به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
فهرست مطالب نویسنده:

بهرام ثقفیان

  • سجاد صادقی، بهرام ثقفیان *، محسن نجارچی
    زمینه و هدف

    در ایران، به خاطر گرم شدن و تغییرات بارندگی شدید به همراه توسعه طی دهه های اخیر، می بایست برای فهم عوامل اقلیمی بر منابع آبی توجه بیشتری گردد. بنابراین هدف تحقیق، تحلیل روند و ناهمگنی متغیرهای اقلیمی و نیز تاثیر آن ها بر فرآیندهای هیدرولوژیکی می باشد.

    روش بررسی

    ایستگاه های دارای داده های طولانی مدت برای تحلیل روند (آزمون های من کندال) و بررسی همگنی (آزمون پتیت) متغیرهای اقلیمی در دوره آماری 30 ساله (2014-1984) مورد بررسی قرار گرفت. اثرات متغیرهای اقلیمی بر رواناب حوضه با استفاده از ابزار ارزیابی آب و خاک (SWAT) برای دو دوره زمانی اقلیمی (1984-2001 و 2001-2014) مورد بررسی قرار گرفت.

    یافته ها

    در بررسی همگنی در ایستگاه های مورد بررسی تنها در ایستگاه سلیمان تنگه، نقطه تحول در سال 1998 را نشان داد و در دیگر ایستگاه ها این مورد مشاهده نگردید. در بررسی دمای ایستگاه قراخیل نقطه تحول در سال 1997 مشخص گردید و روند نیز به صورت افزایشی و معنی دار بوده است. نتایج آماره های ارزیابی ضریب تبیین (دوره کالیبراسیون: 6/0=R2 و دوره صحت سنجی: 79/0=R2) و نشساتکلیف (دوره کالیبراسیون: 51/0=NSE و دوره صحت سنجی: 51/0=NSE) حاصل از واسنجی و اعتبارسنجی مدل SWAT مورد تایید می باشد.

    بحث و نتیجه گیری

    در کل تغییرات اقلیمی طی سه دهه گذشته سبب کاهش رواناب در حوضه آبخیز شده است که ممکن است تا حدودی به وسیله افزایش تبخیر و تعرق در نتیجه افزایش دما یا کاهش بارش در اکثر ماه ها باشد. پژوهش حاضر، لزوم توجه به بحث تغییر متغیرهای اقلیمی و پیامدهای آن را در مدیریت منابع آب حوضه تجن، متذکر می گردد.

    کلید واژگان: حوضه آبخیز تجن, بررسی روند و همگنی, متغیرهای اقلیمی, رواناب, مدل ارزیابی آب و خاک (SWAT)
    Sajad Sadeghi, Bahram Saghafian *, Mohsen Najarchi
    Background and Objective

    In Iran, due to warming and severe precipitation variation along with development in recent decades, more attention should be paid to comprehend the role of climatic factors in water resources. Therefore, this study aims to analyze the trend and heterogeneity of the climatic variables as well as their impact on hydrological processes.

    Material and Methodology :

    The stations with long-term data were analyzed for trend analysis (Mann-Kendall tests) and homogeneity (Pettitt test) of climatic variables in a 30-year statistical period (1984-2014). The impacts of climatic variables on the basin's runoff were investigated using the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) for two climatic time periods (1984-2001 and 2001-2014).

    Findings

    The homogeneity investigation in the stations demonstrated that only in Soleiman Tangeh Station, the year 1998 was determined as the turning point. This case was not observed in other stations. Regarding the investigation of temperature associated with Gharakhil station, the turning point was obtained in 1997 and the trend was increasing and meaningful. The results of the coefficient of determination and Nash-Sutcliffe achieved from the calibration and validation of the SWAT were quite satisfactory.

    Discussion and Conclusion

    In general, climate change over the past three decades has led to decline in the runoff of the basin, which may be partly due to the increased evapotranspiration as a result of increased temperature or reduced precipitation in most months. The present study attempts to indicate the significance of climate change and its consequences in the water resource management of the Tajan basin.

    Keywords: Tajan Watershed, Trend, Homogeneity Investigation, Climatic Variables, Runoff, Soil, Water Assessment Model (SWAT)
  • محمد محمدی هاشمی، بهرام ثقفیان*، محمود ذاکری نیری، محسن نجارچی
    مقدمه و هدف

    با توجه به کاربرد پاسخ آب شناختی آبخیز، روش های مختلفی برای تعیین این پاسخ انجام شده است و نتایج آن با توجه به داده های استفاده شده تنوع دقت و صحت زیادی داشته است. با بررسی و جمع بندی نتایج پژوهش های انجام شده در بحث مدل سازی بارش-رواناب و به ویژه روش زمان-مساحت، مشخص شد که در اغلب این پژوهش ها، از مفهوم زمان تمرکز آبخیز بهره گرفته شده است که در اکثر رابطه های تعیین اندازه ی آن، از خصوصیات فیزیکی آبخیز استفاده شده است و وابستگی زمان تمرکز به شرایط بارش بررسی نشده است. از این رو، این پژوهش با هدف ارزیابی این روش ها با بهره گیری از روش موج جنبشی در بستر GIS، روش HEC-1 و روش بهینه سازی با استفاده از دستورالعمل ژنتیک، در یک آبخیز آزمایشگاهی وی-شکل انجام شد.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش به منظور مدل سازی بارش-رواناب از داده های مشاهده ای موجود در آبخیز آزمایشگاهی وی-شکل آزمایشگاه دانشگاه ایلینویز استفاده شد. آبخیز مطالعه شده، با سطح نفوذناپذیر از جنس آلومینیوم و دو صفحه ی جانبی همسان با شیب یک طرفه به سمت کانال با اندازه ی ثابت 1% بود. افزون بر این، یک کانال میانی هم با شیب یک طرفه به سمت خروجی آبخیز با اندازه ی ثابت 1% داشت. اندازه ی زبری مانینگ در این آبخیز، بر پایه ی سعی و خطا 0/014 تعیین شد.

    نتایج و بحث

    پس از تهیه نمودار زمان-مساحت آبخیز با استفاده از هریک از روش های مزبور، آب نگار خروجی آبخیز متناظر با این روش ها تعیین شد. سپس نتایج به دست آمده با داده های مشاهده ای مقایسه شد و اجزای مختلف آب نگار های محاسبه ای نیز بررسی شد. نتایج نشان داد که عملکرد دستورالعمل ژنتیک در تعیین زمان اوج آب نگار با 15% خطای نسبی، از عملکرد مدل های موج جنبشی و HEC-1 بهتر بود. همچنین مدل دستورالعمل ژنتیک با میانگین شاخص نش-ساتکلیف 0/968 و میانگین شاخص همبستگی 0/983 بیشترین تطابق را با آب نگار های مشاهده ای داشت. همچنین با برازش منحنی با نتایج مدل سازی، معادله ی تعیین زمان تعادل آبخیز نسبت به شدت بارش به دست آمد که ضریب تعیین آن 0/999 بود. این معادله بیان گر رابطه ی عکس زمان تعادل با شدت بارش (با توان 0/33) است یعنی با دو برابر شدن شدت بارش، زمان تعادل 20% کاهش می یابد. درنهایت ضریب معادله ی تعیین زمان تعادل برای این آبخیز 495/2 به دست آمد که به ازای هر شدت بارش، زمان تعادل متناظر آن با دقت زیاد قابل محاسبه است.

    نتیجه گیری و پیشنهادها

    در این پژوهش در شرایط آبخیز آزمایشگاهی مدل سازی بارش-رواناب با سه دسته رخداد و سه دسته مدت بارش گوناگون که هر دسته رخداد با چهار اندازه ی مختلف شدت بارش بود انجام شد. نمودارهای آب نگار متناظر با هر رخداد به دست آمد. با بررسی نمودارهای محاسبه ای و مقایسه با نمودارهای مشاهده ای، مشخص شد عملکرد سه مدل در تعیین حداکثر آب دهی، خطای نسبی یک تا دو درصد بود ولی در تعیین زمان رسیدن به اوج آب نگار، مدل های موج جنبشی و HEC-1، با خطای نسبی 44% ، عملکرد متوسط داشت. درنهایت با بهره گیری از دو شاخص همبستگی و نش-ساتکلیف، مشخص شد که در روش دستورالعمل ژنتیک، آب نگار محاسبه ای به اندازه های مشاهده ای نزدیک تر بودند و تطابق بیشتری با داده های مشاهده ای داشتند. شایان ذکر است در این آبخیز آزمایشگاهی وابستگی زمان تعادل به شدت بارش در شرایط نفوذناپذیری تایید شد. پیشنهاد می شود در صورت اعمال شرایط نفوذ عمقی و یا تغییر در اندازه ی زبری سطح و تعیین اندازه ی وابستگی تعیین و بررسی شود.

    کلید واژگان: آبخیز وی-شکل, بهینه سازی, پاسخ آب شناختی, دستورالعمل ژنتیک, مدل HEC-1, موج جنبشی
    Mohammad Mohammadi Hashemi, Bahram Saghafian *, Mahmoud Zakeri Niri, Mohsen Najarchi
    Introduction and Objective

    Given the application of hydrological response in a watershed, various methods have been used to determine this response and the results have shown a high degree of accuracy and accuracy variability depending on the data used. By reviewing and summarizing the results of research carried out in the modeling of rainfall-runoff, particularly the time-area method, it was found that in most of these studies, the concept of watershed time concentration was used, which in most of the formulas used, the physical properties of the watershed were used and the dependence of time concentration on rainfall conditions was not studied. Therefore, this study was conducted to evaluate these methods using the kinematic wave method in the GIS environment, the HEC-1 method, and optimization methods using genetic algorithms in a V-shaped experimental watershed.

    Materials and Methods

    Observational data available in the V-shaped experimental watershed of the University of Illinois was used for rainfall-runoff modeling. The studied watershed had an impermeable aluminum surface and two uniform side sheets with a one-sided slope towards the channel with a constant value of 1%. In addition, a central channel with a one-sided slope towards the outlet of the watershed with a constant value of 1% was present. The roughness coefficient in this watershed was determined based on trial and error at 0.014.

    Results and Discussion

    After preparing the time-area histogram of the watershed using each of the mentioned methods, the corresponding outflow hydrographs of the watershed were determined. Then, the results were compared with observational data, and various components of the computational hydrographs were also examined. The results showed that the performance of the genetic algorithm in determining the peak time of the hydrograph with a 15% relative error was better than the performance of the kinematic wave and HEC-1 models. Additionally, the genetic algorithm model had the highest correlation coefficient with observational hydrographs with an average Nash-Sutcliffe Index of 0.968 and an average correlation coefficient of 0.983. Furthermore, by fitting the curve to the modeling results, an equation was obtained to determine the equilibrium time of the watershed relative to rainfall intensity, with a determination coefficient of 0.999. This equation expresses the inverse relationship between equilibrium time and rainfall intensity (with a power of 0.33), i.e., doubling the rainfall intensity reduces the equilibrium time by 20%. Finally, the coefficient of the equation determining the equilibrium time for this watershed was found to be 495.2, and for each rainfall intensity, its corresponding equilibrium time can be calculated with high accuracy.

    Conclusion and Suggestions

    In this study, under experimental watershed conditions, rainfall-runoff modeling was performed with three categories of events and three categories of different rainfall durations, each event category having four different rainfall intensity sizes. Corresponding hydrographs were obtained for each event by examining the computational hydrographs and comparing them with observational hydrographs, and it was found that the three models had one to two percent relative error in determining the maximum runoff, but in determining the time to reach the hydrograph peak, the kinematic wave and HEC-1 models had an average error of 44%. Finally, using the correlation and Nash-Sutcliffe coefficients, it was determined that the computational hydrographs produced by the genetic algorithm method were closer to the observational hydrographs and had a higher degree of correlation. It is worth mentioning that in this experimental watershed, the dependence of equilibrium time on rainfall intensity in impermeable conditions was confirmed. It is recommended that the effect of infiltration or changes in surface roughness and the determination of the dependence size be investigated.

    Keywords: Genetic algorithm, HEC-1 model, Hydrological response, kinematic wave, optimization, V-shaped watershed
  • آتنا میرزائی*، بهرام ثقفیان، محمدرضا فدائی تهرانی
    در راستای اهداف سازمان ملل متحد برای توسعه پایدار جوامع در هزاره سوم، رویکرد همبست آب و غذا، یکی از دیدگاه های مهم میان رشته ای برای تعادل پویای تولید و مصرف منابع تلقی می شود. به دلیل مصرف بیش از 90 درصد منابع آب کشور در بخش کشاورزی، دسترسی به آمار دقیق حوزه آب و غذا، برای ایجاد تعادل بین تولید و مصرف آب در رویکرد همبست آب و غذا اهمیت حیاتی دارد. به نحوی که ارایه آمار نادرست یا دارای خطای زیاد، به ویژه توسط مراجع رسمی، با ورود به مدل های مختلفی که توسط پژوهشگران توسعه می یابد، منجر به نتایج مخدوش، تصمیم گیری های اشتباه و در نهایت آسیب های اقتصادی و محیط زیستی و بروز تنش های اجتماعی خواهد شد. در این پژوهش، با رویکرد لزوم استفاده از ارتباطات زیست بوم ها، به بررسی همبست آب و غذا پرداخته شد؛ به نحوی که هم بستگی بین آمار ارایه شده بخش تولید غذا و بخش مصرف آب، با استفاده از همبست آب و غذا به روش محاسبات غیر پیچیده تحلیل شد و با استفاده از روش معکوس و نتایج ارایه شده در بخش تولید غذا، حجم آب مصرفی برای تولید اعلامی غذا محاسبه شد. با توجه به نتایج به دست آمده حجم آب مصرفی برای تولید حجمی از غذا که در آمار اعلام شده، با آمار اعلامی حجم آب مصرفی در بخش کشاورزی هم خوانی ندارد. با توجه به آمار تولید محصولات در سال های 93 و 98، سطح زیر کشت در بخش کشاورزی در سال 98 نسبت به سال 93 حدود 1 درصد رشد داشته است و در 13 استان سطح زیر کشت افزایش و در سایر استان ها سطح زیر کشت در بخش کشاورزی کاهش داشته است. آب مصرفی در بخش کشاورزی حدود 10 درصد رشد داشته، به نحوی که در 23 استان مصرف آب در بخش کشاورزی افزایش و در 8 استان مصرف آب در بخش کشاورزی کاهش داشته است. این تفاوت به علت تغییر در الگوی کشت و محصول انتخابی کشاورزان برای کشت در سطح کشور است. همچنین با توجه به حجم آب قابل برنامه ریزی که به تفکیک استان ها توسط وزارت نیرو ابلاغ شده است، در 12 استان حجم آب قابل برنامه ریزی کفاف تامین نیاز خالص آبیاری محصولات کشت شده را نیز نمی دهد و حتی در برخی استان ها حجم آب قابل برنامه ریزی تنها برای تامین محصولات باغی کفایت دارد. این یافته مهم و پایه ای بر لزوم رفع ایرادات آمار مراجع مختلف کشور دلالت و تاکید دارد.
    کلید واژگان: همبست آب و غذا, بیلان, آمار, منابع و مصارف
    Atena Mirzaei *, Bahram Saghafian, Mohamad Reza Fadaei Tehrani
    In the goals of the United Nations for the sustainable development of societies in the third millennium, the approach of water and food nexus is considered one of the important interdisciplinary perspectives in the direction of the dynamic balance of production and consumption of resources. Due to the consumption of more than 90% of the country's water resources in the agricultural sector, access to accurate statistics of this field is vitally important in creating a balance between water production and consumption in the water-food nexus approach. In such a way, the presentation of incorrect statistics or statistics with many errors, especially by official authorities, by entering into different models developed by researchers, will lead to distorted results, wrong decisions and ultimately economic and environmental damages and social tensions. In this research, with the approach of using the connections of ecosystems, water-food nexus was investigated; Thus, the correlation between the presented statistics of the production sector and the water consumption sector was analyzed by using water-food nexus with the method of uncomplicated calculations. Based on the information, the inconsisitency of the statistics provided by different departments is evident. According to the statistics of crop production in 2014-2015 and 2019-2020, the undercultivated area in the agricultural sector in 2019-2020 has grown by about 1% compared to 2014-2015, and in 13 provinces the undercultivated area has increased and in other provinces the undercultivated area in the agricultural sector has decreased. Water consumption in the agricultural sector has grown by about 10%, so that in 23 provinces, water consumption in the agricultural sector has increased and in 8 provinces, water consumption in the agricultural sector has decreased. This difference is due to the change in the cultivation pattern and the crop selected by farmers in the country. Also, according to the amount of programmable water that has been announced by the Ministry of Energy, in 12 provinces, the amount of programmable water is not enough to meet the Pure water consumption for crops, and even in some provinces, the amount of programmable water is only enough to supply garden products. This important and basic finding implies and emphasizes the need to solve the problems of statistics of different authorities of the country.
    Keywords: Water-Food Nexus, Balance, statistics, Resources, Consumptions
  • روح انگیز اختری*، محمد رستمی، بهرام ثقفیان، محمد علمی
    مقدمه

    احداث بند اصلاحی در سرشاخه ها، یکی از روش های رایج مدیریت آبخیز برای کنترل رسوب، پایداری آبراهه و کاهش هیدروگراف سیل از بعد زمان تمرکز و دبی اوج محسوب می شود. در ایران، با وجود قدمت 50 ساله، در اجرای گسترده این سازه کوچک مقیاس به وسیله ارگان های وابسته به سازمان منابع طبیعی و آبخیزداری کشور به عنوان دستگاه اجرایی، همچنان روش ارزیابی کمی و کیفی مناسبی برای آن ارایه نشده است. در بیان اثربخشی این سازه، شبیه سازی شرایط طبیعی در حالت وجود و عدم وجود این سازه در مدل های هیدرولوژیکی و هیدرولیکی، اجتناب ناپذیر است. البته بازدیدهای میدانی و اندازه گیری پارامترهای مربوطه در عرصه نیز، در تدقیق شبیه سازی و هم بیان تقریبی اثربخشی، از اقدامات اولیه محسوب می شود. بررسی های انجام شده نشان داد، در بسیاری از پژوهش ها، اثر بندهای اصلاحی بر روی هیدروگراف رواناب مد نظر بوده است. شبیه سازی بندها، به صورت هیدرولوژیکی با کمک تغییر در شیب آبراهه و زمان تمرکز حوضه و یا با استفاده از روش های روندیابی در مخزن انجام شده است که با توجه به فرضیات ساده شونده، برآوردی بیش از واقعیت ارایه می دهد. شبیه سازی هیدرولیکی دقیق تر، اما پیچیدگی و موانع خاص خود را دارا است. لذا، در این پژوهش سعی بر آن شد تا علاوه بر بهره مندی از دقت شبیه سازی هیدرولیکی و نیز از عدم پیچیدگی روابط هیدرولوژیکی، اثربخشی وجود بندهای اصلاحی در هیدروگراف رواناب اعمال شود. اثربخشی بندهای اصلاحی با تعیین و اعمال ضرایبی در هیدروگراف خروجی آبراهه بدون بند اصلاحی، صورت گرفت تا هیدروگراف خروجی آبراهه با بند اصلاحی به دست آید.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش، اثربخشی بندهای اصلاحی متوالی در کاهش هیدروگراف خروجی از یک کانال مثلثی با سه طول 1000، 2000 و 3000 متر در سه شیب طولی پنج، 10 و 15 درصد، با استفاده از مدل هیدرودینامیکیMIKE 11 ، مد نظر است. در این بررسی، فرض بر آن است که بندهای آبخیزداری متوالی با ارتفاع 2.5 متر از تاج بند پایاب تا پاشنه بند سراب در هر کانال مثلثی احداث شود. لذا، تعداد بندها بر اساس طول و شیب آن از 20 تا 180 عدد متغیر خواهد بود. در این پژوهش، هیدروگراف خروجی از کانال مثلثی به عنوان متغیر وابسته و هیدروگراف ورودی به کانال، طول و شیب کانال، به عنوان متغیرهای مستقل در نظر گرفته شد. تغییرات بیشینه جریان خروجی تحت دو سناریوی کانال بدون بند اصلاحی (سناریوی اول) و کانال با وجود بندهای اصلاحی متوالی پر از رسوب (سناریوی دوم) مورد بررسی قرار گرفت تا بتوان اثربخشی بندهای اصلاحی در یک آبراهه را با پارامترهای هیدرولوژیکی شبیه سازی کرد. دو معیار سنجنده شامل درصد ضریب تسکین و درصد تغییر جریان برای بیان اثربخشی تعریف شد. درصد تغییرات دبی اوج هیدروگراف روندیابی شده در طول کانال نسبت به دبی اوج هیدروگراف ورودی یا به عبارتی اختلاف بین دبی ورودی و دبی خروجی برای سناریو و به ازای تغییرات طول مسیل، شیب و مقادیر مختلف هیدروگراف ورودی، "شدت روندیابی" نام گذاری شد. درصد تغییرات دبی اوج خروجی از سناریوی دوم نسبت به سناریوی اول هم تحت عنوان، درصد تغییر جریان، در نظر گرفته شد.

    نتایج و بحث:

    ارزیابی نتایج مدل برای روندیابی هیدروگراف در طول کانال به ازای تغییر متغیرهای مستقل در قالب دو سناریو، کاهش دبی اوج، افزایش زمان پایه هیدروگراف خروجی و زمان تاخیر ناشی از روندیابی را در پی داشت. وجود بندهای اصلاحی، تغییر پارامترهای فوق را دو چندان کرده است. هر چه شیب طولی آبراهه افزایش پیدا می کند، میزان ذخیره در کانال کمتر شده و دبی خروجی و در نتیجه ضریب تسکین (کاهش دبی اوج خروجی نسبت به ورودی)، کاهش می یابد. هر چه حجم جریان ورودی بیشتر باشد، ضریب تسکین کمتر خواهد بود. ضریب تسکین با شیب طولی، رابطه معکوس و با طول کانال، رابطه مستقیم دارد. در صورت اجرای بندهای اصلاحی، هر چه طول کانال بیشتر می شود، به علت بیشتر شدن تعداد بندهای اصلاحی، میزان ذخیره در کانال افزایش یافته و کاهش شیب رخ خواهد داد و تغییرات دبی خروجی نسبت به دبی ورودی بیشتر خواهد بود، لذا، ضریب تسکین افزایش می یاید. هدف اصلی این پژوهش، بیان ریاضی اثربخشی بندهای اصلاحی در کاهش دبی اوج هیدورگراف خروجی از مسیل بر اساس شرایط مختلف بود. پس از انجام اجراهای متعدد و بررسی انواع روش های مختلف، مشاهده شد که می توان اثرات بند اصلاحی بر روی یک آبراهه را به صورت اثر یک مخزن خطی به همراه یک تاخیر زمانی در انتهای کانال مدل کرد. به عبارتی، دو تابع مخزن خطی و تابع تاخیر زمانی بر روی متغیرهای وابسته اعمال می شود تا متغیر مستقل به دست آید. برای هر زوج هیدورگراف (هیدروگراف خروجی از کانال بدون بند اصلاحی و دارای بند اصلاحی)، مقادیر، به عنوان تابع مخزن خطی و  به عنوان تابع تاخیر زمانی برآورد شد. میانگین ضریب ذخیره (K) مخزن خطی برای طول های 1000، 2000 و  3000 متر و برای سه شیب مورد بررسی به ترتیب 500، 1100 و 1400 ثانیه برآورد شد. میانگین زمان تاخیر نیز برای سه طول یادشده به ترتیب 540، 1750 و 3700 ثانیه، محاسبه شد. هر چه طول کانال بیشتر، شیب کانال کمتر، و دبی ورودی به کانال کمتر باشد، پارامترهای فوق بزرگتر شده و لذا، ضریب تسکین بزرگ تر می شود.

    نتیجه گیری

    در صورتی که آبراه ه ای برای احداث بندهای اصلاحی انتخاب شود و هیدروگراف خروجی از آن با استفاده از مدل های تجربی، هیدرولیکی و هیدرولوژیکی در شرایط عدم وجود بندهای اصلاحی در دست باشد، هیدروگراف خروجی از آبراهه برای شرایط وجود سازه های کوچک مقیاس، با اعمال ضرایب ذخیره مخزن خطی و زمان تاخیر به دست آمده از این پژوهش، شبیه سازی و اصلاح خواهد شد. به این ترتیب، اثربخشی اجرای بندهای اصلاحی در کنترل سیل در آبراهه یادشده به دست خواهد آمد.

    کلید واژگان: بندهای اصلاحی متوالی, شدت روندیابی, مخزن خطی, مدل MIKE 11, هیدروگراف شبیه سازی
    Rouhangiz Akhtari *, Mohammad Rostami, Bahram Saghafian, Mohammad Elmi
    Introduction

    The construction of check dams in the branches is one of the common methods of watershed management to control sedimentation, watercourse stability and reduce the flood hydrograph from the time of concentration and peak flow. In Iran, despite being 50 years old, in the wide implementation of this small-scale structure by the bodies affiliated to the country's Natural Resources and Watershed Management Organization as an executive body, a suitable quantitative and qualitative evaluation method has not been provided. In expressing the effectiveness of this structure, it is inevitable to simulate natural conditions in the presence and absence of this structure in hydrological and hydraulic models. Of course, field visits and measurement of the relevant parameters in the field are also considered to be primary measures in the verification of the simulation and the approximate expression of the effectiveness. The investigations showed that in many researches, the effect of correction dams on the runoff hydrograph has been considered. Simulation of the dams has been done hydrologically with changes in the slope of the waterway and basin time concentration or by using the method of routing in the reservoir that according to simplified hypotheses, estimates more than reality. Hydraulic simulation is more precise but has its own complexity and obstacles. Therefore, in this study, we tried to apply the effectiveness of improving check dams in runoff hydrograph by using both the accuracy of hydraulic simulation and the lack of complexity of hydrological relations. The effectiveness of check dams is computed by determining and applying coefficients in the waterway output hydrograph without improving check dams to obtain the waterway output hydrograph with check dams.

    Material and methods

    In this research, the effectiveness of successive check dams in reducing the output hydrograph of a triangular channel with three lengths of 1000, 2000 and 3000 meters in three longitudinal slopes of five, 10 and 15%, using the MIKE 11 hydrodynamic model, is considered. In this study, it is assumed that series check dams with a height of 2.5 meters will be constructed in each triangular canal, therefore, the number of check dams will vary from 20 to 180 based on their length and slope. In this study, the output hydrograph of the triangular channel was considered as the dependent variable, and the input hydrograph, channel length, and channel slope were considered as independent variables. Variations of  outflow hydrograph peak discharge were investigated under two scenarios. The first scenario for the condition where the channel is without improving check dams and the second scenario for the case where the channel was studied with full of sediment series check dams in order to simulate the effectiveness of the dams in a waterway with hydrological parameters. Two criteria were defined to express effectiveness: the percentage of the intensity of hydrograph routing and the percentage of flow discharge change. The percentage of changes in peak discharge of the hydrograph is determined in relation to the peak discharge of the inlet hydrograph. In other words, "attenuation coefficient" was named based on the difference between inlet and outlet discharge for the scenario and for changes in length of waterway, slope and different amounts of inlet hydrograph. The percentage of change in peak flow discharge from the second scenario compared to the first scenario was also considered as the percentage of flow discharge change.

    Results and discussion

    Evaluation of the model results for hydrograph routing along the channel in exchange for changing independent variables in the form of two scenarios resulted in decreasing peak flow, increasing the base time of output hydrograph, and delayed time due to trending. The existence of check dams has doubled the change in the mentioned parameters. As the longitudinal slope of the waterway increases, the amount of storage in the canal decreases, and the output discharge and therefore the intensity of the routing (decrease in peak outflow relative to the inlet). Increasing the volume of inflow decreases the intensity of the routing. Routing intensity has an inverse relationship with longitudinal slope and has a direct relationship with channel length. Increasing the number of check dams increases the amount of storage in the canal and as a result, slope reduction occurs and the changes in output discharge are greater than inlet flow. Therefore, the intensity of routing increases. The main purpose of this study was to determine the effectiveness of improving check dams in reducing peak discharge of ouflow hydrograph from a triangular channel based on different conditions using a mathematical model. After performing various simulations and investigating different methods, it was observed that the effects of improving check dams on a outflow hydrougraph can be modeled as the effect of a linear reservoir with a lag time at the end of the channel. In other words, two linear reservoir function and a lag time function are applied to independent variables to obtain the dependent variable. For both output hydrographs obtained in the channel without and with improving dams, K values were estimated as linear reservoir function and TL as  lag time function. The average storage coefficient (K) of the linear reservoir was estimated 500, 1100 and 1400 seconds respectively for lengths of 1000, 2000, and 3000 m and for three slopes. The mean lag time for the three mentioned lengths was 540, 1750, and 3700 seconds, respectively. As the length of the channel increases, the slope of the canal, as well as the inflow to the canal, as well as the inflow to the canal decreases, and the amount of the above parameters and therefore the attenuation coefficient increases.

    Conclusion

    If a stream is selected for the construction of improving check dams and the output hydrograph is available using empirical, hydraulic, and hydrological models in the absence of check dams, the outflow hydrograph from the stream will be simulated and modified for the existence of small-scale structures by applying the linear reservoir storage coefficients and the lag time obtained from this research. In this way, the effectiveness of the construction of improving check dams in flood control will be achieved in the mentioned waterway.

    Keywords: attenuation coefficient, linear reservoir, Mike 11 model, Series check dam, Simulation hydrograph
  • محمد محمدی هاشمی، بهرام ثقفیان*، محمود ذاکری نیری، محسن نجارچی
    رواناب را می توان به صورت ساده، حاصل رفتار حوضه در برابر رخداد بارش باران دانست. تحقیقات مختلفی به منظور استحصال روش مناسب در تعیین رفتار و تعیین دقیق ترین پاسخ از حوضه صورت پذیرفته است. در اکثر این تحقیقات، مدل های مورد استفاده، از جمله مدل های مبتنی بر موج سینماتیک، نیاز به داده های ورودی با جزییات زیاد همچون مشخصات پوشش، مقدار شیب، رطوبت پیشین و نفوذپذیری خاک در حوضه دارد. لذا در این تحقیق با هدف تسهیل در استخراج پاسخ هیدرولوژیک حوضه، یک مدل استخراج نمودار زمان-مساحت به روش بهینه سازی با بهره گیری از روش دکانولوشن و الگوریتم ژنتیک ارایه شد و نتایج آن در حوضه های تیوریک و واقعی مورد ارزیابی قرار گرفت. در مدل این تحقیق مجموعه رخداد های بارش و هیدروگراف مشاهداتی نظیر در قالب ماتریس به عنوان ورودی مدل فراخوانی شده سپس با اجرای دکانولوشن و بهره گیری از الگوریتم ژنتیک، مجموعه نمودارهای زمان-مساحت نظیر حاصل شد. نتایج نشان داد که دقت مدل این تحقیق در برآورد پاسخ یک حوضه تیوریک فرضی، 99 درصد بوده در حالی که روش مستقیم برابر 74 درصد بوده است. دقت مدل در برآورد پاسخ حوضه هندسی وی-شکل و حوضه واقعی والنات گالچ به مقدار میانگین 99 درصد رسید. از این رو با توجه به کارایی مدل معرفی شده این تحقیق در تعیین نمودار زمان-مساحت حوضه وی-شکل، پیش بینی می گردد می تواند در سایر حوضه ها مورد استفاده قرار گیرد.
    کلید واژگان: زمانمساحت, الگوریتمژنتیک, بهینهسازی, بارش, رواناب
    Mohammad Mohammadi Hashemi, Bahram Saghafian *, Mahmoud Zakeri Niri, Mohsen Najarchi
    Runoff production is due to watershed response to rainfall event. Various researches have been performed in order to accurately determine the watershed response. In most response models, as in kinematic wave-based models, require detailed input data such as cover characteristics, slope, initial moisture, and soil infiltration properties. In this study, a time-area histogram extraction technique was presented via genetic algorithm optimization and deconvolution methods and results were evaluated in theoretical and real watersheds. In the model presented, a set of rainfall-runoff events in matrix form were called as inputs while the corresponding time-area diagrams were extracted. The results showed that the accuracy of the model in estimating the response of a theoretical watershed was 99%, while similar accuracy in direct approach was 74%. The accuracy of the model in estimating the response of the V-shaped geometric watershed and the real Walnut Gulch watershed reached an average of 99%. Therefore, the model introduced in this research is effective in determining the time-area diagram of the V-shaped watershed and may be used in other basins.
    Keywords: Timearea, Geneticalgorithm, optimization, Rainfall runoff, Watershed
  • محمد محمدی هاشمی، بهرام ثقفیان*، محمود ذاکری نیری، محسن نجارچی
    یکی از مهمترین موضوعات در مطالعات حوضه، پاسخ هیدرولوژیک آن است. تحقیقات متعددی به منظور تعیین پاسخ هیدرولوژیک از جمله مدل موج سینماتیک انجام شده و نتایج حاصل، حاکی از مزایا و معایب این مدل ها است. در این تحقیق به بررسی روش عددی و روش تحلیلی حل معادله موج سینماتیک پرداخته شد و نتایج حاصل در یک حوضه آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور بررسی حل عددی موج سینماتیک، از روش تفاضل محدود در بستر نرم افزار HEC-HMS استفاده گردید و برای ارزیابی روش تحلیلی، با استفاده از معادله موج سینماتیک و بهره گیری از نرم افزار GIS، به روندیابی جریان در حوضه آزمایشگاهی پرداخته شد. نتایج حاصل از دو روش مذکور، در کنار نتایج حاصل از روش زمان-مساحت در مدل HEC-1 قرار گرفت و در نهایت نتایج این سه روش با نتایج مشاهداتی حاصل از رخدادهای بارش-رواناب موجود در حوضه آزمایشگاهی مقایسه گردید. نتایج نشان داد خطای مدل تحلیلی موج سینماتیک، مدل عددی موج سینماتیک و مدل HEC-1 در تعیین مقدار دبی ماکزیمم، طبق شاخص خطای نسبی، حدود یک درصد بود. همچنین در تعیین هیدروگراف رواناب خروجی حوضه و میزان تطابق نتایج محاسباتی با مقادیر مشاهداتی، طبق شاخص نش-ساتکلیف، مدل تحلیلی موج سینماتیک مقدار 926/0 بهترین عملکرد را داشت و مدل عددی موج سینماتیک با مقدار 838/0 نسبت به دو مدل دیگر ضعیف تر عمل نمود. اما طبق شاخص رگرسیون، مدل HEC-1 با مقدار 944/0 بهترین عملکرد، مدل تحلیلی موج سینماتیک با مقدار 932/0 در رتبه دوم و مدل عددی موج سینماتیک با مقدار 899/0 رتبه سوم را به دست آورد.
    کلید واژگان: پاسخ هیدرولوژیک, حل تحلیلی, حل عددی, حوضه وی-شکل, موج جنبشی (سینماتیک)
    Mohammad Mohammadi Hashemi, Bahram Saghafian *, Mahmoud Zakeri Niri, Mohsen Najarchi
    Hydrological response is one of the most important issues in watershed studies. Various researches have been performed in order to determine the hydrological response, including the kinematic wave model, and the results indicate the advantages and disadvantages of the models. In this paper, the numerical and analytical methods of solving the kinematic wave equation were investigated and the results were evaluated in a laboratory watershed. So, the finite difference method was used in the framework of HEC-HMS software, and to evaluate the analytical method, by the kinematic wave equation and using GIS software, the flow routing in the laboratory watershed were investigated. The results of the two mentioned methods were placed next to the results of the time-area method in the HEC-1 model, and finally the results of these three methods were compared with the observational results of the rainfall-runoff events in the laboratory watershed. The error of the kinematic wave analytical model, the kinematic wave numerical model and the HEC-1 model in determining the maximum flow rate, according to the relative error index, was about one percent. Also, according to Nash-Sutcliffe index, the kinematic wave analytical model had the best performance with a value of 0.926 and the numerical solution of the kinematic wave with a value of 0.838 was weak compared to the other two models in derivation of the hydrograph. However, the regression index of the HEC-1 model was 0.944 and analytical method with a value of 0.932 ranked second, and the numerical model of the kinematic wave with a value of 0.899 was ranked third.
    Keywords: Analytical Solution, Hydrological response, Kinematic Wave, Numerical Solution, V-shaped watershed
  • مسعود نوبخت، بهرام ثقفیان*، صالح امین یاوری
    پیش بینی های فصلی نقشی حیاتی در مدیریت منابع آب و توسعه سامانه های پیش بینی و خشکسالی ایفا می کنند. در تحقیق حاضر پیش بینی های همادی ماهانه بارش و دمای سه مرکز پایگاه داده C3S در طول سال های 1993 تا 2018 برای هشت گروه بارشی ایران در افق های زمانی 1 تا 3 ماه مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. همچنین با هدف بهبود مهارت پیش بینی های خام در هشت گروه بارشی، از روش های نگاشت چندک (QM)، روش مقیاس ‎دهی خطی (LS) و روش نگاشت توزیع گاما (GDM) برای پس پردازش پیش بینی های بارش و از روش های مقیاس دهی خطی (LS) و روش مقیاس دهی واریانس (VS) برای پس پردازش پیش بینی های دما استفاده شد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که پیش بینی های خام بارش مدل ها در گروه های بارشی غرب ایران بهترین و در گروه های بارشی شمال ایران ضعیف ترین عملکرد را دارند. پیش بینی های دما در اغلب موارد، فرو پیش بینی و تقریبا همه روش های پس پردازش قادر به تقلیل خطاها و بهبود دقت پیش بینی ها در بیشتر گروه های بارشی بخصوص برای پیش بینی های مدل ECMWF بودند. در حالت کلی مدل های ECMWF بعد از پس پردازش بهترین عملکرد و مدل MF بدترین عملکرد را داشت. در بین روش های پس پردازش بارش دو روش GDM و LS عملکرد بهتری داشتند که در گروه های پربارش شمال ایران (G6 و G8) برتری روش های LS و GDM کاملا محسوس است. در خصوص پس پردازش پیش بینی های همادی دما، روش  VSکمی بهتر از LS بود و عملکرد روش های پس پردازش در ماه های سرد سال (اواخر فصل پاییز و فصل زمستان) بسیار موثر و در ماه های گرم (فصل تابستان) اندکی ضعیف تر از بقیه ماه ها بود.
    کلید واژگان: پیش بینی همادی هواشناسی, C3S, پیش بینی بلندمدت, پس پردازش
    Masoud Nobakht, Bahram Saghafian *, Saleh Aminyavari
    Seasonal precipitation forecasting plays a pivotal role in water resource management and development of warning systems. This study evaluated the ensemble forecasts of three C3S models over the period 1993–2017 in Iran’s eight classified precipitation clusters for 1- to 3-month lead times. The quantile mapping (QM), the linear scaling (LS), and the gamma distribution mapping (GDM) for post-processing of precipitation forecasts, and the LS and variance scaling (VS) was used to post-process temperature forecasts. The results were then compared with the raw forecasts. It is indicated that the models performed best in western precipitation clusters, while in the northern humid cluster the models had negative skill scores. Almost all the post-processing methods were able to reduce the errors and improve the forecast accuracy in most groups. In general, after post-processing the ECMWF models had the best performance and the MF model had the worst performance. Among the precipitation post-processing methods, GDM and LS performed better, and the superiority of these methods is quite noticeable, especially in the rain-heavy groups of northern Iran (G6 and G8), which had poor raw forecasts. Regarding the post-processing of ensemble temperature forecasts, the performance of each LS and VS method is similar, they have a slight difference in increasing the accuracy of forecasts. Of course, overall, the VS method has worked a little better. The performance of post-processing methods is very effective in the cold months of the year (late autumn and winter) and slightly weaker in the hot months (summer).
    Keywords: Meteorological ensemble forecasting, Copernicus Climate Change Service (C3S), Seasonal streamflow forecasting, post processing
  • وحید قلمی، بهرام ثقفیان*، طیب رضیئی
    استفاده از داده های دما و بارش ریزمقیاس سازی شده مرکز تبادلات داده های زمینی ناسا (NEX-GDDP) به عنوان یکی از محصولات مستخرج از مدل های اقلیمی جهانی به سرعت در حال گسترش است. بررسی کیفی داده های بارش این محصول در ایران می تواند پژوهشگران را در استفاده آگاهانه از آن در مطالعات هیدرولوژی و منابع آب یاری نماید. در این پژوهش ابتدا میزان کارایی داده های بارش ماهانه مدل ACCESS1-0 از محصول NEX-GDDP با داده‎های مدل GCM متناظر با آن و نیز داده های مشاهداتی ایستگاه های واقع در هشت ناحیه همگن بارشی ایران مورد مقایسه قرارگرفت و سپس میزان بهبود کیفی مقادیر بعد از اصلاح اریبی به روش نگاشت چندک (QM) با استفاده از پنج تابع SSPLINE، QUANT، PTF، RQUANT و DIST مقایسه شد. بررسی کارایی داده های بارش ماهانه مدل منتخب از محصول NEX-GDDP در مقایسه با داده های GCM خام آن نشان داد که آماره های R ،PBIAS ،NSE  و KGE به ترتیب در %75، %100، %100 و %88 ایستگاه های مورد مطالعه به مقدار قابل توجهی بهبود یافته است و همبستگی داده های اصلاح اریبی شده با داده های مشاهداتی در %50 ایستگاه ها، PBIAS در تمامی ایستگاه ها، NSE و KGE نیز به ترتیب در %75 و %62/5 ایستگاه ها بهبود یافته است. این بررسی همچنین نشان داد که از میان توابع مورد استفاده، تابع RQUANT بهترین کارایی را در اصلاح اریبی داده ها داراست.
    کلید واژگان: اصلاح اریبی, NEX-GDDP, بارش, GCM, QM
    Vahid Ghalami, Bahram Saghafian *, Tayeb Raziei
    The use of temperature and precipitation data from the NASA Earth Exchange Global Daily Downscaled Projections dataset (NEX-GDDP) is increasingly expanding as one of the products derived from the global climate models. Investigating the quality of this product’s precipitation data in Iran can help the researchers to consciously use them in hydrological and water resources practices. In this study, first, the degree of improvement of the monthly precipitation data of ACCESS1-0 model from the NEX-GDDP product was investigated against the corresponding GCM model as well as the observational data measured at stations located in eight homogeneous precipitation regions of Iran. Then the NEX-GDDP data was bias-corrected using the Quantile Mapping (QM) method through using the SSPLINE, QUANT, PTF, RQUANT and DIST functions. Comparison of monthly precipitation data of the selected models of the NEX-GDDP product with its raw GCM data showed that R, PBIAS, NSE, and KGE statistics have significantly improved respectively in 75%, 100%, 100%, and 88% of the studied stations. The correlation between the bias-corrected data and the observational data was also improved in 50% of the stations, the NSE and KGE were improved respectively in 75% and 62.5% of the stations, and PBIAS was improved in all stations. This study also showed that among the used bias correction functions, the RQUANT had the best performance.
    Keywords: bias correction, NEX-GDDP dataset, Precipitation, QM, GCM
  • اتنا میرزائی، بهرام ثقفیان*، علی میرچی

    امروزه تحقیقات علمی در خصوص انواع همبست، به ویژه همبست آب- انرژی- غذا به عنوان منابع زیربنایی توسعه و محرک بهبود رفاه جامعه، در حال گسترش است. ازآنجاکه آموزش رویکرد نسبتا جدید همبست نیازمند همکاری چند حوزه تخصصی است، تبیین مفاهیم و بررسی ادبیات موضوع با نگاه ویژه به همبست آب- انرژی- غذا ضرورت دارد. این مقاله با هدف بیان ساده و دقیق رویکرد همبست به ویژه همبست آب- انرژی- غذا، بر اساس مرور سیستماتیک و تفصیلی تحقیقات انجام شده در سال های 2011 تا 2021 ارایه می شود. مقالات بر اساس سال، تنوع منابع و موضوع طبقه بندی شدند. باتوجه به مرور منابع، شمای کلی نحوه شکل گیری رویکرد همبست، همبست آب- انرژی- غذا و سوالات مرتبط در خصوص این رویکرد با هدف ارایه بینش کاربردی برای سیاست گذاری و ارزیابی شرایط کنونی در کشور مدون گردید. به طورکلی، پیاده سازی رویکرد همبست دشوار است، به ویژه همبست آب- انرژی- غذا که یک سیستم بسیار پیچیده را به وجود می آورد و باید از ابعاد سیاسی، اجتماعی و اقتصادی نیز موردتوجه قرار گیرد. بااین حال رویکرد همبست در حال گذار به یک مولفه مهم برنامه ریزی توسعه است که موفقیت آن نیاز به هدایت سیاست های استراتژیک و ساختارهای نهادی در حاکمیت چند سطحی دارد و به نظر می رسد کشورها باید ساختارهای حاکمیتی خود را متناسب با رویکرد همبست اصلاح کنند. موضوع دیگری که در این مقاله موردتوجه ویژه قرار گرفت، تفاوت رویکرد همبست آب- انرژی- غذا با رویکرد مدیریت به هم پیوسته منابع آب است به نحوی که شبهات لزوم حرکت از مدیریت به هم پیوسته منابع آب به همبست آب- انرژی- غذا باید پاسخ داده شود.

    کلید واژگان: رویکرد همبست, WEF, مدیریت به هم پیوسته
    Atena Mirzaei, BAHRAM SAGHAFIAN *, ALI MIRCHI

    Today, scientific research on the types of Nexus, especially the water- energy- food Nexus as the driver of improving the welfare of society, is expanding. Since the Nexus approach is relatively new and requires the cooperation of several fields, explaining the concepts, its literature review, with a special focus on the water- energy- food Nexus is essential. This article aims to express Nexus approach simple and clear, by a detailed review of several related articles from 2011 to 2021. Articles were reviewed and categorized by year, source variety, and topic. So the outline of the formation of the Nexus approach, water- energy- food Nexus and the questions raised about this approach were codified in a way that provides a practical insight for policy making. In general, the Nexus approach, especially the water- energy- food Nexus which creates a very complex system and must be considered from a political, social and economic perspective, is difficult to implement. However, the Nexus approach is transitioning to an important component of development planning, and its success requires the guidance of strategic policies and institutional structures in multilevel governance. It seems that countries need to reform their governance structures in line with the Nexus approach. Another issue that has been considered in this article is the difference between the Water- Energy- Food Nexus approach with the approach of integrated water resources management. Due to the similarities, there are doubts about the need to move from integrated water resources management to Water- Energy- Food Nexus.

    Keywords: Nexus approach, WEF, integrated water resources management
  • مریم کفایتی، بهرام ثقفیان*، آزاده احمدی، حسین بابازاده

    در سال های اخیر، کاهش ذخایر آب و طرح انتقال آب، به عنوان یک راهکار باعث مناقشات بین حوضه ای زیادی شده است. این پژوهش، روشی تجربی را برای محاسبه پایداری حوضه هادر طرح مناقشه ای انتقال آب بهشت آباد مطالعه می کند. ابتدا، با استفاده از مفاهیم پایداری در نظریه بازی ها و با مدلی مناقشه ای، گزینه ها و انتخاب های دو حوضه مبدا و مقصد بررسی و پایدارترین سناریوها انتخاب شد؛ سپس، پایداری حوضه ها در سناریوهای انتخابی براساس شاخص های ترکیبی و با شبیه سازی در مدل مادسیم بررسی شد. در این روش، 10 شاخص پایداری انتخاب شد که برای تحلیل مناسب تر به 4 شاخص ترکیبی تبدیل شد. همچنین، روشی آماری برای تعیین شاخص های اصلی به کار رفت. اعتبار شاخص های ترکیبی با روش همبستگی پیرسون بررسی شد. نتایج نشان داد تمام شاخص های پایه، برای ساخت شاخص های ترکیبی ضروری و همبستگی میان شاخص های ترکیبی پذیرفته شده است. درنهایت، مشاهده شد از منظر نظریه بازی ها در حالت همکارانه، پایداری در منطقه برقرار می شود؛ ولی نتایج شاخص های ترکیبی، نشان دهنده کاهش پایداری مبدا در هر 4 روش به کاررفته است و پایداری مقصد نیز به علت استفاده از آب انتقالی در گسترش طرح های توسعه و نبود مدیریت عرضه و تقاضا افزایش زیادی نمی یابد.

    کلید واژگان: تئوری بازی ها, شاخص ترکیبی پایداری, انتقال آب بین حوضه ای, پایداری
    Maryam Kefayati, Bahram Saghafian *, Azadeh Ahmadi, Hossein Babazadeh

    In recent decades, urban, industrial and agricultural development has led to growing challenges in water resources supply. The challenge has deepened due to natural hydrological variability, severe droughts, climate change and inadequate water resources management policies. Thus, we are witnessing more and more conflicts among water users over limited water resources. Such conflicts are more intense in inter-basin water transfer projects which are often costly and affect water rights and interests of numerous water users. Due to the complexity of process, it is very important for water policy makers in such projects to rely on a tool for decision making. Sustainable development can be considered as an appropriate approach in this process based on existing needs, without conflicting with the needs of future generations. In this research, an experimental method has been adopted for assessing sustainability in a large-scale and controversial water transfer plan in central Iran, called Behesht-Abad. Sustainable development can be considered from different aspects, one of which can be taken into account as conflict stability and the other as hydrological sustainability. The first one can be evaluated by the concepts of stability definitions in non-cooperative game theories. Non-cooperative game theory involves a stability analysis in order to show which stability definition determine the behavior of the two players as source and recipient basins. If all players achieve a stable solution, they do not move from that condition and the situation remains stable. It is also necessary to evaluate each player's priorities and their choices and solutions in relation to the water transfer project to develop a conflict model. A conflict model called GMCR+ was executed to analyze various solutions and scenarios between the two players. GMCR+ generated a list of all possible states, whereas infeasible states were removed after evaluating the produced scenarios. Then, the most stable scenarios among various solutions are selected in terms of cooperative and non-cooperative scenarios. In the next step, the hydrological sustainability of the selected scenarios must be examined. Sustainability can be quantified by various multidimensional indicators. However, the largest problem is to interpret the combination of all these indicators in such projects. Various methods of aggregating could be applied to achieve composite indicators to help this problem. Development of composite indicators may be beneficial in such large-scale inter-basin water transfer project. Aggregating indicators involves multivariate analysis, data standardization, assignment of weights, and applying different methods of aggregating. In this study, 10 indicators of sustainability in three dimensions of economic, social and environmental were used, which finally turn into four composite indicators to obtain a robust analysis. Then, the hydrological sustainability of the two basins in the selected scenarios based on the composite indicators of sustainability (CIS) was investigated through a simulation model. MODSIM simulation model was adopted to simulate the selected scenarios. Also, a multivariate statistical method such as principal component analysis (PCA) was performed to determine the main indicators in the source and recipient basins. Comparative analysis of the individual CIS was performed to prove whether they are really delivering the same concept of sustainability in inter-basin water transfer. Correlations analysis among the composite indicators showed that they were normally distributed, so Pearson's ratio was utilized as a test of parametric correlation. The results revealed that using various methods to construct composite indicators can help further to analyze the dimensions of such large-scale projects. According to PCA method, all selected indicators were essential for extracting CIS approaches and none of them could be ignored. The results also indicated positive and significant correlations between more CISs. However, it depended on the kind of method used for weighting and aggregating methods. In addition, despite stability of the region, the hydrological sustainability of the two basins did not seem to be appropriate. Although obtaining revenue for source basin seemed fair in point view of the game theory analysis, the hydrological sustainability was reduced in every four applied methods. The recipient basin would not be in a better condition. The results showed, the hydrological sustainability of the recipient basin would not increase significantly due to the use of transferred water in projects development and lack of supply and demand management. Therefore, transferred water for a short time might solve the problem of water shortage in recipient basin, but in the long run, problem would return more seriously.

    Keywords: Game theory, Composite Indicator of Sustainability, Inter-basin water transfer, Sustainability
  • آتنا خواجه ایم مقدم، بهرام ثقفیان*، محسن نجارچی، مجید دلاور

    در حال حاضر رشد جمعیت در جهان منجر به نیاز فزاینده به مصارف آب در زمینه های کشاورزی، صنعتی و شهری شده است و لزوم برنامه ریزی برای استفاده بهینه و پایدار از منابع آب محدود در دسترس، لازم و ضروری بنظر می رسد. در این مقاله تامین نیازهای آبی همراه با کنترل تغییرات سطح متوسط آب های زیرزمینی خصوصا در اراضی کشاورزی توامان با حداکثرسازی سود اقتصادی این بخش، بصورت اهداف تحقیق در مدل سازی منابع آب دشت کرج به صورت شبیه سازی عددی و بهینه سازی غیر خطی چند هدفه تعریف شدند. در مدل فوق الذکر، استفاده ترکیبی از تکنیک های بهینه سازی و شبیه سازی بعنوان روشی مفید و قدرتمند در تعیین استراتژی های مدیریتی بهره برداری بهینه از منابع آب در دسترس، بکار گرفته شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد پس از انجام بهینه سازی، میزان آب تخصیصی به بخش کشاورزی به میزان نه درصد کاهش یافته و این میزان صرفه جویی در مصرف آب، تنها یک درصد افزایش هزینه های کشت را به دنبال داشته است. این میزان کاهش آب مصرفی منجر به پایداری محیط زیست و تقویت آبخوان به میزان 03/3 میلیون متر مکعب آب در سال می شود و این امر در حالی محقق شد که ضمن حفظ منافع و سود اقتصادی کشاورزان، تامین آب مورد نیاز شرب و صنعت در منطقه، بطور کامل انجام پذیرفته است.

    کلید واژگان: آبخوان, شبیه سازی, بهینه سازی, کشاورزی, بهره برداری
    Atena Khajeem Moghadam, Bahram Saghafian *, Mohsen Najarchi, Majid Delavar

    At the present time, population growth in the world has led to increasing need for water resources in agriculture, industry and urban, and it is necessary to planning for optimal and sustainable use of limited available water resources. In this paper, supply water demands with controlling changes in groundwater level, especially in agricultural lands with maximizing economic profits, has been defined as objectives of Numerical simulation and multi-objective nonlinear optimization modeling. In the model, combined use of optimization and simulation techniques has been used as a useful and powerful way to determine management strategies for optimal utilization of water resources. The optimization approach shows that the amount of water allocated to the agricultural sector decreased by nine percent, and this amount of savings in water consumption led to raised only one percent crop cost in the cultivation. Environmental sustainability and Aquifer saving improved in the amount of 3/03 million cubic meters per year, and this has been achieved while maintaining profits in addition to agricultural economy, supply of drinking water and industry in the region that has been fully provided

    Keywords: Groundwater, Simulation, optimization, Agriculture, Utilization
  • بهرام ثقفیان*، هما خان احمدی بافقی، پیمان دانش کار آراسته
    تداوم خشکسالی در سطوح مختلف باعث خشکی رودخانه ها و تالاب ها می شود. در این تحقیق با استفاده از تصاویر ماهواره Landsat، تغییرات مساحت دریاچه بختگان و طشک در طول سال های 1986 تا 2019 میلادی بررسی شده است. همچنین، بر مبنای شاخص بارش استاندارد (SPI) اثر بارش بر مساحت دریاچه و مجموع جریان ورودی به آن بررسی شد. در ادامه با تولید نقشه های کاربری اراضی، تغییرات کاربری اراضی در سطح حوضه دریاچه بختگان و طشک بررسی شد. به علاوه، مدلی برای پیش‎بینی مساحت دریاچه با استفاده از مساحت دریاچه در سال گذشته، مجموع جریان ورودی و عمق بارش سالانه بر روی دریاچه ارایه شد. نتایج نشان داد که در دوره مطالعاتی، کمترین مساحت دریاچه بختگان و طشک در سال 2011 برابر با 17/038 کیلومتر مربع بوده که در مقایسه با حداکثر مساحت دریاچه در سال 1993 کاهش %98 را نشان می دهد. بررسی SPI در سطح حوضه دریاچه بختگان و طشک در مقیاس 12 ماهه در ماه شهریور نشان می دهد که شاخص خشکسالی هواشناسی به طور مستقیم تغییرات سطح دریاچه را تحت تاثیر قرار می دهد اما در سال 2006 تا 2012 جریان ورودی به دریاچه تحت تاثیر گسترش فعالیت انسانی در سطح حوضه به شدت کاهش یافته و در این دوره روند تغییرات سطح دریاچه مطابق با تغییرات شاخص SPI نیست. نتایج حاصل از مدل پیش ‎بینی نشان می دهد مقدار ضریب تعیین برای نتایج حاصل از مدل شبکه عصبی و نتایج حاصل از تصاویر ماهواره ای برابر با 0/72 است. در نتیجه با استفاده از مدل می توان تغییرات دریاچه را با دقت قابل قبولی پیش ‎بینی کرد.
    کلید واژگان: دریاچه بختگان و طشک, شاخص بارش استاندارد (SPI), سنجش از دور, خشکسالی, تغییر کاربری اراضی
    Bahram Saghafian *, Homa Khanahmadi Bafghi, Peyman Daneshkar Arasteh
    Recurring droughts at various intensity leads to decline in streamflow and wetland area. In this study, using Landsat satellite images, temporal changes in the area of the Bakhtegan and Tashk lake from 1986 to 2019 were investigated. Also, based on the Standard Precipitation Index (SPI), the effect of precipitation falling on the lake area as well as the total inflow to the lake were studied. Then, by generating land-use maps, land-use changes in Bakhtegan and Tashk basin area were analyzed. In addition, a model for forecasting lake area (of next year) on the basis of lake area, total inflow, and annual precipitation falling on the lake basin area associated with the previous year was presented. The results showed that in the study period, the minimum lake area occurred in 2011 and was equal to 17.038 square kilometers, which shows a decrease of 98% compared to the maximum area corresponding to the year 1993. Furthermore, 12-month SPI in Bakhtegan and Tashk Lake basin indicated that the meteorological drought index directly affects the changes of the lake area. However, from 2006 to 2012, the inflow to the lake has severely decreased due to the increasing human interventions within the basin such that, during this period, lake surface area does not strongly respond to SPI variations. The results of the forecast model showed that the coefficient of determination between neural network model output (lake area) with observed lake area corresponding to satellite images was equal to 0.72. As a result, the forecast model could acceptably predict the lake area.
    Keywords: Bakhtegan, Tashk, Standard Precipitation Index (SPI), Remote Sensing, Land Use Change
  • رویا کلاچیان، بهرام ثقفیان*، صابر معظمی

    پیش بینی مناسب بارش و دما با افق یک ماهه می تواند فرصتی استثنایی برای برنامه ریزی منابع آب و مقابله با سیل و خشکسالی در اختیار مدیران قرار دهد. اعمال روش های پس پردازش و اصلاح اریبی مناسب می تواند کارایی پیش بینی های عددی هواشناسی را تا حد قابل قبولی ارتقا بخشد. در این تحقیق ضمن ارزیابی پیش بینی های خام بارش و دمایS2S مرکز ECMWF در یکی از حوضه های آبریز مهم کشور، روش های متنوعی برای پس پردازش و اصلاح اریبی این پیش بینی ها مورد استفاده قرار گرفت و نتایج با معیارهای ارزیابی مختلف مقایسه گردید. تکنیک های نگاشت چندک (QM)، میانگین گیری مدل بیزین (BMA)، رگرسیون بردار پشتیبان (SVR)، رابطه تجربی اصلاح اریبی دما و روش های ترکیبی بر روی پیش بینی ها اعمال شد که از بین آن ها روش BMA هم در بهبود پیش بینی های دما و هم بارش اندکی موثرتر از سایر روش ها عمل نمود. در حالت خام، پیش بینی های بارش و دما تنها در 2 یا 3 ماه سال قابل استفاده ارزیابی شدند ولی اعمال روش های پس پردازش توانست دقت پیش بینی های بارش را در نیمی از ماه ها، به ویژه ماه های پرباران تا حد قابل قبولی ارتقا دهد و اعمال روش ترکیبی معادله تجربی-میانگین مدل بیزین در 10 ماه از سال با پیش بینی هایی بهتر از تخمین دمای ماه آتی با استفاده از آمار بلندمدت همراه بود.

    کلید واژگان: پس پردازش پیش بینی های هواشناسی, اصلاح اریبی, میانگین گیری مدل بیزین, نگاشت چندک, رگرسیون بردار پشتیبان
    Roya Kolachian, Bahram Saghafian *, Saber Moazami

    Efficient forecast of precipitation and temperature with a one-month horizon can provide managers with an exceptional opportunity to plan water resources and deal with floods and droughts. The application of proper post-processing and bias correction methods can much improve the accuracy of these predictions. In this study, the S2S (Sub seasonal to Seasonal) precipitation and temperature forecasts of ECMWF were evaluated in one of the important basins of Iran. A variety of methods were used for post-processing and bias correction of these predictions, and the results were compared with different evaluation criteria. Quantile mapping (QM), Bayesian model averaging (BMA), Support vector regression (SVR), an Empirical equation for bias correction of temperature, and some hybrid methods were applied to forecasts. The BMA outperformed the other methods in improving both temperature and precipitation forecasts. Raw precipitation and temperature forecasts were only applicable in 2 or 3 months of the year, but post-processing methods were able to accurately improve precipitation in half of the months, especially rainy months. The hybrid of empirical equation-BMA in 10 months of the year was led to better results than the estimate of the next month's temperature using climatological data.

    Keywords: Post-processing, bias correction, Bayesian model averaging, Quantile Mapping, Support vector regression
  • یحیی رحیمی، بهرام ثقفیان*، محمدعلی بنی هاشمی

    بهینه سازی سیستم انحراف سیلاب بر پایه ریسک، چارچوبی است که به طراحان اجازه می دهد که عدم قطعیت های عامل بر فرایند تصمیم گیری را در نظر گرفته و سطح اعتمادپذیری این سازه هیدرولیکی را تعیین کنند. این مطالعه به منظور کاربرد عدم قطعیت های هیدرولیکی و هیدرولوژیکی در طراحی احتمالاتی سیستم انحراف سیلاب سد کارون 4 در استان خوزستان واقع در جنوب غربی ایران انجام شده است. تاثیر منابع عدم قطعیت بر مشخصه های سیستم انحراف جریان با استفاده از توسعه یک مدل احتمالاتی چندمتغیره بر پایه توابع مفصل تعیین شده است. برای دستیابی به این هدف، سری های زمانی داده ها شامل دبی حداکثر لحظه ای سالانه و حجم حداکثر سیلاب سالانه برای یک دوره 37 ساله گردآوری شد. دو تابع هدف کمینه سازی ریسک شکست سیستم و کمینه سازی هزینه ساخت به عنوان دو هدف متضاد در ساختار یک مدل شبیه سازی- بهینه سازی با الگوریتم ژنتیک چندهدفه مبتنی بر رتبه بندی نامغلوب تعریف و برای رسیدن به بهترین مقادیر متغیرهای تصمیم اجرا شد. قطر، شیب، پوشش دیواره و ارتفاع ورودی تونل ها، ارتفاع فرازبند، و ارتفاع نشیب بند به عنوان متغیرهای تصمیم در فضای امکان پذیر مساله جستجو شد. نتایج نشان داد دوره بازگشت 25 سال با توجه به دو عامل هزینه و ریسک روگذری پاسخ بهینه به شمار می رود. برای این دوره بازگشت قطر تونل ها 5/10 و 9/9 متر، ارتفاع فرازبند 5/44 متر و ارتفاع نشیب بند 5/12 متر حاصل گردید. همچنین نتایج نشان داد که این مفهوم می تواند با لحاظ نمودن تغییرات اقتصادی، هیدرولوژیکی و هیدرولیکی، برای توسعه ساختار طراحی سیستم های انحراف سیلاب سودمند باشد.

    کلید واژگان: فرازبند, رتبه بندی نامغلوب, بهینه سازی چندهدفه, تحلیل مبتنی بر ریسک
    Yahya Rahimi, Bahram Saghafian *, Mohammadali Banihashemi

    Risk-based optimization in flood diversion system is a framework that allows the designer to involve uncertainties in the decision-making process and determine the reliability of the hydraulic structure. This study was conducted to incorporate hydrological and hydraulic uncertainties in the probabilistic design of Karun-4 diversion system in Khuzestan province, southwestern Iran. The risk-based multivariate probabilistic model was developed for determining the effect of uncertainty sources on the characteristics of the flow diversion system. For this purpose, the time series of annual maximum peak flow and maximum flood volume data for a period of 37 years were prepared and evaluated. Archimedean copula function and non-dominated sorting genetic algorithm were adopted to minimize the overtapping risk and construction cost as objective functions. Diameter, slope, wall covering and tunnel entrance height, cofferdam height at upstream and downstream were searched as decision variables in the possible space of the problem. The results show that optimal values of upstream cofferdam height, downstream cofferdam height and the diameter of the first and second tunnels were estimated as 44.5, 12.5, 10.5 and 9.9 m, respectively, all corresponding to 25-year return period. Moreover, the results suggest that the proposed framework could be valuable for decision makers when economic, hydraulic and hydrological uncertainties are expected.

    Keywords: Upstream cofferdam, Non-dominated sorting, Multi-objective optimization, Risk-based analysis
  • علیرضا نوری، بهرام ثقفیان*، مجید دلاور، محمدرضا بازرگان لاری

    یکی از عواملی که پایداری منابع زیرزمینی کشور را تهدید می کند، برداشت غیرمجاز از آبخوان ها است که به طور عمده توسط کشاورزان انجام می پذیرد. یکی از راهکارهای مقابله با این پدیده وضع سیاست جریمه توسط مراجع ذی صلاح است. از آنجا که کشاورزان تحت شرایط خاص اجتماعی، اقتصادی و کشاورزی منطقه اقدام به اضافه برداشت می نمایند، سنجش بازخورد الگوهای جریمه بر پایه یک شبیه سازی اجتماعی- اقتصادی الزامی است. این تحقیق با ارایه یک چارچوب عامل‎بنیان به بررسی وضعیت سه عامل کشاورزی، زیست محیطی و تنظیم کننده در محیط کشاورزی پرداخته است. در این تحقیق رفتار بخش کشاورزی در دو لایه یکی کشاورزان به عنوان زیرعامل های کشاورزی در راستای بیشینه‎کردن سود فردی تحت قیود فیزیکی و رفتاری که به کمک سیستم استنتاج فازی و برنامه ریزی ریاضی شبیه سازی شده و دیگری شبکه اجتماعی کشاورزان به عنوان گروه عامل های کشاورزی در راستای بیشینه نمودن سودبخش کشاورزی تحت قیود مطلوبیت های فردی با تلفیق الگوریتم ژنتیک مرتب سازی نامغلوب (NSGA-II) و روش شمارش بردا، مدل سازی شده است. چارچوب ارایه شده در واحد هیدرولوژیکی نجف آباد اصفهان به کار رفت. نتایج نشان داد که سطح آبنمود واحد آبخوان در حالتی که جریمه 2، 3 و 4 هزار ریالی به ازای هر متر مکعب اضافه برداشت توسط عامل تنظیم کننده وضع شد، به ترتیب 82/21، 18/17 و 54/10 متر از حالتی که به کشاورزان اجازه اضافه برداشت داده نشده بود پایین تر قرار گرفت.

    کلید واژگان: مدل سازی عامل بنیان, سیستم استنتاج فازی, اعمال الگوی جریمه, اضافه برداشت, روش شمارش بردا
    Alireza Nouri, Majid Delavar, MohammadReza Bazargan Lari

    One way to deal with this phenomenon is to impose a fine policy by the competent authorities. Since farmers are over-exploitation under specific socio-economic and agricultural conditions, evaluation of the effects of penalty patterns based on a socio-economic simulation is required. This research has provided an agent based simulation framework to study the status of three agricultural, environmental and regulator agent in agricultural environment. In this research, agricultural sector behavior has been modeled in two layers, one is agricultural sub-factors in order to maximize individual profit under physical and behavioral constraints by using fuzzy inference system and mathematical programming, and other is the group-agricultural agents in order to maximize agricultural profitability under the constraints of individual preferences by combining non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) and social chose method. The proposed framework was applied to the Najafabad hydrological unit in Isfahan. The results showed that the level of unit hydrograph’s aquifer was drawdown 21.82, 17.18 and 10.5, respectively, while the fines of 2, 3, and 4 thousand Rials per cubic meter were imposed by regulator agent.

    Keywords: Agent Based Modeling, Fuzzy inference system, Imposing Penalty Pattern, Over-exploitation, Borda Count Method
  • محمدرضا خزائی*، حدیث خزائی، بهرام ثقفیان
    زمینه و هدف

    یکی از آثار مهم تغییر اقلیم، تغییر رژیم بارش های حدی در آینده است که پیش بینی آن برای اتخاذ تدابیر مقابله با آثار زیانبار تغییر اقلیم ضروری است. در این مقاله اثر تغییراقلیم بر بارش های روزانه حداکثر سالانه در مناطق خشک ایران ارزیابی شده است.

    روش بررسی

    سناریوهای آینده توسط مدل NSRP ریزمقیاس شد. سری های طولانی مدت بارش روزانه برای اقلیم فعلی و سناریوهای آینده تولید شد و با مقایسه توزیع فراوانی بارش های حدی روزانه دوره تاریخی و سناریوهای آینده، اثر تغییر اقلیم بر بارش های حدی در مناطق خشک ایران ارزیابی شد. روش ریزمقیاس نمایی به گونه ای است که دامنه وسیعی از ویژگی های سناریوهای بزرگ مقیاس به سناریوهای ریزمقیاس شده منتقل شده است. ایستگاه های مورد مطالعه، ایستگاه های سینوپتیک بم، زاهدان، مهرآباد تهران و یزد به عنوان نمایندگان مناطق خشک ایران انتخاب گردید.

    یافته ها

    نتایج اعتبارسنجی نشان داد عملکرد روش مورد استفاده برای شبیه سازی سری بارش روزانه و توزیع بارش های حدی مناسب است. در اغلب ایستگاه ها و تحت سناریوهای مختلف انتشار، شدت بارش های حدی روزانه در آینده افزایش خواهد یافت. این در حالی است که بارش سالانه در آینده کاهش می یابد. به عنوان نمونه در یزد انتظار می رود بارش های حدی 50 ساله بین 14 تا 58 درصد افزایش یابد، اما تغییر میانگین بارش سالانه بین 3% افزایش تا 20% کاهش باشد.

    بحث و نتیجه گیری

    این نتایج بیانگر افزایش وخامت شرایط بارش در مناطق خشک ایران در آینده است. لذا انجام مطالعات وسیع تر و در نظر گرفتن اقدامات پیش گیرانه برای کاهش خسارات تغییر اقلیم آینده دراین مناطق ضروری است.

    کلید واژگان: بارش, تغییر اقلیم, بارش حدی, خشک, ریزمقیاس نمایی
    MohammadReza Khazaei *, Hadis Khazaee, Bahram Saghafian
    Background and Objective

    One of the major impacts on climate changes is change in extreme precipitation regime in the future, which have to be predicted to counteract the harmful effects of climate change. In this paper, climate change impact is assessed on extreme rainfalls in arid regions of Iran.

    Method

    Future scenarios are downscaled using the NSRP model. Long-term daily rainfall series are generated for current climate and future scenarios. By comparing the distribution of extreme daily rainfalls for current and future conditions, the impacts of climate change on extreme rainfalls are assessed. In downscaling method, a wide range of statistics of large-scale scenarios has been transferred to downscaled scenarios. The understudying stations are in Bam, Zahedan, Tehran and Yazd synoptic stations as representatives of the arid regions of Iran.

    Findings

    Validation results indicate that the performance of this method in simulating daily rainfall series and distribution of extreme rainfall is acceptable. Results for most of stations and scenarios show that intensity of extreme daily rainfalls will increase in the future while average rainfall will decrease. As instance, in Yazd, extreme rainfall of 50 years return period would increase between 14 to 58 percent, while the average precipitation will change between +3 to -20 percent.

    Discussion and Conclusion

    These results indicate that the precipitation situation in arid areas of Iran will worsen in the future. Therefore, more extensive investments and taking preventive activities to adapt to climate change is essential.

    Keywords: extreme rainfall, Climate Change, Rainfall, arid, Downscaling
  • عادله ساعدی، بهرام ثقفیان*، صابر معظمی

    امروزه پیشرفت های زیادی در زمینه بهبود پیش بینی های هواشناسی صورت گرفته است، در همین راستا سیستم پیش بینی گروهی برای کاهش عدم قطعیت های پیش بینی ایجاد شده است. در این تحقیق، عملکرد هفت مدل عددی پیش بینی گروهی بارش در پیش بینی سیل ابتدای سال 1398 در زیرحوضه سالیان از حوضه آبریز گرگانرود، بررسی شد. در ابتدا، پیش بینی های گروهی بارش با روش نگاشت چندک گاما تصحیح اریبی شدند. سپس پیش بینی های گروهی جریان با پیش بینی بارش هفت مدل به کمک مدل بارش -رواناب مفهومی GR4J بدست آمد. هم چنین جهت محاسبه پارامترهای بهینه برای واسنجی مدل GR4J، چهار روش بهینه سازی استفاده شد و براساس پارامترهای بهینه بدست آمده، پیش بینی های گروهی جریان با پیش بینی های بارش انجام شد و در انتها عدم قطعیت مدل های عددی براساس ورودی به مدل هیدرولوژیکی بررسی گردید. نتایج تحقیق نشان داد که تصحیح اریبی تاثیر زیادی در بهبود پیش بینی سیل در حوضه سالیان دارد و باندهای عدم قطعیت مدل های ECMWF، NCMRWF و UKMOمقادیر سیل مشاهداتی را بخوبی پوشش دادند، بطوریکه مقدار P-factor و R-factor مدل ECMWF بترتیب برابر با 0.5 و 0.96 بود اگرچه باندهای بالا و پایین این مدل تقارن خوبی نداشتند. مدل های NCEP و CMA نسبت به سایر مدل ها، مهارت کمتری در پیش بینی سیل داشتتند و مقدار P-factor آنها بترتیب برابر با 0.2 و 0.15 بود. مدل JMA، سیل گرگان را خیلی دست بالا برآورد نمود. مدل ECCC با اینکه 65 درصد مقادیر سیل مشاهداتی را پوشش داده بود ولی فاصله بین باندهای بالا و پایین آن زیاد بود. در مجموع نتایج برخی مدل ها برای این حوضه رضایت بخش بود و استفاده از آن ها برای سیستم هشدار سیل توصیه می شود.

    کلید واژگان: پیش بینی گروهی, تصحیح اریبی, پیش بینی سیل, تحلیل عدم قطعیت, گلستان
    Adeleh Saedi, Bahram Saghafian *, Saber Moazami

    Nowadays, much effort has been made in improving meteorological forecasts. In this regard, ensemble forecasting systems have been developed to reduce forecast uncertainties. In this study, the performance of ensemble precipitation forecasts of seven numerical models in 2019 Gorganroud floods was studied. Initially, the precipitation forecasts of the seven numerical models were bias-corrected via gamma quantile mapping method. Then ensemble streamflow forecasts were obtained by ensemble precipitation of seven models using the GR4J conceptual rainfall-runoff model. Based on the optimized parameters, ensemble streamflow forecasts were performed with precipitation forecasts inputs while uncertainty of the models was analyzed based on inputs to the hydrological model. The results showed that the bias correction had a great impact on the improvement of flood forecast in the study basin such that the uncertainty bands of the ECMWF, NCMRWF and UKMO models well covered the observed flood values. P-factor and R-factor values of the ECMWF model was 0.5 and 0.96, respectively; however, the upper and lower bands of ECMWF model was symmetrical. The NCEP and CMA models had poorer performance in flood forecast compared with other models so that their P-factor values were 0.2 and 0.15, respectively. The JMA model overestimated the 2019 flood. Although the ECCC model bands covered 65% of the observed flood values, the gap between the upper and lower bands was quite high. Overall, the results of a number of NWP models in the study basin were satisfactory and their application is generally recommended for flood warning systems.

    Keywords: Ensemble forecasting, bias correction, Flood Forecasting, Uncertainty analysis, Golestan
  • حمید سنگین آبادی، بهرام ثقفیان*، مجید دلاور
    اگر چه تحقیقاتی در خصوص پایش و تحلیل خشکسالی هواشناسی صورت گرفته، لیکن پژوهش های انجام شده در زمینه خشکسالی آب زیرزمینی در مناطق با برداشت زیاد محدود است. در این تحقیق، ضمن بررسی اثرات برداشت از آبخوان، خشکسالی آب زیرزمینی در دشت قزوین بر مبنای تراز طبیعی آب زیرزمینی تحلیل می گردد. تراز آب زیرزمینی با استفاده از مدل ترکیبیMODFLOW-ANN در طول یک دوره 50 ساله و یک دوره سه ساله طبیعی سازی شد. خشکسالی آب زیرزمینی با استفاده از شاخص خشکسالی آب زیرزمینی SGI پایش شده و با شاخص های خشکسالی هواشناسیSPI و هیدرولوژیکی SHDI مقایسه گردید. همچنین، ویژگی خشکسالی های به وقوع پیوسته در دوره مذکور محاسبه شده و مناطق با خطر بیشتر مشخص شدند. نتایج حاکی از افت شدید تراز آب ناشی از برداشت از آب زیرزمینی است. همچنین دشت قزوین در 47 درصد مواقع در شرایط خشکسالی آب زیرزمینی با تداوم زیاد قرار دارد. تغییر در تراز آب زیرزمینی دارای تاخیر زمانی 9 ماهه با تغییرات بارش و جریان آب سطحی است. همچنین، همبستگی خشکسالی آب زیرزمینی با خشکسالی هیدرولوژیکی بیشتر از همبستگی با خشکسالی هواشناسی است. شهرستان بوئین زهرا دارای خطر خشکسالی بیشتر و قزوین و البرز خطر خشکسالی کمتری نسبت به سایر مناطق دارند.
    کلید واژگان: اثرات برداشت از آب زیرزمینی, خطر خشکسالی, تراز طبیعی, شاخص SGI
    Hamid Sanginabadi, Majid Delavar
    Although, many studies have been reported on meteorological drought monitoring and analysis, similar studies on groundwater drought in regions with high abstractions are lacking. In this paper, the effects of groundwater extraction of aquifer were investigated and groundwater drought analysis was performed using the naturalized groundwater level time series in Qazvin plain. For this purpose, MODFLOW-ANN coupled model were used to obtain the time series of naturalized groundwater level over a 50 year and a 3 year period. Then, Groundwater drought was monitored by means of the SGI and was compared with the SPI and SHDI indices. Also, drought characteristics were calculated along 50 year period and the regions with more hazard of drought were determined. Results showed that abstraction could cause severe negative trend in the groundwater level. The aquifer was in long duration dry condition at about 47% of the time. Groundwater level changes have a 9 months delay with changing in precipitation and flow rivers. Groundwater drought is more strongly correlated with hydrological drought than with meteorological drought. Also, Boeinzahra city has a higher hazard and Qazvin and Alborz has a lower hazard than other regions.
    Keywords: Groundwater Abstraction Effects, Drought Hazard, Naturalized Level, SGI Index
  • مجتبی شفیعی*، بیژن قهرمان، بهرام ثقفیان

    امروزه به سبب وجود منابع متعدد خطا و نااطمینانی، تحلیل عدم قطعیت به عنوان بخشی جدانشدنی در مدل سازی هیدرولوژی پذیرفته شده است. بررسی و به کمیت درآوردن میزان عدم قطعیت در نتایج پیش بینی مدل ها، مهم ترین گام، قبل از استفاده از نتایج مدل ها در تصمیم گیری های منابع آب است. کمی سازی میزان عدم قطعیت در مدل های هیدرولوژی به صورت توام و همراه با واسنجی مدل انجام می شود. بنابراین لزوم توجه به واسنجی مدل و ارتباط آن با تحلیل عدم قطعیت در مدل سازی، ضروری است. مقاله مروری حاضر با هدف ارائه تعاریف و مفاهیم اولیه و ضروری در تحلیل عدم قطعیت مدل ها و ارتباط آن با فرآیند مدل سازی هیدرولوژی تدوین شده است.

    کلید واژگان: خطا, عدم قطعیت, قانون بیز, مونت کارلو
    M. Shafiei*, B. Ghahraman, B. Saghafian

    Nowadays, uncertainty assessment is a major step in hydrological modelling due to different sources of errors and lack of sureness. Quantifying the amount of uncertainty at models’ outputs is considered as the main step before using the models for water resources decision makings. In modelling processes, the uncertainty quantification is assessed along with model calibration. Therefore, paying attention to the model calibration and its relation with uncertainty assessment is essential. This review paper presents the necessary concepts of uncertainty assessment and their relationship with modelling processes.

    Keywords: Error, Uncertainty, Bayes Law, Monte Carlo
  • معصومه خلج، مجید خلقی*، بهرام ثقفیان، جواد بذرافشان

    مدیریت منابع آب زیرزمینی، نیازمند شناخت عملکرد آن و پیش بینی تاثیر عوامل مختلف اقلیمی و انسانی می باشد. در این تحقیق، به منظور شناخت و شبیه سازی ویژگی های آبخوان دشت مهاباد از مدل GMS10.05 استفاده شد. پس از واسنجی و صحت سنجی مدل، عوامل تاثیرگذار بر تراز آب زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفت و به این منظور مدل با حذف کلیه عوامل انسانی تاثیرگذار اجرا شد که در این شرایط مدل، تراز آب زیرزمینی را به طور متوسط به اندازه 3 متر بالاتر از مقدار کنونی پیش بینی کرد. بررسی تاثیر احداث سد به عنوان یک عامل انسانی تاثیرگذار نشان داد به طور متوسط در این شرایط تراز آب زیرزمینی به اندازه 11/1 متر پایین تر از حالت اول خواهد بود. به منظور بررسی تاثیر عوامل مذکور بر کیفیت آب زیرزمینی از مدل برنامه ریزی بیان ژن استفاده شد. به این منظور پارامتر شوری آب زیرزمینی به عنوان تابعی از تراز آب زیرزمینی پیش بینی شد. نتایج بررسی نشان داد تاثیر عوامل انسانی بر کیفیت و کمیت آن غالب بوده و موجب تغییر کلاس آب آبیاری شده است. نتایج تحقیق در اعمال سیاست های مدیریت تطبیقی در آینده قابل استفاده خواهد بود.

    کلید واژگان: دشت مهاباد, آب زیرزمینی, تغییر اقلیم, عوامل انسانی
    Masumeh Khalaj, Majid Kholghi *, Bahram Saghafian, Javad Bazrafshan

    For groundwater resource management, recognation of performance and prediction climate change and human activity effects on groundwater is necessary. In this research GMS10.05 software was used for determining and simulating characteristics of Mahabad aquifer. After calibration and validation of model, we researched about effective factors influncing groundwater change. For this aim in first step, results was considered without human activity factors .In this condition average of groundwater level was 3m more than groundwater level observation . investigating about dam constraction as a anthropogenic activity factor showed, dam construction causes groundwater level would be 1.11 lower than pervious condition. In this research we then predict groundwater EC and SAR using GEP as a function of groundwater level. We conclude anthropogenic activity in compared with natural change is primary force driving the groundwater level and guality down and changing irrigation of groundwater class to C3S1. The result of this study is applicable in developing criteria for adaptation groundwater resouce management in future.

    Keywords: Mahabad region, Climate change, Groundwater, human activity
  • مهدی کرباسی، بهرام ثقفیان، علیرضا شکوهی*
    در میان انواع بلایای طبیعی در جهان، سیل بعنوان ویرانگرترین عامل شناخته می شود و در میان انواع آنها، سیلابهای آنی در حوضه های آبریز مشرف بر مناطق شهری خطرناکترین نوع سیلاب محسوب می شوند. تخمین پتانسیل تلفات انسانی ناشی از سیلاب های حوضه های آبریز شهری، به منظور اجرای برنامه های مدیریتی در راستای کاهش میزان تلفات، دارای اهمیت فراوانی می باشد. در مقایسه با اهمیت این موضوع آنچه که تا کنون ارائه شده است روابطی عمومی می باشد که براساس نتایج پژوهش حاضراز دقتی مناسببرای تخمین تلفات سیلاب ناگهانی حوضه مطالعاتی یعنی حوضه آبریزکن تهران برخوردار نمی باشند. در این مطالعه با برآورد میزان سیلاب به ازای دوره بازگشتهای مختلف، پارامترهای هیدرولیکی موثر از قبیل سرعت و عمق سیلاب محاسبه شده و سپس رابطه ای جامع برای تعیین تلفات ناشی از وقوع سیلاب های آنی در مناطق مسکونی توسعه داده شد. مقایسه نتایج حاصل از رابطه توسعه یافته با نتایج روابط ارائه شده توسط سایر محققین، دقت بیشتر و خطای برآورد کمتر تلفات تخمین زده شده توسط رابطه منطقه ای بدست آمده در این تحقیق را نشان داد. در نهایت می توان بیان کرد که علیرغم وجود روابط عمومی جهت تخمین میزان تلفات انسانی، توسعه یک رابطه منطقه ای از طریق روش ارائه شده در این مقاله برای حوضه های با احتمال وقوع تلفات زیاد در زمان سیلاب های ناگهانی، بسیار عملی تر و دقیق تر می باشد.
    کلید واژگان: سیلاب ناگهانی, تلفات جانی, مدل منطقه ای, حوضه آبریز شهری
    Mehdi Karbasi, Alireza Shokoohi *, Bahram Saghafian
    Among different types of natural disasters in the world, floods, especially flash floods, are known as the most devastating hazard which cause serious damages and human deaths in residential areas. Importance of estimating the maximum possible number of fatalities due to flash floods in urban watersehds, in order to consider appropriate management plans to reduce the number of fatalities, is undeniable. Implementing some global equations in Kan watershed, located in the north of Tehran, led to this conclusion that their accuracy for estimating the number of human fatalities is not enough and developing a regional relationship is essential. In this study, using hydraulic parameters such as depth and velocity, a regional and comprehensive equation was developed to estimate loss of life due to flash flood in residential areas. Comparing the outcomes of the developed regional equation with the previously presented global equations showed that the proposed equation provides more accurate estimation of the number of fatalities in the study area. Finally, it can be concluded that in spite of existence of general relationships to estimate flash floods fatalities, developing a regional equation will be more accurate and practical for the watersheds with high flood fatality potential.
    Keywords: Flash flood, Human fatality, Regional model, Urban watersheds
  • صالح امین یاوری، بهرام ثقفیان *، مجید دلاور
    بارش یکی از مهم ترین پدیده های هواشناسی و محرک اصلی در پیش بینی جریان رودخانه است. از اینرو تشخیص مقدار بارش در آینده کمک شایانی به مدیریت منابع آب و پیش بینی سیلاب می کند. در همین راستا برخی از مهم ترین مراکز هواشناسی دنیا پیش بینی های عددی بارش را در مقیاس جهانی در اختیار کاربران قرار دادند. در دسترس بودن مدل های پیش بینی گروهی جهانی در پایگاه داده TIGGE فرصت های جدیدی را برای پیش بینی سیلاب ایجاد می کند. در این تحقیق تاثیر پس پردازش بر مهم ترین مدل های پیش بینی گروهی عددی جهانی از قبیل UKMO، ECMWF، NCEP و CMA در پایگاه داده TIGGE در طول سال های 2007 تا 2014 برای حوضه رودخانه بشار بررسی شد. ارزیابی ها در دوبخش احتمالاتی و غیراحتمالاتی انجام گردید. در ابتدا پیش بینی عددی گروهی بارش چهار مدل با روش نگاشت چندک تصحیح اریبی شدند. سپس با کمک مدل میانگین گیری بیزین عمل پس پردازش انجام شد. نتایج ارزیابی احتمالاتی بعد از پس پردازش نشان داد که مهارت مدل های پیش بینی برای حوضه بشار افزایش یافت و هیستوگرام VR بدست آمده از هر مدل، توزیع یکنواختی داشت. هم چنین نتایج ارزیابی احتمالاتی با معیار BSS برای حالت ترکیبی چهار مدل پیش بینی عددی بارش با روش BMA در بیشتر ایستگاه ها نزدیک به 0. 5 و در حالت ترکیب وزنی یکسان نزدیک به صفر بود که نشان می دهد پیش بینی ترکیبی BMA مهارت بالاتری نسبت به مدل های منفرد دارد.
    کلید واژگان: پیش بینی عددی بارش, پیش بینی گروهی, پس پردازش, BMA
    saleh aminyavari, bahram saghafian *, majid delavar
    Precipitation is one of the most important meteorological phenomena and the main parameter for streamflow forecasting. Therefore, determining the amount of precipitation in the future will help to manage water resources and predict the flood. In this regard, some of the most important meteorological centers in the world provided users with Quantitative Precipitation Forecasts (QPFs) on a global scale. The availability of global ensemble forecasting models in the TIGGE database creates new opportunities for flood forecasting. In this research, the effect of post-processing on the most important global numerical ensemble forecasting models such as UKMO, ECMWF, NCEP and CMA in the TIGGE database during the years 2007 to 2014 for the Bashar river Basin investigated. Evaluations were conducted in probabilistic and nonprobabilistic approach. Initially, the four NWP models with quantile mapping methods were bias corrected. Then, by using Bayesian model averaging (BMA), the post-processing was carried out. The results of probabilistic evaluation after post-processing showed that the skill of forecasting models for the Bashar basin increased and uniform distributions were achieved in verification rank histograms. Also, the results of the probabilistic evaluation with the BSS for the combined mode of four QPF Models with BMA method at most stations were close to 0.5 and in the simple combination was close to zero, indicating that Grand ensemble has a higher skill than single models.
    Keywords: QPF, Ensemble forecasting, Post-processing, BMA
  • مجتبی شفیعی*، بیژن قهرمان، بهرام ثقفیان، کامران داوری، مجید وظیفه دوست
    مدل شبیه سازی رشد محصول WOFOST به طور گسترده ای در تخمین عملکرد محصولات زراعی در مقیاس مزرعه ای و منطقه ای و شرایط مختلف اقلیمی بکار می رود. در فرآیند مدل سازی، همواره به سبب وجود تعداد زیاد پارامترها و از طرفی کمبود داده های اندازه گیری شده نمی توان تمامی پارامترهای مدل را تخمین زد. بنابراین معمولا در فرآیند مدل سازی پارامترهای حساس مدل شناسایی و سپس تخمین زده (واسنجی) می شوند. روش های جامع تحلیل حساسیت ابزاری مناسب جهت رتبه بندی پارامترهای مدل ها از لحاظ تاثیر آنها در خروجی ها و در نظر گرفتن تمام فضای پارامتری مدل ها می باشند. در این روش ها علاوه بر در نظر گرفتن تاثیر پارامترهای مدل به تنهایی، تاثیر ترکیب پارامترهای مختلف نیز در تحلیل حساسیت لحاظ می شود. در این مطالعه از روش تحلیل حساسیت منطقه ای یکی از روش های پرکاربرد تحلیل حساسیت جامع، جهت تحلیل حساسیت پارامترهای مدل WOFOST برای دو گیاه ذرت علوفه ای و گندم زمستانه استفاده شده است. شاخص حساسیت پارامترها بر اساس آزمون کولموگروف-اسمیرنوف و در سطح احتمال معنی داری %95 بر اساس روش منطقه ای تحلیل حساسیت محاسبه شده و سپس نتایج تحلیل حساسیت در مزارع مورد مطالعه بررسی گردید. تغییرات شاخص حساسیت در دو مزرعه مورد مطالعه از حداقل 006/0 (غیر حساس) تا حداکثر 37/0 (حساسیت زیاد) بدست آمده است. برای گیاه ذرت نتایج نشان داد که تاثیرگذارترین پارامترها در شبیه سازی عملکرد مربوط به تاثیر دما (پارامترهای TSUMEA و TSUMAM) و فرآیند جذب نور (SLA، AMAX و EFF) در گیاه می باشند؛ اما برای گیاه گندم بیشتر پارامترهای مرتبط با جذب نور (SLA، RGRLAI، AMAX، EFF و KDIF)، بیشترین اهمیت را در شبیه سازی عملکرد آن دارند.
    کلید واژگان: تابع توزیع تجمعی, حساسیت, عملکرد محصول
    Mojtaba Shafiei *, Bijan Ghahreman, Bahram Saghafian, Kamran Davari, Majid Vazifeh Doost
    The dynamical simulation model of WOFOST is widely used for yield estimation at farm and regional scales as well as different climate conditions. In modelling processes, there are lots of parameters which have to be estimated (calibrated) and also in the other hand there are limitations for providing enough observational data. Therefor it is required to choose sensitive parameters for model calibration. In this study, a global sensitivity analysis has presented for maize and wheat simulation in WOFOST model. Global sensitivity analysis methods are useful tools to rank the model parameters based on their influence on model outputs and considering the entire range of parameters. In other words, these methods consider the influence of a unique parameter as well as the influence of its combinations with the other parameters. In this paper, Regional Sensitivity Analysis (RSA) method is applied as a global method and its results are discussed. The variations of sensitivity index for the two crops are obtained from minimum 0.006 (insensitive) to 0.37 (high sensitive). Furthermore, Results for maize crop showed that the parameters which are related to temperature process (TSUMAM, TSUMEA) and absorbed radiation (SLA, AMAX, EFF) are among the most influential parameters in simulation of maize crop yield. In case of wheat crop, only the parameters which are related to absorbed radiation process (SLA, RGRLAI, AMAX, and EFF) are identified as most influential parameters.
    Keywords: Cumulative Distribution Function, Sensitivity, Crop Yield
  • ایمان صانع، بهرام ثقفیان *
    تحقیقات متنوعی بر روی انواع مدل های مفهومی بیلان آب ماهانه صورت گرفته است که عموما بر پایه پیوستگی جرم و چرخه هیدرولوژیک آب در طبیعت پایه ریزی شده اند. این مدل ها پارامترهای چرخه هیدرولوژیک حوضه های آبریز را تحت شرایط متنوع، تخمین می زنند. با افزایش کاربرد مدل های بیلان آب در بازسازی چرخه هیدرلوژیک و بررسی اثرات تغییر اقلیم، تلاش های بسیار زیادی جهت توسعه این مدل ها صورت گرفت. این مدل ها پارامترهای متنوعی را در فرآیند مدل سازی ها در نظر می گیرند، که مدل های مفهومی نسبتا پیچیده برای مناطق خشک و مدل های بسیار ساده برای مناطق با آب وهوای معتدل را شامل می شود. بنابراین ضروری است که دقت آن ها برای منطقه مورد مطالعه، مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. عموما داده های بارش به مدت طولانی ثبت شده اند؛ اما داده های دبی اغلب محدود هستند. بنابراین نیاز به برآورد دبی رودخانه ناشی از بارش، انگیزه انجام تحقیقات بسیار زیادی در این زمینه بوده است. این مقاله با یکسان سازی نام پارامترها در مدل های بررسی شده و ارائه روندنمای مفهومی برای آن ها، تصویر روشنی از چگونگی شکل گیری رواناب در مدل ارائه داده است. ساختار کلی مدل ها یکسان و الهام گرفته از مدل مشهور تورنت وایت هستند. پارامترهای ورودی مدل، بارش و دما هستند و پارامتر خروجی آن رواناب حوضه‎ی آبریز در مقیاس ماهانه خواهد بود. همه‎ی مدل ها شامل پارامترهای ذخیره رطوبت خاک، تبخیر و تعرق و رواناب هستند. ولی بعضی از مدل ها دارای تعداد لایه های ذخیره رطوبت خاک بیشتر، پروسه تفکیک بارش باران و برف، ذخیره آب زیرزمینی و دبی پایه هستند که این تفاوت در تعداد پارامترها، مدل ها را از یکدیگر متمایز می کند.
    کلید واژگان: مدل مفهومی بیلان آب ماهانه, سیکل هیدرولوژیکی, تخمین رواناب
    Iman Sane, Bahram Saghafian *
    Water balance models are generally based on mass continuity and the hydrologic cycle of water in the natural environment. Monthly water balance models evaluate the importance of various hydrological parameters under diverse hydrological conditions. As water balance models are becoming widespread, there is a significant effort devoted to the development of these models towards estimating the hydrological components of the basin. Different models and algorithms consider various parameters which range from relatively complex conceptual models for dry areas to very simple models for areas with temperate climates. Therefore, it is essential that these models be closely and precisely analysed, and ultimately, reviewed. Generally, rainfall data have long been recorded, but discharge data are often scarce. Therefore, the need to estimate the discharge of rivers resulted from rainfalls has motivated a great number of research in this area of study. In this paper, parameter naming in different models has been homogenised, presenting a clearer image of similarities and differences among different models. The overall framework of the models is similar and inspired by the Thornth Waite model. The input parameters are precipitation and temperature, and the output is the monthly runoff of the basin. All models include soil water storage capacity, evapotranspiration, and runoff. However, some of the models consist of water storage capacity layers, separation of rain and snow, groundwater storage, and base discharge. These differences in the number of parameters distinguish the models from each other.
    Keywords: Conceptual water balance model, Hydrological cycle, runoff estimation
  • ایمان صانع، بهرام ثقفیان، محسن ناصری
    خشکسالی و کم آبی دو واژه کلیدی در مدیریت منابع آب محسوب می شوند. وقوع خشکسالی به عنوان یک بلای طبیعی در مقیاس بزرگ، خارج از کنترل مدیران منابع آب است. در مقابل آن کم آبی ناشی از استفاده فزآینده و بی رویه از منابع آب است ولی با تصمیم های درست مدیریتی جهت حفاظت از منابع آب می تواند تحت کنترل درآید. امروزه، در اغلب موارد این دو پدیده هم زمان حادث شده و باعث کمبود و بحران در منابع آب موجود می شوند. در این مقاله با کمک یک مدل مفهومی بیلان آب در ساختاری مشاهداتی-مدل سازی، اثرات خشکسالی و کم آبی در یک حوضه آبخیز تفکیک می شود. این ساختار توسط (Van Loon and Van Lanen، 2013) پیشنهاد شد به نحوی که امکان شبیه سازی عکس العمل هیدرولوژیکی حوضه را بدون تاثیر فعالیت های انسانی مقدور می سازد. این ساختار ابتدا به واسنجی مدل هیدرولوژیک حوضه در دوره ای که متاثر از فعالیت های انسانی نیست می پردازد. سپس در مقایسه با دوره ای که حوضه تحت تاثیر تلفیق عوامل انسانی و نوسان های طبیعی است، سهم این دو عامل را از یکدیگر جدا می کند. نتایج نشان داد علی رغم اینکه در فاصله بین سال های آبی 1380-1379 تا 1391-1390 کاهشی نزدیک به 12 درصد در مقدار بارش ماهانه نسبت به دوره بلندمدت 1352-1351 تا 1379-1378 اتفاق افتاده، تااندازه ای حداقل های زیست محیطی اکوسیستم برآورد شده و علت عمده کم آبی، فعالیت های گسترده انسانی است. علاوه بر آن، در سال های پرآبی دوره مورد بررسی، هم چنان کاهش محسوس دبی مشاهده می شود.
    کلید واژگان: کم آبی, اثرات انسانی, خشکسالی, مدل مفهومی بیلان آب
    I. Sane, B. Saghafian, M. Nasseri
    Drought and water scarcity are two key phrases in the water resource management. Drought is a large scale natural disaster and its occurrence is beyond control of water resources managers. On the contrary, water scarcity is a result of increasing and wasteful use of water resources, although it may be controlled via proper management decisions aimed at water conservation. Nowadays, these two phenomena often occur simultaneously and result in water deficiency. In this paper, using a conceptual water balance model in an observational-modelling framework, the effects of drought and water scarcity on watershed runoff are separated. This framework was proposed by Van Loon and Van Lanen (2013), which allows the simulation of the natural hydrological response without the impact of human activities. The framework first calibrates a hydrological model during the period that the watershed is not disturbed by human interventions. Then, by comparing with the period when the watershed is influenced by coupled human and natural factors, separates the effect of these two factors. The results indicated that although between the 1379-1380 to 1390-1391 water years, the monthly precipitation decreased by nearly 12% compared with the long-term period of 1351-1352 to 1378-1379, the ecosystem could receive the minimum environmental water requirements while the major cause of water scarcity was extensive human activities. Moreover, even in studied wet years, a considerable decrease in discharge was detected.
    Keywords: Water Scarcity, Human Effects, drought, Water Balance Model
نمایش عناوین بیشتر...
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال