فهرست مطالب

تحقیقات منابع آب ایران - سال چهاردهم شماره 3 (پیاپی 45، پاییز 1397)

مجله تحقیقات منابع آب ایران
سال چهاردهم شماره 3 (پیاپی 45، پاییز 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/07/28
  • تعداد عناوین: 25
|
  • مجید جوانمرد قصاب، مجید دلاور *، سعید مرید صفحات 1-14
    در طول دهه های اخیر، سیلاب به دلیل توسعه شهری و تغییر اقلیم به مسئله جدی تبدیل شده است. به همین سبب علاقه بین المللی در پیش بینی سیل در چند دهه گذشته افزایش یافته است. از طرفی با توجه به اینکه مهمترین عامل سیلاب، بارش است از اینرو پیش بینی دقیق آن در کاربردهای هیدرولوژیکی حائز اهمیت است. این تحقیق به ارزیابی داده های بارش پیش بینی شده مدل های عددی جهانی پایگاه TIGGE1و بهبود آن ها با استفاده از تصحیح اریبی در حوضه کارون پرداخته است. ارزیابی ها در بخش هواشناسی به صورت نقطه ای و منطقه ای و ارزیابی خطا جابجایی، حجم و الگوی مکانی بارش مدل ها با استفاده از روش شی گرا CRA2 انجام گرفته است. سپس با استفاده از روش نگاشت چندک به بهبود بارش های پیش بینی شده پرداخته شده است. در ارزیابی داده های اولیه مدل های جهانی پایگاه TIGGE، مدل عددی ECMWF3در ارزیابی نقطه ای و منطقه ای با توجه به شاخص ها نسبت به دیگر مدل ها برتری داشته است و مدل CMC4عملکرد ضعیفی نسبت به دیگر مدل ها داشته است. ارزیابی داده های تصحیح اریبی شده توسط روش نگاشت چندک، نیز نشان از بهبود شاخص های ارزیابی نسبت به قبل از استفاده این روش دارد. همچنین در ارزیابی خطا جابجایی، حجم و الگو مکانی مدل های عددی جهانی مدل های ECMWF، NCEP5و CMC به ترتیب عملکرد مناسبتری نسبت به مدل UK 6 نشان داده اند.
    کلیدواژگان: پیش بینی، بارش، تصحیح اریبی، CRA
  • مرضیه ثمره هاشمی *، علی باقری صفحات 15-30
    یکی از مهم ترین مراحل برنامه ریزی و اجرای مدیریت یکپارچه منابع آب، ارزیابی سامانه های منابع آب است. در ارزیابی یکپارچه می بایست مشکلات سامانه شناسایی شده و روابط علت و معلولی مشخص گردند. اما از آنجا که معمولا سطوح مختلف در ارزیابی، به خصوص سطح استراتژیک کمتر مورد توجه قرار می گیرد، روابط علت و معلولی به درستی تعیین نمی شود که می تواند مدل سازی، سیاست گذاری و در نهایت مدیریت سامانه را دچار اشکال کند. در تحقیق حاضر از چارچوب هدفگرا در سطح استراتژیک برای ارزیابی یکپارچه استفاده می شود. چارچوب هدفگرا شامل بخش های مقیاس، دامنه، بعد، زمینه کلی، زمینه و زیرزمینه ها می باشد. با درنظر گرفتن این بخش ها، روابط علت و معلولی سامانه مشخص گردیده و بر اساس آن نشانگرهای لازم برای ارزیابی مشخص می شوند. برای بررسی عملی این چارچوب استان خراسان جنوبی مورد مطالعه قرار می گیرد. پس از تعیین نشانگرها، مقادیر آنها کمی شده و روند هریک مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد گرچه در بخش کشاورزی افزایش برداشت وجود داشته، اما تولید و ارزش افزوده در واحد سطح روند کاهشی نشان می دهد. به عبارتی آب اضافی برداشت شده، برای افزایش سطح زیر کشت بوده است، در حالی که کارایی روند کاهشی داشته است. در مورد محصولات باغی که سیاست گذاری ها در جهت افزایش سطح زیر کشت آنها بوده است روند نزولی تولید در واحد سطح کاملا قابل توجه است. اثرات این ضعف ها در بخش های دیگر یعنی اقتصادی و اجتماعی شامل کاهش اشتغال در بخش کشاورزی و مهاجرت از روستا به شهر دیده می شود.
    کلیدواژگان: ارزیابی یکپارچه، سامانه های منابع آب، برنامه ریزی استراتژیک، چارچوب هدفگرا، خراسان جنوبی
  • سهیلا یونس زاده جلیلی، سمیه سیما، مصطفی جوادیان *، مسعود تجریشی صفحات 31-41
    مطالعه حاضر نوسانات سطح پخشیدگی جریان های اصلی جنوبی دریاچه ارومیه شامل رودخانه های سیمینه رود، گدار چای و مهابادچای تحت عنوان شاخه جنوب غربی، رودخانه های زرینه رود و مردوق چای شاخه جنوبی و رودخانه های قلعه چای و صوفی چای را شاخه جنوب شرقی بافرزون بررسی می کند. ناحیه بافرزون در حدفاصل مرز حداکثری و مرز روزانه دریاچه بوده و به عنوان محدوده مورد مطالعه انتخاب شده و مربوط به 143 روز از سال 2010 می باشد که در آن دریاچه فاقد پوشش ابری بوده و رودخانه های ورودی به آن متصل و قابل رویت می-باشند. با استفاده از محصولات سنجنده MODIS و روش برش دنسیته تک باندی سطح پخشیدگی رودخانه ها در منطقه بافرزون جنوبی تخمین زده شد و با استفاده از آمار ایستگاه هواشناسی بناب و ایستگاه های هیدرومتری انتهایی رودخانه های مورد بررسی، نحوه تغییرات سطح پخشیدگی در بافرزون مورد تحلیل قرار گرفت. هدف از این مطالعه یافتن هر گونه رابطه معنی دار بین سطح پخشیدگی شاخه های ورودی به ناحیه بافرزون با پارامتر های دبی و بارش روزانه است. تحلیل تغییرات زمانی سطح پخشیدگی نشان می دهد که از اواخر خرداد عملا جریان های جنوبی تغذیه کننده دریاچه خشک می شوند. همچنین تحلیل نمودار های دبی-زمان نیز نشان می دهد که متناسب با خشکیدگی سطح پخشیدگی، دبی ثبت شده در ایستگاه های انتهایی نیز از آخر خرداد به بعد صفر می گردد. نتایج بررسی بارندگی روزانه نشان می دهد که بارش موثر از بهمن تا خرداد رخ داده و هماهنگ با دبی و سطح پخشیدگی، در فصل تابستان افت می کند و همینطور شاخه ی جنوبی پایداری زمانی بیشتری داشته و در هر 143 روز دارای سطح پخشیدگی بوده و متصل می باشد.
    کلیدواژگان: بافرزون، دریاچه ارومیه، سطح پخشیدگی آب، برش دنسیته
  • میترا قاسم شربیانی، محمدرضا رضوی *، سید جمال الدین طبیبی، فرهاد غفاری صفحات 42-56
    زمینه
    سیاستگذاری به عنوان اولین مرحله از تصمیم گیری در مدیریت و حل مسائل، بر مبنای اصولی اساسی پایه ریزی شده است و عدم توجه به این اصول در تدوین سیاستها، می تواند اجرای برنامه های عملیاتی را به شدت تحت تاثیر قرار دهد. انسجام سیاستی یکی از مهمترین این اصول اساسی در سیاستگذاری درست و عملی محسوب می شود و امروزه در میان سیاستگذاران و متخصصین علم سیاستگذاری بسیار مورد توجه است.
    هدف
    با توجه به مساله مهم بحران آب در ایران و اهمیت سیاستگذاری درست و عملی جهت مقابله با این بحران، در این پژوهش بر شناسایی عوامل مولد انسجام سیاستی در حوزه آب ایران و چگونگی روابط آنها تمرکز شده است. روش پژوهش: با توجه به ماهیت کیفی و اکتشافی این پژوهش، از روش "نظریه داده بنیاد" جهت شناسایی عوامل مولد انسجام سیاستی در حوزه صنعت آب ایران و روابط بین این عوامل استفاده گردید.
    یافته ها
    براساس نمونه گیری نظری که در نظریه داده بنیاد انجام می شود، پس از 22 مصاحبه باز و عمیق که با متخصصین حوزه آب ایران انجام شد تکرار مفاهیم اتفاق افتاد و نمونه گیری به اشباع رسید. 231 مفهوم ، 69 مقوله فرعی ودر نهایت 8 مقوله اصلی استخراج شد
    نتایج
    8 مقوله اصلی استخراج شده، بعنوان عوامل مولد انسجام سیاستی در حوزه آب ایران معرفی شدند و پس از کدگذاری انتخابی، الگوی روابط بین این عوامل نیز ارائه گردید.
    کلیدواژگان: سیاستگذاری، انسجام سیاستی، عوامل مولد انسجام سیاستی، بحران آب در ایران
  • سعید فرزین *، حامد نوری، حجت کرمی صفحات 57-70
    در این مطالعه، جهت کنترل رواناب ناشی از سیلاب در حوضه های شهری از بهینه سازی روش های بهینه مدیریتی (BMP) و روش های توسعه با حداقل اثرات جانبی (LID) به عنوان روش های نوین استفاده شده است. مدل سازی هیدرولیکی و هیدرولوژیکی توسط نرم افزار SWMM انجام پذیرفته است و با الگوریتم چندهدفه ژنتیک (NSGAII) به عنوان بهینه ساز تلفیق شده است. توابع هدف شامل هزینه ی ساخت و اجرا (سرمایه گذاری) و بهره برداری سازه های روش های نوین، میزان حجم سیلاب در سطح حوضه، میزان بار آلاینده ها در خروجی حوضه در نظر گرفته شد. منطقه موردمطالعه حوضه شهری عظیمیه واقع در شهر کرج استان البرز می باشد. در این پژوهش پنج نوع سازه با متغیرهای مساحت و نوع سازه، به الگوریتم ژنتیک معرفی گردید و این الگوریتم متناسب با شرایط هر 67 زیر حوضه ازنظر نوع کاربری، ترکیبی مناسب از چندین سازه در کنارهم با مساحت های بهینه را به عنوان راه حل ها ارائه می دهد؛ و در آخرجهت ارزیابی NSGAII ، با تعریف هفت سناریو، مقایسه انجام گردید. نتایج نشان داد با اجرای راه حل ارائه شده توسط NSGAII، مقادیر کمیت و کیفیت سیلاب به ترتیب به میزان 41 و 23 درصد کاهش می یابند. در ادامه ی نتایج مشاهده شد اجرای سازه های مهار و کنترل سیلاب به صورت مجزا تنها می تواند تامین کننده یکی از اهداف باشد و انتخاب بهینه ای ارائه شده توسط NSGAII نیست. ترکیب انواع سازه های با یکدیگر و انتخاب مساحت مناسب برای هر یک از آن ها با توجه به نوع کاربری هر زیر حوضه، می تواند در مقایسه با استفاده مجزا و مستقل هر یک از این سازه ها عملکرد مناسبی داشته باشد. همچنین مشخص شد که هزینه بیشتر دلیل بر کارایی بیشتر نمی باشد.
    کلیدواژگان: مدیریت رواناب شهری، الگوریتم ژنتیک چند هدفه، SWMM، GIS، BMP-LID
  • محمدرضا معینی، بنفشه زهرایی * صفحات 71-84
    امروزه به دلیل مشکلات کمبود آب و همچنین اثرات قابل توجه تغییر اقلیم بر منابع آب، بایستی سعی شود تا با برنامه ریزی مبتنی بر توسعه پایدار، از این منبع ارزشمند به بهترین شکل استفاده شود. تعریف دقیق بیلان آبی حوضه های آبریز کشور، از ضرورت های برنامه ریزی مبتنی برواقعیت و توسعه پایدار است. سوابق تحقیقاتی در مورد مدل های بیلان ماهانه عمدتا معطوف به مدل های بیلان هیدروکلیماتولوژی است که منابع آب زیرزمینی را به شکل بسیار محدود و تنها به صورت یکلایه یا دو لایه از خاک در نظر می گیرند. از این رو، توسعه مدل هایی که اثر بیلان آب زیرزمینی را به طور همزمان با بیلان هیدروکلیماتولوژی در نظر بگیرند، می تواند در ارائه تصویر دقیقتری از منابع آب هر حوضه مفید باشد. در مدل پیشنهادی در این تحقیق سعی شده آبخوان توسط مدل بیلان تانک زیرزمینی مدلسازی شود که به مدل بیلان هیدروکلیماتولوژی متصل شده و پارامترهای دو مدل به طور همزمان بهینه سازی شوند. از الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی پارامترهای مدل توسعه داده شده پیشنهادی استفاده شده است. جهت ارزیابی کارایی، این مدل در محدوده مطالعاتی نیشابور واقع در حوضه ی آبریز کویر مرکزی برای 9 سال آبی مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج این تحقیق، نشان دهنده پتانسیل قابل توجه رویکرد پیشنهادی برای مدلسازی سریع بیلان عمومی محدوده های مطالعاتی کشور بوده است هر چند که برای برآوردهای دقیق تر، مدلسازی توزیعی توصیه می شود که در آن امکان درنظر گرفتن تبادلات آب بین منابع سطحی و زیرزمینی با درنظر گرفتن تغییرات گرادیان هیدرولیکی امکان پذیر است.
    کلیدواژگان: بیلان عمومی، بیلان هیدروکلیماتولوژی، بیلان زیرزمینی، بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک
  • طیب رضییی، سعید جهانبخش، اکرم پرنده خوزانی *، بهروز ساری صراف صفحات 85-102
    در این پژوهش امکان برآورد برف در منطقه کوهستانی زاگرس با استفاده از مدلهای مختلف شناسایی فاز برف از باران مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور از داده های روزانه بارش، عمق برف و دمای هوای 36 ایستگاه سینوپتیک و اقلیم شناسی منطقه در دوره آماری 1951-2015 استفاده شد. برای شناسایی فاز برف از باران در ایستگاه های مورد مطالعه از هشت مدل مختلف که ورودی همه آنها دما و بارش روزانه است استفاده شد و عملکرد آنها در پیش بینی درست برف ایستگاه ها به کمک مجموعه ای از سنجه های ارزیابی دقت مدل در پیش بینی درست رویدادهای مشاهده ای ارزیابی شد. نتایج نشان داد که آستانه دمایی جدایی برف از باران (Tt) در ایستگاه های منتخب بین 7/1- تا 5 درجه سیلسیوس در تغییر است ولی این مقدار در بیش از 75 درصد از ایستگاه ها بین صفر و 2 درجه سیلسیوس است. همچنین مشخص شد که دامنه دمایی (Tr) که در آن هم احتمال ریزش برف و هم احتمال ریزش باران وجود دارد از ایستگاهی به ایستگاه دیگر متفاوت است، هرچند که این مقدار در اغلب ایستگاه ها بین 9 تا 13 درجه سیلسیوس است. سنجه های مختلف نشان دادند که هر هشت مدل استفاده شده در این مطالعه قابلیت پیش بینی روزهای برفی در منطقه را دارند و عملکرد مدلهای USACE، Pipes، Keinzel، Motoyama و Tangent در همه ایستگاه ها تقریبا همانند است. براساس نتایج سنجه های مختلف، مدل USACE در همه ایستگاه ها بهترین پیش بینی و مدلهای McCabe، Brown (Max, Min) و Brown (Mean) ضعیفترین پیش بینی روزهای برفی دارند.
    کلیدواژگان: شناسایی فاز برف از باران، آستانه دمایی جدایی برف از باران، دامنه دمایی ریزش برف، پیش بینی عمق برف، مدلهای ذوب برف
  • میثم منتی زاده *، غلامحسین زمانی صفحات 103-117
    مسائل و مشکلات آب بخاطر خشکسالی و بهره برداری بی رویه باعث مطرح شدن اهمیت مباحث حفاظت آب و رفتارهای حفاظتی کشاورزان شده است. پژوهش حاضر با هدف واکاوی علی رفتار حفاظت از آب کشاورزان شهرستان خرم آباد انجام شده است. جامعه آماری پژوهش شامل تمامی بهره برداران فعال شهرستان خرم آباد در سال 96-1395 به تعداد 22812 نفر بود که از فن پیمایش و ابزار پرسشنامه برای جمع آوری داده ها از 310 کشاورز در سطح این شهرستان استفاده شد. روایی پرسشنامه توسط 4 نفر از اعضاء هیئت علمی دانشگاه شیراز تائید، و برای ارزیابی پایایی آن یک مطالعه مقدماتی با تعداد 30 نفر اجرا گردید. نتایج تحقیق نشان داد که میانگین انجام رفتارهای حفاظتی کشاورزان در سطح منطقه موردمطالعه 02/1 در دامنه 0 تا 4 می باشد که حاکی از پایین بودن انجام رفتارهای حفاظت آب در بین کشاورزان منطقه بود. همچنین، نتایج تحقیق براساس تحلیل مسیر رفتار حفاظت از آب کشاورزان نشان داد که تمایل رفتاری، آگاهی از اثرات رفتارهای حفاظتی، پیروی از الگوهای روستائی، دسترسی به منابع اطلاعاتی و دانش فنی حفاظت آب بطور مستقیم؛ و متغیرهای ارزشهای اخلاقی، قضاوت اخلاقی، آگاهی از قوانین آب و درآمد کشاورزی بطور غیرمستقیم بر رفتارهای حفاظت از آب موثرند. این متغیرها در مجموع توانستند 57 درصد از تغییرات در رفتار حفاظت آب کشاورزان را پیش بینی نمایند. بنابراین افزایش آگاهی از اثرات مطلوب رفتارهای حفاظتی، تقویت دانش حفاظت آب، استفاده از ظرفیت مراجع روستائی برای ترویج رفتارهای حفاظتی و نشر ارزشهای اخلاقی می تواند نقش مهمی در گسترش رفتارهای حفاظت آب بین کشاورزان داشته باشد.
    کلیدواژگان: رفتار حفاظت آب، منابع آب، کشاورزی
  • جواد علی بیگی *، حمید جلالیان، فرهاد عزیزپور، حسین مهدی زاده صفحات 118-132
    هدف اصلی سناریونویسی به عنوان ابزاری برای برنامه ریز، بالا بردن کارایی و کیفیت برنامه ریزی ها در شرایط عدم اطمینان در آینده است. یکی از راهبردهای عملی در این زمینه، شناسایی عوامل کلیدی آینده پژوهی اثرات اجرای انتقال آب رودخانه سیروان (طرح سامانه گرمسیری) به شهرستان مهران در استان ایلام است. این پژوهش از لحاظ هدف از نوع کاربردی، از نظر روش ترکیبی از روش های اسنادی و پیمایشی و از نظر ماهیت بر اساس روش های جدید آینده پژوهی، تحلیلی و اکتشافی است که با به کارگیری ترکیبی از مدل های کمی و کیفی انجام گرفته است. با توجه به ماهیت این پژوهش، از روش های دلفی و تحلیل ساختاری بهره گرفته شده است. این مقاله سعی دارد ضمن ارائه الگویی برای شناسایی عوامل کلیدی موثر بر روند تحولات مکانی- فضایی در مقیاس ناحیه ای، زمینه تهیه سناریوهای متصور برای آینده تحولات مکانی- فضایی ناشی از اجرای طرح سامانه گرمسیری را فراهم کند. داده های این تحقیق شامل 30 عامل است که با روش دلفی از نظرات خبرگان برنامه ریزی شهرستان جمع آوری و با نرم افزار میک مک تحلیل شده است که نهایتا عوامل وسایل ارتباط جمعی، میزان جمعیت و مهاجرت، اشتغال زایی، امنیت سرمایه گذاری، تحولات درآمدی، بازار تقاضا و فروش، بهره وری، زیربناهای روستایی، امنیت مرزی، سطح زیر کشت، ماشین آلات کشاورزی، ظرفیت تولید، سکونتگاه های جدید و اصلاح بافت کالبدی روستاها به عنوان 13 عوامل کلیدی تحولات مکانی- فضایی، شناسایی و وضعیت احتمالی آنها در افق سال 1408 یعنی در ده سال بعد از اجرای کامل طرح سامانه گرمسیری تدوین شده است.
    کلیدواژگان: آینده پژوهی، عوامل کلیدی، تحولات مکانی- فضایی، سامانه گرمسیری، شهرستان مهران
  • ایمان باباییان *، لیلی خزانه داری، فاطمه عباسی، راهله مدیریان، مریم کریمیان، شراره ملبوسی صفحات 133-145
    پیش بینی خشکسالی نه تنها یکی از چالش های اساسی کشور بلکه چالشی برای کشورهای دارای فناوری مدلسازی دینامیکی پیش بینی ماهانه است. در کشورهای پیشرو، برای پیش بینی خشکسالی ابتدا بارش به روش دینامیکی پیش بینی شده و پس از پس پردازش آماری، خشکسالی در قالب نمایه های خشکسالی مانند SPI، SPEI و… پیش بینی میگردد. به دلیل اینکه حوضه های آبریز جنوبغرب کشور شامل کرخه، کارون بزرگ، جراحی و زهره سهم چشمگیری در تامین منابع آبی کشور برای مصارف کشاورزی، شرب، صنعت و تولید انرژی برقابی دارند، ازاین رو برخورداری این حوزه از سامانه پیش بینی بارش و خشکسالی دارای اهمیت حیاتی برای مدیریت منابع آب است. در این پژوهش ابتدا برونداد بارش خام مدل دینامیکی پیش بینی فصلی CFSv. 2 در دوره پایه واسنجی شد و سپس براساس معادلات مستخرج، پیش بینی های خام بارش مدل تا سه ماه آینده تصحیح شدند. از برونداد پس پردازش شده بارش برای محاسبه نمایه خشکسالی SPI سه ماه آینده حوضه آبریز جنوب غرب استفاده شد. در فرآیند واسنجی از داده های مشاهداتی تصحیحشده APHRODITE و پیش بینی های گذشتهنگر مدل دینامیکی پیش بینی فصلی استفاده گردید. نتایج نشان داد بیشترین کارایی پیش بینی خشکسالی با 5/81 درصد هنگامی رخ می دهد که شرایط واقعی حوضه در حالت نرمال باشد، اما هنگامی که نمایه SPI مشاهداتی حوضه وضعیت ترسالی یا خشکسالی را نشان دهد، در آنصورت صحت پیش بینی نمایه SPI بهترتیب 3/62 و 3/42 درصد است. با لحاظ فراوانی های کل رخدادهای خشکسالی مشاهداتی برای وضعیتهای نرمال، ترسالی و خشکسالی که بهترتیب 4/76، 5/12 و 8 درصد کل حالات را شامل می شوند، صحت کلی پیش بینی نمایه خشکسالی SPI به 4/73 درصد می رسد.
    کلیدواژگان: مدل پیش بینی فصلی، CFSv، 2، APHRODITE، پیش آگاهی خشکسالی، حوضه کارون
  • کیوان امینی، سمیه جنت رستمی *، نادر پیرمرادیان، افشین اشرف زاده صفحات 146-159
    اکو- بهره وری در توسعه پایدار، به صورت عملکرد زیست محیطی یک محصول کشاورزی با توجه به ارزش آن محصول تعریف می شود. نرم افزارهای SEAT و EVAT، دو ابزار مدل سازی هستند که با ترکیب دیدگاه های اقتصادی و زیست محیطی در یک مدل واحد تحلیل می شوند و به کاربر این امکان را می دهد تا سیستم مصرف آب را ارزیابی کند. در این مطالعه، شاخص اکو- بهره وری با توجه به اثرات زیست محیطی مصرف سوخت های دیزلی در یکی از واحدهای عمرانی شبکه آبیاری و زهکشی سفیدرود مورد بررسی قرار گرفت. اراضی کشاورزی این منطقه شامل شالیزارهای برنج، باغات چای و استخرهای پرورش ماهی است. عملکرد زیست محیطی سیستم آبی منطقه برای پدیده تغییر اقلیم ایجاد شده در اثر انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از مصرف سوخت های دیزلی ارزیابی گردید، در حالی که عملکرد اقتصادی آن با استفاده از کل ارزش افزوده محصولات نهایی سیستم و با توجه به مصرف آب و روش های مدیریتی مورد استفاده اندازه گیری گردید. نتایج نشان داد که مقدار این شاخص در شرایط پایه منطقه مورد مطالعه برای شالیزارهای برنج، باغات چای و استخرهای پرورش ماهی به ترتیب Milion Rials/kg 〖CO〗_2 eq 46/3، 76/0 و 02/0 بدست آمد. در ادامه، سناریوهایی در راستای بهبود شاخص اکو-بهره وری تعریف و مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که از بین سناریوهای تعریف شده سناریوی 3 (63 درصد راندمان آبیاری و 5 درصد مصرف آب برگشتی در شالیزارهای برنج) و سناریوی 4 (جایگزینی نیمی از ماشین آلات دیزلی با برقی در استخرهای پرورش ماهی) باعث افزایش 17 و 86 درصدی شاخص اکو-بهره وری کل سیستم آب کشاورزی واحد عمرانی F1 شده است.
    کلیدواژگان: اکوبهره وری، اقتصادی، زیست محیطی، کشاورزی، مدیریت آب
  • محمد علی نوده فراهانی *، آنا راسخی، بهنام پرماس، عبدالرحمن کشوری صفحات 160-173
    در این مطالعه با هدف ارزیابی اثرات تغییراقلیم بر دما، بارش و خشکسالی های آینده در حوضه شادگان، از خروجی سه مدل گردش کلی MPI-ESM-LR، BCC-CSM1-1 و NORESM1-M تحت سناریوهای انتشار RCP4. 5 و RCP8. 5 استفاده شد. خروجی این مدل ها توسط نرم افزار LARS-WG ریزمقیاس شد. جهت ارزیابی خشکسالی، از شاخص بارش استاندارد (SPI) طی دوره ی گذشته (1986-2005) و دوره ی آینده (2020-2039) و در مقیاس های زمانی 6، 12 و 24 ماهه استفاده گردید. نتایج بیانگر افزایش دمای حداکثر و حداقل در تمام ماه های سال در دوره آینده نسبت به دوره پایه در حوضه شادگان می باشد. بارش در دوره آتی روند مشخصی ندارد. نتایج نشان داد تحت سناریوی RCP4. 5 و در مقیاس های 6، 12 و 24 ماهه به ترتیب 16/17، 70/14 و 74/18 درصد از کل ماه ها در دوره آتی دارای وضعیت خشک و تحت سناریوی RCP8. 5 در دوره آتی در مقیاس-های 6، 12 و 24 ماهه به ترتیب 45/16، 03/17 و 21/15 درصد از ماه ها دارای وضعیت خشک می باشند. ماه های با وضعیت خشک در دوره آتی نسبت به دوره پایه تحت RCP4. 5 و RCP8. 5، در مقیاس 6 ماهه به ترتیب 27/2 و 56/1 درصد افزایش، در مقیاس 12 ماهه به ترتیب 77/2 و 44/0 درصد کاهش و در مقیاس 24 ماهه به ترتیب 00/2 و 53/5 درصد کاهش خواهد یافت. پیش بینی می شود در دوره آتی تحت تاثیر تغییراقلیم در حوضه شادگان، تعداد ماه های خشکسالی نسبت به تعداد ماه های با وضعیت نرمال و مرطوب کمتر می باشد.
    کلیدواژگان: بارش، تغییراقلیم، خشکسالی، شادگان، مدل گردش کلی
  • پیمان پریسوژ، حمید گهرنژاد *، صابر معظمی صفحات 174-188
    این مطالعه به ارزیابی پتانسیل اطلاعات بارش ماهواره ای برای توسعه مدل معتبر بارش-رواناب جهت تولید اطلاعات هشدار سیلاب در حوضه سد وشمگیر در ایران می پردازد. دو محصول بارش ماهواره ای (TRMM و PERSIANN) مورد ارزیابی قرار گرفتند تا مشخص شود که کدام محصول الگوی بارش واقعی و شدت آن را در حوضه بهتر نشان می دهد. بعد از انجام ارزیابی بر پایه پارامترهای آماری همچون RMSE، MAE، MBE و R2 تخمین های TRMM برای شبیه سازی بارش-رواناب انتخاب شد. در میان شش سال حاوی اطلاعات دبی (2002 تا 2007) ، بازه 2002 تا 2004 برای واسنجی و بازه 2005 تا 2007 برای صحت سنجی استفاده شد. علاوه بر توسعه مدل روزانه بارش-رواناب در HEC-HMS، مدلی بر پایه رخداد نیز توسعه یافت. همچنین شبیه سازی بر اساس اطلاعات روزانه TRMM در مقابل اطلاعات 3 ساعته آن نیز مورد مقایسه قرار گرفت تا بتوان تاثیر گام های زمانی در نتایج را نیز مورد ارزیابی قرار داد. نتایج نشان داد که مدل تلفات deficit constant در بازه واسنجی (NSE= 0. 413, R2=0. 482, RVE= -0. 246 %) و بازه صحت سنجی (NSE= 0. 621, R2=0. 670, RVE= -0. 329 %) مقدار رواناب و همچنین مقدار دبی روزانه حداکثر را بهتر تخمین می زند. همچنین مدل کاربردی مقیاس های ماهانه و بزرگتر را بهتر از مقیاس روزانه تخمین خواهد زد. به علاوه مدل کاربردی HEC-HMS بر پایه رخداد در گام های زمانی سه ساعته دبی حداکثر را بهتر تخمین می زند. این مطالعه بیانگر مناسب بودن مدل HEC-HMS برای شبیه سازی رواناب پیوسته در حوضه های پیچیده می باشد.
    کلیدواژگان: GIS، TRMM، PERSIANN، پیش بینی سیلاب، سد وشمگیر
  • سحر تاج بخش *، مهدی رهنما، امیر حسین نیکفال صفحات 189-203
    هدف این مطالعه، امکان سنجی استفاده از برونداد پوشش برف مدل پیش بینی عددیWRF با هدف بهبود پیش بینی های مرتبط با ذوب برف می باشد. با توجه به تعداد محدود ایستگاه های دیدبانی برف سنجی در مناطق کوهستانی کشور، داده های ماهواره ای به عنوان اطلاعات دیدبانی و سنجش برف با پوشش گسترده مکانی، میتواند مورد استفاده قرار گیرد. در این مطالعه شاخص نرمال شده تمایز برف با استفاده از داده های سنجنده MODIS استخراج و با برونداد مدل پیش بینی عددی WRF در یک مطالعه موردی مقایسه و خروجی مدل با استفاده از جدول احتمالاتی ارزیابی می شود. منطقه مورد مطالعه محدوده گچسر تا کندوان استان البرز مورخ 28 تا 30 ژانویه 2017 با بارش برف سنگین می باشد. تحلیل همدیدی معرف شیو فشاری قوی همراه با هوای سرد در لایه میانی جو است. برهم نهی داده پوشش برف ماهواره و خروجی مدل در یک شبکه منظم 78×90 نقطه ای با تفکیک 5 کیلومتر، معرف ضریب همبستگی خطی 7/0 در سطح معنی داری95% برای سه روز می باشد. میانگین احتمال آشکارسازی برف 87% و میانگین احتمال آشکار سازی نادرست مدل حدود 20% برآورد شده است. شاخص آزمون مهارت هیدک کیفیت اجرای مدل را حدود 70% در روزهای بدون ابر برآورد می کند. به نظر می رسد به علت ابرناکی، هم خوانی داده های ماهواره با برونداد مدل کاهش یافته باشد. به گونه ای که در روز 28 ژانویه (هوای نیمه ابری) ، صحت پیش بینی ها به 57% کاهش می یابد که ممکن است ناشی از دیدبانی نادرست ماهواره یا پیش بینی نادرست باشد. به علت عدم وجود ایستگاه زمینی نمی توان به درستی در این خصوص اظهار نظر نمود.
    کلیدواژگان: مدل پیش بینی عددی WRF، شاخص نرمال شده تمایز برف، جدول احتمالاتی و داده سنجش از دور
  • سمیه حجابی، پرویز ایران نژاد، جواد بذرافشان * صفحات 204-219
    در این مطالعه، طرحواره برهمکنش جو- سطح خشکی (ALSIS) جایگزین مدل ترازمندی آب شاخص شدت خشکسالی پالمر (PDSI) شد و شاخص شدت خشکسالی پالمر تعدیل شده (AL-PDSI) با نسخه خودواسنج شاخص شدت خشکسالی پالمر (SC-PDSI) مقایسه شد. ارزیابی شاخص های خشکسالی برای دوره زمانی 1983-2011 در حوضه آبریز کرخه بیانگر گزارش وقوع خشکسالی های شدیدتر به ازای تداوم معین توسط شاخص AL-PDSI در مقایسه با شاخص SC-PDSI است. همچنین، شاخص AL-PDSI توانایی نمایش تغییرات فصلی در درصد فراوانی نسبی رخداد خشکسالی را داشته و درصد فراوانی طبقات خشکسالی خفیف، متوسط و شدید بدست آمده برای شاخص AL-PDSI بیشتر از شاخص SC-PDSI است. با این وجود، از نظر همبستگی با تغییرات پوشش گیاهی و رطوبت خاک تفاوت قابل توجهی در مورد شاخص های SC-PDSI و AL-PDSI وجود ندارد. سازوکار فیزیکی تر شاخص AL-PDSI زمینه درک جامع تر مشخصه های خشکسالی را در مطالعات مبتنی بر سناریوهای تغییر اقلیم و تغییر کاربری اراضی فراهم می کند.
    کلیدواژگان: شاخص شدت خشکسالی پالمر، مدل ترازمندی آب- انرژی، طرحواره برهمکنش جو- سطح خشکی، حوضه آبریز کرخه
  • رضا آئین، حسین علیزاده * صفحات 220-235
    موضوع این مقاله توسعه یک مدل هیدرولوژیکی-اقتصادی مبتنی بر رویکرد شبیه سازی-بهینه سازی با هدف تعیین سیمای بهینه توسعه منابع آب حوضه آبریز رودخانه حله (شاپور-دالکی) واقع در جنوب ایران برای یک افق برنامه ریزی بلندمدت می باشد. برای بهینه سازی از الگوریتم بهینه سازی دسته ذرات (PSO) و برای شبیه سازی از ترکیب نرم افزار تخصیص آب WEAP با سه ماجول محاسباتی روندیابی نمک (شوری) منابع آب و خاک، تولید محصول و اقتصادی استفاده می شود. در نهایت از مدل توسعه یافته برای بهینه سازی اقدامات و طرحهای زیرساختی (ساخت سدها وشبکه های آبیاری و بکارگیری تکنولوژی های مدرن آبیاری) و همچنین سیاستهای بهره برداری (الگوی کشت، استراتژی آبیاری و آبشویی و قواعد بهره برداری مخازن و تخصیص آب) استفاده می شود. نتایج کاربرد مدل در خصوص حوضه آبریز حله ساخت سدهای چروم، دالکی و نرگسی، با حجم نرمال مخزن به ترتیب برابر 5/43، 5/305 و 8/76 میلیون مترمکعب را پیشنهاد می نماید که در اثر اجرای آن منافع خالص کل حوضه حاصل از کشاورزی در حدود 18% افزایش می یابد و علیرغم آن ارزش اقتصادی آب تحت شرایط گزینه بهینه توسعه نسبت به وضع موجود کاهش می یابد. همچنین استراتژی آبیاری و آبشویی بهینه بدست آمده نشان داد، مقدار کل نیاز ناخالص آب در شرایط توسعه بهینه حدود 35 درصد نسبت به شرایط وضع موجود کاهش خواهد یافت.
    کلیدواژگان: مدلسازی هیدرولوژیکی-اقتصادی، شبیه سازی-بهینه سازی، WEAP، بیلان نمک، PSO
  • نسیم سهرابی، نصرالله کلانتری *، وهاب امیری صفحات 236-252
    مطالعه حاضر به بررسی تغییرات غلظت اورانیوم (U) در سه بازه زمانی، مکانیسم های گونه زایی، توزیع مکانی و منابع احتمالی اورانیوم در منابع آب زیرزمینی آبخوان ارومیه پرداخته است. نتایج نشان می دهد که مقدار اورانیوم به طور کلی بیشتر از 1 میلی گرم بر کیلوگرم در سنگ های آذرین و دگرگونی و به طور معمول 2 تا 5 میلی گرم بر کیلوگرم در سنگ های رسوبی است. غلظت اورانیوم در همه نمونه های آب زیرزمینی کمتر از بیشترین مقدار توصیه شده توسط استانداردهای WHO، USEPA و استاندارد ایرانی برای آب آشامیدنی (30 میکروگرم بر لیتر) می باشد. توزیع مکانی اورانیوم نشان می دهد که بیشینه غلظت اورانیوم در نزدیکی سنگ های آذرین یافت می شود. بررسی گونه زایی اورانیوم در این آبخوان برای سه فصل نمونه برداری متوالی نشان می دهد که در هر سه بازه زمانی، اورانینیت (UO2) گونه غالب در آبخوان ارومیه می باشد. مدلسازی معکوس ژئوشیمیایی نشان می دهد که نمونه های آب زیرزمینی نسبت به تمامی گونه های اورانیوم دار در حالت تحت اشباع قرار دارند. بر اساس نتایج، تحرک اورانیوم در آب های زیرزمینی توسط عواملی همچون Eh، pH و غلظت یون های محلول همراه کنترل می شود. به طور کلی، سه مکانیسم اصلی در تحرک و یا رسوبگذاری اورانیوم شامل واجذب اورانیوم جذب شده بر روی کانی های آهن (به عنوان مثال هماتیت و گوتیت) ، واجذب اورانیوم جذب شده بر روی کانی های رسی و انتشار اورانیوم از ساختار شبکه کربنات به دلیل جایگزینی با کلسیم می باشد.
    کلیدواژگان: اورانیوم، آب زیرزمینی، آبخوان ارومیه، گونه زایی
  • منوچهر چیت سازان *، سحر شاچری، سید یحیی میرزایی، سید طارق عبودی صفحات 253-264
    در ایران چشمه های متعددی وجود دارند که به وسیله آرسنیک آلوده و غیرقابل شرب شده اند. چشمه گرو در محدوده مسجدسلیمان شاخصی ازاین گونه چشمه ها می باشد. به منظور بررسی غلظت آرسنیک تعداد 20 نمونه آب چشمه و پیزومترهای تاقدیس آسماری جمع آوری شدند. غلظت عناصر اصلی و عناصر فرعی (AS، Fe، Mn، Ni، V و Li) در نمونه ها اندازه گیری شد. مطالعات ICP-OES نیز بر روی 3 نمونه سازند اطراف منطقه انجام گردید. نتایج نشان داد که چشمه گرو دارای میزان آرسنیک بیش از ppb10 می باشد. بررسی های هیدروشیمی و آماری نمونه های آب و سنگ و همچنین همبستگی معنی دار آرسنیک با کاتیون های اصلی و نیکل و وانادیوم نشان می دهد عوامل انسان زاد تاثیری در میزان آرسنیک نداشته اند و می توان منشا آرسنیک را زمین زاد (سازند گچساران و ورود شورابه های نفتی) دانست. چگونگی مکانیسم کلیدی آزادسازی و تحرک آرسنیک در فصل مرطوب تنفس بی هوازی باکتری های احیاکننده +Fe3 است، درحالی که در فصل خشک با احیایی تر شدن محیط (تاثیر بیشتر شورابه نفتی) ، فعالیت میکروارگانیسم های SRB و IRB موجود در دهانه چشمه سبب احیا آهن به واسطه سولفید حاصل از تنفس سولفاتی می شود که این امر سبب تشکیل رسوب آرسنیک می گردد. همچنین آنالیز کروماتوگرافی گازی نفت موجود در چشمه، نشان می دهد بوی H2S حاصل احیاء ترموشیمیایی سولفات در مخازن کربناته می باشد. با توجه به نتایج این پژوهش استفاده از منابع آبی موجود در منطقه، سلامت ساکنین منطقه را تهدید می کند و بایستی از روش های حذف آرسنیک استفاده گردد.
    کلیدواژگان: آرسنیک، چشمه گرو، سازند گچساران، شورابه نفتی، باکتری های احیاکننده
  • بابک شاهی نژاد، رضا دهقانی * صفحات 265-277
    اکسیژن محلول در آب از موثرترین پارامترها در تعیین کیفیت آب رودخانه ها بوده و کنترل آن در رودخانه ها از مهم ترین عوامل توسعه منابع آب هر منطقه است. به همین دلیل در این پژوهش عملکرد مدلهای شبکه عصبی موجک، ماشین بردار پشتیبان و برنامه ریزی بیان ژن را جهت تخمین اکسیژن محلول در آب رودخانه کامبرلند واقع در ایالت تنسی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور سری زمانی ماهانه شاخص DO رودخانه کامبرلند در طی یک دوره 10 ساله (2006-2016) با استفاده از پارامترهای دبی جریان و دما شبیه سازی شد. معیارهای ضریب همبستگی، ریشه میانگین مربعات خطا و میانگین قدر مطلق خطا برای ارزیابی و عملکرد مدلها مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد ساختارهای ترکیبی در هر سه مدل عملکرد بهتری نسبت به سایر ساختارها ارائه می دهد. همچنین نتایج حاصل از معیارهای ارزیابی نشان داد از بین مدلهای بکار رفته، مدل شبکه عصبی موجک با بیشترین ضریب همبستگی (960/0) ، کمترین جذر میانگین مربعات خطا (668/0) و نیز کمترین میانگین قدرمطلق خطا (519/0) را در مرحله صحت سنجی دارا می باشد. در مجموع نتایج نشان داد به لحاظ توانایی بالای شبکه عصبی موجک و حذف نویزهای سری های زمانی در تخمین پارامترهای کیفی آب رودخانه، این مدل می تواند، راهکاری مناسب و سریع در مدیریت کیفیت منابع آب و اطمینان از نتایج پایش کیفی و کاهش هزینه های آن مطرح شود.
    کلیدواژگان: اکسیژن محلول در آب، برنامه ریزی بیان ژن، شبکه عصبی موجک، کیفیت آب، ماشین بردار پشتیبان
  • جابر صالح پور، افشین اشرف زاده *، سیدعلی موسوی صفحات 278-290
    در این مطالعه از ترکیب دو مدل SWAT و WEAP به منظور برنامه ریزی و مدیریت یکپارچه تخصیص منابع آب در حوضه آبخیز حبله رود استفاده شده است. مدل SWAT در دوره آماری 2012-1998 با استفاده از داده های آبدهی ماهانه در خروجی حوضه، واسنجی و اعتبارسنجی شد. مقادیر ضریب تبیین (R2) ، ضریب کارآیی نش- ساتکلیف (NS) ، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و کارآیی مدل (ME) در مرحله اعتبارسنجی به ترتیب برابر با 8/0، 71/0، 81/1 و 89/0 به دست آمدند. با توجه به این مقادیر، عملکرد مدل SWAT را می توان در طبقه بندی "خوب" قرار داد. سپس برای شبیه سازی منابع و مصارف حوضه و ارزیابی سناریوهای مختلف مدیریتی، آبدهی برآوردشده با استفاده از مدل SWAT برای هر یک از زیرحوضه ها، وارد مدل WEAP شد و درصد تامین نیاز برای هر یک از گره ها در شرایط موجود (سناریوی مرجع) حاصل شد. نتایج نشان داد اراضی کشاورزی محدوده فیروزکوه و اراضی شبکه آبیاری و زهکشی گرمسار با بحران کمبود آب به ویژه در ماه های گرم سال مواجه هستند. بنابراین سناریوهایی مانند تغییر الگوی کشت، کاهش سطح زیر کشت، کاهش سرانه مصرف آب در گره های نیاز شهری و روستایی، افزایش راندمان آبیاری و سناریوهای ترکیبی، برای به تعادل رساندن عرضه و تقاضای آب در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد با به کارگیری هم زمان راهبردهای مختلف مدیریت مصرف آب (افزایش راندمان آبیاری، کاهش سرانه مصرف و تغییر الگوی کشت) ، بهتر از حالت استفاده منفرد از هر کدام از سناریوها می توان برداشت آب از منابع مختلف را کاهش داد و به تعادل در عرضه و تقاضای آب در حوضه دست یافت.
    کلیدواژگان: مدل سازی هیدرولوژیک، تحلیل حساسیت، مدیریت یکپارچه، تخصیص آب
  • حسین بدیع برزین *، عیسی خمری، زهرا غفاری، ابوذر پرهیزکاری صفحات 291-303
    بازارهای آب منطقه ای به عنوان ابزارهایی اقتصادی سبب توسعه تمرکززدایی و تخصیص بهینه منابع آب بین کشاورزان می شوند. به همین منظور، در این مطالعه اثرات تشکیل بازارهای آب منطقه ای در سیستان مورد بررسی قرار گرفت و پتانسیل انتقال آب تحت شرایط کم آبی در سطح این منطقه ارزیابی شد. برای این منظور از یک سیستم مدل سازی اقتصادی-هیدرولوژیکی مشتمل بر مدل برنامه ریزی ریاضی مثبت (PMP) و رهیافت تابع تولید باکشش جانشینی ثابت (CES) استفاده شد. داده ها و اطلاعات موردنیاز در این تحقیق از نوع مقطعی و مربوط به سال زراعی 95-1394 هستند که با مراجعه به ادارات ذیربط در منطقه سیستان جمع آوری شدند. سیستم مدل سازی هیدرواقتصادی ارائه شده در محیط نرم افزاری GAMS 24. 7 حل شد. نتایج نشان داد که با برقراری بازارهای آب منطقه ای در سطح منطقه سیستان، افزون بر ایجاد تعادل بین عرضه و تقاضای آب آبیاری و متعادل شدن داد و ستد آب بین مناطق مورد مطالعه، سطح زیرکشت محصولات گندم و جو آبی نسبت به شرایط عدم وجود بازار آب افزایش و سطح زیرکشت یونجه، پیاز، هندوانه و خربزه کاهش می یابد. این امر امکان توسعه اراضی فاریاب را تا حد 23/4 درصد نسبت به شرایط سال پایه فراهم می کند. مجموع سود ناخالص کشاورزان سیستانی نیز در شرایط استقرار بازارارهای آب منطقه ای بهبود یافته و از 22039 به 23242 میلیون ریال تغییر می کند. در پایان با توجه به نقش حمایتی و سازنده بازارهای آب منطقه ای، مهیا کردن زمینه لازم برای برقراری و استفاده بهینه از این نوع مکانیسم ها در منطقه سیستان و سایر مناطقی از کشور که دارای منابع آبی مشترک هستند، پیشنهاد شد.
    کلیدواژگان: بازارهای آب منطقه ای، مدیریت منابع آب، تولیدات کشاورزی، مدل هیدرواقتصادی، منطقه سیستان
  • شیرین کریمی، بهمن جباریان امیری *، آرش ملکیان صفحات 304-317
    مدلسازی ارتباط بین ویژگی های فیزیکی و شاخص های کیفیت آب، نقش مهمی در مدیریت یکپارچه حوزه آبخیز بازی می کند. علاوه بر آن در فرآیند مدلسازی همواره نا اطمینانی به طور ذاتی و اجتناب ناپذیری وجود دارد که به سبب وجود عدم قطعیت و خطا در داده های ورودی مدل، پارامترها و ساختار مدل است؛ بنابراین به کمیت درآوردن میزان عدم قطعیت در خروجی مدل ها برای رسیدن به پیشبینی های مطمئن در مدلسازی امری اجتناب ناپذیر است. در این تحقیق از داده های کیفیت آب، کاربری/پوشش سرزمین، نقشه ی قابلیت سرزمین و زمینشناسی مربوط به ایستگاه های هیدرومتری واقع در حوزه غربی دریای خزر استفاده شد. مدلسازی با استفاده از رگرسیون خطی با رهیافت گام به گام انجام شد و تحلیل عدم قطعیت مدل ها نیز با شبیه سازی مونت کارلو بررسی شد. نتایج تحلیل همبستگی و رگرسیون نشان داد تمامی این شاخص ها دارای همبستگی قوی مثبت با انواع کاربری های انسانی مانند کشاورزی و توسعه ی شهری هستند. این نشان می دهد که یک افزایش در زمین های کشاورزی یا کاهش در مناطق جنگلی درنهایت منجر به افت کیفیت آب خواهد شد. نتایج شبیه سازی مونت کارلو نشان داد که اگرچه ضریب تبیین برخی از مدل ها نسبتا بالا است ولی احتمال تولید خروجی های منفی توسط مدل نیز بالاست. با توجه به این واقعیت که فقط مقادیر مثبت را می توان به متغیرهای کیفیت آب نسبت داد. علاوه بر این، ارزیابی بصری منحنی های تابع توزیع تجمعی نشان داد که مدل های Ca2+، Mg2+ و EC عدم قطعیت بالاتری از لحاظ پیشبینی در مقایسه با مدل Na+ دارند.
    کلیدواژگان: مدل سازی، تحلیل عدم قطعیت، رگرسیون خطی، شبیه سازی مونت کارلو
  • هوشنگ قمرنیا *، زهرا نیازی صفحات 318-338
    پژوهش حاضر سعی در ارزیابی و پهنه بندی تبخیر و تعرق گیاه مرجع (ETo) بر اساس روش های مبنی بر انتقال جرم در اقلیم های مختلف ایران و همچنین ارائه آن در قالب نقشه های پهنه بندی به عنوان ابزاری اساسی برای مدیریت آب دارد. برای این منظور، از میانگین های دراز مدت متغیرهای اقلیمی 150 ایستگاه سینوپتیک کشور ایران در طی دوره آماری 15 ساله (1990 تا 2013) استفاده شد. تبخیر- تعرق گیاه مرجع بر مبنای اطلاعات اقلیمی هریک از ایستگاه ها و با استفاده از روش های مبنی بر انتقال جرم شامل دالتون، ترابرت ، مییر، روهور، پنمن، آلبرت، روماننکو، بروکمپ و ونر، سازمان جهانی هواشناسی و ماهرینگر، محاسبه شدند. مناسب ترین و نامناسب ترین روش های محاسباتی در هر اقلیم از بین روش های ذکر شده، در مقایسه با معادله فائو – پنمن – مانتیث به عنوان روش مرجع، انتخاب گردیدند. بر اساس محاسبات و تجزیه و تحلیل های آماری بعمل آمده برای اقلیم های خشک روش های سازمان جهانی هواشناسی و آلبرت، نیمه خشک روش های مییر و روماننکو، مدیترانه ای روش های سازمان جهانی هواشناسی و آلبرت، نیمه مرطوب و مرطوب روش های روهور و روماننکوو بسیار مرطوب روش های بروکمپ وونر و پنمن، به ترتیب به عنوان مناسب ترین و نامناسب ترین روش ها انتخاب شدند. ضمنا نتایج لیسیمتری بدست آمده انتخاب روش های پیشنهادی در اقلیم نیمه خشک را تایید کردند.
    کلیدواژگان: ایران، تبخیر و تعرق، مبنی بر انتقال جرم، لیسیمتر
  • سیاوش گویلی، سامان جوادی *، محمد ابراهیم بنی حبیب، هادی ثانی خانی صفحات 339-344
    همواره پیش بینی سطح آب دریاچه ها در سطح دنیا از مهم ترین و پیچیده ترین فرایندهای هیدرولوژیکی است که برآورد آن می تواند در راستای جلوگیری از بروز وضعیت نامطلوب و مدیریت صحیح این اکوسیستم ارزشمند بکار گرفته شود. از اینرو در این پژوهش از چهار تکنیک محاسبات نرم موجک-شبکه عصبی مصنوعی (WANN) ، شبکه عصبی مصنوعی (ANN) ، مدل استنتاج عصبی-فازی تطبیقی (ANFIS) و برنامه ریزی بیان ژن (GEP) در محاسبه مقادیر پیش بینی شده دو ماه آینده تراز سطح آب دریاچه زریوار استفاده شد. نتایج سری زمانی پیش بینی با استفاده از نمودارهای سری زمانی پیش بینی شده توسط انواع مدل های هوشمند و همچنین شاخص های آماری RMSE، R2 و MAE مقایسه شدند. نتایج این تحقیق نشان داد از چهار مدل مذکور به صورت قابل ملاحظه ای عملکرد مدل WANN از مدل های دیگر در پیش بینی سطح آب دریاچه بهتر بود. پس از مدل WANN به لحاظ صحت مقادیر شبیه سازی شده به ترتیب مدل های ANFIS، GEP و ANN تعیین شدند.
    کلیدواژگان: محاسبات نرم، دریاچه زریوار، پیش بینی سطح آب، مدل موجک-شبکه عصبی
  • فاطمه فیروزی، عباس روزبهانی *، علیرضا مساح بوانی صفحات 345-351
    در این تحقیق اثر تغییر اقلیم بر لایه بندی حرارتی مخزن سد لتیان در دوره 2020-2039 میلادی مورد بررسی قرار گرفته و وضعیت دمای آب در مخزن در این دوره شبیه سازی شده است. در این راستا از داده های دما، بارش، سرعت باد و نقطه شبنم دو مدل گردش عمومی جو شامل MIROC-ESM و EC-EARTH تحت سناریوی RCP8. 5 استفاده شد. نتایج دو مدل نشان داد دمای هوا در دوره آتی در سناریوی 0. 31، RCP8. 5 درجه افزایش و مقدار بارندگی به میزان 8. 6 درصد کاهش می یابد و رواناب ورودی به سد نیز 2 درصد افزایش می یابد. نتایج شبیه سازی لایه بندی حرارتی با استفاده از مدل مدل دو بعدی CE-QUAL-W2 تحت تاثیر تغییر اقلیم نشان داد در دوره 2020-2039 دوره لایه بندی حرارتی به میزان 28روز افزایش و عمق ترموکلاین کاهش می یابد. همچنین دمای متوسط رولایه 0. 14 درجه سلسیوس افزایش و در زیرلایه 0. 08 درجه سلسیوس کاهش می یابد. نتایج این تحقیق می تواند در راستای مدیریت کیفی موثرتر مخزن تحت تاثیر تغییر اقلیم مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: تغییر اقلیم، سد لتیان، لایه بندی حرارتی، مدل CE-QUAL-W2، مدلIHACRES
|
  • Majid Jvanmard ghassab, Saeed Morid, Majid Delavar * Pages 1-14
    The flood has become a serious issue Over the past decades, due to urban development and climate change and therefore, international interest in flood forecast has increased subsequently. On the other hand, due to the fact that the main cause of the flood is precipitation, its precise prediction in hydrological applications is important. This study evaluates the predicted rainfall data of the global numerical models of the TIGGE database and their improvement using bias correction in the Karun Basin. Meteorological assessments were carried out in point and regional scale and the estimation of displacement error, volume and spatial pattern of precipitation of the models were performed using the CRA Object Oriented Method. At the next step, the predicted precipitation was improved using quantile mapping method. In assessing the initial data of the TIGGE database of global models, the ECMWF numerical model has dominated in the point and region evaluation with respect to the indices compared to other models, and the CMC model has a poor performance compared to other models. The evaluation of biased correction data by quantile mapping method also indicates an improvement in evaluation of the indices compared to the results before applying this method. Furthermore, in estimating the displacement error, the volume and spatial pattern of the global numerical models, the ECMWF, NCEP, and CMC models have shown to perform better than the UK model, respectively
    Keywords: forecast, Precipitation, bias correction, CRA
  • Marzieh Samareh Hashemi *, A Bagheri Pages 15-30
    One of the most important steps in planning and implementation of integrated water resources management is water resource system assessment. To do an integrated assessment, system problems and cause and effect relationships should be detected and defined. But since different levels of assessment specially the strategic level is ignored generally, the cause and effect relationships are not defined well, this will result in modeling problems and so in system management. In this paper to do an integrated assessment of water resources systems in a strategic level, Goal Oriented Framework (GOF) is applied. GOF includes scale, domain, dimension, generic theme, theme and sub-theme parts. Considering all these parts the cause and effect relationships are defined and the indicators are developed. The south Khorasan province is considered as a case study. The indicators are determined using the statistics, then the trend of each indicator is studied. The results show although the water withdraw in agriculture sector is increasing the production and the value added per unit of cultivated area is decreasing. This means the surplus water withdrawal is used to increase cultivated areas, meanwhile not only the efficiency is not increased, but also it is decreased. It is noticeable that the agricultural policy was to increase the orchard area, but the indicators show the efficiency of orchards is decreased. The consequences of these problems are noticeable in economic and social sectors, so that the agricultural sector employment has decreased and rural-urban migration has occurred.
    Keywords: Integrated assessment, Water Resources systems, Strategic Planning, Goal oriented framework, South Khorasan
  • Soheila Youneszadeh, Somayeh Sima, Mostafa Javadian *, Masoud Tajrishy Pages 31-41
    This study investigates the Buffer area of main southern streams of the lake Urmia including Zarinehrood, Gadarchai and Mahabadchai rivers as south western streams, Zarinerood and Mardoogh chaii as southern streams and ghalee chaii and Soofi chaii as south eastern streams. Buffer zone area is located between maximum and daily extent of Lake Urmia that is selected as the study area. The study is done based on 143 days of the year 2010 that buffer area and southern streams are not cloudy. Using available data from Bonab meteorological hydrometry stations, changes of Buffer area were analyzed. The aim of this study is Determining of Daily Variations of river flood plains in the southern buffer zone of Uremia Lake. Temporal Analysis of flood plains showed that from late May, most southern feeder streams got dried. Also, the analysis of time-discharge charts have shown that similar to dried feeder streams, from late May, the registered discharge of terminal hydrometry stations got zero. Also, analysis of discharge-time graphs show that prportionable to dried flood plains, registered discharge in tail-end stations became zero. Results of investigation of daily precipitaton show that effective rainfall occurs in the first 135 days which means from middle Bahman to middle Khordad and daily precipitation decrease prportionable to discharge and floodplain in the summer. Based of the study findings southern stream that includes Zarinerood and Mardooghchaii rivers, is more stable than two other western and eastern streams and this branch is connected to the lake in all 143 days.
    Keywords: Buffer zone, Lake Uremia, Flood plain, Density slice
  • Mitra Ghasem Sharabiani, mohammadreza Razzavi *, Seyed Jamaleddin Tabibi, Farhad Ghaffari Pages 42-56
    Background
    Policy-making is the first step in decision-making in managing and solving issues, based on the fundamental principles that failure to pay attention to these principles in the formulation of policies can affect the implementation of operational programs severely. Policy coherence is considered as one of the most important basic principles in sound policy making and today it is highly regarded among policymakers and policy making experts.
    Objective
    Regarding the important issue of the water crisis in Iran and the importance of sound policy making to deal with this crisis, this research focused on identifying policy coherence generators in Iran's water domain and how their relationships.
    Methodology
    Due to the qualitative and exploratory nature of this research, the " Grounded Theory " method was used to identify the policy coherence generators in water domain in Iran and the relationship between these factors. Findings: As the Theoretical Sampling is carried out in the Grounded Theory, after 22 open and deep interviews with Iranian water experts, repetition of concepts occurred and sampling was saturated. 231 Concepts, 69 Sub-Categories and finally 8 Main Categories were extracted.
    Conclusion
    Extracted 8 Main Categories were introduced as policy coherence generators in Iran's water domain and after the Selective Coding, a pattern of relationships between these factors was also presented.
    Keywords: Policy making, Policy Coherence, Policy Coherence Generators, Water Crisis in Iran
  • Saeed Farzin *, Hamed Noori, Hojat Karami Pages 57-70
    In this study the Best Management Practices (BMPs) and Low Impact Development (LID) was employed to control quality and quantity of runoff due to urban flooding. The hydraulic and hydrological models of urban runoff were simulated by the Storm Water Management Model (SWMM) and combined with None-dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGAII). Three objective function were defined included: minimize the cost of BMP (Investment) in dollar, minimization of runoff volume over the catchment in m3, and minimization of pollutant load contain TSS (Total Suspended Solid) and Pb in kg at external node (Karaj River). The urban catchment studied was part of the northeast of Karaj City namely Azimiyeh located in Alborz Province. In this research five types of BMP-LID structures were defined to NSGA-II with various types and areas and this algorithm combine types of BMP-LID with considering land use of the 67 sub-catchments and produce solutions. Finally, seven scenarios were defined to assess the NSGA-II. The results shown: that by applying the solution obtained by NSGAII in study area, quantity and quality of flood, decreased by 41% and 23%, respectively. Also, the use of BMP-LID structures in separated form only could provide one of objective functions and not an optimal choice. The use of BMP-LID structures in combination form with appropriate area and considering land use of sub-catchments can be having good performance compared to separated mode. As well as, higher cost does not result in more efficiency, especially in the flood quantity discussion.
    Keywords: Urban runoff management, Genetic Algorithm, SWMM, GIS, LID-BMP
  • Mohammadreza Moeini, Banafsheh Zahraie * Pages 71-84
    Sustainable management of water resources in various basins depends on accurate estimation of water balance. Reviewing literature of water balance models reveals that most published works are focused on hydro-climatologic water balance models, which consider aquifers like tanks with one or two soil layers. These models use empirical equations to calculate the effects of groundwater on hydro-climatological water balance. In this study, we have tried to advance previous studies by linking previously developed hydro-climatological and groundwater balance models. In the developed model in this study, the aquifers were modeled more accurately by using the tank-model approach. Optimizaing the parameters of the joint water balance model is an important step for achieving proper water balance model performance. In order to assess the performance of the recommended model, hydro-climatological and groundwater water balance in Neyshabur and Rokh plains were modeled in a nine-year period. The results proved that the proposed approach can be used for modeling water balance of other basins in the country. Although it was suggested that it can be better to use distributed modeling which allows considering interactions between surface water and groundwater resources.
    Keywords: Water Balance, Hydro-Climatologic water balance, Tank groundwater balance, Optimization, Genetic Algorithm
  • T. Raziei, S. Jahanbakhsh Asl, Akram Parandeh Khouzani *, B. Sarisarraf Pages 85-102
    In this study, the possibility of snow estimation using the snow-rain phase separation models that usually integrated into the snowmelt models or in the numerical weather prediction (NWP) models are evaluated in the Zagros region, Iran. For this purpose, daily precipitation (rain and snow) and temperature from 36 weather stations distributed over Zagros and having data records over the 1951-2015 period were used. The performances of the snow-rain phase separation models in accurately predicting the phase of precipitation at the studied stations were evaluated through constructing contingency tables between the predictions and observations and eventually evaluating the result using a set of statistical skill scores. A statistically significant relationship was found between the phase of precipitation predicted by the models and the snow occurrences observed at all selected stations. The USACE, Pipes and Quick, Hyperbolic tangent function and Kienzle were found as the best models while the Mccabe and Wolock model and the Brown model based on the maximum and minimum of temperature resulted in the weaker predictions. The snow-rain separation temperature threshold at the selected stations varies from -1.7 to 5 degree Celsius, nonetheless, it it is between 0 and 2 degree Celsius in more than 75% of stations. It was also found that the temperature range within which both snow and rain can occur simultaneously varies in all considered stations, but in most of the stations it is between 9 and 13 degrees Celsius.
    Keywords: Snow-Rain Phase Separation, Snow-Rain Phase Temperature Threshold, Snowfall Temperature Range, Snow Depth Prediction, Snow Melt Models
  • meysam mennatizadeh *, Gholamhosein Zamani Pages 103-117
    Water problems and issues due to droughts and inappropriate water using led to develop Research and Executive fields around water resources protection and farmers’ water protective behaviors. Present study aimed to analyze farmers’ water protective behaviors in Khorram-Abad County, Using survey technique and questionnaire tool for gathering data form 310 samples. Statistical population were consisted total active farmers in Khorram-Abad County during 2016-2017 including 22812 person. The questionnaire reliability has confirmed by 4 faculties of agricultural extension and education at Shiraz University, and the questionnaire reliability has confirmed by a pilot study with 30 samples outside of statistical population. The research results showed that the mean of behavior variable is 1.02 (in range 0-4) which implied low water protective behavior among farmers. Also, the results based on path analysis showed that variables such as behavioral tendency, awareness of protective behaviors’ desirable effects, following rural models and leaders, access to water information resources, technical knowledge of water protection directly; and variables such as moral values, moral reasoning, awareness of water laws and agricultural income indirectly affect water protective behaviors. Totally, these variables can has predicted 57 percent of the changes in farmers' water protective behavior. Therefore, the solutions such as increasing farmers’ awareness of protective behaviors’ desirable effects and technical knowledge of water protection, using the potential of rural models and leaders for extension of water protective behaviors, improving moral judgment and diffusion of moral values related to water using can lead to extend can lead to extend among farmers.
    Keywords: Water protective behavior, Water resources, Agriculture
  • javad alibeygi *, hamid jalalian, farhad azizpour, Hossein mahdizadeh Pages 118-132
    The main purpose of scenario as a tool for planning is to increase the efficiency and quality of planning in the future of uncertainty. One of the practical strategies in this field is identifying the key factors of the prospect of the effects transfer of Water from the Sirvan River (The Arid Areas Project) to tropical areas in the county of Mehran to prepare ground for developing imaginary scenarios for the future of spatial evolution of the region.This research is a practical type in terms of purpose, a combination of documentary and scrolling methods In terms of methodology and in terms of its nature, it is analytical and explorative based on new approaches to future studies which have been with a combination of quantitative and qualitative models. Depending on the nature of this research, it has been used Delphi methods and structural analysis. The data of this research consists of 30 factors that Delphi methodology was used to collect the views of planning experts in development and water affairs of the county and analyzed with the help of MicMac software which Finally, the factors of mass media, population and migration, employment creation, investment security, income developments, demand and sales market, productivity, rural infrastructure, border security, cultivation area, agricultural machinery, production capacity, new settlements and Correction of the body texture of villages were identified as 13 factors of spatial-spatial changesn and has been formulated their probable situation on the horizon of 1408.
    Keywords: Future Studies, Key Factors, Local -Spatial changes, Effective Drivers, Mehran County
  • leili khazanedari *, fatemeh abbasi, raheleh modirian, maryam karimian, sharareh malbusi Pages 133-145
    Prediction of drought is not only a main challenge for our country but also is a challenge for those countries with dynamic monthly prediction modeling system as well. In the meteorologically advanced countries, prediction of monthly precipitation through dynamical methods is the first step in prediction of drought indices such as SPI and SPEI. Because southwest watersheds of Iran including Great Karoon, Jarrahi and Zohreh have significant contribution in providing water resources needed in agriculture, drinking, industrial and hydropower, so having a seasonal prediction of precipitation and drought system for management of water resources is of vital importance. In this study, the raw output of CFSv2 seasonal forecast model were calibrated in the base period and then monthly precipitation forecasts for next three months were corrected based on the monthly derived equations. Corrected monthly precipitation were used for three months SPI forecasts. Observed precipitation corrected by APHRODITE dataset and historical forecast were used for calibration. Results showed that, the highest efficiency of drought forecast with 81.5% were occurred in the case of normal precipitation condition of the basin. Efficiency of the drought forecast were 62.3 and 42.3 percent when the precipitation in the basin were in wet or drought conditions. Taking into account the frequency of observed drought events for normal, wet and dry cases which were 76.4, 12.5 and 8 percent, then overall skill of SPI index were found to be 73.4 percent.
    Keywords: Seasonal forecast model, CFSv2, APHRODITE, Drought warning, Karoon basin
  • Keyvan Amini, Nader Pirmoradian, Afshin Ashrafzadeh, Somayeh Janatrostami * Pages 146-159
    The concept of eco-efficiency is used as a tool to analyze farm sustainability to relate economic value of an activity to its impact on the environment. SEAT and EVAT software are two modelling tools which combine both economic and environmental viewpoints into a single modelling framework and allow the user to evaluate the water consumption system. In this research, the eco-efficiency index with regard to the environmental impacts of diesel fuel was evaluated in the one of commands area in Sefidroud Irrigation and Drainage. The agricultural lands in this area including paddy rice, tea-garden and fish-culture. The environmental performance of the system was evaluated for climate change due to greenhouse gas emissions from diesel consumption as well the economic performance was measured by using the total value added to the system's final products due to water use and the adopted management practices. Then, the value of area vulnerability was assessed according to eco-efficiency index of climate change. The results showed that the eco-efficiency index in baseline for paddy rice, tea-garden and fish-culture were calculated 3.46, 0.76 and 0.02 Milion Rials/kg 〖CO〗_2 eq, respectively. the results showed that eco-efficiency indicator of scenarios 3 (the percent of irrigation efficiency and return flow are 63% and 5% in paddy rice, respectively) and 4 (replacing 50% of diesel engines with electric motors in fish farming) were increased 17 and 86% in the entire of F1, respectively, in comparison with base scenarios.
    Keywords: Agricultural, Eco-efficiency, Economic, Environmental, Water management
  • mohammad ali node farahani *, Ana Rasekhi, Behnam Parmas, abdolrahman keshvari Pages 160-173
    In this study, to evaluate the effects of climate change on temperature, precipitation and future droughts in Shadegan Basin, output of the MPI-ESM-LR، BCC-CSM1-1 and NORESM1-M general circulation models under diffusion Scenarios RCP4. 5 and RCP8. 5 is used. The outputs of general circulation models are downscaled using LARS-WG software. To evaluation of drought, the standardized precipitation index (SPI) is used for the base period (1986-2005) and Future period (2020-2039) and in time scales of 6, 12 and 24 month. The results showed that the maximum temperature and minimum temperature increased in all months the future period under RCP4. 5 and RCP8. 5 scenarios in the Shadegan Basin. Precipitation changes do not show a general increasing or decreasing trend. The results showed that under RCP4. 5 scenario and in time scales of 6, 12, and 24-month, respectively 17. 16, 14. 70 and 18. 74 percent of all months the future period would be dry. In addition, Under RCP8. 5 scenario and time scales of 6, 12, and 24-month, respectively 16. 45, 17. 03 and 15. 21 percent of all months the future period will be dry. The months of dry under RCP4. 5 and RCP8. 5 scenarios in future period, in time scale 6-month respectively 2. 27 and 1. 56 percent will be increase, in time scale 12-month respectively 2. 77 and 0. 44 percent will be decrease and in time scale 24-month respectively 2. 00 and 5. 53 percent will be decreased. So anticipated under climate change in future period, the number of drought months is less than the number of months with normal and wet conditions.
    Keywords: Climate Change, Drought, model of the General Circulation, Precipitation, Shadeghan
  • Peiman Parisuj, Hamid Goharnejad *, saber moazami Pages 174-188
    In this study two satellite based rainfall estimates (TRMM and PERSIANN) were assessed to evaluate which rainfall product represents better the actual rainfall pattern and intensity of the basin. After evaluation based on statistical parameters such as the: Root Mean Square Error (RMSE), Mean Average Error (MAE), Mean Bias Error (MBE) and Correlation coefficient (R2), TRMM were selected for rainfall-runoff simulations. Among six years of available discharge data from 2002 to 2007, period of 2002 to 2004 was used for calibration whereas data from 2005-2007 were used for validation. In additional to continuous daily rainfall-runoff model development using HEC-HMS, an event based flood model was also developed. Also simulations based on daily TRMM versus 3-hourly TRMM were compared to evaluate effect of input time-step on the results. Results showed that the deficit constant loss method successfully predicted gauged catchment runoff and peak flows for the calibration (NSE= 0.413, R2=0.482, RVE= -0.246 %) and validation (NSE= 0.621, R2=0.670, RVE= -0.329 %) periods. Also developed model estimates monthly or longer time scale rainfall-runoff process better than daily scale. In addition, the event based HEC-HMS model developed using TRMM data with shorter time steps (3-hourly) showed good capability to simulate daily peak discharges. The study demonstrates the suitability of HEC-HMS for continuous runoff simulation in a complex watershed. Therefore, this work will have a significant contribution for the future development of water resources programs in this catchment in particular and in other data-scarce catchments.
    Keywords: GIS, TRMM, PERSIANN, Flood forecasting, Voshmgir Dam
  • Mahdi rahnama, amir hossein nikfal, sahar tajbakhsh * Pages 189-203
    The prediction of snow cover is fundamental in terms of the snow melting role for runoff prediction. The purpose of this study is the feasibility of using snow cover output of the WRF model with the aim of predicting snow melting. Since there are a few snow monitoring stations in the mountainous areas of Iran, satellite data are suitable widespread observation data. Accordingly, the extraction of snow cover data using MODIS sensor was addressed. Afterwards, it was compared to the snow cover of the WRF model outputs for a case study. Finally, the results were assessed using the contingency table. The studied area is located on Chalous Road, during January 28 to January 30, 2017 with heavy snowfall. Synoptic analysis indicates a strong pressure gradient in surface level associated with cold air in upper layers. Overlapping of satellite snow cover data with model output shows the linear correlation coefficient 0f 0.7 at a significant level of 0.01 in a 90 × 78 points network, 5 km resolution. The probability of detecting snow on 3 day average is 87% and the Probability of false detection is about 20%. Heidke Skill Score is about 0.7 for clear sky days (January 29th and January 30th.) which is the best result. In January 28th. The Heidke Skill Score is reduced to 57%. It may be the result of inaccurate satellite observation due to cloudiness sky or inaccurate forecasting. Since there is no ground station in the selected area, one cannot properly comment on this.
    Keywords: WRF numerical weather prediction, normalized snow cover index, probabilistic table, remote sensing data
  • Somayeh Hejabi, Parviz Irannejad, Javad Bazrafshan * Pages 204-219
    In this study, the water balance component of the Palmer Drought Severity Index (PDSI) was replaced by the Atmosphere-Land Surface Interaction Scheme (ALSIS) and the modified Palmer Drought Severity Index (AL-PDSI) was compared with the self-calibrating version of Palmer Drought Severity Index (SC-PDSI). The evaluation of drought indices in Karkheh river basin for the period 1983-2011 reveals reporting more severe droughts for certain duration by the AL-PDSI in comparison with the SC-PDSI. The AL-PDSI can capture seasonal variations in relative frequency of droughts. Moreover, the relative frequency of mild, moderate and severe drought for the AL-PDSI is higher than that for the SC-PDSI. However, the AL-PDSI and SC-PDSI do not show a remarkable difference in terms of the correlation with vegetation and soil moisture variations. The more physical mechanism of AL-PDSI helps in more comprehensive understanding of drought characteristics and in studying the effects of climate and land use change scenarios on droughts.
    Keywords: Palmer Drought Severity Index, Water-Energy Balance Model, Atmosphere-Land Surface Interaction Scheme, Karkheh river basin
  • Reza Aein, Hosein Alizadeh * Pages 220-235
    This paper deals with developing a hydro-economic simulation-optimization model for optimal design of water resources development projects and policies of Helleh (Shapoor-Dalaki) River Basin, located at south of Iran, over a long-term planning horizon. We employ Particle Swarm Optimization (PSO) coupled with a simulation model which is a combination of WEAP water allocation software and three computational modules for soil and water salt routing at basin scale, crop yield production and economic analysis. Finally we apply the developed simulation-optimization model to optimize infrastructural projects and measures, e.g. construction of dams and irrigation districts and utilization of modern technologies, and also operation policies, e.g. irrigation and leaching strategies, reservoir rule curves, and water allocation priorities. Model application results suggest construction of Choroom, Dalaki and Nargesi dams with normal water volumes equal to 43.5, 305.5 and 76.8 million cubic meters, respectively. In spite of economic efficiency of the optimal solution achieved (18% enhancement of net benefit), the associated economic value of water is reduced with respect to business-as-usual condition. Also optimal irrigation and leaching strategies lead to 35% reduction in total gross irrigation requirement under development condition.
    Keywords: Hydro-economic modelling, simulation-optimization, WEAP, salt balance, PSO
  • nassim sohrabi, v. amiri, nasrollah kalantari * Pages 236-252
    This study examines changes in the concentration of uranium (U) in three different periods, the mechanisms of speciation, distribution, and potential sources of uranium in the groundwater resources of Urmia aquifer. The results show that the U content is generally more than 1 mg/kg in igneous and metamorphic rocks and typically 2–5 mg/kg in sedimentary rocks. Uranium concentration in all groundwater samples are below the maximum levels in drinking water recommended by WHO, USEPA and Iranian standard (30 ppb). The spatial distribution of U indicates that the maximum concentrations of U can be found in the vicinity of igneous rocks. Investigation of Uranium speciation in this aquifer for three consecutive sampling periods shows that uraninite (UO2) is the dominant species in Urmia aquifer in all three periods. The inverse geochemical modeling of groundwater samples demonstrates clearly that all samples are under-saturated respect with all uranium species. Based on the results, the mobility of uranium in groundwater is controlled by some factors such as Eh, pH, and concentrations of coexisting dissolved ions. In general, the three main mechanisms for controlling the mobility or deposition of uranium include the desorption of uranium absorbed onto ferric minerals (e.g. hematite and goethite), desorption of uranium adsorbed onto clay minerals and the release of uranium from the carbonate lattice structure due to replacement with calcium.
    Keywords: Uranium, Groundwater, Urmia Aquifer, Speciation
  • Manouchehr Chitsazan *, sahar shacheri, yahya mirzaei, tareq abuodi Pages 253-264
    There are many springs in Iran that are contaminated by arsenic and therefore are not suitable for drinking purposes. Garu spring around Masjed Soleyman city is an indicator of such springs. In order to study the concentration of arsenic, 20 samples from spring and Asmari anticline observation wells were collected. Concentration of major and trace elements in the samples were measured. ICP-OES studies were carried out on 3 samples of the surrounding formation. The results showed that Garu spring has arsenic levels higher than 10ppb. Hydrochemical and statistical analyzes of water samples and sediment as well as significant correlation of arsenic with main cations, (i.e. Nickel and Vanadium) shows that anthropogenic factors do not have an effect on the amount of arsenic. It is found, that the origin of arsenic is geogenic (Gachsaran formation and oil brine influx). The mechanism of arsenic mobility during the wet season is the anaerobic respiration of Fe+3 reducing bacteria. Whereas, in the dry season, the environment is further reduced, as a result activity of the SRB and IRB in the span of springs leads to the reduction of iron by sulfide from sulfate respiration, this causes arsenic deposition. Also, gas chromatography analysis of the oil presented in spring shows that H2S is the result of thermochemical reduction of sulfate in carbonate reservoirs. According to the results of this study, the use of water resources in the region threatens the health of the inhabitants of the region, and arsenic removal methods should be used.
    Keywords: ARSENIC, Garu spring, Gachsaran formation, Oil brine, Reducing Bacteria
  • babak shahinejad, reza dehghani * Pages 265-277
    Water-soluble oxygen is one of the most effective parameters in determining the water quality of rivers and its control in the rivers is one of the most important factors for the development of water resources in each region. For this reason, in this study, the performance of wavelet neural network models, support vector machines and gene expression scheduling was investigated to estimate the oxygen dissolved in the water of the Cumberland River in Tennessee. For this purpose, the monthly time series DO of the Cumberland River index were simulated using flow and temperature flow parameters over a 10-year period (2006-2016). The correlation coefficient, root mean square error and mean absolute error value were used for evaluation and performance of the models. The results showed that hybrid structures in all three models offer better performance than other structures. Also, the results of the evaluation criteria showed that the wavelet neural network model with the highest correlation coefficient (0.960), the lowest root mean square error (0.668), and the lowest mean error of error (0.519) in the verification stage were among the applied models. In total, the results showed that in terms of the high ability of wavelet neural network and the elimination of time series noise in the estimation of river water quality parameters, this model could be a suitable and fast way to manage the quality of water resources and ensure the results of quality monitoring and cost reduction.
    Keywords: Dissolved oxygen, gene expression programming, Wavelet Neural Network, Water quality, Support vector machine
  • Jaber Salehpoor, Afshin Ashrafzadeh *, Seyed Ali Moussavi Pages 278-290
    In this study, a combination of the SWAT and WEAP models were utilized for planning and integrated water resources allocation management in the Hablehroud Basin. The SWAT model was calibrated and validated using the monthly discharge at the basin outlet in the period of 1998-2012. The coefficient of determination, the Nash–Sutcliffe efficiency coefficient, root mean square error, and model efficiency, in validation phase were calculated 0.80, 0.71, 1.81 and 0.89, respectively. These values suggest that the model performance can be classified as “good”. To simulate the supply and demand in the basin and to assess different management scenarios, the estimated flows produced by SWAT for each subbasin were considered as the input for the WEAP model and the percentage of met demand in the present situation (Reference scenario) for each demand node was obtained. The results showed that the agricultural lands of Firoozkouh and Garmsar irrigation and drainage network are facing a shortage of water, especially in the warm months of the year. Therefore, scenarios such as changing cropping pattern, reducing crop area, reducing water per capita in urban and rural demand nodes, increasing irrigation efficiency and combined scenarios were considered to balance the supply and demand of water. The results showed that water consumption reduction and striking a balance between the supply and demand in the basin can be better achieved if simultaneous use of different water management strategies (increasing irrigation efficiency, per capita reduction, and crop pattern change) are to be considered in the basin.
    Keywords: Hydrologic Modeling, Sensitivity analysis, Integrated Management, Water allocation
  • hosein badie barzin *, eisa khamri, zahra fari moghadam, abozar parhizkari Pages 291-303
    The regional water markets as economic instruments, promote the development of decentralization and optimal allocation of water resources among farmers. For this purpose, in present study the formation effects of regional water markets in Sistan region were investigated and the potential of irrigation water transfer under stress irrigation conditions in region were analyzed. For this purpose, from the economic- hydrologic modeling system comprising of positive mathematical programming (PMP) model and with constant elasticity of substitution (CES) production function approach was used. The data and information required in this research are cross-sectional and related to the 2015-2016 crops which were collected by referring to the relevant authorities in Sistan region. The presented economic- hydrologic modeling system in the GAMS 24.7 software was solved. The results showed that with establishment of the regional water markets in Sistan region; in addition, creation the balance between supply and demand of irrigation water and equilibrate the water trading between the studied regions, increases the acrage of wheat and barley and decreases the acrage of alfalfa, onion, watermelon and melon relative to the lack of water market conditions. This result provides the possibility of lands development up to 23.4 percent compared to the base year conditions. The farmers’ total net profits of Sistan are improving under conditions of establishment of regional water markets also and changes from 22039 to 23242 million rials.
    Keywords: Regional water markets, Water resurce management, Agricultural products, Hydro-economic model, Sistan region
  • Shirin Karimi, Bahman Jabbarian Amiri *, Arash Malekian Pages 304-317
    Modeling of the relationship between physical characteristics of a catchment and water quality parameters plays a significant role in unified watershed management. In addition, in the process of modeling there is always an inevitable level of uncertainty caused by error in the input data, parameters and the structure of the model. Therefore, quantifying the uncertainty in the output of the model in order to reach certain forecasts in modeling is essential. In this research, water quality data, land use/cover, land suitability map and geological map of hydrometric stations located in the western part of the Caspian Sea were used. The modeling was done using Multiple Linear Regression Stepwise Method, while the model uncertainty analysis was examined using Monte Carlo simulation. Based on the results of the correlation and regression analyses, it could be concluded that all these parameters have a strong positive correlation with a variety of human activities such as agriculture and urban development. This indicated that an increase in agricultural land or a decline in forest areas will ultimately lead to a decline in water quality. The results of the Monte Carlo simulation shows that although some models have high R-squared values, the possibility of generation of negative outputs (Pr
    Keywords: Modeling, Uncertainty analysis, linear regression, Monte Carlo simulation
  • Zahra Niazi, houshang ghamarnia * Pages 318-338
    The present study aims to evaluate and zonate the evapotranspiration based on mass transfer methods in different climates of Iran and also to present it in the form of zoning maps as a basic tool for water management. For this purpose, the long-term mean of climate variables of 150 synoptic stations in Iran country during the 15-years of statistical period (1990 to 2013) were used. Dumarton method was used for climate selection in different parts of country. The results of the study showed that dry, semi-arid, Mediterranean, semi-humid, moist, and very humid climates were 75.7, 21, 0.8, 0.6, 0.8 and 1% of the country's land area. Evapotranspiration of the reference plant was calculated based on the climatic information of each station using the methods of mass transfer including Dalton, Trabert, Meyer, Rohwer, Penman, Albercht, Romanenko, Brockamp and Wenner, World Meteorological Organization and Mahringer. The most appropriate and inappropriate computational methods in each climate were selected among the methods mentioned above, compared to the FAO-Penman-Monteith equation as a reference method. Based on the calculations and statistical analyzes conducted for dry climates by the World Meteorological Organization and Alberta, the semi-dry methods of the Meyer and Romanenko, Mediterranean methods of the World Meteorological Organization and Albert, the semi-wet and wet methods of Rohwer and Romanenko methods the very humid methods of Brockamp and Wenner and Penman were chosen as the most appropriate and inappropriate methods respectively. Meanwhile, the resulting of lysimetric data confirmed the selection of suggested methods in a semi-arid climate.
    Keywords: Iran, evapotranspiration, Mass Transfer, Lysimeter
  • Siavash Gavili_Saman Javadi *_M. E Banihabib_Hadi Sanikhani Pages 339-344
    In recent decades, drought and lack of water resources management has caused many lakes and wetlands to be in critical conditions. Surface water level prediction is an important and complex hydrological process but it is required for better management and improvement of their ecosystem. In this research, four soft-computing techniques including wavelet artificial neural network (WANN), artificial neural network (ANN), adaptive-neuro-fuzzy inference system (ANFIS) and gene expression programming (GEP) were used to predict 2-month water level fluctuations of Zarivar Lake. The predicted water levels in each technique were compared with observed data and statistical indicators, RMSE, MAE and R2 were used to evaluate the performance of each method. The results proved that WANN performed considerably better and its prediction was more accurate. After WANN, the accuracy of ANFIS, GEO and ANN, respectively, were better and closer to observed data. The selected technique in this research can be recommended to predict the water levels in lakes and wetlands with enough accuracy.
    Keywords: Soft Computing, Zarivar lake, predicting water level, wavelet-neural network model
  • Fatemeh Firoozi, Abbas Roozbahani *, Alireza Massah Bavani Pages 345-351
    In this study, effects of climate change on thermal stratification of Latian Reservoir in the period of 2020-2039 have been evaluated and the water temperature in the reservoir has been simulated during this period. For this purpose, temperature data, precipitation, wind speed and dew point for two general circulation models include MIROC-ESM and EC-EARTH under RCP8.5 scenario were used. The results of two models showed that the air temperature in the upcoming period in the scenario RCP8.5, increases 0.31 degree , mean annual precipitation decreases about 8.6 percent and runoff info the dam increases about 3 percent compared to the baseline period. The simulation results by two-dimensional model of CE-QUAL-W2 showed that under the impact of climate change in the period of 2020-2039, thermal stratification period increases for 28 days and depth of the thermocline is decreased. Also, the mean value of temperature in epilimnion will increase 0.140C and in inhypolimnion will decrease 0.080C. The obtained results can be applied for more effective water quality management of reservoir under the climate change effects.
    Keywords: Climate Change, Latian Dam, Thermal stratification, CE-QUAL-W2, IHACRES