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 محمد مهدی آرتیمانی

  • محمدمهدی آرتیمانی، حسین زینی وند*، ناصر طهماسبی پور

    با توجه به اهمیت شناخت و آگاهی از وضعیت بیلان آبی حوزه های آبخیز و تحلیل رفتار هیدرولوژیکی حوضه ها، برای برنامه ریزی و اجرای طرح های مرتبط با آب، لزوم استفاده از فناوری های نوین در پیش بینی مولفه های بیلان آبی بیش از پیش مشهود است. بر این اساس در حوزه آبخیز کشکان با بکارگیری مدل هیدرولوژیکی TOPKAPI-X مولفه های بیلان آب حوضه بر اساس طراحی شبکه سلولی شبیه سازی گردید. نقشه های، کاربری اراضی، نقطه خروجی، بافت خاک، مدل ارتفاعی رقومی و سری های زمانی پیوسته دما، بارش و دبی در گام زمانی روزانه ورودی های اصلی مدل می باشند. مدل در هر شبکه سلولی با توجه به پارامترهای موثر در بیلان آبی، موازنه بیلان آبی کل دوره را برقرار می نماید. واسنجی مدل برای 15 سال ابتدایی دوره آماری (1999 تا 2014 میلادی) و اعتبارسنجی مدل برای دوره 6 ساله انتهایی (2014 تا 2020میلادی) لحاظ شده است. بر طبق نتایج شبیه سازی  02/27  و 28/43 درصد کل بارش حوضه کشکان بصورت رواناب کل از حوضه خارج شده (به ترتیب در دوره واسنجی و اعتبارسنحی) که با داده مشاهداتی در ایستگاه آبسنجی خروجی حوضه مطابقت دارد. در ادامه برای ارزیابی کارایی مدل، مقادیر شبیه سازی شده در هر دو دوره آماری با استفاده از داده های مشاهداتی بارش و دبی مورد مقایسه قرار گرفت. روش های آماری همانند معیار ارزیابی ناش- ساتکلیف نشان داد مدل TOPKAPI-X با دقت نسبتا خوبی (ضریب بالای 60 درصد) مولفه های بیلان آبی نظیر تبخیر واقعی و پنانسیل، نفوذ و مقدار رواناب خصوصا رواناب کل را در این حوضه پیش بینی نمود.

    کلید واژگان: مدل توزیعی مکانی, شبیه سازی جریان, حوزه آبخیز کرخه, TOPKAPI-X}
    Mohammad Mahdi Artimani, Hossein Zeinivand *, Nasser Tahmasebipour

    Considering the importance of knowing and awareness of the watersheds water balance status, and analyzing the hydrological behavior of watersheds for planning and implementing water-related projects, the need to use new technologies in predicting water balance components is more evident than ever. Based on this, in the Kashkan basin by utilizing the TOPKAPI-X hydrological model, the water balance components of the basin were simulated according to the cellular network design. Digital maps of the basin, land use, outlet point, soil texture, elevation, and continuous time series of temperature, precipitation, and discharge in the daily time step are the main inputs of the model. The model in each cell network balances the water balance of the entire period. Model calibration was done for the 15 years of the statistical period (1999 to 2014) and model validation for the 6-year period (2014 to 2020). The results showed that 27.02 and 28.43 percent of the total precipitation of the Kashkan basin was discharged from the basin as total runoff (respectively for calibration and validation periods), which is consistent with the observation data at the outlet hydrometry station. Next, to evaluate the efficiency of the model, the simulated values in both statistical periods were compared to the observational discharge. Statistical methods such as the Nash-Sutcliffe evaluation criteria showed that the TOPKAPI-X model predicted the water balance components such as actual and potential evapotranspiration, infiltration, and the amount of runoff, especially the total runoff, in this basin with relatively good accuracy (coefficient above 60%).

    Keywords: Spatially Distributed Model, Flow Simulation, Karkhe Basin, TOPKAPI-X}
  • محمدمهدی آرتیمانی، حسین زینی وند*، ناصر طهماسبی پور
    مقدمه

    ناهمگنی موجود در آبخیزها و غیر خطی بودن رفتارهای هیدرولوژیکی، شناخت کامل روابط موجود در آنها را بسیار پیچیده و مشکل ساخته است. از این رو، ارزیابی این سیستم ها، نیاز به فرایند مدل سازی دارد. با توجه به توسعه زبان های برنامه نویسی و ارائه الگوریتم های بهینه و کارا جهت حل مسائل دیفرانسیلی در چند دهه اخیر، مدل های هیدرولوژیکی/هیدرولیکی جایگاه خاصی در مطالعات هیدرولوژی پیدا کرده و بر این اساس، به کارگیری مدل های شبیه سازی بارش-رواناب، برای پیش بینی سیل مورد توجه محققین قرار گرفته است. این امر سبب شده تا مدل های متنوعی جهت شبیه سازی فرایند بارش-رواناب توسعه یابند. یکی از مدل های موفق در این زمینه، مدل TOPKAPI-X است. این مدل در دهه 90 میلادی در دانشگاه بولونیا توسط پروفسور Todini به صورت یک مدل بارش-رواناب توزیعی مکانی قابل کاربرد در سطح حوزه آبخیز توسعه داده شد. از ویژگی های مهم مدل های توزیعی مکانی این است که می توان نتایج شبیه سازی مدل را در هر نقطه از حوزه آبخیز استخراج نموده و بر خلاف مدل های یکپارچه که کل حوزه آبخیز را یک واحد در نظر می گیرند، اجازه تفکیک بندی در هر نقطه از حوضه را می دهد. بنابراین، در این پژوهش بعد از واسنجی و اعتبارسنجی مدل فیزیکی-توزیعی TOPKAPI-X در حوزه آبخیز گاماسیاب، نسبت به بهینه سازی مدل در منطقه پژوهش جهت برآورد دبی روزانه اقدام می شود.

    مواد و روش ها

    حوزه آبخیز گاماسیاب در غرب کشور و در نواحی شمالی رشته کوه زاگرس، در شمال حوضه سد کرخه و عمدتا در محدوده استان های همدان و کرمانشاه قرار دارد. مناطق کوهستانی این حوضه بیشتر در قسمت های شمالی و جنوبی متمرکز شده اند و مناطق پست و جلگه ای آن بیشتر در بخش های میانی و جنوب غربی حوضه قرار دارند. در این پژوهش از مدل TOPKAPI-X برای شبیه سازی رواناب در حوزه آبخیز گاماسیاب استفاده شد. برای این منظور، ابتدا مرز حوضه با استفاده از مدل رقومی ارتفاعی (DEM) با وضوح 30 متر، نقشه کاربری اراضی، بافت خاک، شبکه آبراهه حوزه آبخیز و مولفه های اقلیمی در مدل TOPKAPI-X وارد شد. پس از معرفی مکان حوضه، از محل خروجی حوضه (ایستگاه هیدرومتری) برای شبیه سازی جریان استفاده شد. در این مدل بارش-رواناب، داده های سری زمانی پیوسته در گام زمانی روزانه در نظر گرفته شد. برای اجرای مدل در حوضه، سری زمانی دبی، بارش و دمای روزانه در دوره آماری 21 ساله در 13 ایستگاه هواشناسی و یک ایستگاه هیدرومتری داخل و خارح حوضه طی سال های 1999 تا 2020 بهره برده شد. پس از چندین بار اجرای مدل، هر بار پارامترهای کلی مدل به صورت دستی و سعی و خطا تغییر می کرد تا در نهایت، با در نظر گرفتن مقادیر مناسب معیارهای ارزیابی ناش-ساتکلیف و اریب مدل برای حوضه، مقادیر بهینه پارامترهای مدل به دست آمد.

    نتایج و بحث:

    این پژوهش، به منظور تحلیل بارش-رواناب یکی از زیرحوضه های اصلی حوضه آبخیز سد کرخه با استفاده از مدل TOPKAPI-X در مقیاس زمانی روزانه انجام شده است. در محیط نرم افزار TOPKAPI-X با استفاده از نقشه های ورودی و داده های مشاهداتی بارش، دما و دبی، واسنجی مدل انجام شد. مقایسه ظاهری هیدروگراف های مشاهداتی و شبیه سازی شده، امکان ارزیابی کلی و سریع دقت مدل ها را فراهم می کند. نتایج گرافیکی مقایسه دبی حاصل از اجرای مدل TOPKAPI-X با پارامترهای واسنجی شده و دبی اندازه گیری شده در حوضه گاماسیاب نشان داد که این مدل، توانایی خوبی در برآورد دبی روزانه این حوضه را دارد. اما در برخی موارد دبی های شبیه سازی شده بیشتر از دبی مشاهده شده است. چهار معیار NSE، R، BIAS و RMSE برای ارزیابی مدل استفاده شده است. برای حوزه آبخیز گاماسیاب مقدار معیار ناش-ساتکلیف در دوره واسنجی (2014-1999) برابر 0.697 و در دوره اعتبارسنجی (2020-2014) برابر 0.660 محاسبه شد. بنابراین، می توان نتیجه گرفت که این مدل در حوضه مورد مطالعه، در شبیه سازی جریان عملکرد خوبی دارد.

    نتیجه گیری

    اهمیت مدل های هیدرولوژیکی برای مدیریت منابع آب، ارزیابی کیفیت مطالعات اجرایی و درک فرایندهای هیدرولوژیکی کاملا مشخص است. مدل های هیدرولوژیکی ابزارهای مهمی هستند که به دانشمندان و همچنین سیاستگذاران اجازه می دهد تا بر اساس شبیه سازی رفتار حوضه، تصمیم گیری کنند. بنابراین، با توجه به افزایش تقاضا برای آب و تاثیر تغییرات آب و هوایی، شبیه سازی هیدرولوژیکی توسط مدل ها از ابزارهای مدیریت آب در آینده خواهند بود. نتایج مطالعه حاضر نشان داد که مدل TOPKAPI-X پتانسیل بالایی در شبیه سازی رواناب در حوزه آبخیز انتخابی دارد. بنابراین، با توجه به قابلیت های آن، استفاده از این محیط به عنوان یک ابزار مدل سازی برای حوزه های آبخیز پیشنهاد می شود.

    کلید واژگان: بارش-رواناب, دبی اوج, شبیه سازی هیدرولوژیکی, مدل توزیعی مکانی, واسنجی مدل}
    Mohammad Mahdi Artimani, Hossein Zeinivand *, Nasser Tahmasebipour
    Introduction

    Due to the heterogeneity in watersheds and the non-linearity of hydrological behaviors, it is very complicated and difficult to fully understand the relationships within watersheds. Therefore, in evaluating these systems, a modeling process is necessary. Over the last few decades, hydrological/hydraulic models have become essential in hydrology studies due to the development of programming languages and the provision of optimal and efficient algorithms for solving differential problems. The application of rainfall-runoff simulation models for flood events has been extensively studied by researchers in the field of water and soil protection, leading to the development of various models to simulate rainfall-runoff processes. One of the successful models in this field is the TOPKAPI-X model. This model was created in the 1990s at the University of Bologna by Professor Todini as a distributed rainfall-runoff model in watersheds. An important feature of distributed models is their ability to simulate components at any point of the watershed, allowing results to be extracted at any required point. Unlike lumped models that consider the entire watershed as a single unit, distributed models allow spatial distribution at any point in the watershed. Therefore, in this research, after calibrating and validating the TOPKAPI-X physical-distributed model in the studied basin, the model was optimized for flood estimation.

    Materials and methods

    The Gamasiab basin is located in the west of Iran, in the northern region of the Zagros mountain ranges, to the north of the Karkheh dam basin, and primarily within the territories of Hamadan and Kermanshah provinces. The mountainous regions of this basin are mainly concentrated in the northern and southern parts, while its lowlands and plains are mostly located in the middle and southeastern parts of the basin (Ministry of Energy, 2014). In this research, the TOPKAPI-X model was used to simulate floods in the Gamasiab watershed. First, the watershed boundary was delineated using a digital elevation model (DEM) with a resolution of 30 meters. Land use maps, soil texture, watershed network, and climatic components were entered into the TOPKAPI-X model. The outlet location of the basin (hydrometric station) was used to simulate the flow using the TOPKAPI-X distributed hydrological model. Continuous time series data on a daily time step were used in this rainfall-runoff model. Specifically, daily rainfall data from 13 rain gauge stations and temperature data from 4 synoptic stations during the statistical period (1999 to 2020) were used to simulate the flow. After running the model several times, the general parameters were manually adjusted each time until the optimal values of the general parameters were obtained by considering the appropriate values of the evaluation criteria (NS and Bias) for the basin.

    Results and discussion

    This research was conducted to analyze the flood discharge of one of the main sub-basins of the Karkheh dam basin using the TOPKAPI-X model on a daily time scale. In the TOPKAPI-X software environment, simulations were performed during the calibration period using input maps and observational rainfall, temperature, and discharge data. A visual comparison of the observed and simulated hydrographs allows for a general and quick evaluation of the model's accuracy. The graphical results of the comparison between the discharge generated by the TOPKAPI-X model with the calibrated parameters and the measured discharge in the Gamasiab basin were presented. The TOPKAPI-X model has the ability to estimate the maximum daily flow rates of the Gamasiab basin; however, some of the simulated flow rates are higher than the observed flow rates. Four criteria—NSE, R, BIAS, and RMSE—were used to evaluate the model. The evaluation results of the TOPKAPI-X model indicate the accuracy of flow simulation, with a Nash-Sutcliffe criterion of 0.697 during the calibration period (1999-2014) and 0.660 during the validation period (2015-2020) for the Gamasiab basin. Therefore, it can be concluded that this model has good performance for flow simulation.

    Conclusions

    The importance and usefulness of hydrological models for water resources management, understanding hydrological processes, and conducting impact assessment studies is clear. Hydrological models are crucial tools that enable scientists and policymakers to make informed decisions based on simulations of watershed behavior. Considering the increasing demand for water and the impact of climate change, hydrological simulation will be one of the essential methods for future water management. The results of this study showed that the TOPKAPI-X model has potential in simulating runoff in the selected basin. Due to the capabilities of the TOPKAPI-X distributed hydrological model, this software is recommended as a modeling tool for other basins.

    Keywords: Hydrological Simulation, Model Calibration, Peak Discharge, Rainfall-Runoff, Spatially Distributed Model}
  • محمدمهدی آرتیمانی، حسین زینی وند*

    در بسیاری از مناطق، پایداری بوم سازگان و امنیت محیط زیست شکننده تر شده است. در چند سال اخیر، مطالعات و برنامه ریزهای مختلفی در جهت حفظ منابع طبیعی و دست یابی به توسعه پایدار صورت گرفته است. بنابراین، هدف پژوهش حاضر، ارزیابی سطح پایداری حوزه آبخیز بوجین است. یکی از روش های ارزیابی پایداری حوزه آبخیز استفاده از مدل مفهومی فشار-حالت-پاسخ (PSR) است. مدل علی-معلولی PSR به کمک شاخص WSI در قالب چهار زیرشاخص هیدرولوژی، محیط زیست، حیات و سیاست گذاری به ارزیابی پایداری حوزه آبخیز مورد نظر به صورت عددی می پردازد. در این روش با در نظر گرفتن اطلاعات و داده های موجود برای هرکدام از زیرشاخص ها، مقادیر پارامترها در سه بعد فشار، حالت و پاسخ تعیین و در دامنه امتیازدهی از صفر تا یک و در پنج طبقه به حالت کمی تبدیل می شوند. زیرشاخص ها بر اساس سه پارامتر مدل مفهومی در یک دوره 10 ساله برای حوزه آبخیز بوجین مورد بررسی قرار گرفت. شاخص WSI در سه سطح پایین، متوسط و بالا برای پایداری حوزه آبخیز محاسبه شد. نتایج نشان داد پارامتر فشار با امتیاز 75/0 و پارامتر پاسخ با امتیاز 63/0 بیش ترین و کم ترین امتیاز را برای ارزیابی پایداری حوزه آبخیز بوجین به خود اختصاص داده اند که نشان دهنده پاسخ مناسب جهت کاهش فشار وارده به بوم سازگان است. زیرشاخص هیدرولوژی و محیط  زیست به ترتیب با امتیاز 16/0 و یک کم ترین و بیش ترین اولویت را جهت مدیریت بوم سازگان حوزه آبخیز دارند. طبق نقشه های توزیع پراکنش شاخص ارزیابی پایداری در سامانه های عرفی حوزه آبخیز در دوره زمانی 1385، 1390 و 1395 مشخص شد در شروع دوره مقدار شاخص سطح پایداری حوزه آبخیز در سطح متوسط به پایین بوده (امتیاز 59/0) و در میانه دوره متوسط (امتیاز 62/0) و برای پایان دوره زمانی به طبقه متوسط به بالا (امتیاز 7/0) ارتقاء یافته است. ارزیابی پایداری آبخیزها با استفاده از مدل PSR برای ارائه راه کارهای مدیریتی بسیار کاربردی است. زیرا متناسب با ماهیت مدل به تبیین ابعاد مشخصی از سلامت حوزه آبخیز پرداخته می شود که در این بین کسب امتیاز 7/0 برای شاخص WSI در کل حوزه آبخیز بوجین نشان داد سطح پایداری در این حوزه آبخیز در دوره 10 ساله در سطح متوسط قرار گرفته و لازم است توجه بیش تری به ارتقای سطح پایداری و سلامت حوزه آبخیز مذکور شود.

    کلید واژگان: توسعه پایدار, بوم سازگان, سلامت حوزه آبخیز, WSI}
    Mohammadmehdi Artimani, Hossein Zeinivand *
    Introduction

    In many regions, ecosystem sustainability and environmental security have become more fragile. Because watersheds are dynamic systems, their hydrological function and health are constantly changing under the influence of land use, climate change, and human interventions. Since the destruction of the ecosystems of a watershed has harmful economic and social consequences, in recent decades there has been a general tendency to evaluate the relative conditions or health of watersheds on a national and local scale. Ecologists have paid special attention to the study of how natural resource ecosystems respond to different types of stress caused by human activities. The watershed sustainability index (WSI) can be considered as an effective tool in watershed management including priorities monitoring changes and influencing factors on ecosystem management. In recent years, various studies and plans have been conducted to preserve natural resources and achieve sustainable development. The sustainability of watersheds includes four important goals of regulating the water flow regime, maintaining and improving water quality, maintaining the ecological quality of plants and animals, and energy resources. In this context, the pressure-state-response (PSR) model has been introduced and used for a comprehensive assessment of the health of an ecosystem. The conceptual model of PSR was developed using a set of criteria expressing environmental performance. This study aimed to evaluate the sustainability level of the Bujin watershed.

    Materials and methods

    One of the methods for evaluating watershed sustainability is the use of the conceptual pressure-state-response model (PSR). Applying the causal-effect PSR model using theWSI criteria in the form of four sub-criteria of hydrology (qualitative and quantitative), environment, life, and policy-making, one can evaluate the sustainability of the watershed numerically. In this method, considering the available data and information to investigate each sub-criteria, the parameter values are determined in three modes of pressure, state, and response, and in the scoring range from zero to one, five categories are converted to quantitative mode. Therefore, the PSR framework has three types of criteria: pressure criteria that evaluate environmental pressure resulting from human activities (waste, sewage), and state criteria that express environmental conditions (water quality). and the response criteria that evaluate the society's reactions (water quality) and the response criteria that evaluate the society's responses (policies, laws, management). The sub-criteria and parameters used in this research were determined based on the index selection criteria published by the HCTF Habitat Protection Fund in 2003. Sub-criteria were investigated based on three conceptual model parameters in 10 years for the Bujin watershed. The WSI criteria were calculated at three low, medium, and high levels to assess the watershed sustainability.

    Results and Discussion

    According to the results, the value of the pressure parameter and the quantitative status of the basin's hydrology in terms of available water variable is in class (C), i.e. in the range of 3400 > AW > 1700, which is a poor condition. The average scores were obtained for the water quality part (0.583), which shows the average to low status. The average score for the hydrology sub-criterion was 0.375, which indicates a poor situation in this region. The values of pressure, state, and response parameters for the sub-criterion of life in the Bujin watershed, during the 10 years studied, indicate a change in the state from weak to moderate. The results also showed that the pressure parameter with a score of 0.75 and the response parameter with a score of 0.625 had the highest and lowest scores for evaluating the sustainability of the Bujin watershed, respectively, indicating an appropriate response to reduce the pressure applied to the ecosystems. Sub-hydrology index with a score of 0.16 and environment with a score of 1 had the lowest and highest priority for the management of the basin ecosystem. According to the distribution maps of the criterion for evaluating watershed sustainability in conventional watershed systems during the period (2006-2016), the standard level of watershed sustainability at the beginning of the period was lower than the middle class (score 0.59) and in the middle of the period was in the middle class (score 0.62) and for the end of the period, it was upgraded to the upper than the middle class (score 0.7).

    Conclusion

    The priorities of achieving sustainable development (the priority in improving the conditions to promote the level of sustainability and achieve sustainable development) are different, and it is important to know which sub-criterion should be improved first and which parameter the decision-makers should pay attention to avoid wasting time, money and energy, and to take faster development steps in an area. Evaluation of relative conditions of watershed sustainability using the PSR model is very useful for providing appropriate management strategies because according to the nature of the conceptual model, a specific dimension of watershed health is explained. Bujin watershed has an unstable condition in the sub-index of hydrology and a good condition in the sub-index of life and human development, although, for this watershed, obtaining a score of 0.7 for WSI criteria in the whole watershed showed that the level of watershed sustainability in the 10 years is in the middle class and it is necessary to pay more attention to improve the level of sustainability and health of the watershed.

    Keywords: Ecosystems, Sustainable Development, Watershed Health, WSI}
  • محمد مهدی ارتیمانی*، حسین زینی وند، ناصر طهماسبی پور

    پیش بینی ذوب برف در حوزه های کوهستانی نقش مهمی در مدیریت منابع آبی ایفا می کند. لذا هیدرولوژی برف در این مناطق از اهمیت زیادی برخورداراست. در این پژوهش به دلیل نبود داده برف در حوزه بوجین از مدل SRM و HBV برای شبیه سازی ذوب برف استفاده گردید. ابتدا داده های دبی، بارش در دوره آماری 1387 تا 1389 تهیه و صحت سنجی گردید. به منظور پایش زمانی و مکانی سطح پوشش برف در مدل SRM، از داده های سنجندهMODIS در فواصل زمانی یک روزه استفاده شد. برای اجرای مدل ها خصوصیات فیزیکی حوزه به کمک نرم افزار ArcGIS به دست آمد. با اجرای مدل های SRM و HBV شبیه سازی ذوب برف انجام شد. مقادیر پارامترهای مدل ها در مرحله واسنجی تدقیق و به کمک مقادیراصلاح شده در مرحله واسنجی، در سال دوم مرحله اعتبارسنجی انجام شد. میزان ضریب تبیین (R2) به دست آمده برای مدل های SRM و HBV در مرحله واسنجی به ترتیب برابر 71/0 و 61/0 و مقدار 72/0 و 69/0 برای مرحله اعتبار سنجی به دست آمد. این نتایج به همراه سایر معیارهای ارزیابی همانند نش - ساتکلیف(ضریب 71/0 برای مدل SRM و 61/0 برای مدل HBV در مرحله اعتبار سنجی)، دقت خوب مدل ها در شبیه سازی رواناب را نشان داد. همچنین مدل SRM به دلیل استفاده از تصاویر ماهواره ای، نسبت به مدل HBV عملکرد قابل قبول تری در شبیه سازی رواناب حاصل از ذوب برف از خود نشان داد.

    کلید واژگان: بوجین, ذوب برف, شبیه سازی رواناب, SRM, HBV}
    Mohammad Madih Artimani *, Hosian Zeinivand, Nasar Tahmasebipour

    The snow melt forecast in mountainous basins plays an important role in the management of water resources. For this reason, snow hydrology in mountainous areas is of great importance. In this study, due to the lack of snow data in the Bujin area, SRM and HBV models were used to simulate snow melting. At first, rainfall data, precipitation data was prepared and verified during the period of Water Year 1387 until 1389. The MODIS sensor data was used in one-day time intervals to monitor the time and location of snow cover surface in the SRM model. ArcGIS software was used to implement the physical properties of the domain. Implementation of SRM and HBV models was performed using snow melt simulation. Then, using the results of the values of the parameters in the calibration step, the validation step was performed. The estimation rate of the R2 parameter obtained by the SRM and HBV model for the Bujin area is about 0.71 and 0.61 for calibration and about 0.72 and 0.69 for validation steps, so that these results, together with the values of the other evaluation criteria such as Nash-Sutcliff (coefficient of 0.71 for SRM model and 0.61 for HBV model at validation stage), showed good accuracy of models in runoff simulation. Also, the SRM model, due to the use of satellite images, showed a more reliable performance in snowmelt runoff simulation than the HBV model in this basin.

    Keywords: Bojin, SRM, HBV, Simulation Runoff, SNOWMELT}
  • مهدی سپهری *، سید عباس عطاپور فرد، علیرضا ایلدرومی، حمید نوری، صبا گودرزی، محمد مهدی آرتیمانی، مرتضی سلگی
    برآورد دبی اوج به عنوان یکی از مباحث اصلی در مدیریت منابع آبی و سیلاب نقش اساسی در طراحی سازه های آبی و اقدامات بیومکانیکی در حوزه های آبخیز دارد، به طوری که برآورد صحیح آن نقش اساسی در موفقیت کار های اجرایی دارد. در این بررسی، سعی شده با استفاده از روش های هوش مصنوعی (شبکه عصبی MLP، ترکیب شبکه عصبی MLP و شبکه SOFM، GRNN، ترکیب خوشه بندی FCM و ANFIS) دبی بیشینه رودخانه یلفان در محل ایستگاه هیدرومتری برآورد شود. به این منظور، در این دو مدل هشت متغیر که شامل بارندگی مربوط به روز وقوع سیل، بارندگی های پنج روز قبل، دبی پایه در روز وقوع سیل و CN حوضه به عنوان پارامتر های ورودی و دبی پیک به عنوان خروجی در نظر گرفته شده است. سپس، با استفاده از روش هوش مصنوعی و پیش پردازش داده ها، ساختار بهینه مدل ها با استفاده از داده های ورودی و خروجی و با ملاک قراردادن معیار های ارزیابی، به روش سعی و خطا تعیین شد. نتایج نشان داد که شبکه عصبی پرسپترون چند لایه (MLP) عملکرد بهتری در برآورد دبی سیلاب نسبت به مدل ترکیبی ANFIS+FCM ،MLP+SOFM ،GRNN در حوضه یلفان دارد.
    کلید واژگان: خوشه بندی, دبی اوج, شبکه عصبی, ANFIS, GRNN, MLP, SOFM}
    Mehdi Sepehri *, Seyyed Abbas Atapourfard, Alireza Ildoromi, Hamid Nori, Saba Goodarz, Mohammadmehdi Artimani, Morteza Solgi
    Peak flow estimation is one of the major issues in water resources and flood management that have basic role in the design of hydraulic structures and biomechanics activities in basins. So that a proper assessment has a basic role in the success of administrative works. In this paper, using artificial intelligence methods (MLP Neural Network, the mixture of SOFM with MLP, the mixture of FCM with ANFIS) to estimate Yalfan River’s peak discharge in hydrometer local station. For these models, eight variables have been considered as the inputs that includes rainfall amount in the occurrence time of flood, rainfall of five days ago from occurrence of flood, curve number of the basin (CN), basic discharge and finally peak discharge are considered as the output. In the artificial intelligences after preprocessing of the data, the optimal structure of the models are determined with input and output data, evaluation criteria and trial and error. At the end, the MLP model had better performance compared to ANFIS+FCM, MLP+SOFM, GRNN models.
    Keywords: ANFIS, Clustering, GRNN, MLP, Neural network, Peak flow, SOFM, Yalfan}
  • الگوریتم ترکیبی شبکه عصبی و ژنتیک راهی برای برآورد دبی سیلاب / برآورد میزان تبخیر و تعرق در ارتباط با تغییرات اقلیمی در حوضه آبریز دریاچه ارومیه
    مهدی سپهری، علیرضا ایلدرومی، سید زین العابدین حسینی، حمید نوری، فاطمه محمد زاده، محمد مهدی آرتیمانی
    برآورد سریع و صحیح دبی اوج به عنوان یکی از مباحث اصلی در مدیریت منابع آبی و سیلاب نقش اساسی در طراحی سازه های آبی و اقدامات بیو مکانیکی در حوضه های آبخیز دارد. به طوریکه یک برآورد صحیح آن نقش اساسی در موفقیت کار های اجرایی دارد. در این بررسی سعی شده با استفاده از روش هوش مصنوعی(ترکیب شبکه عصبی پرسپترون چند لایه و الگوریتم ژنتیک) دبی حداکثر رودخانه یلفان در محل ایستگاه هیدرومتری و رسوب سنجی یلفان برآورد گردد. به این منظور در این دو مدل 8 متغیر که شامل بارندگی مربوط به روز وقوع سیل، بارندگی های 5 روز قبل، دبی پایه در روز وقوع سیل وCN حوضه به عنوان پارامتر های ورودی و دبی پیک به عنوان خروجی در نظر گرفته شده است. سپس با استفاده از روش هوش مصنوعی و پیش پردازش داده ها، ساختار بهینه مدل با استفاده از داده های ورودی و خروجی و با ملاک قرار دادن معیار های ارزیابی، به روش سعی و خطا تعیین گردید. در نهایت در مدل تلفیقی شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک، پس از تعیین مدل بهینه شبکه عصبی، نتیجه مدل به الگوریتم ژنتیک وارد گردید. نتایج نشان داد که مدل ترکیبی شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک عملکرد خوبی در برآورد دبی سیلاب در حوزه یلفان دارد.
    کلید واژگان: دبی اوج, شبکه عصبی, الگوریتم ژنتیک, یلفان}
    Mehdi Sepehri, Ali Reza Iildoromi, Seyed Zeynalabedin Hosseini, Hamid Nori, Fateme Mohammadzade, Mohammad Mehdi Artimani
    Fast and accurate estimation in Peak flow is one of the major issues in water resources management that have basic role in the design of hydraulic structures and biological activities in drainage basins. So that a proper assessment has a basic role in the success of administrative tasks. In this paper, using artificial intelligence methods (Multi-layer Perceptron Neural Network and the mixture of Multi-layer Perceptron Neural Network with genetic algorithm) to estimate yalfan river, s peak discharge in Yalfan,s sediment and hydrometer local gaging station. For these two models, 8 variables have been considered as the inputs that includes rainfall related to day of peak flow,5 days rainfall that occurs before of the flooding day, curve number of the basin(CN) and base discharge and finally peak discharge is considered as the output. With artificial intelligence after preprocessing of the data, the optimal structure of the model is determined with input and output data by evaluation criteria and trial and error. In the final, with the mixture of artificial network and genetic algorithm model, the optimum neural network model was determined which results were an input to genetic algorithm model, this has been a good performance in runoff forecasting in Yalfan Basin.
    Keywords: Peak flow, Neural network, Genetic algorithm, Yalfan}
  • محمد مهدی آرتیمانی، حسین زینی وند*، ناصر طهماسبی پور، علی حقی زاده
    امروزه با توجه به اهمیت شناخت و آگاهی از وضعیت بیلان آبی حوزه های آبخیز و تحلیل رفتار هیدرولوژیکی حوزه ها خصوصا حوزه های بدون ایستگاه آبسنجی، جهت برنامه ریزی و اجرای طرح های آبی، لزوم استفاده از فناوری های نوین در پیش بینی مولفه های بیلان آبی بیش از پیش مشهود می باشد. بر این اساس در حوزه آبخیز گاماسیاب (در جنوب استان همدان و کرمانشاه) با بکارگیری مدل هیدرولوژیکی SWAT به کمک تکنیک های نرم افزاری همچون GIS مولفه های بیلان آب حوزه بر اساس طراحی شبکه سلولی شبیه سازی گردید. نقشه های رقومی کاربری اراضی، بافت خاک، ارتفاعی وسری های زمانی پیوسته دما، بارش، تبخیر و تعرق و دبی در گام زمانی روزانه ورودی های اصلی مدل می باشند. مدل در هر شبکه سلولی با توجه به پارامتر های موثر در بیلان آبی، موازنه بیلان آبی کل دوره را برقرار، و در ادامه مولفه های بیلان خصوصا رواناب را در حوزه شبیه سازی می نماید. واسنجی مدل برای 20 سال انتهایی دوره آماری (1370تا1389) و اعتبارسنجی مدل برای دوره 5 ساله ابتدایی (1365تا1369) لحاظ شده است. برطبق نتایج شبیه سازی 28 درصد کل بارش حوزه بصورت رواناب کل از حوزه خارج شده که با داده مشاهداتی در ایستگاه آبسنجی خروجی حوزه مطابقت دارد. در ادامه برای ارزیابی کارایی مدل، مقادیر شبیه سازی شده در هر دو دوره آماری با استفاده از داده های مشاهداتی بارش، تبخیر و دبی مورد مقایسه قرار گرفت. روش های آماری همانند معیار ارزیابی ناش- ساتکلیف نشان داد مدل SWAT با دقت خوبی (ضریب بالای 60 درصد) مولفه های بیلان آبی نظیر برگاب، ذخیره چالابی، نفوذ و مقدار رواناب خصوصا رواناب کل را در این حوزه پیش بینی نمود
    کلید واژگان: شبیه سازی جریان, مدل SWAT, آمار روزانه, گاماسیاب}
    Hosein Zeynivand*, Naser Tahmasebipoor
    For planning and implementing water-related projects, applying new models and methods is necessary to determine water balance components in basins. Therefore, in this research daily runoff of the Gamasiab basin in the south of Hamadan and Kermanshah provinces was simulated based on cellular network using the spatially semi-distributed SWAT hydrological model in a GIS environment. Digital maps of elevation (DEM), land use, and soil texture and continuous time series of temperature, precipitation, evapotranspiration and discharge were the main model inputs. The model simulates all water balance components in each hydrologic response unit (HRU) and sub-basin using rainfall, temperature and evaporation data. Calibration of model parameters was done for the last 20 years of the studied period (1990-2009) and validation of the model was performed for the first 5 years (1984 to 1989). Based on the results of the simulation, 28% of the area’s total rainfall is discharged from the basin as runoff which nearly matches the data observed at the hydrometric outlet station. Subsequently, to evaluate the model’s performance, simulated values of precipitation, evaporation and discharge were compared with observed data. There was a good agreement between observed and simulated data based on the Nash-Sutcliffe efficiency index (0.6). Hence, it can be concluded that, this model is able to simulate surface and subsurface runoff, deep infiltration and evapotranspiration in the Gamasiab basin.
    Keywords: Flow simulation, SWAT model, Daily statistics, Gamasiab}
  • حمید نوری، علیرضا ایلدرومی، مهدی سپهری، نبی الله سپهری، محمد مهدی آرتیمانی
    سیل یکی از بلایای طبیعی است که به خودی خود به وجود نمی آید، بلکه اغلب، چگونگی تغییر کاربری اراضی موجب بروز آن می شود و هرساله خسارت های جانی و مالی فراوانی ایجاد می کند. در این مطالعه در حوضه گنبدچای برای بررسی تاثیر عملیات مکانیکی آبخیزداری بر پهنه بندی سیل، ابتدا با استفاده از روش فازی سازی و AHP و ترکیب چهار نقشه شیب، ارتفاع، کاربری اراضی و نفوذپذیری نقشه پایه تهیه شد و در قدم بعدی با تعیین جانمایی عملیات مکانیکی و تفکیک بندی این عملیات بر اساس ارتفاع سدها و تعیین دامنه تاثیر هر یک از این عملیات مکانیکی با استفاده از خطوط تراز ارتفاعی، نقشه مربوط به دامنه تاثیر عملیات آبخیزداری تهیه شد. در نهایت با تلفیق نقشه مربوط به دامنه تاثیر عملیات آبخیزداری با نقشه پایه به بررسی پهنه بندی سیل در منطقه مطالعه شده پرداخته شد. نتایج گرچه تاثیر مثبت حدود 9 درصدی عملیات آبخیزداری را بر کاهش خطرات ناشی از سیل نشان می دهد، این نتایج در صورت پراکنده بودن مناسب این عملیات و تعداد کافی می توانست تاثیر بیشتری از خود نشان دهد.
    کلید واژگان: بهنه بندی سیل, عملیات مکانیکی, فازی سازی, گنبد چای, AHP}
    Hamid Noori, Ali Reza Iildoromi, Mahdi Sepehri, Nabiolah Sepehri, Mohammad Mahdi Artimani
    The flood is one of the natural disasters that doesnt create itself but the landuse change will be caused it that makes a lot of human and financial losses every year. In this study in gonbad chi basin to assess the impact of Watershed mechanical operation on flood mapping used fuzzy method and AHP method and composition of slope mapping, landuse, Permeability and flow accumulation that called base mapping. In next setp by determining thelocation ofmechanicaloperations andseparationofthe operationaccordingto dam height and determine the extent of the effect of the mechanical operation using elevation contour lines, the mapping of impact of watershed management operations was prepared. In the end with composition of base mapping with impact of mechanicaloperations, a new map that called flood mapping is created. Although the results have a positiveapproximately9% impact on reducing the risks of flood but these results in a sufficient number of suitable structures would be more effective than showed.
    Keywords: Flood mapping, Gonbad chi, Fuzzy, AHP, Mechanical operations}
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