فهرست مطالب

مجله مهندسی و مدیریت آبخیز
سال پانزدهم شماره 4 (زمستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/09/30
  • تعداد عناوین: 10
|
  • کیانفر پیامنی، ابراهیم کریمی سنگچینی*، ایرج ویس کرمی، مهران زند صفحات 504-518
    مقدمه

    مدیریت یک پدیده فراگیر و موثر مانند خشکسالی، در بخش های مختلف اقتصادی نیازمند همکاری تنگاتنگ و برنامه ریزی های دقیق است. فقدان برنامه ریزی راهبردی خشکسالی و تاخیر در تصمیم گیری ها موجب افزایش هزینه ها برای کاهش خسارت خشکسالی شده است. این پژوهش، با هدف تدوین راهبردهای سازگاری با خشکسالی، با استفاده از مدل SWOT در سطح استان لرستان انجام شده است.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش، از روش های بررسی منابع و مصاحبه با پرسش نامه به منظور ارایه راهبردهای کلان سازگاری با خشکسالی استفاده شد. برای این منظور، ابتدا وضع موجود منابع اکولوژیک تغییرات محیطی، بخش های اقتصادی و میزان وابستگی آن ها به منابع آب، جمعیت و اشتغال، مدیریت منابع اکولوژیک، سازمان و نهادها، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. سپس، با بررسی قوانین و اسناد بالادستی، مصاحبه با مدیران منابع، تصمیم گیرندگان محلی و ملی، کارشناسان، پیشینه منتشر شده و دیگر اطلاعات در دسترس، علل مشکلات و موانع موجود بر سر راه مدیریت خشکسالی در استان، شناسایی شدند. نمونه آماری، شامل 27 نفر از متخصصین و کارشناسان علمی و اجرایی انتخاب شدند. امتیازدهی در دو نوبت و به وسیله کارشناسان و متخصصین انجام گرفت و در نهایت، با میانگین گیری از نظرات متخصصین و کارشناسان علمی و اجرایی، وزن عوامل درونی و بیرونی مشخص شد. در مرحله نهایی، علاوه بر شناسایی عوامل مهم در هر یک از معیارهای قوت، ضعف، فرصت و تهدید، راهبرد های مدیریتی لازم بر اساس شرایط استان لرستان، از طریق تحلیل SOWT تعیین شد. این موضوع ها در قالب فرصت ‏ها و تهدیدهای محیطی و نقاط قوت و ضعف درونی، دسته بندی شدند. سپس، با رهیافت تحلیل SOWT و روش آزمون دلفی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.

    نتایج و بحث:

    بررسی عوامل قوت نشان می دهد که وجود شرکت ها و سازمان های دارای واحد پایش منابع در استان، با وزن 0.25 از اثربخشی و درجه اهمیت بالاتری در بین دیگر عوامل برخوردار است. فقدان برنامه ریزی و سازمان دهی مناسب برای پایش و ارزیابی خشکسالی با وزن 0.33، دارای اثربخشی بسیار بالایی در بین عوامل ضعف سازگاری با خشکسالی در استان دارد. در بین فرصت ها، عامل پیشرفت های فناوری در حوزه کشاورزی دقیق، با وزن 0.1 دارای اثربخشی بسیار بالا هستند. عامل به خطر افتادن معیشت بهره برداران در صورت بروز خشکسالی در بین عوامل مورد بررسی تهدیدها، با وزن 0.22 دارای بیشترین اثربخشی است. عوامل آبیاری اراضی در برخی از مناطق با آب های آلوده و تخریب تدریجی خاک زراعی و افزایش جمعیت و در نتیجه، افزایش تقاضا برای آب با وزن 0.02 دارای کمترین اثربخشی در بین تهدیدات سازگاری با خشکسالی در استان لرستان، شناخته شدند.

    نتیجه گیری

    پس از امتیازبندی به روش دلفی، مشخص شد که وجود دانشکده و مراکز آموزش کشاورزی و منابع طبیعی در استان لرستان، به عنوان با اهمیت ترین نقطه قوت شناخته شد. ولی با وجود این نقطه قوت در استان، متاسفانه فقدان یا نامناسب بودن داده ها و اطلاعات موجود به منظور پایش و ارزیابی اثرات خشکسالی، ضعف اصلی شناخته شده است. با توجه به این نتایج، در جهت راهبرد محافظه کارانه، راهبرد تعادل بخشی آبخوان ها با اولویت آبخوان های با بیلان آب منفی، پیشنهاد شد. حمایت دولت از طرح های استحصال آب در سطح شهرها و روستاها و نظارت بر مدیریت بهتر آب در شهرها فرصت های مناسبی را برای بهبود توان کشاورزان به منظور مقابله با آثار منفی خشکسالی فراهم می کند. نتیجه نهایی ارایه راهبردهای مقابله با خشکسالی برای مناطق مختلف استان، در بخش های تامین منابع آب سطحی و زیرزمینی، زراعت آبی و دیم، آب شرب شهری و روستایی و آب و محیط زیست رودخانه ها، بوده است.

    کلیدواژگان: آزمون دلفی، برنامه مدیریتی، پایش و ارزیابی، فرصت و تهدید، قوت و ضعف
  • یاسین صالحی، علیرضا واعظی* صفحات 519-534
    مقدمه

    فرسایش خاک یکی از عوامل تخریب اراضی و از مهم ترین معضلات محیط زیست، کشاورزی و تولید غذا در جهان است. بیش از نیمی از مهم ترین اراضی کشاورزی در مناطق نیمه خشک، تحت کشت دیم هستند و تنش های ناشی از فرسایش و تخریب اراضی به صورت مستقیم از دو جهت، اثرات درون عرصه فرسایش همچون حاصلخیزی خاک و اثرات برون عرصه ای مانند آلودگی خاک، حایز اهمیت است. شناخت توزیع اندازه ذرات فرسایش یافته، گام اساسی برای مدیریت هدررفت عناصر غذایی و انتقال آلاینده ها از خاک است. برای این منظور، این پژوهش با هدف بررسی توزیع اندازه رسوبات حاصل از فرسایش بین شیاری تحت تاثیر درجه شیب و بافت خاک در برخی خاک های منطقه نیمه خشک زنجان، انجام شد.

    مواد و روش ها

    برای انجام این پژوهش، چهار دامنه دارای خاک با بافت مختلف (لوم شنی، لوم سیلتی، لوم رس شنی و لوم رسی) در چهار اندازه شیب شمال به جنوب (پنج، 10، 15 و 20 درصد) با استفاده از باران شبیه سازی شده، با شدت 60 میلی متر بر ساعت به مدت 60 دقیقه، مورد بررسی قرار گرفت. رواناب و رسوب در بازه های زمانی پنج دقیقه از آغاز رواناب تا رسیدن به حالت پایدار، در ظرف های مدرج مجزا جمع آوری و حجم و وزن آن اندازه گیری شد. توزیع اندازه ذرات رسوب به روش جداسازی ذرات با استفاده از سری الک های به قطر 75، دو، یک، 0.5، 0.25، 0.1 و 0.05 میلی متر تعیین شد. همچنین، درصد ذرات ریزتر (سیلت و رس) از روش هیدرومتر محاسبه شد. سپس، ذرات رسوب در هشت دسته شامل سنگریزه (دو تا 75 میلی متر)، شن بسیار درشت (یک تا دو میلی متر)، شن درشت (0.5 تا یک میلی متر)، شن متوسط (0.5-0.25 میلی متر)، شن ریز (0.25-0.1 میلی متر)، شن بسیار ریز (0.1-0.05)، سیلت (0.05-0.002 میلی متر) و رس (0.002 > میلی متر) دسته بندی شدند.

    نتایج و بحث:

    نتایج نشان داد، با افزایش شیب سطح زمین، توزیع اندازه ذرات رسوب در همه خاک ها دچار تغییر شد. به طوری که انتقال ذرات درشت تر از 0.1 میلی متر (شامل شن بسیار درشت، شن درشت، شن متوسط و شن ریز) با افزایش شیب بیشتر می شود. در حالی که درصد ذرات سیلت (از 0.002 تا 0.05 میلی متر) در همه بافت ها کاهش یافت. همچنین، ذرات در طبقه اندازه شن متوسط و شن ریز که بین 40 تا 50 درصد ذرات رسوب برای هر بافت را تشکیل دادند، با افزایش شیب، تغییر معنی داری نداشتند. بیشترین نسبت ذرات در رسوب به خاک اصلی، مربوط به ذرات سیلت در بافت لوم سیلتی (4.33 برابر) و کمترین آن نیز مربوط به ذرات رس در بافت لوم سیلتی (0.26 برابر) بود. ذرات شن و سیلت در بافت های مختلف، دارای نسبت های انتقال بالایی بودند. ذرات سیلت در سه بافت لوم شنی، لوم رسی و لوم سیلتی دارای نسبت بیش از یک و ذرات رس دارای نسبت کمتر از یک بودند. ذرات شن نیز به جز در بافت لوم رسی، در بیشتر بافت ها در محدوده 0.83 تا 1.24 برابر نسبت به خاک اصلی تغییر کرد و میانگین کلی نسبت فراهمی آن در رسوب به خاک اصلی، 0.98 برابر بود.

    نتیجه گیری

    به طور کلی، این پژوهش نشان داد با افزایش شیب، سطح انتخاب پذیری ذرات ریز کاهش و سهم ذرات درشت افزایش می یابد. اثرگذاری این تغییرات در خاک های ریزبافت بیشتر خود را نمایان می کند. با توجه به افزایش تخریب خاکدانه ها و شدت جریان با افزایش شیب سطح، جلوگیری از حذف پوشش گیاهی و رعایت اصول خاک ورزی در جهت کاهش برخورد مستقیم قطرات باران بر سطح خاک و کاهش انتقال پذیری ذرات به وسیله جریان بسیار با اهمیت است. همچنین، نتایج نشان می دهد که نسبت ذرات در بافت خاک و خصوصیات ساختمان خاک (فراوانی و پایداری خاکدانه ها)، از عوامل تعیین کننده انتقال ذرات بوده اند و در نظر گرفتن این ویژگی ها در انتخاب روش های حفاظت خاک، ضروری است.

    کلیدواژگان: انتخاب پذیری ذرات، بافت خاک، شبیه سازی باران، قدرت حمل جریان، هدررفت خاک
  • حامد حامد حریری، سیدعباس حسینی*، امیر خسروجردی صفحات 535-553
    مقدمه

    پیش بینی تغییرات فرایندهای هیدرولوژیکی حوزه آبخیز، ناشی از پدیده تغییر اقلیم و پیامدهای احتمالی آن، کمک موثری به رفع چالش های فراروی مدیران و برنامه ریزان منابع آب در دوره های آتی می کند. اثرات پدیده تغییر اقلیم و بندهای گابیونی به صورت همزمان، بر مقدار رسوب خارج شده حوضه دهبار تا کنون بررسی نشده است. لذا، بررسی آن با چشم انداز 30 سال آینده و با استفاده از مدل های SWAT و LARS-WG و ارزیابی توانایی این دو مدل در شبیه سازی تغییر اقلیم و حذف بندهای گابیونی، هدف اصلی این پژوهش است.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش، عملکرد بندهای گابیونی به صورت مخزن در حوضه دهبار در 10 کیلومتری غرب مشهد و در جنوب شهر طرقبه که دارای اقلیم نیمه خشک سرد است، نسبت به میزان رسوب خروجی از حوضه برای 30 سال آینده با کمک مدل آماری LARS-WG و مدل شبیه ساز هیدرولوژیکی SWAT، مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این حوضه، پنج بند گابیونی وجود دارد. برای پیش بینی متغیرهای هواشناسی دوره آتی در سطح حوزه آبخیز دهبار، پس از واسنجی مدل LARS-WG از مدل HadGEM2 و سه سناریوی RCP8.5، RCP4.5 و RCP2.6 برای ریزمقیاس سازی داده های هواشناسی در دوره 2050-2020 استفاده شد. برای بررسی عملکرد نتایج شبیه سازی در این مدل، از آزمون های آماری کولموگروف اسمیرنوف (K-S)، t و F استفاده شد. برای آماده سازی و اجرای مدل SWAT، از نقشه و اطلاعات مدل رقومی ارتفاع، خاک، کاربری اراضی، داده های هیدرولوژیک و هواشناسی و از مخزن، برای معرفی بندهای گابیونی به مدل استفاده شد. به منظور تحلیل حساسیت، واسنجی و اعتبارسنجی مدل SWAT، از الگوریتم نیمه خودکار SUFI-2 استفاده شد.

    نتایج و بحث:

    مقادیر میانگین بارش شبیه سازی شده، انطباق خوبی با مقادیر مشاهداتی داشتند و بیشترین اختلاف مربوط به ماه های فوریه و آوریل بود. در خصوص مقادیر انحراف معیار بارش های ماهانه نیز بیشترین اختلاف به ماه های فوریه و مارس تعلق داشت. میانگین دمای کمینه شبیه سازی شده نیز تطابق خیلی خوبی با مقادیر مشاهداتی داشت. همچنین، برای دمای بیشینه نیز روندی مشابه دمای کمینه دیده شد. همچنین، مقادیر p-value حاصل از آزمون t برای متغیرهای فوق الذکر هیچ اختلاف معنی داری بین میانگین داده های دما و بارش تولید شده و داده های مشاهداتی وجود نداشت و مدل LARS-WG به خوبی توانست میانگین های دما و بارش را شبیه سازی کند. بارش ماهانه در تمامی سناریوها (RCP8.5، RCP4.5 و RCP2.6) در افق 2050 در هفت ماه ابتدای سال، کمتر از میزان بارش ماهانه در دوره پایه نشان داد ولی برای پنج ماه دوم سال، افزایش بارش مشاهده شد. همچنین، در افق 2050 دما به طور متوسط نسبت به دوره پایه افزایش یافت. برای ترسیم منحنی سنجه رسوب از روش متوسط دسته ها با ضریب FAO اصلاح شده استفاده شد. مقدار رسوب مشاهده ای 2.14 تن در هکتار در سال، برای هر هکتار محاسبه شد. برای واسنجی و اعتبارسنجی مدل SWAT، در ابتدا با استفاده از نرم افزار  CUP_ SWAT پارامترهایی که تاثیر بیشتری بر دبی و رسوب خروجی از حوضه داشتند، مشخص شدند. به منظور تحلیل حساسیت، واسنجی و اعتبارسنجی مدل SWAT، از الگوریتم نیمه خودکار SUFI-2 استفاده شد. پس از آن، با استفاده از مدل واسنجی و اعتبارسنجی شده SWAT، اثرات تغییر اقلیم بر میزان رواناب و رسوب حوضه بررسی شد. نتایج نشان دهنده کاهش بارندگی، افزایش دما و کاهش رواناب در افق 2050 است. تغییرات رسوب برای دو سناریوی RCP4.5 و RCP2.6 به ترتیب، 9.3+ و 3.1+ درصد و برای سناریوی RCP8.5 برابر 4.6- درصد است. بندهای گابیونی به طور متوسط، 57.09 درصد خروج رسوب از حوضه را کاهش می دهند.

    نتیجه گیری

    در این پژوهش، اثرات تغییر اقلیم بر رسوب خروجی از حوضه دهبار در دوره 2020 تا 2050 و تاثیر بندهای گابیونی در شرایط موجود (وجود بندها) و در شرایط حذف این بندها مورد بررسی قرار گرفت. در کلیه سناریوها دمای کمینه و دمای بیشینه در دوره 2050-2020 نسبت به دوره پایه افزایش پیدا کرد. از اثرات منفی افزایش دما، ایجاد تغییر در مقادیر و الگوی زمانی-مکانی بارش است. نتایج حاکی از آن است که مدل SWAT قابلیت شبیه سازی فرایندهای هیدرولوژیکی و رسوب در حوزه های آبخیز نسبتا کوچک تا متوسط با شرایط پیچیده مانند حوضه دهبار را حتی با محدودیت داده مشاهداتی، با دقتی قابل قبول دارد. افزایش مقدار رسوب در نقطه خروجی حوضه با وجود کاهش بارندگی و رواناب، نشان دهنده بارش های کوتاه مدت با شدت زیاد بوده است که باعث افزایش شرایط سیلابی می شود. از تغییرات میزان فرسایش و رسوب در افق 2050 و با سناریوهای متفاوت می توان نتیجه گرفت که تغییر اقلیم بر فرسایش حوضه در آینده تاثیرگذار است و مدل شبیه سازی می تواند در پیش بینی فرسایش پذیری کارایی داشته باشد. لذا، نتایج به دست آمده از مدل SWAT امکان توصیه کاربرد آن را در منطقه فراهم می کند.

    کلیدواژگان: بارش، رواناب، شبیه ساز هیدرولوژیک، HadGEM2، LARS-WG، SWAT
  • علی بختیاری زاده، محمد نجف زاده، صدیقه محمدی* صفحات 554-569
    مقدمه

    سفره آب زیرزمینی، از مهم ترین منابع آبی هر کشور، به خصوص کشور ی مانند ایران است که در مناطق گرم و خشک قرار دارد. یکی از راه ‎های پیشگیری از آلودگی منابع آب زیرزمینی، ارزیابی آسیب پذیری این منابع است. به طوری که ارزیابی قابل اعتماد آسیب پذیری آب زیرزمینی می تواند، در تعیین دقیق تر نقاط آسیب پذیر آبخوان برای حفاظت و مدیریت موثر منابع آب زیرزمینی مفید واقع شود.

    مواد و روش ها

    در پژوهش حاضر، از شاخص DRASTIC برای ارزیابی حساسیت آب های زیرزمینی، با در نظر گرفتن اثرات کاربری اراضی و آلودگی نیترات در دشت کرمان-باغین واقع در استان کرمان، استفاده شد. به این ترتیب، از هفت پارامتر عمق ایستابی، تغذیه خالص، بافت آبخوان، بافت خاک سطحی، توپوگرافی، تاثیر منطقه غیراشباع و هدایت هیدرولیکی برای محاسبه این شاخص استفاده شد. این شاخص، به صورت یک برآورد اولیه ارزیابی آسیب پذیری آبخوان در برابر آلودگی آب زیرزمینی در مناطق مختلف مورد پذیرش است. اما با وجود پیچیدگی هایی در سامانه آب زیرزمینی و نظرات کارشناسی در تخصیص رتبه و وزن پارامتر های موجود در این شاخص و تفاوت در شرایط حاکم بر مناطق مورد مطالعه، همواره پژوهشگران را بر آن داشته است که در بهبود این شاخص گام های عملی بردارند. این بهبود در تعدادی از پژوهش ها با اضافه کردن پارامتر های دیگر مانند کاربری اراضی و تاثیر نیترات، به پارامتر های این شاخص انجام شده است. لذا، در پژوهش حاضر نیز از پارامترهای کاربری اراضی و خطر بالقوه مرتبط با کاربری اراضی به ترتیب برای محاسبه شاخص DRASTIC مرکب یا Composite DRASTIC (CD) و شاخص آسیب پذیری نیترات (Nitrate Vulnerability Index) استفاده شد. شاخص CD با اضافه کردن پارامتر کاربری اراضی به شاخص DRASTIC و شاخص NVI، با ضرب نقشه رستر رتبه بندی خطر بالقوه مرتبط با کاربری اراضی در شاخص DRASTIC، به دست آمد. لازم به ذکر است که بر اساس نقشه کاربری اراضی، این دشت شامل 54 درصد مراتع کم تراکم، 24 درصد زراعت های آبی، 10 درصد جنگل های دست کاشت، شش درصد اراضی بدون پوشش و کویری، پنج درصد مناطق مسکونی و یک درصد دق های رسی است. ارزیابی سه معیار آسیب پذیری که با محاسبه سه شاخص DRASTIC، CD و NVI به دست آمد با همبستگی آن‎ ها با خطر آلودگی آب زیرزمینی، مورد بررسی قرار گرفت.

    نتایج و بحث :

    نتایج نشان داد که همبستگی شاخص DRASTIC با خطر آلودگی آب زیرزمینی هشت درصد، شاخص CD، 30 درصد و شاخص NVI 54 درصد، با احتمال 99 درصد، همبستگی معنی داری را نشان می دهند. نتایج حاکی از آن است که اضافه شدن پارامتر کاربری اراضی، باعث افزایش همبستگی آسیب پذیری با خطر آلودگی آب زیرزمینی می شود و ضرب خطر بالقوه مرتبط با کاربری اراضی به افزایش بیشتر این همبستگی کمک می کند. در نتیجه، شاخص NVI شاخص برتر نسبت به دو شاخص دیگر انتخاب شد.

    نتیجه گیری

    نتایج حاصل از شاخص NVI، دشت کرمان-باغین را به دو طبقه آسیب پذیری خیلی کم با مساحت 1528.07 کیلومتر مربع (75.52 درصد) با مقدار NVI کمتر از 70 و آسیب پذیری کم با مساحت 495.33 کیلومتر مربع (24.48 درصد) با مقدار NVI 70 تا 110، تقسیم می کند. در مجموع، پیشنهاد می شود در محدوده هایی که آسیب پذیری کم است، برای مدیریت صحیح منابع آب زیرزمینی و جلوگیری از آلودگی این منابع، از احداث صنایع و کشت محصولات کشاورزی که باعث ایجاد آلودگی می شود، جلوگیری شود.

    کلیدواژگان: آلودگی آبخوان، سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS)، عمق ایستابی، کاربری اراضی، مدیریت منابع آب
  • سیما رحیمی بندرآبادی*، بهرام بهرام ثقفیان، طیب رضیئی صفحات 570-587
    مقدمه

    شناخت فرکانس وقوع خشکسالی های با شدت و تداوم های مختلف و پیش بینی به موقع آن ها برای اعلام هشدار، یکی از نیازهای اساسی پروژه های منابع آب است. پدیده خشکسالی، به سه گروه عمده هواشناسی، کشاورزی و هیدرولوژی تقسیم می شود. پایش خشکسالی های هیدرولوژیکی، یکی از نیازهای اساسی مدیریت منابع آب در حوزه های آبخیز، به ویژه در بخش کشاورزی آبی به شمار می آید. در سال های اخیر، شاخص ها و روش های جدیدی برای پایش خشکسالی هیدرولوژیکی در سطح جهان ارایه شده است.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش، شاخص های جریان کمینه (Q 75، Q90 و Q95) مستخرج از منحنی تداوم جریان و سری های جریان کمینه (10 و30 روزه) و همچنین، حجم کمبود جریان برای پایش خشکسالی هیدرولوژیکی در حوضه دریای خزر، مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور، 40 ایستگاه هیدرومتری که دارای آمار 41 ساله (از سال آبی 1351-1350 تا 1391-1390) بود، انتخاب شد. در مرحله بعد، داده های ایستگاه های مورد مطالعه از نظر همگنی، استقلال و تصادفی بودن، مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس، به کمک روش تحلیل خوشه ای مرتبه ای و رگرسیون گام به گام، مناطق همگن هیدرولوژیکی تعیین و تحلیل منطقه ای این شاخص ها انجام شد.

    نتایج و بحث:

    برای بررسی ویژگی‏ های جریان کمینه در حوضه دریای خزر، ابتدا منحنی تداوم جریان برای هر یک از ایستگاه‏ ها رسم و سپس، سه شاخص Q 75، Q90 و Q95 برای هر یک از ایستگاه ها محاسبه شد. برای مقایسه مکانی جریان کمینه، از دبی کمینه ویژه یا qs (مقدار دبی کمینه تقسیم بر سطح) استفاده شد. شاخص qs75، بین 0.0006 تا 13 متر مکعب بر ثانیه بر کیلومتر مربع تغییر می‏ کند. مقدار qs75، در قسمت های شرقی، کمتر (خشک تر) و در قسمت های غربی منطقه، مقدار خشکی جریان کمتر از سایر نقاط است‎. بررسی نقشه های توزیع مکانی این سه شاخص، نشان می دهد که روند تغییرات مکانی آن ها تقریبا مشابه است و همگی بیانگر مرطوب تر بودن مناطق غربی حوضه دریای خزر نسبت به مناطق شرقی و مرکزی هستند. در مرحله بعد، برای بررسی شاخص های جریان کمینه، ابتدا سری جریان‏ های کمینه 10 و 30 روزه تهیه شد. با مقایسه پارامترهای توزیع به کمک روش امتیازدهی، توزیع لوگ پیرسون تیپ سه، به‏ عنوان بهترین توزیع در بیشتر ایستگاه ها انتخاب شد. پس از انتخاب مناسب ترین توزیع، مقادیر شاخص های کمینه 10 روزه و 30 روزه با دوره بازگشت های مختلف محاسبه شد. بررسی میانگین شاخص ها نشان می دهد که کمترین مقدار دبی کمینه 10 روزه با مقدار 0.01 متر مکعب بر ثانیه در ایستگاه وطنا (035-12) واقع در شرق حوضه و بیشترین میزان با مقدار 91.2 متر مکعب در ثانیه در ایستگاه رودبار (034-17) در منطقه غرب حوضه است. در مورد میانگین دبی کمینه 30 روزه نیز کمترین مقدار برابر 0.02 متر مکعب برثانیه و بیشترین مقدار برابر 8.52 متر مکعب بر ثانیه در همین دو ایستگاه است. به منظور، بررسی تغییرات زمانی شدت خشکسالی هیدرولوژیکی، سری های زمانی سالانه جریان کم 10 و 30 روزه در هر ایستگاه نسبت به سال وقوع آن ها ترسیم شدند تا روند تغییرات وضعیت خشکسالی در سال های مختلف مشخص شود. بررسی روند زمانی شاخص های جریان کمینه بر روی نمودارها، نشان از کاهش مقدار شاخص ها طی سال های اخیر و روند منفی شاخص ها دارد. به عبارت دیگر، نمودارها تقریبا در همه ایستگاه ها بیان از خشکسالی های هیدرولوژیکی (کاهش شاخص های جریان کمینه) طی سال های اخیر دارند. برای تعیین طول دوره های جریان کمینه نیز، در ایستگاه های مختلف میانگین های متحرک 10 و 30 روزه دبی با مقدار شاخص Q90، مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که تداوم خشکسالی در قسمت های مرکزی حوضه دریای خزر (زیرحوضه های پلور، رزن، کرسنگ، تنگه لاویج، پل ذغال و زوات) بیشتر از بقیه مناطق است که این زیرحوضه ها در استان مازندران واقع هستند. کمترین تداوم خشکسالی (بین 22 تا 25 روز) نیز مربوط به زیرحوضه های شلمان، پل سازمان، پاشاکی، آستانه و توتکابن در قسمت شرقی حوضه دریای خزر و در استان گیلان است. قسمت های شرقی حوضه نیز طول دوره خشکسالی بین 28 تا 30 روز را تجربه کرده اند.

    نتیجه گیری

    نتایج نشان می دهد که در سال های 1377 تا 1390، در بیشتر ایستگاه ها شدیدترین و طولانی ترین خشکسالی ها اتفاق افتاده است. بررسی توزیع مکانی شاخص های جریان کمینه و حجم کمبود جریان، بیانگر خشک تر بودن قسمت های شرقی حوضه نسبت به مرکزی و غرب حوضه دریای خزر است. هرچند، طول دوره خشکسالی های هیدرولوژیکی در خزر مرکزی بیشتر از سایر نقاط حوضه است. بررسی روند زمانی شاخص ها نیز بیانگر افزایش تکرار و طول مدت خشکسالی های هیدرولوژیکی در سال های اخیر است. مقایسه شاخص های مختلف نشان می دهد که همه شاخص ها نتایج مشابهی در منطقه دارند. بررسی روابط منطقه ای نشان داد که در منطقه همگن شرقی عامل تاثیرگذار بر شاخص های جریان، ارتفاع است. در حالی که در منطقه مرکزی و غربی مساحت و تراکم زهکشی، تاثیر بیشتری دارند.

    کلیدواژگان: تحلیل منطقه ای، جریان کمینه، حجم کمبود جریان، شاخص خشکسالی، منحنی تداوم جریان
  • رضا چمنی، هنگامه شکوهیده، سمیه زارع، رضا زارعی، حامد امینی، لیلا همتی، وحید موسوی، عبدالواحد خالدی درویشان* صفحات 588-602
    مقدمه

    امروزه، تخریب شدید محیط زیست و کاهش عملکرد آبخیزها تحت تاثیر عومل مختلف از اهمیت خاصی برخوردار است. برای مقابله با این تهدیدات، استفاده از رویکرد مدیریت یکپارچه حوزه های آبخیز و کاربست مفهومی SWOT مرسوم است. این تحلیل با برخورداری از ویژگی های ساختاری و انعطاف پذیری مناسب، قابلیت های گسترده ای در راستای مدیریت بوم سازگان های مختلف را دارا هستند. در مدل تحلیلی SWOT، راهبرد ها برای دستیابی به حداکثر نقاط قوت و فرصت ها و به حداقل رساندن نقاط ضعف و تهدیدها، تدوین می شود. لذا، در این پژوهش سعی شده است، تاثیر عوامل مختلف انسانی و طبیعی بر وضعیت حوزه آبخیز میخ ساز با رویکرد SWOT مورد ارزیابی قرار گیرد.

    مواد و روش ها

    حوزه آبخیز میخ ساز، با مساحت 11191.1 هکتار، در غرب استان مازندران و در شهرستان نوشهر، بخش کجور و دهستان زانوس رستاق واقع شده است. به لحاظ تغییرات ارتفاعی، کمترین ارتفاع آن 1374.7 متر از سطح دریا واقع در خروجی آبخیز و مرتفع ترین آن 3689 متر واقع در ارتفاعات جنوبی است. مقدار متوسط بارش سالانه حوزه آبخیز میخ ساز به طور متوسط 427.8 میلی متر و میانگین دمای سالانه آن 10.53 درجه سانتی گراد است. تحلیل SWOT، از جمله روش های کارآمد مدیریت راهبردی به شمار می آید که جهت نتایج سودمند در آبخیز های مختلف مطالعاتی، تجزیه و تحلیل ظرفیت های محلی و به طور کلی در راستای نیل به اهداف مطالعات برنامه ریزی توسعه یکپارچه در ابعاد اقتصادی، اجتماعی، فرهنگی و کالبدی می تواند مورد استفاده قرار گیرد. اولین مرحله در مدیریت راهبردی تشکیل ماتریس SWOT، است. ماتریس SWOT، با در نظر گرفتن شرایط و عوامل داخلی و خارجی حاکم بر یک سیستم، مبنای خوبی را برای تدوین راهبردها فراهم می آورد. برای ارایه استراتژی در چارچوب رویکرد موجود، از چهار نوع استراتژی شامل استراتژی های رقابتی-تهاجمی، تنوع، بازنگری و تدافعی استفاده شده است. برای ارایه هر نوع استراتژی، دو یا چند مولفه از عوامل موجود که یکدیگر را تحت پوشش قرار داده و یا در ارتباط هستند، در نظر گرفته شد. سپس، در راستای این عوامل ترکیب شده، بهترین استراتژی ها برای منطقه مورد پژوهش مشخص شد و در نهایت، رتبه بندی عوامل صورت گرفت. در اجرای استراتژی های SO، با استفاده از نقاط قوت داخلی می توان از فرصت های خارجی حداکثر بهره برداری را نمود.

    نتایج و بحث:

    دو عامل اتکای درآمد به بخش های مختلف (دامداری-کشاورزی-خدمات) و تنوع اقلیمی (بارش و دما) در آبخیز، با امتیاز موزون 0.23 به طور مشترک بیشترین اهمیت را در بین نقاط قوت به خود اختصاص داده اند. در نقاط ضعف، عامل کافی نبودن مایملک نسبت به بعد خانوار با امتیاز موزون 0.63 مهم ترین نقطه ضعف آبخیز مشخص شده است. دو عامل امکان احیای صنایع دستی و طبیعت مناسب برای گردشگری، با امتیاز مشترک 0.3 مهم ترین فرصت ها در این آبخیز هستند. در حوزه آبخیز میخ ساز، احتمال سیلاب بهاره به دلیل ذوب برف با امتیاز 0.2 و سرمای زودرس و دیرس، با امتیاز 0.18 از مهم ترین تهدیدات پیش روی آن است. بر این اساس، عوامل داخلی با امتیاز 3.54 نسبت به عوامل خارجی با امتیاز 2.89، تاثیر بیشتری بر بهبود وضعیت حوزه آبخیز میخ ساز دارند.

    نتیجه گیری

    در این پژوهش، تاثیر عوامل طبیعی و انسانی بر مدیریت حوزه آبخیز میخ ساز استان مازندران، با استفاده از روش SWOT مورد ارزیابی و سنجش قرار گرفت. نتایج پژوهش نشان داد، در حوزه آبخیز میخ ساز اتکای درآمد به بخش های مختلف و تنوع اقلیمی در آبخیز پر اهمیت ترین نقاط قوت و کافی نبودن مایملک نسبت به بعد خانوار مهم ترین نقطه ضعف است. اولویت بندی راهبرد های منطقه نیز حاکی از آن است که راهبرد کاهش تخریب منابع و اصلاح الگوی معیشتی به ترتیب با امتیازهای 2.21 و 2.19 در اولویت های اول و دوم قرار دارند.

    کلیدواژگان: توسعه پایدار، توفان فکری، ذی نفعان، رویکرد مفهومی، مدیریت پایدار حوزه های آبخیز
  • کیومرث روشنگر*، صادق عبدل زاد صفحات 603-621
    مقدمه

    پیش بینی تغییرات بیشینه دما، بسیار مهم است و به دلیل تاثیرات زیادی که بر منابع آبی، کشاورزی و محیطی دارد، اهمیت فزاینده ای پیدا کرده است. با پیش بینی دما، می توان از تغییرات آینده آگاه شد و تمهیدات لازم برای تعدیل اثرات منفی آن بر منابع آبی، کشاورزی و محیطی را انجام داد. بنابراین، مدلسازی و پیش بینی بیشینه دما می تواند، به عنوان یک ابزار مهم در برنامه ریزی و مدیریت منابع طبیعی، اقتصادی و صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش، بیشینه دما با استفاده از روش نوین حافظه طولانی-کوتاه -مدت (LSTM) بر پایه روش های پیش پردازنده تبدیل موجک گسسته (DWT) و تجزیه مد تجربی کامل (CEEMD) در دو اقلیم متفاوت (مرطوب و نیمه خشک) مدلسازی شد. برای این منظور، از داده های دمای بیشینه، دمای کمینه، بارش و تابش خورشیدی به صورت روزانه مربوط به دوره 2001 تا 2020 ایستگاه های سینوپیک واقع در سیاه بیشه شهرستان آمل در استان مازندران و فرودگاه شهرستان ارومیه در استان آذربایجان غربی، استفاده شد. مشخص شد که در منطقه نیمه خشک، پارامترهای دمای بیشینه و کمینه دو روز قبل و دمای بیشینه و کمینه یک روز قبل و دمای کمینه و تابش خورشیدی همان روز و در منطقه مرطوب، پارامترهای دمای بیشینه دو روز قبل و دمای بیشینه و کمینه یک روز قبل و دمای کمینه و تابش خورشیدی همان روز، به عنوان مدل برتر شناخته شده است.

    نتایج و بحث:

    نتایج حاصل از تحلیل مدل ها، قابلیت و کارایی بالای روش به کار رفته در تخمین بیشینه دما را به خوبی نشان داد. از طرف دیگر، روش های پیش پردازنده باعث بهبود نتایج شدند. در بررسی های صورت گرفته مشاهده شد که نتایج حاصل از تجزیه بر اساس تبدیل موجک، منجر به نتایج بهتری می شود، به طوری که معیار ارزیابی DC برای مدل برتر در منطقه نیمه خشک شهرستان ارومیه، از 0.965 به 0.993 و در منطقه مرطوب شهرستان آمل از 0.926 به 0.970، افزایش یافت و معیار RMSE در فرودگاه ارومیه از 1.943 به0.896 و در سیاه بیشه از 2.595 به 1.648، کاهش یافته است.

    نتیجه گیری

    نتایج بررسی نشان از افزایش معیار ارزیابی DC و کاهش RMSE برای ایستگاه سینوپتیک فرودگاه ارومیه به ترتیب 2.74 و 53.87 درصد و برای ایستگاه سینوپتیک سیاه بیشه آمل به ترتیب 4.80 و 35.50 درصد شد. این نتایج نشان می دهد، تبدیل موجک بیشترین تاثیر را در بهبود عملکرد مدل LSTM دارد و مدل های منتخب، قابلیت و کارایی بالایی در تخمین میزان دمای بیشینه را دارند. با توجه به نتایج تحلیل حساسیت مشخص شد، پارامتر دمای یک روز قبل، تاثیرگذارترین پارامتر در تخمین بیشینه دمای روزانه برای دو منطقه با اقلیم متفاوت مرطوب و نیمه خشک است.

    کلیدواژگان: بیشینه دما، تبدیل موجک، تجزیه مد تجربی، شبکه های عصبی مصنوعی، یادگیری عمیق
  • علیرضا رابط*، قباد رستمی زاد، امین صالح پور جم صفحات 622-638
    مقدمه

    از جمله مشکلات مهم در فرایند اجرا و نگهداری ‏پروژه های آبخیزداری و منابع طبیعی، عدم مشارکت و ‏همکاری موثر آبخیزنشینان است. بر این اساس، توجه به عوامل بازدارنده و همچنین، شناسایی راهکارهای تقویت مشارکت جوامع محلی در فرایند اجرای پروژه های آبخیزداری و منابع ‏طبیعی، امری ضروری و اجتناب ناپذیر است. این پژوهش، با هدف شناخت ویژگی های ‏اجتماعی-اقتصادی جوامع محلی، شناسایی شاخص های موثر بر کاهش موانع و افزایش ‏مشارکت مردمی در اجرای طرح های منابع طبیعی و ‏آبخیزداری، شناخت انتظارات و نیازهای جامعه محلی و ‏در نهایت، ارایه راهکارهای علمی و فنی با هدف ‏افزایش میزان مشارکت مردمی، در منطقه پایلوت آرپاچای شهرستان زنجان انجام شده است.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش، چهار شاخص تاثیرگذار اجتماعی-فرهنگی، اقتصادی، طبیعی و مدیریتی، با 40 زیرشاخص تعیین و دسته بندی شدند. اطلاعات لازم به‎ صورت پیمایشی و با استفاده از ‏ابزار پرسشنامه، مصاحبه و نشست های متعدد با افراد جامعه و خبرگان محلی، جمع آوری شد. برای تعیین حجم نمونه از رابطه کوکران، برای تجزیه و تحلیل داده ها از نرم افزار SPSS استفاده شد. همچنین، برای بررسی روایی پرسشنامه از آلفای کرون باخ، از تحلیل عاملی به منظور کاهش و دسته بندی متغیرهای تاثیرگذار بر عدم مشارکت مردم در پروژه های آبخیزداری، استفاده شد.

    نتایج و بحث:

    نتایج نشان داد که شش عامل در مجموع به میزان 64.4 درصد، از واریانس متغیر وابسته را تبیین می کنند و  متغیر آموزش و اطلاع رسانی در سطح محلی، به عنوان موثرترین عامل شناخته شد که 29.79 درصد از واریانس متغیر وابسته را تبیین کرد. پس از آن، عوامل بهبود درآمد و معیشت روستاییان با 19.24 درصد، تنوع فعالیت های اقتصادی و بهبود عملکرد با 18.93 درصد، تقویت اقتصاد محلی با 13.92 درصد، مدیریت طرح های آبخیزداری با 11.34 درصد و مدیریت منابع طبیعی با 4.3 درصد، به ترتیب در اولویت دوم تا ششم قرار گرفتند.

    نتیجه گیری

    در مجموع، می توان این گونه بیان کرد، نبود اطلاع و آگاهی جامعه محلی از جنبه ها و منافع مثبت اقتصادی، اجتماعی، طبیعی و فنی حاصل از اجرای پروژه های منابع طبیعی و آبخیزداری در محدوده زیست و تولید آن ها، یکی از موانع مهم در عدم مشارکت و محقق نشدن اهداف پیش بینی شده در اجرای پروژه های آبخیزداری و منابع طبیعی در محدوده مورد مطالعه است. بر این اساس، توجه و تاکید بر موضوع اعتمادسازی و افزایش میزان اعتماد اجتماعی، به اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری، در فرایند اجرا و موفقیت پروژه ها، نقش بسزایی دارد.

    کلیدواژگان: اجتماعی، اقتصادی، تحلیل عاملی، جوامع محلی، فنی، مدیریت جامع آبخیز، مدیریتی
  • اشکان بنی خدمت*، حسین صالحی، سعید گلیان، فرشاد کوهیان افضل، نازنین عزتی بورستان صفحات 639-654
    مقدمه

    یکی از راه های برآورد مقدار رواناب حاصل از بارش، استفاده از مدل های هیدرولوژیکی است. مدل SWAT، یکی از ابزارهای پرکاربرد در سطح حوزه آبخیز در شبیه سازی کمیت و کیفیت آب است. این مدل، یک مدل مفهومی است که قادر است حوضه های بزرگ با سناریوهای مدیریتی مختلف را شبیه سازی کند. از جمله چالش های مهم مدل مذکور و بسیاری از مدل های هیدرولوژیکی، واسنجی پارامترهای موثر و حساس در برآورد مقدار رواناب است. به طور کلی، روش های واسنجی را می توان به دو گروه دستی و خودکار تقسیم کرد. واسنجی یک مدل به صورت دستی، نیازمند این است که مدل ساز، شناخت خوبی نسبت به فیزیک مد ل داشته باشد. از سویی، به دلیل وقت گیر بودن و پیچیدگی های موجود و همچنین، توسعه الگوریتم های جدید بهینه سازی، امروزه واسنجی خودکار بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. واسنجی خودکار بر پایه سه مولفه تابع هدف، الگوریتم بهینه سازی و اطلاعات ایستگاه ها بنا شده است. استفاده از یک تابع هدف در واسنجی یک مدل ممکن است موجب افزایش خطا در برخی دیگر از جنبه های شبیه سازی شود و همچنین، تجربه های علمی در زمینه واسنجی تک هدفه نشان داده است که هیچ تابع هدفی هرچند با کارایی بالا، به تنهایی نمی تواند ویژگی ها و خصوصیات حوضه را به درستی نشان دهد. لذا، به کارگیری راه حل بهینه سازی مناسب به منظور بهبود نتایج واسنجی شامل استفاده از یک الگوریتم بهینه سازی مناسب با چندین تابع هدف، برای شناسایی مجموعه جواب های کارآمد است.

    مواد و روش ها

    حوزه آبخیز مورد مطالعه در غرب ایران و در استان کرمانشاه، با مساحت 5467 کیلومتر مربع، واقع شده است. کمینه و بیشینه ارتفاع آن، 1275 و 3360 متر است. متوسط بارندگی حوضه، حدود 505 میلی متر بوده است که بیشترین بارش در ماه های آبان و آذر و کمترین بارش در ماه های تیر و مرداد رخ می دهد و سه رودخانه اصلی مرک، قره سو و رازآور در این حوضه جریان دارند. در این پژوهش، مدل بارش-رواناب SWAT، با استفاده از الگوریتم NSGA-II تحت سه سناریو واسنجی شد. برای واسنجی این مدل، در سناریوی اول، از تابع هدف NSE که به جریان های بیشینه توجه دارد، استفاده شد. در سناریوی دوم، برای تمرکز بر جریان های کمینه، پس از تبدیل لگاریتمی دو سری جریان رواناب شبیه سازی شده و مشاهداتی، ضریب کارایی NSE به عنوان تابع هدف اتخاذ شد که به صورت LogNSE نمایش داده می شود. سناریوی آخر، تلفیقی از دو سناریوی اول و دوم بود. به طوری که توابع هدف غیرهمسوی NSE و LogNSE به صورت همزمان مورد استفاده قرار گرفتند.

    نتایج و بحث:

    نتایج این پژوهش، نشان داد که با توجه به مقادیر شاخص ارزیابی NSE برابر با 0.83، 0.74 و 0.83 برای سناریوهای اول تا سوم و بیش برآوردی مدل و بررسی نمودار جریان در سناریوی اول و تمایل بیشتر برای حرکت به سمت دبی های بالا، این سناریو برای برآورد جریان های بیشینه، کارآمدتر خواهد بود. همچنین، با توجه به شاخص ارزیابی LogNSE، مقادیر 0.69، 0.74 و 0.72 برای سناریوهای اول تا سوم، سناریوی دوم با تک هدف LogNSE در دبی های کمینه، عملکرد بهتری دارد. اما مدل ساخته شده با استفاده از دو تابع هدف غیرهمسو، سعی بر ایجاد توازن داشته است و عملکرد مطلوبی در تخمین همزمان رواناب های بیشینه و کمینه دارد.

    نتیجه گیری

    به طور کلی می توان گفت، در صورتی که هدف مطالعه بررسی دبی های بیشینه و کمینه، یعنی مطالعات سیلاب یا خشکسالی باشد، الگوریتم های تک هدفه عملکرد مطلوب تری خواهند داشت. در صورتی که با هدف کنترل بیلان آبی و عملکرد مطلوب یک مدل در دو سوی دبی های بیشینه و کمینه، مدلسازی انجام شود، سناریوی دو هدفه با رویکرد غیرهمسو می تواند نتیجه بهتری نسبت به الگوریتم های تک هدفه داشته باشد.

    کلیدواژگان: الگوریتم ژنتیک، سناریوی دو هدفه، شبیه سازی بارش-رواناب، صحت سنجی، NSGA-II
  • مهسا تشکری، مهدی حیات زاده*، علی فتح زاده، جواد چزگی، اکرم بمانی خرانق صفحات 655-672
    مقدمه

    مهمترین مشکل در توسعه و ایجاد سدهای زیرزمینی، پیچیدگی تعیین مناطق مناسب احداث سد است. این مشکل از آنجا ناشی می شود که معیارها و عوامل زیادی شامل معیارهای اجتماعی، اقتصادی، زمین شناسی و هیدرولوژیکی در مکان یابی مناسب آن دخیل هستند. لذا، استفاده از روش هایی که بتوانند مکان های مناسب برای احداث سدهای زیرزمینی را با دقت بالا و با صرف کمترین میزان وقت و هزینه تعیین نمایند، حایز اهمیت است. احداث سد زیرزمینی، به عنوان یکی از راه حل های تامین آب در مناطق خشک که امکان دسترسی به منابع معمول، نظیر چاه و رودخانه دایمی وجود ندارد یا دارای منابع آبی اندکی هستند، توصیه شده است. به همین منظور، در پژوهش حاضر مکان یابی مناطق مستعد برای احداث این گونه سدها مورد بررسی قرار گرفته است. محدوده مورد مطالعه، حوزه آبخیز رودان در استان هرمزگان است که به دلیل دارا بودن شرایط اقلیمی خشک و شرایط خاص زمین شناسی، می تواند از پتانسیل مناسبی برای ساخت سد زیرزمینی برخوردار باشد.

    مواد و روش ها

    در پژوهش حاضر، از طریق تلفیق مدل رقومی ارتفاع، خصوصیات توپوگرافی، زمین شناسی و هیدرولوژیکی در محیط GIS، تعداد هشت مکان اولیه به عنوان نقاط مستعد احداث سد زیرزمینی مشخص شد. در ادامه، پس از تشکیل ماتریس تصمیم با استفاده از مدل ویکور، رتبه بندی، تعیین شاخص و انتخاب کوچک ترین شاخص به عنوان بهترین گزینه صورت پذیرفت. در نهایت، اقدام به مرتب سازی گزینه ها بر اساس مقادیر شاخص مطلوبیت، شاخص نارضایتی و شاخص ویکور شد. سپس، بهترین گزینه که کوچک ترین شاخص ویکور را داشته باشد، انتخاب شد.

    نتایج و بحث:

    طبق نتایج به دست آمده، مقدار شاخص ویکور (Q) برای سایت 5، عدد 0.0158 و برای سایت 2، عدد 0.097 به دست آمد که بدین ترتیب بر مبنای شاخص ویکور، رتبه اول متعلق به سایت 5 و رتبه دوم به سایت 2 تعلق گرفت. لذا، از بین هشت مکان اولیه تنها دو نقطه مناسب و سایر سایت های مستعد به علت فاصله از مراکز تمرکز جمعیتی و کشاورزی رد شدند. رتبه یک، واقع در شرق شهر زیارتعلی با توجه به شرایط هیدرولوژیکی و توپوگرافی از جمله این که شیب در این سایت کمتر از پنج درصد است، به عنوان یکی از بهترین مکان ها برای احداث سد زیرزمینی است. اولویت دوم، واقع در شمال بخش برنطین، به دلیل قرارگیری در مجاورت روستای کم جمعیتی که آب آشامیدنی از طریق چاه تامین می شود، به عنوان گزینه مناسب برای احداث سد زیرزمینی در نظر گرفته شد. در سایت هایی که اولویت اول و دوم را به خود اختصاص داده اند، از بین معیارهای مورد استفاده در پژوهش حاضر، معیارهای نیاز آبی، فاصله از روستا، پارامترهای pH و EC و کمیت آب، بیشترین اهمیت را داشته اند.

    نتیجه گیری

    بررسی نتایج عامل سطح مخزن در این پژوهش نشان داد که هر چه سطح مخزن بزرگ تر باشد، در مکان یابی این سازه دارای اولویت بیشتری خواهد بود. در سدهای زیرزمینی، بر خلاف سدهای سطحی که بزرگ بودن سطح مخزن به دلیل تلفات ناشی از تبخیر یک عیب محسوب می شود، بدون در نظر گرفتن سایر عوامل، بهترین مکان برای احداث سد زیرزمینی در یک رودخانه، تنگه هایی هستند که دارای بیشترین سطح مخزن در مناطق بالا دست جریان باشند. با نگاهی به محورهای انتخاب شده در پژوهش حاضر، مشاهده می شود که بالاترین اولویت ها و با ارزش ترین محورهای انتخابی در سازندهای کواترنر قرار گرفته اند که این نکته می تواند بیان کننده صحت مکان نمایی سازه باشد. از آنجا که اوج مصرف آب منطقه در فصول بهار و تابستان است، لذا، با احداث سد زیرزمینی در سایت های پیشنهادی می توان بخشی از کمبود و بحران آب در فصول گرم را جبران کرد.

    کلیدواژگان: آبخوان، آب زیرزمینی، رتبه بندی، روش ویکور، سلسه مراتبی
|
  • Kianfar Payamani, Ebrahim Karimi Sangchini *, Iraj Vayskarami, Mehran Zand Pages 504-518
    Introduction

    Managing a pervasive and effective phenomenon such as drought in different sectors of the economy requires close cooperation and careful planning. Lack of strategic drought planning and delays in decision-making have increased costs to reduce drought damage. The aim of this study was to develop strategic for drought adaptation using the SWOT model in Lorestan Province.

    Materials and methods

    In this research, the methods of reviewing sources and interviewing with a questionnaire were used in order to provide macro strategies to adapt to drought. For this purpose, the current status of ecological resources, environmental changes, economic sectors and their dependence on water resources, population and employment, management of ecological resources, organizations and institutions were analyzed, then by reviewing the upstream laws and documents, interview with resource managers, local and national decision makers, experts, published background and other available information identified the causes of problems and obstacles to drought management in the province. The statistical sample consisted of 27 experts and scientific and executive experts were selected. Scoring was done on two occasions by experts, and finally, by averaging the opinions of experts and scientific and executive experts, the weight of internal and external factors was determined. In the final stage, in addition to identifying important factors in each of the criteria of strength, weakness, opportunity and threat, necessary management strategies were determined based on the conditions of Lorestan Province through SWOT analysis. These issues were categorized in the form of environmental opportunities and threats and internal strengths and weaknesses, then analyzed by SOWT analysis approach and Delphi method.

    Results and discussion

    The study of strength factors shows that the existence of companies and organizations with resource monitoring units in the province with a weight of 0.25 has a higher effectiveness and degree of importance among other factors. Lack of proper planning and organization for monitoring and evaluation of drought weighing 0.33 has a very high effectiveness among the factors of poor adaptation to drought in the province. Among the opportunities, the factor of technological advances in the field of precision agriculture with a weight of 0.1 have a very high effectiveness. The factor of endangering the livelihood of farmers in case of drought is the most effective among the studied factors of threats with a weight of 0.22. Factors of irrigation of lands in some areas with polluted water and gradual destruction of agricultural soil and population increase and as a result increase in demand for water with a weight of 0.02 were recognized as having the least effectiveness among the threats of drought adaptation in Lorestan Province.

    Conclusion

    After scoring using the Delphi method, it was found that the presence of faculties and centers of agricultural education and natural resources in Lorestan Province was recognized as the most important strength. But despite this strong point in the province, unfortunately, the lack or inappropriateness of available data and information for the purpose of monitoring and evaluating the effects of drought is known as the main weakness. According to these results, in the direction of the conservative strategy, the strategy of balancing aquifers with the priority of aquifers with a negative water balance was suggested. The government's support for water harvesting projects at the level of cities and villages and the monitoring of better water management in cities provide suitable opportunities to improve the ability of farmers to deal with the negative effects of drought. The final result has been the presentation of drought coping strategies for different regions of the province in the areas of surface and groundwater supply, irrigated and rainfed agriculture, urban and rural drinking water and river water environment.

    Keywords: Delphi test, Management plan, Monitoring, evaluation, Opportunity, threat, Strength, weakness
  • Yasin Salehi, Alireza Vaezi * Pages 519-534
    Introduction

    Soil erosion is the most important aspect of land degradation and one of the most important environmental, agricultural and food production problems in the world. More than half of the agricultural lands in semi-arid regions are under rainfed cultivation, and the tensions caused by erosion and destruction of land are important in terms of the effects within the field of erosion, such as soil fertility, and the effects outside the field, such as soil pollution. Information about the size distribution of eroded particles is a substantial step for managing the loss of nutrients and the transfer of pollutants from the soil. For this purpose, this study was conducted to investigate the particle size distribution of sediments resulting from interrill erosion under the influences of slope gradient and soil texture in some soils of the semi-arid region of Zanjan Province.

    Materials and methods

    Toward this, four hillslopes having different soil textures (sandy loam, silty loam, sandy clay loam and clay loam) in four north-south slope percent (five, 10, 15 and 20%) were investigated using a simulated rainfall with an intensity of 60 mmh-1 for 60 minutes. In order to monitor the runoff and sediment samples from the beginning of the runoff until reaching a stable state, were taken at 5-min intervals from the initiation of runoff. The particles size distribution of sediment was determined by the method of particle separation using a series of sieves with diameters of 75, two, one, 0.5, 0.25, 0.1 and 0.05 mm. Also, the percentage of finer particles (silt and clay) was calculated by hydrometer method. Then the sediment particles are divided into eight categories: gravel (1-75 mm), very coarse sand (1-2 mm), coarse sand (0.5-1 mm), medium sand (0.25-0.5 mm), fine sand (0.1-0.25 mm), very fine sand (0.05-0.1 mm), silt (0.002-0.05 mm) and clay (<0.002 mm) were categorized.

    Results and discussion

    The results showed that, with the increase in the slope of the land surface, the size distribution of sediment particles changed in all soils. So that, the transport of particles larger than 0.1 mm (including very coarse sand, coarse sand, medium sand and fine sand) increased with increasing slope. While the percentage of silt particles (0.002-0.05 mm) decreased in all textures. Also, particles with the size class of medium sand and fine sand formed between 40 and 50% of the sediment particles for each texture and did not change significantly with the increase of the slope. The highest ratio of particles in the sediment to the main soil was related to silt particles and in silty loam texture (4.33 times) and the lowest was related to clay particles and in silty loam texture (0.26 times). Sand and silt particles in different textures, had high transmission ratios. Silt particles in three textures of sandy loam, clay loam and silty loam had a ratio of more than one and clay particles less than one. Except in clay loam soil, sand particles changed in the range of 0.83 to 1.24 times compared to the main soil and the overall average ratio of its availability in sediment to original soil was 0.98 times.

    Conclusion

    In general, this research showed that with increasing slope, the selectivity of fine particles decreases and the share of coarse particles increases. The effects of these changes are more visible in fine-textured soils. Due to the increase in the destruction of aggregates and flow rate with the increase of the surface slope, it is very important to prevent the removal of vegetation and observe the principles of tillage in order to reduce the direct impact of raindrops on the soil surface and reduce the transportability of particles by the flow. Also, the results show that the ratio of particles in the soil texture and the characteristics of soil structure (abundance and stability of aggregates) are the determining factors of particle transport and it is necessary to consider these characteristics in choosing soil conservation methods.

    Keywords: Flow transport power, Particle selectivity, Rainfall Simulation, Soil loss, soil texture
  • Hamed Harriri, Seyed Abbas Hosseini *, Amir Khosrojerdi Pages 535-553
    Introduction

    Predicting changes due to climate change and its possible consequences on hydrological processes of the watershed helps to solve the challenges facing managers and water resources planners in the coming period. The effects of this phenomenon and gabion check dams simultaneously on the sedimentation of Dehbar Basin have not been studied so far, so the aim of this study is to investigate this with the perspective of the next 30 years, using SWAT and LARS-WG models and the ability of these two models to simulate climate change and remove gabion check dams.

    Materials and methods

    In this research, the performance of gabion dams as a reservoir in the Dehbar Basin, 10 km west of Mashhad and south of the city of Torghabeh, which has a cold semi-arid climate, is compared to the amount of sediment output from the basin for the next 30 years with the LARS-WG statistical model and SWAT hydrological simulation model has been evaluated. There are five gabion dams in this area. To predict the meteorological variables of the upcoming period at the level of Dehbar Watershed, after recalibrating the LARS-WG model, the HadGEM2 model and three scenarios of RCP8.5, RCP4.5 and RCP2.6 were used for the microscaling of meteorological data in the period of 2050- 2020. Kolmogorov Smirnov (K-S), t and F statistical tests were used to check the performance of the simulation results in this model. To prepare and implement the SWAT model, the map and digital model information of elevation, soil, land use, hydrological and meteorological data were used. The tank was used to introduce gabion dams to the model. In order to analyze the sensitivity, calibration and validation of the SWAT model, SUFI-2 semi-automatic algorithm was used.

    Results and discussion

    The average values of the simulated precipitation are in good conformity with the observed values and the biggest difference is related to the months of February and April. Regarding the standard deviation values of monthly rainfall, the biggest difference belongs to the months of February and March. The average simulated minimum temperature is also in very good agreement with the observed values. Also, for the maximum temperature, a trend similar to the minimum temperature is seen. Also, the p-value obtained from the t-test for the aforementioned variables, there is no significant difference between the average temperature and precipitation data produced and the observed data, and the LARS-WG model has been able to calculate the average temperature and precipitation very well. To simulate monthly precipitation in all scenarios (RCP8.5, RCP4.5 and RCP2.6) in the horizon of 2050 in the first seven months of the year is lower than the monthly precipitation in the base period, but an increase in precipitation is observed for the second five months of the year. Also, in the horizon of 2050, the temperature will increase on average compared to the base period. To draw the curve of the sediment gauge, the method of batch average with modified FAO coefficient was used. The amount of observed sediment was calculated as 2.14 tha-1yr-1. For the calibration and validation of the SWAT model, at first, using CUP_SWAT software, the parameters that had a greater effect on the discharge and sediment output from the basin were identified. In order to analyze the sensitivity, calibration and validation of SWAT model, SUFI-2 semi-automated algorithm was used. After that, the effects of climate change on the amount of runoff and sediment in the basin were investigated using the validated SWAT model. The results show a decrease in rainfall, an increase in temperature and a decrease in runoff in the horizon of 2050. The precipitation changes for RCP4.5 and RCP2.6 scenarios are +9.3% and +3.1%, respectively, and -4.6% for RCP8.5 scenario. On average, gabion dams reduce 57.09% of sediment exit from the basin.

    Conclusion

    In this research, the effects of climate change on the sediment output from Dehbar Basin in the period from 2020 to 2050 and the effect of gabion dams in the existing conditions (presence of dams) and in the conditions of removal of these dams were investigated. In all scenarios, the minimum and maximum temperature increased in the 2020-2050 period compared to the base period. One of the negative effects of temperature increase is change in the amount and time-spatial pattern of precipitation. The results indicate that the SWAT model is capable of simulating hydrological processes and sedimentation in relatively small to medium watersheds with complex conditions such as Dehbar Basin, even with limited observational data, with acceptable accuracy. The increase in the amount of sediment at the outlet point of the watershed, despite the decrease in rainfall and runoff, indicates short-term rainfall with high intensity, which increases the occurrence of flooding conditions. From the changes in the amount of erosion and sedimentation in the horizon of 2050 and with different scenarios, it can be concluded that the climate change will affect the erosion of the basin in the future and the simulation model can be effective in predicting the erodibility. Therefore, the results obtained from the SWAT model provide the possibility of recommending its use in the region.

    Keywords: HadGEM2, Hydrologic simulator, LARS-WG, precipitation, runoff, SWAT
  • Ali Bakhtiarizadeh, Mohammad Najafzadeh, Sedigheh Mohamadi * Pages 554-569
    Introduction

    The groundwater aquifer is one of the most vital resources, being considered more important in the countries (e.g., Iran) located in hot and dry areas. One of the ways to prevent contamination of groundwater resources is to focus on their vulnerability. So, a trustworthy assessment of groundwater vulnerability is useful to determine the contamination points of the aquifer for effective protection and management of groundwater resources.

    Materials and methods

    In this research, DRASTIC index was applied to evaluate groundwater susceptibility while considering effects of land use and nitrate pollution for Kerman-Baghein Plain located in Kerman Province. In this regard, seven parameters including the depth of the water table, net feeding of aquifer, aquifer texture, surface soil texture, topography, impact of the vadose zone, and hydraulic conductivity were employed to calculate the DRASTIC index. It should be noted that this index has previously been applied by researchers for assessment of the vulnerability of the aquifer against groundwater pollution in different regions. However, despite the complexities in the underground water system and the opinions of experts in assigning the rank and weight of the parameters in this index and the difference in the conditions prevailing in the studied areas, it has always prompted researchers to take practical steps to improve this index. This improvement has been carried out in a number of studies by adding other parameters (e.g., land use and the effect of nitrate) to the parameters of the DRASTIC index. Therefore, in the present research, the parameters of land use and potential risk associated with land use have been used to compute the Composite DRASTIC index (CD) and Nitrate Vulnerability Index (NVI) in the Arc/GIS software environment, respectively. In this way, the CD index was obtained by adding the land use parameter to the DRASTIC index and the NVI index by multiplying the raster map of the potential risk rating related to the land use in the DRASTIC index. It should be noted that according to the land use map evaluation, this plain includes 54% of low-density pastures, 24% of irrigated agriculture, 10% of hand-planted forests, 6% of bare and desert lands, 5% of residential areas, and 1% of claypans. After the evaluation of three vulnerability criteria using all three indices DRASTIC, CD and NVI, their correlation with Ggroundwater Contamination Risk (GCR) was also investigated.

    Results and discussion

    The results revealed that the correlation of the DRASTIC index with the risk of underground water pollution is 8%, the CD index is 30% and the NVI index is 54%, with a probability of 99%, they show a significant correlation. The results indicated that the addition of the land use parameter caused to increase the correlation of vulnerability with the risk of groundwater pollution, and multiplying the potential risk associated with land use led to further increase of the correlation. As a result, the NVI index was selected as the superior index compared to the other two indices.

    Conclusion

    The results of the NVI index of Kerman-Baghin Plain indicated that this plain is divided into two categories including very low vulnerability with an area of ​​1528.07 km2 (75.52 %) having an NVI value of less than 70 and low vulnerability with an area of ​​495.33 km2 (24.48 %) having NVI value from 70 to 110. Taken together, in order to properly manage the groundwater resources and prevent the pollution of these resources, it is recommended to prohibit the establishment of industries and the cultivation of agricultural sector causing the pollution in areas with low vulnerability.

    Keywords: Aquifer pollution, Geographic Information System (GIS), land use, Water depth, Water resources management
  • Sima Rahimi Bondarabadi *, Bahram Saghafian, Tayeb Raziei Pages 570-587
    Introduction

    Monitoring of hydrological droughts is one of the basic needs of water resources management in watersheds, especially in the field of water agriculture. Drought is divided into three major groups: meteorology, agriculture and hydrology. Hydrologic drought can be studied in different ways. One of the common methods is the use of low flow indexes and threshold level approach.

    Materials and methods

    In this research, the minimum flow indices (Q75, Q90 and Q95) extracted from the flow continuity curve and minimum flow series (10 and 30 days) as well as the amount of flow deficit for hydrological drought monitoring in the Caspian Sea Basin were investigated and evaluated. For this purpose, 40 hydrometric stations with 41-year statistics (1970-2011) were selected. In the next step, the data of the studied stations were evaluated in terms of homogeneity, independence and randomness. Then, with the help of hierarchical cluster analysis and step-by-step regression, hydrological homogenous areas were determined and regional analysis of these indicators was done.

    Results and discussion

    In order to investigate the characteristics of the minimum current in the Caspian Sea Basin, first, the continuous flow curve was drawn for each of the stations, and then, three indices Q75, Q90 and Q95 were calculated for each of the stations. For the spatial comparison of the minimum flow, the specific minimum discharge or qs (minimum discharge value divided by the area) was used. qs75 index varies between 0.0006 and 13 m3s-1per km2. The value of qs75 is less (drier) in the eastern parts and in the western parts of the region, the amount of dryness of the stream is less than other places. Examining the spatial distribution maps of these three indicators shows that the trend of their spatial changes is almost similar and they all indicate that the western regions of the Caspian Sea Basin are more humid than the eastern and central regions. In the next step, to examine the minimum flow indicators, a series of minimum flows of 10 and 30 days was prepared. By comparing distribution parameters with the help of scoring method, Log-Pearson type 3 distribution was selected as the best distribution in most stations. After choosing the most appropriate distribution, the values of the 10-day and 30-day minimum indices with different return periods were calculated. Examining the average indicators shows that the minimum discharge value of 10 days with a value equal to 0.01 m3s-1 in Vatana Station (12-035) located in the east of the basin and the highest with a value of 19.2 m3s-1, it is at Rudbar Station (17-034) in the western region of the basin. Regarding the average minimum discharge of 30 days, the lowest value is equal to 0.20 m3s-1 and the highest value is equal to 8.52 m3s-1in these two stations. In order to investigate the temporal changes of hydrological drought intensity, the annual time series of 10-day and 30-day low flow at each station were plotted in relation to the year of their occurrence, in order to determine the trend of changes in the drought situation in different years. Examining the time trend of the minimum flow indicators on the graphs, shows a decrease in the value of the indicators in recent years and a negative trend of the indicators. In other words, the graphs in almost all stations show hydrological droughts (reduction of minimum flow indicators) during recent years. In order to determine the length of minimum flow periods, 10 and 30 day moving averages of discharge were compared with Q90 index value in different stations. The results show that the persistence of drought in the central parts of the Caspian Sea Basin (Pulor, Razan, Karsang, Tange Lavij, Pol Zoghal and Zowat sub-basins) is more than the rest of the regions, these sub-basins are located in Mazandaran Province. The lowest duration of drought (between 22 and 25 days) is related to the sub-basins of Shalman, Pol-e-Sazman, Pashaki, Astana and Tutkabon in the eastern part of the Caspian Sea Basin and in Gilan Province. The eastern parts of the basin have also experienced a drought period between 28 and 30 days.

    Conclusion

    Results indicate that the years 1990 to 2010 have undergone severe and long droughts in most of the stations. The review of the spatial distribution of indexes shows better conditions in the western parts of the study area compared to the eastern sections in terms of dryness. However, the duration of hydrological droughts in the central study area is longer than in other parts of the basin. Investigating the time trend of the indexes also shows the increase in the frequency and duration of hydrological droughts in recent years. A comparison of different indexes shows that all of them have similar results in the region. The results of cluster analysis divided the area into three distinct homogenous units (in 0.01 significant level). The result of the regional analysis showed that in the eastern homogeneous region, the influencing factor on low flow indexes is elevation, while in the central and western regions, the drainage area and density have a greater impact.

    Keywords: Drought Deficit Volume, Drought index, Flow Duration Curves, Low flow index, Regional analysis
  • Reza Chamani, Hengameh Shekohideh, Khatereh Zare, Reza Zarei, Hamed Amini, Leila Hemati, Vahid Moosavi, Abdulvahed Khaledi Darvishan * Pages 588-602
    Introduction

    Nowadays, the severe degradation of the environment and the reduction of the performance of watersheds are very important in order to respond to the various demands of human societies. In the meantime, in order to deal with these threats, the use of the approach of integrated management of watersheds as an infrastructure and acceptable management principles in the world community and based on conceptual and mental models has a special emphasis. The SWOT analysis has structural features and suitable flexibility that has a wide range of capabilities in managing different ecosystems. In the SWOT analytical model, strategies are formulated to maximize strengths and opportunities and minimize weaknesses and threats. Therefore, in this research, an attempt was made to evaluate the impact of various anthropogenic and natural factors on the status of Mikhsaz Watershed with the SWOT approach.

    Materials and methods

    The Mikhsaz Watershed with an area of ​​11191.1 hectares is located in the west of Mazandaran Province and in Nowshahr City, Kajur district and Zanus Rostaq village. In terms of elevation changes, the lowest height is 1374.7 meters above sea level located at the outlet of the watershed and the highest is 3689 meters located in the southern. The average amount of annual precipitation in the Mikhsaz Watershed is 427.8 mm and the average annual temperature is 10.53 degrees celsius. SWOT analysis is one of the most efficient methods of strategic management which can be used for beneficial results in different study watersheds, analysis of local capacities and generally in order to achieve the goals of integrated development planning studies in economic, social, cultural and physical. The first step in strategic management is the establishment of the SWOT matrix. The SWOT matrix, considering the conditions, internal and external factors governing in a system that provides a good basis for developing approaches. In order to present the strategy in the framework of this approach, four types of strategies have been used, including competitive-offensive, diversity, revision and defensive. In order to provide any type of strategy, two or more components of the existing factors that cover each other or are related were considered. Then, in direction of these combined factors, the best strategies for the study area were determined and finally the factors were ranked. In the execution of SWAT strategies, by using the internal strengths, it is possible to make maximum benefit of external opportunities.

    Results and discussion

    Two factors of income reliance on different sectors (livestock-agriculture-services) and climatic diversity (rainfall and temperature) in the watershed with a weighted score of 0.23 are usually the most important among the strengths. In the weaknesses, the factor of inadequacy of property compared to family members has been identified as the most important weakness of the watershed with a weighted score of 0.63. Two factors of the possibility of reviving handicrafts and nature suitability for tourism with a common score of 0.3, were the most important opportunities in the watershed. In this watershed, the possibility of spring floods caused by melting snow with a score of 0.2 and early and late cold temperatures with a score of 0.18 are among the most important threats. Therefore, internal factors with a score of 3.54 have a greater effect on improving the situation of Mekhsaz Watershed than external factors with a score of 2.89.

    Conclusion

    In this research, the impact of natural and anthropogenic factors on the management of Mekhsaz Watershed in Mazandaran Province was evaluated and measured using the SWOT model. The results showed that in the Mekhsaz Watershed, income reliance on different sectors and climatic diversity are the most important strengths and lack of property compared to the family members is the most important weakness. The prioritization of the region's strategies also indicates that the strategy of reducing the destruction of resources and modification of the livelihood pattern are ranked first and second with the scores of 2.21 and 2.19, respectively.

    Keywords: beneficiaries, Brain storming, Conceptual approach, Sustainable development, Sustainable management of the watersheds
  • Kiyoumars Roushangar *, Sadegh Abdelzad Pages 603-621
    Introduction

    Predicting the maximum temperature changes is very important and has become increasingly important due to the many effects it has on water resources, agriculture and the environment. By forecasting the temperature, one can be aware of future changes and make the necessary arrangements to adjust its negative effects on water resources, agriculture and the environment. Therefore, modeling and forecasting the maximum temperature can be used as an important tool in the planning and management of natural, economic and industrial resources.

    Materials and methods

    In this article, the maximum temperature was modeled using the Long-Short-Term Memory (LSTM) method based on Discrete Wavelet Transform (DWT) and Complete Experimental Mode Decomposition (CEEMD) methods in two different climates (humid and semi-arid). For this purpose, the daily data of maximum temperature, minimum temperature, precipitation, and solar radiation were used from 2001 to 2020 of the synopic stations located in Siyahbisheh, Amol City in Mazandaran Province and Urmia City airport in West Azarbaijan Province. It was determined that in the semi-arid region, the parameters of maximum and minimum temperature two days before, and maximum and minimum temperature one day before, as well as the minimum temperature and solar radiation of the same day, and in the humid region, the parameters of maximum temperature two days before, and maximum and minimum temperature one day before, as well as the minimum temperature and solar radiation of the same day were recognized as the superior model.

    Results and discussion

    The results of the analysis of the models showed the capability and high efficiency of the method used in estimating the maximum temperature. On the other hand, the pre-processor methods improved the results. In the investigations, it was observed that the results of analysis based on wavelet transformation led to better results so that the DC evaluation criterion for the superior model in the semi-arid region of Urmia City went from 0.965 to 0.993 and in the humid area of Amol City increased from 0.926 to 0.970 and the RMSE criterion in Urmia Airport decreased from 1.943 to 0.896 and in Siyahbisheh from 2.595 to 1.648.

    Conclusion

    The results showed an increase in DC evaluation criteria and a decrease in RMSE for the synoptic station of Urmia Airport by 2.74% and 53.87%, respectively, and by 4.80% and 35.50% for the Siyahbisheh Amol Synoptic Station, respectively. This again shows that wavelet conversion has the greatest effect in improving the performance of the LSTM model and the selected models have high capability and efficiency in estimating the maximum temperature. According to the results of the sensitivity analysis, it was determined that the temperature parameter of the previous day is the most influential in estimating the maximum daily temperature for two regions with different climates (humid and semi-arid).

    Keywords: Artificial Neural Networks, Deep Learning, Empirical mode decomposition, Maximum Temperature, Wavelet transform
  • Alireza Rabet *, Ghobad Rostamizad, Amin Salehpour Jam Pages 622-638
    Introduction

    One of the important problems in the process of implementing and maintaining watershed projects and natural resources is the lack of effective participation and cooperation of watershed residents. Based on this, it is necessary and inevitable to pay attention to the inhibiting factors and also to identify ways to strengthen the participation of local communities in the process of implementing watershed and natural resources projects. This research, was done with the aim of knowing the socio-economic characteristics of local communities, identifying indicators that are effective in reducing obstacles and increasing people's participation in the implementation of natural resources and watershed projects, knowing the expectations and needs of the local community and finally, scientific and technical solutions have been presented to increase the level of public participation in Arpachai pilot area of ​​Zanjan Province .

    Materials and methods

    In this study, four influential indices, including social-cultural, economic, natural, and managerial, were identified and categorized with 40 sub-indices. Necessary information was collected through surveys, questionnaires, interviews, and multiple sessions with community members and local experts. The sample size was determined using the Cochran formula, and the collected data were analyzed using SPSS software. Also, to check the validity of the questionnaire from Cronbach's alpha, factor analysis was used in order to reduce and categorize the variables affecting people's non-participation in watershed management projects.

    Result and discussion

    The results showed that six factors explain 64.4% of the variance of the dependent variable and the education and information variable at the local level was recognized as the most effective factor that explained 29.97% of the variance of the dependent variable. Following that, the factors of improving the income and livelihood of villagers with 19.24%, diversity of economic activities and improving performance with 18.93%, strengthening the local economy with 13.92%, management of watershed projects with 11.34% and natural resources management with 4.3% were placed in the second to sixth priority, respectively.

    Conclusion

    In general, it can be said that the lack of information and awareness of the local community about the positive economic, social, natural and technical aspects and benefits resulting from the implementation of natural resources and watershed management projects in the area of their living and production is one of the important obstacles in the lack of participation and failure to achieve the anticipated goals in the implementation of watershed and natural resources projects in the study area. Based on this, attention and emphasis on the issue of building trust and increasing the level of social trust in the General Administration of Natural Resources and Watershed Management plays a significant role in the process of implementation and success of projects.

    Keywords: Economic, factor analysis, Integrated Watershed Management, local communities, Managerial, social, Technical
  • Ashkan Banikhedmat *, Hosein Salehi, Saeed Golian, Farshad Koohian Afzal, Nazanin Ezati Boorestan Pages 639-654
    Introduction

    One of the methods for estimating the amount of runoff resulting from precipitation is the use of hydrological models. The SWAT model is one of the widely used tools for simulating the quantity and quality of water at the watershed level. This model is a conceptual model that is capable of simulating large watersheds with different management scenarios. One of the major challenges of this model and many other hydrological models is the calibration of effective and sensitive parameters for estimating the amount of runoff. In general, calibration methods can be divided into two groups: manual and automatic. Manual calibration of a model requires the modeler to have a good understanding of the model's physics. On the other hand, due to the time-consuming nature, existing complexities and the development of new optimization algorithms, nowadays automatic calibration has gained more attention. Automatic calibration is based on three components: the objective function, the optimization algorithm, and the station information. The use of a single objective function in model calibration may lead to an increase in error in other aspects of the simulation. Scientific experience in single-objective calibration has shown that no single objective function, even with high efficiency, can accurately represent all the characteristics and properties of a watershed. Therefore, the use of an appropriate optimization algorithm to improve calibration results includes the use of multiple objective functions to identify a set of efficient solutions.

    Materials and methods

    The study area is located in the western part of Iran, in Kermanshah Province, with an area of 5467 square kilometers. The minimum and maximum elevations in the area are 1275 and 3360 meters, respectively. The average precipitation in the watershed is about 505 mm, with the highest rainfall occurring in the months of November and Decemeber, and the lowest rainfall in the months of Julay and August. The main rivers in this watershed are Mark, Gharehsoo, and Razavar. In this study, the SWAT rainfall-runoff model was calibrated using the NSGA-II algorithm under three calibration scenarios. For model calibration, the first scenario used the NSE objective function, which focuses on maximum flows. In the second scenario, to focus on minimum flows, the logarithmic transformation of the simulated and observed streamflow series was used, and the NSE efficiency coefficient was adopted as the objective function, represented as LogNSE. The third scenario was a combination of the first and second scenarios, where the non-concordant objective functions NSE and LogNSE were used simultaneously.

    Results and discussion

    The results of this study showed that based on the NSE evaluation index values (0.83, 0.74 and 0.83 for the first to third scenarios) and the model overestimation and examination of the flow graph in the first scenario, which showed a tendency towards higher flows, this scenario would be more efficient in estimating maximum flows. Additionally, considering the LogNSE evaluation index (0.69, 0.74 and 0.72 for the first to third scenarios), the second scenario with the LogNSE single objective performed better in minimum flows. However, the model constructed using two non-concordant objective functions aimed to achieve a balance and showed satisfactory performance in simultaneously estimating maximum and minimum flows.

    Conclusion

    In general, it can be concluded that if the objective of the study is to investigate maximum and minimum flows, such as flood or drought studies, single-objective algorithms will perform better. However, if the objective is to control the water balance and achieve satisfactory performance of a model in both maximum and minimum flows, a two-objective scenario with a non-concordant approach can yield better results compared to single-objective algorithms.

    Keywords: Genetic algorithm, Simulation of Rainfall-Runoff, NSGA-II. Validation
  • Mahsa Tashakori, Mehdi Hayatzadeh *, Ali Fathzadeh, Javad Chezgi, Akram Bemani Kharanagh Pages 655-672
    Introduction

    The most important problem in the development and construction of underground dams is the complexity of determining suitable areas for dam construction. This problem arises from the fact that many criteria and factors including social, economic, geological and hydrological criteria are involved in its proper location. Therefore, it is important to use methods that can determine suitable places for the construction of underground dams with high accuracy and with the least amount of time and cost. The construction of an underground dam is recommended as one of the solutions for water supply in arid areas where there is no access to usual sources, such as wells and permanent rivers, or they have few water resources. For this purpose, in the present study, the location of the prone areas for the construction of such dams has been investigated. The studied area is the Rodan Watershed in Hormozgan Province, which has a good potential for the construction of an underground dam due to its dry climate and special geological conditions.

    Materials and methods

    In this study, the number of eight initial locations were identified as potential points for construction underground dam by combining digital elevation model, topographic features, geological and hydrological features in GIS. In the following, after forming the decision matrix using Vicor model, ranking, determining the index and selecting the smallest index as the best option were done. Finally, the options were sorted based on the values of desirability index, dissatisfaction index and Vicor index. Then, the best option that has the smallest Vicor index was selected.

    Results and discussion

    According to the obtained results, the value of Vikor index (Q) was 0.0158 and 0.097 for sites 5 and 2, respectively, and that way, based on Vikor index, the first rank belonged to the site 5 and the second rank belonged to the site 2. Therefore, out of the initial eight locations, only two places were suitable spots and other suitable sites were rejected due to the distance from the centers of population concentration and agriculture. Rank one, located in the east of Ziarat Ali, is one of the best places to build an underground dam due to the hydrological and topographical conditions, including the fact that the slope in this site is less than five percent. The second priority, located in the north of Brentin district, was considered as a suitable option for the construction of an underground dam due to its location in the vicinity of a sparsely populated village where drinking water is supplied through a well. Among the criteria used in the present research, the criteria of water need, distance from the village, pH and EC parameters, and water quantity were the most important in the sites that have been assigned the first and second priority.

    Conclusion

    Examining the results of the reservoir surface factor in this research showed that the larger the reservoir surface, the higher the priority in locating this structure. In underground dams, unlike surface dams where the large reservoir surface is considered a disadvantage due to losses by evaporation, regardless of other factors, the best place to build an underground dam in a river is the canyons that have the maximum area of the reservoir in upstream. Looking at the axes selected in the current research, it can be seen that the highest priorities and the most valuable axes are selected in the quaternary formations, which can indicate the accuracy of the structure's positioning. Since the peak of water consumption in the region is in the spring and summer seasons, therefore, by constructing an underground dam in the proposed sites, part of the water shortage and crisis in the hot seasons can be compensated.

    Keywords: Aquifer, Groundwater, Hierarchical, ranking, Vikor Method