیشتر سری های زمانی مانند کل مواد محلول (TDS)، هدایت الکتریکی (EC)، سدیم، کلرید، نسبت جذب سدیم (SAR) و غیره باشد.
    کلیدواژگان: آنالیز روند، تغییرپذیری اقلیم، تغییر کاربری اراضی، حوضه آبخیز رودخانه هراز، کیفیت آب
  • محمود عرب خدری *، فریدون سلیمانی، سعید نبی پی لشکریان، فریدون سلطانی صفحات 1165-1174
    این پژوهش با هدف پایش و شناسایی وضعیت رسوب معلق و عناصر سنگین حمل شده در قسمتی از رودخانه دز پایین‏تر از سد دز تا محل اتصال شطیط و سهم جریانات ورودی از دو سرشاخه آن در استان خوزستان انجام گرفت. در مجموع، 38 نمونه در سه زمان شامل یک دوره کم‏آبی و دو رویداد سیلاب از ایستگاه های دوکوهه روی بالارود، دهنوباقر روی کهنک و دزفول و حرمله روی دز برداشت شد. پس از جدا کردن رسوب، تعدادی از نمونه ها به آزمایشگاه ارسال و عناصر سنگین با استفاده از دستگاه پلاسمای جفتی انتقالی اندازه‏گیری شد. نتایج بیان کننده آن است که هیچ یک از عناصر از دیدگاه کشاورزی آلاینده نیست؛ ولی از دیدگاه حفاظت محیط زیست، نمونه های رسوب معلق آنالیز شده از نظر سه فلز سنگین کروم، کبالت و نیکل به‏ترتیب با دامنه مقادیر 88 96، 20 22 و 76 91 قسمت در میلیون آلودگی داشتند. غلظت عناصر سنگین یادشده در ایستگاه پایاب حرمله بیش از سرشاخه ها بود که احتمالا ناشی از ترسیب ذرات درشت‏تر رسوب بوده است. به‏عنوان نتیجه کلی می‏توان گفت که رسوب معلق بازه های بین ایستگاه دوکوهه تا حرمله و دهنوباقر تا حرمله از نظر سه فلز یادشده آلوده بوده‏اند.
    کلیدواژگان: آلاینده های غیر نقطه ای، رسوب معلق، فلزات سنگین، مدیریت رسوب
  • حسین صادقی مزیدی، ام البنین بذرافشان *، عبدالرضا بهره مند، آرش ملکیان صفحات 1175-1185
    پژوهش حاضر با هدف انتخاب بهترین تابع توزیع آماری برای دبی های حداکثر سالانه در استان‏های جنوبی کشور ایران (سیستان و بلوچستان، فارس، کرمان، بوشهر و هرمزگان) از داده های روزانه دبی 108 ایستگاه هیدرومتری (طول دوره آماری 1362 1391) استفاده و داده های یادشده با 65 تابع توزیع آماری موجود برازش داده شد و پس از انجام آزمون‏های نکویی برازش با استفاده از محاسبات آماری، بهترین تابع توزیع آماری برای دبی های حداکثر سالانه تعیین شد و در نهایت مقادیر بزرگی دبی با دوره بازگشت‏های مختلف محاسبه و با نتایج به دست آمده از توابع توزیع مرسوم شامل لوگ پیرسون سه پارامتره، لوگ نرمال سه پارامتره و توزیع ویکبای مقایسه شد. نتایج نشان داد در همه استان‏های جنوبی کشور، تابع توزیع ویکبای با 2/43 درصد رتبه اول، تابع توزیع لوگ پیرسون سه پارامتره با فراوانی 6/13 درصد رتبه دوم و توزیع آماری لوگ نرمال سه پارامتره با فراوانی 5/6 درصد رتبه سوم بهترین توزیع آماری را به خود اختصاص داده اند. شاخص میانگین خطای اریب (MBE) در برآورد دبی حداکثر سالانه نشان داد در دوره بازگشت‏های 2، 5 و 10 ساله توزیع آماری ویکبای و در دوره بازگشت‏های 25، 50 و 100 ساله توزیع آماری لوگ پیرسون سه پارامتره برآورد بهتری داشته است. همچنین با مقایسه شاخص جذر میانگین مربع خطا (RMSE) و متوسط قدر مطلق درصد خطا (MAPE) در دو توزیع آماری ویکبای و لوگ پیرسون سه پارامتره مشخص شد که در دوره بازگشت‏های مختلف توزیع آماری ویکبای برآورد بهتری از لحاظ این شاخص داشته است. بنابراین، در مناطق جنوبی کشور، کاربرد توزیع ویکبای در تحلیل فراوانی وقوع سیلاب به‏منظور پیش‏بینی دقیق‏تر مقادیر دبی حداکثر سالانه در دوره بازگشت‏های مختلف، می‏تواند راهگشا باشد.
    کلیدواژگان: آزمون های نکویی برازش، تابع توزیع آماری ویکبای، تابع توزیع لوگ پیرسون سه پارامتره، دبی حداکثر سالانه
  • ایرج سعیدپناه *، سمیه محمدزاده روفچایی صفحات 1187-1197
    دراین مقاله روابط جدیدی برای مدل سازی تحلیلی پاسخ جریان آب زیرزمینی در آبخوان نشتی ساحلی به نوسانات جزر و مد به روش جداسازی متغیرها و تبدیل فوری هارائه شده است. نتایج محاسبات حل تحلیلی ارائه شده در این تحقیق نشان می‏دهد تاثیر جزر و مد در فواصل نزدیک به ساحل بیشتر است و با دور شدن از ساحل، مقدار نوسانات سطح آب زیرزمینی کمتر می‏شود. با توجه به بررسی انجام‏ شده، افزایش مقدار قابلیت انتقال سبب افزایش هد هیدرولیکی سطح آب زیرزمینی می‏شود. این تغییرات مادامی که قابلیت انتقال کمتر از است، محسوس‏تر است اما با چند برابر شدن مقدار قابلیت انتقال، میزان افزایش هد هیدرولیکی سطح آب زیرزمینی کمتر است. همچنین با افزایش مقدار تغذیه هد سطح آب زیرزمینی افزایش می‏یابد. تاثیر افزایش مقدار قابلیت انتقال و تغذیه بر افزایش هد هیدرولیکی در فواصل نزدیک به ساحل کمتر و در اواسط مسیر در فاصله 30 تا 75 متری از مرز جزر و مدی بیشتر است. علاوه بر این ها، نتایج مدل سازی روابط جدید ارائه شده در این تحقیق با نتایج مدل نرم ‏افزار مادفلو مقایسه شد. این مقایسه نشان داد حل تحلیلی ارائه شده در این پژوهش بسیار کارآمد است.
    کلیدواژگان: آبخوان نشتی ساحلی، جریان آب زیرزمینی، جزر و مد، حل تحلیلی، روش جداسازی متغیرها و تبدیل فوریه
  • ساسان محمودی جم، سید حسین قریشی نجف آبادی، علیرضا وفایی نژاد *، علی مریدی، صفا خزایی صفحات 1199-1213
    یکی از مسائل مهم در زمینه مدیریت صحیح منابع آب زیرزمینی، شناسایی پتانسیل این منابع به منظور برنامه ریزی و تصمیم‏گیری صحیح درباره بهره‏برداری از آنهاست. هدف این پژوهش، پتانسیل‏سنجی منابع آب زیرزمینی با رویکردی ترکیبی به الگوریتم بهینه‏سازی ازدحام ذرات (PSO) و سیستم اطلاعات مکانی (GIS) در دشت مهران است. به این منظور و برای شناسایی پتانسیل منابع آب زیرزمینی در این منطقه، 13 فاکتور مختلف تاثیرگذار بر میزان نفوذ آب در داخل زمین و تشکیل منابع آب زیرزمینی شامل شیب، ارتفاع، تراکم زهکشی، تراکم خطواره، نقشه T، نقشه K، نقشه Recharge، نقشه کاربری زمین، نقشه سنگ شناسی، نقشه Sy، نقشه عمق آب زیرزمینی، نقشه تراکم چاه و نقشه هم کلر، شناسایی و نقشه آنها تهیه و طبقه‏بندی شد. سپس، با استفاده از الگوریتم PSO، هر یک از نقشه ها وزن‏دهی و پس از آن با استفاده از روش همپوشانی وزن‏دار در محیط GIS با یکدیگر ترکیب شدند و در انتها، دو نقشه نهایی پتانسیل آب زیرزمینی، یک بار در حالتی که معادله بهینه‏سازی برابر با نقشه تراکم چاه قرار گرفت (PSO_chah) و بار دیگر برای حالتی که معادله بهینه‏سازی برابر نقشه آبدهی ویژه قرار گرفت (PSO_Sy)، به دست آمد. در این زمینه، نقشه PSO_chah، 56/2 درصد از منطقه و نقشه PSO_Sy، 40/2 درصد از منطقه را به عنوان مناطق با پتانسیل بسیار زیاد از نظر منابع آب زیرزمینی مشخص کردند.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات، پتانسیل سنجی، سامانه اطلاعات مکانی
  • علی شریفی، میثم سالاری جزی*، خلیل قربانی صفحات 1215-1225
    مدل های توزیعی فیزیکی در شبیه سازی فرایندهای رواناب سطحی در حوضه هایی با شرایط پیچیده فیزیکی به جواب هایی با اعتمادپذیری بیشتر منجر می‏شوند. در این مطالعه مدل سازی فرایند بارش رواناب در حوضه آبریز کوهستانی زیارت با استفاده از مدل توزیعی فیزیکی GSSHA بررسی شده است. به این منظور نقشه های مدل رقوم ارتفاعی، نوع خاک و کاربری اراضی تهیه شده و سه رویداد برای واسنجی و دو رویداد برای صحت‏سنجی در نظر گرفته شد. معیارهای دقت برازش نش ساتکلیف (NSE)، درصد خطای برآورد حجم (PEV)، درصد خطای برآورد دبی اوج (PETP) و درصد خطای برآورد زمان دبی اوج (PEP) و معیار بصری برای تحلیل نتایج استفاده شد. میانه معیارهای PEV، PEP و PETP در مراحل واسنجی و صحت سنجی به ترتیب 3/25 و 5/61، 5/5 و 8/11 و 8/4 و 0 بوده که نشان دهنده کم برآوردی حجم، دقت مناسب در دبی اوج و دقت بسیار خوب در زمان دبی اوج است. نیز بررسی بصری هیدروگراف های شبیه سازی و معیار NSE تایید کننده دقت مدل در شبیه‏سازی شکل هیدروگراف رواناب است. نتایج نشان می‏دهد اگر‏چه پارامتر رطوبت اولیه خاک در مرحله صحت‏سنجی بر اساس یک تخمین اولیه در نظر گرفته شده، در مجموع دقت مدل در برآورد مشخصه های رواناب مناسب است.
    کلیدواژگان: بارش، رواناب، توزیعی، فیزیکی، زیارت، GSSHA
  • مریم حافظ پرست*، زهره پورخیراله صفحات 1227-1239
    پدیده تغییر اقلیم آب و هوایی موجب تکرار حوادث غیرمترقبه نظیر خشکسالی و سیل می شود و خسار ت های بسیاری به زندگی انسان و اکوسیستم‏های طبیعی وارد می‏کند. هدف از این پژوهش، حفظ پایداری حوضه سد دویرج شهرستان دهلران در سناریوهای واداشت تابشی در برابر حوادث تغییر اقلیم است. دوره مشاهداتی در این پژوهش (1987 2015) و دوره آتی (2016 2044) است. به این منظور از ترکیب وزنی پنج مدل گزارش پنجم (AR5) تحت سناریوی rcp8.5 برای ارزیابی تغییرات بارش و دما در دوره آتی استفاده شد. از روش وزن دهی MOTP برای کاهش عدم قطعیت مدل‏های GCM استفاده شد و ریزمقیاس سازی به روش عامل تغییر انجام ‏شد. پایش خشکسالی هواشناسی در بازه های ماهانه، فصلی و سالانه با روش زنجیره‏ مارکوف و شاخص‏های خشکسالی SIAP، SPI ،Z scoreو BMDI و تحلیل فراوانی محاسبه شد. نتایج بیان کننده افزایش میانگین درازمدت بارش و دمای ماهانه به میزان 14 درصد و 2/1 درجه سانتی‏گراد نسبت به دوره پایه است. تحلیل عدم قطعیت بارش‏ها با زنجیره مارکوف احتمال وقوع ماه بدون بارش بعد از ماه بدون بارش دیگر در فصول زمستان، بهار و پاییز به ترتیب 56، 63 و 52 درصد است و احتمال وقوع بارش بعد از یک ماه خشک در فصول یادشده به ترتیب 44، 35 و 47 درصد است نیز بیشترین احتمال وقوع ماه های با بارش، مربوط به ماه آوریل است. بر اساس تحلیل نمایه های خشکسالی سال 2017-2018 نسبت به سال 2016-2017 مرطوب‏تر و در کل دوره آتی سال‏های 2024-2025 و 2025-2026 مرطوب‏ترین سال‏ها بر اساس این پژوهش اند. تحلیل فراوانی بارش حوضه سد دویرج بارش با دوره بازگشت 50 سال را 61/727 میلی‏متر در یک سال برآورد کرده است.
    کلیدواژگان: تحلیل فراوانی، تغییر اقلیم، زنجیره مارکوف، شاخص های خشکسالی، گزارش پنجم (AR5)
  • حمید کاردان مقدم، محمد ابراهیم بنی حبیب*، سامان جوادی صفحات 1241-1253
    برگشت تراز آب زیرزمینی به تراز مطلوب با استفاده از راهکارهای تعادل‏بخشی از اهداف اصلی سیاست گذاران آب کشور است. یکی از راهکارهای طرح یادشده، تغذیه مصنوعی است که به منظور کمی کردن میزان اثربخشی آن، با استفاده از شاخص‏های پایداری در آبخوان ارزیابی شد. برای نخستین بار پایداری سیستم آب زیرزمینی، با استفاده از ترکیب سه شاخص اعتمادپذیری، آسیب‏پذیری و مطلوبیت و با درنظرگرفتن اثر سناریوی تغذیه مصنوعی ارزیابی شد. به این منظور با استفاده از مدل MODFLOW اثر تغذیه مصنوعی شوراب سیوجان بر وضعیت آبخوان بیرجند طی یک دوره نه ساله شبیه‏سازی و پیش بینی وضعیت آبخوان تا افق 1404 در شرایط نرمال اقلیمی در سه سناریوی برداشت آب انجام گرفت. نتایج شبیه‏سازی نشان داد سیستم آبخوان در بخش انتهایی، که چاه مشاهده‏ای خوسف قرار دارد، با توجه به مسیر حرکت تغذیه آب زیرزمینی، اختلاف کم بین تراز مطلوب و تراز آب زیرزمینی و ضخامت کم ناحیه اشباع، بیشترین پایداری را به میزان 55 درصد داشته است. بررسی شاخص‏ها در منطقه تحت تاثیر تغذیه مصنوعی در آبخوان نشان می‏دهد اجرای طرح تغذیه مصنوعی توانسته بین 21 تا 25 درصد با توجه به سناریوی کاهش، ثابت بودن برداشت و افزایش برداشت مقدار شاخص پایداری سیستم را بهبود دهد. شاخص ارائه شده در این تحقیق با توجه به قابلیت توزیعی بودن و امکان بررسی اثر سناریوهای مختلف، می‏تواند در سایر آبخوان‏ها و در تصمیم‏گیری به کار برده شود.
    کلیدواژگان: آسیب پذیری، اعتمادپذیری، تغذیه مصنوعی، شاخص پایداری سیستم، مطلوبیت
  • حسن جنگ آور، یونس نوراللهی، علی امامی میبدی* صفحات 1255-1268
    حفظ محیط ‏زیست و پایان‏پذیر بودن منابع فسیلی برای تولید انرژی، توجه بشر را به استفاده از منابع جایگزین و تجدیدپذیر معطوف کرده است. از این رو، توسعه نیروگاه های برقابی از جمله راهکارهای به کار گرفته شده در کشورهای مختلف است. با توجه به تقسیم‏بندی نیروگاه های برقابی به کوچک و بزرگ مقیاس، بررسی عوامل اقتصادی و ملاحظات محیط‏ زیستی تاثیر زیادی در انتخاب مقیاس بهینه نیروگاه های برقابی دارند. در این مطالعه از روش تحلیلی و بررسی تطبیقی برای تعیین آثار اقتصادی و محیط‏ زیستی احداث نیروگاه های برقابی کوچک و مقایسه آنها با نیروگاه های برقابی بزرگ استفاده شده است. نتایج بیان کننده آن است که نیروگاه های برقابی کوچک علاوه بر امکان بهره‏برداری از کمترین پتانسیل آبی، از نظر اقتصادی و محیط‏ زیستی نیز نسبت به نیروگاه های برقابی بزرگ مقیاس برتری‏ دارند. برخی از مزیت‏های مهم نیروگاه های برقابی کوچک که سبب تمایز آنها از نیروگاه های برقابی بزرگ و توسعه آنها شده است، عبارت‏اند از: کم بودن هزینه های سرمایه‏گذاری، کوتاهی زمان ساخت، کاهش انتشار گازهای گلخانه‏ای، پراکندگی مناسب واحدها، ظرفیت مناسب انتقال فناوری و قابلیت سرمایه‏گذاری توسط بخش خصوصی. این مزیت‏ها موجب شده است که به نیروگاه های برقابی کوچک به عنوان جایگزین مناسبی برای نیروگاه های برقابی بزرگ توجه شود.
    کلیدواژگان: انرژی های تجدیدپذیر، عوامل اقتصادی، عوامل محیط زیستی، نیروگاه های برقابی بزرگ، نیروگاه های برقابی کوچک
|
  • Ali Shahidi *, Mohammad Tajbakhsh, Abbas Khasheie, Hossein Khozeymehnejad, Ahmad Jafarzadeh Pages 943-953
    For survey of climate change effects In this research fifteen GCMs models are used. By using downscaling method of LARS-WG large scale projections of GCMs output subgrided from high resolutions to local coordinate. For this aim, observation data (1990-2010) of synoptic stations in province are collected and was assumed as base period. Trend was fulfilled by Man-Kendal as well as uncertainty was carried out by bootstrapping function. Annual simulations of rainfall and temperature were used as entrance to Bootstrap. Confidence interval for each station was determined in 0.09 levels. Results about performance of GCMs showed that almost all models haven’t high ability to simulation of behavior of precipitation pattern. However performance of these models for simulation of variation of least and most temperature was very good. Results of trend analysis for stations and province showed that decrease of rainfall and increase of average temperature. By comparison of variation of temperature in future than historical period it is founded that minimum and maximum temperature will have 0.6 decrease and 2 increase respectively. also uncertainty analysis showed that there are significant sources of uncertainty in simulation of meteorological components. Also annual precipitation variations in future are more severe than historical period.
    Keywords: bootstrapping, LARS-WG, Man-Kendal, pricipitation
  • Mahboobeh Moatamednia, Ahmad Nohegar, Arash Malekian*, Maryam Saberi, Kamal Karimi Pages 955-968
    River runoff prediction because of its high importance in planning, reservoir operation and management of surface water has always attracted the attention of officials, planners and water engineers and water resources. On the other hand because of availab temporal and spatial changes, non-linear relationships and uncertainty, and many other factors to predict rainfall-runoff relationship is very difficult. But todays the use of intelligent systems can be useful for predicting such complex phenomena. In this study, using meteorological and hydrometric data for the period 1970-1971 to 2011-2012 to estimate runoff in the watershed Amameh using MLP, RBF, and ANFIS were used. The results showed that out of models ANFIS has the best function and can predict runoff very well. So that according errors, the structure model number 54 with eight inputs including rainfall and runoff to delay for two days and temperature, evaporation and relative humidity and cluster seperation and its errors was 0.001, 0.025 and 0.008 in training stage and 0.001, 0.026 and 0.008 in test stage was the best model in Amameh Watershed.
    Keywords: Amameh Representative Watershed, Intelligent Models, Rainfall-Runoff Relationship
  • Saeed Tourk Qashqai Nejad, Manouchehr Chitsazan* Pages 969-981
    The water table fluctuation (WTF) method is based on rises of a water table are caused by recharging groundwater. To apply this method, an appropriate estimate of the specific yield in the zone of the groundwater level fluctuation is required. In this paper, the specific yield are estimated these methods include Drilling Well Logs (DWL), Envelope Straight Line (ESL) and Vertical Electrical Sounding (VES) method. To evaluate and choosing the best method, specific yields value by hydrologic and hydrogeological data during eight years (2006 to 2013) of Golgir plain with correlation coefficient between recharge-rainfall and recharge-baseflow in ESL method respectively was obtained r2=0.79 and r2=0.90. Also, attention to appropriate correlation coefficient in ESL method the specific yield optimized amount equal 0.12 for Golgir plain estimated. The coefficient correlation obtained from the relation between recharge groundwater value, base flow, and rainfall by using DWL, ESL and VES methods indicated that ESL method with r2=90 is the best method to estimate the specific yield. Hence, attention to importance of recharge value in planning and management of groundwater and high affection of specific yield value in WTF method, groundwater recharge estimation by using specific yield optimal value help to the water science researchers.
    Keywords: Golgir plain, Groundwater recharge, Specific yield, WTF method
  • Sarvin Zamanzad Ghavidel *, Majid Montaseri, Hadi Sanikhani Pages 983-996
    Rivers has important roles in providing drinking and agricultural water supply. In this study, single and hybrid-wavelet methods of artificial neural networks, adaptive neuro fuzzy inference system and Gene expression programming were validated total dissolved solids modelling of Nazluchay Basin. Therefore, water quality data with 19 years length (1993-2011), four hydrometric stations at Nazluchay Basin, were used. After validating of data and selected stations, the data were analyzed by using Daubechies-4 wavelet transform. For modelling 80% of data for training and 20% of data for testing of the model were used. The evaluation of models performance is applied based on different statistical tests, correlation coefficient, and mean root of error squares and mean absolute error. The results indicate acceptable performance of all single and hybrid-wavelet methods of artificial neural networks, adaptive neuro fuzzy inference system and Gene expression programming for modeling the total dissolved solids in the Nazluchay basin. Based on WGEP, GEP, WANFIS, ANFIS-SC, WANN, ANFIS-GP and ANN have best performance, respectively. In addition Gene expression programming-wavelet hybrid model with the minimum RMSE amounted 21.078 has best performance compared with other single and hybrid models.
    Keywords: Gene Expression, wavelet transform, Dissolved Solids, Nazluchay
  • Roghayeh Asiabi Hir, Raoof Mostafazadeh *, Majid Raoof, Abazar Esmali Ouri Pages 997-1009
    Water resources scarcity is one of the biggest multidimensional issue of current century that could be the source of many positive and negative aspects of developments.The need for a comprehensive and multi-dimensional indicators to assess the condition and to predict the future status of surface water resources has become increasingly important. To this end, Water Poverty Index(WPI) is proposed to assess the availability of water resources.In this study, the amount of WPI, taking into account the resources, access, cost, environmental and socio-economic capacity criteria were calculated in Ardabil Province subwatersheds. Then, the different weighting approaches (equal weight to all criteria and one-at-a-time emphasizing on different criteria), were used to examine the WPI values and the sub-watersheds of the study area were ranked in terms of water poverty degree. The results showed that the values of water poverty index ranges from 22 to 65, acording to the different weighting approached in the study area.Considering equally weighted Water Poverty Index, the Shamsabad watershed had a higher water poverty index (29), while the Polesoltan watershed had the best condition with respect to water poverty condition compared to other watershed in the Ardabil Province.
    Keywords: Water shortage, Spatial variations, Water Poverty Index, Prioritization, Multi-criteria weighting
  • Vahid Jafarian, Mohammad Reza Yazdani *, Mohammad Rahimi, Mehdi Ghorbani Pages 1011-1024
    Organizational stakeholders network Analysis can be considered in integrated and participatory water resources management approaches. The aim of this research was to use the network analysis model for understanding the role and position of organizations related to the executive level of water resources management In Garmsar plain. Accordingly, 29 organizations were identified as the network boundaries. Based on the role and position in the network management of water resources, these were divided into three developmental, protective and intermediate groups. The coherence and sustainability of this network were studied based on network level indicators. According to the results of indicators at the network level, the link density of information exchange and cooperation is poor and does not benefit from a proper distribution among the subgroups. Based on the subgroup level indicators of the network, the density rate of the central actors is equal to 82.2%, while the density between the periphery actors accounts for 5.6%. The results also emphasize the need to reduce centralization within the network and to strengthen the relations between intermediate and peripheral actors to achieve the integrated and participatory management of water resources.
    Keywords: Network analysis, Organizational stakeholders (executives), Garmsar plain, Integrated management of water resources, Cooperation
  • Mohammad Ehteram, Hjoat Karami *, Sayed-Farhad Mousavi, Saeed Farzin, Saeed Sarkamaryan Pages 1025-1032
    In this study, bat algorithm is used as an algorithm based on velocity and location of bats to optimize the parameters of Muskingum's nonlinear model for flood routing. The case study of Wilson flood as well as a historical flood from Lighvan area were selected for flood routing and calculating the parameters of Muskingum's model, with the aim of examining the efficiency of this algorithm. The sum of squares of deviations and the sum of the absolute values of deviations between routed and observational flows were considered as the objective functions. According to the results obtained from the Wilson flood routing using the bat algorithm, the values of these objective functions are equal to 35.14 and 22.76 m3 per second, respectively. The results of routing of Lighvan flood by using bat algorithm also indicated that the sum of squared deviations, the sum of absolute values of deviations, and the difference between observed and routed peak flows are equal to 7.24, 6.23 and 0 m3/s, respectively. In the present study, the performance of the bat algorithm was compared with evolutionary algorithms such as genetic, particle swarm, and harmony algorithms.
  • Marziyeh Kayhanpanah, Rafat Zare Bidaki *, Javad Bazrafshan Pages 1033-1047
    Climate change affects runoff flow of the basin by changing in hydrological cycle parameters. Knowing the possible changes in the amount of precipitation and runoff of the basin will help to better planning and management of water resources. Precipitation changes due to climate change can be simulated using atmospheric general circulation models under different scenarios. Assessment of runoff needs using precipitation- runoff models. The aim of this research is flow modelling in some parts of the Great Karun Basin as a result of possible changes in future climate. For this purpose, temperature and precipitation changes of the Great Karun Basin are simulated for years 2011-2030 and 2046-2065 using two general circulation models and downscaling process under B1 and A2 scenarios. Then, the output flow of Andimeshk, Ahwaz and Yasouj sub-basins was predicted by IHACRES rainfall- runoff model and using precipitation and temperature data predicted under B1 and A2 scenarios. Compare revealed that, the amount of precipitation, maximum temperature and minimum temperature will increase in future periods under both scenarios. The results of flow simulation also show that the runoff of future periods under both scenarios will decrease in spring and summer and increase in autumn and winter in study area.
    Keywords: Climate Change, Simulation, General Atmospheric circulation Model, Statistical Downscaling
  • Shirko Ebrahimi Mohammadi * Pages 1049-1060
    This study was done to investigate the physicochemical and hydrogeochemical properties, hydrochemical features, thermodynamic equilibrium, controlling mechanisms of 7 springs and 15 wells water chemistry in Zarivar Lake in Kurdistan province by the 15 water quality data variables from 1998 to 2013 and also compare the quality of water in springs and wells and their seasonal variation. Piper, Schoeller, Durov, Ludwig-Langelier, Wilcox and Gibbs diagrams, calculating different ionic ratios, saturation indices, Wilcoxon and Mann-Whitney tests were used. Abundant ions are bicarbonate, calcium and magnesium, and the dissolution of carbonate rocks in the ground water recharge area caused to increase them. The ratio of Ca/Mg in all springs and wells duo to dissolution of silicate minerals are between 2 and 9. Total hardness is greater than 300 mg/l based on CaHCO3 or very hard water. Two main hydrochemical facies are Ca-Mg-HCO3 and Ca-Mg-HCO3-SO4 that are the result of changing water chemistry processes along the flow path and lithology of underlying geological formation. Ion ratios of Mg/Ca to Cl and Gibbs diagram showed the dominant mechanisms of interaction between rock and water, cation exchange and dissolution of carbonate and silicate minerals in determination of the chemical quality of springs and wells water.
    Keywords: groundwater, Saturation index, Gibbs, Ion ratio, Marivan
  • Maryam Rezaei Pasha, Kaka Shahedi *, Qorban Vahabzadeh, Ataollah Kavian, Mehdi Ghajar Sepanlou, Pascal Jouquet Pages 1061-1070
    This study aims to investigate monthly changes in runoff quality and quantity under the influence of Vermicompost and urea in Northern Iran. For this purpose, 18 runoff measurement plots of 1× 5 m were installed on 14% slopes under natural rainfall during 5 months (from January 2014 until April 2015). In total 12 rainfall events and their runoff were considered. Treatments in this study included control (without organic and chemical fertilizers), 100% Vermicompost, 100% Urea fertilizer, 100% Vermicompost 50% Urea chemical fertilizer, 75% Vermicompost 50% Urea chemical fertilizer, 50% Vermicompost 50% Urea chemical fertilizer. The results showed that sediment yields, nitrate amount, pH and EC of runoff were not influenced due to applying Vermicompost and Urea fertilizer. But using Vermicompost reduced volume of runoff overfirst month of the experiment (sig=0.002) which shows the positive effect of Vermicompost on runoff quantity but it has a limited impact on runoff management on steep terrain.
    Keywords: Agricultural, Runoff Volume, Northern Iran, Runoff quality, vermicompost
  • Asghar Kamali, Mohammad Hossein Niksokhan * Pages 1071-1087
    Nowadays, one of the most important concerns in many countries is water supply for sustainable development. So for efficient management of groundwater resources, on the one hand, we need an appropriate tools for modeling, on the other hand, we need measure sustainability to check the performance of scenarios. This paper analyzes the sustainability condition using an integrated modeling framework that consists in sequentially a watershed agriculturally based hydrological model (Soil and Water Assessment Tool, SWAT) with a groundwater flow model developed in MODFLOW, and with a TDS mass-transport model in MT3DMS in Esfahan-Borkhar in Iran. SWAT model outputs are used as MODFLOW inputs to simulate changes in groundwater flow and storage and impacts on stream–aquifer interaction. MODFLOW output (groundwater velocity field from MODFLOW) are used as MT3DMS inputs for assessing the fate and transport of TDS. Heads and concentrations of each cell of model (MODFLOW and MT3DMS) are used to calculate the developed Sustainability Index (whith 3 performance criteria, Reliability, Resilience and Vulnerability) under three scenarios. The results indicate that SI in simulation period is 0.052 and under first, second and third scenarios are respectively 0.040, 0.033 and 0.050.
    Keywords: Sustainability Index, SWAT, MODFLOW, MT3DMS, MATLAB
  • Ata Allah Nadiri *, Zahra Sedghi, Naeimeh Kazemian Pages 1089-1103
    Due to population growth and agricultural development and mining activities in the plain Varzeqan where nitrate concentration exceeds from 5 times the standard World Health Organization (WHO). So, Evaluation of vulnerability and protection of groundwater resources are very important in this area. The DRASTIC method uses seven effective environmental parameters on assessment of aquifer vulnerability such as Depth to groundwater level, net Recharge, Aquifer media, Soil media, Topography, Impact of vadose zone and hydraulic Conductivity, as seven layers were prepared separately for unconfined and confined aquifer by corresponded the rate and weighting. The DRASTIC index value was evaluated for unconfined, confined aquifer 92-163 and 48-93 respectively. The artificial neural network model was used to optimize the DRASTIC method. In these model the DRASTIC parameters were considered as input, and conditioned DRASTIC index were used as output, and the data were divided into two categories of train and test. After model training, the model results were evaluated by the nitrate concentration through coefficient of determination (R2) and correlation index (CI) creteria. The results showed that artificial neural network model show high capability to improve the results of general DRASTIC and reduce subjectivity of model, especially in multiple aquifer.
    Keywords: Artificial neural network, DRASTIC, Multiple Aquifer, vulnerability
  • Mohammad Ebrahim Banihabib *, Marina Ezzati Amini, Mohammad Hadi Shabestari Pages 1105-1116
    The aim of this study is to determine the best strategy for restoration of a seasonal-urban river. Brainstorming sessions were held and SWOT method was used to determine the strategies and effective criteria. Then, the strategies were ranked by using the hybrid model of Analytical Hierarchy Process and Modified Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution and the best strategy was selected. In this study, two basic goals of river's restoration were considered separately which are restoring the quality and quantity of water flow and recharging its aquifer and securing and reduce the risk of floods. The results showed that the best strategy for restoring the quality and quantity of aquifer and water flow is balancing the sources and uses of river and groundwater. On other hand, for flood risk management, only management strategy (flood plain management including control of development and construction) was recognized as the best strategy. The results showed that for restoration of a seasonal-urban river, the management strategies have higher priority compared to structural strategies. The proposed framework of this paper can be used in the strategic management of river restoration in other seasonal-urban rivers.
    Keywords: Strategic management, multi-criteria decision making, river restoration, flood safety
  • Elham Kianisalmi, Afshin Honarbakhsh *, Khodayar Abdollahi Pages 1117-1127
    Sensitivity analysis is a common tool to study how changes due to uncertainty in the inputs or parameters affect on the output of the simulating model. The aim of this study is to perform sensitivity analysis and model calibration for the HEC-HMS model with soil moisture accounting (SMA) algorithm. In this research manual and automatic parameter sensitivity analysis was used to calibrate and validate the model in the Beheshtabad Basin. The data (1998 to 2015) was separated into 2 parts, the first 13 years daily data set including discharge, rainfall, temperature and evapotranspiration were used for calibration. While, the second period of 2012 to 2015 was used to test the model validation. The evaluation was based on model efficiency coefficient and root mean square error indexes. The model efficiency coefficient values 0.696 and 0.63 were resulted for both calibration and validation respectively.The root mean square error were found to be 13.2 m3/s and 7 m3/s for corresponding stages.The results of performed sensitivity analysis in both form of automatic and manual have showed the parameters soil storage, tension storage and recession constant have highest sensitivity. This is an indicator for the importance of these factors in continuous modeling in specified catchment.
    Keywords: Sensitivity Analysis, soil moisture accounting, model efficiency coefficient, recession constant
  • Saeid Akbarifard, Heydar Zarei *, Ebrahim Zalaghi Pages 1129-1140
    The waves is important, because of it’s energy and high impact in maritime activities. Considering the effect of wave on marine activities in Chabahar, different factors influencing the wave height were considered in the present study. In this paper, the Wolf Search Algorithm (WSA) was used to predicting wave height in two categories, daily and hourly. For this purpose, the daily data of the year 2007-2011 and hourly data consisting of two month data of the year 2006 were employed. The results of the WSA were compared with Genetic Algorithm (GA) and Harmony Search Algorithm (HS). The WSA had a better performance for both hourly and daily data. So that R2, RMSE, d And MAE predict 0.9497, 0.0704, 0.987 and 0.0483 for hourly prediction and 0.8558, 0.1742, 0.9599 and 0.1138 for daily prediction respectively. The results show the high ability of evolutionary algorithms in wave height prediction in this Region.
    Keywords: Sea Wave height, prediction, Wolf Search Algorithm, Chabahar
  • Masoud Mohammad Ebrahim, Omolbani Mohammadrezapour *, Hadi Akbarzadeh Seghaleh Pages 1141-1150
    Obviously, in any planning for qualitative and quantitative management of water resources, ýestimating the water balance and values of the input and output components that will play an ýimportant role. Several studies in the field of evapotranspiration most complex component of ýthe water balance in the world and many models offered and developedþ.þý Remote Sensing due to ýthe superiority of meteorological methods based on measuring point and water balance is more ýin the works. In this study, performance of Surface Energy Balance (SEBS) model to estimate ýactual evapotranspiration in Sistan plain is studied. For this purpose data from Zehak ýmeteorological stations and the technology of remote sensing and MODIS sensor images used. ýSurface flux of energy balance is calculated for each image pixel and actual evapotranspiration ýwere estimated by the remaining amount of the energy balance at the level. The results were ýcompared with results of two point ground-based data consist of the hay grown on the sidelines ýof Zahak synoptic station and water level of reservoir of Chahnime1. Model showed good ýperformance for both land and water based on correlation coefficient value with 0.78 and 0.89 ýrespectively.ý
    Keywords: Evapotranspiration, Remote Sensing, SEBS, Penman-Monteith, Sistan Plain?
  • Abdollah Pirnia, Karim Solaimani *, Mahmoud Habibnejad Roshan, Ali Asghar Besalatpour Pages 1151-1163
    To analyze surface water quality in the Haraz River, 12 water quality variables accompanied by hydro-climatologic parameters analyzed by Mann-Kendall Non-parametric test during the period of 1991-2015. To detect probable effects of land use changes, these changes also analyzed by GIS in 1991, 2006 and 2015 years. The results showed that most of time series of water quality have significant increasing trend that represents severe reduction in water quality of Haraz river. According to the results of Mann-Kendall test (trend analysis of hydro-climatic parameters, detection of abrupt change point and Kendall τ correlation test) and also land use changes trend, it was concluded that both climatic and land use change can be effective on reducing the quality of water resources so that temperature increase and precipitation decrease on one hand can be led to decrease of some parameters such as Ca2, HCO3- and TH, and on the other hand, these changes together with land use changes can be the main reason of increase in most of parameters such as TDS, EC, Na, Cl-, SAR etc.
    Keywords: Trend analysis, Water quality, Climate variability, Land Use Change, Haraz River Basin
  • Mahmood Arabkhedri *, Feridoun Soleimani, Saeed Nabipay Lashkarian, Feridoun Soltani Pages 1165-1174
    This study was performed in order to monitor and recognize the condition of transported suspended particulates and absorbed heavy metals in Dez river between Shahid Abbaspour Dam and Shotate river Junction and the effect of inflow from two tributaries in Kouzestan province, Iran. We took 38 samples in three steps including a base flow period and two flood events from four gauging sites including Dokouheh on Balaroud, Zourabad on Kohnak, Dezful on Dez upstream and Harmalah on Dez downstream. After sediment filtration, some samples were analyzed by Inductively Coupled Plasma to determine 12 heavy metals. The results showed that the river suspended sediment classified as not polluted by heavy metals for agriculture purpose at least for studies samples. However, the amount of three heavy metals including Cobalt (20-22 ppm), Chrome (88-96 ppm) and Nickel (76-91 ppm) are more than environmental safe thresholds. In addition, the concentration of those heavy metals in downstream station is more than tributaries which is probably due to deposition of coarser sediment particles. Therefore, it can be concluded that the suspended sediments between Dokouheh to Haramalah reach and Zourabad to Haramalah reaches are polluted by three mentioned heavy metals.
    Keywords: heavy metals, Non-source pollutants Suspended sediment, Sediment management
  • Hosein Sadeghi Mazidi, Ommolbanin Bazrafshan *, Abdolreza Bahremand, Arash Malekian Pages 1175-1185
    In this research for choosing the best distribution function for the annual maximum discharge (AMD) in the southern provinces of Iran; The daily discharge of 108 hydrometric stations (1983-2012) were used; Data were fitted with 65 probability distribution functions. After the goodness of fit tests using the statistical calculations, the best distributions function for the AMD was determined and eventually the discharge amounts were calculated with different return periods and compared with the result of the common distribution functions like log- Pearson (III), log- normalIII and Weakby. The result shown, the Waekby distribution functions with the 2.43% and the first rank, the log- PearsonIII with the frequency of 6.13% and the second rank and log- normal III with the frequency of the 5.6% and the third rand, gained the best statistical distribution. The MBE in AMD estimation showed that in 2.5 and 10- year return period, the Weakby statistical distribution and in the 25.5 and 100-year return period. The log- Pearson III statistical distribution has a better estimation. Comparing the RMSE with MAPE in both Weakby and log PearsonIII statistical distribution, it is found that Weakby statistical distribution has a better estimation in the different return periods in this index.
    Keywords: annual maximum discharge, Waekby distribution, log- Pearson (III), goodness of fit tests
  • Iraj Saeedpanah *, Somayeh Mohammadzade Roofchaee Pages 1187-1197
    In this paper, groundwater response to tidal effects in a Coastal Leaky Aquifer is simulated via analytical solutions. The solutions are obtained by application of separation of variables method and Fourier transform method. It is shown that those points of the aquifer near to the coastal shore are much more influenced by the tidal fluctuations in the boundary than the rest of the aquifer. The amplitude of tidal change is significant at points of the aquifer near to the coastal shore and gets smaller with distance from the boundary. In addition, it is shown that groundwater level increases with rises in transmissivity. This phenomenon is more significant when transmissivity is less than 400 m2/hr . Also, the groundwater head rises with rises in recharge rate. The effect of variations in transmissivity and recharge rate on hydraulic head is more significant at points located between 30 and 75 meters and less significant at points near to the coastal shore. The presented analytical solution is compared and verified with those results obtained from MODFLOW.
    Keywords: Analytical solution, Coastal leaky aquifer, Groundwater Flow, Tide, Method of separation of variables, Fourier transformation
  • Sasan Mahmoudi Jam, Seyed Hossein Ghoreyshi Najaf Abadi, Alireza Vafaeinejad *, Ali Moridi, Safa Khazaee Pages 1199-1213
    One of very important problems in correct managing of groundwater resources is finding potential of this resources to correct planning and deciding for use of them. The purpose of this research is potential evaluation of groundwater resources with the hybrid approach to particle swarm optimization algorithm and geographic information systems in Mehran plain. In this regard and due to evaluation of groundwater resources potential in this area, 13 various factors which have a great impact on level of water permeability in ground and groundwater resources formation Including the slope, height, drainage density, fault density, T map, K map, recharge map, landuse map, lithology map, Sy map, depth of groundwater map, well density map and Cl map, were prepared and classified. Then, by PSO algorithm, each map was assigned weight and with overlay method in GIS combined with each other and at the end 2 final groundwater potential map were obtained, once when that optimization equation equal to the well density map (PSO_chah), and once again when that optimization equation equal to the Sy map (PSO_Sy). In this context, PSO_chah map, 2.56% and PSO_Sy map, 2.40% of area determined as areas with very high potential in case of groundwater resources.
    Keywords: Potential Evaluation, Underground Water, Particle Swarm Optimization Algorithm, Geospatial Information Systems
  • Ali Sharifi, Meysam Salarijazi *, Khalil Ghorbani Pages 1215-1225
    The physically-distributed models lead to more reliable results for surface runoff process simulation in basins with complicated physical condition. In this study, rainfall-runoff modeling in Ziarat mountainous basin is investigated using GSSHA physically-distributed model. Digital elevation model, soil type and land use maps prepared and three and two events are considered for calibration and validation. Fitness precision criteria including Nash-Sutcliffe (NSE), Percentage Error in Volume (PEV), Percentage Error in Time to Peak (PETP) and Percentage Error in Peak (PEP) beside visual criterion used for results analysis. Median of PEV, PEP and PETP for calibration and validation steps were (25.3 and 61.5), (5.5 and 11.8) and (4.8 and 0) that indicated underestimation for volume, suitable precision for peak and excellent precision for time to peak estimations. Also, evaluation of simulated hydrographs using visual and NSE criteria confirmed model precision for hydrograph simulation. The results show although soil initial moisture selected based on initial estimation in validation step but the overall precision of model in runoff characteristics estimations is suitable.
    Keywords: Physically-Distributed, Rainfall-Runoff, GSSHA, Ziarat
  • Maryam Hafezparast *, Zohreh Pourkheirolah Pages 1227-1239
    The aim of this study is to preserve the sustainability of the Doiraj watershed in RCP scenarios. The observation and future period in this study is (1987-2015) and (2044-2016). For this purpose, the combined weight of 5 models of Fifth Report (AR5), rcp8.5 scenario, used to assess changes in temperature and precipitation in the coming period. MOTP weighting method to reduce uncertainty of GCM models were used Meteorological drought monitoring in monthly, Seasonal and yearly intervals using Markov chain, frequency analysis and drought indexes SIAP, SPI, Z score and BMDI was calculated. The results showed that long-term average monthly rainfall and temperature at a rate of 14 percent and 2.1 degrees Celsius as compared to the baseline. Markov chain probability of uncertainty precipitation showed, two months without precipitation in winter, spring and autumn, respectively 56, 63 and 52 percent and the chance of precipitation after a month of dry seasons, respectively 44, 35 and 47 percent. Based on the analysis of the indices during the years 2017-2018 than in 2016-2017 wetter and future years in the period 2024-2025 and 2025-2026 wettest years on the basis of this research.
    Keywords: Meteorological drought, AR5, drought indexes, Markov chain, Frequency analysis
  • Hamid Kardan Moghaddam, Mohammad Ebrahim Banihabib *, Saman Javadi Pages 1241-1253
    One of the strategies, is conducting artificial recharge, which is required to be evaluated using sustainability indexes in order to quantify the effects. In this research, a new approach is utilized for evaluation of groundwater system sustainability, combining the indexes, reliability, vulnerability and desirability considering the effect of artificial recharge scenario. First, the effect of Shurab Sivjan artificial recharge project on Birjand aquifer is simulated for a nine-year period, projected to 1404 Hijri (2025 Gregorian) with normal climatic condition, using MODFLOW model. Simulation results show that aquifer system sustainability is higher in the downstream parts, where the Khusf observation well is located, justifying by the groundwater recharge flow direction, low difference between optimum and measured groundwater level, and thin saturated thickness with 55 percent. Evaluation of indexes over the aquifer shows that the artificial recharge project could enhance the system sustainability between 21 to 25 percent according to reduce, constant and increment discharge scenarios. The proposed index in this research can be utilized for the other aquifers as well as in decision-making, because of its ability to define in distributed manner and possibility of evaluating the effects of different scenarios.
    Keywords: Sustainability Index, reliability, vulnerability, Desirability, Artificial recharge
  • Hassan Jangavar, Younes Noorollahi, Ali Emami Meybodi * Pages 1255-1268
    The necessity to preserve the environment and the depletion of fossil fuels for energy production have concerned human attention to the use of alternative and renewable sources. Hence, hydropower plants development is one of the solutions that are using in countries. Since the hydropower plants division into small and large scale, economic and environmental factors plays an important role in choosing the optimal scale of hydropower plants.
    In this study, an analytical and comparative method use in order to determine the economic and environmental effect of the construction of small hydropower plants and their comparison with large hydropower plants. The results indicate that small hydropower plants; in addition to being able to use the minimum potential of water; are economically and environmentally advantages of in comparison with large hydropower plants. Some of the main advantages of small hydropower plants that differentiate them from large hydropower plants are: low investment costs, shorter construction time, reduced greenhouse gas emissions, the proper dispersal of units, enabling capacity for technology transfer and private sector investment capability. These advantages have led small hydropower to be considered as a good alternative to large hydropower plants.
    Keywords: Small hydropower plants, large hydropower plants, Environment factors, Economic factors, RENEWABLE ENERGIES