فهرست مطالب

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران - پیاپی 43 (زمستان 1397)

مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران
پیاپی 43 (زمستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/09/27
  • تعداد عناوین: 14
|
  • علی سلاجقه صفحه 0
  • مسعود گودرزی ، برومند صلاحی، اسعد حسینی صفحات 1-10
    تغییراقلیم اثرات مستقیمی بر منابع آب می گذارد. بهره برداری و استفاده مطلوب از منابع آب و مدیریت بهینه آن مستلزم شناخت بهتر مدل های هیدرولوژی است. با توجه به این که در بیشتر حوزه های آبخیز امکان اندازه گیری تمام پارامترهای مورد نیاز جهت بررسی عکس العمل حوزه امکان پذیر نیست. بنابراین انتخاب مدلی که بتواند با ساختاری ساده و استفاده از حداقل اطلاعات ورودی، برآورد قابل قبولی از جریان رودخانه ای ارائه نماید، ضروری است. در این پژوهش با استفاده از مدل IHACRES، به ارزیابی عملکرد آن جهت شبیه سازی جریان رودخانه ای در سه مقیاس روزانه، ماهانه و سالانه در حوزه آبخیز دریاچه ارومیه در طول دوره آماری پایه جهت بررسی تغییرات اقلیمی (1990-1961) پرداخته شد. بدین منظور 10 شاخص NSE، MAE،MSE، RMSE، ER، R2، log R2 ،sqrt R2 R2 Inv و R مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از شاخص های مختلف نشان داد که مدل IHACRES دقت قابل قبولی را در شبیه سازی جریان های روزانه و ماهانه دارد. مقایسه بین جریان روزانه و ماهانه نیز نشان داد که نتایج شبیه سازی جریان ماهانه نسبت به جریان روزانه قابل قبول تر است. بررسی مقادیر جریان سالانه نیز نشان داد که مدل IHACRES مقادیر جریان سالانه را نسبت به مقادیر روزانه و ماهانه ضعیف تر شبیه سازی نموده و دارای دقت کمی است. بر اساس نتایج متوسط خطا بین جریان مشاهداتی و شبیه سازی شده مدل در طول دوره مورد بررسی در سطح حوزه برابر با 8/6 درصد است.        
    کلیدواژگان: بارش- رواناب، شبیه سازی، جریان رودخانه ای، دریاچه ارومیه، IHACRES
  • محمد خسروی ، علی سلاجقه، محسن محسنی ساروی، آرش ملکیان صفحات 11-21
    اطلاعات مربوط به جریان روزانه برای حل مسائل مختلف هیدرولوژیکی بسیار اساسی می باشند. با این حال تنها در درصد کمی از رودخانه های دنیا داده های پیوسته جریان برای واسنجی مدل ها در دسترس می باشند. یک روش برآورد جریان روزانه در حوزه های فاقد آمار انتقال پارامترهای واسنجی شده مدل بارش رواناب از حوزه دارای آمار (حوزه بخشنده) به حوزه فاقد آمار (حوزه گیرنده) می باشد. این روش بر پایه انتخاب یک حوزه مشابه دارای آمار با حوزه فاقد آمار می باشد. بر این اساس امکان شبیه سازی سری های زمانی جریان روزانه در حوضه های فاقد آمار با استفاده از یک مدل مفهومی هیدرولوژیکی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور 14 حوضه انتخابی (16 تا 804کیلومترمربع) در منطقه البرز مرکزی با دوره آماری مشترک 11 ساله از تاریخ 1/07/1379 تا 31/06/1390 (22 سپتامبر 2000 تا 22 سپتامبر 2011) برای مطالعه انتخاب شدند. از مدل HBV برای شبیه سازی جریان در حوضه های دارای آمار و انتقال پارامترهای مدل به حوضه های مشابه فاقد آمار فرضی استفاده گردید. این مدل یکی از پرکاربردترین مدل ها در زمینه منطقه ای کردن جریان در مطالعات پیشین بوده و به دلیل سادگی، در دسترس بودن داده های ورودی آن و قابلیت استفاده در اقلیم های مختلف برای این مطالعه انتخاب شد. مشابهت هیدرولوژیک حوضه ها نیز با استفاده از سه روش مجاورت مکانی، مشابهت سطح زهکشی و شاخص مشابهت فیزیکی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این مطالعه نشان داد که انتقال پارامترهای مدل بر مبنای مشابهت هیدرولوژیکی بدست آمده با روش مجاورت مکانی در مقایسه با روش های دیگر اندکی بهتر می باشد و روش شاخص مشابهت فیزیکی نیز بهتر از روش مشابهت بر مبنای سطح زهکشی در منطقه مورد مطالعه می باشد. همچنین نتایج این مطالعه نشان داد که مدل HBV قابلیت خوبی برای استفاده در منطقه مورد مطالعه دارد و می توان تا حدود زیادی عدم قطعیت پارامترهای مدل HBV را با واسنجی مدل مرتفع نمود. با توجه به نتایج رضایت بخش فوق الذکر از کاربرد این مدل، توصیه می شود که از این مدل در تحقیقات مشابه در آینده استفاده شود.
    کلیدواژگان: مدل HBV، منطقه ای کردن، منطقه البرز مرکزی، مجاورت مکانی، سطح زهکشی، مشابهت فیزیکی
  • علی جعفری، رسول مهدوی*، آرش ملکیان، حمید غلامی، احد حبیب زاده صفحات 22-29

    برای بررسی های زمین آماری مقاطع مختلف نهشته های کواترنر آبخوان جم، با استفاده از داده های چاه ها و گمانه های ژئوالکتریکی به تعداد 51 چاه و گمانه، اقدام به استخراج عمق مقاطع شد. در نرم افزار GMS با انتخاب ID، نهشته های کواترنر شناسایی و در چاه ها و سونداژها اقدام به کدگذاری گردید. بر اساس مقاطع ژئوالکتریک دشت جم، با توجه به مقاومت ویژه الکتریکی غالب (اهم متر) و تجزیه و تحلیل سونداژهای نمونه، سه کلاس چینه ای برای نهشته های کواترنر شامل رسوبات آبرفتی خشک (Q2) ، رسوبات آبرفتی احتمالا آبدار (Q1) و سنگ کف مارنی (M) تفکیک شد. پس از ورود داده های مقاطع نهشته های کواترنر به نرم افزار ArcGIS، از طریق لگاریتم گیری، نرمال سازی داده ها انجام شد. نتایج نشان داد سنگ کف آبخوان جم در نواحی شمال غربی از جنس رس خالص قرمز رنگ، در ناحیه شمالی از جنس مارن سبزرنگ و سنگ کف منطقه میانی، از جنس مارن خالص می باشد. لایه سطحی شامل رسوبات آبرفتی خشک (Q2) بوده و در زیر این لایه، لایه حاوی رسوبات آبرفتی احتمالا آبدار (Q1) قرار دارد. سنگ کف مارنی (M) در تمام طول مقاطع دیده می شود. حداکثر ارتفاع 730 متر در شمال شرقی دشت و حداقل ارتفاع630 متر در شمال غربی آن می باشد. بررسی نشان داد عمده ضخامت نهشته های کواترنر Q2 در ناحیه شمال شرقی محدوده مورد مطالعه قرار دارد و در بخش میانی و به سمت شمال غربی دشت از میزان ضخامت Q2 کاسته شده است. ضخامت نهشته های کواترنر Q1 در جهت شمال غربی به شمال شرقی، به ویژه در میانه های دشت، افزایش می یابد. از ویژگی های نهشته های کواترنر محدوده مورد مطالعه، عدم وجود لایه های آبدار سطحی، نفوذپذیری بالا و کاهش ناخاصی های رسی می باشد که از خصوصیات مناسب اقدامات تغذیه مصنوعی و آبخوانداری به شمار می آید.

    کلیدواژگان: مدل آب زیرزمینی، ضخامت رسوبات آبرفتی، خصوصیات هیدرودینامیکی
  • پروفسور اصغر اصغری مقدم ، آقای شاهرخ نوراللهی، رحیم برزگر، الهام فیجانی، خانم نعیمه کاظمیان، خانم شهلا سلطانی صفحات 30-39
    آب زیرزمینی مهم ترین منبع تامین آب برای مصارف آشامیدن، کشاورزی و صنعت در منطقه مشگین شهر در استان اردبیل می باشد. بنابراین لازم است که در کنار کمیت این منبع به کیفیت آن نیز توجه شود. هدف این مطالعه شناخت عوامل و فرایندهای هیدروژئوشیمیایی حاکم بر کیفیت آب زیرزمینی دشت مشگین شهر با استفاده از روش های آنالیز آماری و نمودارهای ترکیبی مختلف می باشد. بدین منظور تعداد 25 نمونه از منابع آب زیرزمینی موجود در دشت جمع آوری و نسبت به یون های اصلی و برخی یون ها و گونه های فرعی (نیترات، فلوئوراید و سیلیس) در آزمایشگاه آبشناسی دانشگاه تبریز مورد آنالیزشیمیایی قرار گرفتند. نتایج تجزیه هیدروشیمیایی و اندازه گیری ها نشان می دهد که برخی از پارامترها در بعضی از نمونه ها مقادیر بیش از حد مجاز برای آشامیدن دارند. بر اساس نمودار پایپر، نمونه ها عمدتا در دو تیپ بی کربناته و اختلاط قرار می گیرند. تحلیل خوشه ای، نمونه های آب زیرزمینی را در دو خوشه مجزا قرار می دهد که عمدتا از نظر هدایت الکتریکی و یون های وابسته به آن متفاوت هستند. نتایج تحلیل عاملی و نمودارهای ترکیبی مختلف نشان داد که فرایندهای انحلال و هوازدگی سنگ ها، تعویض یونی و فعالیت های انسانی با نسبت های مختلف ترکیب آب زیرزمینی آبخوان دشت مشگین شهر را تحت تاثیر قرار می دهند.
    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، کیفیت شیمیایی، تحلیل خوشه ای، تحلیل عاملی، دشت مشگین شهر
  • علیرضا حبیبی ، مسعود گودرزی صفحات 40-49
    رواناب ناشی از ریزش نزولات جوی در اقلیم های نیمه خشک سیلاب های خطرناکی ایجاد می نماید. امروزه از روش های متعددی برای پیش بینی جریان آب ناشی از سیل برای مدیریت بحران استفاده می شود. جامع ترین مدل پیوسته و نیمه توزیعی در سطح حوزه آبخیز استفاده از مدل ارزیابی خاک و آب (SWAT) می باشد. این مدل توانایی شبیه سازی فرآیندهای هیدرولوژیکی در مقیاس های زمانی مختلف روزانه، ماهانه و سالانه با استفاده از طیف وسیعی از اطلاعات فیزیکی حوضه ها (خاک، کاربری اراضی و شیب) و هم چنین اطلاعات هواشناسی (بارندگی، درجه حرارت، باد، رطوبت نسبی و تابش خورشیدی) با قابلیت اتصال به سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) را دارد. در این پژوهش با استفاده از مدل هیدرولوژیکی SWAT اقدام به شبیه سازی رواناب در مقیاس زمانی ماهانه در حوضه حبله رود استان سمنان با مساحت 3200 کیلومتر مربع شد. برای شبیه سازی رواناب پس از بازدید میدانی و تهیه اطلاعات پایه اقدام به شبیه سازی رواناب با استفاده از مدل SWAT برای یک دوره سی ساله (2011-1981) شد. سپس در محیط SWAT-CUP اقدام به واسنجی مدل برای یک دوره هفت ساله و صحت سنجی چهار ساله (2011-1998) شد. برای ارزیابی مدل نیز از معیارهای آماری ضریب تعیین، ضریب کارایی ناش ساتکلیف استفاده شد. شاخص ناش ساتکلیف برای تخمین دبی رواناب در مرحله واسنجی 74/0 و صحت سنجی 63/0 بوده که نشان از دقت قابل پذیرش مدل بین داده های شبیه سازی و مشاهداتی است. رتبه بندی پارامترهای حساس از بین 32 پارامتر با انجام تحلیل حساسیت در محیط برنامه SWAT-CUP با روش T-Stat وP-Value مشخص شد. نتایج نشان داد که پارامترهایSFTMP،SMTMP، GW_DELAY، ESCO بیشترین حساسیت را در سطح حوضه حبله رود دارند.
    کلیدواژگان: رواناب ماهانه، حساسیت سنجی، صحت سنجی، حبله رود
  • ایمان کریمی راد، کیومرث ابراهیمی، شهاب عراقی نژاد صفحات 50-60

    فعالیت های انسانی با تغییر در کاربری اراضی فرآیندهای هیدروژئولوژیک را تحت تاثیر قرار داده است. در این مقاله تاثیر تغییرات تاریخی کاربری اراضی بر میزان تغذیه هر یک از لایه های آزاد و تحت فشار آبخوان استان گلستان مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور از نقشه های کاربری اراضی سال های 1363، 1384 و 1392 استفاده شد. همچنین به منظور ارزیابی اثر تغییرات کاربری اراضی بر پتانسیل تولید رواناب و تغذیه مستقیم آب زیرزمینی از روش SCS استفاده شد. جنگل زدایی در مناطق کوهستانی و شهرسازی در محدوده دشت از مهمترین تغییرات کاربری اراضی موثر بر آبخوان های آزاد و تحت فشار بوده اند. بر اساس نتایج سطح پوشش جنگل و مرتع در مناطق کوهستانی به ترتیب 7/8 و 4 درصد کاهش یافته و تماما به زمین های کشاورزی اضافه شده است. تاثیر تغییر کاربری اراضی بر تغذیه آب زیرزمینی بیشتر از تولید رواناب بوده و سفره تحت فشار بیشتر تحت تاثیر قرار گرفته است. این تاثیر در طول 30 سال اخیر منجر به کاهشی به ترتیب معادل 12/18 و 40/12 درصد از تغذیه سفره های آزاد و تحت فشار و افزایش به ترتیب معادل 14/14 و 23/4 درصدی پتانسیل تولید رواناب در سطوح تغذیه ای این سفره ها شده است.

    کلیدواژگان: روش SCS، سفره آزاد، سفره تحت فشار، شماره منحنی، GIS
  • فاطمه ملکی، سعید عباسی صفحات 61-69
    آبشکن ها سازه هایی هستند که به منظور حفاظت از کرانه های رودخانه، در مسیر جریان احداث می شوند. یکی از چالش های مهم در عملکرد آبشکن ها، ایجاد حفره ی آبشستگی در محل دماغه است. در این مطالعه، آرایش جدیدی برای آبشکن های نفوذپذیر ارائه گردیده است و اثر این آرایش روی حداکثر عمق چاله ی آبشستگی در محل دماغه ی آبشکن به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرارگرفته است. مقدار نفوذپذیری آبشکن برابر40 درصد ،60 درصد و 80 درصد انتخاب و آزمایشات در شرایط آب زلال انجام شد. عدد فرود در همه ی آزمایشات ثابت در نظر گرفته شد و مقدار عمق چاله ی آبشستگی توسط متر لیزری با دقت یک میلی متر اندازه گیری گردید. هم چنین اثر تعداد آبشکن ها در هر درصد نفوذپذیری مورد بررسی واقع شد. سپس رفتار آبشکن ها، تحت اثر تغییر در نفوذپذیری و همچنین حداکثر عمق چاله ی آبشستگی ایجاد شده در محل دماغه ی آبشکن در تعداد متفاوت میله ها مقایسه شد. بررسی آزمایشات نشان می دهد که در بین آزمایشات صورت گرفته برای آبشکن با آرایش شعاعی دافع، در شرایط نفوذ پذیری 80 درصد و آبشکن هفت میله ای، عمق حداکثر چاله ی آبشستگی حدود 80% نسبت به برخی حالات کاهش نشان می دهد.
    کلیدواژگان: آبشستگی، آبشکن شعاعی نفوذ پذیر، الگوی آبشستگی، کنترل آبشستگی، مدل آزمایشگاهی
  • امید اسدی نلیوان، امیر سعدالدین ، غلامحسین کرمی، واحدبردی شیخ صفحات 70-79
    کیفیت آب های زیرزمینی به ویژه خورندگی و رسوب گذاری از دیدگاه اقتصادی و بهداشتی از اهمیت زیادی برخوردار است. این تحقیق با هدف بررسی پتانسیل خورندگی و رسوب گذاری آب های زیرزمینی در حوضه رودخانه حبله رود با توجه به افزایش جمعیت و نیاز آبی بیشتر و در نتیجه اهمیت فزاینده آبهای زیرزمینی انجام شده است. در این تحقیق از شاخص های خورندگی و رسوب گذاری لانژلیه، رایزنر، پوکوریوس و تخریبی و همچنین نرم افزار ArcGIS به منظور پهنه بندی شاخص ها در سطح حوضه با استفاده از روش های زمین آمار استفاده شد. با توجه به میانگین شاخص ها (لانژلیه: 67/0؛ رایزنر: 51/6؛ پوکوریوس: 09/6؛ تخریبی: 89/12) ، بیشتر سطح حوضه حبله رود (به طور متوسط 74%) پتانسیل رسوب گذاری دارد. با توجه به معیار کارایی RMSE دو شاخص لانژلیه و رایزنر با استفاده از روش کریجینگ، شاخص پوکوریوس با روش IDW و شاخص تخریبی با روش RBF پهنه بندی شدند. نتایج نشان داد که آبهای زیرزمینی بر اساس شاخص های لانژلیه، رایزنر، پوکوریوس و تخریبی به ترتیب در 35/75، 17/32، 42/56 و 96/72 درصد از حوضه حالت رسوب گذار دارد. در مجموع، بررسی شاخص های خورندگی و رسوب گذاری نشان داد که آب زیرزمینی حوضه تمایل به رسوب گذاری دارد. بنابراین، برنامه ریزی مناسب جهت جلوگیری از آسیب های اقتصادی و مضرات بهداشتی ضروری به نظر می رسد. یکی از راهکارهای کاهش رسوب گذاری در وهله اول تعیین مناطق پرخطر و سپس تعدیل pH به زیر حد اشباع می باشد.
    کلیدواژگان: کیفیت آب زیرزمینی، خورندگی، رسوب گذاری، زمین آمار، حوضه رودخانه حبله رود
  • علیرضا عرب عامری ، کورش شیرانی، خلیل رضایی صفحات 80-88
    وجود منابع مهم آلاینده های انتشاری و نقطه ای ناشی از فعالیت های انسانی در سطح زمین و نفوذ این آلاینده ها به آبخوان ها، سبب کاهش کیفیت آب زیر زمینی می شود، بنابراین در مدیریت منابع آب زیر زمینی، جلوگیری از آلودگی این آب ها ضروری است. هدف از این پژوهش تعیین نقشه آسیب پذیری دشت نجف آباد با استفاده از روشDRASTIC ، محاسبه و تهیه نقشه های پارامترهای هیدروژئولوژی موثر در انتقال آلودگی، مقایسه اثر پارامتر های موثر در آلودگی آب های زیرزمینی در مناطق مختلف نسبت به منطقه مطالعه شده و تعیین اولویت های مدیریتی - حفاظتی در آبخوان نجف آباد به تفکیک حوزه های شهرستان می باشد. پژوهش حاضر از نوع توصیفی تحلیلی می باشد. در این پژوهش به منظور ارزیابی آسیب پذیری آلودگی آب های زیر زمینی از 7 لایه اطلاعاتی شامل عمق آب زیر زمینی، تغذیه خالص، محیط آبخوان، محیط خاک، توپوگرافی، محیط غیراشباع و هدایت هیدرولیکی آبخوان استفاده گردید. طبق نتایج 744/1 درصد (74/162 هکتار) از مساحت حوضه در معرض آلودگی ناچیز، 188/16 (52/1510 هکتار) در معرض آلودگی کم، 615/54 درصد (29/5096 هکتار) در معرض آلودگی متوسط، 761/17 درصد (37/1657 هکتار) در معرض آلودگی زیاد و 693/9 درصد (44/904 هکتار) در معرض آلودگی خیلی زیاد قرار دارد.
    کلیدواژگان: آسیب پذیری، آلودگی آب های زیرزمینی، دراستیک، دشت نجف آباد، GIS
  • سمانه رضوی زاده ، فاطمه درگاهیان صفحات 89-97
    در دهه‏های اخیر شبکه‏های عصبی مصنوعی به عنوان ابزاری موفق در تخمین و پیش‏بینی پدیده‏های هیدرولوژیکی به کار گرفته شده‏اند. اگرچه استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی امکان برآورد بار معلق رسوب رودخانه ها را با دقت و سرعت مناسب فراهم کرده است، اما دقت پیش بینی این مدل ها، به میزان زیادی تحت تاثیر دانش و درک کاربر از شبکه عصبی مصنوعی قرار دارد. در مطالعات منابع طبیعی و به ویژه مطالعات هیدرولوژی و رسوب‏سنجی، توجه کمی به بهینه‏سازی ساختار شبکه عصبی مصنوعی شده است و بطور معمول از روش آزمون و خطا برای ایجاد یک ساختار بهینه استفاده می شود. در تحقیق حاضر برای یافتن بهترین ساختار شبکه عصبی مصنوعی در پیش‏بینی بار رسوبی رودخانه نکا از روش بهینه سازی تاگوچی استفاده شد. چهار فاکتور مهم در ساختار شبکه های عصبی مصنوعی شامل تعداد نرون در لایه پنهان اول، تعداد نرون در لایه پنهان دوم، الگوریتم آموزش و تابع انتقال که از عوامل اثرگذار بر برآورد خروجی شبکه عصبی مصنوعی هستند، در سه سطح مختلف در طراحی آزمایشات تاگوچی در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که ساختار بهینه شبکه عصبی با 3 نرون در لایه پنهان اول (سطح سه) ، 7 نرون در لایه پنهان دوم (سطح دو) ، الگوریتم آموزش Levenberg-Marquarate (سطح سه) و تابع انتقال PURELIN (سطح دو) می باشد که می تواند دبی رسوب نکارود را با دقت بالا برآورد کند.  
    کلیدواژگان: بار رسوبی رودخانه، روش طراحی آزمایشات تاگوچی، حوزه آبخیز نکارود
  • نبیه کریمی، لیلا غلامی ، عطاالله کاویان صفحات 98-107
    با توجه به تغییرات زمانی غلظت رسوب و حجم رواناب در طی رگبار ها و از سویی دیگر عدم کنترل و بررسی رگبارها در شرایط صحرایی به منظور بررسی تغییرات آب نمود ها و رسوب نمود ها در رطوبت های مختلف، بررسی این پارامترها در شرایط آزمایشگاهی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هم چنین بررسی ها نشان داده که استفاده از افزودنی های خاک در شرایط آزمایشگاهی به منظور تعیین اثر آن ها بر تهیه آب نمود و رسوب نمود کم تر مورد توجه قرار گرفته است. لذا پژوهش حاضر به منظور بررسی تاثیر تیمار حفاظتی زغال زیستی حاصل از لجن کارخانه جوجه کشی با مقادیر 4/0، 8/0 و 6/1 تن بر هکتار متناسب با سطح پوشش 25، 50 و 75 درصد بر آب نمود و رسوب نمود در رطوبت های وزنی مختلف خاک شامل هواخشک، 15، 20 و 30 درصد، با شدت بارندگی 50 میلی متر بر ساعت و مدت بارندگی ده دقیقه پس از شروع رواناب در شرایط آزمایشگاهی انجام شد. نتایج نشان داد که افزودنی زغال زیستی با مقادیر مختلف در مقایسه با تیمارهای شاهد تاثیر معنی داری بر تغییرات آب نمود و رسوب نمود داشت. علاوه بر آن تیمار حفاظتی زغال زیستی با مقدار 6/1 تن بر هکتار در رطوبت های مختلف خاک تاثیر معنی دار تری نسبت به دو تیمار دیگر روی آب نمود و رسوب نمود داشت. نتایج هم چنین نشان داد که ضریب همبستگی بین مقادیر زغال زیستی با متغیر های زمان شروع رواناب، ضریب رواناب، هدر رفت خاک و غلظت رسوب به ترتیب 94/0-، 93/0+، 80/0+ و 75/0+، 93/0-، 93/0+ 67/0+ و 90/0+، 94/0- 92/0+ 75/0+ و 92/0+ در سطح اعتماد 99 درصد معنی دار بود.
    کلیدواژگان: اصلاح کننده خاک، حفاظت خاک، کرت های فرسایش، هدررفت خاک
  • مهندس علی یزدان پناهی، خالد احمدالی ، مهندس مهدی گل افشانی، اسماعیل حیدری علمدارلو صفحات 108-116
    مدل سازی تغییرات زمانی و مکانی کیفی آب و بررسی اثرات تغییر کاربری اراضی بر پارامترهای کیفی آب های زیرزمینی اهمیت ویژه ای دارد. این پژوهش به مقایسه ی تکنیک های مختلف ریاضی و زمین آماری برای برآورد مکانی و زمانی مهم ترین پارامترهای کیفی آب ازنظر شرب، نفوذ آب در خاک و کشاورزی در دشت مشهد با استفاده از آمار 62 حلقه چاه در بازه ی زمانی 1375 تا 1395 می پردازد. نقشه های کاربری اراضی از تصاویر ماهواره Landsat با نرم افزار ENVI5. 1 تهیه شد. بررسی نقشه های هم مقدار نشان داد که با گذر زمان، کیفیت آب به لحاظ سختی کل، افت زیادی داشته طوری که مساحت مربوط به کلاس نامناسب رشد چشمگیری داشته است. بر اساس نقشه های هم مقدار EC، مساحت کلاس متوسط و نامناسب با گذر زمان افزایش داشته طوری که درسال 1395 بیشتر از 1385 و 1375 بود. نقشه های هم مقدار SAR نشان داد که عمده ی سطح دشت در کلاس خوب قرار دارند و در سال های مختلف تغییرات جزئی داشت. همچنین نقشه های زمین شناسی نشان داد که سازندهای منطقه جزو سازندهای باکیفیت خوب و متوسط در ارتباط با آب زیرزمینی بود. نتایج بررسی نقشه های کاربری اراضی نشان داد که مرتع و کشاورزی بیشترین مساحت را دارند و کاربری مرتع بیشترین کاهش (61/6 درصد) معادل 29/643 کیلومترمربع و کاربری کشاورزی تقریبا بیشترین افزایش (16/2درصد) معادل 46/235 کیلومترمربع را داشته است. با حرکت از مرکز دشت به طرف جنوب شرقی دشت، وسعت اراضی کشاورزی و نیز تعداد چاه های غیرمجاز و نیز کاربری های شهری-صنعتی افزایش می یابد که هردوی این عوامل نقش قابل توجهی در کاهش کیفیت آب دارند.
    کلیدواژگان: تغییرکاربری، روش های زمین آماری، روش های ریاضی، آب زیرزمینی، دشت مشهد
  • مهندس محمد گلشن، عطاالله کاویان ، اباذر اسمعلی، الان دی زیگلر صفحات 117-126
    تولید رواناب و هدررفت خاک از مسائل مهم مدیریت منابع آب می باشند که منجر به مشکلاتی در بهره برداری از تاسیسات آبی و سدها می شوند. حجم رواناب، شدت فرسایش خاک و تولید رسوب در حوزه های آبخیز به طور قابل توجهی به ویژگی های هیدروژئومورفولوژیک منطقه بستگی دارد. بنابراین این تحقیق با هدف بررسی رابطه ویژگی های هیدروژئومورفولوژیک و تولید رواناب و رسوب در بالادست ایستگاه هیدرومتری سامیان با مساحت 42157 هکتار انجام شده است. برای این منظور حوضه بالادست ایستگاه سامیان همراه با 19 زیرحوضه دیگر تعیین و مشخصات مربوط به هر حوضه در 6 گروه و 76 پارامتر مستقل تهیه شد. با استفاده از ماتریس همبستگی، روش خوشه بندیWard و روش PCA پارامترهای انتخابی برای ورود به مدل سازی در سه مقیاس انتخاب شدند که 72 معادله برای برآورد رواناب و رسوب به دست آمد. همچنین به منظور ارزیابی معادلات به دست آمده، نمایه های آماری نش-ساتکلیف (NS) ، ضریب تبیین (R2) و ریشه خطای مطلق (RMSE) مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که معادلات در سطح کل حوزه آبخیز با ضریب NS بین 95/0 تا 99/0 و ضریب R2 بین 97/0 تا 99/0 از بیشترین دقت برخوردار می باشند. همچنین معادلات حاصل از پارامترهای انتخابی به روش PCA نسبت به روش خوشه بندی دارای دقت بالایی هستند. با توجه به اهمیت تعیین مقدار رواناب و رسوب برای مدیریت حوزه های آبخیز، در مناطق فاقد آمار می توان با دقت قابل قبولی از روش مدل سازی منطقه‎ای برای برآورد مقدار رواناب و رسوب استفاده کرد.
    کلیدواژگان: مدل منطقه ای، فیزیوگرافی، تخمین، PCA، Ward
|
  • M. Goodarzi , B. Salahi , S. A. Hosseini Pages 1-10
    Climate change would have direct impacts on water resources.Optimum utilization of water resources and relevant management can be on identification of hydrologic procedures. Surface runoff is among the most important causes of erosion, land degradation, sedimentation in storages and decrease in quality of river water. As it is very difficult to determine all parameters in a basin, a simple model which can predict important factors with few inputs can be very helpful. Surface runoff is very important parameter which can be computed using IHACRES. Herein this research, IHACRES is used in three (daily, monthly and annual) time scale considering climate change status. Base period was 1961-1990 and all the simulation was done considering this period. NSE, MAE, MSE, RMSE, R2, R2 Inv, R2 log, R2sqrt ER and R indexes were used for determining the conciseness of the model. Results show that Mean Error is equal to 6.8%. The model is able to simulate runoff in daily and monthly scale while for annual time scale; it is not advice to use the model.
    Keywords: Rainfall-Runoff, Simulation, Urmia Lake Basin, IHACRES
  • M. Khosravi , A. Salajegheh , M. Mohseni saravi , A. Malekian Pages 11-21
    Daily streamflow information has a major role for solving various hydrologic problems, but the continuous information of daily streamflow is not available in most cases. One of the approaches to estimate daily streamflow at an ungauged location is to transfer rainfall–runoff model parameters calibrated at a gauged (donor) watershed to an ungauged (receiver) watershed of interest. This method is based on selecting a similar gauged watershed to ungauged watershed. The study examines the possibility of simulating time series of daily streamflow for ungauged watersheds based on hydrological similarity. The data of 14 gauged watersheds (with drainage area between 16 to 804 square Kilometers) with 11-year time series of daily streamflow data located in central Alborz region, Iran, are used for this research. The HBV model is applied to simulate daily streamflow with parameters transferred from gauged watersheds counterparts. This model has been used widely in previous similar studies and was selected for this research due to its simplicity, input data availability and adaptability to different climates. Hydrological similarity is defined based on three regionalization methods including drainage area, spatial proximity and physical similarity. The obtained results showed that transferring HBV model parameters based on spatial proximity method produces better runoff simulation compared to the other two methods and physical similarity is preferred to drainage area. Also, the results indicate that the HBV model has a high ability for regionalization of daily streamflow in the study area and the uncertainty related to model parameters could be neglected by using the best calibrated parameters set of model. According to the aforementioned brilliant results of applying HBV model predictions in this study, we suggest this model in future similar study.
    Keywords: HBV model, Regionalization, Central Alborz Region, Spatial proximity, Drainage area, Physical similarity
  • A. Jafari, R. Mahdavi, A. Malekian[], H. Gholami, A. Habibzadeh Pages 22-29

    For geological surveys of different sections of the Quaternary deposits of Jam aquifer, using depth data of wells and geoelectric boreholes, 51 wells and boreholes were used to extract depth of sections. In the GMS software by selecting ID, Quaternary deposits were identified and coded in wells and Sondage. Based on geo-electric sections of the Jam Plain, Due to the prevailing electrical resistance (Ohm Meter) and analysis of sample Sondages, three classes of quaternary deposits including dry alluvial deposits(Q2), Juicy alluvial deposits(Q1) and the marl Bedrock were separated. After entering quaternary deposits data into ArcGIS software, by logarithm, normalizing the data was done. The results showed the Jam  aquifer bed rock in the northwest of pure red clay, in the northern part of the green marl and the middle part of the bed rock is pure marl. Surface layer contains alluvial deposits (Q2) and below it, the layer contains juicy alluvial deposits (Q1). Marl bed rock is seen all the way through the sections. The maximum height is 730 m in the northeastern plain and at least 630 meters in the northwest. The study showed that the major thickness of quaternary deposits Q2 is located in the northeastern region of the study area and in the middle and northwest of the plain, the thickness of Q2 has been reduced. Quaternary deposits thickness Q1 in the northwest to northeast, especially in the middle of the plain increase. The characteristics of quaternary deposits of the study area, lack of surface watery layers, high permeability and reduced clay impurities. The results of the study showed in dry alluvial deposits and Juicy alluvial deposits, there is a direct correlation between hydrodynamic coefficients and thickness variations of quaternary deposits. With reduction in the thickness of alluvial deposits, the hydrodynamic coefficients are also reduced.

    Keywords: Groundwater modeling, Alluvial deposits thickness, Hydrodynamic properties
  • A. Asghari Moghaddam , Sh.Norallahi , R. Barzegar[], E. Fijani , N. Kazemian , Sh. Soltani Pages 30-39
    Groundwater is the most important water resource supply for drinking, agriculture and industry in the Meshgin-Shahr, Ardebil province. Therefore, it is required to be considered the quality of the resource beside the quantity. The objective of this study is to identify the hydrogeochemical factors and processes governing the groundwater quality of the Meshgin-Shahr plain using the statistical analysis methods and bivariate diagrams. For this purpose, 25 samples were collected from the groundwater resources of the plain and analyzed in regards with major and some minor (nitrate, fluoride and silica) ions in the Laboratory of the University of Tabriz. The pH and EC values were measured in the field. The results of measurements and analysis show that some parameters in some samples have amounts higher than maximum permissible limits for drinking. Based on the Piper diagram the samples are mainly belonged to bicarbonate and mixed water type. Cluster analysis puts the groundwater samples into two distinct clusters which are different mainly based on the EC and its related ions. The results of factor analysis and different bivariate diagrams revealed that weathering and dissolution of rocks, ion exchange and anthropogenic activities, with different ratios, influence the groundwater composition of the Meshgin-Shahr aquifer.
    Keywords: Groundwater, Chemical quality, Cluster analysis, Factor analysis, Meshgin-Shahr plain
  • A. Habibi , M. Ghodarzi Pages 40-49
    Immense floods are caused by runoff from high intensity precipitation in semi-Arid regions. Nowadays, different methods are used to predict flood volumes for crisis management. SWAT is a comprehensive semi-distributed continuous model for soil and water assessment. This model has the capability to simulate hydrologic procedures in different time scales including daily, monthly and annual using physical data in the basins along with meteorological data. Also, it has capability to link to GIS too. In this research, runoff was simulated in monthly time scale in Hablehrud basin. Hablehrud is located in Semnan province with 3200 Km2 area. For simulation of runoff, primarily basic necessary data were gathered and field controls were done, then, theses data were used in the model. Calibration and sensitivity analysis was performed. Simulation were carried out for a 30 year duration period (1981-2011). Calibration was done using SWAT-cup extension. A 7 year period was used for calibration and 4 year for verification (1998-2011). Nash Sutcliff coefficient of efficiency was used for assessing the model. Sensitivity analysis were performed and sensitive parameters were determining among 32 parameters. This analysis was done in SWAT-cup which is an extension for SAWT, also t-stat and p-value were determined. NSE were 0.74 and 0.63 for calibration phase and verification phase, respectively.  We can conclude sensitive parameters are: SFTMP, SMTMP, GW-DELAY and ESCO in Hablehrud basin.
    Keywords: Monthly Runoff, Sensitivity, Verification, Hablehrud.
  • I. Karimirad, K. Ebrahimi, Sh. Araghinejad Pages 50-60

    Human activities and changing in land-use can affect geo-hydrological processes. This paper investigates historical land-use changes over Golestan multilayer aquifer, Northern IRAN, and their impacts on recharges of both phreatic and confined layers. To achieve this goal, three historical land-use maps of 1984, 2005 and 2013 were used. Also the effects of land-use changes on runoff generation potential and groundwater direct recharge have been evaluated using SCS method. Results show deforestation in mountainous region and urbanization in the plain are the most critical problems of the studied area. Forest and rangeland areas in the mountainous district decreased 8.7 and 4 percent, respectively, and totally added to agricultural lands. Effect of land-use changes on groundwater recharge was found to be more than runoff generation and confined layer is more impressed. In recent 30 years, land use changes caused reduction in natural recharge of confined and phreatic layers up to 18.12 and 12.40 percent, respectively. On the other hand, runoff generation potential increased by 14.14 and 4.23 percent, respectively.

    Keywords: Confined Aquifer, Curve number, GIS, Phreatic aquifer, SCS method
  • F. Maleki , S. Abbasi Pages 61-69
    Groyns are some structures which are constructed in flow path to protect the river bank. One of the most significant challenges in groyns operation is production of scour hole at the nose. In this study; new arrangement is proposed for permeable groyns and effect of this arrangement on maximum depth of scour hole at the nose of the groyn is investigated experimentally. Amount of permeability for the groyn is selected to be 40%. 60% and 80% and the experiments were performed in clear water. The Froude number is considered to be constant in all experiments and the depth of scour hole was measured with laser meter with an accuracy of 1 mm. Impact of number of groyns in each permeability was investigated as well. Then, behavior of groyns because of change of permeability and also maximum depth of produced scour hole in the situation of nose of groyn with various numbers of bars was compared. Result of experiments shows that between performed experiments for groyn with radial deflecting arrangement, the scour hole depth is minimum on permeability of 80% and groyn with seven bars.
    Keywords: Scouring, Radial permeable groyne, Scouring pattern, Scouring control, Experimental model
  • O. Asadi Nalivan , A. Sadoddin , Gh. H. Karami , V. Berdi Sheikh Pages 70-79
    Groundwater quality, especially siltation and corrosion, are of great importance considering economic and health concerns. Due to the growing population and increasing water demands in the Hable-Roud river basin and therefore increasing importance of groundwater, this research aims to assess the potential of corrosion and siltation in groundwater resources. In this research, the Langelier Saturation Index, Ryznar Stability Index, Puckorius Scaling Index and Aggressive Index indicators were used for corrosion and siltation assessment and geostatistical analyses tools in ArcGIS were applied for zonation of the indicators across the watershed. Given the average values obtained (0.67 for LSI; 6.51 for RSI; 6.09 for PSI; 12.89 for AI), a large portion of the study area (about 74%) is faced with a siltation condition. Considering the minimum values of RMSE, the two indices of LSI and RSI were interpolated using the Kriging method, while the IDW and RBF were considered for the interpolation of the PSI and AI indices, respectively. Results suggest that, based on the SI indicator, 75.3% of the total area encounters a siltation condition while the figures change for AI as 72.96%, for PSI as 56.42% and for RSI as 32.17%. In general, assessment of the corrosion and siltation indicators indicates a siltation status for the groundwater resources of the basin, which necessitates developing a suitable management plan to prevent its economic and health consequences. One of the appropriate ways to deal with the siltation issue is to identify critical areas and then adjust water pH to under saturation level.
    Keywords: Groundwater quality, Corrosion, Siltation, Geostatistics, the Hable-Roud River Basin
  • A.R. Arabameri , K. Shirani , Kh. Rezaei Pages 80-88
    The existence of important sources of point and non-point pollutants that resulted from human activities on the ground and their infiltration to the groundwater, reduces water quality, therefore, prevention of this pollution is important in water resources management. The objectives of this study include mapping vulnerable places of Najaf-abad plain using DRASTIC method, determining and mapping hydrogeological parameters of contaminant transfer, comparison of groundwater contamination parameters in different places with study area and ranking conservation-management practices in Najaf-abad aquifer in each city. This study is a descriptive-analytical type of study. In this research, seven information layers including groundwater table depth, pure recharge, aquifer, soil, topography, unsaturated parameters, and hydraulic conductivity of aquifer were used to assess vulnerability of groundwater contamination. According to the results, 1.744 % (162.74 hac), 16.188% (1510.52 hac), 54.615% (5096.29 hac), 17.761 % ( 1657.37 hac), and 9.693% (904.44 hac) out of the total area are prone to free, low, moderate, high, and very high risk of pollution, respectively.
    Keywords: Vulnerability, Groundwater pollution, DRASTIC, Najafabad.
  • S. Razavizadeh , F. Dargahian Pages 89-97
    In recent decades, artificial intelligence development as a powerful tool has made a tremendous progress in prediction and estimation of hydrological events. Although using artificial neural networks allows estimating rivers' suspended sediment load with appropriate accuracy and speed, predictive accuracy of these models is greatly influenced by the knowledge and understanding of ANN by the user. In natural resources and in especial hydrology and sediment studies, the optimization of ANN structure has not been adequately investigated; and the typical method is test and error. In this study, Taguchi optimization method was used to detect the best ANN structure in prediction of suspended sediment load of Neka River. Four important factors in the structure of artificial neural networks include the number of neurons in the first layer, the number of neurons in the second layer, the training algorithm and the transfer function; which are effective factors on estimation of ANN output and were considered in three different levels in the Taguchi experiments design. The results showed that the structure of 3 neurons in the first layer (level 3), 7 neurons in the second layer (level 2), the Levenberg-Marquarate training algorithm (level 3) and the PURELINE transfer function (level 2) has detected as the optimal ANN structure. The optimal ANN structure is able to estimate the sediment discharge of Nekaroud with high accuracy.
    Keywords: Sediment load of river, Taguchi design of experiment, Nekaroud Watershed
  • N. Karimi , L. Gholami , A. Kavian Pages 98-107
    Due to the time variation of sediment concentration and runoff volume during storms, and on the other hand, the lack of control and study of storms in field conditions for analyzing hydrographs and sediment graphs changes in different soil moistures, the investigation of these variables has special importance in laboratory conditions. Also, the results showed that the use of soil conditioners in laboratory conditions in order to determine their effect has not been considered for preparing hydrograph and sedimentograph. Therefore, the present study was conducted to investigate the effect of biochar derived from sewage sludge with rates of 0.4, 0.8 and 1.6 t ha-1 proportional with cover level of 25, 50 and 75 percent on hydrograph and sedimentograph in different soil moistures including air-dried, 15, 20 and 30 percent, with rainfall intensity of 50 mm h-1 and rainfall duration of 10 min after time to runoff in laboratory conditions. The results showed that the biochar conditioner with various rates toward control treatments had significant effect on hydrograph and sedimentograph changes. Also, the biochar treatment with rate of 1.6 t ha-1 in different soil moistures has significantly more effective toward on hydrograph and sedimentograph changes. The results also showed that the correlation coefficient between biochar amounts with time to runoff, runoff coefficient, and soil loss and sediment concentration variables was significant in confidence level of 99 percent.
    Keywords: Erosion Plots, Soil conditioner, Soil Conservation, Soil Loss
  • A. Yazdanpanahi , Kh. Ahmadaali*, M. Golafshani , E. Heidaryalamdarloo Pages 108-116
    Modeling the spatial-temporal variation of water quality and analyzing the effects of land use changes on the qualitative parameters of groundwater is very important. In this research, the ability of various deterministic and geostatistical techniques in the prediction of spatial-temporal qualitative parameters regarding drinking, agriculture usages and effects of infiltration rate of water into the soil  in Mashhad’s plain were investigated by using statistical data of 62 observation well from 1996 to 2016. The land use maps were prepared by ENVI5.1 using Landsat images. Analysis of isoline maps showed that the water quality had been dropped considerably in terms of chlorine and total hardness and the area with class of sever restricted usage had been increased. Investigation of EC isoline maps showed that in the year 2016, the area of regions with moderate and sever restricted usage was the highest in comparison to 1996 and 1986. The pH isoline maps showed that the major part of study area is located in the moderate restricted class. According to SAR isoline maps, all part of the study area is located in non-restricted class and it has approximately remained constant during the years. The geological maps of study area showed that the formations have good effects on groundwater quality. Analysis of Land use maps showed that rangeland and agriculture have received the most area of land use.  During the studied period, rangeland and agriculture had the most decrease (6.61 %) and increase (2.16%) equivalent to 643.29 and 235.46 square kilometer, respectively. By moving from center to northeast part of Mashhad’s plain, the agricultural lands and the number of illegal wells and urban industrial land use is increased which altogether have led to the significant loss of water quality.
    Keywords: Land use change, Geostatistical methods, Deterministic methods, Agricultural water, Mashhad’s Plain
  • M. Golshan _A. Kavian* _A. Esmali _A. D Ziegler Pages 117-126
    Runoff and sediment yield are important issues in water resource management that led to some problems in utilization of water structure and dams. Runoff volume, soil erosion intensity and sediment yield in watersheds are related to watersheds hydro-geomorphologic characteristics. Therefore, the aim of this research is to assess a relationship between watersheds hydro-geomorphologic characteristics with runoff and sediment yield in upstream of Samian hydrometer station with 42157 ha area. For this aim, the upstream watershed of this hydrometric station and 19 other sub watersheds were determined. The watersheds characteristics were divided in 6 groups and 76 parameters. Using of the correlation matrix, Ward clustering method and PCA method were determined parameters for modeling in three different scales that prepared 72 equations for estimation runoff and sediment yield. Also, the statistical coefficient consists of NS, R2 and RMSE were used for assessment of the obtained equations. Results showed that the obtained equations from total watershed scale with NS coefficient between 0. 95 and 0. 99, and R2 coefficient between 0. 97 and 0. 99 have the highest accuracy. Also, the equations obtained of selected parameters with PCA method have high precision than clustering method. Regarding importance of runoff and sediment yield estimation in ungauged stations, the regional modeling method can be used with high performance.
    Keywords: Regional model, Physiography, Estimation, PCA, Ward clustering method.