فهرست مطالب

تحقیقات منابع آب ایران - سال سیزدهم شماره 2 (پیاپی 40، تابستان 1396)

مجله تحقیقات منابع آب ایران
سال سیزدهم شماره 2 (پیاپی 40، تابستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/06/30
  • تعداد عناوین: 19
|
  • ابوذر حاتمی یزد، کامران داوری*، علی یوسفی، بیژن قهرمان صفحات 1-17
    دشت مشهد به دلیل برداشت بیش از حد آب با افت شدید منابع آب زیرزمینی رو به رو است و ادامه این روند باعث اضمحلال آبخوان می گردد. برای برون رفت از این بحران یا بایستی از سایر حوضه ها، تامین آب کرد یا با مدیریت تقاضا، مصرف آب را کاهش داد. پروژه های انتقال آب علاوه بر هزینه زیاد در مبدا و انتقال با عدم قطعیت های فراوان و آینده ای نامطمئن رو به رو هستند. از این رو، امروزه محققین به جای مدیریت تامین بر مدیریت تقاضا و افزایش بهره وری تاکید می نمایند. با این حال تحمیل استراتژی های مدیریت تقاضا بر منافع مصرف کنندگان تاثیر می گذارد و موجب بروز تعارضات متعدد در میان ذینفعان می گردد. این نوشتار بر مبنای نتایج تحقیق روی مدیریت تقاضا از طریق کاهش تعارضات میان کنشگران مدیریت آب (مدیران و مصرف کنندگان آب) در دشت مشهد شکل گرفته است. براین اساس، ابتداء کنشگران این عرصه شناسایی و سپس از طریق جلسات طوفان فکر، مدل مفهومی یا نقشه راه مدیریت آب دشت مشهد استخراج می گردد. در ادامه با ترسیم نقشه های شناختی کنشگران رفته، نقاط تعارض در روابط میان کنشگران شناسایی شده است. پس از آن ریشه ها و عوامل تعارض شناسایی و تحلیل شده است. نتایج نشان می دهد که اولا 6 درصد از تعارضات، جدی؛ 30 درصد اندک و در سایر موارد اتفاق نظر وجود دارد؛ و ثانیا برخی از سازمان های محلی درحل تعارضات مدیریت آب ، نقش مهمتری از سایرین دارند.
    کلیدواژگان: مدیریت تقاضا آب، مدیریت تعارض، نقشه شناختی، کنشگران، دشت مشهد
  • سعیده سامانی*، اصغر اصغری مقدم صفحات 18-31
    انتخاب مدل قابل اعتماد برای شبیه سازی ستون تجربی در شناسایی فرایند های حاکم بر انتقال آلاینده و محاسبه پارامترهای قابل اعتماد ضروری می باشد. هدف این تحقیق تعیین عدم قطعیت همراه با توسعه مدل از طریق تعریف چندین مدل انتقال جایگزین، جهت انتخاب محتمل ترین مدل و بهترین برآورد از پارامترهای مدل انتقال است. در این مطالعه جهت بررسی عدم قطعیت در مدل های ستون تجربی چهار مدل مفهومی مختلف شامل: CDE1 و CDE2 مدل های تعادلی کانوکشن - دیسپرژن، MIM1 و MIM2 مدل های غیر تعادلی متحرک- غیر متحرک از منابع استفاده گردیده است. روش های انتخاب معیار مدل (AIC، AICC، BIC و KIC) برای ارزیابی احتمال مدل های مفهومی جایگزین مورد استفاده قرار گرفت. برای دستیابی به نتایج قابل اعتماد در روش های انتخاب معیار، در محاسبه احتمالات مدل، همبستگی زمانی بین داده ها حذف گردید. نتایج نشان می دهد که در وضعیت سرعت جریان پایین مدل CDE2 به دلیل برقراری شرط تعادل فیزیکی در محیط خاک و در وضعیت سرعت جریان بالا مدل MIM1 دارای بالاترین احتمال و کمترین عدم قطعیت می باشند. محاسبات احتمالات مدل در مرحله صحت سنجی نیز این نتایج را تایید کرد. در نهایت می توان نتیجه گرفت که قابلیت اطمینان از تفسیر داده های مدل از طریق در نظر گرفتن عدم قطعیت مدل های جایگزین افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: عدم قطعیت، احتمال مدل، ستون تجربی، مدل انتقال آلاینده، صحت سنجی مدل
  • سیدجلال الدین میرنظامی، علی باقری * صفحات 32-55
    حفاظت از منابع آب زیرزمینی فرایندی پرتنش است و بیشتر از آنکه یک اقدام فنی به حساب بیاید، نیازمند درگیر شدن با ابعاد اجتماعی و سیاسی است. به همین دلیل، وضعیت مطلوب حکمرانی آب می تواند فراهم بودن شرایط برای موفقیت در اجرای فرایند حفاظت از منابع آب زیرزمینی را رقم زند، زیرا سیستم حکمرانی بیانگر ساختار تنظیم کننده فرایندهای مدیریتی همچون حفاظت از منابع آب است. به همین منظور در این مقاله سعی گردید تا با بهره گیری از نظریه تعاملات بسترمند (Contextual Interaction Theory) چارچوبی برای ارزیابی حکمرانی ارائه شود و علل و عوامل ساختاری شکست سیاست حفاظت از منابع آب زیرزمینی در کشور به روش کیفی مورد تحلیل و بحث قرار گیرد. در این چارچوب، به ارزیابی پنج مولفه سیستم حکمرانی، یعنی سطوح و مقیاس ها، کنشگران و شبکه ها، نگرش به مساله و اهداف غایی، استراتژی ها و ابزار، و نهایتا منابع (مالی، انسانی و...)، از منظر دو معیار کلی گستره و انسجام پرداخته شده است. برای ارزیابی هر یک از مولفه ها از منابع مختلف اطلاعاتی همچون مصاحبه، اسناد و پرسشنامه استفاده شد. اسناد مورد استفاده شامل سیاست ها، راهبردها، برنامه های توسعه و قوانین مرتبط با بخش آب و کشاورزی بودند. همینطور سعی شد تا با مسوولان مرتبط در وزارت نیرو، وزارت جهادکشاورزی، سازمان حفاظت محیط زیست و سازمان مدیریت و برنامه ریزی به صورت نیمه ساختاریافته مصاحبه صورت گیرد. از پرسشنامه نیمه ساختاریافته نیز برای جمع آوری اطلاعات از نمایندگان کمیسیون آب و کشاورزی مجلس شورای اسلامی بهره گیری شد. نتایج ارزیابی نشان می دهد که نه تنها سیستم حکمرانی از عدم جامعیت و توسعه یافتگی (گستره) در تمامی مولفه های پنج گانه حکمرانی رنج می برد، بلکه از منظر هم بستگی و هماهنگی (انسجام) نیز در تمام پنج مولفه شرایط نامطلوبی برقرار است. این وضعیت بدین مفهوم است که حکمرانی فعلی آب برای حمایت از اجرایی شدن سیاست حفاظت، ظرفیت مناسبی ندارد و در نتیجه هدف گیری اصلی برای تقویت پایداری در منابع آب زیرزمینی باید اصلاح و بهبود ساختار حکمرانی باشد.
    کلیدواژگان: ارزیابی حکمرانی، سیستم منابع آب زیرزمینی، حفاظت، اجرای سیاست، ایران
  • محمد قبایی سوق*، حمید زارع ابیانه، ابوالفضل مساعدی صفحات 56-73
    شاخص های تک متغیره برای اهداف و کاربردهای مشخص تا حد زیادی مفید می باشند، اما تصویر جامعی از ویژگی های خشکسالی به عنوان یک پدیده پیچیده ی اقلیمی ارائه نمی نمایند. در این پژوهش با محاسبه ی شاخص های مختلف خشکسالی به عنوان ورودی و استفاده از روش تجزیه به مولفه های اصلی (PCA)، شاخص تجمیعی خشکسالی (ADI) جهت پایش خشکسالی کشاورزی در سطح استان گلستان توسعه داده شد. بدین منظور با استفاده از داده های روزانه هواشناسی در 10 ایستگاه تبخیرسنجی و سینوپتیک موجود در سطح استان گلستان مقادیر پنج شاخص پرکاربرد خشکسالی شامل: بارش استاندارد شده (SPI)، بارش- تبخیر و تعرق استاندارد شده (SPEI)، شاخص خشکسالی پالمر (PDSI)، شاخص Z (مشتق شده از شاخص پالمر) و شاخص رطوبت خاک (SMI) در مقیاس ماهانه طی 33 سال زراعی برآورد شدند. سپس با اعمال روش PCA، شاخص ADI از ترکیب خطی مولفه های حاصل از شاخص های ورودی برای هر یک از ایستگاه های مورد بررسی توسعه داده شد. بر پایه ی نتایج بدست آمده همبستگی قوی (بیشتر از 0.8) بین مقادیر شاخص ADI و SPEI در نواحی مرطوب و ماه های آذر تا اسفند در ایستگاه های مورد بررسی مشاهده شد در حالی که طی ماه های گرم سال (شامل فروردین تا خرداد) از مقدار ضریب همبستگی کاسته شده است. بررسی تطبیقی نتایج شاخص ADI با شاخص SPEI در ماه های مختلف سال به ویژه ماه های اردیبهشت و خرداد نشان می دهد که شاخص ADI به عنوان یک شاخص جامع می تواند اثرات شاخص های خشکسالی ورودی نظیر رطوبت خاک را منعکس و پایش جامع تری را در اختیار دهد.
    کلیدواژگان: مدل توازن آب خاک، روش PCA، شاخص رطوبت خاک(SMI)، شاخص شدت خشکسالی پالمر، استان گلستان
  • علیرضا سرگزی*، مهدیه قویدل صفحات 74-81
    در اقتصاد مبتنی بر کشاورزی که در بیشتر کشورهای در حال توسعه و توسعه یافته رایج است، لزوم طرح ریزی و برنامه ریزی همه جانبه به منظور استفاده از منابع تولید کشاورزی برای دست یافتن به بیشترین بازده اقتصادی ضروری به نظر می رسد. تقاضای آب کشاورزی در ایران روز به روز افزایش می یابد و عرضه آن به دلیل قرار گرفتن ایران در کمربند خشک و نیمه خشک جهان محدود است. به همین دلیل این ماده حیاتی در ایران یکی از مهمترین ارکان توسعه است که توسعه سایر بخش ها در گرو بهره برداری پایدار از آن است. هدف از این پژوهش، تخصیص بهینه منابع آب با استفاده از رهیافت برنامه ریزی فازی و تبیین محور برنامه ریزی در خصوص متغیر تصمیم منابع آب و زمین در شهرستان صومعه سرا واقع در استان گیلان می باشد. برای این منظور با هدف حداکثر کردن بازده برنامه ای و با توجه به محدودیت های سیستمی و آرمانی در سناریوهای مختلف و مقادیر مختلف λ ، نتایج نشان داد که الگوی موجود مصرف آب آبیاری در منطقه مورد مطالعه، بهینه نیست و در تخصیص بهینه زمین، سطح زیر کشت باقلا مازندرانی و لوبیا نسبت به وضعیت موجود بایستی افزایش و برنج کاهش یابد ولی در تخصیص بهینه منابع آب، دو محصول برنج و باقلا در تمامی الگوهای برآوردی، بیشترین تخصیص را نشان دادند. در قیاس این دو الگو، پیشنهاد می شود به منظور استفاده بهینه از عوامل تولید و بیشینه نمودن درآمد کشاورزان و با توجه به اینکه آب بیشتر عامل محدود کننده تولید محصولات کشاورزی نسبت به زمین است، عامل آب محور تصمیم و برنامه ریزی قرار گیرد.
    کلیدواژگان: تخصیص بهینه آب، مدل فازی، الگوی بهینه ی کشت، شهرستان صومعه سرا
  • ابوذر احمدی، سعید علیمحمدی*، سید سعید موسوی ندوشنی صفحات 82-98
    هدف اصلی مطالعه حاضر، ارائه ساختار و روشی برای واسنجی مدل های آب زیرزمینی است. واسنجی خودکار با رویکرد غیرمستقیم مد نظر قرار گرفته و مساله معکوس در مدل سازی آب زیرزمینی به صورت یک مساله بهینه سازی تعریف شده است. برای حل این مساله بهینه سازی غیرخطی از الگوریتم ژنتیک استفاده گردیده است. کمینه سازی جذر میانگین مربع اختلاف میان مقادیر تراز سطح آب مشاهداتی و تراز متناظر محاسبه شده در نرم افزار MODFLOW به عنوان معیار واسنجی و ارزیابی تعیین شده است. مقادیر هدایت هیدرولیکی و آبدهی ویژه (با ناحیه بندی معلوم) نیز به عنوان پارامترهای مدل در نظر گرفته شده است. با ایجاد تغییراتی در کدهای اصلی برنامه MODFLOW-2005 و افزودن الگوریتم ژنتیک به آن، یک برنامه بهینه سازی (MF2005GA_P) به زبان فرترن 90 تهیه شده است که به دلیل تبادل داخلی متغیرهای اصلی (مانند RMSE)، کاهش محسوسی در مدت زمان اجرای برنامه نسبت به رویکرد اتصال کدهای شبیه سازی و بهینه سازی حاصل نموده است. این برنامه بر اساس یک مدل فرضی، توسعه یافته و به صورت اولیه مورد ارزیابی قرار گرفته است. در ادامه آبخوان ابهر به عنوان مطالعه موردی انتخاب و عملکرد برنامه در مقیاس واقعی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این روش، کاهش حدود 40 درصدی RMSE را نسبت به نتایج واسنجی با روش سعی و خطا، نشان داده است.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، مدل سازی معکوس، واسنجی خودکار، الگوریتم ژنتیک
  • هلاله خوشکام، مطهره سعادت پور *، نیما حیدرزاده صفحات 99-114
    در این کار تحقیقاتی مساله تخصیص بهینه بار یک و/یا چند آلاینده در امتداد رودخانه قشلاق با استفاده از مدل شبیه سازی QUAL2Kw و الگوریتم بهینه سازی چندهدفه هوش جمعی ذرات مورد بررسی قرار گرفته است. اهداف تعریف شده در مساله تخصیص بهینه بار آلودگی CBOD، بهبود کیفیت آب رودخانه قشلاق (مینیمم نمودن میزان تخطی غلظت اکسیژن محلول نسبت به مقدار استاندارد در نقاط متعدد پایش) و مینیمم نمودن هزینه های احداث و بهره برداری از واحدهای تصفیه خانه صنعتی و شهری امتداد رودخانه است. همچنین در مساله تخصیص بهینه بار چند آلودگی، بهبود شاخص کیفیت آبی که تجمیع اثر پارامترهای کیفی متعدد (مجموع کلیفرم، غلظت نیتروژن، غلظت فسفر، ذرات معلق و اکسیژن محلول) در نقاط پایش را لحاظ می نماید به عنوان تابع هدف کیفیت آب، تعریف گردید. نتایج نشان می دهند در مساله تخصیص بار CBOD، در صورت عدم تصفیه مجموع قدر مطلق تخطی اکسیژن محلول از مقدار استاندارد در نقاط پایش 5/4 میلی گرم بر لیتر و در صورت عدم تخطی از استاندارد، مجموع هزینه احداث و بهره برداری از تصفیه خانه ها در مدت 25 سال حدود 290 میلیارد ریال خواهد بود. همچنین در مساله تخصیص بهینه بار چند آلاینده، هزینه های تصفیه خانه ها افزایش قابل توجهی نسبت به مساله تخصیص بار یک آلاینده می یابد.
    کلیدواژگان: الگوریتم هوش جمعی ذرات چند هدفه، تخصیص بهینه بار آلودگی، مدل QUAL2Kw، شاخص کیفی آب، رودخانه قشلاق
  • سارا لطفی*، شهاب عراقی نژاد صفحات 115-126
    بازیگران، نقش قابل توجهی در پایداری سیستم های منابع آب دارند. اهمیت نقش بازیگران، لزوم در نظر گرفتن و مدل سازی این سیستم ها را از دیدگاه اجتماعی-اکولوژیکی روشن می سازد. مدل های عامل بنیان ابزاری قدرتمند در زمینه مدل سازی سیستم های اجتماعی-اکولوژیکی هستند که در سال های اخیر، استفاده از آن در زمینه های مختلف و به خصوص مدیریت منابع آب افزایش قابل توجهی داشته است. در این مقاله ضمن معرفی کلی رویکرد مدل سازی عامل بنیان، به بررسی چهار چالش اصلی پیش رو در زمینه مدل سازی سیستم های پیچیده منابع آب پرداخته شده است: طراحی رفتار عامل ها؛ برقراری ارتباط بین بخش اجتماعی و اکولوژیکی؛ مکانی کردن مدل؛ کالیبراسیون، صحت سنجی و اعتبارسنجی. با توجه به این که بخش کشاورزی عمده ترین مصرف کننده منابع آب به حساب می آید، در این مقاله سعی گردید تا از تحلیل مقاله های معتبر و با ارجاعات بالا در همین زمینه، برای روشن ساختن چالش های پیش رو و ایجاد نگرشی صحیح در رابطه با بکارگیری این مدل ها در زمینه مدیریت منابع آب استفاده گردد.
    کلیدواژگان: مدل سازی عامل بنیان، عامل، سیستم منابع آب، اجتماعی، اکولوژیکی، چالش های مدل سازی
  • نسترن نوری *، علیرضا مساح بوانی صفحات 127-139
    در این مطالعه، روشی به منظور بررسی فرض نیاز به تغییر در منحنی فرمان مخازن سدها، در دوره آتی و در شرایط رخداد تغییراقلیم ارائه شده است. بدین منظور، با هدف سازگاری میزان رهاسازی از سد با شرایط اقلیمی آینده، مدلی برای ارزیابی اثرات تغییراقلیم بر عملکرد مخزن پیشنهاد شده است. روش پیشنهادی شامل مدل لارز (LARS-WG) برای تبدیل خروجی های مدل گردش عمومی جو (AOGCM) تحت سه سناریوی انتشار A1B، A2، B1 به مقیاس محلی، مدل بارش-رواناب تهیه شده توسط جکمن و هورنبرگر (IHACRES) جهت شبیه سازی جریان ورودی به مخزن در دوره آتی (2030-2017) (واسنجی شده با آمار دوره پایه (2006-1993)) و مدل بهینه سازی فراکاوشی الگوریتم ژنتیک (GA) جهت بهینه سازی مقدار آب رهاسازی شده از مخزن می باشد. در نهایت، منحنی فرمان بهره برداری سد برای دوره زمانی گذشته و آینده (در سه سناریوی A1B، A2، B1 ) محاسبه شده است. نتایج کاربرد متدولوژی پیشنهادی در تعیین منحنی فرمان سد دز در استان خوزستان، نشان داد که علیرغم اصلاح منحنی فرمان با هدف حداقل میزان کمبودها، در شرایط تغییراقلیم در دوره آتی، شاخص تامین آب، کاهش می یابد که میزان این کاهش حدود 7/1 تا 7/5 درصد در شرایط رخداد سناریوهای A2، B1 و A1B بوده است. در صورت عدم اصلاح منحنی فرمان، میزان کمبودها به مراتب بیشتر خواهد بود. درنهایت باید گفت که نادیده گرفتن اثر تغییراقلیم و استفاده از نحوه بهره برداری از مخزن دوره پایه برای دوره آینده، موجب کاهش درصد تامین آب برای تخصیص های در نظر گرفته شده خواهد شد.
    کلیدواژگان: تغییراقلیم، بهره برداری مخزن، الگوریتم ژنتیک، سد دز
  • معصومه زرعکانی، علیرضا شکوهی*، ویجی پی سینگ صفحات 140-153

    جریان رودخانه ها رژیمی پویا و دینامیک بوده و از اجزای مختلفی تشکیل شده است. جریان های کم، سیلاب های کوچک و سیلاب های بزرگ بخش های مهمی از این جریان را تشکیل می دهند و نقش خاصی را در سلامت محیط زیست رودخانه ها ایفا می کنند. تا کنون در بهره برداری از رودخانه های کشور بدون توجه به نقش این اجزا جریان ثابتی به محیط زیست رودخانه اختصاص داده شده است که می تواند خطرات زیست محیطی زیادی به دنبال داشته باشد. در این مقاله با برداشت از ایده روش اجزای سازنده به توسعه یک روش جامع نگر در شرایط کمبود داده پرداخته شده و با تعریف معیارهای مورد نیاز، جریان های زیست محیطی رودخانه به عنوان مهمترین اجزای رژیم اکولوژیکی انتخاب شدند. در این تحقیق معیارهای مورد استفاده برای تعریف آستانه های مورد نیاز برای تعیین رژیم جریان مطلوب عبارت بودند از: فراهم آوردن شرایط مناسب هیدرولیکی برای موجودات زنده درون رودخانه، حفظ مورفولوژی بستر رودخانه، حفاظت از شکل آبراهه اصلی، نگهداری از پوشش گیاهی اطراف رودخانه و همسویی با اقلیم حاکم بر حوضه آبریز . براساس نتایج، درصورت استفاده از جریان رودخانه برای شرب و صنعت دبی حاصل از روش هیدرولیکی حداکثر انحنا، و در صورت تامین آب کشاورزی، ترکیبی از حداقل دبی تاریخی و دبی حاصل از روش Q95، برای حفظ شکل و مرفولوژی رودخانه و همچنین دبی شستشو سیلاب 2 ساله و برای تغذیه سیلابدشتها سیلاب 5 ساله درنظر گرفته شد. بدین ترتیب نتیجه این تحقیق معرفی رژیم جامع اکولوژیکی با تعریف آستانه های لازم در شرایط کمبود داده برای حفظ یک رودخانه سالم در چهارچوب مدیریت جامع حوضه آبریز می باشد.

    کلیدواژگان: اجزاء جریان زیست محیطی، روش جامع نگر ساده، رژیم اکولوژیکی، رودخانه
  • میثم مجیدی *، امین علیزاده، علیرضا فریدحسینی، مجید وظیفه دوست صفحات 154-169
    پیچیدگی فرآیند تبخیر از پیکره های آبی مانند دریاچه ها و مخازن سدها، کمبود اطلاعات کافی و معتبر مورد نیاز و از طرفی عدم اتکای مدیریت این منابع و مخازن به داده های زمانی و مکانی دقیق تر، موجب کند شدن پیشرفت های تحقیقاتی و کاربردی در این زمینه نسبت به سایر مولفه های هیدرولوژیکی شده است. مدیریت و بهره برداری از ذخایر سدها به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک نیاز به برآوردهای مطمئن تری از تبخیر دارد. این وضعیت در شرایطی مانند سد دوستی که منبع استراتژیک تامین بخش وسیعی از آب شرب مشهد نیز می باشد، اهمیتی دوچندان می یابد. در این تحقیق، روشی جدید برای برآورد تبخیر از پیکره های آبی با ارائه حل متفاوتی از معادله بیلان انرژی توسعه داده شد. این موضوع از طریق تعریف سطح مرجع و حل همزمان معادله بیلان انرژی برای دو سطح آب و سطح مرجع صورت پذیرفت. در این روش که بیلان انرژی آب و سطح مرجع (RWEB) نام گرفت، از داده های دما و تابش خالص استفاده شده است. از آنجا که داده های ورودی مورد نیاز روش پیشنهادی، قابلیت برآورد با استفاده از فناوری سنجش از دور را دارا می باشد، لذا الگوریتم سنجش از دوری روش پیشنهادی RWEB توسعه داده شد که طی آن پارامترها و برآوردهای تبخیر به صورت توزیعی برای دریاچه سد دوستی حاصل گردید.
    کلیدواژگان: بیلان انرژی، تبخیر، توسعه مدل، سنجش از دور، سد دوستی
  • عبدالرضا کاشکی، حسن حاجی محمدی* صفحات 170-181
    به منظور بررسی بارش های فوق سنگین برف در بازه زمانی 1ژانویه تا 3 فوریه در شمال کشور از گزارش سازمان هواشناسی مبنی بر ارتفاع برف در روزهای مورد نظر استفاده شد. به گفته سازمان در 4 روز برفی معادل 5/1 تا 2 متر و در برخی نواحی به بیش از 3 متر نازل شده است. در ادامه برای تحلیل الگوهای گردشی بوجود آورنده بارندگی مذکور از داده های دمای هوا، ارتفاع ژئوپتانسیل، فشار تراز دریا، مولفه های مداری و نصف النهاری باد، سرعت قائم(امگا) و دمای سطح آب با تفکیک 2.5×2.5 درجه از تارنمای مربوط به مرکز ملی پیش بینی محیطی/علوم جوی آمریکا (NCEP/NCAR) اخذ و نقشه های همدید تهیه شد. نتایج نشان داد در زمان رخداد برف سنگین، تشکیل و حرکت شرق سوی پرفشار سطحی واقع در نواحی شرق اروپا و استقرار یک سیستم مانع در تراز 500 هکتوپاسکال در منطقه یاد شده و تشکیل ناوه بسیار عمیق با محور شمال شرق- جنوب غرب بر روی دریای خزر سبب شده تا منطقه در زیر تاوایی مثبت قرار گرفته و ناپایداری حاصل سبب نزول برف گردد. از طرفی ناهنجاری دمای سطح آب در نواحی جنوبی دریاچه به بیش از 2 درجه سانتی گراد رسیده که هم سبب انتقال رطوبت به توده هوای سرد وارد شده به منطقه و هم باعث بوجود آمدن گردایان شدید دما گشته که موجبات تشکیل جبهه در منطقه خزری را فراهم کرده است. وضعیت تاوه قطبی نیز به گونه ای است که پربند مربوط به آن در ماه ژانویه و فوریه دقیقا بر روی منطقه قرار گرفته و شرایط را تشدید کرده است.
    کلیدواژگان: برف سنگین، الگوهای سینوپتیک، ناوه عمیق، دمای سطح آب، تاوه قطبی، شمال ایران
  • مهدی ضرغامی، محمدرضا سفیدی *، علی نیکجوفر صفحات 182-190
    با توجه به اهمیت محاسبه و کنترل میزان آب بدون درآمد، ارائه راهکار جهت کاهش آن از اهمیت زیادی برخوردار بوده، ولی با این وجود در کشور ما تحقیقات کاربردی کمتری به صورت مطالعه موردی انجام شده است. لذا در این تحقیق یکی از روستاهای استان آذربایجان شرقی به عنوان منطقه مورد مطالعه برای ارزیابی دقیق انتخاب گردیده است. ابتدا اطلاعات اولیه با پیمایش محلی (1150 کنتور) و نیز تست کنتورهای خانگی و کنتورحجمی اصلی روستا (بر اساس نشریه 556) بدست آمده است. همچنین میزان میانگین مصرف آب در هر ماه و خطاهای مربوط به هدررفت ظاهری برای منطقه مورد مطالعه براساس استاندارد انجمن جهانی آب (IWA) محاسبه شده است. سپس با استفاده از نتایج پیمایش محلی، رفتار مشترکین مشخص و تاثیر این رفتار در افزایش میزان هدررفت بررسی گردیده است. در گام بعدی با استفاده از روش تصمیم گیری گروهی بوردا با سه تصمیم گیر و از میان هشت روش مطرح، بهبود کنتورهای مشترکین به عنوان موثرترین راهکار برای کاهش میزان آب بدون درآمد به مدیر متولی در صنعت (جهت تعمیم به سایر روستاها) توصیه شده است.
    کلیدواژگان: آب بدون درآمد، هدررفت آب، تصمیم گیری گروهی، روستای شیرامین
  • مژگان میرزایی، عیسی سلگی*، عبدالرسول سلمان ماهینی صفحات 191-198
    مهمترین آلاینده هایی که باعث ایجاد آلودگی آب می شوند، نیتروژن و فسفر موجود در رواناب کشاورزی هستند که به آلودگی غیرنقطه ای موسوم هستند. در این پژوهش از مدل L-THIA برای نمایش توزیع مکانی کل فسفر، کل نیتروژن، نیترات-نیتریت، مواد جامد محلول و مواد جامد معلق و از نرم افزار SPSS جهت بررسی ارتباط آن با کاربری های اراضی در حوضه آبخیز زاینده رود، استفاده شد. جهت بررسی اثر کاربری اراضی بر پارامترهای کیفیت آب رودخانه تعداد 5 زیر حوضه که دارای بیشترین تنوع کاربری اراضی بودند انتخاب و با نرم افزار ArcView به کمک برنامه جنبی HEC-GeoHMS، مرز زیرحوضه آبخیز و نسبت کاربری های اراضی مختلف مربوط به هر زیرحوضه تعیین گردید. سپس در هر زیرحوضه یک ایستگاه تعیین شد و میزان آلاینده ها طی یک دوره یکساله از فروردین 94 تا فروردین 95 مورد پایش قرار گرفت. نتایج آماری و ضریب همبستگی پیرسون حاکی از آن است که ارتباط معنی داری بین کاربری کشاورزی با همه آلاینده های مورد بررسی به جز فسفر محلول، بین اراضی مسکونی و بایر و همه آلاینده ها به جز مواد جامد محلول و نیترات-نیتریت و بین اراضی مرتعی و جنگلی و مواد جامد محلول وجود دارد. با بررسی پهنه های تجمع میزان فسفر و نیتروژن در حوضه آبخیز و شناسایی محیط هایی که میزان این مواد بالاست، می توان اقدامات مدیریتی جهت کاهش میزان مصرف نیتروژن و فسفر و در نهایت کاهش میزان آلودگی در حوضه آبخیز به عمل آورد.
    کلیدواژگان: آلاینده ها، رواناب، مدل L-THIA
  • زهرا جهاندیده، بهرام بختیاری*، کوروش قادری صفحات 199-206
    حداکثر بارش محتمل بزرگ ترین عمق بارش در یک تداوم معین و ممکن است. در این مطالعه، استخراج منحنی های عمق- مساحت- تداوم (DAD) جهت برآورد حداکثر بارش محتمل 24 ساعته (PMP24) با استفاده از دو نگرش آماری هرشفیلد و برآورد عامل فراوانی (km) مناسب در استان فارس مدنظر می باشد. به این منظور از داده های حداکثر باران 24 ساعته ((P24)max) با دوره آماری 12 تا 61 ساله ی 52 ایستگاه واجد آمار طولانی مدت واقع در این استان استفاده گردید. مقادیر km در نگرش اول و دوم به ترتیب، در محدوده 4/18- 3/15 و 8/6- 6/1 و PMP24 متناظر در محدوده 850- 280 و 380- 112 میلی متر برآورد شدند. مقادیر PMP24 با دوره بازگشت های 50 و 100 سال به ترتیب 714 و 771 میلی متر محاسبه گردید. نتایج نشان دهنده کاهش 75 درصدی km نگرش دوم نسبت به نگرش اول در منطقه مطالعاتی می باشد. نسبت PMP24 به (P24)maxدر نگرش اول و دوم به ترتیب 4/7-6/2 و 7/2-4/1 به دست آمد. لذا اطمینان پذیری نگرش دوم نسبت به نگرش اول بیشتر می باشد. هم چنین نقشه های هم مقدار PMP24 در منطقه مطالعاتی برای دو نگرش با استفاده از مدل رقومی ارتفاع در محیط نرم افزاری ArcGIS 10.3 ترسیم و منحنی های DAD و کاهش سطح هریک از نگرش ها تعیین شدند. کاربرد این منحنی ها تبدیل PMP24 نقطه ای به منطقه ای را در استان فارس امکان پذیر می سازد.
    کلیدواژگان: حداکثر بارش محتمل (PMP)، روش آماری، منحنی کاهش سطح، عامل فراوانی، استان فارس
  • علی آهنی، مجتبی شوریان* صفحات 207-214
    در سال های اخیر، تکنیک های مدل سازی داده مبنا کاربردهای فراوانی در مطالعات هیدرولوژی و مهندسی منابع آب یافته اند. توسعه مدل های برآورد یا پیش بینی رواناب رودخانه، یکی از زمینه های مطالعاتی است که این تکنیک ها در آن کاربرد زیادی دارند. در مطالعه حاضر، چهار تکنیک مدل سازی داده مبنا، شامل رگرسیون خطی چندگانه، K نزدیک ترین همسایه، شبکه های عصبی مصنوعی و سیستم های استنتاج عصبی - فازی تطبیقی به منظور تشکیل مدل های پیش بینی رواناب مورد استفاده قرار گرفته و نتایج حاصل بررسی شده است. همچنین تاثیر انتخاب چند سناریوی مختلف در انتخاب متغیرهای ورودی ارزیابی شده است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که استفاده از داده های جریان ماه های قبل در مجموعه داده های مورد استفاده جهت پیش بینی می تواند سبب بهبود دقت نتایج مدل ها شود. به علاوه، مقایسه عملکرد کلی تکنیک های مدل سازی، بیانگر برتری نتایج حاصل از به کارگیری تکنیک KNN نسبت به سایر تکنیک ها می باشد. در میان مدل های برگزیده تکنیک های مختلف نیز، مدل برگزیده KNN برای حالت استفاده از داده های جریان با ضریب همبستگی خطی 84/0 بین داده های مشاهداتی جریان و پیش بینی های مدل و مقدار شاخص خطای RMSE برابر 64/2 بهترین عملکرد را به نمایش گذاشت.
    کلیدواژگان: پیش بینی جریان رودخانه، مدل سازی داده مبنا، رگرسیون خطی چندگانه، K نزدیک ترین همسایه، شبکه عصبی مصنوعی، سیستم استنتاج عصبی - فازی
  • اکبر شیرزاد *، احمدرضا عبدالهی پور ارکی صفحات 215-220
    پژوهش حاضر مبتنی بر ارائه روش بهینه سازی با الگوریتم ژنتیک برای طراحی شبکه های جمع آوری فاضلاب است. به منظور تدوین مدل بهینه سازی، با مطالعه فهرست بهای پایه شبکه جمع آوری فاضلاب، صورت جلسات کارگاهی و صورت وضعیت های پیمانکاران، تابع هزینه ای بر اساس متغیرهای شیب و قطر لوله ها استخراج شده و به عنوان تابع هدف کمینه سازی هزینه به کار گرفته شده است. نتایج حاصله نشان دهنده کارایی مدل بهینه سازی ارائه شده در کمینه سازی هزینه اجرای شبکه های جمع آوری فاضلاب است؛ به طوری که استفاده از این مدل در طراحی شبکه جمع آوری فاضلاب شهر ارومیه، کاهش 13 درصدی هزینه اجرا را به دنبال دارد. از مزیت های این مدل، توجه به مسائل اجرایی و عدم ایجاد منهول ریزشی در نقاط اتصال لوله ها می باشد. در این پژوهش همچنین با ارائه روشی برای محاسبه آب باران، تاثیر آب باران در طراحی شبکه های فاضلاب مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصله برای شبکه جمع آوری فاضلاب شهر ارومیه بیانگر ورود مقادیر قابل توجه آب باران (تا 10 برابر دبی فاضلاب) به داخل شبکه بوده و اعمال آب باران در محاسبات طراحی منجر به افزایش قابل توجه سایز لوله ها و هزینه اجرای شبکه می شود.
    کلیدواژگان: شبکه جمع آوری فاضلاب شهری، منهول ریزشی، آب باران، بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک
  • محمد هادی فتاحی*، محسن تراهی صفحات 221-225
    مطالعات اخیر اهمیت روش توسعه فضای فاز (PSR) به روش تاخیر زمانی را به عنوان روشی برای شناسایی آشوب (Chaos) به اثبات رسانده است. هدف از این مطالعه بررسی روش توسعه فضای فاز و تفسیر آنچه که در دیاگرام فضای فاز ترسیم می شود، می باشد. در این پژوهش دبی روزانه، هفتگی و ماهانه بند بهمن، واقع بر رودخانه قره آغاج در بین سال های 1348 تا 1385 مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا بعد تعبیه به روش هندسه سیمپلکتیک (Symplectic Geometry) برابر با 3 محاسبه گردید. سپس فضای فاز به روش تاخیر زمانی ترسیم گردید. برخلاف روش های پیچیده و محاسباتی مرسوم، همه ی این نتایج با مشاهده و در حداقل زمان حاصل می شود که به قرار زیر است: داده های ماهانه آشوبی تر از داده های هفتگی و روزانه می باشد که نشان می دهد زمان بهینه به یک ماه نزدیکتر است. محل قرار گیری بارندگی های شدید قابل تشخیص است. جریان ثابت رودخانه به صورت روزانه بین دبی 0 تا 140، هفتگی بین دبی 1.5 تا 60 و ماهانه بین دبی 1 تا 23 متر مکعب بر ثانیه قرار گرفته است. نوع جریان رودخانه، ثابت یا فصلی، قابل شناسایی است.
    کلیدواژگان: تئوری آشوب، فضای فاز، بعد نهشتن، رودخانه قره آغاج، بند بهمن
  • بهاره پیرزاده*، مسعود افسری، سیدآرمان هاشمی منفرد، عباسعلی قادری صفحات 226-232
    شناسایی و پایش کیفیت منابع آب به منظور شناخت از کیفیت آب متناسب با مصارف مختلف به عنوان یکی از گام های اصلی مدیریت کیفیت منابع آب از جایگاه ویژه ای برخوردار است. برای استان سیستان و بلوچستان با توجه به قرار گرفتن در منطقه گرم و خشک با کمبود منابع آبی قابل استفاده این اصل مهمتر نیز جلوه می کند. هدف از این پژوهش پیش بینی پارامترهای کیفی آب بدون روند در چاه نیمه های سیستان به وسیله شبکه عصبی شعاعی پایه 1(RBF) و مقایسه آن با زنجیره مارکف است. برای این منظور از داده های برداشت شده اکسیژن محلول، دما، فیتوپلانکتون، زئوپلانکتون، آمونیاک و فسفر استفاده شده و روندیابی این پارامترها به دو روش نامبرده انجام گرفته است. میزان خطای میانگین شبکه عصبی RBF برای پارامترهای مذکور به ترتیب حدود 5/5، 7/7، 8/12، 6/5، 4/52 و 1/4 درصد و میزان خطای زنجیره مارکف به ترتیب حدود 2/11، 9/8، 3/5، 9/12، 9/33 و 4/8 درصد به دست آمد. در مجموع برای پارامترهای کیفی بررسی شده در این پژوهش، شبکه عصبی RBF نتایج بهتری نسبت به زنجیره مارکف ارائه داده است.
    کلیدواژگان: شبکه عصبی شعاعی پایه، زنجیره مارکف، چاه نیمه سیستان، پارامترهای کیفی آب
|
  • A. Hatami Yazd, Kamran Davari *, A. Yousefi, B. Ghahraman Pages 1-17
    Mashhad Plain have faced sever qualitative and quantitative depletion in groundwater resources due to over exploitations in recent years. The plausible solutions to this crisis would be either to transfer water from other basins or to obtain appropriate managerial measures to decrease water demands. The first option definitely need considerable investments in the origin and destination basins and face uncertainties and challenges over time. Accordingly, researchers suggest the management of water demands through the optimal use of available water resources, instead of external water supply projects. Demand management strategies could however and on the other hand affect the interests of costumers and create conflicts among stakeholders. In this paper, the possible reduction of demands through reducing the conflicts among actors of water resources in Mashhad Plain (i.e. managers and costumers) were studied. In this regard, the actors of water resources in Mashhad Plain were firstly identified and then, through brainstorming sessions devised the road map and/or conceptual model for managing water resources. In the next step, the actors’ cognitive maps about water resources were studied and the conflicting elements were identified. Finally, the cause-effect relationships were analyzed. The results showed that actors had serious conflicts over 6 items. There were small conflicts over 30 percent of the elements and compromises could readily be achieved over the rest. The results also showed that some actors might have more significant roles in conflict resolution.
    Keywords: Water Demand management, Conflict management, cognitive map, Actors, Mashhad Plain
  • S. Samani *, A. Asghari Moghadam Pages 18-31
    To assess the uncertainty of contaminant transport models in column experiments it is essential to select reliable models for simulating column experiments and estimation of reliable parameters in order to identify the processes governing contaminant transport. So the overall goal of this study is to specify the uncertainty associated with the model development by defining several conceptual models and selecting the most probable model and the best estimate of contaminant transport model parameters and model prediction. For exploring uncertainty in column experiment we considered four models from the literature including the equilibrium and non-equilibrium convection dispersion models i.e. CDE1 and CDE2 convection-dispersion models and MIM1 and MIM2 mobile-immobile models. The model selection criteria were used to evaluate the probabilities of the four models. Using the full covariance matrix that considers residual correlation has caused definitive recommendations on the basis of AIC, AICc, BIC, and KIC statistics and the model probability. The result showed that for the slow flow case due to the satisfaction of the equilibrium assumption the CDE2 and for the high flow case MIM1 were receiving the highest model probability and the least uncertainty. Finally it is concludes that the reliability of the model’s data interpretation can be improved by considering alternative transport processes and quantifying uncertainty in the experiment.
    Keywords: uncertainty, Model probability, Column experiment, Contaminant transport model, Cross validation
  • S.J. Mirnezami, A. Bagheri * Pages 32-55
    With no doubt, conservation of groundwater resources is a contested process which demands for getting involved with social and political dimensions, rather than a single technical action. Thus, desirable state of the water governance can facilitate implementation of the groundwater conservation process, because governance system implies for a regulating structure of management processes such as water resource conservation. Presenting a framework for the assessment of the governance process based on the Contextual Interaction Theory, this paper aims to analyze and discuss the structural causes of failure in the groundwater conservation policies in Iran. In the framework, we assessed five elements of a governance system from the perspective of two general criteria of extent and coherence. These five elements are scales and levels, actors and networks, problem perspectives and goal ambitions, strategies and instruments, and finally the resources (financial, human, …). Different sources of data are used in this research, including national documents, interviews and questionnaire. Semi-structured interviews are done with elites in Ministry of Energy, Ministry of Jahad-Agriculture, Department of Environment, and Management and Planning Organization. To gather the Parliament Members’ opinions, a semi-structured questionnaire is used. The assessment results showed that not only the governance system suffers from the lack of comprehensiveness and development (extent) in all of the five governance elements, but also the relatedness and coordination (coherence) of the elements are in poor conditions for all five. This situation indicated that the current system of water governance has a poor capacity to support implementation of the conservation policies and therefore the main target for enhancing sustainability in the groundwater resources should shift towards amendment and improvement of the water governance structure
    Keywords: Governance assessment, Groundwater resource system, Conservation, Policy implementation, Iran
  • Mohammad Ghabaei Sough *, H. Zare Abyaneh, A. Mosaedi Pages 56-73
    Univariate indices can be useful for certain purposes but are unable to comprehensively monitor drought characteristics as a complex climate phenomenon. In this study, to monitor agricultural drought conditions in Golestan province, the multivariate index ADIhas been developed based on Principle Component Analysis (PCA) technique using the results of drought indices as inputs. For this purpose the daily metrological variables from 10 synoptic and evaporative stations were obtained for 33 hydrological years to compute the values of 5 drought indices i.e. Standardized Precipitation Index (SPI), Standardized Evapotranspiration–Precipitation Index (SPEI), Palmer Drought Severity Index (PDSI), Z-Index, and Soil Moisture Index (SMI) in monthly timescale. Then by applying PCA technique and considering all established components, the ADI drought index was developed based on linear combinations of derivation components for each of the studied stations. Finally the ADI results were compared to common indices such as SPEI and SPI. The results showed a strong correlation coefficient between ADI and SPEI indices in wet regions and months of November to March based on Kendal –Tau (greater than 0.8). The degree of correlation were reduced during warm months of April to June. Comparative study on the results of ADI and SPEI showed that the ADI index as a multivariate index could reflect the effects of input drought indices such as SMI and Z-Index and present a more comprehensive drought monitoring
    Keywords: Soil–Water Balance Models, PCA technique, Soil Moisture Index (SMI), Palmer Drought Severity Index, Golestan province
  • A. Sargazi *, M. Ghavidel Pages 74-81
    In an economy based on agriculture, which has expanded in many developing and developing countries, the need for comprehensive planning and planning for the use of agricultural inputs is essential in order to maximize economic profit. The demand for agricultural water in Iran is increasing day by day and its supply is limited due to the presence of Iran in the dry and semi-arid belt of the world. For this reason, this vital ingredient in Iran is one of the most important pillars of development, and the development of other sectors depends on sustainable exploitation. The purpose of this research is to determine the optimal allocation of water resources using the fuzzy planning approach and explain the planning axis on the water and land resource decision variable in the city of Some Sara, Gilan province. For this purpose, with the aim of maximizing gross margin and due to system limitations and goals in different scenarios and different values of λ , The results showed that the cropping pattern in the studied area was not efficient and the acreage of bean should be increased compared to rice which should be more limited in the pattern. In addition, rice and beans absorbed the higher water allocations in both models. It is recommended that for optimum use of productions factors and the farmer's income, and since water is a limiting factor in agricultural production compared to land, proper scheduling must be considered.
    Keywords: Optimal Water Allocation, Fuzzy Model, Optimum Cropping Pattern, Someh Sara Monastery
  • A. Ahmadi, S. Alimohammadi *, S. S. Mousavi Nadoushani Pages 82-98
    The main purpose of this study was developing a framework for the calibration of groundwater models. The automatic calibration with indirect approach has been considered and inverse problem in groundwater flow modeling was defined as an optimization problem. For solving the nonlinear optimization problem, genetic algorithm has been used. Minimizing the root of mean square deviation between observed and the corresponding computed heads in MODFLOW was considered as a calibration and evaluation criterion. Also, the hydraulic conductivity and specific yield (with known zonation) have been considered as model parameters. Changing some part of MODFLOW-2005 source codes and embedding the genetic algorithm, an optimization program (MF2005GA_P) has been developed in FORTRAN 90. Internal exchange of main variables (e.g. RMSE) has decreased the execution time noticeably compared to the approach that linked optimization and simulation codes. The program has been developed and primarily evaluated based on a hypothetical model. Next, Abhar aquifer was selected as a case study and the program performance in a real scale has been investigated. The results have shown about 40 percent decrease in RMSE compared to the trial and error calibration results.
    Keywords: Groundwater, Inverse modeling, Automatic calibration, Genetic algorithm
  • H. Khoshkam, M. Saadatpour *, N. Heidarzadeh Pages 99-114
    In this research, single/multi waste load allocation problems are assessed with QUAL2Kw and multi objective particle swarm optimization (MOPSO) algorithm tools. Improving water quality in Gheshlagh River (minimizing DO violation from standard value) and minimizing the costs of construction and operation of municipal and industrial wastewater treatment plants are defined as objective functions in CBOD waste load allocation problem. Improving the integrated water quality index (which integrates the effects of T. Coliform, nitrogen concentration, phosphorous concentration, total suspended solid, and dissolved oxygen) in various monitoring stations is defined as water quality objective in multi waste load allocation problem. The results showed that in CBOD waste load allocation problem with no water treatment plant, the sum of DO violation in various monitoring stations was 4.5 mg/L. Also for no water quality standard violation, the construction and operation cost of wastewater treatment plant would be 290 ×109 Rials in 25 years. In multi waste load allocation problem the wastewater treatment plant costs increased considerably compared to the single waste load allocation problem.
    Keywords: Multi-Objective Particle Swarm Optimization Algorithm, Optimum Waste Load Allocation, Qual2kw Model, Water Quality Index, Gheshlagh River
  • Sara Lotfi *, S. Araghinejad Pages 115-126
    Actors involved in water resources system play a great role in sustaining it. The importance of this role signifies the necessity for taking into consideration the social-ecological aspects in modeling such systems. Agent-based models are powerful tools in modeling social-ecological systems with evolving applications in different fields, especially water resources management, in recent years. In this paper, a general introduction of the agent-based modeling approach is presented and four main challenges in modeling water resources systems with these models i.e. Designing agents’ behaviors, linking social and ecological sections, spatial representation, and calibration, verification and validation have been discussed. Considering agricultural sector as the main user of water, well credited papers with high citations in this regard were analyzed to clarify the challenges and build a reliable approach for application of these models in water resources management.
    Keywords: Agent-based modeling, Agent, Water resources system, Social-ecological, Modeling challenges
  • N. Nouri *, A.R. Massah Bavani Pages 127-139
    this study, a methodology is proposed to investigate the hypothesis that states the needs to change dam reservoir rule curves for the future and under climate change conditions. To adapt values of reservoir release to future climatic conditions a model is proposed for evaluation of climate change impacts on reservoir performance. The proposed methodology included LARS-WG model for transformation of CGCM model output under three emission scenarios of A1B, A2, B1 to regional scale, IHACRES model for simulating inflow stream to reservoir for future period of 2017-2030 validated using baseline data (1993-2006), and the evolutionary optimization model of Genetic Algorithms (GA), whcih is used to optimize reservoir operation. Finally, rule curve of dam operation was calculated for the past and future period according to three emission scenarios of A1B, A2, B1. Applying the proposed methodology in determination of rule curve in Dez Dam located in Khouzestan province showed that despite the modification of rule curve in order to achieve less values of shortages under climate change conditions for the future period, water supply security index would nevertheless decrease. The reduction percent would be between 1.7 to 5.7 percent under scenarios A2, A1B and B1. If the rule curve is not modified, higher values of shortages would occure. Finally, it should be mentioned that ignoring the effects of climate change and using baseline period’s operation rules for future period will reduce water supply security percentage.
    Keywords: Climate change, Reservoir operation, Genetic algorithm, Dez dam
  • M. Zarakani, A. Shokoohi *, V.P. Singh Pages 140-153

    River flow regime is dynamic and comprises different characteristics. Low flows, small floods, and high floods are among the most important components of the regime and play special roles in retaining the river in a healthy condition. Allocating the minimum environmental flow as a fixed figure, disregarding these important components of the river regime, is common in river management in the country. The present research, noticing the imposed danger to environment through such policies and using the ideas embedded in Building Block Method (BBM) as a holistic method, obtained the river environmental flows under the condition of data shortage. The employed criteria used in this research for defining the required thresholds to achieve the proper regime were; providing living creatures in the river with appropriate hydraulic conditions, retaining river bed morphology, protecting main channel shape, saving riparian vegetation cover, and coinciding with the watershed climate. Based on the results, wetted perimeter technique was employed when supplying drinking and industrial water, a combination of historical minimum discharge and Q95 was used when supplying agricultural water, a 2-year flood was used for saving river morphology and flushing sediment from its bed, and a 5-year flood was employed for supplying water to the river flood plain. As the main achievement, this research introduced a comprehensive ecological regime defining the required thresholds for a healthy river in an IWRM framework.

    Keywords: Environmental flow components, Simplified holistic method, Ecological regime, River
  • M. Majidi Kh *, A. Alizadeh, A. Farid, M. Vazifedoust Pages 154-169
    Complexity of evaporation process from a water body such as a lake or reservoir and lack of reliable and available data has led to limited developments in this field compared to research on other hydrological components especially where management of these water systems does not rely on more accurate spatial and temporal data. However the operation of reservoirs, development of a new storage, and water accounting strategies require more accurate evaporation estimates especially for drinking water supply in arid area. In this research a new method was developed for evaporation estimation presenting a different solution to the energy balance equation. The proposed approach, called reference and water surface energy balance (RWEB), carried out by defining the reference surface and simultaneously solution to the energy balance equation for both water and reference surfaces. The temperature and net radiation data were used in the proposed method. According to the input data, the RWEB method has the ability for remote sensing application and accordingly the remote sensing algorithm of RWEB was also developed. The method was applied to Doosti Dam Reservoir resulted in the distributed evaporation parameters and estimations
    Keywords: Energy balance, Evaporation, Model development, Remote sensing data, Doosti dam
  • A. Kashki, H. Haji Mohammadi * Pages 170-181
    Snow depth data from the Iranian Meteorological Organization was used for the period of January 31 to February 3 2014 in order to study the precipitation of heavy snow in the northern parts of Iran. 1.5 to 2 meters, in some parts more than 3 meters, of snow in 4 days were reported. To analyze the circulation patterns causing this precipitation, air temperature data, Geopotential height, sea level pressure, and sea surface temperature, vertical velocity (Omega), and the orientation and zonal components of the wind were taken from the website of National Center for Environmental Prediction and National Center for Atmospheric Research (NCEP / NCAR) with a resolution of 2.5 by 2.5 degree and the synoptic maps were prepared. The results showed that in the event of heavy snow, the Eastward surface pressure in East Europe and the establishment of a barrier system at 500 hPa in the region along with a very deep trough on the Caspian Sea with NE-SW Brewer caused positive vorticity and the resulting instability initiated the snow fall. On the other hand, the sea surface temperature anomalies in the southern part has exceeded 2 ° Centigrade and caused the transfer of moisture to the entering cold air mass as well as the extreme temperature gradient which triggered the formation of a Front in the Caspian area. The polar vortex in January and February were therefore located exactly on the region, escalating the condition.
    Keywords: Heavy snowfall, Synoptic Pattern, Deep trough, SST, Polar Vortex, North Iran
  • M. Zarghami, M.R. Sefidi *, A. Nikjoufar Pages 182-190
    According to the importance of evaluation and control of the non revenue water (NRW), it is essential to provide reduction solutions. However few studies have investigated a real case study from Iran in detail. In this research, a village in Northwestern Iran was selected as a case study. In the first step, the data was collected by extensive surveying (1150 connection meters) and by testing some users and village main water meters (based on Iran 556 code). Then the monthly consumption and the apparent losses were calculated based on IWA standard. Then based on the data, the behavior of the water users was evaluated and their effect on the water loss was assessed. Using the Borda count method for group decision making problem on eight alternative methods, the replacement and calibration of the water meters was selected as the best way to reduce the NRW. The research findings were communicated with the decision makers in rural water sector.
    Keywords: Non revenue water, IWA method, Group decision making, Shiramin village, Iran
  • M. Mirzaei, E. Solgi *, A. Salmanmahiny Pages 191-198
    Among most important pollutants that cause water pollution, are nitrogen and phosphorus in agricultural runoff acting as non-point source pollution. In this study, L-THIA model is used to calculate the amount of total phosphorus, total nitrogen, nitrate-nitrite, total soluble solids and suspended solids. SPSS software is used to evaluate the relation of these parameters to land use in the Zayanderoud river basin. Five subbasins with the highest land use diversity were selected and the boundary of each sub-basin and different land use coverage were determined with ArcView HEC-Geo-HMS extension. Then in each sub-basin 1 station was selected and the concentrations of phosphorus, total nitrogen, total soluble solids and suspended solids were measured from March 2015 to March 2016. Statistical analysis and Pearson correlation coefficient indicated that there is a significant relationship between all pollutants and land uses, except for dissolved phosphorus. Besides there was a significant relationship between residential area and bare lands with all pollutants, except for dissolved solids and nitrate-nitrite. Dissolved solids were meaningfully related to forest and grasslands. Considering accumulation zones of phosphorus and nitrogen in the watershed and identifying areas with high concentrations of these materials, management actions should be used to reduce the amount of nitrogen and phosphorus and ultimately decrease the amount of pollution in the watershed.
    Keywords: Pollutants, Run off, L-THIA model
  • Z. Jahandideh, B. Bakhtiari *, K. Qaderi Pages 199-206
    Probable Maximum Precipitation is the greatest depth of precipitation for certain duration. This study aimed derivation of Depth-Area-Duration (DAD) curves in Fars province for estimating 24-h Probable Maximum Precipitation (PMP24) using two Hershfield statistical approaches and estimating the suitable frequency factor (km). For these purposes the maximum 24-hour precipitation data ((P24)max) with a period of 12-61 years were obtained for 52 stations with long-term data. The km values in the first and second approaches were estimated between 15.3 to 18.4 and 1.6 to 6.8, respectively. Also the corresponding PMP24 were between 280 to 850 and 112 to 380 mm respectively for the two approaches. The PMP24 values were estimated of 50 and 100 year return periods 714 and 771 mm, respectively. Results showed that the km values for the second approach are 75% lower than the km for the first approach. The ratios of PMP24 to (P24)max were obtained in the range of 2.6 to 7.4 and 1.4 to 2.7 respectively for the first and second approaches. Therefore, the second approach is more reliable. Also, the isohyet maps were drawn for PMP for the two approaches over the study area using DEM in GIS. DAD and area reduction curves were determined for each approach. Using these curves it is possible to convert point PMP24 values to areal values in the Fars province.
    Keywords: Probable maximum precipitation (PMP), Hershfield method, Area reduction curve, Frequency factor, Fars province
  • A. Ahani, M. Shourian* Pages 207-214
    In recent years, data-driven modeling techniques have gained numerous applications in hydrology and water resources studies. River runoff estimation and forecasting is one of the research fields in which these techniques have several applications. In the current study, four data-driven modeling techniques of multiple linear regression, K-nearest neighbors, artificial neural networks, and adaptive neuro-fuzzy inference systems have been used to form runoff forecasting models and then their results have been evaluated. Also, effects of using some different scenarios to select predictor variables have been studied. It was evident from the results that using flow data related to one or two months ago in the predictor variables dataset can improve the accuracy of the results. In addition, comparison of general performances of the modeling techniques showed superiority of KNN models results among the studied models. The selected KNN model presented best performance with a linear correlation coefficient equal to 0.84 between observed flow data and predicted values and a RMSE equal to 2.64.
    Keywords: Streamflow Forecasting, Data-Driven Modeling, MLR, KNN, ANN, ANFIS
  • A. Shirzad *, A. Abdollahi Pourarki Pages 215-220
    In this paper a genetic algorithm method is applied for the optimal design of sewer networks. By studying the list price and the records and reports of contractors of sewer network construction, a cost function is derived. The variables in this function are the pipe diameter and the pipe slope. The results showed the capability of the presented model for the optimal design of sewer networks. Optimization of Urmia sewer network using the proposed model led to 13 percent decrease in construction cost. Among the advantages of the proposed model are considering the execution aspects and avoiding drop at pipe joints. Proposing a method for calculating rainwater, the impact of rainwater on design of sewer networks was also examined. According to the results for the case study of Urmia city, considerable discharge of rainwater (up to 10 times of sanitary sewer discharge) enters into the sewer network which is not consistent with the primary design criteria of the separate network. Considering the rainwater in design of sewer networks would lead to considerable increases in pipe sizes and network costs.
    Keywords: Sewer network, Drop, Rainwater, Optimization, Genetic algorithm
  • M.H. Fattahi *, M. Tarahi Pages 221-225
    Recent studies have proven the importance and functionality of phase space reconstruction model based on the delay time approach. The main scope in this research was to develop the phase space in order to analyze and describe the event inside it. The flow discharge has been considered for Band-e-Bahman station in daily, weekly and monthly scale in period of 1348 and 1385; Iranian calendar (1969 – 2006). Firstly the embedding dimension has been calculated as 3 based on the simplistic method. Then the phase space have been developed using the time delay approach. Results indicated less chaotic manner for daily data according to cloudy trajectories of the phase space. Monthly and weekly flow time series indicated more chaotic manner. According to phase space analysis; 5 very heavy one day raining at Band-e-Bahman station and 12 very heavy one day raining at basin could be distinguished. Besides, 6 and 11 intensive heavy raining with one week durability were pointed at the station and the basin, respectively. The river flow discharge varied between 0 to 140 cubic meter per second for daily scale, 1.5 to 60 cubic meter per second for weekly scale, and 1 to 23 cubic meter per second for monthly scale.
    Keywords: Chaos theory, Phase space, Embedding dimension, Ghare Aghaj River, Band-e-Bahman station
  • B. Pirzadeh *, M. Afsari, S.A. Hashemi Monfared, A.A. Ghaderi Pages 226-232
    Detection and monitoring water resources is one of the principal steps in quality management of water resources. This is more critical in Sistan and Baluchestan province located in a hot and dry area with large deficiency in exploitable water resources. The aim of this study was to predict no-trend quality parameters in Chahnime No.1 using neural network and comparing it with Markov chain method. In the present study some parameters such as DO, temperature, Phytoplankton, Zooplankton, Ammonia, and Phosphorus have been considered. The mean error percentages in neural network method for these parameters were 5.5, 7.7, 12.8, 5.6, 52.4, and 4.1, respectively. In comparison, the mean error percentages of Markov chain scheme were respectively 11.2, 8.9, 5.3, 12.9, 33.9, and 8.4. The results showed that neural network method provided better results compared to Markov chain method.
    Keywords: Radial Basis Function Model, Markov Chain, Sistan's Chahnimes, Water quality parameters