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:

vahedberdi sheikh

  • حسن رضایی مقدم*، واحدبردی شیخ، مریم آذرخشی، محسن حسینعلی زاده، جهانگیر محمدی
    مقدمه و هدف

    برنامه ریزی های کلان و منطقه ای نیازمند داده های اندازه گیری شده از متغیرهای محیطی از جمله رواناب و رسوب معلق خروجی از آبخیزها است. داده، پایه و اساس تولید اطلاعات و دانش است و مدیریت علمی یک سیستم بدون پایش و اندازه گیری آن مقدور نیست. مدیریت سیستم آبخیز و منابع آب نیز از این قاعده کلی مستثنی نیست. با توجه به توسعه اقتصادی - اجتماعی جوامع، تغییرات اقلیمی و فشار فزاینده بر منابع طبیعی و آبخیزها و بالتبع افزایش سیلاب ها و رسوبات ناشی از آن ها، در آینده نزدیک، احتمالا الزام بیشتری برای دستیابی به اطلاعات صحیح تر درباره رسوب و رواناب وجود خواهد داشت.اگرچه ابزار و ادوات متعددی برای اندازه گیری مولفه های رواناب و رسوب توسط تعدادی از شرکت های خارجی تولید و روانه بازار شده اند، اما ازیک سو قیمت تمام شده آنها در کشور ایران بسیار بالا است و از سوی دیگر دستگاهی که بطور یکجا هر دو مولفه را پایش نماید وجود ندارد. از طرفی پیش نیاز شبیه سازی دقیق و کارآمد داده و اطلاعات دقیق و کافی جهت واسنجی و اعتبارسنجی مدل های شبیه سازی می باشد. داده و اطلاعات به عنوان ابزاری مهم در مدیریت و برنامه ریزی منابع آب و آبخیزها محسوب می شوند. فراهمی داده و اطلاعات در مدیریت سیستم آبخیز و منابع آب، به ارتقای بهره وری و بهینه سازی استفاده از منابع آب، پیشگیری از خطرات طبیعی مانند سیلاب و خشکسالی، مدیریت کیفیت آب، بهبود مدیریت عرضه و تقاضای آب کمک می کند. بنابراین، هدف این پژوهش، طراحی و ساخت یک دستگاه پایش سیل و رسوب با قابلیت ثبت خودکار ارتفاع جریان رواناب خروجی از آبخیزها و نمونه برداری برنامه ریزی شده از رواناب جهت اندازه گیری بعدی رسوب معلق با استفاده از سنسورها و ادوات ارزان قیمت می باشد.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش یک دستگاه پایش رواناب خروجی و نمونه بردار رسوب معلق طراحی و ساخته شد که در خروجی زیر حوضه مورد مطالعه نصب شد. بدین منظور، سطح مقطع منظمی در خروجی زیرحوضه مورد مطالعه احداث گردیده و با نصب این دستگاه ابتکاری، هیدروگراف سیلاب خروجی حوضه و نمونه برداری بار معلق رسوب انجام شد. در این پژوهش از سنسورهای رطوبت سنج آنالوگ جهت اندازه گیری ارتفاع رواناب با فواصل 3 سانتی متر (دقت اندازه گیری 3 سانتی متر) استفاده شده است. جهت برداشت نمونه رسوب از پمپ هایDC سوپاپ دار استفاده شد که با ایجاد خلا در ظروف نمونه گیر باعث انتقال نمونه رواناب به داخل ظروف می گردد. برای ارزیابی قابلیت دستگاه در شرایط واقعی و طبیعی، دستگاه طراحی شده، طی مدت دو سال در خروجی یکی از زیر حوضه های اراضی لسی شرق گلستان در بالادست روستای قپان علیا از توابع شهرستان کلاله نصب گردید تا در صورت وقوع رخداد سیل، هیدروگراف آن ثبت شده و اگر ارتفاع سیل به مقادیر تعریف شده توسط کاربر (ارتفاع 20 و 60 سانتی متری رواناب در شاخه صعودی و یک نمونه رواناب در 20 سانتی متری ارتفاع رواناب در شاخه نزولی هیدروگراف سیلاب) رسید نسبت به تهیه و ذخیره نمونه رواناب در یک بطری با گنجایش نیم لیتری اقدام نماید و همزمان با اخذ نمونه رواناب، به کاربر پیامک هم ارسال نماید تا نسبت به جایگزینی ظروف پر شده با ظروف خالی نمونه برداری اقدام نماید. شایان ذکر است این دستگاه امکان برداشت نمونه رواناب به هر تعداد و در هر ارتفاعی را با توجه به نیازهای تحقیقاتی دارا می باشد. از مزایای برجسته این دستگاه می توان به اطلاع رسانی آن از طریق پیامک اشاره کرد که کاربر را از وضعیت خروجی منطقه اعم از برداشت نمونه رواناب، قطعی جریان برق دستگاه، وضعیت شارژ باطری تعبیه شده برای فعال نگه داشتن دستگاه در زمان قطع جریان برق و وقوع رویداد سیل آگاه می سازد. همچنین کاربر می تواند از طریق گوشی همراه در هر لحظه از زمان با دستگاه ارتباط برقرار کرده و از وضعیت کارکرد دستگاه طراحی شده (برق، باتری، میزان حافظه و ثبت یا عدم ثبت رویداد) از طریق پیامک استعلام بگیرد. همچنین جهت ثبت داده های دقیق بارندگی، یک دستگاه باران نگار ثبات ترازویی ساخت شرکت واچداگ (WatchDog) در داخل زیرحوضه مورد مطالعه نصب گردید.

    یافته ها

    در طول این دو سال، تنها سه رخداد بارش منجر به رواناب و سیل در این زیرحوضه اتفاق افتاد و دستگاه طراحی شده، هیدروگراف هر سه رخداد را با موفقیت ثبت و مخابره نمود. همچنین در هر یک از این وقایع سیل ثبت شده، حداقل دو نمونه رواناب (یک نمونه در شاخه صعودی هیدروگراف و یک نمونه هم در شاخه نزولی هیدروگراف) توسط دستگاه برداشت و ذخیره گردید تا برای تعیین میزان بار معلق به آزمایشگاه منتقل شود. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد دستگاه پایش خودکار رواناب و رسوب طراحی شده، با اندازه گیری پارامترهای مختلفی مانند دبی جریان، ارتفاع آب و بار رسوب معلق یکی از ابزارهای مهم و کاربردی برای پایش رواناب و رسوب در خروجی حوزه های آبخیز می باشد.

    نتیجه گیری

    داده و اطلاعات به عنوان ابزاری مهم در مدیریت و برنامه ریزی منابع آب و آبخیزها محسوب می شوند. فراهمی داده و اطلاعات در مدیریت سیستم آبخیز و منابع آب، به ارتقای بهره وری و بهینه سازی استفاده از منابع آب، پیشگیری از خطرات طبیعی مانند سیلاب و خشک سالی، مدیریت کیفیت آب، بهبود مدیریت عرضه و تقاضای آب کمک می کند. بنابراین نمونه اولیه دستگاه طراحی شده، نشان داد که این دستگاه از قابلیت خوبی جهت تولید صنعتی ابزار پایش رواناب و رسوب ارزان قیمت برای مدیریت علمی آبخیزهای کوچک مقیاس برخوردار می باشد.

    کلید واژگان: پمپ خلا, داده مشاهداتی, سنسور رطوبت, نمونه بردار بار معلق, هیدروگراف سیل
    Hasan Rezaei Moghadam*, Vahedberdi Sheikh, Maryam Azarakhshi, Mohsen Hosseinalizadeh, Jahangir Mohamadi
    Background

    Large-scale and regional planning requires observed data on environmental variables, such as runoff and suspended sediment load from watersheds. Data is fundamental for generating information and knowledge, and scientific management of a system is impossible without a monitoring and measurement plan. Management of watershed systems and water resources is no exception to this axiom. With ongoing trends in socioeconomic development, climate change, increasing pressure on natural resources and watersheds, and, consequently, an increase in floods and sediment yield, there will be a greater need for more accurate information about sediment and runoff processes in the near future. Many tools and instruments for measuring runoff and sediment components have been produced and marketed by a number of foreign companies. However, their cost is very high in Iran, on the one hand, and a device that measures both components at once is very rare, on the other hand.To carry out simulations that are both accurate and efficient, it is essential to have access to sufficient and reliable data and information for verification and validation purposes. In the field of water resources and watershed management, data and information are considered to be crucial tools. By providing important insights into the management of water resources, the availability of data and information can help enhance the efficiency and optimization of water usage, prevent natural hazards (such as floods and droughts), manage water quality, and improve the management of water supply and demand. Therefore, this study aimed to design and construct an automated flood and sediment load-monitoring device with the ability to record the runoff height of watersheds and a planned sampling of runoff for measuring suspended sediment using cheap sensors and tools.

    Methods

    This study presents an innovative device designed to monitor runoff discharge and suspended sediment sampling. The device has been constructed and installed at the outlet of the sub-basin under study. A regular cross-section was constructed at the outlet to facilitate the installation of the device, which enabled the monitoring of the runoff hydrograph of the sub-basin outlet and suspended sediment load sampling. In this research, analog hygrometer sensors were used to measure the height of runoff with 3 cm intervals (measurement accuracy of 3 cm). DC pumps with valves were used to collect the sediment sample, which created a vacuum in the sampling container and caused the runoff sample to be transferred into the container. To evaluate the device's capabilities in real and natural conditions, it was installed at the outlet of a sub-watershed in the eastern loess lands of Golestan province, located upstream of Qapan Oliya village in the Kalaleh district for two years to record the hydrograph of likely flood events and take runoff samples at the user-defined depths of flood (two samples at depths of 20 and 60 cm in rising limb and one sample at a depth of 20 cm in recession limb of hydrographs). The samples were stored in 0.5 liter containers, and the user was informed by sending an SMS to replace the filled containers with empty ones. It is noteworthy that the device under consideration facilitates the collection of runoff samples at any frequency and at any height for research requirements. The device boasts a remarkable advantage in the form of its SMS notification feature, which keeps the user informed about the monitoring site and equipment status, including runoff sampling, power outages, and battery status. The device incorporates a built-in battery that remains active during power outages in the electricity network to record flood events. Additionally, the user can communicate with the device via a mobile phone at any time and receive SMS updates on the device's operating status, such as power, battery, memory level, and event registration. Furthermore, to ensure accurate rainfall data recording, a WatchDog tipping bucket rain gauge has been installed within the studied sub-basin.

    Results

    During these two years, only three rainfall events leading to runoff and flooding occurred in this sub-watershed, and the designed device successfully recorded the hydrograph of all three events and informed the user. In each of these recorded flood events, at least two runoff samples (one sample in the rising limb and one sample in the recession limb of the hydrograph) were collected and stored by the device to be transferred to the laboratory to determine the suspended load. The present study has demonstrated that the automated runoff and sediment monitoring device, which has been specifically designed to measure a range of parameters such as flow rate, water level, and suspended sediment load, represents a valuable and practical tool for those seeking to monitor runoff and sediment at the outlet of watersheds.

    Conclusion

    Data and information play a vital role in water resources and watershed management. The availability of such data and information in the management of watersheds and water resources helps enhance water use optimization and efficiency, prevent natural disasters such as floods and droughts, manage water quality, and improve water supply and demand management. Therefore, the prototype of the designed device shows that this device has a good capability for the industrial production of an inexpensive runoff and sediment monitoring tool to scientifically manage small-scale watersheds.

    Keywords: Dielectric Sensor, Flood Hydrograph, Observed Data, Suspended Sediment Sampler, Vacuum Pump
  • مهین نادری*، واحدبردی شیخ، عبدالرضا بهره مند، چوقی بایرام کمکی، عبدالعظیم قانقرمه

    تغییر اقلیم با ایجاد تغییردر الگوهای جوی منجر به گرم شدن جهانی هوا و در نتیجه ایجاد تغییر در نمایه های حدی اقلیمی می شود که به هم ریختن نظم اکوسیستم و عواقب جدی برای محیط زیست را به دنبال خواهد داشت. مطالعه مقادیر حدی به منظور برنامه ریزی و سیاست گذاری بهتر در بخش کشاورزی و مدیریت منابع آب دارای اهمیت بالایی است. در این مطالعه داده های روزانه بارش و دمای تعدادی از ایستگاه های سینوپتیک و بارانسنجی داخل و محدوده حوزه آبخیز حبله رود در دوره آماری 1986 تا 2017 تحلیل شده اند. جهت بررسی روند نمایه های حدی اقلیمی، 26 شاخص مربوط به بارش و دما که توسط گروه کارشناسی ETCCDMI تعریف شده است، با نرم افزار RClimdex برآورد شد. نتایج نشان داد، در منطقه مورد مطالعه شاخص های دمایی گرم در اکثر ایستگاه های مورد مطالعه روند صعودی معناداری را نشان می دهند. درصد روزها و شب های گرم در تمام ایستگاه ها روند صعودی معنادار را نشان می دهند در حالیکه درصد روزها و شب های سرد در تمام ایستگاه ها روند نزولی معنادار را نشان می دهند. همچنین تعداد ایستگاه هایی که روند شاخص های بارش را صعودی نشان می دهند بیشتر از تعداد ایستگاه هایی است که روند نزولی در این شاخص ها را نشان می دهند. بارش سالانه در نیمی از ایستگاه ها روند صعودی و در نیم دیگر روند نزولی را نشان می دهد، اگرچه در اکثر موارد این روندها از نظر آماری معنادار نیستند. بنابراین می توان اینطور نتیجه گیری کرد که تغییرات اقلیمی معنادار از نوع افزایش دما در منطقه اتفاق افتاده است ولی نمی توان با قطعیت ادعا کرد که تغییرات بارندگی معناداری از نظر آماری در منطقه اتفاق افتاده است.

    کلید واژگان: تغییر اقلیم, شاخص های حدی دما, شاخص های حدی بارش, حبله رود
    Mahin Naderi *, Vahedberdi Sheikh, Abdolreza Bahremand, Bairam Komaki, Ghanghermeh Ghanghermeh

    Climate change though changing weather patterns can lead to global warming which emerges as change in the climatic extreme indices and disorder in the ecosystems functions resulting in serious environmental consequences. The analysis of extreme values is of vital importance in the planning and policy-making in the agricultural sector and water resources management. In this study, daily timeseries of precipitation and temperatures from a number of synoptic and rain gauge stations within and around the Hablehroud watershed have been analyzed for the statistical period of 1986 – 2017. To this end, the trend of 27 rainfall and temperature indices defined by ETCCDMI expert group was analyzed using the RClimdex software package. The results showed that the majority of the hot temperature indices have experienced a statistically significant upward trend in the study area. Both the monthly maximum value of the daily maximum and minimum temperature, Monthly minimum value of daily maximum temperature, Monthly minimum value of daily minimum temperature, the percentage of summer days (days with a temperature of value more than 25 oC) and tropical nights (nights with a temperature value more than 20 oC) indicate a statistically significant upward trend. Percentage of warm days and nights show a significant upward trend in all the studied stations, while percentage of cool days and nights in all stations present a statistally significant downward trend. Also, the number of stations that show an upward trend for precipitation indices is more than the number of stations showing a downward trend. Annual rainfall in half of the stations shows an upward trend and in the other half a downward trend, although in most cases these trends are not statistically significant. Generally speaking, due to high variation and low amount of rainfall in most of the stations, a specific and uniform pattern in the trends of precipitation indices across the study area is not detectable. However, despite a general perception that climate change has resulted in decrease in precipitation, the recorded long term data at the monitoring stations across study area favours the presence of an upward trend in most precipitation indices.Therefore, it can be concluded that significant climate change such as temperature increase has occurred in the region, but it cannot be said with certainty that statistically significant rainfall changes have occurred in the region.

    Keywords: Climate Change, Temperature Extreme Indices, Precipitation Indices, Hablehroud
  • پروانه حاتمی گل مکانی، واحدبردی شیخ*، آرش زارع گاریزی، عبدالرضا بهرهمند
    سابقه و هدف

    دانش پیچیده جوامع محلی در مورد چرخه کامل مدیریت ریسک بالیا در پژوهشهای مختلف به اثبات رسیده است. بااین حال، ادبیات علمی هنوز فاقد مطالعاتی است که چگونگی استفاده از دانش محلی  (LK) و قابلیتهای مردم محلی را برای جمعسپاری در مطالعات سیستمهای هشدار زودهنگام سیل  (FFEWS) موردبررسی قرار دهد. ازاینرو هدف اصلی این پژوهش بررسی ظرفیت جمعسپاری ساکنان محلی برای FFEWS و شناسایی نقاط داغ سیلهای ناگهانی (FFHs) با استفاده از LK در یک منطقه مستعد سیل در شمال شرق ایران است.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش پرسشنامهای با سه بخش مختلف طراحی شد. بخش اول مربوط به ویژگیهای فردی به عنوان متغیرهای مستقل بود، بخش دوم مرتبط با به LK ساکنان در تعیین FFH ها، نوع و زمان غالب وقوع سیل در منطقه بود که از طریق پرسیدن سواالت باز با پاسخ کوتاه صورت گرفت. بخش آخر نیز مربوط به ارزیابی ظرفیت ساکنان محلی برای جمع سپاری سیل ناگهانی (FFC) بود که از طریق پرسیدن سوالات با طیف لیکرت 0-5 انجام شد. نظرسنجیهای عمومی پرسشنامه به صورت حضوری و از طریق مصاحبه شفاهی و بحث زنده تکمیل شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد که بین ویژگیهای فردی و تمایل و انگیزه افراد برای مشارکت در FFC رابطه معناداری وجود ندارد. مقایسه LK ساکنان با گزارش سیل 31 ساله و مرور منابع نشان داد که LK ساکنان در مورد مکان، نوع و زمان وقوع سیل، در مقیاس محلی بسیار امیدوارکننده بود. نتایج پژوهش بیانگر آن است که پاسخگویان با میانگین امتیاز 23/4 باالترین میزان تمایل برای مشارکت در انتشار پیامهای هشدار سیل را نشان میدهند و مهمترین عامل انگیزشی آنها به مشارکت با میانگین امتیاز 84/4 ،نجات اقوام، آشنایان و انسانها بود.

    نتیجه گیری

    در اکثر مطالعات قبل که بر توسعه FFEWS متمرکز شدهاند، توجه بسیار کمی به درک نیازهای شهروندان و ارتقای مشارکت آنها شده است. درواقع، یک شکاف تحقیقاتی در مورد روش مشارکت شهروندان و حمایت بالقوه آنها از FFEWS وجود دارد. ازاینرو در این پژوهش سعی شد با بررسی LK ،انگیزه و تمایل ساکنان محلی به مشارکت در جنبه ها و مراحل مختلف FFEWS ،گامی کوچک در جهت پرکردن این شکاف برداشته شود. یافته های ما نشان میدهد که مشارکت افراد محلی در FFEWS جنبه های ناشناخته مختلفی دارد که باید از طریق مطالعات گستردهتر و دقیقتر موردبررسی قرار گیرد.

    کلید واژگان: سیل خیزی, علوم شهروند مبنا, کمبود داده, مشارکت, مناطق بالادست
    Parvaneh Hatami Golmakani, Vahedberdi Sheikh *, Arash Zare Garizi, Abdolreza Bahremand
    Background and Objectives

    The complex knowledge of local communities on the full cycle of disaster risk management has been proven valuable in various researches. However, the scientific literature still lacks studies that examine how to use Local Knowledge (LK) and the local people capabilities for crowdsourcing in Flash Flood Early Warning Systems (FFEWS) studies. Hence the main target of this research is investigation on the capacity of crowdsourcing for FFEWS and identification of Flash Flood Hotspots (FFHs) by LK across a flood prone area in northeast of Iran.

    Materials and Methods

    In this study, a questionnaire with three different themes was designed. The first theme was related to the individual characteristics as independent variables, the second theme addressed the residents’ LK in determining the FFHs, the type and the predominant time of the flood occurrence in the region, through asking open ended questions with short-answers. The last theme addressed the assessment of people's capacity in Flash Flood Crowdsourcing (FFC), through asking questions with a Likert scale of 0-5. The face-to-face questionnaire administration mode was used for public survey through conducting oral interviews and live discussions.

    Results

    The results showed that there was no significant correlation between the individuals’ characteristics and their willingness and motivation to participate in FFC. Comparing residents’ LK with the 31-year flood report and literature review showed that the residents’ LK about the flood occurrence location, time and type on a local scale was very promising. The research results indicated that the respondents show highest level of willingness for participation in the release of flood warning messages with an average score of 4.23 and the most important motivating factor for their willingness to participate was introduced saving relatives, fellow villagers, and human being from flood hazards with an average score of 4.84.

    Conclusion

    In most of previous studies that have focused on the development of FFEWS, very little attention has been paid to understanding the needs of citizens and promoting their participation. In fact, there is a research gap regarding the method of citizen’s participation and their potential support for FFEWS. Hence in this research, an attempt was made to take a small step towards filling this gap by investigating LK, motivation and willingness of local residents to participate in various aspects and steps of FFEWS. Our findings indicate that involving local people in FFEWS has various unknown aspects that should be explored through more extensive and detailed studies.

    Keywords: Citizen Science, Data scarcity, Flooding, Participation, Upstream areas
  • آرین مطبوع، واحدبردی شیخ*، علی محمدیان بهبهانی، آرش زارع گاریزی
    مقدمه

    تپه ماهورهای پیرامون تالاب های بین المللی آلماگل و آجی گل در استان گلستان، در معرض فرسایش شدید قرار دارد و سالانه حجم زیادی از رسوبات این دامنه ها به داخل این تالاب ها وارد می شود. در حالی که سطح وسیعی از تپه ماهورهای مشرف به این تالاب ها پوشیده از پوسته های زیستی بوده است که به علت عدم آگاهی کافی از ارزش، حساسیت و کارکرد اکولوژیکی آن ها، مورد غفلت و تخریب قرار گرفته اند. بهبود خصوصیات خاک، جلوگیری از برخورد مستقیم قطرات باران با سطح خاک، همگی حاکی از نقش مهم پوسته های زیستی در فرایندهای هیدرولوژیکی و کنترل هدررفت خاک هستند.

    مواد و روش ها

    در پژوهش حاضر، با استفاده از سامانه شبیه ساز باران نقش پوسته های زیستی در فرایندهای هیدرولوژیکی تپه ماهورهای مشرف به تالاب آجی گل، بررسی شد. پس از پیمایش میدانی و ارزیابی منطقه، تیمار های مختلف شامل پوسته زیستی با پوشش غالب گلسنگ، پوسته زیستی با پوشش غالب خزه، عرصه دارای پوشش گیاهان آوندی (درمنه)، عرصه فاقد پوشش و عرصه هایی پوشیده از ترکیب خزه-گلسنگ برای اجرای شبیه سازی باران و مقایسه اثر آن ها بر فرایندهای هیدرولوژیکی منطقه انتخاب شد. شبیه سازی باران در کرت هایی به ابعاد یک در دو متر به 30 دقیقه و شدت 82 میلی متر در ساعت انجام شد. زمان آغاز رواناب و حجم رواناب تولیدی در خروجی پلات اندازه گیری و ثبت شد. همچنین، در فواصل زمانی پنج دقیقه ای از آغاز فرایند شبیه سازی برای برآورد غلظت و جرم رسوب، نمونه های رواناب به حجم 500 میلی لیتر جمع آوری و برای انجام آزمایش ها به آزمایشگاه انتقال داده شد. به علاوه، عمق جبهه رطوبتی ناشی از نفوذ باران در ابتدا، وسط و انتهای پلات ها اندازه گیری شد.

    نتایج و بحث:

    نتایج شبیه سازی بارش-رواناب (پنج تیمار مختلف از پوشش های غالب منطقه در کرت های آزمایشی دو متر مربعی و سه تکرار برای هر تیمار)، با شدت بارش 82 میلی متر در ساعت و تداوم 30 دقیقه ای نشان داد که متوسط میزان جرم رسوبات خروجی از کرت های با پوشش غالب خزه (104 گرم)، گلسنگ (91 گرم)، ترکیب گلسنگ-خزه (176 گرم) و بوته (99 گرم) به طور چشمگیری نسبت به خاک لخت (1133 گرم) کمتر است. بنابراین، در صورت تخریب پوسته های زیستی موجود و تشکیل مناطق فاقد پوشش، میزات رسوبدهی نسبت به تیمارهای گلسنگ، خزه و درمنه در حدود 10 برابر و نسبت به کرت های با پوشش ترکیب گلسنگ-خزه در حدود پنج برابر افزایش پیدا خواهد کرد. کاهش معنی دار میزان نفوذ آب در خاک در اثر حضور پوسته های زیستی (P < 0.05)، باعث افزایش معنی دار30 تا 40 درصد تولید رواناب نسبت به تیمار پوشیده از بوته و افزایش معنی دار هشت تا 18 درصد نسبت به تیمار خاک لخت می شود (P < 0.01).

    نتیجه گیری

    پوسته های زیستی با کاهش هدررفت خاک و غلظت رسوبات، باعث تولید و انتقال رواناب سطحی باکیفیت به تالاب ها و در نتیجه، حفظ کارکرد اکولوژیک و سلامت بوم سازگان تالاب های منطقه می شود. نتایج این پژوهش، تاثیرگذاری مثبت پوسته های زیستی در عملکرد هیدرولوژیکی و اکولوژیکی عرصه های بیابانی شمال دشت گرگان و حفاظت تالاب های منطقه که در کنوانسیون رامسر ثبت شده اند را نشان می دهد.

    کلید واژگان: تالاب آجی گل, رواناب, شبیه ساز باران, فرسایش, نفوذ
    Ariyan Matboo, Vahedberdi Sheikh *, Ali Mohammadian Behbahani, Arash Zare Garizi
    Introduction

    The hills surrounding the international wetlands of Almagol and Ajigol in the Golestan Province are exposed to severe erosion and every year a large amount of sediments from these hillslopes discharge into these wetlands. Whilst a large extent of these surrounding hills, covered with Biological Soil Crusts (BSC), has been destroyed due to lack of awareness of their values, sensitivity and ecological functions. Improving soil properties, preventing direct contact of raindrops with the soil surface, all indicate the important role of BSC in hydrological processes and soil loss control.

    Materials and methods

    In this study, the role of BSC in the hydrological processes of dry areas was investigated using a rain simulator. After a field survey and evaluation of the area, different treatments including biological crust with a dominant lichen cover, biological crust with a dominant moss cover, an area covered with vascular plants, an area without cover and areas covered with a combination of moss and lichen were selected to perform rain simulation and compare their effects on the hydrological processes of the selected region. Rain simulation was done in 2×1 meter plots for 30 minutes and intensity of 82 mm per hour. The start time of runoff and the volume of produced runoff at the outlet of the plot were measured and recorded. Also, at five-minute intervals from the beginning of the simulation process, 500 ml runoff samples were collected and transferred to the laboratory for testing in order to estimate the sediment concentration and mass. In addition, the depth of the wetting front caused by the infiltration of rain was measured at the beginning, middle and end sections of the plots.

    Results and discussion

    The results of rainfall-runoff simulations at a 2×1 m2 plot scale with a rainfall intensity of 82 mm.h-1 and a duration of 30 minutes plots, showed that the average mass of sediments from plots with the dominant cover of moss (104 g), lichen (91 g), lichen-moss combination (176 g) and bush (99 g) was significantly higher than bare soil (1133 grams). Therefore, in case of destruction of the existing BSC and the formation of bare lands, the sedimentation rate will increase by more than 5 times. A significant decrease in water infiltration into BSC causes a significant increase of 30-40% in runoff generation compared to the treatment covered with bushes and a significant increase of 8-18% compared to the bare soil treatment.

    Conclusions

    by reducing soil loss and sediment concentration, BSC cause the production and transfer of high-quality runoff to the wetlands and as a result maintain the ecological function and health of the region’s wetlands. The results of this research show the positive influence of BSC on the hydrological and ecological performance of arid areas in the north of Gorgan Plain and protection of Ramsar-listed wetlands in the region.

    Keywords: Aji-gol Wetland, runoff, Rainfall Simulation, Soil loss, infiltration
  • واحدبردی شیخ*، مهین نادری، امیر سعدالدین، امید اسدی نلیوان، علی کرامت زاده، مرتضی عابدی طورانی، عطیه نظری

    تغییر اقلیم و مداخلات انسانی از جمله مهم ترین عوامل تاثیرگذار در پاسخ هیدرولوژیکی یک حوزه آبخیز هستند. چرخه هیدرولوژیکی به عنوان یکی از مهم ترین سامانه هایی است که تاکنون مورد مداخلات بشر قرار گرفته و جنبه های مختلف رفتار هیدرولوژیکی آن تغییر کرده است. منطقه مورد مطالعه در این پژوهش بخش بالادست حوزه آبخیز حبله رود تا ایستگاه آبسنجی بنکوه است. در این پژوهش از رویکرد تحلیل حساسیت هیدرولوژیکی مبتنی بر فرضیه بودیکو شامل روش های فو و ژانگ به منظور تفکیک اثر تغییر اقلیم و مداخلات انسانی در کاهش آبدهی رودخانه حبله رود در محل ایستگاه های هیدرومتری سیمین دشت و دلیچای (دوره آماری 1981 تا 2017) استفاده شد. میزان اثر تغییر اقلیم در دبی جریان ایستگاه های سیمین دشت و دلیچای، طبق روش فو به ترتیب کم تر از یک درصد و 53 درصد و طبق روش ژانگ به ترتیب 6- و 93 درصد به دست آمد. در حالی که سهم مداخلات انسانی در تغییر دبی ایستگاه های سیمین دشت و دلیچای، طبق روش فو به ترتیب 81- و 153- درصد و طبق روش ژانگ 94- و 193- درصد محاسبه شده است. درصدهای منفی بیان گر اثر کاهنده و درصدهای مثبت بیان گر اثر افزآینده بر دبی جریان هستند. همان طورکه ملاحظه می شود در هر دو ایستگاه هیدرومتری مورد مطالعه، میزان تاثیر مداخلات انسانی بسیار بیش تر از تغییر اقلیم است. نکته مهم دیگر این که، اثر تغییر اقلیم بر تغییرات دبی جریان فقط مطابق روش ژانگ در ایستگاه هیدرومتری سیمین دشت کاهنده است و در سایر موارد افزآینده است. بنابراین طبق نتایج به دست آمده در این پژوهش می توان بیان کرد که عامل اصلی کاهش آبدهی رودخانه های حوزه آبخیز حبله رود مداخلات انسانی است و تغییر اقلیم سهم قابل ملاحظه ای در کاهش آبدهی رودخانه های حوزه آبخیز حبله رود ندارد. هم چنین، نتایج به دست آمده بیان گر این است که در زیرحوزه آبخیز دلیچای، مداخلات انسانی تاثیر شدیدتری بر کاهش آبدهی آن داشته است. بنابراین، لازم است سیاست گذاران و مدیران منابع آب در برای سیاست گذاری و مدیریت فعالیت های انسانی موثر در چرخه طبیعی آب اقدام نمایند. هم چنین، از نتایج این مطالعه می توان به عنوان یک مرجع برای توسعه، بهره برداری و مدیریت منابع آب در آینده استفاده نمود.

    کلید واژگان: آزمون همگنی نرمال استاندارد, آزمون بویژاند, روش فو, روش ژانگ, فرضیه بودیکو, نقطه تغییر
    Vahedberdi Sheikh *, Mahin Naderi, Amir Sadoddin, Omid Asadi Nalivan, Ali Keramatzadeh, Morteza Abedi Tourani, Atieh Nazari
    Introduction

    Estimating the amount and intensity of precipitation and its spatial distribution in various return periods is necessary for flood estimation hydrological models. This information is obtained based on traditional methods through intensity-duration-frequency curves with many assumptions, such as the choice of suitable distribution for each period, and the requirement of many parameters in different return periods. If a study area has incomplete data or a lack of data, traditional methods are limited. For this reason, the fractal method is used to transform the precipitation hyetograph in different durations and transfer the precipitation data from one place to another. The fractal method is a self-similar method; It means that every part of it is similar to the whole, like a pine tree, where every branch is like a whole tree. This method has high reliability, convenient access, and less number of parameters, which can be used to create daily precipitation data over long and short periods. It is noteworthy, that in the past valuable research has been done in the field of using the fractal theory to extract IDF curves. Nevertheless, in this research, in addition to extracting the characteristics of precipitation based on the above method in all the stations inside and outside the selected watershed, the spatial distribution of the rainfall intensity mapped based on the Co-Kriging method, and has been compared with the Ghahraman method.

    Materials and Methods

    The study area is the Tireh watershed in the Borujerd-Dorud region, which is located between east longitudes from ̍28˚48 to ̍17˚49 and north latitudes from 51˚33 to ̍35˚33. This watershed, with an area of 2127.28 km2, is in the northernmost part of the large Karun River watershed and in the south of Oshtorinan town. The average rainfall in the mountains and plain areas has been estimated as 611.4 and 410.6 mm, respectively. The average annual temperature of the plain with an average elevation of 1493.3 m is 13.4 ̊C and in the highlands with an average elevation of 2025 m, it is 8.5 ̊C. In addition, the amount of evaporation in the highlands and plains is 1852.2 and 2148.8 mm per year respectively. In this research, the maximum intensity and amount of precipitation were estimated based on the fractal theory using the daily precipitation data for 12 stations with a statistical period of 31 years recorded from 1990 to 2021. The research method was conducted based on studies of Azhdary Moghaddam and Heravi, (2018) in the following steps. A) data extraction of the maximum amount of precipitation in different durations of 1, 2 and … days B) determining the maximum intensity of annual precipitation by dividing the maximum precipitation values by their durations C) calculating the weighted moment of the data ( ) in different orders (r) and durations (d) and then drawing linear graphs on a logarithmic scale, D) and then, using the related relationship, the maximum rainfall was calculated in the specified duration and return period. Since hourly precipitation data are not available in most of the stations, therefore, at this step, the IDF curves were extracted using the fractal theory and were compared with the experimental method of Ghahraman (which is based on the maximum daily precipitation) by the Pearson correlation coefficient. The Co-kriging method was used to create spatial distribution maps of precipitation intensity and amount based on fractal theory. The geostatistical Co-kriging interpolation method is similar to kriging and auxiliary variables can be used for better spatial analysis. Optimal spatial distribution maps of rainfall intensity and amount are provided by the existing point data extracted from the fractal method, and introducing different auxiliary layers such as maximum daily rainfall in the 24-hour continuity period.

    Results and discussion

    Fractal analysis of precipitation data showed that there is a linear relationship between scale power and moment order in all stations. Therefore, the maximum precipitation data in the study area have a mono-fractal nature, which means that by using the fractal theory, the precipitation data can be converted from one duration to another. The results of the density of precipitation zoning based on fractal theory using the Co-kriging method showed that the accuracy of interpolation increases with the increase of the return period. Indeed the calculated values have a suitable fitting with the observed values and are close to the fitted line. Contrary to this, the results of precipitation zoning based on the Ghahraman method using the Co-kriging method showed the most scattered points around the fitting line; which actually shows the low accuracy of this method in estimating and zoning the area precipitation. The results of the 24-hour rainfall interpolation error using the fractal method showed an increase in the RMSE value with the increase of the return period based on only the auxiliary variable of the rainfall intensity data produced by the fractal method. The RMSE was calculated based on adding auxiliary data such as the amount and annual average of precipitation and the value of the maximum one-day precipitation intensity of the original data to precipitation intensity prepared by the fractal theory. According to this, the RMSE in the return periods of 2, 5, 25, 50, 100, 200, and 300 years equals 0.09, 0.27, 0.74, 0.18, 0.25, 0.059, and 0.13, respectively, have a decreasing trend compared to the use of only auxiliary variable of precipitation magnitude. This composition has reduced the error criterion values to less than a fifth compared to the initial state (only by precipitation intensity covariate) in the return period of over 50 years.

    Conclusion

    The analysis of statistical moments showed that the precipitation maximum intensity data has a mono-fractal nature. In other words, the changes in the power of the scale are completely linear with respect to moment order, and it can be used to produce the data in different durations. The statistical analysis of the results of estimating the intensity of precipitation in the different return periods and durations with this method compared to the Ghahraman method showed that in most stations there is a significant relationship with a correlation coefficient of over 99 % at a confidence level of 99 %. Generally, the results of the spatial distribution error of precipitation intensity using the Co-kriging method based on fractal in the return periods of 2, 25, 100, and 200 years showed acceptably reduced interpolation error by adding different auxiliary data.

    Keywords: Buishand Range test, Budyko, change point, Fu's method, Standard Normal Homogeneity test, Zhang's method
  • علیرضا همتی دایو، آرش زارع گاریزی*، واحدبردی شیخ، علی محمدیان بهبهانی

    در مناطق خشک و نیمه خشک، سطح خاک دارای پوشش گیاهی ضعیف و پراکنده است. در بسیاری از مناطق خشک، فضای بین گیاهان توسط ریزموجوداتی تحت عنوان پوسته های زیستی خاک (از جمله: گلسنگ ها، خزه ها، قارچ و سیانوباکتری ها) پوشیده شده است. پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر پوسته های زیستی خاک بر کیفیت رواناب در تپه ماهورهای پیرامون تالاب آجی گل در استان گلستان انجام شد. برای انجام پژوهش، شبیه سازی باران در کرت های 1×2 مترمربعی، با شدت حدود 80 میلی متر بر ساعت و با تداوم بارندگی 30 دقیقه ای در نقاط با و بدون پوسته های زیستی انجام شد. تیمارهای مورد بررسی، پوسته زیستی با پوشش غالب خزه، پوسته زیستی با پوشش غالب گلسنگ، پوسته زیستی با پوشش غالب ترکیبی خزه و گلسنگ، اراضی با پوشش غالب بوته زار و زمین لخت بود. متغیرهای کیفیت آب مورد بررسی نیز رسوب، هدایت الکتریکی، اسیدیته، رنگ و مواد جامد محلول است. نمونه برداری این متغیرها در حین آزمایش (زمان شروع ایجاد رواناب، دقیقه 15و دقیقه 30) انجام شد. علاوه بر آن یک نمونه نیز بعد از پایان عملیات شبیه سازی از مخلوط کل رواناب برداشته شد. برای تعدادی دیگر از متغیرهای کیفیت آب شامل کربن آلی، نیتروژن، فسفر و پتاسیم، اندازه گیری فقط در پایان شبیه سازی از مخلوط کل رواناب انجام شد. داده های حاصل از اندازه گیری نیز با استفاده از روش های گرافیکی و آزمون های آماری تحلیل واریانس، کروسکال-والیس و توکی بررسی شد. نتایج نشان داد که، غلظت رسوب در نقاط دارای پوسته های زیستی کم تر از نقاط فاقد این پوسته ها بوده و در اکثر موارد خاک لخت نسبت به تیمارهای مختلف اختلاف قابل ملاحظه ای داشته است (خاک لخت سه برابر درمنه). سایر متغیرهای کیفیت رواناب (هدایت الکتریکی، اسیدیته، رنگ و مواد جامد محلول) نیز در پوشش های مختلف دارای اختلاف معناداری در سطح پنج درصد بودند. در مورد متغیرهای کربن آلی، فسفر، نیترات و پتاسیم، آزمون های آماری اختلافات معناداری بین پوشش های مختلف تشخیص ندادند، اما بر روی نمودارهای آماری، اختلافات قابل توجهی بین پوشش ها قابل مشاهده بود. به طور کلی، نتایج حاکی از تاثیر چشم گیر پوسته های زیستی بر متغیرهای کیفیت رواناب است. لذا، حفاظت از پوسته های زیستی و جلوگیری از تخریب آن ها، به منظور حفظ آب و خاک و نیز حفظ کیفیت آب در تالاب های پایین دست، ضرورت دارد.

    کلید واژگان: تپه ماهور های آجی گل, خزه, شبیه سازی باران, کیفیت رواناب, گلسنگ
    Alireza Hemati Daiv, Arash Zare Garizi *, Vahedberdi Sheikh, Ali Mohammadian Behbahani
    Introduction

    Arid and semi-arid areas often have sparse and scattered vegetation cover. In many arid regions of the world, open spaces between plants are occupied by particular living organisms called biological soil crusts (BSCs) or biocrusts. BSCs are the dense population of living organisms such as cyanobacteria, algae, fungi, lichens, and mosses in different proportions that live on the soil surface or within the upper few millimeters of soil. The aim of the present study was to investigate the effect of biological soil crusts on surface runoff quality in hillslopes around Ajigol Wetland in the Golestan Province of Iran.

    Materials and Methods

    The study area is located in the northern part of Golestan Province. Elevation in the study area ranges from 7 to 32 meters above sea level. The topography of the area is gentle and the land surface is composed of loess deposits. According to the climatic conditions, the research area is classified as arid and semi-arid regions. Due to a lack of rainfall, high evaporation, and uneven distribution of rainfall throughout the year, as well as high soil salinity, it has low-growing and weak rangeland plants. The vegetation in the area is composed mainly of annual grass species scattered heterogeneously. They often appear after rain events and have a short growth period finishing the life cycle in one season. In this research a field rainfall simulator was used. First, field visits were conducted to select places for positioning rainfall-runoff simulation plots in different types of biocrusts. To eliminate the effect of slope on runoff processes, locations were selected whose slope was around the dominant slope of the region (around 20 %). Rainfall-runoff simulations were carried out using a rainfall simulator over 1 x 2-m plots with and without biological soil crusts. The intensity of the simulated rainfalls was about 80 mm h-1 and the duration of each simulation was 30 min. The plots were positioned over five different types of surface cover including 1) dominant moss cover, 2) dominant lichen cover, 3) mixed (moss + lichen) cover, 4) dominant shrub (Artemisia spp.) cover, and 5) Bare land. Sampling and measurement of some runoff quality variables (sediment, electrical conductivity (EC), acidity (pH), color, and Total Dissolved Solids (TDS)) were conducted at 15-minute intervals during the simulation, plus one more sample from a mixture of runoff of the whole simulation. For some other water quality variables (organic carbon, nitrate, phosphorus, and potassium) measurements were made only at the end of the simulation from the total runoff mixture. The data were analyzed using graphical methods (plots) and statistical tests: analysis of variance (ANOVA), Kruskal-Wallis, and Tukey’s test.

    Results and Discussion

    The results showed that sediment concentrations were significantly (P ˂ 0.05) lower for biocrust-covered plots compared to the plots without biocrusts. Extreme differences were observed for the bare soil. EC, pH, color and TDS values also had significant differences between different covers. For organic carbon, phosphorus, nitrate, and potassium, no significant differences (P ˂ 0.05) between covers were detected by statistical tests though some notable differences were discernible on plots. The origin of runoff EC is mostly inorganic substances and it is caused by natural and human-induced pollution. There was a significant difference (P ˂ 0.05) between shrub-covered plots and plots with a combination of moss and lichen. EC for the shrub cover (Artemisia spp.) was found to be significantly higher than the mixed moss and lichen cover. The reason can be attributed to the increase in permeability and soil moisture in BSC dominated areas. Increased infiltration of water by biocrusts causes salts and ions to move deeper into the soil and this reduces the salinity of upper soil layer and surface runoff. With regard to runoff color, a significant difference (P˂ 0.05) was observed between bare soil and the other cover types. By producing polysaccharides and viscous materials, BSCs preserve and stabilize the soil surface materials and reduces the transport of metal ions (such as iron and manganese), decayed plant materials, organic matter, and animal waste as the main factors for the coloration of runoff. In contrast, more detachment and transfer of materials from bare soil have caused the runoff to become thicker and darker. The amount of sediment concentration from bare land was higher than shrubland and biocrust covers. For example, the average sediment concentration in the runoff from plots of bare land was about three times that of Artemisia plots. Another notable point was the large difference in sediment concentration between bare soil plots themselves. The reason for this was attributed to the presence of remaining roots of annual plants in the bare soil plots, which influence runoff and soil loss.

    Conclusions

    Overall, the results indicate the major effect of BSCs on runoff quality. So, taking proper measures to protect them and prevent their destruction is of great importance for soil and water conservation as well as water quality preservation in downstream wetlands. Therefore, it is necessary for government agencies to pay more attention to BSC-covered hillslopes around the Ajigol Wetland so no more damages are imposed on these fragile unique resources. As no comprehensive map of BSC covers the study area is present, it is recommended that such a map be prepared using satellite and drone imagery. Then, by combining the results of this study with the information obtained from mapping and generalizing it to the entire region, it is possible to make an overall estimate of the effect of BSCs on the water quality of downstream wetlands which is necessary for better-informed planning and decision-making. Exclosure and cover protection measures to prevent physical damages caused by human activities need to be implemented for the BSC-covered areas so they can continue their function as living mulch and protect soil from water and wind erosion.

    Keywords: Ajigol Wetland, Biocrust, Lichen, Moss, Rainfall simulation
  • مهین نادری، واحدبردی شیخ*، عبدالرضا بهره مند، چوقی بایرام کمکی، عبدالعظیم قانقرمه

    رژیم های هیدرولوژیکی، نقش عمده ای در تغییر ساختار و عملکرد فرآیندهای بوم شناختی و بوم سازگان رودخانه ای ایفا می کنند. تغییرات قابل ملاحظه ای در رژیم های هیدرولوژیکی جریان رودخانه ها، باعث ایجاد ناهمگونی مکانی و زمانی سامانه های رودخانه ای و تخریب خدمات طبیعی بوم سازگان و تهدید تنوع زیستی می شود. تحلیل روند و شناسایی نقطه تغییر، یک مساله مهم در تحلیل سری های زمانی هیدرولوژیکی است. در این پژوهش با استفاده از آزمون من-کندال دنباله ای، آزمون پتیت، آزمون دامنه بویژاند، آزمون U بویژاند، آزمون همگنی استاندارد نرمال و آزمون جرم مضاعف نقطه تغییر معنادار در داده های مربوط به دبی ایستگاه هیدرومتری بنکوه واقع در خروجی حوزه آبخیز حبله رود در طول دوره آماری 1980 تا 2017 تعیین شد. سپس با استفاده از نرم افزار شاخص های تغییرات هیدرولوژیکی (IHA)، تغییرات شاخص های گوناگون هیدرولوژیکی در دوره آماری قبل و بعد از نقطه تغییر معنادار در سری زمانی دبی سالیانه در حوزه آبخیز حبله رود بررسی شد. مطابق نتایج به دست آمده، در اواسط دهه 1990 یک نقطه تغییر معنادار در سری داده های دبی سالانه ایستگاه هیدرومتری بنکوه اتفاق افتاده است و بعد از آن مقطع زمانی اکثر شاخص های هیدرولوژیکی کاهش در وضعیت جریان رودخانه حبله رود را نشان می دهند. به طوری که متوسط آبدهی در تمام ماه های سال و مقدار جریان پایه حوضه کاهش یافته است. هم فراوانی و هم طول دوره پالس های جریان کمینه افزایش یافته است. برعکس، هم فراوانی و هم طول دوره پالس های جریان بیشینه کاهش یافته است. به همین دلیل فراوانی و بزرگی وقایع حدی بالا مثل سیل های متوسط و بزرگ کاهش یافته است. تحلیل روند طولانی مدت نشان می دهد که 25 شاخص از بین 33 شاخص تغییرات هیدرولوژیکی دارای روند نزولی معنادار از نظر آماری هستند. به طوری که میزان دبی متوسط حوضه در ایستگاه هیدرومتری بنکوه از 43/8 مترمکعب در ثانیه در دوره قبل از تغییر به 47/5 مترمکعب در ثانیه در دوره بعد از تغییر کاهش یافته است که معادل 35 درصد کاهش در آبدهی حوضه حبله رود است. پیامد این تغییرات هیدرولوژیکی شدید در حوزه آبخیز حبله رود، علاوه بر بروز تعارض و تنش های اجتماعی میان بهره برداران، ایجاد تنش و تهدید جوامع گیاهی و جانوری رودکناری خواهد بود که در سیلاب دشت های رودخانه ها زندگی می کنند و خدمات بوم سازگانی متعددی را فراهم می کنند.

    کلید واژگان: تعیین نقاط تغییر, کاهش دبی, حبله رود, سری زمانی دبی, IHA
    Mahin Naderi, Vahedberdi Sheikh *, Abdolreza Bahrehmand, Choghi Bayram Komaki, Abdolazim Ghangermeh
    Introduction

    Hydrological regimes play a major role in changing the structure and function of ecological processes and river ecosystems. Significant changes in the hydrological regimes of river flow cause the spatial and temporal heterogeneity of river systems and the degradation of natural ecosystem services and threaten biodiversity. Trend analysis and change point detection are important topics in the analysis of hydrological time series. The study area in this research includes the upstream part of the Hablehroud river basin draining to the Bonekoh hydrometry station, located within the jurisdiction of the Tehran province. The Habaleroud river as the main drain of this watershed has recently encountered the pressures induced by human interventions and climate change, resulting in significant changes in its hydrological status.

    Materials and Methods

    In this research, using the sequential Mann-Kendall, Pettitt, Buishand Range, Buishand U, Standard Normal Homogeneity, and double mass curve tests, the significant change point in the annual discharge time series (1980–2017) of the Bonekoh hydrometry station at the outlet of the Hableroud watershed was detected. Then, using the Indicators of Hydrologic Alteration (IHA), the alterations in the hydrological condition in the period after the change point (Altered flow regime) compared to the period before the change point (the natural flow regime) were analyzed using the daily observed discharge data of the Hableroud watershed.

    Results and Discussion

    According to the research results, in the mid-1990s, a statistically significant change point in the annual discharge time series of the Bonekoh hydrometry station occurred, and most of the hydrological indicators show a deterioration in the condition of the Habaleroud watershed flow regime. Whereas for most of the hydrological indicators, after the change point, the frequency of the low values category has increased and the frequencies of the middle and high values categories, have decreased. These reductions have not only occurred for high extreme values, but also for low extreme values. In addition, the mean monthly discharge for all months of the year and the base flow of the basin have decreased. Both the frequency and duration of low-flow pulses have increased. On the contrary, both the frequency and duration of the high-flow pulses have decreased. For this reason, the frequency and magnitude of high extreme events such as medium and large floods have decreased. The long-term trend analysis indicated that 25 out of the 33 IHA have experienced a statistically significant decreasing trend. Therefore, the mean annual discharge of the watershed at the Bonekoh station has declined from 8.43 m3/s during the pre-impact period to 5.43 m3/s during the post-impact period, which is equivalent to about 35 % decline in the watershed outflow. While the watershed’s mean annual precipitation shows a negligible long-term increasing trend. Therefore, it seems that human interventions across the watershed play a major role in the hydrologic regime alteration of the watershed.

    Conclusion

    In the Benkoh hydrometric station in the mid-1990s, the hydrological regime of the basin has changed significantly. Then, using special software, the hydrological change indicators and key environmental flow indicators were analyzed in the periods before and after the change point. Unfortunately, most of the hydrological indicators show a downward trend in the Habaleroud river flow. So that the average discharge has decreased in all months of the year. Base current values are reduced. Both the frequency and duration of minimum current pulses are increased. On the contrary, both the frequency and duration of maximum current pulses are reduced. For this reason, the frequency and magnitude of extreme events such as medium and large floods have decreased. The results of the analysis of the trend of several indicators of the environmental flow also indicate the regressive course in the ecohydrological conditions of the Hableroud watershed. So that the minimum monthly flows for all months of the year show a downward trend. On the one hand, the continuity and frequency of periods of water shortage has increased, and on the other hand, the frequency of high flow pulses has decreased. The consequence of these changes will be creating tension and threatening riverside plant and animal communities that live in the flood plains of rivers and provide many ecological services. On the other hand, with the destruction of these riverside communities, the hydraulic conditions of the floodplains have changed and the vulnerability of river ecosystems and infrastructure facilities around the river increases against possible floods and causes a lot of damage. With the continuation of the existing process of managing water resources of the basin, stakeholders and beneficiaries of the basin will face many challenges in the future. Due to the fact that the average annual rainfall of Hableroud basin does not show a decreasing trend, it seems that human interventions are one of the main factors affecting the hydrological changes of this basin. Therefore, it is suggested that the main focus of management policies and measures should be focused on the management and optimization of human interventions in Hableroud watershed. In other words, instead of focusing on the top-down management approach and (hard) structural engineering measures, the focus should be on the participatory management approach and (soft) management engineering measures, and the water and soil resources of this basin should be used optimally and in accordance with the principles of sustainable development, so that at the same time Reducing the conflicts between the beneficiaries and the stakeholders upstream and downstream of the watershed (social challenges and threats) which currently occurred on a larger scale between the two provinces of Tehran and Semnan, and also preventing these conflicts from occurring on a smaller scale between the smaller communities upstream and downstream in The extension of waterways and rivers in the basin prevented the occurrence and spread of diverse environmental challenges and threats and vulnerability to natural hazards such as sudden floods and droughts. Also, it is suggested that the future changes in discharge of the studied watershed should be predicted according to the results of climate change models and land use changes, and suitable solutions should be formulated and implemented in order to deal with or adapt to these changes.

    Keywords: Change points detection, discharge time series, Hableroud, river flow decline, IHA
  • پروانه حاتمی گل مکانی، واحدبردی شیخ*، آرش زارع گاریزی، عبدالرضا بهره مند

    در دهه های اخیر، مردم در سراسر جهان تلفن های هوشمند و فناوری های آن را پذیرفته اند. برنامه های کاربردی در این دستگاه ها از جنبه های عملکرد و کاربری آسان شده اند. پروژه های علمی شهروندی که تلاش می کنند داده های ارزان و مقرون به صرفه را از افراد با پیشینه های مختلف جمع آوری کنند، نیازمند طراحی کاربرپسند و استفاده از فناوری با کاربری آسان است. در این پژوهش سعی شد تا با مرور جزییات مراحل طراحی یک برنامه علمی شهروندی در زمینه اقلیم و هیدرولوژی، به ملاحظات و ضرورت طراحی و انتشار یک برنامه کاربردی علمی شهروندی پرداخته شود. این برنامه که توسط نگارندگان طراحی شده است، با نام پایش یار معرفی می شود و با هدف پایش سه متغیر دما، بارش و تراز سطح آب رودخانه در روستاهای مرزی و دورافتاده استان گلستان طراحی شد. به منظور کسب تجربیات کافی، پس از قرار دادن ابزارهای سنجش ساده و ارزان قیمت در دسترس داوطلبان، به مدت پنج ماه (دی ماه 1400 تا اردیبهشت ماه 1401) از طرق مختلف از جمله پیامک، تماس تلفنی، فرم های کاغذی و شبکه های مجازی داده های مورد نیاز جمع آوری شد. پس از آن بازخوردها و نکات لازم ثبت گردید و مطابق با تجربیات کسب شده نسخه اولیه برنامه کاربردی پایش یار طراحی شد. بعلاوه در این پژوهش با مقایسه داده های جمع آوری شده از طریق این برنامه طی هشت ماه (خردادماه 1401 تا دی ماه 1401) و مقایسه آن با سایر روش های جمع آوری داده، نقاط ضعف و قوت آن برشمرده شد و کارایی آن مورد ارزیابی قرار گرفت. در انتها ارزیابی کارایی، مزایا، معایب، محدودیت ها و چالش های پایش یار نشان داد که یک برنامه کاربردی قابل نصب و اجرا در گوشی های هوشمند با طراحی خوب، جریان اطلاعات از کاربران به پایگاه های اطلاعاتی و محققان مربوطه را تسهیل می کند و به نظر می رسد برای ترویج و گسترش سامانه های پایشی و نظارتی بلندمدت علوم شهروندی ضروری است. به هرحال مسیرهای ارسال داده های اقلیمی و هیدرولوژی به سامانه های علمی شهروندی، زمینه ای است که به پژوهش های بیشتری نیاز دارد.

    کلید واژگان: تلفن همراه, جمع سپاری, رابط کاربری, سامانه پایش مردمی, کمبود داده
    Parvane Hatami Golmakani, Vahedberdi Sheikh *, Arash Zare Garizi, Abdolreza Bahremand

    In recent decades people around the world have embraced "smartphones" and their technologies. The application softwares (Apps) in these devices have become efficient and easy to use. Citizen science (CS) projects that attempt to collect data affordably from people of diverse backgrounds require the design and delivery of a user-friendly technology. In this research, an attempt was made, through reviewing the steps of designing a CS App to address the considerations and necessity of designing and disseminating a CS App with the subject of meteorology and hydrology. Payeshyar App that has been designed by the authors aimed at monitoring three parameters of air temperature, precipitation and water level in border and remote villages of Golestan. In order to gain sufficient experience, after placing simple and inexpensive measurement tools at the disposal of volunteers, the necessary data were collected for a period five months (December 2021-May 2022) via various communication methods including text messages, phone calls, paper and pencil forms and social media Apps. After that, necessary feedbacks and tips were recorded and according to the experiences gained, the initial version of Payeshyar was designed. In addition, in this research, by comparing the data collected through this App during eight months (June 2022 -January 2023) with the conventionally recorded data at formally established monitoring stations, its weaknesses and strengths were listed and its efficiency was investigated. Finally, the review of the effectiveness, advantages, disadvantages, limitations and challenges of Payeshyar showed that a well-designed Apps that can be installed and run on smartphones facilitates the communication of information from users to relevant databases and researches and seems that they are necessary to promote and expand long-term monitoring and surveillance systems based on CS. However, methods of sending meteorological and hydrological data to CS systems is a new field that needs more research.

    Keywords: Mobile Phone, Crowdsourcing, User Interface, Public monitoring system, Lack of Data
  • پروانه حاتمی گل مکانی*، واحد بردی شیخ
    مقدمه و هدف

    خاک نقش مهمی در توسعه پایدار دارد. بنابراین حفاظت و کنترل فرسایش خاک، کمک زیادی به رفاه، امنیت و پایداری جامعه می کند. به منظور حل مشکلات روز افزون کشور در زمینه تخریب منابع طبیعی و فرسایش خاک، آگاهی کشاورزان از فرسایش خاک و شناخت نگرش کشاورزان نسبت به پدیده فرسایش خاک امری ضروری است. چرا که نگرش نوعی تمایل ذهنی و عامل اصلی تغییر در رفتار است به طوریکه تغییر نگرش موجب تغییر رفتار انسان می شود. بنابراین بررسی نگرش افراد در زمینه های مختلف از آن جهت مورد توجه است که به مدیران و مجریان کمک می کند تا از شیوه های تفکر افراد درباره موضوعات مشخص، مطلع شده و در صورت نیاز برنامه هایی را برای تغییر نگرش افراد طراحی کنند. به همین منظور هدف اصلی این پژوهش درک نگرش کشاورزان حوزه آبخیز چهل چای استان گلستان نسبت به فرسایش خاک است. همچنین روش های آموزشی مناسب، میزان اثرگذاری برخی از عوامل انسانی در بروز فرسایش خاک و دلایل اجرایی نشدن اقدامات حفاظتی در سطح مزارع کشاورزی از دیدگاه کشاورزان نظرسنجی شده و معرفی می گردد.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش به منظور درک نگرش کشاورزان نسبت به فرسایش خاک، مدل مفهومی با هفت مولفه آشنایی و درک مفهوم فرسایش خاک، تاثیر عوامل طبیعی بر فرسایش خاک، تاثیر عوامل انسانی بر فرسایش خاک، مسیولیت ایجاد فرسایش خاک، پیامدهای فرسایش خاک، نحوه رفتار با فرسایش خاک و کنترل و پیشگیری فرسایش خاک طراحی شد و به تبعییت از این مدل، 45 گویه به صورتی طراحی شدند که تمامی بخش های این مدل را پوشش دهند. در ادامه تعداد 200 پرسشنامه در 4 روستای حوزه آبخیز چهل چای تکمیل و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. تجزیه و تحلیل آماری پرسشنامه ها با استفاده از نرم افزار SPSS انجام شد.

    یافته ها

    در این تحقیق ضریب آلفای کرونباخ 0/804 تخمین زده شد. نتایج این تحقیق نشان داد حدود 31 درصد کشاورزان در زمینه فرسایش خاک آگاهی بیشتر از حد متوسط، 22 درصد آگاهی متوسط و 37 درصد آگاهی کمتر از حد متوسط دارند. همچنین نتایج ارزیابی امتیازات هفت مولفه مدل مفهومی نگرش کشاورزان در خصوص فرسایش خاک نشان داد کشاورزان در رابطه با سه مولفه آشنایی کلی با مفهوم فرسایش، عواقب و پیامدهای فرسایش و نحوه رفتار با فرسایش خاک به ترتیب با میانگین امتیاز 2/4، 2/3 و 2/2 کمترین میزان آگاهی را داشتند.

    نتیجه گیری

    باتوجه به آمار ارایه شده از آگاهی کشاورزان منطقه، به طورکلی غالب کشاورزان (حدود 68 درصد) دارای اطلاعات متوسط و پایین تر نسبت به پدیده فرسایش خاک اند از این رو می توان نتیجه گرفت که آگاهی کم و نگرش نامناسب کشاورزان در مورد فرسایش خاک موجب می شود تا در این خصوص توجه کافی صورت نگیرد و لذا به منظور بهبود فرسایش خاک منطقه هیچ گونه عملیات جدی صورت نگیرد. بنابراین باتوجه به معنی دار شدن رابطه سطح تحصیلات و میزان دریافت آموزش و ترویج در خصوص فرسایش خاک پیشنهاد می شود تا با ارتقای ارایه خدمات آموزشی و ترویجی، زمینه بهبود نگرش کشاورزان منطقه فراهم شود. علاوه بر این با افزایش آگاهی کشاورزان، گامی موثر در جهت بهبود نرخ فرسایش خاک آبخیزهای بالادست برداشته خواهد شد.

    کلید واژگان: آگاهی, ادراک کشاورزان, پرسشنامه, حفاظت خاک, مدل مفهومی, هدر رفت خاک
    Parvane Hatami Golmakani*, Vahedberdi Sheikh
    Introduction and Objective

    Soil plays an important role in sustainable development. Therefore, protecting and controlling of soil erosion greatly contributes to the well-being, security and sustainability of societies. In order to solve the growing problems of the country in the field of natural resource destruction and soil erosion, assessment of farmers' awareness about soil erosion and their perception and attitudes toward soil erosion phenomena would be essential. Because perception is a kind of mental inclination and the main cause of behavior changes, and hence changing the perceptions alters human behavior. Hence, the study of people's perceptions in different fields would be important to help managers and executives to be aware of people's ways of thinking about specific issues, and if necessary, to develop some plans to change the people's perceptions. Therefore, the main goal of this research is to understand the perception of the farmers of the Chehlchay watershed in Golestan province towards soil erosion. Also, appropriate training methods, the effect of some human factors on soil erosion and the reasons for not implementing conservation works at the level of agricultural fields from the farmers' point of view are surveyed and is introduced as sub-objectives of this research.

    Material and Methods

    In this study, to understand farmers' perception on soil erosion, a conceptual model with seven components including familiarity and understanding of the concept of soil erosion, the effect of natural factors on soil erosion, the effect of human factors on soil erosion, responsibility for causing soil erosion, the consequences of soil erosion, how to deal with soil erosion and control and prevention of soil erosion was designed and following this model, 45 items were defined to cover all aspects of this model. Then, 200 questionnaires were filled out with face-to-face interview with farmers in four villages and the results were analyzed. Statistical analysis of the questionnaires was performed using SPSS software.

    Results

    In this research, Cronbach's alpha coefficient was estimated 0.804. The results of this research showed that about 31% of farmers have more than average knowledge of soil erosion, 22% have average knowledge and 37% have less than average knowledge. Also, the results of evaluating the scores of the seven components of the conceptual model of farmers' perception towards soil erosion showed that the farmers with an average score of 2.4, 2.3, and 2. 2 had the lowest level of awareness, respectively.

    Conclusion

    According to the presented data on the awareness of farmers in the region, in general, the majority of farmers (about 68%) have intermediate and low knowledge about the phenomenon of soil erosion, so it can be concluded that the farmers' low knowledge and inappropriate perception about soil erosion causes insufficient attention to be paid in this regard and therefore no serious works are carried out to improve the soil erosion in the region. Therefore, according to the significance of the relationship between the level of education and the amount of education and promotion about soil erosion, it is suggested that by improving the provision of educational and promotional services, a background is provided for improving the perception of farmers in the region. Additionally, by increasing the awareness of farmers, an effective step will be taken to improve the rate of soil erosion in the upstream watersheds.

    Keywords: Awareness, Conceptual Model, Education, Extension, Farmers’ Perception, Questionnaire, Soil Conservation
  • سیما سفیدیان*، عبدالرسول سلمان ماهینی، واحدبردی شیخ
    تالاب های بین المللی آلاگل، آجی گل و آلماگل از جمله تالاب های داخلی در حوضه آبخیز اترک هستند و اصلی ترین منبع تامین کننده آب آن ها سرریز رودخانه اترک است. نوسانات آب شناختی این رودخانه در سال های گذشته همواره باعث بروز سیل یا خشکسالی در این منطقه شده و موجودیت این تالاب ها را نیز تحت تاثیر قرار داده است. برای مدیریت بهینه تالاب ها لازم است نوسانات آب دهی رودخانه اترک و تغییرات تالاب ها از دو جنبه تاثیرات انسانی و تغییر اقلیم بررسی گردد. بدین منظور، متغیرهای آب شناختی، اقلیمی، تغییرات پوشش/کاربری زمین طی سال های 2020-1986 مورد ارزیابی آماری قرار گرفت. پس از جمع آوری داده های موجود برای دوره 34 ساله تغییرات، الگوهای بلندمدت متغیرهای اقلیمی مانند دما، بارش و تبخیر، دبی رودخانه اترک و مساحت پهنه آبی تالاب ها مقایسه شد. نقشه تغییرات مساحت پهنه آبی تالاب ها تهیه و یک تحلیل روند و همبستگی با استفاده از داده های ماهانه و سالانه انجام شد. نتایج نشان داد روند پیش روی تالاب های مذکور به سمت فصلی شدن بستر دایمی آن هاست. از طرفی، تغییرات دما و بارش و تبخیر نمی تواند کاهش شدیدی در دبی رودخانه اترک و در نتیجه مساحت تالاب ها ایجاد کند. این درحالی است که افزایش مساحت مراتع، علفزارها و کشاورزی متراکم در کل آبخیز به طور مشهود با تغییرات مساحت تالاب ها رابطه عکس دارد که می تواند نشان دهنده افزایش برداشت آب از رودخانه و گسترش فعالیت های انسانی باشد. به عبارت دیگر، تغییرات آب و هوایی نقش کمتری در روند کاهشی پهنه آبی این تالاب ها دارد. نتایج این پژوهش می تواند به درک و شناسایی میزان شدت عوامل تاثیرگذار بر تغییر حجم و مساحت این تالاب های بین المللی و شرایط کنونی آن ها و تعیین حقابه و مدیریت بهتر آن ها در آینده کمک کند.
    کلید واژگان: تالاب, تغییرات کاربری, تغییرات اقلیمی, مدیریت منابع آب
  • واحدبردی شیخ*، مهین نادری، عبدالرضا بهره مند، امیر سعدالدین، مرتضی عابدی طورانی، چوقی بایرام کمکی، آلاله قائمی

    تغییرات آب و هوا و فعالیت های انسانی دو عامل اصلی در تغییر روند چرخه هیدرولوژی حوزه های آبخیز هستند که باعث تغییر در توزیع مکانی و زمانی دسترسی به آب می شوند. جریان رودخانه به عنوان مهم ترین مولفه چرخه هیدرولوژی، یکی از آسیب پذیرترین مولفه های آن بوده که تحت تاثیر این تغییرات قرار می گیرد. منطقه مورد مطالعه در پژوهش حاضر، بخش بالادست حوزه آبخیز حبله رود تا ایستگاه آب سنجی بنکوه است که در محدوده سیاسی استان تهران واقع شده است. در این پژوهش از روش های تجربی نسبت تغییر شیب مقدار تجمعی و منحنی جرم مضاعف به منظور تفکیک اثر تغییر اقلیم و مداخلات انسانی در کاهش آب دهی رودخانه حبله رود در محل ایستگاه های هیدرومتری سیمین دشت و دلیچای (دوره آماری 1980 تا 2017) استفاده شد. برای روش نسبت تغییر شیب مقدار تجمعی، یک بار تغییر شیب مقدار تجمعی دبی نسبت به مقادیر تجمعی بارش و دما (حالت اول) و بار دیگر تغییر شیب مقدار تجمعی دبی نسبت به مقادیر تجمعی بارش و تبخیر-تعرق پتانسیل (حالت دوم) محاسبه شد تا سهم تغییر اقلیم و مداخلات انسانی مشخص شود. میزان اثر تغییر اقلیم در دبی ایستگاه های سیمین دشت و دلیچای، طبق حالت اول به ترتیب 15.53 و 37.08- درصد و طبق حالت دوم به ترتیب 0.55 و 39.72- درصد به دست آمد. مقادیر منفی در ایستگاه دلیچای بدین معناست که تغییر اقلیم باعث افزایش آب دهی زیرحوزه آبخیز دلیچای شده است. نتایج روش های مختلف منحنی جرم مضاعف بین متغیر دبی تجمعی و متغیرهای تجمعی بارش، دما و تبخیر-تعرق پتانسیل نیز نشان داد که اثر تغییر اقلیم در هر دو زیرحوزه آبخیز به صورت افزایش آب دهی (29 درصد برای زیرحوزه آبخیز سیمین دشت و 92 درصد برای زیرحوزه آبخیز دلیچای) است و عامل اصلی کاهش آب دهی رودخانه های حوزه آبخیز حبله رود (129 درصد برای زیرحوزه آبخیز سیمین دشت و 192 درصد برای زیرحوزه آبخیز دلیجای) مداخلات مستقیم انسانی است. تغییر اقلیم سهم بسیار کمی در کاهش آبدهی دو زیرحوزه آبخیز اصلی حوضه حبله رود دارد و مداخلات انسانی عامل اصلی کاهش آب دهی رودخانه های حوزه آبخیز حبله رود است. بنابراین لازم است تمرکز اصلی سیاست های مدیریتی در جهت مدیریت مداخلات انسانی، ارتقای آگاهی عمومی، استفاده بهینه از منابع آب و جلوگیری از بهره برداری بیش از توان منابع آبی حوزه آبخیز باشد.

    کلید واژگان: آزمون پتیت, آزمون لانزانته, روش نسبت تغییر شیب مقدار تجمعی, روش منحنی جرم مضاعف, نقطه تغییر
    Vahedberdi Sheikh *, Mahin Naderi, Abdolreza Bahrehmand, Amir Sadoddin, Morteza Abedi Tourani, Choooghi Bairam Komaki, Alalah Ghaemi
    Introduction

    Climate changes and human activities are the two main factors altering the hydrological cycle of watersheds causing changes in the spatial and temporal distribution of water availability. The river flow, as the most critical component of the hydrological cycle, is the most vulnerable component that is affected by these changes resulting in worrying consequences on water demand by different sectors. Since there is growing controversy on the contribution of two main factors (climate change and human interventions) affecting river flow alteration, assessment and quantification of their contribution is of utmost importance to the water resources managers. Quantification of climate change and direct human intervention contributions to streamflow alteration is a prerequisite for developing adaptation strategies and policies for regional water resources planning and management. To this end, various approaches and methods have been developed and proposed during the last decades in order to separate the contribution of natural and human-induced factors on river flow regime conditions. The current research investigates the contribution of climate change and direct human interventions on the discharge decline of the Hablehrood watershed.

    Materials and Methods

    In this research, the upstream area of the Hablehrood watershed draining to the Bonekouh hydrometry station, located within the Tehran Province jurisdiction, has been studied. The hydrological condition of the Hablehrood watershed, as a main drainage channel of the watershed, has drastically altered during recent years and its discharge has significantly decreased. In this study, first, the long-term statistics of Simindasht and Dalichay hydrometric stations were collected and subjected to pre-processing. Then, using the Pettit and Lanzante statistical tests, the significant change point in their annual discharge time series was identified. Then, the empirical methods of the slope change ratio of accumulative quantity (SCRAQ) and double mass curve (DMC) were applied to separate the effect of climate change and human interventions on the discharge decline of the Hablehrood watershed and its main tributaries. Since rainfall, temperature, and potential evapotranspiration are considered the main climatic elements in both the used methods, the relationship between discharge, and precipitation, between discharge and precipitation as well as temperature, between discharge and precipitation as well as potential evapotranspiration were analyzed in order to compute the contribution of climatic drivers first. According to the empirical methods, after calculating the contribution of climatic variables to the changes in water flow, the remaining changes in water flow are attributed to human interventions. In this study, the observed data from the hydrometry stations of Simindasht and Dalichay during 1980 – 2017 were used. For SCRAQ, the slope change of the ratio of cumulative discharge and cumulative values of rainfall and temperature as well as the slope change of the ratio of cumulative discharge and cumulative values of rainfall and evapotranspiration were computed to separate the effects of climate change and human interventions.

    Results and Discussion

    The results of both tests showed that the hydrological regime of the basin changed in the mid-1990s in both hydrometric stations and the average annual discharge drastically decreased in the period after the change point. Results of different calculation methods of SCRAQ (the slope change of the ratio of cumulative discharge and cumulative values of rainfall and temperature (first method) and the slope change of the ratio of cumulative discharge and cumulative values of rainfall and evapotranspiration (second method)) showed that human intervention is the main cause of discharge decline within the Hablehrood watershed. According to the first calculation method, the contribution of climate change on discharge decline at the Simindasht and Dalichay stations were, respectively, 15.53 % and -37.08 %, and for the second calculation method, 0.55 % and -39.72 %, respectively. The positive values for the contribution of climate change to the Dalichay station indicate that climate change has resulted in an increase in its discharge. Results of different calculation methods of DMC between cumulative values of discharge and climate variables showed that climate change has increasing effects on the discharge of both Simindasht and Dalichay sub-watersheds.

    Conclusion

    Human intervention is the main cause of discharge decline in the Hablehrood watershed and the contribution of climate change is very small and incremental in some cases, particularly for the Dalichay sub-watershed. Therefore, management policies and priorities should be focused on managing human interventions, promoting public awareness, optimal using of water resources, and preventing over-exploitation of water resources across the watershed. The results of this study can provide a scientific guidefor the development, utilization, and management of regional water resources and ecological environment protection.

    Keywords: change point, Double Mass Curve method, Lanzante test, Petit test, Slope Change Ratio of Accumulative Quantity method
  • اکرم لالوزایی، امیر سعدالدین*، آرش زارع گاریزی، واحدبردی شیخ

    تعیین فرایند های تولید سیل و لحاظ نمودن آن در تحلیل های هیدرولوژی به برآورد های قابل اطمینان تر کمک می کند. تمرکز صرف بر محاسبات ریاضی برای بررسی پدیده سیل باعث می شود که فرآیند های فیزیکی طبیعت کمتر مورد توجه قرار گیرند. لذا، در این تحقیق به تفکیک فرآیند-محور رخداد های سیل در 20 ایستگاه هیدرومتری در حوضه رودخانه گرگانرود به عنوان یکی از حوضه های با رخدادهای شدید و فراوان سیل در شمال کشور، پرداخته شده است. به منظور استخراج سری مقادیر جزیی (بالاتر از آستانه) با کمک رویکرد POT در هر ایستگاه، مراحل اساسی این رویکرد شامل انتخاب مقدار آستانه بهینه و برقراری شرط استقلال در رخداد های سیل، انجام شد. پس از تعیین رخداد های سیل، با استفاده از شاخص های زمان وقوع رخداد، زمان تداوم بارش، زمان تداوم سیل، دمای هوا و رطوبت پیشین خاک، انواع سیل شامل سیل های ناشی از بارش جبهه ای، بارش جابجایی، ذوب برف و باران روی برف در هر ایستگاه تعیین شد. نتایج نشان می دهد که، سیل های ناشی از بارش جبهه ای و باران روی برف به ترتیب بیشترین و کمترین فراوانی را در حوضه دارند. یافته های تحقیق حاکی از آن است که استفاده از رویکرد POT و شاخص های طبقه بندی انواع سیل می تواند به تحلیل های دقیق تر آماری در مطالعات و مدیریت سیل منجر شود.

    کلید واژگان: رویکرد POT, سری مقادیر جزئی, فرایند تولید سیل, حوضه رودخانه گرگانرود
    Akram Lalozaei, Amir Sadoddin *, Arash Zare Garizi, Vahed Berdi Sheikh

    Determining flood generation processes and incorporating them in hydrological studies can help make more reliable estimates. Focusing merely on mathematical computations in flood studies sometimes lead to paying less attention to the basic physical processes. Therefore, this research aims to present a process-based flood separation study for 20 hydrometric stations in the Gorganrood River Basin attributed as a flood prone area in the northern part of Iran. For this purpose, partial series of flood events at each station were extracted using the Peak-Over-Threshold (POT) approach selecting an optimal threshold value to determine flood events and considering the independence of the series values. Subsequent to characterizing flood events using some separation indicators including time of occurrence, rainfall duration, flood duration, air temperature, and antecedent soil moisture condition, different types of floods (i.e., floods caused by frontal precipitation, convective precipitation, snowmelt and rain on snow) were identified for each station. The results showed that floods caused by frontal precipitation and rain on snow have the highest and lowest frequencies in the basin, respectively. The research findings indicated that using POT approach and the indicators for classifying the different flood types can lead to a more accurate statistical analysis in flood studies and management.

    Keywords: POT approach, Partial duration series, Flood generation process, The Gorganrood River Basin
  • زینب کریمی*، امیر سعدالدین، واحدبردی شیخ

    با توجه به فشار مضاعف بر آبخیزها در سراسر جهان، کارشناسان و پژوهش گران در تلاش هستند تا به شیوه های علمی موثر و پایدار باعث کاهش تخریب و سیر قهقرایی آبخیزها شوند. در همین راستا، در ایران نیز به منظور کاهش نرخ تخریب و بهبود شرایط آبخیزها، اقدامات آبخیزداری متعددی صورت گرفته است. لذا، پژوهش حاضر در حوزه آبخیز چهل چای استان گلستان به بررسی میزان تغییرات خدمات حمایتی (پایداری خاک دانه)، تولیدی (تولید زراعی و باغی، تولید چوب و زی توده)، تنظیمی (مهار فرسایش خاک، مهار رواناب و ترسیب کربن) و فرهنگی (افزایش تعامل و ماندگاری جوامع محلی، افزایش زیبایی منظر و جذب گردشگر در منطقه و ارتقاء دانش و ارزش های آموزشی)، در نتیجه اجرای اقدامات اصلاحی انجام شده است. پس از کمی سازی مقادیر خدمات، اولویت بندی اقدامات با استفاده از روش TOPSIS (تاپسیس) انجام شد تا موثر ترین گزینه مدیریتی به منظور بهبود خدمات آبخیز چهل چای و آبخیزهای مشابه شناسایی و پیشنهاد شود. نتایج نشان داد که تاثیر انواع اقدامات آبخیزداری بر بهبود خدمات آبخیز یکسان نبوده و بیش ترین تاثیر مربوط به خدمات تنظیمی و پس از آن به ترتیب مربوط به خدمات تولیدی، حمایتی و فرهنگی است. اقدامات آبخیزداری بر بهبود خدمات زیرآبخیز تیمار تاثیر معنا داری را در سطح پنج درصد (p<0/05) نشان داد. هم چنین، نتایج مدل تاپسیس در ارزشیابی اثر اقدامات مدیریتی بر خدمات آبخیز نشان داد که از بین اقدامات انجام شده تبدیل اراضی زراعی دیم به فعالیت های باغی (کاشت درختان گردو) بهترین اثربخشی را با توجه به شاخص ها و معیارهای در نظر گرفته شده فراهم کرده است. بنابراین، به منظور مدیریت بهینه منابع آب و خاک و اثربخشی بیش تر اقدامات آبخیزداری بر بهبود خدمات حوزه آبخیز چهل چای، تبدیل اراضی زراعی شیب دار به باغ به همراه کشت گیاهان علوفه ای یا دارویی در فواصل بین درختان پیشنهاد می شود. علاوه بر این، پیشنهاد می شود معیارها، شاخص ها و شیوه های مورد استفاده در این پژوهش برای کمی سازی اثربخشی اقدامات آبخیزداری بر خدمات آبخیز در تدوین شیوه نامه یا دستورالعمل پایش و ارزشیابی اقدامات آبخیزداری مورد استفاده قرار گیرد.

    کلید واژگان: ارزشیابی, اقدامات آبخیزداری, اولویت بندی اقدامات, زیرآبخیزهای تیمار و شاهد
    Zeinab Karimi *, Amir Sadoddin, Vahedberdi Sheikh
    Introduction

    Ecological services are the benefits that humans derive from ecosystems and include four categories of provision, regulatory, cultural, and supportive services. Each of these four categories includes a wide range of ecosystem services. In fact, climate control services include hydrological cycles, water supply and biochemicals, land-based processes and various biological processes. In this regard, to reduce the degradation rate and improve the condition of the Chehl-Chai Watershed in the northeast of Iran, several watershed management measures have been implemented.

    Materials and Methods

    The present study has investigated the extent of changes of supporting service (soil aggregate stability), provisioning (crops and fruits production, timber, and biomass production), regulating (control of soil erosion, runoff control, and carbon sequestration), and cultural (Increase of interaction and sustainability of local communities, increase of landscape aesthetics and tourist attraction and increase of knowledge and educational values) as a result of implementation of restoration measures in Chehl-Chai Watershed of Golestan Province. After quantifying the amount of services, prioritization of measures was done using TOPSIS method to identify and propose the most effective management option to improve services in the study area.

    Results and Discussion

    The results showed that the effect of watershed management measures on the ecosystem services improvement is not the same for all services, whereas it is highest for the regulating services and decreases towards the provisioning, supporting, and cultural services, respectively. Furthermore, the watershed management measures on improvement of the watershed services of treatment sub-watershed showed a statistically significant difference at the level of 5% (p<0.05). The results of applying TOPSIS method in the treatment sub-watershed showed that walnut orchards have provided the best effectiveness according to the indicators and criteria considered in the study. In other words, watershed management measures, through increasing the vegetation cover have led to more preciptation absorption, reduction of surface runoff and soil erosion in sloping lands and enhancement of landscape aesthetics as well as improvement of stakeholders participation level, social relationships, and income generation through conducting training and extension programs.

    Conclusion

    Among the employed measures, horticultural activities (planting walnut trees) have had the most success and if additional measures are taken and expanded, the success rate can be improved to a more desirable level. The watershed management measures are economically viable and can be implemented by the people. Therefore, in order to optimally manage water and soil resources and make watershed management more effective in improving the services of Chehelchai watershed, horticultural activities intercropped with forage and medicinal plants are recommended. In addition, the criteria, indicators and procedures applied in this study to quantify the effectiveness of watershed measures on ecosystem services can be consulted in developing a methodology or guideline for monitoring and evaluation of watershed management measures.

    Keywords: Watershed management measures, evaluation, Priortitization, Treatment, control sub-watersheds
  • مهین نادری*، واحد بردی شیخ، چوقی بایرام کمکی، عبدالرضا بهره مند، عبدالعظیم قانقرمه، حمید سیروسی

    سابقه و هدف:

     تعیین نوع، حدود و تغییرات مکانی و زمانی کاربری اراضی و پوشش زمین در تعیین خصوصیات هیدرولوژیکی آبخیزها از اهمیت بسیاری برخوردار است. داده های ماهواره ای به عنوان سریع ترین و کم هزینه ترین ابزارهای در اختیار پژوهشگران برای این منظور می باشند. منطقه مورد مطالعه این پژوهش، حوزه آبخیز حبله رود است که کاهش آبدهی آن در دهه های گذشته باعث تشدید تعارض بین ذینفعان بالادست (استان تهران) و پایین دست (استان سمنان) شده است. باتوجه به اینکه تغییرات کاربری اراضی یکی از عوامل تغییرات رژیم هیدرولوژیکی آبخیزها می باشد، هدف تحقیق حاضر آشکارسازی، کمی سازی و پیش بینی تغییرات کاربری اراضی و بررسی روند تغییرات پوشش گیاهی سطح زمین در این حوزه می باشد.

    مواد و روش ها

    در این تحقیق برای شناسایی کاربری اراضی حوزه حبله رود، طبقه بندی نظارت شده شی ءگرای تصاویر سری لندست مربوط به سال های 1987، 2002 و 2019 در محیط سامانه گوگل ارث انجین انجام شد. برای بررسی عملکرد روش طبقه بندی، نقاط متعدد واقعیت زمینی نیاز است. در این تحقیق، نقشه واقعیت زمینی با بررسی میدانی و تفسیر تصاویر با تفکیک مکانی زیاد (بزرگ مقیاس) گوگل مپ ایجاد شد. از مدل زنجیره ای مارکوف و سلول های خودکار مارکوف در افزونهMOLUSCE که یکی از افزونه های نرم افزار سامانه اطلاعات مکانیQGIS است برای شبیه سازی تغییرات کاربری اراضی و تحلیل وضعیت پویایی منطقه مورد مطالعه استفاده شد. بعلاوه، روند تغییرات شاخص NDVI برای ارزیابی تغییرات مکانی - زمانی وضعیت پوشش گیاهی منطقه مورد مطالعه در نرم افزار گوگل ارث انجین محاسبه شد.

    یافته ها

    نتایج بیانگر این است که روش و تکنیک طبقه بندی مورد استفاده در این پژوهش دارای درصد صحت کلی بیش از 88 و ضریب کاپای بیش از 86/0 در تمام مقاطع زمانی مورد بررسی می باشد. همچنین مشاهده می شود که حوزه حبله رود طی دوره 1987 الی 2019 شاهد افزایش مساحت اراضی زراعی آبی به میزان 5/67 کیلومترمربع، اراضی زراعی دیم در حدود 20 کیلومترمربع و مناطق مسکونی در حدود 21 کیلومترمربع بوده است. مساحت اراضی مرتعی درجه 1 حدود 240 کیلومترمربع و اراضی مرتعی درجه 2 حدود 196 کیلومترمربع کاهش یافته است. درحالی که مساحت اراضی مرتعی درجه 3 افزایشی حدود 327 کیلومترمربع داشته است. در صورت تداوم این روند، تا سال 2051 مساحت اراضی زراعی آبی در حدود 20 کیلومترمربع دیگر افزایش و مساحت اراضی مرتعی درجه 1 در حدود 127 کیلومترمربع کاهش خواهد یافت. اما مساحت اراضی مرتعی درجه 2 و3 هرکدام در حدود 50 کیلومترمربع افزایش خواهد یافت. مساحت اراضی مسکونی نیز روند افزایشی خواهند داشت. همچنین نتایج بیانگر سیر نزولی معنادار متوسط شاخص NDVI حوزه است که نشان می دهد در طول زمان وضعیت پوشش گیاهی منطقه سیر قهقرایی را طی کرده است. سیر قهقرایی پوشش گیاهی در اطراف مناطق مسکونی و رودخانه ها و قسمت های پایین دست حوزه شدیدتر است.

    نتیجه گیری

    بررسی روند تغییرات کاربری اراضی حوزه حبله رود نشان می دهد که در اثر مداخلات انسانی، در بخش های فراوانی از سطح حوزه، پوشش گیاهی طبیعی با پوشش های زراعی، باغی و مسکونی جایگزین شده است. کیفیت پوشش طبیعی غالب منطقه (مرتع) نیز سیر قهقرایی را طی کرده است. بنابراین با توجه به روند افزایش جمعیت، گسترش شهرنشینی، توسعه صنایع و گردشگری و پیامدهای ناشی از مداخلات انسانی در حوزه همچون کاهش شدید آبدهی رودخانه های حوزه حبله رود و گسترش تعارض بین ذینفعان و ذیمدخلان پیشنهاد می گردد تمرکز اصلی سیاست ها و اقدامات مدیریتی در این حوزه آبخیز روی برنامه ریزی موثر به ویژه مدیریت و بهینه سازی مداخلات انسانی از طریق تدوین و اجرای برنامه آمایش سرزمین و راهکارهای بهینه سازی و صرفه جویی در مصرف آب باشد.

    کلید واژگان: سنجش ازدور, گوگل ارث انجین, شاخص NDVI, طبقه بندی نظارت شده, حوزه حبله رود
    Mahin Naderi *, Vahedberdi Sheikh, Chouoghi Bairam Komaki, Abdolreza Bahremand, Abdulazim Ghangermeh, Hamid Siroosi
    Background and Objectives

    Determining the type, extent, and spatio-temporal changes of land use and land cover is very important in determining the hydrological characteristics of watersheds. Satellite data is the fastest and cheapest tools available to researchers in this regard. The study area in this study is Hablehroud watershed, whose flow decline over the past decades resulted in intensification of the conflict between the upstream (the Tehran province) and downstream (the Semnan province) stakeholders. Since, the land use change is considered one of the causes of the watersheds’ hydrological regime, this study aims detect, quantify, and predict the land use changes as well as to analyze the land surface vegetation cover in the Hablehroud watershed.

    Materials and Methods

    In this study, in order to identify the land use types of the Hablehroud basin, a supervised object-oriented classification of Landsat series images related to 1987, 2002 and 2019 was performed in Google Earth Engine software. To determine the classification performance, several ground truth points is required. In this study the ground truths were acquired through field visits and consultation of the high-resolution images of the Google map. The Markov chain and CA-Markov models within the MOLUSCE module, which is one of the software extensions of QGIS spatial information system software, wer used to simulate land use changes and analyze their dynamics in the study area. Moreover, the NDVI index was calculated to assess the spatio-temporal changes of the vegetation status of the study area through using the Google Earth Engine software.

    Results

    The results indicate that the classification method used in this research has an overall accuracy percentage of more than 88 and a Kappa coefficient of more than 0.86 in all the time periods investigated. It is also observed in 2019, compared to 1987, we see an increase in irrigated arable land by about 67.5 square kilometers, an increase in rainfed agricultural land by about 20 square kilometers and an increase in residential areas by about 21 square kilometers. However, the grade 1 and 2 rangelands have decreased, which is about 240 square kilometers in the grade 1 rangelands and about 196 square kilometers in the grade 2 rangelands. While the extent of the poor rangelands has increased by about 327 square kilometers. If this trend continues, during 2019 - 2051, the extent of the irrigated areas, poor and medium class rangelands will increase about 20, 50, and 50 square kilometers, while the extent of the good rangelands will decrease about 127 square kilometers. The extent of the residential lands will increase too. trend. The results also show a significant downward trend in the average NDVI index of the basin, indicating retrogression in the vegetation status of the basin. Vegetation retrogression is more intense around residential areas and rivers and downstream areas of the basin.

    Conclusion

    The study of land use change trends in Hablehroud basin shows that due to human interventions, in significant parts of the basin, natural vegetation has been replaced by agricultural, horticultural and residential areas. The quality of the dominant natural cover of the region (rangeland) has also undergone a significant retrogression process Therefore, due to population growth, urbanization and development of industries and tourism, sharp decline in the discharge of the Hablehroud basin and the spread of conflict between stakeholders in the region, it is suggested that the main focus of the policies and management measures should be on effective planning, especially the management and optimization of human interventions through the development and implementation of land management plans and optimization strategies and save water consumption in this watershed.

    Keywords: Remote sensing, Google earth engine, NDVI, Supervised Classification, Hablehroud Basin
  • سعدالله سنگینی، هادی فدایی، امیر سعدالدین*، واحد بردی شیخ، چوقی بایرام کمکی
    پیشینه و هدف

    دشت آق‌قلا که یکی از دشت‌های حاصل خیز استان گلستان است. تجمع رواناب و شکل‌گیری سیلاب خسارات جانی و مالی فراوان را به همراه دارد. شناخت پراکنش‌های زمانی و مکانی رطوبت سطح خاک یک متغیر کلیدی در شبیه‌سازی رواناب و کاهش مخاطرات ناشی از سیل در محدوده تحقیق است. در این تحقیق میزان رطوبت سطح خاک با استفاده از داده‌های ماهواره‌های راداری آلوس-2 از پالسار در باند L و سنتینل-1 در باند C مورد بررسی قرار گرفت.

    مواد و روش ها

    در این تحقیق، از سه سری داده راداری آلوس-2 از سنجنده پالسار، سنتینل-1 و داده اپتیکی سنتیل-1 استفاده شد. برای محاسبه رطوبت سطح خاک ابتدا به روش وزنی در محل هر خوشه نمونه‌های خاک در عمق 5 سانتی‌متری برداشت و توزین گردید پس از خشک نمودن نمونه‌ها در آون وزن خشک و مرطوب محاسبه گردید. در ادامه دو پارامتر مهم رطوبت خاک شامل ثابت دی‌الکتریک و زبری سطح خاک اندازه‌گیری شد. ثابت دی‌الکتریک با استفاده از TDR و زبری با استفاده از دو دوربین دیجیتال محاسبه گردید. با استفاده از نرم‌افزار Agisoft photo scan و ArcGIS مدل رقومی ارتفاعی و پروفیل ناهمواری‌های سطح استخراج گردید. داده‌های راداری با نرم‌افزار SNAP مربوط به آژانس فضایی اروپا ESA پردازش گردید. مراحل پردازش شامل کالیبراسیون رادیومتریکی، استخراج سیگما نات در واحد دسی‌بل، فیلترگذاری با فیلتر لی و کرنل سایز 5×5 و تصحیح هندسی و نهایتا ژیوکدینگ هر سه داده انجام شد. با داده اپتیکی سنتینل-2 ضمن تهیه شاخص‌های گیاهی و نمناکی نقشه کاربری اراضی با الگوریتم راندوم فارست تهیه گردید. در ادامه با در دست داشتن مقادیر زبری، ثابت دی‌الکتریک و شاخص‌های گیاهی و نمناکی در محیط نرم‌افزار متلب 2019 دو مدل Oh و WCM کدنویسی و مقادیر رطوبت سطح خاک محاسبه و خروجی گرفته شد. سپس رطوبت حاصل از مدل باز پراکنش سطحی با رطوبت وزنی در محل و مطالعات پیشین مورد ارزیابی قرار گرفت.

    نتایج و بحث

    در بخش حساسیت سیگنال رادار به رطوبت سطح خاک در مدل Oh در پلاریزاسیون HH و HV تصاویر پالسار-2، در  با 0.86=R2،  با 0.905=R2 و برای تصاویر سنتینل-1، در  با 0.91=R2 و  با 0.93=R2 به رطوبت سطح خاک حساس است. همچنین حساسیت باز پراکنش سطحی مدل Oh در پالسار-2 در پلاریزه HH با 0.96=R2 و در پلاریزه HV با 0.94=R2 و برای داده سنتینل-1 در پلاریزه VV با 0.72=R2 و در پلاریزه VH با 0.74=R2 به زبری سطح حساس است. رابطه بین کل ضرایب باز پراکنش سطحی حاصل از مدل ابر آب و رطوبت اندازه گیری شده در پلاریزاسیون HH و HV تصاویر پالسار-2، در  و  به ترتیب با 0.73=R2 و 0.399=R2 و برای داده سنتینل-1 در پلاریزاسیون VV و VH، در  و  به ترتیب با 0.073=R2 و 0.13=R2  به رطوبت سطح خاک حساس است. در بخش برآورد رطوبت خاک مبتنی بر مدل Oh برای داده پالسار-2 و سنتینل-1 در اراضی لخت در پلاریزاسیون HH و HV برای تصاویر پالسار-2،  و  به ترتیب با  1.924=RMSE، 0.88=R2 و  1.45=RMSE، 0.93=R2 و برای داده سنتینل-1،  و  به ترتیب با  2.57=RMSE، 0.81=R2 و  0.90=RMSE، 0.97=R2 است. نتایج مدل Oh نشان داد که در پلاریزاسیون HV تصاویر پالسار-2 و پلاریزه VH سنتینل-1 نتایج رطوبت خاک قوی تر است. نتایج رطوبت خاک در مدل WCM در اراضی دارای پوشش گیاهی برای تصاویر پالسار-2 در پلاریزاسیون HH و HV در  و  به ترتیب با  2.44=RMSE، 0.81=R2 و  2.64=RMSE، 0.78=R2 و برای Sentinel-1 در  و  به ترتیب با  2.74=RMSE، 0.75=R2 و  2.69=RMSE، 0.76=R2 است. در بحث برآورد رطوبت خاک با مدل WCM نتایج پالسار-2 در پلاریزه HH با  0.81=R2 در اراضی با تراکم پوشش گیاهی بیشتر از 0.4 درصد دارای نتیجه بهتری است.

    نتیجه گیری

     در مدل Oh نتایج تحقیق نشان داد که حساسیت پلاریزه HV در تصاویر پالسار-2 و پلاریزه VH در سنتینل-1 در مناطقی که دارای پوشش گیاهی با تراکم کمتر از 0.4 است بسیار بیشتر از حساسیت پلاریزه HH آلوس-2 و پلاریزه VV سنتینل-1 است. همچنین حساسیت پلاریزه HH تصاویر پالسار-2 و پلاریزه VH سنتینل-1 به زبری سطح بیشتر از سایر پلاریزاسیون ها است. در مدل ابر آب نتایج حاصل از داده سنتینل-1 در حذف تاثیرات پوشش گیاهی و شبیه سازی ضرایب باز پراکنش سطحی بسیار ضعیف است، دلیل این امر در نظر نگرفتن پارامتر زبری توسط مدل ابر آب و همچنین بالا بودن سطح رطوبت در محدوده مطالعاتی بوده که باعث کاهش نفوذ موج گردیده است. نتایج تحقیق نشان داد که حساسیت پلاریزه HH در مناطقی که دارای پوشش گیاهی با تراکم بیش از 0.4 است بسیار بیشتر از حساسیت پلاریزه HV بوده، همچنین حساسیت سیگنال راداری به نویز در پلاریزه HH کم ولی در پلاریزه HV زیاد بود. این موضوع نشان داد که قطبش همسان HH نسبت به پوشش گیاهی حساس است، بنابراین مدل در حضور پوشش گیاهی از ثبات بیشتری برخوردار خواهد بود. مقایسه دو داده SAR در محدوده نشان داد، تصاویر آلوس-2 به دلیل طول‌موج بلند و عمق نفوذ بیشتر در خاک و پوشش گیاهی، برای برآورد رطوبت سطح خاک در محدوده تحقیق و مناطق مشابه کارایی بیشتری دارد. همسو با موضوع پژوهش تحقیقات دیگری صورت گرفته ازجمله آلیشان و همکاران در پژوهشی اقدام به برآورد رطوبت سطح خاک در اراضی بایر با استفاده از داده های آلوس-2 و سنتینل-1 کرده اند که به این نتیجه رسیدند که مدل WCM در حذف محتوی آب گیاهی و برآورد رطوبت سطح با استفاده از معکوس مدل در هر دو داده آلوس-2 و سنتینل-1 بالا بوده است. در تحقیقی که توسط زریبی و همکاران صورت گرفته بود نشان دادند که مدل Oh در دو پلاریزه HV و HH با RMSE کمتری قادر به برآورد رطوبت سطح خاک است. این تحقیق برای مدیریت محیط‌زیست، کشاورزی، منابع طبیعی و مدیریت منابع آب مناسب بوده و کمک شایانی به مدل سازی های هیدرولوژیکی می نماید.

    کلید واژگان: رطوبت سطح خاک, سنجنده پالسار-2 آلوس, سنتینل-1, مدل اوه, مدل ابر آب
    Sadollah Sangini, Hadi Fadaei, Amir Sadoddin *, Vahedberdi Sheikh, Chooghi Bairam Komaki
    Background and Objective

     Aq Qala plain is one of the fertile plains of Golestan province. Runoff accumulation and flood formation cause a lot of human and financial losses. Understanding the temporal and spatial distributions of soil surface moisture is a key variable in simulating runoff and reducing flood hazards in the research area. In this study, the soil moisture content was investigated using data from ALOS PALSAR-2 radar satellites in the L band and Sentinel 1 in the C band.

    Materials and Methods

     In this research, three series of ALOS PALSAR-2 radar data, Sentinel 1, and optical data of Sentinel 2A were used. To calculate the soil surface moisture, first soil samples were taken and weighed at a depth of 5 cm in each cluster by weight method. After drying the samples in the oven, the dry and wet weight was calculated. Then two important parameters of soil moisture, including dielectric constant and soil surface roughness were measured. The dielectric constant was calculated using TDR and the roughness was calculated using two digital cameras. Using Agisoft photo scan and Arc GIS software, a digital elevation model and surface roughness profiles were extracted. Radar data were processed with SNAP software from the European Space Agency (ESA). The processing steps included radiometric calibration, sigma note extraction in decibels, filtration of Lee filter and 5x5 kernel size, geometric correction and finally geocoding of all three data. With Sentinel-2 optical data, while preparing vegetation and moisture indices, a land-use map was prepared with the Forrest random algorithm. Then, with the values of roughness, dielectric constant and plant and moisture indices in MATLAB 2019 software environment, two models Oh, and WCM were coded and the soil moisture values were calculated and taken out. Then the moisture obtained from the surface redistribution model with gravity, moisture at the site, and previous studies was evaluated.

    Results and Discussion

     In terms of radar signal sensitivity to soil surface moisture in Oh model in HH and HV polarization ALOS PALSAR- 2, in  with R2 = 0.86,  with R2 = 0.905 and for Sentinel-1 images, in  with R2 = 0.91 and  with R2 = 0.93 are sensitive to soil surface moisture. The surface backscattering coefficients sensitivity of the Oh model in ALOS PALSAR-2 in HH polarization and in HV polarization and for Sentinel-1 data in VV polarization and in VH polarization is sensitive to surface roughness. Also, the surface backscattering coefficients sensitivity of the Oh model in ALOS PALSAR-2 in HH polarization with R2 = 0.96 and in HV polarization with R2 = 0.94 and for Sentinel-1 data in VV polarization with R2 = 0.72 and in VH polarization with R2 = 0.74 is sensitive to surface roughness. Relationship between total surface backscattering coefficients obtained from the Water cloud model and soil surface moisture measured in HH and HV polarization PALSAR-2 images, in  and  with R2 = 0.73 and R2 = 0.399, respectively, and for Sentinel-1 data in polarization VV and VH, in  and  with R2 = 0.073 and R2 = 0.13, respectively, are sensitive to soil surface moisture. In the soil moisture estimation section based on Oh model for PALSAR-2 and Sentinel-1 data on bare lands in HH and HV polarization for PALSAR-2,  and  with R2 = 0.88, RMSE = 1.924  and R2 = 0.93, RMSE = 1.45  for Sentinel-1 data, respectively,  and  are with R2 = 0.81, RMSE = 2.57  and R2 = 0.97, RMSE = 0.90 , respectively. The results of Oh model showed that in HV polarization, Pulsar-2 images and VH sentinel-1 polarization images have stronger soil moisture results. Soil moisture results in WCM model in vegetated lands for PALSAR-2 images in HH and HV polarization in  and , respectively, with R2 = 0.81, RMSE = 2.44  and R2 = 0.78, RMSE = 2.64 , R2 = 0.88, RMSE = 1.924  for Sentinel-1 in  and  with R2 = 0.75, RMSE = 2.74  and R2 = 0.76, RMSE = 2.69 , respectively. In the discussion of estimating soil moisture with WCM model, the results of PALSAR-2 in polarization HH with R2 = 0.81  in lands with vegetation density of more than 0.4% have better results.

    Conclusion

    In the Oh model, the results showed that the sensitivity of HV polarization in PALSAR-2 images and VH polarization in Sentinel-1 in an area with vegetation density less than 0.4 is much higher than the polarization sensitivity of HH PALSAR-2 and polarized VV Sentinel-1. Also, the HH polarization sensitivity of PALSAR-2 and VH Sentinel-1 polarized images to surface roughness is higher than other polarizations. In the Water cloud model, the results obtained from Sentinel-1 data by eliminating the effects of vegetation and simulating the surface backscattering coefficients are very poor. Has reduced the penetration of the wave. The results showed that the polarization sensitivity of HH in areas with vegetation with a density of more than 0.4 was much higher than the polarization sensitivity of HV, also the sensitivity of the radar signal to noise was low in polarized HH but high in polarized HV. This showed that the polarization of the HH matrix is sensitive to vegetation, so the model will be more stable in the presence of vegetation. A comparison of two SAR data in the range showed that PALSAR-2 images are more efficient for estimating soil surface moisture in the study area and similar areas due to their long wavelength and depth of penetration into soil and vegetation. In line with the research topic, other researchers, including Alishan et al. A study has attempted to estimate soil surface moisture in barren lands using PALSAR-2 and Sentinel-1 data, which concluded that the WCM model eliminates plant water content. And surface moisture estimation using the inverse model was high in both PALSAR-2 and Sentinel-1 data. A study by Zaribi et al. Showed that the OH model in both polarized HV and HH with lower RMSE is able to estimate soil surface moisture. This research is suitable for environmental management, agriculture, natural resources, and water resources management and contributes significantly to hydrological modeling.

    Keywords: Soil surface moisture, ALOS PALSAR-2 sensor, Sentinel-1A, Oh model, Water cloud model
  • زینب کریمی*، واحدبردی شیخ، امیر سعدالدین

    مطالعه حاضر پژوهشی جدید در زمینه خدمات زیست بوم و به طور اختصاصی خدمات فرهنگی زیست بوم است. بنابراین، در این پژوهش به ارزیابی اثر اقدامات آبخیزداری (برنامه های آموزشی و بیولوژیکی) بر خدمات فرهنگی زیست بوم از دیدگاه آبخیزنشینان زیرحوضه ده چناشک و کارشناسان پرداخته می شود. با توجه به هدف موردنظر، چهار معیار شامل تعامل و ماندگاری جوامع محلی، زیبایی و جذب گردشگر در منطقه و آموزش در قالب پرسشنامه در نظر گرفته شد. همچنین تحلیل آماری در نرم افزار SPSS صورت پذیرفت. نتایج نشان داد تاثیر اقدامات آبخیزداری بر خدمات فرهنگی زیست بوم یکسان نبوده و بیشترین تاثیر به ترتیب مربوط به معیار آموزش، زیبایی و جذب گردشگر در منطقه، تعامل و ماندگاری جوامع محلی است. به عبارتی، هر چند تمامی شاخص های مورد بررسی معیارها با اقدامات اجرا شده دارای همبستگی معنی داری در سطح 01/0 می باشند، اما شاخص امنیت، مهاجرت به داخل روستا و زیبایی از دیدگاه آبخیزنشینان مورد پذیرش قرار نگرفته است. همچنین بر اساس اولویت بندی، میانگین شاخص اعتماد به کارشناسان (01/8) بیشتر از شاخص آگاهی دانش ذی نفعان (98/7)، رعایت حقوق دیگران (61/7)، بهبود روابط (21/7)، جذب گردشگر (07/7)، زیبایی منطقه (45/6)، استفاده صحیح از منابع (32/6)، مهاجرت به خارج روستا (20/6)، درگیری ها و نزاع (37/5)، امنیت جوامع محلی (28/5) و مهاجرت به داخل روستا (70/4) است. به عبارتی، در میان شاخص های مذکور، بیشترین و کمترین تاثیرپذیری به ترتیب مربوط به شاخص اعتماد به کارشناسان و مهاجرت به داخل روستا است.

    کلید واژگان: آموزش, اقدامات آبخیزداری, اولویت بندی, بررسی پرسشنامه ای, خدمات فرهنگی زیست بوم, زیر حوضه ده چناشک
    Zeinab Karimi *, Vahedberdi Sheikh, Amir Sadoddin

    The present study is a new research in the field of ecosystem services and specifically ecosystem cultural services. Therefore, in this study, the effect of watershed management measures (educational and biological programs) on ecosystem cultural services from the stakeholder’s point of views of dehchenashak sub-watershed and experts is discussed. According to the purpose, 4 criteria including: relationship and durability of local communities, landscape aesthetic and tourist attraction and education were considered in the form of a questionnaire. Also, Statistical analysis was performed in SPSS software. The results showed that, the effect of watershed management measures on ecosystem cultural services has not been the same and the greatest effect is related to the criteria of education, landscape aesthetic and tourist attraction, relationship and durability of local communities, respectively. In other words, although all the studied indicators of the criteria have a significant correlation with the implemented measures at the level of 0.01, but the indicators of security, migration into village and aesthetic from the stakeholder’s point of views were not accepted. Also based on prioritization, indicator average the trust to experts (8.01) more than stakeholder knowledge awareness indicator (7.98), respect for the rights of others (7.61), improvement of relations (7.21), tourist attraction (7.07), landscape aesthetic (45.45) 6) correct use of resources (6.32), migration outside village (6.20), conflicts and disputes (5.37), security of local communities (5.28) and migration into village (4.70). In other words, among the mentioned indicators, the highest and lowest impacts are related to the indicator of trust to experts and migration into village, respectively.

    Keywords: Education, Watershed management measures, Prioritization, questionnaire survey, Cultural ecosystem service Dehchenashak Sub-Watershed
  • محمد اوژن، عبدالرضا بهره مند*، واحدبردی شیخ، چوقی بایرام کمکی، مریم محمدرضایی

    مدل های شبیه سازی هیدرولوژیکی ابزارهای ارزشمندی برای بررسی موضوعات چالش برانگیز مرتبط با مدیریت حوضه آبخیز هم چون اثر تغییر اقلیم بر منابع آب، تاثیر شهرسازی بر سیلاب ها و خشکسالی ها هستند. در این مقاله از مدل شیءگرا، مدولار و فرآیندمحور WetSpa-Phyton که بر اساس رویکرد مدل سازی انعطاف پذیر تهیه شده و با زبان برنامه نویسی پایتون کدنویسی شده است، جهت شبیه سازی هیدروگراف روزانه در حوضه ارازکوسه استفاده شده است. ورودی های مدل شامل نقشه های رقومی ارتفاع، تیپ خاک و کاربری اراضی و سری های زمانی بارش، دما و تبخیر است که از آمار 9 ایستگاه هواشناسی در یک دوره ده ساله (سال آبی 85-84 تا 94-93) استفاده گردید. واسنجی مدل به طور محدود با تخصیص مقادیر منطقی به 8 پارامتر گلوبال (کلی) مدل، بر مبنای بهترین انطباق بین هیدروگراف شبیه سازی و مشاهده ای انجام شد. ارزیابی مدل بر اساس شاخص کلینگ-گوپتا، صورت گرفت که به ترتیب برای دوره واسنجی و اعتبارسنجی مقادیر 0/6 و 0/52 به دست آمد. هم چنین نتایج محاسبات بیلان آبی توسط مدل نشان داد که جریان خروجی از حوضه به ترتیب 13/2 و 18/1 درصد از کل بارش را در دوره واسنجی و اعتبارسنجی به خود اختصاص داده است.

    کلید واژگان: مدل سازی انعطاف پذیر, مدل WetSpa-Phyton, شبیه سازی رواناب, حوضه ارازکوسه
    Muhammad Ozhan, Abdolreza Bahremand *, Vahedberdi Sheikh, Choghibairam Komaki, Maryam Mohammadrezaei

    Hydrological simulation models are valuable tools for examining challenging issues related to watershed management such as the impact of climate change on water resources, the impact of urban planning on floods and droughts. In this study, WetSpa-Python model was developed to simulate daily flow hydrographs at the Arazkouse basin. This is an object-oriented, process-based modular model which has been developed based on the principles of flexible modeling in python. Data inputs included DEM, soil type, land-use, precipitation time series, temperature, and evapotration, which were acquired from nine meteorological stations for a ten-year period (from 2006-07 to 2015-16). Model calibration was performed in a limited manner by assigning rational values to 8 global parameters based on the best fit between the simulated and observed hydrographs. Model performance was tested via the Kling-Gupta index, and obtained 0.6 and 0.52 for the calibration and validation periods, respectively. The results of the water-balance analysis with the model indicated that the outflow of the basin constitutes 13.2 and 18.1% of total precipitation in the calibration and validation periods.

    Keywords: Flexible modelling, WetSpa-Python, Runoff simulation, Arazkouse Basin
  • محمد ریکی، امیر سعدالدین*، واحد بردی شیخ، چوقی بایرام کمکی

    هدف از تحقیق حاضر پیش بینی اثرات تغییر الگوی کشت بر سطح ایستابی و هدایت الکتریکی آبخوان آزاد در منطقه علی آباد استان گلستان از طریق به کارگیری رویکرد تلفیق شبکه های تصمیم بیزی است. به عنوان اولین گام چارچوب مدل مفهومی و نحوه ارتباط بین متغیرهای آن ترسیم شد و برای منطقه مورد مطالعه، سه سناریوی مدیریتی الگوی کشت (الگوی کشت وضع موجود، الگوی کشت با نیاز آبی بالا و الگوی کشت با نیاز آبی کم) تعریف شدند. احتمالات وقوع اولیه، جداول احتمال شرطی و احتمالات کل با استفاده از داده های مشاهداتی، نتایج مدل CROPWAT و نظرات کارشناسی تعیین شدند. برای اجرای مدل بیزی و آنالیز حساسیت مدل با دو معیار کاهش واریانس و واریانس باور از نرم افزار Netica استفاده شد. نتایج پیش بینی اثرات سناریوهای الگوی کشت نشان داد برای الگوی کشت با نیاز آبی کم، میزان احتمال وقوع سطح ایستابی با وضعیت افزایشی حدود پنج درصد نسبت به الگوی کشت وضع موجود افزایش خواهد یافت. همچنین برای الگوی کشت با نیاز آبی کم، میزان احتمال وقوع هدایت الکتریکی با وضعیت بهبود، حدود دو درصد نسبت به میزان احتمال آن در الگوی کشت وضع موجود، افزایش خواهد داشت. آنالیز حساسیت مدل بیزی نشان می دهد نیاز آبی نقشی تاثیرگذار در تغییر خصوصیات آبخوان آزاد دارد. نتایج حاکی از آن است که شبکه های تصمیم بیزی قادرند با پیش بینی و ارایه اثرات تغییر الگوی کشت بر خصوصیات کمی و کیفی آبخوان آزاد در یک محیط احتمالاتی به برنامه ریزان برای مدیریت بهتر منابع آبهای زیرزمینی کمک نمایند.

    کلید واژگان: مدیریت الگوی کشت, مدیریت آبخوان آزاد, شبکه های تصمیم بیزی, نتیکا, منطقه علی آباد استان گلستان
    Mohammad Riki, Amir Sadoddin *, Vahedberdi Sheikh, Choghibayram Komaki

    The aim of this research is to predict the effects of cropping pattern changes on the water table level and electrical conductivity of an unconfined aquifer in the Ali-Abad region using a Bayesian Decision Network (BDN) as an integrated approach. A conceptual model framework illustrating the relationship among variables in the system was developed and three management scenarios of crop pattern (current condition, high water demand crops, and low water demand crops) were considered for the study area. Marginal probability, Conditional Probability Tables (CPTs) and total probabilities were characterized using observed data, results of CROPWAT model simulation, and expert knowledge. The Netica software was used to run the Bayesian model and to analyze the sensitivity of the model with two criteria namely reduction of variance and belief variance. The analysis shows that the probability of groundwater depletion occurring for low water requirement crops will be about five per cent less than that in the current condition. The probability of improvement in electrical conductivity for low water requirement crops will be about two per cent greater than that for the current crop pattern. The sensitivity analysis of the Bayesian model shows that the water requirement of crops plays an important role in unconfined aquifer's characteristics. The results demonstrate that the BDNs are capable to help planners for improved management of groundwater resources by predicting and displaying the effects of crop pattern changes on the quantitative and qualitative characteristics of unconfined aquifers in a probabilistic context.

    Keywords: Crop pattern management, unconfined aquifer management, Bayesian Decision Networks (BDN), Netica software, the Ali-Abad region (Golestan Province)
  • سعدالله سنگینی، هادی فدایی، امیر سعدالدین*، واحد بردی شیخ، چوقی بایرام کمکی

    توزیع زمانی و مکانی رطوبت خاک متغیری کلیدی در برنامه ریزی هیدرولوژیکی است. در محدوده تحقیق، افزایش رطوبت خاک باعث سرعت شکل گیری رواناب می شود. هدف این تحقیق بررسی پتانسیل باند L از سنجنده پالسار 2 (PALSAR-2) ماهواره آلوس (ALOS)، در برآورد رطوبت سطح خاک، به منظور مدیریت منابع آب و کاهش مخاطرات ناشی از سیل است. با استفاده از نمونه برداری تصادفی خوشه ای، نمونه ها دریافت شد. هم زمان با دریافت داده SAR رطوبت وزنی، زبری سطح و محتوای آب گیاهی، میانگین ضرایب بازپراکنش راداری و زاویه فرود روی تصویر اندازه گیری شد. مراحل پیش پردازش، پردازش و پس پردازش داده SAR با استفاده از نرم افزار SNAP و شاخص های گیاهی و نمناکی از لندست 8 سنسور OLI در محیط ArcGIS 10/5 استخراج شد. برای دریافت زبری سطح، دو دوربین دارای زاویه مایل به کار رفت و بیست قطعه عکس، با ده نقطه کنترلی (GCP) برای هر خوشه، گرفته شد. سپس با نرم افزار Agisoft PhotoScan ابر نقاط متراکم محاسبه و سپس مش بندی به منظور تولید DTM انجام گرفت. از زبانه Analysts 3D در ArcGIS پروفیل طولی ناهمواری های سطح برای هر خوشه استخراج شد. به منظور انتخاب مدل مناسب در منطقه، سه مدل در برآورد رطوبت سطح خاک، شامل مدل های Dubois-MLR-WCM، مد نظر قرار گرفت. نتایج سه مدل در برآورد رطوبت سطح خاک در پلاریزه HH به ترتیب در مدل Dubois با  و ، مدل MLR با  و  و مدل WCM با  و  به دست آمد. نتایج نشان داد مدل Dubois در اراضی بایر تا تنک برای محدوده تحقیق و شرایط مشابه مناسب تر است.

    کلید واژگان: رطوبت سطح خاک, آلوس پالسار 2, مدل دوبویس (Dubois), مدل رگرسیون خطی چندمتغیره, مدل ابرآب
    Sadolla Sangini, Hadi Fadaei, Amir Sadoddin *, Vahed Berdi Sheikh, Chogi Bairam Komaki

    Temporal and spatial distribution of soil moisture is a key variable for hydrological planning. In the research area, increasing soil moisture accelerates the formation of runoff. The purpose of this study is to investigate the L-band potential of the Pulsar 2 sensor from the ALOS satellite in estimating soil surface moisture in order to manage water resources and reduce flood hazards. Samples were taken using random sampling. Simultaneously with obtaining SAR data, weight moisture, surface roughness and plant water content, average radar backscattering coefficients and indices angle were measured on the image. The pre-processing, processing and post-processing stages of SAR data were calculated using SNAP software and extraction of plant and moisture indices in ArcGIS 5.10 environment. Surface roughness was obtained using two angled cameras with 20 images with 10 control points (GCP) for each cluster, then using Agisoft Photo Scan software, dense cloud meshes and meshing were performed to produce DTM. Longitudinal profiles of surface roughness for each cluster were extracted from the Analysts 3D tab in ArcGIS. In order to select the appropriate model in the region, three models were considered in estimating soil surface moisture including Dubois-MLR-WCM models. The results of three models in estimating soil surface moisture in HH polarization in Dubois model with R2 = 0.82 and RMSE = 0.027, MLR model with R2 = 0.71 and RMSE = 0.03 and WCM model with R2 = 0.67 and RMSE, respectively = 0.033 was estimated. The results showed that Dubois model is more suitable for research areas and similar conditions in lands with sparse to medium cover.

    Keywords: Soil surface moisture, ALOS PALSAR 2, Dubois model, multivariate linear regression model, water cloud model
  • هسل پوری، واحدبردی شیخ*، حسن یگانه

    یکی از مهم ترین شاخص های ارزیابی کیفیت خاک پارامتر نفوذ آب به خاک و هدایت هیدرولیکی است، که در مسایل مختلف آبخیزداری، مدیریت و حفاظت آب و خاک و مدلسازی هیدرولوژیکی نقش کلیدی دارد. عوامل متعددی هم چون ویژگی های ذاتی خاک، میزان پوشش گیاهی، نوع استفاده از اراضی و فشردگی خاک بر میزان نفوذ تاثیر گذارند. بهره برداران مراتع قشلاقی شهرستان آق قلا تقریبا در تمام طول دوره چرایی با مشکل تامین آب شرب برای دام های خود مواجه هستند و برای حل این مشکل، به خرید و حمل آب شرب مورد نیاز دام ها از طریق تراکتور و تانکر اقدام می کنند. هدف از این تحقیق بررسی و کمی سازی اثرات تردد مداوم تانکرهای حامل آب بر روی ویژگی های هیدرولیکی خاک سطحی مراتع است. برای تحقق این هدف، میزان هدایت هیدرولیکی به وسیله دو روش صحرایی و یک روش آزمایشگاهی اندازه گیری و از طریق آزمون آماری t مستقل خصوصیات هیدرولیکی خاک بین دو گروه شاهد و تیمار مسیر عبور چرخ های تراکتور و تانکر مورد مقایسه قرار گرفت. تحلیل آماری نتایج به دست آمده نشان داد میزان میانگین هدایت هیدرولیکی در روش های نفوذسنج مکشی، استوانه دوگانه و روش آزمایشگاهی در منطقه شاهد به ترتیب 19/2، 93/14 و 76/2 و تیمار مسیر تردد تراکتور و تانکر به ترتیب 26/1، 93/6 و 84/1 است. به عبارتی اختلاف معناداری در سطح اطمینان 95 درصد بین مقادیر دو گروه شاهد و تیمار در روش های نفوذسنج مکشی و استوانه دوگانه در مسیر عبور چرخ های تراکتور و تانکر وجود دارد که با توجه به افزایش مساحت مسیرهای تردد، پیامدهای اکولوژیکی متعددی را در طولانی مدت ایجاد خواهد کرد. همچنین نتایج بررسی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک منطقه مورد مطالعه نشان داد که به غیر از پارامتر pH در سایر پارامترهای اندازه گیری شده اختلاف معناداری در سطح 5 درصد بین عرصه مسیرهای تردد و شاهد وجود دارد.

    کلید واژگان: هدایت هیدرولیکی, نفوذپذیری خاک, جاده, مسیر عبور تراکتور و تانکر, تخریب مراتع
    Hesel Poori, Vahedberdi Sheikh, Hassan Yeganeh

    The most important indices (or indicator) for soil quality assessment are water infiltration rate into the soil and soil hydraulic conductivity. They play key roles in various issues of watershed management, soil and water conservation and hydrological modeling. By definition, infiltration is the water entry from the thin surface layer of the soil into its profile. Numerous factors such as intrinsic properties of soil, amount of vegetation cover, land use type and soil compaction affect the rate of infiltration. The stakeholders of Aq Qala winter rangelands in northeast of Iran are facing the challenge of water deficit both for drinking water and wateing the livestock during almost the whole grazing period. To solve the problem, they buy and transport water by tractors and tankers. Due to the flat topography of the plain, tractors and tankers commute from many paths without considering the environmental consequences and causes surface layer soil compaction over vast areas. This reduces rainfall infiltration and destrucs vegetation cover of the rangelands at a significant level. This study aims at investigating and quantifying these consequences on the hydraulic properties of topsoil. Infiltration rate was measured by two methods of double cylinder in the field and Lab. with constant head water and disk infiltrometer, measuring saturated hydraulic conductivity by applying constant head of water on undisturbed soil samples contained in metal rings. Using independent t-test, the hydraulic properties of the soil were compared. Samples were taken from the controls and the whecle wheel passage areas. The results showed that there was a significant difference in 95% confidence level between them. In other words, the traffic of water tankers has caused soil compaction and reduced the permeability of the topsoil in the studied rangelands. Result of the study suggests that increasing traffic routes, will create serious ecological consequences in the long term. Also, the analysis of physical and chemical properties of the soil in the area showed that except for the pH parameter, other parameters have a significant difference between the traffic routes and control sites.

    Keywords: Hydraulic conductivity, Soil permeability, Road, Water tankers, Rangeland destruction
  • زینب کریمی، واحدبردی شیخ*، امیر سعدالدین، نغمه مبرقعی دینان
    سابقه و هدف

    در پژوهش حاضر، اثر اقدامات مدیریتی بر میزان ترسیب کربن در مکان های تحت اقدامات مدیریتی و انواع مختلف پوشش اراضی در حوزه آبخیز چهلچای بررسی شده است.

    مواد و روش ها

    اراضی زراعی و باغی به عنوان شاهد و فعالیت های تراس بندی با کشت محصولات زراعی و باغی از نظر ترسیب کربن مقایسه شدند. همچنین اثر اقدامات مدیریتی بر بهبود پوشش گیاهی و کاهش فرسایش خاک از دیدگاه آبخیزنشینان و با استفاده از روش پرسشنامه ارزیابی گردید. نتایج و بحث: نتایج نشان داد میانگین ترسیب کربن زیتوده (تن در هکتار) در دو زیرحوضه تیمار و شاهد به ترتیب در جنگل های متراکم (10/5 و 91/4)، کم تراکم (98/4 و 80/4) و تخریب یافته (27/4 و 95/3) بیشتر از باغات گردو (08/3 و 85/2) و سیب (21/2 و 00/2) و اراضی زراعی کشت شده با یونجه (55/1 و 50/1)، گندم (40/1 و 32/1)، عدس (38/1 و 30/1) و جو (26/1 و 19/1) می باشد. در خصوص اقدامات آبخیزداری اجرا شده در زیرحوضه تیمار، میانگین ترسیب کربن (تن در هکتار) در باغات احداثی گردو (72/2) بیشتر از باغات گلابی (88/1) و گیلاس (66/1) و اراضی تراس بندی شده با کشت یونجه (65/1)، گندم (50/1) و عدس (40/1) می باشد. از طرف دیگر، ارزیابی دیدگاه آبخیزنشینان در خصوص اثر اقدامات مدیریتی اجرا شده بیانگر نقش بسزای آنها در بهبود شرایط منطقه از نظر پوشش گیاهی، تثبیت خاک و کاهش فرسایش است.

    نتیجه گیری

    از بین اقدامات آبخیزداری انجام شده، توسعه باغات بویژه باغات گردو در اراضی زراعی شیبدار به دلیل قابلیت بالاتر در جذب و نگهداشت کربن و جلوگیری از فرسایش خاک بعنوان یکی از گزینه های مدیریتی با اولویت بالا برای اجرا در منطقه پیشنهاد می گردد.

    کلید واژگان: اقدامات آبخیزداری, ترسیب کربن, فرسایش خاک, دیدگاه آبخیزنشینان, حوضه آبخیز چهل چای
    Zeinab Karimi, Vahedberdi Sheikh *, Amir Sadoddin, Naghmeh Mobarghaee Dinan
    Introduction

    In the present study, the effect of management measures on carbon sequestration in areas under management measures and types of land use has been studied.

    Material and methods

    The crop lands and orchards as controls and terracing and tree saplings activities as the treatment measures were compared in terms of carbon sequestration. Also the effect of management measures on improving land cover and reducing soil erosion from viewpoints of the local stakeholders was carried out using the questionnaire survey.

    Results and discussion

    The results showed that the average of biomass carbon sequestration (ton/ha) in both treatment and control sub- watersheds in dense forest (5.10 and 4.91), low-density (4.98 and 4.80) and degraded forests (4.27, 95 and 95) is more than walnut (3.08 and 2.85) and apple (2.21 and 2.00) orchards, and croplands cultivated with alfalfa (1.55 and 1.50), wheat (1.40 and 1.32), lentil (1.38 and 1.30) and barley (1.26 and 1.19), respectively. Regarding biological practices carried out in the treatment sub- watershed, the average carbon sequestration in walnut orchards (2.72) was higher than pear (1.88) and cherry (1.66) orchards and terraced lands cultivated with alfalfa (1.65), wheat (1.50) and lentil (1.40). Also statistical comparison using t-test between high density, low- density and degraded forests and apple orchards and barley croplands showed no statistically significant difference at 5% level.

    Conclusion

    Moreover, the local stakeholders believe that the implemented watershed management practices has played a significant role in improving the sub-watershed condition in terms of land cover, soil stabilization and soil erosion reduction.

    Keywords: Watershed management, Carbon sequestration, Soil erosion, Stakeholders’ viewpoint, Chehel-Chai watershed
  • فرشته رحیمی*، علی نجفی نژاد، واحدبردی شیخ، آرش زارع گاریزی

    بهینه سازی کاربری اراضی به منظور استفاده مطلوب از اراضی برای فعالیت های مختلف، همواره از بحث های اساسی در برنامه ریزی مدیران منابع طبیعی بوده است. برای جلوگیری از اثرات سوء ناشی از بهره برداری غیراصولی از اراضی باید برنامه های مدیریتی طراحی گردد که منجر به عملکرد بهتر کاربری اراضی گردد. در این تحقیق باهدف جلوگیری از ادامه روند بهره برداری غیراصولی از اراضی، به طوری که رفاه اجتماعی و اقتصادی مردم ساکن در آن به خطر نیافتد اقدام به بهینه سازی کاربری اراضی در آبخیز چهل چای با وسعت 25680 هکتار در استان گلستان شده است. بدین منظور به ایجاد نقشه کاربری بهینه با استفاده از روش ارزیابی چندمعیاره و همچنین ارزیابی اقتصادی اراضی با توجه به نسبت سود به هزینه هریک از کاربری های پیشنهادی پرداخته شد. کاربری ها و اقدامات حفاظتی پیشنهادی در آبخیز چهل چای شامل تراس بندی، احداث باغ، آگروفارستری، علوفه کاری، جنگل کاری و احیای جوامع گیاهی کنار رودخانه است. جهت تعیین توان سرزمین برای کاربری ها،  لایه ها و نقشه های اطلاعاتی وارد نرم افزار Terrset شد و تناسب اراضی برای هریک از کاربری های پیشنهادی تعیین گردید. بر این اساس هر یک از فاکتورها بین صفر و یک استاندارد شدند و نقشه فازی هریک از کاربری ها در محیط ترست تهیه شد. در نهایت با توجه به فاکتورها و محدودیت های تعریف شده نقشه تناسب هریک از کاربری های پیشنهادی با روش ارزیابی چندمعیاره (MCE) تهیه شد. در نقشه نهایی اختصاص کاربری ها بر اساس اهداف چندگانه  (MOLA)با افزایش ارزش ها از صفر تا یک، تناسب افزایش می یابد. همچنین از طرفی با در نظرگرفتن هزینه احداث و نگهداری و درآمد هریک از کاربری های پیشنهادی طی افق برنامه ریزی 30 ساله،  نسبت سود به هزینه هر کاربری به دست آمد که نتایج ارزیابی اقتصادی تمامی کاربری های پیشنهادی مقرون به صرفه شد. در نهایت با توجه به نتایج حاصل از ارزیابی چندمعیاره و ارزیابی کارآیی اقتصادی برای فعالیت های پیشنهادی سطح کل تناسب آن ها نسبت به حوضه به دست آمد.

    کلید واژگان: افق برنامه ریزی, تناسب اراضی, کاربری بهینه, نسبت سود به هزینه
    Fereshte Rahimi*, Ali Najafinejad, Vahedberdi Sheikh, Arash Zare Garizi

    Land use optimization for proper utilization of land resources has always been one of the main issues in natural resource planning. To avoid the adverse effects of improper land use, management programs should be designed that incorporate land use optimization. In this research, land use optimization has been performed for the Chehelchay watershed, with an area of 25680 hectares in Golestan province, in order to prevent improper land utilization which threatens economic and social sustainability of the watershed. For this purpose, an optimal land use map was created using multi-criteria evaluation method together with economic evaluation of land uses based on the benefit-to-cost ratio. Proposed land uses and protection actions for the Chehelchay watershed include terracing, orchards, agroforestry, forage cultivation, afforestation and riparian forest buffers. To assess land suitability for different uses, several data layers were input and analyzed in Terrset software. Each of the factors (i.e. data layers) was standardized between zero and one. Then, the layers were combined using Multi-Criteria Evaluation (MCE) method to generate fuzzy suitability map for each land use. In the final map, suitability values range between zero (not suitable) and one (perfectly suitable). Also, considering the costs of establishment, maintenance and income of each of the proposed land uses during a 30-year planning horizon, benefit-to-cost ratio was calculated for each land use. The results of the economic evaluations indicated that all of the proposed land uses are profitable. Finally, based on the results of multi-criteria evaluation and economic evaluations, the optimized areas for each proposed land use were determined across the watershed.

    Keywords: Benefit-Cost Ratio, Land Suitability, Optimize Use, The Planning Horizon
  • ابوالفضل زرقی، عبدالرضا بهره مند*، واحدبردی شیخ

    برآورد پارامتر یکی از مراحل اصلی در مدل سازی هیدرولوژیکی است. مقادیر پارامتر می تواند به صورت منطقی یا با واسنجی تعیین شود. در مدل های توزیعی مبتنی بر فیزیک، می توان پارامترها را تا حدودی با استفاده از ویژگی های حوضه آبخیز، دانش هیدرولوژیکی، خصوصیت فیزیکی پارامترها و نحوه عملکرد آنها در مدل مشخص نمود. تعیین پارامتر مبتنی بر منطق و شناخت فرآیند، تخصیص پارامتر نامیده می شود. این مطالعه تلاش کرده است تا این رویکرد را با مدل MIKE SHE انجام دهد و جریان سطحی در حوضه آبخیز زیارت را با این رویکرد، شبیه سازی و نتیجه را با رویکرد واسنجی مقایسه کند. مدل در هر دو رویکرد برای یک دوره مشخص (30/6/1393 - 4/11/1391) و در مرحله اعتبارسنجی برای دوره (30/6/1396- 27/1/1395) اجرا شد. نتایج شبیه سازی بر اساس هر کدام از رویکردها با معیارهای کارایی ناش-ساتکلیف و کلینگ-گوپتا مورد ارزیابی قرار گرفت. بر اساس معیارهای مذکور، مدل در رویکرد تخصیص پارامتر دارای کارایی مناسبی بوده و طبق اعتبارسنجی، نتایج منطقی تر و با ثبات تری از خود نشان داده است. همین نتیجه گیری که در رابطه با نتایج بیلان آب حاصل شد بطوریکه مولفه های بیلان آبی در رویکرد تخصیص پارامتر منطقی تر و با ثبات تر می باشند. بر پایه نتایج این تحقیق می‎توان از رویکرد تخصیص پارامتر در حوضه‎های فاقد آمار استفاده کرد. با صرف زمان بیشتر برای شناخت بهتر حوضه و پارامترهای مدل می توان به نتایج قابل قبولی دست یافته و نیاز به واسنجی به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد، هرچند که در خصوص بعضی پارامترها نمی توان از واسنجی اجتناب کرد.

    کلید واژگان: MIKE SHE, تخصیص پارامتر, کلینگ-گوپتا, واسنجی محدود
    Abolfazl Zarghi, Abdolreza Bahremand *, Vahedberdi Sheikh

    Parameter estimation is one of the main tasks in the hydrologic modeling. Parameter values can either be specified logically or blindly calibrated. In distributed physics-based models, it is arguably possible to specify parameters using catchment characteristics, hydrologic knowledge, the physics behind the parameters and how they function in the model. Such logic-based parameter specification is called as parameter allocation. This study tries to practice this modeling approach using the MIKE SHE model and simulate the overland flow in the Ziarat watershed. The model was executed using both approaches for a certain period from 01.23.2013 to 09.21.2014, and for the period from 04.15.2016 to 09.21.2017 as validation. The results of the simulation based on each of the approaches were evaluated by the Nash-Sutcliffe and Kling-Gupta efficiency criteria. Based on these efficiency criteria, the model in the parameter allocation approach has a good performance, and shows consistency in the validation period. Regarding the water balance, the results of the allocation approach are more resoanable and meaningful. Based on this, it can be concluded that spending more time to better understand the watershed charactristics and parameters of the model leads to more acceptable and consistent results that reduces the need for calibration significantly.

    Keywords: MIKE SHE, Parameter Allocation, Kling-Gupta, Limited Calibration
  • مریم سنجری بنستانی، واحدبردی شیخ*، آرش زارع گاریزی، آمنه آورند

    هدف از این پژوهش، امکان سنجی پایش متغیرهای بارش، دما و تراز آب رودخانه در حوزه آبخیز چهل چای با مشارکت شهروندان است. حوزه آبخیز چهل چای جزء حوضه های کوهستانی استان گلستان می باشد. این حوزه آبخیز به عنوان یکی از پرچالش ترین حوزه های آبخیز استان در کانون توجه مسیولان و مدیران استان قرار دارد. بدین منظور، با طراحی و ساخت ادوات ساده و ارزان قیمت، متغیرهای مذکور به وسیله افراد داوطلب (شش نفر شامل دو دانش آموز، سه شهروند زن و یک شهروند مرد) به مدت پنج ماه اندازه گیری شد. داده های ثبت شده، از طریق فرم های کاغذی و تلفن همراه (پیامک، شبکه اجتماعی واتساپ و تلگرام) به وسیله شهروندان به اشتراک گذاشته شد. برای ارزیابی و صحت سنجی داده ها، از آزمون های همبستگی، t جفتی و ضریب کاپا بین داده های برداشت شده به وسیله شهروندان و ایستگاه های هواشناسی موجود در منطقه استفاده شد. نتایج نشان داد که میانگین داده های ثبت شده به وسیله شهروندان در مقایسه با ایستگاه ها تفاوت معنی داری ندارد. شهروند زن با مدرک تحصیلی لیسانس، بیشترین تعداد ثبت داده را داشته، داده های ثبت شده به وسیله ایشان همبستگی بالایی با ایستگاه های رسمی پایش متغیرهای دما و بارش داشته است و شهروند مرد متصدی اداره منابع طبیعی کمترین تعداد ثبت داده را داشته، پایین ترین همبستگی بین داده های ثبت شده به وسیله ایشان و داده های ایستگاه های رسمی وجود داشته است. در مجموع، عملکرد خوب شهروندان (به ویژه زنان) در پایش آبخیز امیدوارکننده بوده، می توان به کمک آنان داده های قابل اعتماد، به موقع و طولانی مدت جمع آوری کرد و کمبود داده به ویژه در مناطق کوهستانی دورافتاده را جبران کرد و فرایند تصمیم گیری و مدیریت آبخیزها را تسهیل کرد.

    کلید واژگان: پایش مشارکتی, جمع سپاری, ذی نفعان حوزه آبخیز, علم شهروندی, کمبود داده
    Maryam Sanjari Banestani, Vahedberdi Sheikh *, Arash Zare Garizi, Amaneh Avarand

    The aim of this study is to assess the feasibility of monitoring precipitation, temperature and river stage variables in the Chehl-Chai Watershed with the participation of citizens/stakeholders. Simple and low-cost measurement tools were designed and provided to the local volunteers (two students, three women and one man) and they monitored the variables for five months. The data were recorded on paper forms and/or communicated through cellphones (text messages and social media applications of WhatsApp and Telegram). The citizen-collected data were compared with formal gauging stations using different statistical metrics including correlation coefficient, paired-sample t-test and kappa index. Results revealed that, the difference between the recorded data by the participants and those of gauging stations were not statistically significant. A female citizen with academic education of bachelor’s degree recorded the highest frequency of data that had the highest correlation with the recorded data in the formal precipitation and temperature monitoring stations, while the technical staff man from the Natural Resources Management Office recorded the least frequent data that had the least correlation with the recorded data in the formal monitoring stations. In overall, the promising level of citizens’ performance in monitoring the watershed, suggests that it is really feasible to collect reliable, on-time, and long-term data that can be used to obviate lack of data, particularly in remote mountainous areas and facilitates the decision-making and watersheds management process.

    Keywords: Citizen science, Crowdsourcing, Lack of data, Participatory monitoring, Watershed stakeholders
  • Vahedberdi Sheikh *

    Ancient Iranian civilization flourished in an arid and desertic landscape for thousands of years merely due to special water harvesting and management systems. However, currently the country faces a challenging water resources crisis. Since perception of importance of a subject or technology is key factor in its adoption, this study attempts to inquire into perception of Iranian citizens on the importance and necessity of rainwater harvesting. Therefore, 187 respondents from six regional capital cities were interviewed on their RWH experience, knowledge and opinions on the significance and benefits of RWA. The face-to-face questionnaire administration mode was used for the survey. Results indicates that there is a low level of RWH experience and knowledge among the current generation of Iranian, whereas more than 70 and 40% have no RWH experience and information. Respectively. However, there is a high inclination (80%) towards RWH adoption provided that financial supports shall be available. Since more than 51% of the respondents perceive RWH is highly and very highly necessary in large public and commercial buildings, RWH should start from these buildings. More than half of the respondents believe that rainwater is useful for domestic water supply. The respondents perceive that the reduction of water bills (30% of respondents) and alleviation of water shortage crisis (55% of respondents) are the most important advantages of RWH for private households and general public, respectively. More than one-third of the respondents conceive that main beneficiary of RWH will be agriculture sector

    Keywords: water scarcity, RWH experience, advantages, perception, adoption, questionnaire
نمایش عناوین بیشتر...
سامانه نویسندگان
  • دکتر واحدبردی شیخ
    دکتر واحدبردی شیخ
    (1385) دکتری آبخیزداری - حفاظت آب و خاک، Wageningen University
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