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:

حیدر زارعی

  • حیدر زارعی*، سیده مائده شنانی هویزه، شریف جورابیان شوشتری
    پیش بینی تغییرات آینده کاربری اراضی گام مهمی در برنامه ریزی و مدیریت صحیح حوزه آبخیز می باشد. بنابراین در این مطالعه به مدل سازی کاربری اراضی حوزه آبخیز سد درودزن پرداخته شد. ابتدا نقشه های کاربری اراضی سال های 1375، 1384، 1395 و 1400 در نرم افزار ENVI با الگوریتم حداکثر احتمال تهیه شدند. با استفاده از پرسپترون چندلایه شبکه عصبی و 6 متغیر توصیفی، نقشه های پتانسیل انتقال برای هر یک از زیر مدل ها، مدل سازی و با استفاده از زنجیره مارکوف میزان تخصیص تغییر به هر کاربری محاسبه شد. سپس با استفاده از مدل تغییر سرزمین LCM و دوره واسنجی 1395-1384، نقشه کاربری اراضی سال 1400 پیش بینی شد. به منظور بررسی صحت مدل سازی مقادیر موفقیت 92/1%، خطا 8/8% و هشدار خطا 94/2% محاسبه شدند. همچنین نسبت موفقیت به کل پیکسل های تغییر کرده 14% به دست آمد که بیانگر قابل قبول بودن نتایج مدل می باشد. سپس، نقشه کاربری اراضی سال 1429 پیش بینی شد. نتایج نشان داد که در سال 1429 در مقایسه با سال 1400 زمین های بایر، اراضی کشاورزی، مناطق مسکونی و باغات به ترتیب 54290، 7621، 4494 و ha 2391 افزایش می یابند. درحالی که مراتع و جنگل ها به ترتیب 68441 و ha 689 کاهش خواهند یافت.
    کلید واژگان: زنجیره مارکوف, شبکه عصبی مصنوعی, کاربری اراضی, LCM
    Heydar Zarei *, Seyedeh Maedeh Shanani Hoveyzeh, Sharif Joorabian Shooshtari
    Predicting future landuse changes is an important step in the proper planning and management of watersheds. Therefore, in this study, the land use modeling of the Doroodzan Dam watershed was discussed. First, the land use maps of 1996, 2005, 2016 and 2021 were extracted using Envi software, and the maximum likelihood method. The transition potential maps were modeled for each of the sub-models by using multi-layer perceptron artificial neural network and 6 variables and Markov chain was used to calculate the allocation change to each land use. Then, the land use map for 2021 was predicted using Land Change Modeler (LCM) and 2005-2016 calibration period. To verify modeling accuracy, Hits 1.92%, Misses 8.8%, False Alarms 2.94% were calculated. The ratio of Hits to the total pixels has changed 14% indicates that model results are acceptable. Then, the land use map for the year 2050 was predicted. The results showed that given the predicted LC for year 2050 in comparison with the year 2021, bare land, agricultural land, residential areas and orchards will increase by 54290, 7621, 4494, and 2391 ha, respectively. Whereas grassland and forest cover will decrease 68441, and 689 ha, respectively.
    Keywords: Artificial Neural Network, Landuse, LCM, Markov Chain
  • میثم خلیلی باصری، شعبان قوامی جولندان*، محسن سلیمانی، حیدر زارعی
    تالاب هورالعظیم در جنوب غربی ایران، در سال های اخیر به دلیل آتش سوزی های گسترده به یکی از منابع عمده آلودگی هوا در استان خوزستان تبدیل شده است. برداشت پایدار از این منبع عظیم زیست توده و احتراق کنترل شده، علاوه بر کاهش آلودگی های کنونی می تواند نقش موثری در تولید انرژی تجدیدپذیر پایدار ایفا کند. بنابراین در این مطالعه سعی شد میزان زیست توده قابل برداشت پایدار از این تالاب برآورد شود. به منظور شناسایی و برآورد پوشش گیاهی از شاخص NDVI در تصاویر ماهواره ای استفاده شد. همچنین با مراجعه حضوری به 30 نقطه با شاخص NDVI متفاوت، و برداشت زیست توده، عملکرد در هکتار برآورد شد. همچنین خصوصیات حرارتی گیاه نی برای استفاده در یک نیروگاه زیست توده سوز مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج برآورد انجام شده، سالانه از مجموع 33712 هکتار از نیزارهای بخش ایرانی تالاب هورالعظیم، تقریبا 3.500.000 تن نی تر قابل برداشت است و با توجه به میانگین رطوبت 65 درصدی (نی و شاخ و برگ)، میزان زیست توده خشک قابل برداشت سالانه حدود 300 هزار تن خواهد بود که عدد بسیار قابل توجهی می باشد. همچنین با توجه به نتایج، ارزش حرارتی گیاه نی (در حدود MJ/kg 20)، میزان خاکستر، ترکیبات خاکستر و همچنین ترکیب عناصر اندام های گیاه نی با گیاهان انرژی مرجع قابل مقایسه است، که استفاده از آن را به عنوان سوخت در نیروگاه های زیست توده سوز توجیه می کند.
    کلید واژگان: زیست توده, انرژی تجدیدپذیر, سنجش از دور, مزارع انرژی, محیط زیست
    Meysam Khalili Baseri, Shaban Ghavami Jolandan *, Mohsen Soleymani, Heidar Zarei
    Hur al-Azim wetland in the southwest of Iran has become one of the major sources of air pollution in Khuzestan province in recent years due to widespread fires. Sustainable harvesting of this huge source of biomass and controlled combustion, in addition to reducing current pollution, can play an effective role in sustainable renewable energy production. Therefore, in this study, it is tried to estimate the amount of sustainable harvestable biomass from this wetland. In order to identify and estimate biomass amount, NDVI index was used in satellite images. Also, by visiting 30 points with different NDVI index, and harvesting biomass, yield per hectare was estimated. Also, the thermal characteristics of the reed plant were investigated for use in a biomass burning power plant. Based on the results of the estimation, approximately 3,500,000 tons of reeds can be harvested annually from the total of 33,712 hectares of reeds in the Iranian part of Hur al-Azim wetland, and according to the average biomass moisture (65%), the amount of dry biomass that can be harvested annually will be about 300 thousand tons, which is a very significant number. Also, according to the results, the calorific value of the reed plant (about 20 MJ/kg), the amount of ash, the composition of the ash, as well as the composition of the elements of the reed plant organs are comparable with reference energy plants, which makes it possible to use as a fuel in biomass power plants.
    Keywords: Biomass, Renewable Energy, Remote Sensing, Energy Fields, Environment
  • جمیل جلالی، فریدون رادمنش*، عبدعلی ناصری، محمدعلی آخوندعلی، حیدر زارعی

    تبخیر یکی از پارامترهای مهم در مدیریت پیکره های آبی است، با توجه به محدودیت روش های فیزیکی و تجربی برآورد تبخیر، استفاده از فناوری سنجش از دور به دلیل امکان برآورد مکانی اطلاعات و هم چنین حداقل نمودن استفاده از داده های هواشناسی می تواند کاربرد وسیعی در محاسبه تبخیر داشته باشد. در این پژوهش با استفاده از الگوریتم سبال برای محاسبه آلبیدوی سطح، دمای سطحی و شاخص وضعیت پوشش گیاهی از داده های ماهواره ای لندست هشت و سنتینل دو چند طیفی و اطلاعات هواشناسی مانند درجه حرارات، ساعات آفتابی، باد و غیره استفاده شده و در نهایت تبخیرتعرق در کشت و صنعت نیشکر واحد امیرکبیر واقع در جنوب غربی خوزستان، محاسبه شد و نقشه های تبخیرتعرق برای سال های 1396 و 1397 تهیه گردید. هم چنین تبخیرتعرق واقعی با استفاده از روش پریسلی تیلور محاسبه شد و با روش سبال مورد مقایسه قرار گرفت. میانگین تفاضل مطلق بین روش الگوریتم سبال و پریسلی تیلور  برای سال های 1396 و 1397 به ترتیب برابر 175/0 و 171/0 میلی متر بر روز به دست آمد و میانگین تفاضل مطلق بین روش الگوریتم سبال و لایسیمتر برای سال های 1396 و 1397 به ترتیب برابر 185/0 و 236/0 به دست آمد. نتایج نشان داد که تبخیرتعرق محاسبه شده با این دو روش قابل قبول است و الگوریتم سبال توانایی بالایی در تعیین تبخیرتعرق برخوردار است.

    کلید واژگان: سنجش از دور, آبیاری, لایسیمتر, لندست, سنتینل
    Jamil Jalali, Freydon Radmanesh *, Abdali Naseri, Mohammad Ali Akhondali, Heydar Zarei

    Agricultural water management studies require accurate information on actual evapotranspiration. This information must have sufficient spatial detail to allow analysis on the farm or basin level (Sanchez et al., 2008). The methods used to estimate evapotranspiration are grouped into two main groups, which include direct methods and indirect or computational methods (Alizade and Kamali, 2007). Basics of the indirect methods are based on the relationship between meteorological parameters, which impedes the use of these data with a lack or impairment. On the other hand, this information is a point specific to meteorological stations, and their regional estimates are another problem of uncertainty of their own. To this end, the use of remote sensing technology can be a suitable approach to address these constraints. Real evapotranspiration can be estimated by satellite imagery that has short and long wavelengths and is estimated using surface energy equations (Chihda et al., 2010). Examples of such algorithms include SEBAL (Bastiaanssen et al., 1998 Bastiaanssen, 2000;), METRIC (Allen et al., 2007), SEBS (Su, 2002). Among the above mentioned algorithms, energy billing algorithms have been used (Bagheriharooni et al., 2013; Teixeira et al., 2009). Among the factors of superiority of the SEBAL algorithm, in comparison with other remote sensing algorithms, is a satellite imagery analysis algorithm based on physical principles and uses satellite simulation and requires minimum meteorological information from ground measurements or air models (Bastiaanssen et al., 2002).

    Keywords: Remote Sensing, Irrigation, Lysimeter, Landsat, Sentinel
  • اباذر سلگی*، حیدر زارعی، صفر معروفی

    روش های مختلفی برای جداسازی جریان پایه مورد استفاده قرار گرفته است، یکی از این روش ها، روش های فیلترینگ می باشد. در این مطالعه از روش های فیلترینگ با الگوریتم های مختلف تک پارامتری، دو پارامتری، سه پارامتری، لینه و هولیک، چاپمن، فیوری و گوپتا، اکهاردت و اوما برای جداسازی جریان پایه روزانه چشمه کارستی کهمان در شهرستان الشتر استفاده شده است. دوره آماری مورد استفاده یک دوره آماری 27 ساله (سال آبی 71-1370 تا 97-1396) بوده است. از روش محتوای ایزوتوپی به عنوان شاخص برای جداسازی جریان پایه استفاده شده است. داده های نمونه برداری شده در سال آبی (97-1396) در آزمایشگاه شرکت مصباح انرژی ایران آنالیز شد. با توجه به اینکه هر الگوریتم دارای پارامترهای مختلفی می باشند، ابتدا پارامترهای هر الگوریتم برمبنای محتوای ایزوتوپی در سال آبی 97-1396 بهینه شدند. سپس از پارامترهای بهینه شده برای دوره آماری 27 ساله استفاده گردید. در پایان با استفاده از معیارهای مختلف ارزیابی، الگوریتم های مختلف با هم مقایسه شدند. نتایج نشان داد که عملکرد الگوریتم اکهارت بهتر از دیگر الگوریتم ها بوده است. این الگوریتم شاخص جریان پایه و آب سطحی را به ترتیب 81 و 19 درصد برآورد کرده است.

    کلید واژگان: محتوای ایزوتوپی, جداسازی جریان پایه, چشمه کارستی کهمان, روش های فیلترینگ
    Abazar Solgi*, Heidar Zarei, Safar Marofi

    Different methods are used for baseflow separation, filtering method one of these methods. In this study, the filtering methods with different algorithms, inclusive One-Parameter, Two-Parameter, Three-Parameter, Lyne & Hollick, Chapman, Furey & Gupta, Eckhardt and Ewma used for daily baseflow separation of Kahman karst spring in Aleshter county. The statistical period used in this study was a period of 27 years. The Isotope content method used as the main method for baseflow separation. Samples analyzed at the Mesbah Energy Company laboratory. Each algorithm has different parameters. First the parameters of each algorithm optimized based on the isotopic content method in the water year of 2017-2018. Then the optimized parameters used for the period 27 years.  At the end, using the evaluation of different critical compared to the different algorithms. The results showed that the Eckhart algorithm performs better than other algorithms. This algorithm estimated baseflow and surface water indexes, respectively 81 and 19 percent.

    Keywords: Isotope Content, Baseflow Separation, Kahman Spring, Filtering Methods
  • بهزاد متشفع، علی محمد آخوندعلی، محمدرضا شریفی *، حیدر زارعی

    دست یابی به برآورد روان آب حوضه، مستلزم شبیه سازی هر چه واقعی تر فرایند بارش –روان آب است. تلاش برای نزدیک نمودن شبیه سازی به واقعیت فرایند، همواره مورد نظر محققین بوده است. چگونگی موقعیت اولین نقطه شروع روان آب در سطح حوضه، منجر به الگوهای مختلف به دلیل شکل گیری جریان شده و در نتیجه، در میزان دقت شبیه سازی فرایند، موثر است. الگوی تاخیری شکل گیری جریان در حوضه آبریز، به دلیل فرض تشکیل جریان از مرکز سطح، برخلاف الگوی متعارف در شبیه سازی نظیرHEC-HMS، به واقعیت شروع جریان، نزدیک تر به نظر می رسد. در تحقیق حاضر برای ارزیابی الگوی تاخیری، در حوضه آبریز رود زرد، به مقایسه آن با الگوی متعارف در شبیه ساز HEC-HMS پرداخته شد. نتایج نشان داد الگوی تاخیری، برخلاف الگوی متعارف، به دلیل افزایش تعداد پارامترها، به ازای سه واقعه بارش، دارای مقادیر توابع هدف Nashو PWRMS به ترتیب 13/0- ، 37/0 ، 08/0- و 49/2، 35/8، 41/6 می باشد که در مقایسه با مقادیر نظیر آن ها 57/0، 68/0، 43/0، و 03/1، 96/6، 87/3 در الگوی متعارف، دارای دقت پایین تری بود. این در حالی است که تحلیل حساسیت پارامترها نشان داد، نوع الگو، در حساسیت نسبی پارامترها، متفاوت است. به طوری که در الگوی تاخیری، پارامتر k، در مقایسه با پارامتر CN از حساسیت بیشتری نسبت به حساسیت آن ها در الگوی متعارف، برخوردار است. مقایسه دو الگوی انتخابی در برآورد حجم سیلاب، نشان داد که الگوی تاخیری عملکرد مناسب تری نسبت به الگوی متعارف دارد.

    کلید واژگان: مدل HEC-HMS, الگوی متعارف, الگوی تاخیری, بهینه سازی, تشکیل روان آب
    Behzad Moteshaffeh, Ali Mohammad Akhoond Ali, Mohammad Reza Sharifi *, Heidar Zarei

    Achieving basin runoff estimation requires a more realistic simulation of the precipitation process. Simulation closer to the reality of the process has always been the goal of the researchers. How the first starting point of runoff at the basin level is, leads to different patterns, therefore, is effective in the accuracy of the process simulation. The lagged pattern of flow formation in the catchment area, due to the assumption of the formation of the flow from the center of the surface, is closer to the current flow reality than the conventional pattern in simulation, such as HEC-HMS. The present study was designed to evaluate the latent pattern in the catchment area of the Roudzard River, comparing it with the conventional model in the HEC-HMS simulator. The results showed that the lagged pattern, in contrast to the conventional model, increased the number of parameters for the three rainfall events, the values of the Nash and PWRMS were 0.13, -37.0, -0.08 and 2.49, 8.35, 6.41 respectively Which had a lower accuracy in comparison with the values of them such as 0.57, 0.68, 0.43 and 1.03, 6.96, 3.87 in the conventional pattern. However, sensitivity analysis of the parameters indicated the type of pattern is different in the relative sensitivity of the parameters. As in the delay pattern, the K parameter is more sensitive than the conventional pattern compared to the CN parameter. Comparison of two selected patterns in estimating flood volume showed that the delay pattern has a better performance than conventional pattern.

    Keywords: HEC-HMS model, Routine pattern, Lag pattern, Runoff generation
  • ابوالفضل لقب دوست آرانی، حیدر زارعی*، فریدون رادمنش، مهدی ضرغامی
    با توجه به اثرات احداث سدها در حوضه های پایین دست، لزوم بررسی وضعیت و اثرات آنها یکی از مسایل مهم می باشد. در این مطالعه با توجه به شرایط خشکسالی ها و برداشت های بیش از حد در حوضه بالادست سد درودزن (در شمال استان فارس و جنوب کشور ایران)، و لزوم بررسی اثرات سد ملاصدرا در بالادست منطقه، به بررسی وضعیت منابع و مصارف این منطقه پرداخته شد. اطلاعات ایستگاه های مختلف هواشناسی و هیدرومتری موجود در داخل و اطراف حوضه استفاده شد. با توجه به این اطلاعات دوره آماری 45 ساله (سال آبی 55-1354 تا 99-1398) مورد بررسی قرار گرفت. ایستگاه هیدرومتری چمریز (به عنوان ایستگاه مبنا) از سال 1388 به بعد متاثر از بهره برداری سد ملاصدرا است. لذا با استفاده از آمار ایستگاه چمریز و نسبت رواناب ناخالص، مقدار آبدهی متاثر از سد ملاصدرا در سال های 1388 تا 1399 در این ایستگاه محاسبه و جایگزین آمار آن گردید. سپس با استفاده از روش حذف روند، اقدام به برآورد آبدهی طبیعی ایستگاه چمریز و برداشت آب در بالادست آن ایستگاه گردید. آبدهی زیرحوضه های مختلف (11 زیرحوضه) با توجه به شرایط از روش رواناب ناخالص یا از روش های تجربی مثل جاستین و ایکار برآورد گردید. نتایج نشان داد که میزان آبدهی طبیعی متوسط سالانه ایستگاه چمریز برابر 62/33 مترمکعب در ثانیه برآورد گردید. میزان برداشت متوسط سالانه آب در بالادست ایستگاه 47/9 مترمکعب در ثانیه بدست آمد. میزان آبدهی طبیعی متوسط سالانه حوضه بالادست سد ملاصدرا و سد درودزن به ترتیب برابر 64/18 و 40/43 مترمکعب در ثانیه بدست آمد.
    کلید واژگان: آبدهی طبیعی, سد درودزن, روش حذف روند, روش جاستین, روش ایکار
    Aboolfazl Laghabdoost Arani, Heydar Zarei *, Freidon Radmanesh, Mehdi Zarghami
    The construction of dams in downstream basins can have significant impacts on the environment and water resources. This study investigates the effects of the Mulla Sadra Dam in the upstream area of the Dorodzan Dam in southern Iran, where drought conditions and over-water withdrawal are prevalent. Data from various meteorological and hydrometry stations in and around the basin were analyzed for a 45-year period, and the discharge affected by Mulla Sadra Dam was calculated using the Chamriz hydrometry station as a reference. The natural discharge of Chamriz station was estimated using the Trend removal method, and water withdrawal upstream of the station was calculated. The discharge of 11 sub-basins was estimated using the gross runoff method or experimental methods such as Justin and Icar. Results show that the average annual natural discharge of Chamriz station was 33.62 m3/s, and the average annual water withdrawal upstream of the station was 9.47 m3/s. The average annual natural discharge of the upstream basin of Mulla Sadra Dam and Dorodzan Dam was 18.64 and 43.40 m3/s, respectively.
    Keywords: Natural discharge, Dorodzan Dam, Trend removal method, Justin method, Icar method
  • نوید راهنما، حیدر زارعی، فرشاد احمدی*

    در این مطالعه تراز سطح آب زیرزمینی دشت آسپاس واقع در شمال غربی حوضه آبریز دریاچه های طشک-بختگان مهارلو در استان فارس با استفاده از داده های 39 پیزومتر در محدوده آبخوان در دوره آماری 96-1380 شبیه سازی شد. در این خصوص از دو مدل K-Star و ANN با تاخیرهای 1، 2 و 3 در دو فاز آموزش و آزمایش استفاده شد. مدل ANN در این مطالعه علاوه بر تاخیرهای یاد شده با تعداد لایه پنهان و نورون متفاوت نیز مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به افت و نوسانات سطح آب زیرزمینی در دوره آماری یاد شده، آبخوان مورد مطالعه به 4 منطقه a، b، c و d تقسیم شد. نتایج شبیه سازی تراز سطح آب زیرزمینی در منطقه a نشان داد که مدل K-Star با 2 تاخیر در این منطقه عملکرد بهتری نسبت به مدل ANN در تاخیرهای مختلف داشته است. اما در سه منطقه دیگر مدل ANN با تاخیر 1 بهترین عملکرد را ارایه کرده است. مدل ANN با 2 لایه پنهان و 4 نورون در منطقه b، با 2 لایه پنهان و 6 نورون در منطقه c و با 4 لایه پنهان و 5 نورون در منطقه d بهترین الگو برای شبیه سازی مقادیر تراز سطح آب زیرزمینی معرفی شدند. به طور متوسط الگوهای برتر معرفی شده در مناطق b، c و d توانستند میزان خطا را نسبت به مدل K-Star به ترتیب حدود 57، 42 و 81 درصد بهبود بخشند. عملکرد ضعیف مدل K-Star در دو منطقه b و d نیز به وضوح قابل مشاهده می باشد. به طور کلی نتایج نشان داد که تاخیر 1 مدل ANN در مناطق سه گانه b، c و d با تعداد لایه پنهان و نرون های مختلف بهترین عملکرد را در شبیه سازی مقادیر تراز سطح ایستابی داشته است.

    کلید واژگان: افت سالانه, پیزومتر, شبکه عصبی مصنوعی, مدل K-Star, نوسان آب زیرزمینی
    Navid Rahnama, Heidar Zarei, Farshad Ahmadi *

    In this study, the groundwater level of Aspas Plain, located in the northwest of the catchment area of Tashk and Bakhtegan Lakes in Fars province, was simulated using the data of 39 piezometers in the aquifer plain in the period of 2001-2017. In this regard, K-Star and ANN models with 1, 2 and 3 lags were used in two phases of training and testing. ANN model in this study was also investigated with the number of hidden layers and different neurons in addition to the mentioned lags. According to the drop and fluctuations of the groundwater level in the mentioned statistical period, the studied aquifer was divided into 4 regions a, b, c and d. The results of the simulation of the groundwater level in area “a” showed that the K-Star model with 2 lags performed better than the ANN model in different lags. But in the other three regions, the ANN model with a lag-1 has provided the best performance. ANN model with 2 hidden layers and 4 neurons in region b, with 2 hidden layers and 6 neurons in region c, and with 4 hidden layers and 5 neurons in region d were introduced as the best model for simulating groundwater level values. On average, the best models introduced in regions b, c and d were able to improve the error rate by 57, 42 and 81%, respectively, compared to the K-Star model. The poor performance of the K-Star model in two regions b and d is also clearly visible. In general, the results showed that lag-1 of the ANN model had the best performance in simulating the values of the groundwater level in the three regions b, c and d with the number of hidden layers and different neurons.

    Keywords: Annual Decline, Artificial Neural Network, Fluctuation of Groundwater, K-Star Model, Piezometer
  • مریم شهبازی، حیدر زارعی*، اباذر سلگی
    سابقه و هدف

    برداشت بی رویه از آب های زیرزمینی باعث شده است که در سال های اخیر بیشتر سفره های آب زیرزمینی ایران با افت سطح آب مواجه شوند. این موضوع باعث شده است که استفاده از بیشتر سفره های آب زیرزمینی ممنوع شود، اکثر قنات ها خشک شده و اغلب چشمه های دایمی کاهش قابل توجهی در آبدهی خود داشته اند. لذا بررسی وضعیت سطح آب زیرزمینی بیش از پیش باید مورد توجه قرار گیرد. روش ها و ابزارهای مختلفی برای بررسی این موضوع مورد استفاده قرار گرفته اند. در بیشتر این مطالعات از مدل-های هوش مصنوعی استفاده شده است. در بین این مدل های هوشمند، مدل رگرسیون بردار پشتیبان (SVR) عملکرد خوبی داشته اند. در جهت بهبود عملکرد این مدل ها، در سال های اخیر استفاده از ابزارهای پیش پردازش و تشکیل مدل های ترکیبی مورد توجه قرار گرفته است. یکی از این ابزارها، تجزیه مد تجربی یکپارچه کامل (CEEMD) است. در این تحقیق از ترکیب این ابزار با مدل رگرسیون بردار پشتیبان برای بررسی سطح آب زیرزمینی در آبخوان آسپاس استفاده شد. سپس نتایج آنها با نتایج ماهواره ثقل سنجی گریس (GRACE) مقایسه شد.

    مواد و روش ها

    زیرحوضه آسپاس با کد 4321 در شمال غربی حوضه طشک بختگان و مهارلو در استان فارس قرار دارد. برای بررسی سطح آب زیرزمینی در این زیرحوضه، از مدل ماشین بردار رگرسیونی با 4 کرنل (هسته) شامل: کرنل های چند جمله ای (Poly)، RBF، سیگموید و خطی (Lin) استفاده شد. سپس با استفاده از ابزار پیش پردازش CEEMD و ترکیب آن با مدل هوشمند رگرسیون بردار پشتیبان یک مدل ترکیبی حاصل شد. هنگامی که یک سیگنال اولیه با استفاده از روش CEEMD تجزیه شود و سیگنال های فرعی حاصل به عنوان ورودی به مدل هوشمند رگرسیون بردار پشتیبان استفاده شود، مدل ترکیبی CEEMD-SVR حاصل می شود. برای مقایسه عملکرد مدل های هوش مصنوعی از داده های ماهواره ای استفاده شد. برای این منظور از محصولات ماهواره گریس با 6 الگوریتم مختلف استفاده شد. برای بررسی کارایی روش ها از معیارهای ارزیابی ضریب تعیین (R2)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و معیار اطلاعات آکاییک (AIC) استفاده شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که مدل های هوشمند دارای عملکرد بهتری نسبت به محصولات ماهواره گریس بوده اند. لذا جهت پیش بینی مقادیر سطح آب زیرزمینی استفاده از مدل های هوشمند به خصوص مدل CEEMD-SVR مناسب تر می باشد. یکی از مزیت های داده-های ماهواره ای این است که به صورت به روز شده در دسترس قرار می گیرند در صورتی که بتوان بر مبنای یک روش مناسب مقادیر داده های ماهواره ای را به مقادیر مشاهداتی نزدیک نمود می توان به صورت به روز شده داده های سطح آب زیرزمینی را برآورد نمود.

    نتیجه گیری

    در این مطالعه از مدل رگرسیون بردار پشتیبان برای ارزیابی تغییرات سطح آب زیرزمینی در سفره آبرفتی آسپاس واقع در حوضه طشک- بختگان- مهارلو استفاده شد. با استفاده از چاه های مشاهده ای در منطقه، هیدروگراف آب زیرزمینی آبخوان ترسم شد. تغییرات سطح آب زیرزمینی در سفره با استفاده از مقادیر بارش، دما، پارامترهای تبخیر به دست آمده از ترسیم نقشه های مختلف و سطح آب زیرزمینی در سفره برآورد شد. ابزار پیش پردازش CEEMD استفاده شد. نتایج نشان داد که استفاده از CEEMD عملکرد مدل رگرسیون بردار پشتیبان را تا 08/3 درصد بهبود بخشیده است. مقایسه نتایج الگوریتم های پردازشی نشان داد که الگوریتم پردازش GFZ با ضریب تعیین 71/0 و مقدار RMSE ، 15/39 بهترین عملکرد را داشت. در مرحله بعد، عملکرد مدل CEEMD-SVR با الگوریتم GFZ مقایسه شد. نتایج نشان داد که مدل CEEMD-SVR عملکرد بهتری داشته (با ضریب تعیین 77/0 و مقدار خطای 90/25) و قابلیت استفاده برای مدل سازی و پیش بینی سطح آب زیرزمینی در سایر سفره های آب زیرزمینی به ویژه آبخوان آسپاس را دارد.

    کلید واژگان: تجزیه مد تجربی یکپارچه کامل, سطح آب زیرزمینی, ماهواره گریس, آبخوان آسپاس
    Maryam Shahbazi, Heidar Zarei *, Abazar Solgi
    Background and Objectives

    Excessive extraction of groundwater has caused most of Iran's groundwater aquifers to face a drop in water level in recent years. This has subject caused the use of most of the aquifers to be prohibited, most of the Qanats have dried up and most of the permanent springs have had a significant reduction in their water supply. Therefore, the investigation of the groundwater level should be given more attention. Various methods and tools have been used to investigate this issue. Artificial intelligence models have been used in most of these studies. Among these intelligence models, Support Vector Regression (SVR) model has performed well. In order to improve the performance of these models, in recent years, the use of pre-processing tools and the formation of hybrid models have been considered. One of these tools is complementary ensemble empirical mode decomposition (CEEMD). In this research, the combination of this tool with the SVR model was used to check the groundwater level in the Aspas aquifer. Then their results were compared with the results of the Gravity recovery and climate experiment (Grace) satellite.

    Materials and methods

    The Aspas subbasin with code 4321 is located northwest of the Tashk-Bakhtegan and Maharlu basin in Fars Province. To check the groundwater level in this sub-basin, the SVR model with 4 kernels include: polynomial kernels, RBF kernel, sigmoid kernel, and linear kernel (Lin) was used. Then discusses the formation of a hybrid model obtained from the combination of CEEMD with the SVR intelligence model. When an initial signal is decomposed using the CEEMD method, and the resulting sub-signals are used as inputs to the SVR intelligence model, the hybrid model of CEEMD-SVR is obtained. Satellite data was used to compare the performance of artificial intelligence models. For this purpose, Grace satellite products with 6 different algorithms were used. The parameters the coefficient of determination (R2), root mean square error (RMSE), and the Akaike information criterion (AIC), was used to examine the efficiency of the methods.

    Results

    The results showed that intelligent models had better performance than Grace satellite products. Therefore, it is more appropriate to use intelligent models, especially the CEEMD-SVR model, to predict the values of the groundwater level. One of the advantages of using satellite data is that it is available up-to-date. If the satellite data values can be approximated to the observed values (in a similar statistical period) based on a suitable method, the groundwater level data can be estimated in an up-to-date manner.

    Conclusion

    In this study, the SVR model was used to evaluate the groundwater level changes in the Aspas alluvial aquifer located in the Tashk-Bakhtegan-Maharlu basin. Using observation wells in the area the aquifer groundwater hydrograph was plotted. Changes in groundwater level in the aquifer were estimated using the values of precipitation, temperature, and evaporation parameters obtained from drawing different maps, and groundwater level in the aquifer. The preprocessing tool of CEEMD was used. The results showed that the use of the CEEMD has improved by 3.08% the performance of the SVR model. The GRACE satellite products are used. The comparison of the results of processing algorithms showed that the GFZ processing algorithm had the best performance with a coefficient of determination of 0.71 and an RMSE value of 39.15. In the next step, the performance of the CEEMD-SVR model was compared with the GFZ algorithm. The results showed that the CEEMD-SVR model performed better (R2=0.77, RMSE=25.90) and has the ability to be used for modeling and predicting the groundwater level in aquifers, especially the Aspas aquifer.

    Keywords: CEEMD, Groundwater Level, GRACE satellite, Aspas aquifer
  • سیمین منجزی، امیر گندمکار*، حیدر زارعی، علیرضا عباسی
    تغییرات آب و هوایی ناشی از گرمایش کره زمین، موجب تغییر در میزان و نوع بارش ها و هم چنین توزیع مکانی و زمانی بارش خواهد شد. از مهم ترین پیامدهای تغییر اقلیم می توان به تاثیر بر پدیده های حدی مانند خشک سالی و بارش های شدید اشاره کرد. در این مقاله به بررسی اثرات تغییر اقلیم بر میزان حداکثر بارش محتمل در حوضه آبریز پارسیان پرداخته شده است. برای این منظور ابتدا با استفاده از دو روش هرشفیلد و هرشفیلد-دسا، حداکثر بارش محتمل برای دوره پایه محاسبه شد. سپس خروجی بیست و سه مدل گردش عمومی جو تحت دو سناریوی RCP 4.5 و RCP 8.5 به عنوان دو سناریوی با سطح انتشار متوسط و بدبینانه برای دوره ی 2050-2020، به کمک داده های روزانه بارش در دوره ی پایه برای پنج ایستگاه هواشناسی موجود در منطقه ریزمقیاس شدند. در نهایت با استفاده از بارش های برآورد شده برای آینده در هر پنج ایستگاه، مقدار حداکثر بارش محتمل به دست آمد. نتایج نشان داد  در دوره ی آتی، حداکثر بارش محتمل نسبت به دوره پایه کاهش می یابد.
    کلید واژگان: گرمایش جهانی, تغییرات بارش, مدل گردش عمومی جو, سناریوهای تغییر اقلیم
    Simin Monjezi, Amir Gandomkar *, Heidar Zarei, Alireza Abbasi
    Climate change caused by global warming has altered temporal-spatial distribution as well as rate and form of precipitation, the magnitude of floods, annual precipitation ​​in rivers, seasonal variation of probable maximum precipitation and flood, water quality, evaporation rate, concentrations of nutrients in aquifers, etc. the Atmosphere-Ocean Coupled General Circulation Model (AOGCM) is currently the most reliable tool to study the effects of climate change on different systems. This model simulates climate parameters. Estimation of probable maximum precipitation (PMP) is an important and practical research method that not only identifies behavior of extreme rainfall in climatology, but also helps hydrologists to design various large water control structures, especially dams. Climate change affects PMP in the coming periods. Consequently, PMP estimates will be modified by hydrologists.
    Keywords: Global warming, Precipitation Change Trend, Global Circulation Model, Climate change Scenario
  • فاطمه باسره، محمدرضا شریفی*، حیدر زارعی

    ارزیابی به عنوان یکی از گام های اساسی مدیریت یکپارچه منابع آب از مهم ترین مراحل برنامه ریزی و اجرای آن است. در این راستا، نظام حسابداری آب به عنوان ابزاری برای سازماندهی و ترکیب داده های گرد آوری شده از منابع مختلف به منظور تدوین یک سیستم اطلاعاتی و فراهم آوردن امکان ارزیابی یکپارچه سیستم های منابع آب از طریق پیوند بین داده های فیزیکی و اقتصادی معرفی می شود. منطقه مورد نظر محدوده ی مطالعاتی حوضه میانی کارون است. چارچوب حسابداری اقتصادی-زیست محیطی برای آب، پس از تدوین حساب های آب مربوط به منطقه، متناظر به سال زراعی 93-1392، با استخراج نشانگرهایی به تحلیل وضعیت منابع آب پرداخته شد. سپس برای شبیه سازی و مشاهده اثرات سناریوهای مختلف الگوی کشت، سامانه آبی مورد مطالعه، شامل کلیه برداشت ها و ورودی های به کارون، در دوره زمانی 93-1335 با کمک شبیه ساز WEAP مدل گردید. با کمک جداول حسابداری آب و محاسبه نشانگرهایی نظیر بهره وری ارزش افزوده، کارایی اقتصادی آب در منطقه و ..نتایج نشان داد بخش کشاورزی با مقدار 7461 میلیون مترمکعب بیشترین مقدار آب مصرفی را به خود اختصاص داده است بطوری که در بین محصولات کشاورزی گیاه نیشکر و ذرت دانه ای به ترتیب با مقدار 6545 و 10 میلیون مترمکعب به ترتیب بیشترین و کمترین مقدار آب مصرفی را دارند. بخش شرب و خدمات با مقدار 232 میلیون مترمکعب و صنعت و معدن با مقدار 85 میلیون مترمکعب از لحاظ مصرف آب به ترتیب در رتبه دوم و سوم قرار دارند. بر اساس نتایج به دست آمده از مدل تغییر الگوی کشت (کاهش 50 درصدی گیاه نیشکر و جایگزینی گیاه چغندرقند به جای آن) و کاهش 10 و 20 درصدی گره زیست محیطی باعث بهبود سیستم منابع آب منطقه می شود.

    کلید واژگان: حسابداری آب, مدیریت یکپارچه منابع آب, مدل WEAP, رودخانه کارون
    Fatemeh Basereh, MohammadReza Sharifi *, Heidar Zarei

    Evaluation as one of the basic steps of integrated management of water resources is one of the most important stages of its planning and implementation. In this regard, the water accounting system as a tool for organizing and combining data collected from different sources in order to compile an information system and provide the possibility of integrated assessment of water resource systems through the link between physical data and Economic is introduced. The area in question is the study area of the middle Karun basin. The economic-environmental accounting framework for water, after compiling water accounts related to the region, corresponding to the agricultural year 2012-2013, The status of water resources was analyzed by extracting indicators. Then, in order to simulate and observe the effects of different scenarios of the cultivation pattern, the studied water system, including all harvests and inputs to Karun, was modeled with the help of WEAP simulator in the period of 1335-93. With the help of water accounting tables and the calculation of indicators such as value-added productivity, economic efficiency of water in the region, etc., the results showed that the agricultural sector, with the amount of 7461 million cubic meters, has allocated the largest amount of water consumption, so that among the products Agriculture of sugarcane and corn plants have the highest and lowest amount of water consumption with 6545 and 10 million cubic meters, respectively. Drinking and service sector with 232 million cubic meters and industry and mining with 85 million cubic meters in terms of water consumption, respectively They are in second and third place. Based on the results obtained from the model of changing the cultivation pattern (50% reduction of sugarcane plant and replacing it with sugar beet plant) and 10% and 20% reduction of environmental nodes will improve the water resources system

    Keywords: : water accounting, integrated management of water resources, VIP model, Karun river
  • کیوان بوالحسنی، حیدر زارعی*، ایوب تقی زاده

    استفاده از منابع آبی نیاز به تعیین اجزای چرخه هیدرولوژیکی دارد. به طوری که درک سیستم های طبیعی و قوانین فیزیکی که هر جزء چرخه هیدرولوژیکی را مدیریت می کنند، به منظور مدیریت منابع آب بسیار مهم و ضروری است. یکی از اجزای مهم چرخه هیدرولوژیکی، تبخیرو تعرق می باشد. اغلب روش هایی که تاکنون ارایه شده است از اندازه گیری های نقطه ای برای تخمین تبخیر و تعرق استفاده می کنند، لذا فقط مناسب مناطق در مقیاس های بسیار کوچک بوده و به خاطر شرایط متغیر آب و هوایی، طبیعت پویا انتقال آب-گرما و تغییرات مکانی تبخیر و تعرق قابل تعمیم به حوضه های آبریز بزرگ نمی باشند. فناوری سنجش ازدور ماهواره ای و استفاده از روش های مبتنی بر سنجش ازدور از جمله روش های برآورد زمانی و مکانی تبخیر و تعرق واقعی در سطح حوضه های کوچک و وسیع می باشد. در این تحقیق مقدار تبخیروتعرق واقعی با استفاده از تصاویر ماهواره ای لندست 8 سنجنده OLI/TIRS و مدل توازن انرژی سطح (SEBS) در حوضه آبریز بختگان - مهارلو در استان فارس مورد برآورد و ارزیابی قرار گرفته و با روش تجربی فایو پنمن مانتیث درسطح حوضه مورد مقایسه قرارگرفت. نتایج نشان داد که مقادیر تبخیر وتعرق به دست آمده از روش توازن انرژی در مقایسه با روش فایو پنمن مانتیث دارای مقدار میانگین تفاضل مطلق (MAD) برابر با 49/0و مقدار ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) برابر با 62/0 میلی متر در روز بوده و حاکی از عملکرد قابل قبول و منطقی مدل در برآورد تبخیرو تعرق دارد.

    کلید واژگان: تبخیر و تعرق واقعی, سنجش از دور, مدل توازن انرژی, لندست, بختگان-مهارلو
    Keyvan Bolhasani, Heydar Zarei *, Ayoub Taghizadeh

    Using water resources require the determination of components of the hydrological cycle. Understanding of natural systems and physical laws that manage each component of the hydrological cycle is important for the water resources management. One of the crucial components of the hydrological cycle is evapotranspiration. Most methods that have been presented in this study use point measurements to estimate evapotranspiration. Due to dynamic and changing nature of regional evapotranspiration is not generalizable to the basin, the applied methods are only suitable for the local areas. Technology of satellite remote sensing and remote sensing-based methods can be used for the temporal and spatial estimation of actual evapotranspiration in the small and large basins. Remote sensing data derived from satellite imagery calculates the amount of actual evapotranspiration using surface energy balances model. In this study, actual evapotranspiration at the Bakhtegan-Maharloo basin were estimated and evaluated using Landsat 8 satellite images sensor OLI/TIRS and SEBS energy balance models. The values of evapotranspiration derived from energy balance model and FAO-Penman-Monteith method were compared.The results showed that the evapotranspiration values obtained from the energy balance model has a root mean square error (RMSE) and mean absolute difference (MAD) equal to 0.62 and 0.49 mm/d, respectively, indicating its acceptable performance to estimate the evapotranspiration

    Keywords: Actual Evapotranspiration, Remote Sensing, Energy balance model, Landsat, Bakhtegan-Maharloo Basin
  • حیدر زارعی*، محمد موحدی، علی شهبازی

    سابقه و هدف:

     توسعه اراضی کشاورزی، وقوع خشک سالی ها و تغییر اقلیم سبب شده تا حوضه مارون-جراحی به یکی از پرتنش ترین حوضه های آبریز هم ازنظر کمی و هم کیفی تبدیل گردد. به علت وجود شبکه های آبیاری و زهکشی متعدد در این حوضه، بررسی اثر زهاب های برگشتی این شبکه ها به سیستم رودخانه ای بسیار حایز اهمیت است. به علت دارا بودن پتانسیل آبی مناسب، حوضه موردمطالعه همواره برای توسعه شبکه های آبیاری و زهکشی مناسب بوده است؛ همچنین تالاب شادگان در انتهای این حوضه، اهمیت مدیریت کمی و کیفی منابع آب را دوچندان نموده است. به همین دلیل در این پژوهش، تاثیر زهاب های شبکه های آبیاری و زهکشی و کشاورزی های سنتی بر کمیت و کیفیت رودخانه ها و مهم تر از آن نقطه انتهایی رودخانه جراحی و ورودی به تالاب شادگان موردبررسی قرار گرفت. شبیه سازی کمی و کیفی حوضه برای دوره 60 ساله توسط مدل WEAP انجام شد. با توجه به اینکه تاکنون هیچ یک از مطالعات انجام شده در حوضه مارون-جراحی به بررسی جامع و دقیق کل زهکش های کشاورزی و نقاط بحرانی حوضه از منظر کمی و کیفی نپرداخته اند، لذا تحقیق حاضر در این راستا انجام شد.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش از مدل WEAP به عنوان ابزاری جامع، به منظور مدل سازی کمی و کیفی زهاب ها و تاثیر آن ها بر پایین دست استفاده گردید. ابتدا مدل WEAP در یک دوره 5 ساله (2016-2012) با استفاده از اطلاعات ثبت شده حوضه واسنجی و اعتبارسنجی شد. جهت ارزیابی نتایج واسنجی و اعتبار سنجی مدل کمی از شاخص های آماری جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، مجذور ضریب همبستگی (R^2) و آماره نش (NASH) استفاده گردید. مدل برای یک دوره شبیه سازی 60 ساله (2017 الی 2077) تحت سناریوهای مدیریتی کنترل زهاب شبکه ها از نظر کمی و کیفی جهت تعیین میزان تاثیر هر زهکش بر سیستم رودخانه ای حوضه اجرا گردید.

    یافته ها

    نتایج مدل نشان داد که میزان شوری در سناریو مرجع برابر با 3/6 دسی زیمنس بر متر بوده که در مقایسه با سایر سناریوها، تنها در سناریو انتقال زهکش مطبگ کاهش 34 درصدی شوری (1/2 دسی زیمنس بر متر) نسبت به سناریو مرجع مشاهده می گردد. این میزان بهبود شوری آن هم در انتهای رودخانه جراحی و ابتدای ورودی به تالاب شادگان بسیار مهم بوده و تاثیر به سزایی بر محیط زیست خواهد داشت. ضمنا با توجه به مقادیر اعتمادپذیری تامین نیاز گره زیست محیطی رودخانه جراحی، اختلاف بین اعتمادپذیری در دو سناریو مرجع و انتقال زهکش مطبگ برابر با 0/4 درصد بوده که تاثیر ناچیز زهکش مطبگ بر جریان رودخانه جراحی را نشان می دهد و همچنین اعتمادپذیری سایر سناریوها برابر سناریو مرجع می باشد.

    نتیجه گیری

    با توجه به نتایج مدل سازی کمی و کیفی در حوضه مارون-جراحی، سناریوی انتقال زهکش مطبگ (زهکش شبکه چپ رامشیر) از نظر کیفی، بیشترین تاثیر را نسبت به سایر سناریوها دارد. در صورت انتقال این زهکش، میزان شوری در انتهای حوضه در دوره شبیه سازی1/2 دسی زیمنس بر متر (34 درصد) کاهش خواهد یافت.

    کلید واژگان: حوضه مارون-جراحی, مدل سازی, مدیریت منابع آب, WEAP
    Heidar Zarei *, Mohammad Movahedi, Ali Shahabzi
    Background and purpose

    Development of agricultural lands, the occurrence of droughts, and climate change have made the Maroon-Jarahi basin to become one of the most stressful basins both quantitatively and qualitatively. Due to the existence of numerous irrigation and drainage networks in this basin, it is very important to investigate the effect of returned drainages on the river. Due to having suitable water potential, the study basin has always been suitable for the development of irrigation and drainage networks, also Shadegan Wetland at the end of the basin has increased the importance of quantitative and qualitative water resources management. Therefore, in this study, the effect of drainage from irrigation and drainage networks and traditional agriculture on the quantity and quality of rivers, and more importantly, the endpoint of the Jarahi River and the entrance to Shadegan wetland was investigated. Quantitative and qualitative simulation of the basin for a period of 60-year was performed by the WEAP model. Considering that none of the studies conducted in the Maroon-Jarahi basin has comprehensively and accurately examined all agricultural drains and critical points of the basin from a quantitative and qualitative perspective, so the study was conducted in this regard.

    Materials and methods

    In this study, the WEAP model was used as a comprehensive tool for quantitative and qualitative Modeling and their effect on downstream. First, the WEAP model was calibrated and validated in a period of 5-year (2012-2016) using the observed data. In order to evaluate the results of calibration and validation of the quantitative model, the statistical indices of root mean square error (RMSE), squared correlation coefficient (R2), and NASH model efficiency coefficient were used. The model was implemented for a 60-year simulation period (2017 to 2077) under the control management scenarios of network drainage in terms of quantity and quality to determine the effect of each drainage on the river system of the basin.

    Results

    The results of the model showed that the amount of salinity in the reference scenario is 3.6 (dS m-1) which in comparison with other scenarios only in Matbag drainage transmission scenario with a decrease of 34% (1.2 (dS m-1)) salinity compared to the reference scenario. This rate of salinity improvement is very important at the end of the Jarahi River and the entrance of the Shadegan Wetland and will have an excessive effect on the environment. Also, according to the reliability values of the environmental node of the Jarahi River, the difference between the reliability in the two references and the Matbag drainage transmission scenarios is 0.4%, which shows the minor effect of the Matbag drainage on the flow of the Jarahi River and also the reliability of other scenarios is equal to the reference scenario.

    Conclusion

    According to the results of quantitative and qualitative modeling in the Maroon-Jarahi basin, the Matbag drainage transmission scenario (left drainage network of Ramshir) has the maximum effect in terms of quality compared to other scenarios. If this drain is transferred, the salinity at the end of the basin during the simulation period will decrease by 1.2 (dS m-1) (34%).

    Keywords: Maroon- Jarahi, basin, Modeling, Water resources management, WEAP
  • فاطمه غلامی، حیدر زارعی*، صفر معروفی

    دشت تویسرکان از دشت های ممنوعه است که سطح آب زیرزمینی آن در 22 سال اخیر بیش از 11 متر افت داشته است. در این مطالعه روند کیفی آب زیرزمینی با استفاده از اطلاعات 15 حلقه چاهمشاهده ای طی دوره آماری (1394-1384)، روند کمی آب زیرزمینی با استفاده از اطلاعات 17 چاه مشاهده ای و هم چنین روند تغییرات بارندگی با استفاده از اطلاعات 11 ایستگاه باران سنجی طی دوره آماری (1393-1372) با آزمون ناپارامتری من کندال بررسی شد. برای هر سری زمانی با استفاده از روش تخمین گر سن، شیب خط روند محاسبه شد. پارامترهای کیفی مورد مطالعه شامل 13 پارامتر کیفی می باشد که در هرسال، دو بار (دورهتر و دوره خشک) اندازه گیری شده اند.نتایج نشان داد  که دشت از لحاظ کیفی دچار افت شده و روند تغییرات کاهشی معنی دار در سطح ایستابی، به میزان متوسط سالانه 53 سانتی متر افت دارد. نتایج تحلیل بارش نشان دهنده آن است که بارش به طور متوسط، سالانه 75/3 میلی متر کاهش دارد.

    کلید واژگان: تخمین گر, شیب سن, سری زمانی
    Fatemeh Gholami, Heaidar Zarei *, Safar Marofi

    The groundwater level of Tuyserkan plain has dropped by more than 11 meters in the last 22 years. This study surveyed the trend of groundwater quality parameters in the study area using data from 15 observation wells from 2005 to 2016, the trend of groundwater quantity parameters using data from 17 observation wells, and also the trend of rainfall changes using 11 rain gauge stations data from 1993 to 2014 by non-parametric Mannkandal test. For each time series, the trend line slope was calculated using the Sen's slope method. The quality parameters included 13 parameters that were measured twice a year (i.e., during the wet and dry periods). Based on the results, the quality parameters of the plain decreased, and the trend of significant decreasing changes in the water table dropped by an average of 53 cm per year. Moreover, the results of precipitation analysis showed that the average annual precipitation decreased by 3.75 mm.

    Keywords: Sen's slope, estimator, Time series
  • اباذر سلگی، حیدر زارعی*، صفر معروفی
    جداسازی جریان پایه یکی از موضوعات مهم در هیدرولوژی و مدیریت منابع آب می باشد. روش های مختلفی تاکنون برای جداسازی جریان پایه در رودخانه و چشمه های کارستی مورد استفاده قرار گرفته است. در این مطالعه از تبدیل موجک به عنوان یک ابزار جدید، برای جداسازی جریان پایه روزانه دو چشمه کارستی، گاماسیاب در شهرستان نهاوند و کهمان در شهرستان الشتر استفاده شده است. دوره آماری مورد استفاده برای چشمه گاماسیاب یک دوره 49 ساله (سال آبی 49-1348 تا 97-1396) و در چشمه کهمان یک دوره آماری 27 ساله (سال آبی 71-1370 تا 97-1396) بوده است. به منظور بررسی دقت ابزار از روش شیمی نگار با داده های کیفی نمونه برداری در سال آبی (97-1396) در دو چشمه صورت گرفته است. نتایج نشان داد که در چشمه گاماسیاب، تبدیل موجک با تابع موجک Db4 در سطح تجزیه 6، با ضریب تعیین تعدیل شده 96/0 و جذر میانگین مربعات خطای 651/0 (مترمکعب در ثانیه) نسبت به روش شیمی نگار دارای بهترین عملکرد می باشد. در چشمه کهمان، تبدیل موجک با تابع موجک Db2 در سطح تجزیه 5، با ضریب تعیین تعدیل شده 99/0 و جذر میانگین مربعات خطای 187/0 (مترمکعب در ثانیه)، دارای بهترین عملکرد بوده است. به طور کلی، نتایج نشان داد که تبدیل موجک دارای دقت بالایی در تفکیک جریان پایه در چشمه ها می باشد.
    کلید واژگان: آبدهی روزانه, تبدیل موجک, جداسازی جریان, جریان پایه, چشمه های کارستی
    Abazar Solgi, Heydar Zarei *, Safar Marofi
    Baseflow separation is one of the important topics in hydrology and water resources management. Different methods have been used to baseflow separation in the river and karstic springs. In this study, the wavelet transform was used as a new tool to baseflow separation in Gamasiyab spring in Nahavand County and Kahman spring in Aleshter County. In this study the data of the 49 years period for the Gamasiyab spring and data of the 27 years period for the Kahman spring were used. For evaluation of this tool, the Hydrochemical method was used by sampling quality data in water year of 2017-2018 for the two springs. The results showed that, in Gamasiyab spring, wavelet function Db4 at level 6 has the best performance. This best performance has the adjusted R2 of 0.96, and RMSE of 0.651 (m3/s). The best performance in Kahman spring related to wavelet function Db2 at level 5, that has adjusted R2 of 0.99, and RMSE of 0.187 (m3/s). Generally, the Wavelet Transform has high accuracy in baseflow separation.
    Keywords: Daily discharge, wavelet transform, Flow Separation, Baseflow, Karstic springs
  • امیر پورحقی*، علی محمد آخوندعلی، حیدر زارعی
    امروزه پایش و پردازش اطلاعات کیفی رودخانه با استفاده از روش های آزمایشگاهی با صرف وقت و هزینه زیاد همراه است. از این رو استفاده از روش های نوین برای کاهش این هزینه ها می تواند کمک شایانی در مدیریت کیفی رودخانه ها داشته باشد. استفاده ترکیبی از مدل های هوش مصنوعی و سنجش از دور از جمله روش های کارآمد برای رسیدن به این هدف است. در این تحقیق به منظور برآورد EC رودخانه کارون با استفاده از مدل سیستم استنتاج فازی عصبی (ANFIS)، در زمان گذر ماهواره لندست 8، نمونه برداری دستی از 66 نقطه از سطح رودخانه برای مدت 12 ماه (دی ماه 1394 تا آذر ماه 1395) انجام شد. هشت ماه اول نمونه برداری برای واسنجی و چهار ماه انتهایی برای صحت سنجی مورد استفاده قرار گرفت. مقادیر بازتابی تصاویر لندست 8 به عنوان ورودی و EC نقاط برداشت شده به عنوان خروجی مدل ANFIS در نظر گرفته شد. در ادامه به منظور افزایش دقت مدل ANFIS و کاهش خطا تصاویر از روش تبدیل موجک و مکان مند کردن داده ها استفاده گردید. نتایج نشان داد که استفاده ترکیبی از تصاویر ماهواره ای و مدل ANFIS از  عملکرد نسبتا خوبی برخوردار است و با روش مکان مند کردن یعنی اضافه کردن خصوصیات مکانی نقاط برداشت به عنوان ورودی مدل ANFIS دقت کار تا مقدار قابل توجهی افزایش می یابد. هم چنین نتایج نشان داد که استفاده از تبدیل موجک برای کاهش نویز تصاویر و بهبود عملکرد مدل می تواند علاوه بر کاهش خطا، ضریب تعیین را از 85 درصد تا بالای 89 درصد افزایش دهد.
    کلید واژگان: تبدیل موجک, شوری, مدل های هوشمند, ANFIS
    Amir Pourhaghi *, Alimohammad Akhondali, Heidar Zarei
    Nowadays, monitoring of river quality information is one of the most important issues in water resources engineering because of the direct relationship of water quality with environmental health and quality of life. Today, traditional methods of river monitoring are receiving less attention due to the fact that they are costly and time-consuming for the researcher. Instead, the recent, low-cost methods are favorable to many researchers in this filed. Different methods have always been considered for river monitoring, but the application of spectral indicators and remote sensing technologies to control and monitor the water quality of rivers and reservoirs is very cost-effective and could be a good alternative to traditional methods. Since it is time-saving and less costly, it would be a good indicator for the whole region and a good alternative to manual methods (Bonansea et al., 2015). Although satellite imagery has been widely used in estimating water quality indices (Onderka and Pekárová, 2008), the complexity of hydrological systems and the presence of noise in images can increase the calculation error. Wavelet transform and intelligent models are among the most efficient methods that can significantly increase computation accuracy by filtering and noise reduction. Good research has been done on the use of wavelet transform in image processing (Graps, 1995) and fuzzy inference system to estimate water quality parameters (Solgi et al., 2017). In this study, using wavelet transform, Landsat 8 images were processed, then the processed images were considered as inputs of ANFIS model.
    Keywords: ANFIS, Intelligent models, Salinity, Wavelet Transforms
  • اباذر سلگی، حیدر زارعی*، صفر معروفی

    تکنیک های تجسم برای مجموعه داده های بزرگ، مسئله ای است که در هیدرولوژی کمتر به آن پرداخته شده است. در حالی که این تکنیک ها در بررسی و تحلیل مقادیر زیاد اطلاعات چند بعدی، اهمیت زیادی دارند. یکی از این تکنیک ها، نمودارهای مبتنی بر پیکسل (نمودارهای رستری) می باشد. در این مطالعه، به بررسی دو نوع از نمودارهای رستری، شامل هیدروگراف رستری و هایتوگراف رستری برای چشمه کارستی گاماسیاب در نهاوند پرداخته می شود. این نمودارها با استفاده از اطلاعات روزانه آبدهی و بارش چشمه گاماسیاب با یک دوره آماری 49 ساله (1396-1348) ترسیم شدند. برای ترسیم این نمودارها، از نرم افزار MATLAB استفاده شده است. با استفاده از هیدروگراف رستری، پدیده های مختلفی از جمله ذوب برف، خشکسالی، و... تشخیص داده شدند. در این تحقیق 6 پدیده مختلف با استفاده از این نمودارها شناسایی شده است. نتایج نشان داد که دوره ذوب برف در چشمه گاماسیاب از سال 1348 تا 1396 کمتر شده، به طوری که این دوره از حدود 100 روز به 30 روز کاهش یافته است. همچنین سال 1387 خشک ترین سال در طول دوره آماری چشمه بوده است، یک خشکسالی هم در سال 1377 مشاهده شده است. با استفاده از هیدروگراف رستری مشخص شد که ماه مهر، خشک ترین ماه می باشد، مشخص کردن این ماه برای بررسی و جداسازی جریان پایه بسیار مناسب می باشد. به طورکلی می توان گفت که این نمودارها ضمن داشتن اطلاعات بسیار زیاد، قابلیت بررسی و تفسیر سریع تری را فراهم می کنند.

    کلید واژگان: چشمه گاماسیاب, نمودارهای رستری, نمودارهای مبتنی بر پیکسل, هیدروگراف رستری
    A. Solgi, H. Zarei*, S. Marofi
    Introduction

    Despite being helpful to explore and analyze large multidimensional datasets, visualization Techniques have been rarely considered in hydrology. One of the techniques is Pixel-Based (Raster-Based) graphs. Pixel-based graph is a graphing technique that maximizes displayed information using a pixel or raster-based approach.

    Materials and Methods

    This study  two types of raster-based graphs, including Raster-Hydrograph and Raster Hyetograph were evaluated, for Gamasiyab Karstic Spring located in Nahavand. The graphs were drawn by applying discharge and rainfall daily information of gamasiyab spring in 1969-2018. The MATLAB was employed to draw the graphs. To calculate the spring discharge, recorded data from Sang Sorakh and Variane Canal station were used. The data gathered for Sang Sorakh and Variane were recorded from 1969 and 2005, respectively. Thus, the spring discharge was the summation of both stations. The maximum, minimum and average discharge was, respectively, 37.97, 0.3 and 4 m3/s. It is important to note that the basin area is about 60 Km2.  

    Results and Discussion

    By applying the graphs, six different phenomena were investigated:Snowmelt: According to the raster hydrograph of the Gamasiyab spring, snowmelt occurs in the first 200 to 300 days of year (e.g. early April to late July). According to this graph, during the recent years, snowmelt period shortened. As of 2004, that the number of snowmelt days showed a considerable reduction as compared to the previous years. This issue has become more intense for the years after 2013 indicating a change in the spring discharge regime.Drought: According to the raster hydrograph of the Gamasiyab spring, droughts were observed in 1998 and 1999.Storm Flow: According to the raster hydrograph of the Gamasiyab spring, a storm flow was observed in the middle of April,1986. Storm flows were also observed in late February of 1986 and 2005, and the late March of 2016.Dry Year: Dry Year is a year that the discharge is less than the average. 2008 and 2009 were the examples of dry years. In addition, 2014 was one-year low water.Dry Month: Determine dry months are used for baseflow separation. In dry months, discharge is due to baseflow, and rainfall and snowmelt play a very small role in the discharge.Monthly changes: Monthly changes happen when rapid changes in discharge are observed from one month to another. For example, the discharge regime suddenly changes from a dry to wet condition. According to the raster hydrograph of the Gamasiyab spring, the monthly changes in April and May, 2014 were observed. It was observed that the rainfall was almost equal to 0 in June to September. In the other words, rainfall period is from early November to early June. Maximum rainfall is in April and May.Better results can be achieved by using both Raster Hydrograph and Raster Hyetograph. Discharge of Gamasiyab spring is affected by snowmelt and groundwater flow since late May to late September, and rainfall has no effect on spring discharge in this period. According to these graphs, it can be also concluded that springtime rainfall was impacted with one-month lag time. According to raster hydrograph, the minimum discharge occurs in October, however, the area receives rainfall during October based on raster Hyetograph. Therefore, the discharge increase in the November can be attributed to the precipitation falling during October.

    Conclusion

    Main benefits of this graphs are: 1. a way to view large datasets.  2. Quickly review and interpret. 3. Develop new types of products. 4. Cost and time efficiency. This method is able to show systematic error, missing data, outliers, comparison different places, potential new products. Results show that the snowmelt period in Gamasiyab spring decreased from 1969 to 2018. This period shortened from 100 to 30 days per year. The year of 2008 was the driest year during the statistical period of the spring, and a drought was also observed in 1998. According to raster hydrograph, the driest month was found to be October. Determining this month is very useful for base flow separation. One can conclude that these graphs including large amount of information, accelerate the processes of scanning and interpretation.

    Keywords: Gamasiyab spring, Raster graphs, Pixel-based graphs, Raster hydrograph
  • ساناز ابراهیمی ورزنه، حیدر زارعی*، پروانه تیشه زن، علی محمد آخوندعلی

    بررسی برهم کنش آب های سطحی و زیرزمینی به منظور مدیریت موثر منابع آب ضروری است. از آنجا که دشت دزفول- اندیمشک بزرگترین و مهم ترین دشت استان خوزستان از نظر کشاورزی می باشد و افزایش تقاضا به منظور استفاده از منابع آب سطحی و زیرزمینی در مصارف کشاورزی رو به گسترش است، لذا موجب شده است تا ارزیابی ارتباط آبخوان و رودخانه در جهت مدیریت صحیح منابع آب، از اهمیت بسزایی برخوردار شود. هدف از این پژوهش استفاده از تحلیل خوشه ای به منظور بررسی ارتباط آب های سطحی و زیرزمینی در بخش غربی دشت دزفول- اندیمشک می باشد. بدین منظور پارامترهای کیفی 37 چاه آب زیرزمینی و 3 ایستگاه هیدرومتری مربوط به رودخانه های شاوور، دز و کرخه در سه دوره ی آماری نرمال، خشک و ترسالی مورد بررسی قرار گرفتند. پارامترهای مورد بررسی شامل EC (هدایت الکتریکی)، کاتیون های اصلی (Ca2+،Mg2+، Na+،K+) و آنیون های اصلی (Cl-، HCO3-، SO42-) می باشد. با استفاده از تحلیل خوشه ای شباهت بین ایستگاه ها تعیین شد، نمودار درختی سه گروه متمایز را نشان می دهد، گروه اول شباهت بین رودخانه ی دز و شاوور و آبخوان ساحل راست دز را نشان داد، گروه دوم چاه های معرف کیفی ناحیه ی جنوبی دشت و گروه سوم بیانگر شباهت رودخانه ی کرخه با چاه های اطراف این رودخانه بودند. بررسی ها مشخص کرد، تغذیه ی رودخانه ی دز مستقیما بر بهبود کیفیت آبخوان دشت اثرگذار است و به نظر می رسد رودخانه ی کرخه کمترین شباهت را به منابع آب سطحی و زیرزمینی در دشت دارد.

    کلید واژگان: تحلیل خوشه ای, تبادلات آبخوان و رودخانه, دشت دز غربی
    Sanaz Ebrahimi Varzane, Parvaneh Tishehzan, Ali Mohammad Akhondali

    Evaluation of the interactions between surface water and groundwater in order to efficiently manage water resources is essential. Having Dezful-Andimeshk plain as the largest and the most important agricultural plain in Khuzestan province and also experiencing increasing demand in surface water and groundwater resources in the agricultural use, affirm that the assessment of the relationship between aquifers and rivers for the proper management of water resources is of great importance. In this study Cluster analysis has been performed to determine the interactions between groundwater resources and surface waters in the designated plain. In this paper, the qualitative parameters of 37 groundwater wells and 3 hydrometric stations related to Shavour, Dez and Karkheh rivers were investigated in normal, dry and wet periods. The parameters are: EC (Electrical conductivity), main cations (Ca2 +, Mg2 +, Na+, K+) and major anions (Cl-, HCO3-, SO42-). Then, through using cluster analysis, the similarity between stations was determined, the dendrogram indicated three distinct groups, the first group demonstrated the similarity between the Shavour river, Dez river and the right-hand seafront aquifer, the second group of the qualitative repository wells the southern plain and the third group reflected the similarity of the Karkhe River with the wells around the river. Results have shown that discharging the Dez River directly affects the quality of the aquifer in the plain, and it seems that the Karkheh River has the least similarity to the surface water and groundwater resources in the plain.

    Keywords: Cluster analysis, Groundwater-surface water interaction, Dezful-Andimeshk plain
  • محمدحسین زیبایی*، علی محمد آخوندعلی، فریدون رادمنش، حیدر زارعی
    ایران با کمبود شدید آب روبرو است. معمولا مدرن سازی سیستم های آبیاری و بهبود راندمان آبیاری به منزله ی فرصتی برای صرفه جویی قابل توجه آب در بخش کشاورزی در نظر گرفته می شود. به همین دلیل، دولت ایران قویا از مدرنیزه کردن سیستم های آبیاری پشتیبانی می کند و اقدامات آب- اندوز زیادی با هدف بهبود بهره وری آب و کاهش مصرف آب انجام داده است. در این راستا، پیشرفتهایی نیز صورت گرفته است. اما کل آب مصرفی کشاورزی آن گونه که انتظار می رفته، کاهش نیافته است. بنابراین، مصرف آب کشاورزی در ایران ممکن است که پدیده اثر بازگشتی را تجربه کرده باشد. فرضیه اثر بازگشتی به عنوان پیامدی از سرمایه گذاری آب - اندوز از معمای جونز در اقتصاد انرژی گرفته شده است. هدف از این مطالعه، ارزیابی مقدار اثر بازگشتی آب (WRE) در سطح مزرعه در حوضه آبریز بختگان با استفاده از مدل تخصیص زمین اصلاح شده و رویکرد مقایسه مستقیم بود. نتایج نشان داد که مقدار WRE در حوضه آبریز بختگان می تواند بین 1/10% تا 3/109% نوسان داشته باشد.
    کلید واژگان: مدرنیزه کردن آبیاری, اثر بازگشتی آب, بهره وری آب, حفاظت از آب, ایران
    Mohammadhossein Zibaei *, Ali Mohammad Akhund Ali, Feridon Radmanesh, Heydar Zarei
    Iran is facing severe water shortage.Modernization of irrigation systems and improving the efficiency of water use is typically presented as an opportunity for large water saving in the agricultural sector. For this reason, the Iranian government strongly supports the modernization of irrigation systems and has implemented many water-saving irrigation measures with the objective of improving water productivity and reducing agricultural water use. In this regard, some progress has been made. But total agricultural water use did not decline as expected. Thus, agricultural water use in Iran may experience a rebound effect. The hypothesis of a rebound effect as a consequence of water saving investments is taken from the Jevons paradox in energy economics. The objective of this study was to evaluate the magnitude of the water rebound effect (WRE) at farm level in Bakhtegan basin using corrected land allocation model and direct comparison approach. The results indicated that the magnitude of the agricultural WRE in Bakhtegan basin can fluctuate between 10.1% and 109.38%.
    Keywords: Irrigation modernization, Rebound effect, Water productivity, Water conservation, Iran
  • آناهیتا ابلاغیان، علی محمد آخوندعلی*، فریدون رادمنش، حیدر زارعی

    اولین گام در راستای آشکارسازی و چگونگی تغییر اقلیم بررسی ناهنجاری و نوسانات ایجاد شده در پارامترهای اقلیمی می باشد. در این تحقیق به بررسی روند تغییرات پارامترهای اقلیمی دما، بارندگی و رطوبت نسبی در مقیاس زمانی سالانه در 37 ایستگاه سینوپتیک کشور (2010-1961) با استفاده از آزمون های آماری ناپارامتریک من-کندال و تخمین گر شیب سن پرداخته شده است. به طور کلی نتایج حاکی از روند افزایشی دما و روند کاهشی بارندگی و درصد رطوبت نسبی در اکثریت نقاط کشور می باشد. در کل کشور به غیر از ایستگاه های مرتفع و کوهستانی شهرکرد، خرم آباد و سقز روند افزایشی دما مشاهده شد که بیشترین افزایش معنی دار دما (سطح اطمینان 95درصد) در ایستگاه های مشهد، زاهدان، زابل، بم، یزد، بابلسر، کرمانشاه، آبادان، خوی و تبریز به میزان 1.5 درجه ی سانتی گراد در طی 50 سال می باشد. روند کاهش بارندگی خصوصا در نیمه ی شرقی، غرب و شمال غرب کشور مشاهده گردید که بیشترین کاهش بارندگی معنی دار (سطح اطمینان 95 درصد) در  شمال غرب کشور و در حدود 3.2 میلی متر در سال می باشد. روند کاهش رطوبت نسبی در اغلب نواحی به غیر از قسمتی در ناحیه ی شمال غرب و جنوب دریای خزر مشاهده شد که بیشترین کاهش معنی دار در سطح اطمینان 95 درصد در ایستگاه های آبادان، زاهدان و کرمانشاه در حدود 4.1 درصد در 50 سال گذشته می باشد

    کلید واژگان: روند, آزمونهای ناپارامتریک, آزمون من-کندال, تخمینگر شیب سن
    A. Eblaghian, A. M. Akhond Ali*, F. Radmanesh, H. Zarei

    Introduction In the pursuit of detecting the trend and the shift in trend in hydro-meteorological variables, various statistical methods have been developed and used over the years. Of the two methods commonly used (parametric and non-parametric), the non-parametric method has been favored over parametric methods. Long term trend analysis can reveal the beginning of the trend year, trend changes over time, and abrupt trend detection in a time-series. It is expected that the findings of this study will bring about more insights on understanding the regional hydrologic behavior over the last several decades in Iran.   Methodology This paper analyzes the behavior of annual and seasonal temperatures, precipitation, and relative humidity. Datasets of 37 stations in Iran were analyzed from 1961 to 2010. The  pre-whitening technique was used to eliminate the effect of the autocorrelation of data series. The Mann–Kendall (MK) test and the Sen's slope estimator were applied to quantify the significance of the trend and the magnitude of the trend at a 95% confidence level, respectively. The surface interpolation technique was used to prepare a spatial temperature, precipitation, and relative humidity data map over Iran from the point data measuring stations within the ArcGIS framework. For spatial distribution of trends in maps, contours are generated using an inverse-distance-weighted (IDW) algorithm.

    Keywords: Trend, Nonparametric Tests, Mann-Kendall Test, Sen's Slope Estimator
  • مریم قربانی، ملیحه مزین*، حیدر زارعی
    سابقه و هدف

    پایش و ارزیابی خشکسالی هیدرولوژیک به دلیل وقوع مکرر آن در حوزه های مختلف آبریز در ایران و به منظور پیشگیری و مدیریت بحران ناشی از آن به یک ضرورت بدل شده است. در اغلب مطالعات انجام گرفته از شاخص های خشکسالی به منظور بررسی آن استفاده شده است. شاخص های خشکسالی مانند شاخص خشکسالی رودخانه ای (SDI)، با استفاده از محاسبات آماری بر داده های جریان رودخانه در نهایت منجر به یک عدد می گردد که توانایی بررسی و تحلیل کامل خشکسالی در منطقه مورد مطالعه را ندارد. جریان کم آبی یا جریان های حداقل رودخانه ای (Low Flow) از مهمترین شاخص های خشکسالی هستند که با استفاده از معیارهای مختلف آن می توان به شناخت جامعی از وضعیت خشکسالی هیدرولوژیک در منطقه دست پیدا کرد. در اغلب مطالعات انجام شده از ویژگی های کمبود یا تحلیل فراوانی جریان کم آبی استفاده شده است. استفاده از شاخص های مختلف جریان کم آبی به منظور شناخت جنبه های مختلف خشکسالی و مدیریت آن در رودخانه ها ضروری به نظر می رسد. لذا هدف این تحقیق مطالعه و تحلیل جامع خشکسالی هیدرولوژیک رودخانه ارمند با استفاده از تمامی شاخص های جریان کم آبی شامل شاخص های منحنی تداوم جریان، ویژگی های کمبود، تحلیل فراوانی جریان کم آبی و شاخص جریان پایه می باشد که با استفاده از آنها می توان مشخصاتی همچون دوره های خشک و تر، مقدار جریان در زمان خشکسالی، آستانه خشکسالی، طول مدت خشکسالی، حجم و شدت کمبود جریان و فراوانی وقوع جریان های کم را تعیین نمود. همچنین در این مطالعه مقدار جریان زیست محیطی رودخانه محاسبه و مورد تحلیل قرار گرفت.

    مواد و روش ‏ها

    حوزه آبریز رودخانه ارمند با مساحت 9961 کیلومتر مربع واقع در استان چهارمحال وبختیاری به عنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب و از آمار روزانه جریان مربوط به ایستگاه آبسنجی ارمند از سال 1336 تا 1392 استفاده گردید. ابتدا با ترسیم منحنی تداوم جریان، سه شاخص کم آبی Q70،Q90 وQ95 همچنین، وضعیت رودخانه شامل دوره های ترسالی، نرمال و خشکسالی تعیین گردید. سپس، حداقل جریان زیست محیطی رودخانه بر اساس دو شاخص Q75 و Q90 همچنین خصوصیات کمبود با استفاده از حد آستانه Q70 محاسبه شد. به منظور برآورد دوره بازگشت سری کم آبی (AM7)، تابع توزیع گامای دو پارامتری مناسب تشخیص داده شد. در نهایت شاخص جریان پایه با روش فیلتر دیجیتال بازگشتی در مقیاس های زمانی مختلف محاسبه گردید.

    یافته ها

    بر اساس نتایج، رودخانه ارمند طی 28، 22 و 14 سال (از 57 سال دوره آماری) به ترتیب دارای جریان کمتر از Q70،Q90 وQ95 (m3/s45، 32 و 27) می باشد. با توجه به شیب ملایم منحنی تداوم جریان حوزه، همچنین مقدار بالای شاخص BFI (0/95) مشخص شد که آبهای زیرزمینی مشارکت بالایی در جریان رودخانه دارند. دوره خشک در این رودخانه از زمانی آغاز می شود که جریان به کمتر از 45 متر مکعب بر ثانیه (آستانه Q70) برسد. نتایج نشان داد که حجم و شدت کمبود طی 50 سال اخیر افزایش یافته است. بر اساس تحلیل فراوانی جریان کم، در دوره بازگشت های 2، 5، 10، 20، 50 و 100 سال، جریان کم آبی به ترتیب برابر با 34/26، 26/8، 23، 21، 1/19 و 17 متر مکعب بر ثانیه می باشد. مقایسه مقادیر مذکور با حداقل جریان زیست محیطی نشان داد که جریان رودخانه به طور متوسط هر دو سال یکبار از حداقل جریان زیست محیطی خود کمتر می شود.

    نتیجه گیری

    علیرغم وجود جریان پایدار در رودخانه ارمند (به دلیل رژیم برفی-بارانی منطقه، توانایی بالای حوضه در ذخیره آب و تخلیه آن در فصل خشک) دوره های خشک با شدت های متفاوت طی 57 سال گذشته بوقوع پیوسته است. همچنین شدت خشکسالی با توجه به افزایش حجم کمبود جریان طی سال های اخیر، افزایش یافته است و در صورت ادامه این روند، در آینده شدت و فراوانی وقوع خشکسالی بیشتر و جریان کلی رودخانه کاهش خواهد یافت.

    کلید واژگان: جریان کم آبی, منحنی تداوم جریان, حداقل جریان زیست محیطی, خصوصیات کمبود, رودخانه ارمند
    Maryam Ghorbani, Maleeha Mozayyan *, Heydar Zarei
    Background and objectives

    Monitoring and evaluation of hydrological drought has become a necessity due to its frequent occurrence in various basins of Iran, and in order to prevent and manage the resulting crisis. In most studies, drought indices have been used to investigate it. Drought indices like Streamflow Drought Index, using statistical calculations on river flow data, ultimately leads to a number that does not have the ability to completely investigate and analyze drought in the studied area. Low flow or minimum river flow is one of the most important drought indices that using different criteria can get a comprehensive understanding of the hydrological drought situation in the region. In most studies, deficit characteristics or low flow frequency analysis have been used. Using different low flow indices is necessary to recognize different aspects of drought and its management. Therefore, the aim of this research was to study hydrological drought of Armand river using all of the low flow indices including flow duration curve, deficit characteristics, low flow frequency analysis and base flow index, which can be used to determine characteristics such as dry and wet periods, amount of flow during drought, drought threshold, duration of drought, volume and intensity deficit and frequency of low flows. Also, in this study, the environmental flow of river was calculated and analyzed.

    Materials and methods

    The Armand River basin with 9961 Km2 area located in Chaharmahal and Bakhtiari province was selected as the study area and the daily flow statistics of the Armand hydrometric station were used from 1957 to 2013. First, by plotting the flow duration curve, three low flow indices Q70, Q90 and Q95 also, the river status including wet, normal and drought periods was determined. Then, the minimum environmental flow was calculated based on the two indices Q75 and Q90, and the deficit characteristics using the threshold level Q70. In order to estimate the return period of low flow series (AM7), a suitable two-parameter gamma distribution function was considered appropriate. Finally, the base flow index was calculated using recursive digital filter method in different time scales.

    Results

    Based on the results, the Armand River in 28, 22 and 14 years (from 57 years of statistical period) has a flow of less than Q70, Q90 and Q95, respectively (45, 32 and 27 m3/s). Due to the gentle slope of the flow duration curve of basin, also the high value of the BFI index (0.95), it was concluded that groundwater had a high participation in the river flow. The dry period in this river begins when the flow reaches less than 45 m3/s (the threshold level Q70). The results showed that the deficit volume and intensity increased over the past 50 years. Based on the frequency analysis of low flow, in the return periods of 2, 5, 10, 20, 50 and 100 years, the low flow was 34.26, 26.8, 23.1, 21.1, 19.1 and 17 m3/s. Comparison of these values with the minimum environmental flow showed that the river flow becomes less than its minimum environmental flow on average every two years.

    Conclusion

    Despite the sustained flow in the Armand River (due to the snow-rainy regime of the region, the ability of the basin to save water and drain it during the dry season), the dry periods with different intensities occurred over the past 57 years. Also, the severity of drought has increased due to the increase in the volume deficit of the river in recent years, and if this continues in the future, the severity and frequency of the drought occurrence will increase and the overall flow of the river will decrease.

    Keywords: Low flow, Flow duration curve, Minimum environmental flow, Deficit characteristics, Armand River
  • صابر علی دادی، اباذر سلگی، مهرنوش شهنی، حیدر زارعی*
    پیش بینی جریان رودخانه ها به عنوان یکی از منابع اصلی تامین کننده آب بشر، همواره یکی از موضوعات مهم مورد بحث در هیدرولوژی و منابع آب بوده است. بدین جهت، مدل های مختلفی برای مدل سازی و پیش بینی جریان رودخانه ها مورد استفاده قرار گرفته است. در این مطالعه، به ارزیابی دو مدل ژنتیکی به نام های برنامه ریزی ژنتیک و برنامه ریزی بیان ژن پرداخته شده است. برای این منظور، با استفاده از داده های روزانه جریان، دما، بارش و تبخیر در ایستگاه تله زنگ اقدام به مدل سازی جریان رودخانه دز شده است. نتایج نشان داد که مدل برنامه ریزی بیان ژن با ضریب تبیین 0/86 و جذر میانگین مربعات خطای 0/0030(مترمکعب در ثانیه) نسبت به مدل برنامه ریزی ژنتیک با ضریب تبیین 0/85 و جذر میانگین مربعات خطای 0/0037(مترمکعب در ثانیه) دارای عملکرد بهتری می باشد. علاوه بر این، سرعت اجرای مدل برنامه ریزی بیان ژن نسبت به مدل برنامه ریزی ژنتیک بیشتر بوده و در زمان کوتاهی قادر به ارائه نتایج می باشد. با افزایش تعداد داده های ورودی مدل برنامه ریزی ژنتیک کند شده و گاهی قادر به ارائه نتایج نمی باشد درحالی که مدل برنامه ریزی بیان ژن این قابلیت را دارد که با تعداد ورودی ها و داده های بیشتر، نیز عمل مدل سازی را انجام دهد. به طورکلی نتایج نشان داد که مدل برنامه ریزی بیان ژن برای مدل سازی و پیش بینی جریان رودخانه قابلیت خوبی دارد.
    کلید واژگان: مدل GEP, مدل GP, مدل سازی جریان رودخانه, رودخانه دز
    Abazar Solgi, Heydar Zarei *, Mehrnoush Shehni, Saber Alidadi
    Predicting rivers flow, as one of the main resources of water for human beings, has always been one of the important issues discussed in hydrology and water resources. So, different models have been used for modeling and predicting rivers flow.
     In this study, two genetic models, Gene Expression Programming (GEP) and genetic programming (GP) were evaluated. Flow, temperature, precipitation, and evaporation data were used to model the daily flow in Tale Zang station. The results showed that GEP model, with R2=0.86 and RMSE=0.0030 m3/s, had the better performance than GP model, with R2=0.85 and RMSE=0.0037 m3/s. Moreover, the speed of GEP was more than GP and had ability to present results in a short time. By increasing the number of data, the speed of GP decreased and sometimes it couldn’t present results, while GEP had the ability to work with more data and model the river flow.
    Keywords: Generally, the results showed that GEP model had good ability for modeling, predicting rivers flow
  • ضرغام محمدی*، عاطفه اژدری، حیدر زارعی

    چشمه گراب با متوسط مقدار 7000 میلی گرم بر لیتر مواد جامد محلول از پلانژ شمال غربی تاقدیس خائیز تخلیه می شود. هدف از این تحقیق تعیین منشاء شوری و ارائه مدل شماتیکی برای سیستم چرخش آب در چشمه گراب می باشد. بدین منظور طی دو مرحله از چشمه گراب و منابع آب موجود در منطقه، نمونه برداری شده است. نتایج نشان داد که بخش عمده حجم آب تخلیه شده از چشمه گراب، توسط یال شمالی در بخش غربی تاقدیس خائیز تامین می گردد. براساس نتایج ایزوتوپی می توان منشا آب جوی را برای آب چشمه گراب در نظر گرفت. بر اساس نتایج می توان اظهار داشت که علت شوری چشمه گراب به اختلاط اب جوی با شورابه های نفتی عمیق مربوط می باشد. اگرچه محاسبات نشان می دهد که سهم حجم آب شورابه نفتی در اختلاط با آبهای جوی ناچیز می باشد ولی به دلیل میزان شوری زیاد تاثیر زیادی در کیفیت آب چشمه گراب دارند. براساس مدل پیشنهادی گسل های تراستی موجود در منطقه که در مرز آهک آسماری و سازند گچساران عمل کرده اند، می توانند باعث انتقال و چرخش عمقی آب های جوی نفوذی به آهک آسماری گردند. یافته های این تحقیق در جهت مدیریت کمی و کیفی آب چشمه گراب می تواند کاربرد داشته باشد.

    کلید واژگان: هیدروژئولوژی, منشا شوری, ایزوتوپی, چشمه گراب, بهبهان
  • علی اسکندری، فرشاد فرامرزیان یاسوج، حیدر زارعی، اباذر سلگی*
    یکی از فاکتورهای مهم در مدیریت صحیح در هر زمین های داشتن یک دید و نگرش مناسب از اتفاقات آینده در آن زمینه است. در مدیریت منابع آب و محیط زیست این امر مستثنی نبوده و آگاهی از وضعیت منابع آب در یک منطقه نقش تعیین کننده ای در برنامه ریزی های آبی و کشاورزی آن دارد. در این تحقیق از مدل سیستم استنتاج فازی عصبی تطبیقی (ANFIS) برای پیش بینی ماهانه سطح آب زیرزمینی حوضه دالکی در استان بوشهر در یک دوره 12 ساله (1392-1381) استفاده شد. به منظور بهبود نتایج این مدل، از تبدیل موجک استفاده شد و سیگنال اصلی به زیرسیگنال هایی تجزیه شد و به عنوان ورودی به مدل ANFIS وارد شد تا مدل ترکیبی سیستم استنتاج فازی عصبی تطبیقی-موجک (WANFIS) حاصل گردید. برای پیش بینی سطح آب زیرزمینی از 5 چاه مشاهده ای با متغیرهای رقوم سطح آب زیرزمینی، بارش، تبخیر و دما استفاده شد. نتایج بیانگر این بود که مدل ترکیبی WANFISدارای عملکرد بهتری از مدل ANFISبوده است. همچنین مشاهده شد که مدل ترکیبی در برآورد نقاط حدی عملکرد بهتری داشته است. به طورکلی این شیوه استفاده از نظریه موجک باعث افزایش عملکرد تا 14 درصد شده است. در پایان سطح آب زیرزمینی برای یک سال آتی با مدل برتر برآورد گردید. نتایج حاصل از پیش بینی سطح آب زیرزمینی حاکی از افزایش عمق دسترسی به آب زیرزمینی در منطقه دالکی داشته است و این مسئله با توجه به اثراتی که بر روی منابع آب و محیط زیست منطقه دارد به عنوان یک هشدار برای مسئولین منطقه مطرح می باشد.
    کلید واژگان: مدل ترکیبی, تبدیل موجک, سطح آب زیرزمینی, حوضه دالکی, مدل سازی و پیش بینی
    Abazar Solgi *, Heidar Zarei Dr, Farshad Faramarzyan yasuj, Ali Eskandari
    One of the most important factors, in a good management in any field, is having a proper perspective of the upcoming events. There is no exception in water resources management and the environment and awareness of the condition of water resources, in an area, plays a decisive role for planning water and agriculture. In this study, the Adaptive Neural Fuzzy Inference System (ANFIS) was used for the monthly forecast of Dalaki Basin groundwater levels in the province Bushehr in a 12-year period (2002- 2013). In order to improve the results of the model, the wavelet transform was used and the original signal was decomposed to sub-signals. Then, sub-signals were entered, as input, into ANFIS model to obtain the hybrid model, Wavelet-Adaptive Neural Fuzzy Inference System (WANFIS). To forecast the groundwater level of five observed wells has been used, using groundwater levels, precipitation, evaporation, andtemperature. Results showed that hybrid model, WANFIS, has better performance than ANFIS model. Also, it was showed that hybrid model has better performance in estimate extreme points. So, this method, using wavelet theory, increased the performance by 14%. At the end, groundwater levels were estimated by the best model in a year. The results of thepredicted groundwater levels showed that theincrease of having access to groundwater in the Dalaki area. This problem is noted to authorities of the area regarding the effects on water resources and the environment of the area.
    Keywords: Hybrid model, Wavelet Transform, Groundwater Level, Dalaki basin, Modeling, Forecasting
  • فهیمه سرتیپ، فریدون رادمنش، حیدر زارعی، میثم سالاری جزی
    در این تحقیق هدف ارائه یک مدل واسنجی خودکار براساس کلونی مورچه ها برای مدل احتساب رطوبت خاک HMS-SMA می باشد. برای این منظور حوضه معرف کسیلیان به عنوان مطالعه موردی در این تحقیق مد نظر قرار گرفت. در مدل های پیوسته بارش-رواناب، تعدد پارامتر های در نظر گرفته شده مدل، علاوه بر این که سبب دشواری واسنجی به روش سعی و خطا می شوند، امکان واسنجی خودکار بسته نرم افزاری مورد نظر را نیز از بین می برد. الگوریتم بهینه سازی کلونی مورچه ها با تکیه بر تابع شدت احتمالاتی پیوسته می تواند به منظور واسنجی مدل پیوسته بارش-رواناب به کار رود. برای این منظور در تحقیق حاضر با انتخاب مدل پیوسته بارش-رواناب HMS-SMA، برای غلبه بر ضعف موجود از یک برنامه بهینه ساز خارجی (الگوریتم کلونی مورچه ها یا ACOR) جهت برآورد رواناب در مقیاس زمانی شش ماهه در حوضه معرف کسیلیان استفاده شد. برای ارزیابی مدل ارائه شده، از چهار سال آبی برای واسنجی و از چهار سال آبی دیگر برای صحت سنجی مدل استفاده گردید. معیار نش-ساتکلیف به عنوان تابع هدف در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفت که نتایج حاصل در مرحله واسنجی و صحت سنجی همگی در محدوده خوب و قابل قبول واقع شد.
    کلید واژگان: HMS-SMA, الگوریتم کلونی مورچه ها(ACOR), حوضه کسیلیان, واسنجی, نش-ساتکلیف
    Fahimeh Sartip, Fereidoun Radmanesh, Heidar Zarei, Meysam Salari jazi
    Rainfall-runoff simulation models can be used in many water resources applications such as flood control, drought management. Although modeling is both continuous and single-event, continuous modeling has been less important in our country. In continuous models, more hydrological parameters are involved in comparison with single-event models, although this leads to more complicated modeling, but instead of a more realistic conditions of the hydrological system of the watershed will be illustrated and, in continuous systems, the surface water status can be monitored over a long period of time. Single-event models simulate only one incident, hence the moisture content between rainfall events is not considered, in contrast to continuous models of longer periods for estimating the response of the hydrologic information of the basin considered throughout the length of the rainfall events and between them (Lastoria, 2008). The American Hydrological Engineers Center (HEC), along with continuous hydrologic modeling, added the Soil Moisture Accounting (SMA) soil moisture content algorithm based on the PRMS model to the HMS software (Bennett, 1998). In this research, the aim is to provide an automatic calibration model based on the anion colony for the HMS-SMA soil moisture model. In this continuous model, the multiplicity of the considered parameters of the model, in addition to causing the difficulty of calibration by the method of trial and error, which also allows the automatic calibration of the software package to fail. For this purpose, in this research, by selecting a continuous HMS-SMA rainfall-runoff model, an external optimization program (Anion Cluster Algorithm (ACOR)) was used to overcome the weakness.
    Keywords: HMS-SMA, Ant colony optimization algorithm, Kasilian basin, calibration
  • امیر پورحقی، اباذر سلگی *، حیدر زارعی، مهرنوش شهنی دارابی
    بی شک اولین قدم برای مدیریت منابع آب پیش بینی و برآورد جریان رودخانه ها است. در این مطالعه به منظور پیش بینی سری زمانی جریان روزانه و ماهانه ایستگاه های کاکارضا و سراب صیدعلی، مدل های شبکه عصبی مصنوعی و سیستم استتتاج فازی عصبی تطبیقی استفاده شده است. به منظور بهبود نتایج شبیه سازی از آنالیز موجک به عنوان مدل ترکیبی استفاده شد. برای این هدف، سری زمانی جریان و بارش به مدت 12 سال (1392-1380) به وسیله تبدیل موجک به زیر سری های فرکانسی تجزیه شد، سپس این زیرسری ها به عنوان داده های ورودی به مدل های شبکه عصبی مصنوعی و سیستم استتتاج فازی عصبی تطبیقی وارد شد. نتایج بدست آمده حاکی از آن بود که سیستم استتتاج فازی عصبی تطبیقی با میزان خطای کمتر و ضریب همبستگی بیشتر نسبت به روش شبکه عصبی مصنوعی از دقت بالاتری برخوردار است و اعمال تبدیل موجک روی داده های اصلی جریان و بارش باعث بهبود چشمگیر نتایج پیش بینی شد.
    کلید واژگان: شبکه عصبی مصنوعی, سیستم استتتاج فازی عصبی تطبیقی, تبدیل موجک, بارش-رواناب
    Amir Pourhaghi, Abazar Solgi*, Heydar Zarei, Mehrnoush Shehni darabi
    Without a doubt, the first step to manage water resources is accurately predicting of river flow. In This study, to predict time series of daily and monthly of kakareza and sarab seyed ali stations, artificial neural network and Adaptive neuro-fuzzy inference system models is used. the daily and Monthly rainfall and runoff time series of Sarab seyedali and kakareza basins were decomposed into sub-signals in various resolution levels using wavelet analysis and then these sub-signals entered to the ANN and ANFIS models to reconstruct the main forecasted time series. The model results show the high merit of Db-4 wavelet in comparison with the Haar wavelet. Too, results showed that WANFIS model produced better forecasts than either the ANN, WANN, ANFIS models.
    Keywords: ANN, ANFIS, Wavelet Transform, Rainfall-Runoff
نمایش عناوین بیشتر...
سامانه نویسندگان
  • دکتر حیدر زارعی
    دکتر حیدر زارعی
    دانشیار گروه هیدرولوژی و منابع آب، دانشگاه شهید چمران اهواز
اطلاعات نویسنده(گان) توسط ایشان ثبت و تکمیل شده‌است. برای مشاهده مشخصات و فهرست همه مطالب، صفحه رزومه ایشان را ببینید.
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