فهرست مطالب

نشریه پژوهش های نوین در مهندسی آب پایدار
پیاپی 2 (پاییز و زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/01/19
  • تعداد عناوین: 11
|
  • محمد ناظری تهرودی*، فرشاد احمدی، رسول میرعباسی صفحات 1-12
    در این مطالعه با استفاده از رویکرد مبتنی بر مفصل به شبیه سازی دبی خروجی سیلاب در رودخانه کارون پرداخته شده است. در این خصوص از  اطلاعات سیلاب مورخ سی ام نوامبر 2008 رودخانه کارون استفاده شد. با استفاده از توزیع های حاشیه ای ناکاگامی و پارتو تعمیم یافته، به بررسی توابع مفصل مختلف پرداخته شد که نتایج بیانگر برتری مفصل کلایتون با مقدار 9/4= بود. با توجه به توزیع های حاشیه ای و مفصل کلایتون، تحلیل فراوانی وقوع توام جفت متغیر هیدروگراف ورودی و خروجی سیلاب انجام شد که منجر به ارایه منحنی تیپ در خصوص تخمین مقادیر مختلف هیدروگراف خروجی سیلاب متناظر با مقادیر هیدروگراف ورودی شد. این منحنی می تواند مقادیر خروجی هیدروگراف را با احتمالات مختلف و بر اساس مقادیر ورودی شبیه سازی کند. شبیه سازی مبتنی بر مفصل نیز با توجه به چگالی شرطی توابع مفصل نشان داد که ضریب همبستگی مقادیر شبیه سازی شده 7 درصد بیشتر از مقادیر مشاهداتی است. دقت و قطعیت شبیه سازی مقادیر خروجی هیدروگراف نیز با توجه به نمودار وایولین تایید شد. نتایج این تحقیق نشان داد که مدل شبیه سازی مبتنی بر مفصل، کارایی بالایی در شبیه سازی دبی خروجی هیدروگراف سیلاب دارد. نتایج شبیه سازی مبتنی بر مفصل بر اساس آماره های جذر میانگین مربعات خطا و نش-ساتکلیف، به ترتیب میزان خطای 93/35 مترمکعب بر ثانیه و کارایی 96/0 را نشان داد. چگالی شرطی مورد استفاده در این تحقیق سبب ارایه رابطه پیشنهادی در خصوص شبیه سازی دبی هیدروگراف خروجی به شرط وقوع هیدروگراف ورودی سیلاب در منطقه مورد مطالعه با کارایی 66 درصد شد.
    کلیدواژگان: دبی سیلاب، روندیابی، کاپولا، کارون
  • احمدرضا قاسمی* صفحات 13-25

    این پژوهش با هدف بررسی تغییرات پوشش برف شمال غرب استان چهارمحال و بختیاری (منطقه کوهرنگ) در دهه دوم قرن 21 (سال های 2014 تا 2020) و مقایسه آن با متوسط پوشش برف در دهه پایانی قرن بیستم انجام گرفت. برای این منظور تصاویر ماهواره لندست 5 و 8 در گذر ماه فوریه سال های 2014 تا 2020 و چهار گذر در سال های 1991، 1995، 1997 و 2000 (جهت محاسبه میانگین پوشش برف دهه پایانی قرن 20)، مورد بررسی قرار گرفتند. در این راستا میزان پوشش برف منطقه در سال های مورد بررسی با استفاده از شاخص اصلاح شده تفاضلی نرمال شده پوشش برف (NDSI) محاسبه و مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج حاصل از این شاخص نشان داد که کمترین میزان سطح پوشش برفی مربوط به سال 2018 و به میزان 8/1363 کیلومترمربع و بیشترین میزان معادل 7/4263 کیلومترمربع و مربوط سال 2014 می باشد. همچنین نتایج نشان داد که میزان پوشش برف در سال های مورد بررسی در دهه دوم قرن 21 به میزان 14 درصد (در سال 2014) تا 5/72 درصد (در سال 2018) نسبت به میانگین پوشش برف دهه پایانی قرن بیستم کاهش یافته است. نتایج بررسی روند تغییرات ارتفاع برف بوسیله روش من کندال در ایستگاه همدیدی کوهرنگ نیز نشان دهنده کاهش چشمگیر و معنی دار ارتفاع برف به میزان 78 میلی متر در سال در ماه ژانویه و 151 میلی متر در سال در ماه فوریه است.

    کلیدواژگان: پوشش برف، چهارمحال و بختیاری، شاخص اصلاح شده NDVI، لندست
  • زینب بیگدلی*، ابوالفضل مجنونی هریس، رضا دلیر حسن نیا، سپیده کریمی صفحات 27-42
    برآورد رواناب ناشی از وقوع بارندگی، گامی بسیار مهم در برنامه ریزی منابع آب به ویژه در آبخیزهای فاقد ایستگاه های هیدرومتری است. در این مطالعه به شبیه سازی بارش- رواناب ایستگاه آخولا واقع در حوضه آجی چای پرداخته شد و با استفاده از روش های داده کاوی و مقایسه عملکرد آنها، مناسب ترین مدل بارش-رواناب ارایه گردید. برای این منظور داده های مورد نظر (بارش، دبی، دما) بصورت ماهانه از سازمان های آب و هواشناسی استان های آذربایجان شرقی و غربی دریافت گردید. جهت شبیه سازی از مدل های داده کاوی جنگل تصادفی و شبکه عصبی مصنوعی استفاده گردید. مقایسه مقادیر رواناب ماهانه مشاهداتی با رواناب ماهانه تخمین زده شده توسط مدل ها با استفاده از معیارهای ارزیابی انجام شد. در این مطالعه مقادیر CC (ضریب همبستگی) برای مجموعه های تست در مدل جنگل تصادفی و شبکه عصبی مصنوعی به ترتیب برابر با 82/0و 86/0 تعیین گردید. تحلیل نتایج نشان داد که برای ایستگاه آخولا مدل ANN عملکرد و کارایی بالاتری نسبت به مدل RF دارد. از نتایج دیگر این پژوهش می توان به سری زمانی بارش و رواناب ایستگاه طی 20 سال اخیر اشاره کرد. با توجه به تحلیل روند من-کندال، در طی این 20 سال روند مشخصی برای بارش بر روی حوضه آجی چای دیده نشد و نمودارهای سری زمانی نشان داد که بارش در این مناطق بصورت نوسانی بوده است. اما سری زمانی برای دبی آجی چای در ایستگاه آخولا، نشان داد که روند کاملا نزولی برای جریان آب رودخانه ثبت شده است که در واقع دلیل کاهش دبی ورودی به دریاچه ارومیه و پایین آمدن تراز آب دریاچه می باشد.
    کلیدواژگان: بارش- رواناب، جنگل تصادفی، حوضه آجی چای، مدل سازی، یادگیری ماشین
  • فاطمه خورسندی، مهدی نادی*، عبدالله درزی نفتچالی صفحات 43-55

    بارش از عناصر بنیادی مطالعات آب وهواشناسی به شمار می رود. به دلیل تعداد و تراکم محدود ایستگاه های باران سنجی و نبود ایستگاه هواشناسی در مناطق کوهستانی و سخت گذر، استفاده از محصولات بارش ماهواره ای به عنوان ابزاری موثر در پیش بینی توزیع مکانی منطقه ای بارش مورد توجه محققین قرار گرفته است. اما عیب آن خطای تخمین بالای بارش در منطقه است که نیاز به ارزیابی دقت این داده ها، قبل از استفاده است. برای این منظور بر مبنای داده های بارش 21 ایستگاه هواشناسی استان مازندران از سال 2018-1998، کارایی داده های بارش ماهواره TRMM و دو روش درونیابی کریجینگ و وزنی عکس فاصله مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد بر خلاف همبستگی مناسب شبکه TRMM با داده های واقعی، این شبکه دارای خطا اریبی بالایی است. مثلا در مورد داده های سالانه بارش، خطای اریبی شبکه به 70 میلی متر رسید که تقریبا حدود 30 درصد خطای سالانه می باشد. ضرایب اصلاح خطای شبکه در استان مازندران بین 0 و 2 بدست آمد که بیشتر ضرایب بالاتر از یک بود که بیانگر آن است که شبکه TRMM در مازندران عمدتا دچار خطا کم برآوردی می باشد. مقایسه دقت شبکه اصلاح شده TRMM با روش های درون یابی مورد بررسی بیانگر آن بود که استفاده از شبکه اصلاح شده به جای روش های درون یابی در ترسیم نقشه های همبارش، مقدار میانگین مربعات خطا سالانه بارش را از 237 به 186 میلی متر کاهش می دهد.

    کلیدواژگان: اصلاح شبکه بارش، کریجینگ، مازندران، وزنی عکس فاصله
  • ملیکا راستگو*، فرزین نصیری صالح، عباس خاشعی سیوکی صفحات 57-73
    برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی به عنوان یک منبع ضروری برای مصارف شرب، مخصوصا در مناطق خشک و نیمه خشک، کیفیت آن را تهدید می کند. کیفیت پایین آب های زیرزمینی به دلیل نفوذ آب شور به سفره های زیرزمینی، سلامت انسان را تحت تاثیر قرار می دهد، بنابراین ارزیابی کیفیت آب های زیرزمینی امری مهم است. در تحقیق حاضر نتایج ارزیابی کیفیت آب زیرزمینی برای مصارف شرب در آبخوان دشت بیرجند واقع در استان خراسان جنوبی با استفاده از شاخص آلودگی آب های زیرزمینی (PIG) ​​توضیح داده شده است. در این مطالعه داده های کیفی PH، TDS، منیزیم، سدیم، کلسیم، کلر، نیترات، فلوراید، بی کربنات، سولفات و پتاسیم مربوط به 20 حلقه چاه برای سال 1398-1399 جمع آوری شد. به منظور محاسبه شاخص PIG نقشه پارامترها با استفاده از روش درون یابی مناسب (کریجینگ و IDW) بر مبنای خطای RMSE و R2 در محیط ArcGIS تهیه و از استاندارد آب شرب WHO، به عنوان رهنمود استفاده شد. با توجه به وجود اثرات محلی پارامترهای مختلف و وجود برخی پارامترهای کیفی غالب در سطح آبخوان، برای افزایش دقت الگوی PIG از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) برای اصلاح وزن ها و توسعه یک شاخص بهینه محلی استفاده شد. نقشه شاخص آلودگی اصلاح شده (LPIG)، مقدار شاخص را درحدود 5/5-8/0 گزارش می دهد و سطح کیفی آبخوان را به 5 دسته با آلودگی ناچیز، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد تقسیم می کند که به ترتیب 7/9، 5/15، 9/35، 9/23 و 1/15 درصد از سطح منطقه را پوشش می دهد. آلودگی زیاد و بسیار زیاد نواحی غرب و جنوب غرب آبخوان به فعالیت های کشاورزی دراین نواحی مرتبط است.
    کلیدواژگان: آبخوان دشت بیرجند، آب زیرزمینی، AHP، LPIG، PIG
  • حسین حسین زاده کوهی* صفحات 75-86
    افزایش جمعیت و گسترش شهرنشینی و به دنبال آن افزایش سطوح نفوذناپذیر موجب افزایش حجم رواناب شهری شده و این افزایش حجم، شبکه های جمع آوری رواناب که یکی از مهم ترین زیرساخت های اساسی کنترل سیلاب شهری می باشد را دچار مشکل می کند. در این پژوهش به کمک شاخص های آسیب پذیری و اطمینان پذیری، عملکرد شبکه جمع آوری آب سطحی منطقه ده شهرداری تهران مورد ارزیابی قرار گرفت. در این راستا با استفاده از مدل شبیه ساز سیلاب شهری SWMM ، منطقه مورد مطالعه از لحاظ هیدرولیکی و هیدرولوژیکی تحت داده های بارش تاریخی ایستگاه سینوپتیک مهرآباد شبیه سازی گردید. سپس با استفاده از شاخص های آسیب پذیری و اطمینان پذیری، عملکرد شبکه تحت دوره های بازگشت 2، 5 و 10 سال مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است آسیب پذیری سیستم با افزایش دوره بازگشت بارش از 4/10 درصد به 2/12 درصد افزایش می یابد. همچنین کاهش قابلیت اطمینان پذیری سیستم با افزایش دوره بازگشت (از 5/97 درصد به 8/95درصد) حاکی از افزایش کانال های سیلابی می باشد.
    کلیدواژگان: شاخص آسیب پذیری، شاخص اطمینان پذیری، شبکه جمع آوری رواناب، دوره بازگشت، رواناب شهری، مدل SWMM
  • سمیرا گوهری مقدم، مجید رحیم پور*، کوروش قادری، محمدمهدی احمدی صفحات 87-101

    از موارد رایج عملکرد نامطلوب شبکه های توزیع آب، عدم قطعیت در تقاضای آب برنامه ریزی شده و تغییرات در مقادیر زبری لوله ها است. در این تحقیق مدلی برای بهینه سازی شبکه هایی که اجرا شده اند ولی نیاز به استحکام بخشی تحت شرایط عدم قطعیت دارند، توسعه داده شده است. در این  مدل، شبیه ساز EPANET با الگوریتم بهینه سازی ژنتیک در محیط برنامه نویسی متلب تلفیق شده است. به این صورت که ابتدا با استفاده از مفهوم منطق فازی، توابع عضویت فازی پارامترهای ورودی (تقاضای گرهی و ضریب زبری لوله) ایجاد شده است، سپس با در نظر گرفتن ارتباط بین تقاضاها و هد فشاری مورد نیاز گره ها و استفاده از روش تاثیر (Gupta and Bhave 2007) مدل بهینه سازی فازی به مدل قطعی تبدیل شده و نهایتا با استفاده از الگوریتم ژنتیک قطر لوله هایی که بایستی به موازات لوله های موجود کارگذاری شوند به دست می آید. روش ایجاد شده برای یک شبکه نمونه از تحقیقات گذشته با تغییر سطح عدم قطعیت بررسی شد که نتایج حاکی از افزایش 28 درصدی هزینه شبکه با افزایش50 درصدی عدم قطعیت های در نظر گرفته شده و کاهش 5/7 درصدی هزینه با اعمال 75/0 متر تلورانس در هد فشاری مورد نیاز بود. روش پیشنهاد شده بر اساس الگوریتم ژنتیک کاملا مناسب بوده و جوابی را ایجاد می کند که فشارهای مورد نیاز در بدترین وضعیت ایجاد شده تامین شود.

    کلیدواژگان: تقاضای گره ها، روش فازی، زبری لوله ها، عدم قطعیت، هد فشاری
  • رسول باقرآبادی* صفحات 103-116
    سیل به عنوان یکی از پرمخاطره ترین بلایایی طبیعی شناخته می شود که باید در مدیریت بحران به آن توجه ویژ ه ای داشت. یکی از وظایف مدیران در زمینه کاهش و پیشگیری از خسارات سیل، پهنه بندی و طبقه بندی خطر سیل است. بنابراین برای جلوگیری از وقوع سیل شناسایی مناطق دارای خطر سیل خیزی بسیار با اهمیت است. در شهرستان روانسر نیز به دلیل سیل خیز بودن منطقه و خسارات مالی و جانی ناشی از سیل که هرساله اتفاق می افتد لازم است مناطق خطرپذیر شناسایی شود و در این پژوهش به پهنه بندی پتانسیل سیل خیزی شهرستان روانسر و معرفی مناطق مستعد سیل پرداخته شده است. با توجه به اهداف پژوهش، به منظور بررسی پتانسیل سیل خیزی از سیستم اطلاعات جغرافیایی و فرآیند سیستم تحلیل سلسله مراتبی استفاده شده است. برای تهیه نقشه پتانسیل سیل از معیارهای شیب، ارتفاع، تراکم پوشش گیاهی، فاصله از رودخانه، بارش و کاربری اراضی به عنوان معیارهای موثر در وقوع سیل در منطقه استفاده شده است. این معیارها با استفاده از نظر کارشناسان و پرسشنامه تهیه شدند و پس از وزن دهی و تلفیق لایه ها، نقشه پهنه بندی پتانسیل سیل خیزی روانسر در پنج پهنه بدست آمد. براساس نتایج نقشه خطر سیل خیزی، قسمت های جنوبی این شهرستان در پهنه خطر سیل زیاد و خیلی زیاد با پوشش منطقه ای 8/24 و 6/21 درصد قرار دارند. این مناطق دارای نفوذپذیری پایین، شیب کم (0 تا 5 درجه)، ارتفاع پایین (1126 تا 1508 متر)، تراکم کم پوشش گیاهی، بارش زیاد (814 میلی متر)، نزدیکی و مجاورت به رودخانه ها و کاربری مسکونی هستند که در ردیف مناطق مستعد خطر سیل نسبت به سایر بخش ها قرار گرفته اند.
    کلیدواژگان: پهنه بندی، تحلیل سلسه مراتبی، سیل، شهرستان روانسر، مخاطرات طبیعی
  • سهیل مشهدی حیدر، مجید منتصری، سمیه حجابی* صفحات 117-127
    خشکسالی وضعیتی از کمبود بارندگی و افزایش دماست که در هر اقلیمی ممکن است رخ دهد. خشکسالی هواشناسی در بلندمدت، کاهش منابع آب را از طریق کاهش جریان‏ های سطحی و زیرزمینی به ‏دنبال دارد. آگاهی از زمان انتشار خشکسالی های هواشناسی به خشکسالی های هیدرولوژیک و هیدروژیولوژیک دارای اهمیت زیادی در مدیریت و برنامه ریزی منابع آبی است. در این مطالعه، تاخیر زمانی خشکسالی‏ های هیدرولوژیک و هیدروژیولوژیک نسبت به خشکسالی های هواشناسی در زیرحوضه نازلوچای در غرب حوضه آبریز دریاچه ارومیه بررسی شد. بدین منظور، از سه شاخص خشکسالی SPI، SDI و GRI بر مبنای داده‏ های بارش و دبی 30 ساله و داده های پیزومتری 18 ساله استفاده شد. نتایج نشان داد که خشکسالی های هیدرولوژیک و هیدروژیولوژیک دارای همبستگی معنی داری با خشکسالی های هواشناسی در محدوده مطالعاتی هستند. از طرف دیگر، زمان لازم برای انتشار خشکسالی هواشناسی به خشکسالی هیدرولوژیک در محدوده مطالعاتی به طور متوسط 6 ماه بوده و زمان انتشار خشکسالی های هواشناسی به خشکسالی های هیدروژیولوژیک 17 ماه است. با این وجود در مورد خشکسالی های هیدرولوژیک، عامل بارش درصد کمی (15 درصد) از واریانس شاخص خشکسالی هیدرولوژیک را تبیین نموده و لذا عوامل اقلیمی غیر از بارش (مانند دما)، ویژگی های حوضه و یا عوامل انسانی سهم بیشتری در تغییرات خشکسالی هیدرولوژیک داشتند.
    کلیدواژگان: انتشار خشکسالی، تاخیر زمانی، نازلوچای، همبستگی
  • سعید عوض پور، مسعود نوشادی* صفحات 129-143

    ریزپلاستیک ها (میکروپلاستیک و نانوپلاستیک) در سراسر دنیا پراکنده شده اند و به عنوان یک آلاینده نوظهور و تهدید جدی برای محیط زیست به شمار می آیند. حضور آن ها در اکوسیستم های گوناگون به خصوص محیط های آبی نیز برای موجودات زنده بسیار خطرناک می باشد. بنابراین، یافتن یک فرآیند تصفیه کارآمد برای حذف ریزپلاستیک ها و یا توسعه و ارتقای روش های تصفیه پیشین بسیار حایز اهمیت می باشد. از این رو جامعه علمی تاکنون تحقیقاتی را بر روی گزینه های مختلف تصفیه و حذف ریزپلاستیک ها به انجام رسانیده است. در حال حاضر فرآیندهای مختلفی از جمله فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی توسط محققان برای حذف ریزپلاستیک ها مورد بررسی قرار گرفته است که در این میان، تعداد کمی از این روش ها دارای کارایی مناسب برای حذف ریزپلاستیک ها می باشند. فرآیند فیلتراسیون راندمان های حذف متفاوتی را از خود نشان داده است ولی دارای مشکلاتی همچون هزینه اولیه زیاد، گرفتگی غشاها و تعویض مکرر فیلترها است. فرآیند جذب و جداسازی مغناطیسی نیز به عنوان یک روش ساده حذف به شمار می آید، ولی افزودن جاذب ها ممکن است باعث آلودگی ثانویه گردد. همچنین فرآیندهای ترسیب شیمیایی و اکسیداسیون نیز ممکن است با مشکل مشابهی در رابطه با باقیمانده های مواد شیمیایی مواجه شوند. در مقابل، فرآیندهای تجزیه زیستی راندمان حذف پایینی را ارایه می دهند. لذا در پژوهش حاضر و در قالب انجام یک تحقیق مروری به بررسی تمامی فرآیندهای تصفیه ریزپلاستیک ها و بیان کارایی و مزایا و معایب این روش ها پرداخته شده است.

    کلیدواژگان: تصفیه آب و فاضلاب، ریزپلاستیک ها، فرآیندهای حذف، کنترل آلودگی
  • الهام توکلی، احمدرضا قاسمی*، حمیدرضا متقیان صفحات 145-157

    در سال های اخیر استفاده از مواد اصلاح کننده خاک با هدف اصلاح ساختمان خاک رواج یافته است. این مواد می تواند ویژگی های فیزیکی و یا شیمیایی خاک را تغییر دهند. در پژوهش حاضر تغییرات هدایت الکتریکی و نفوذپذیری خاک در اثر افزودن بیوچار و بنتونیت مورد بررسی قرار گرفت. برای این هدف از 13 نمونه خاک حاوی دو سطح 2 و 3 درصد وزنی بیوچار چوب گردو که در دو دمای گرماکافت 400 و 600 درجه سانتی گراد تولید شده است به همراه سه سطح 2، 5 و 10 درصد وزنی بنتونیت و یک نمونه خاک استفاده شد. نمونه ها بعد از آماده سازی به مدت پنچ ماه استراحت داده شد (انکوباسیون) و سپس آزمایش انجام گردید. جهت انجام مقایسه میانگین بین نمونه ها از آزمون تی (t-Test) استفاده شد. نتایج نشان داد افزودن بیوچار و بنتونیت بصورت معنی داری هدایت الکتریکی خاک را افزایش و نفوذپذیری نهایی خاک را کاهش داده است. مقدار نفوذپذیری در نمونه های 2 و 3 درصد بیوچار بطور متوسط یک چهارم نفوذپذیری خاک بدون ماده اصلاحی بود. همچنین میزان نفوذپذیری در نمونه های حاوی 10 درصد بنتونیت (25/0 میلی متر بر دقیقه) حدود 10 برابر کمتر از نمونه شاهد (6/2 میلی متر بر دقیقه) بود. مقدار هدایت الکتریکی در نمونه های دارای 10 درصد بنتونیت نسبت به خاک بدون ماده اصلاحی بیشتر از 4 برابر و در نمونه های دارای 2 و 3 درصد بیوچار بطور متوسط حدود 2/3 برابر گزارش شد. با توجه به افزایش هدایت الکتریکی خاک توصیه می گردد از بیوچار و بنتونیت با دقت نظر بیشتری استفاده شود.

    کلیدواژگان: آزمون تی، اصلاح کننده خاک، انکوباسیون، دمای گرماکافت
|
  • Mohammad Nazeri Tahroudi *, Faeshad Ahmadi, Rasoul Mirabbasi Pages 1-12
    In this study, using the copula-based approach, the simulation of the flood discharge in the Karun River has been studied. In this regard, the flood in 11/30/2008 of the Karun River was used. Using the Nakagami and generalized Pareto marginal distributions, various copula functions were investigated, and the results showed the superiority of the Clayton copula with a parameter value of . According to Clayton copula and marginal distributions, the analysis of the frequency of occurrence of the pair variable of inflow and outflow hydrographs was carried out, and the results led to the presentation of a typical curve regarding the estimation of different values ​​of the outflow hydrograph corresponding to the values ​​of the inflow hydrograph. This curve can simulate the output values ​​of the hydrograph with different probability and based on the input values. Copula-based simulation, according to the conditional density of copula functions showed that the correlation coefficient of the simulated values ​​is 7% higher than the observed values. The accuracy and certainty of simulating the output values ​​of the hydrograph was also confirmed according to the violin plot. The results of this research showed that the copula-based simulation model has a high efficiency in simulating the output flow of the flood hydrograph. The results of the copula-based simulation, based on the root mean square error and Nash-Sutcliffe statistics, showed an error rate of 35.93 cubic meters per second and an efficiency of 0.96, respectively. The conditional density used in this research led to the presentation of a proposed equation regarding the simulation of the flood hydrograph outlet under the condition of the occurrence of the flood hydrograph inlet in the study area with an efficiency of 66%.
    Keywords: Flood Discharge, Routing, copula, Karun
  • AhmadReza Ghasemi * Pages 13-25

    This research was conducted with the aim of investigating the snow cover changes in the northwest of Chaharmahal and Bakhtiari province (Kohrang region) in the second decade of the 21st century (2014 to 2020) and comparing it with the average snow cover in the last decade of the 20th century. For this purpose, the images of Landsat 5 and 8 satellites for  February from 2014 to 2020 and also four passes in the years 1991, 1995, 1997 and 2000 (to calculate the average snow cover of the last decade of the 20th century) were analyzed. The amount of snow cover was calculated using the normalized differential modified index of snow cover (NDSI) index. The results of the NDSI showed that the lowest amount of snow cover is 1363.8 square kilometers in 2018 and the highest is 4263.7 square kilometers in 2014., The results also showed that the amount of snow cover in the investigated years in the second decade of the 21st century decreased by 14% (in 2014) to 72.5% (in 2018) compared to the average snow cover in the last decade of the 20th century. The results of Mann-Kendal analysis of trend in snow height at the Kohrang station also indicate a significant decrease in snow height by 78 mm per year in January and 151 mm per year in February

    Keywords: Snow cover, Chaharmahal, Bakhtiari, Modified NDSI, Landsat
  • Zeinab Bigdeli *, Abolfazl Majnooni Heris, Reza Delirhasannia, Sepide Karimi Pages 27-42
    Estimating runoff due to rainfall is a very important step in planning water resources, especially in watersheds without hydrometric stations. In this study, the rainfall-runoff simulation of Akhola station located in the Ajichai basin was discussed and the most suitable rainfall-runoff model was presented by using data mining methods and comparing their performance. For this purpose, the desired data (rainfall, discharge, temperature) for this study were received monthly from the water and meteorological organizations of the East and West Azerbaijan provinces. Random Forest and Artificial Neural Network data mining models were used for simulation. The comparison of observed monthly runoff values with monthly runoff estimated by models was done using evaluation criteria. In this study, CC values ​​(correlation coefficient) for test sets in the random forest model and artificial neural network were determined as 0.77 and 0.86, respectively. The analysis of the results showed that the ANN model has a higher performance and efficiency than the RF model for the Akhola station. Among other results of this research, we can mention the time series of rainfall and runoff of the station during the last 20 years. According to the obtained graphs, during these 20 years, there was no clear trend for precipitation in the Ajichai basin, and the time series graphs showed that the precipitation in these areas was fluctuating. But the time series for Ajichai discharge at Akhula station showed that a completely downward trend was recorded for the river water flow, which is the reason for the decrease of the discharge entering Lake Urmia and the lowering of the lake water level.
    Keywords: Rainfall-Runoff, Random Forest, Aji Chai Basin, Modeling, Machine Learning
  • Fateme Khorsandi, Mehdi Nadi *, Abdollah Darzi-Naftchali Pages 43-55

    Precipitation is one of the basic elements of Hydrometeorological studies. Due to the limited number of rain-gauging stations and the lack of meteorological stations in highland area, the use of satellite rainfall products as an effective tool in predicting the regional spatial distribution of precipitation data has attracted the attention of researchers. But its disadvantage is the high estimation error of rainfall estimation, which requires accuracy evaluating before using. For this purpose, based on the rainfall data of 21 meteorological stations of Mazandaran province from 1998-2018, the performance of TRMM data and two interpolation methods of kriging and inverse distance weighting were investigated. The results showed that contrary to the proper correlation of TRMM data with observed data, this network has a high bias error. For example, in the case of annual rainfall data, the network bias error reached 70 mm, which is approximately 30% of the annual error. The modification coefficients of TRMM data were found between 0 and 2, that most of the coefficients were higher than one, which indicates the TRMM data in Mazandaran mostly has an underestimation error. The comparison of modified TRMM with the interpolation methods showed that using the modified network instead of interpolation methods in estimation of rainfall data reduces the mean square error of annual rainfall from 237 to 186 mm.

    Keywords: Rainfall network modification, Kriging, Mazandaran, Inverse distance weighting
  • Melika Rastgoo *, Farzin Nasiri Saleh, Abbas Khashei Siuki Pages 57-73
    Indiscriminate extraction of groundwater resources as an essential resource for drinking purposes, especially in arid and semi-arid regions, threatens the quality of these resources. Low quality of groundwater because of infiltration of salt water into aquifers, affects human health, so evaluating groundwater quality is important. In this paper the results of evaluating groundwater quality for drinking purpose in birjand aquifer, located in South Khorasan province, by using the pollution index of groundwater (PIG), have been explained. In this study, the qualitative data of PH, TDS, Mg, Na, Ca, Cl, NO3, F, HCO3, SO4, K related to 20 wells for 2019-2020 were collected. In order to calculate the PIG, the parameter map was prepared using the appropriate interpolation method (Kriging and IDW) based on the RMSE and R2 in ArcGIS and the WHO standard was used as a guide. Due to the existence of local effects of various parameters and the existence of some dominant quality parameters in the samples, to increase the accuracy of the PIG model, the Analytical Hierarchy Method (AHP) was used to modify the weights and develop a local optimal index. The computed values of the revised pollution index map (LPIG), varied from 0.8 to 5.5, and divides the quality level of the aquifer into 5 classes with insignificant, low, moderate, high and very high pollution, It covers 9.7%, 15.5%, 35.9%, 23.9% and 1.15% of the area, respectively. A high pollution in the western and southwestern areas of the aquifer is attributed to agricultural activities in these areas.
    Keywords: Birjand aquifer, Groundwater quality, AHP, LPIG, PIG
  • Hossein Hosseinzade Kuhi * Pages 75-86
    Population increase, urbanization and consequently increase of impervious surfaces has caused an increase in the volume of urban runoff and this increase in volume causes problems in the runoff collection networks, which are one of the most important infrastructures for urban flood control. In this research, with the help of vulnerability and reliability indicators, the performance of the surface water collection network in the district 10 of Tehran Municipality was evaluated. In this regard, by using SWMM urban flood simulation model, the studied area was simulated hydraulically and hydrologically under the historical precipitation data of Mehrabad synoptic station, then by using vulnerability and reliability indicators, the performance of the network under the return period 2, 5 and 10 years were evaluated. The results indicate that the system vulnerability increases significantly with increasing the return period of the design. Also, the decrease in reliability of system by increasing return period indicates the increase of flood channels.
    Keywords: Vulnerability, Reliability, Surface water collection network, Return period, Urban runoff, SWMM model
  • Samira Goharimoghadam, Majid Rahimpour *, Kourosh Qaderi, MohammadMehdi Ahmadi Pages 87-101

    Uncertainty in the planned water demand and changes in the roughness values ​​of the pipes are among the common cases of unfavorable performance of water distribution networks. In this research, a model has been developed to optimize networks that have been implemented but need to be strengthened under conditions of uncertainty. In this model, the EPANET simulator model was combined with optimization genetic algorithm in MATLAB programming environment. In such a way that it is first created using the concept of fuzzy logic, fuzzy membership functions of the input parameters(nodal demand and pipe roughness coefficient), then by considering the relationship between demands and pressure head requirements at nodes and using (Gupta and Bhave 2007) impact method The fuzzy optimization model is converted to a deterministic model and finally, the diameter of the pipes that should be installed parallel to the existing pipes is obtained by using the genetic algorithm. The method created for a typical network from past researches is checked by changing the uncertainty level, the results indicated a 28% increase in the cost of the network with a 50% increase in considered uncertainties and a 7.5% decrease in cost by applying a tolerance of 0.75 meters in the desirable pressure head. The proposed method based on the genetic algorithm is completely suitable and creates a solution that provides the required pressures in the worst situation variables.

    Keywords: Nodals demand, Fuzzy Approach, Pipes roughness, Uncertainty, Pressure head
  • Rasoul Bagherabadi * Pages 103-116
    In crisis management, flood risk is one of the riskiest natural disasters that have to special look to it. One of the most important tasks in the field of flood mitigation and prevention of occurrence is zoning of potential flooding and classification of the flood risk. To prevent the occurrence of floods, it is necessary to identify areas having high potential for this phenomenon. Because the area of Ravansar is highly flood-producing and because of financial as well as physical damages caused by floods each year, we need to identify risk areas. The present study seeks to offer a method for zoning the flood-producing potentials of Ravansar. According to the research objectives, ArcGIS and AHP were used to investigate the flood-producing potential of study area. For this purpose, slope, elevation, NDVI, rain, distance from stream and land use as effective parameters in flooding in the studied were selected. After the experts familiar with the watershed completed the questionnaire, these parameters were weighted. Using the results of weighting, the flooding potential zoning map was then calculated. Based on the results flood hazard potential was zoned and finally, the was categorized into five classes based on flood hazard risk, southern part of Ravansar have been introduced as areas prone to flooding that are included respectively %24/8 and %21/6 of the area with low permeability and slow slope (0-5 degree), low altitude (1126-1508 m), near from the stream, low NDVI, high rain (814 millimeter) and urban land use to the other sectors.
    Keywords: Zoning, AHP, Flood, Ravansar, Natural Disasters
  • Soheil Mashhadi Heydar, Majid Montaseri, Somayeh Hejabi * Pages 117-127
    Drought is a situation of lack of rainfall and an increase in temperature that can occur in any climate. Meteorological drought in the long term leads to the reduction of water resources through the reduction of surface and groundwater flows. Knowledge of the propagation time of meteorological droughts to hydrological and hydrogeological droughts is very important in managing and planning water resources. This study investigated the time delay of hydrological and hydrogeological droughts compared to meteorological droughts in the Nazlou Chay sub-basin in the west of the Lake Urmia basin. For this purpose, three drought indices SPI, SDI, and GRI were used based on 30-year rainfall and discharge data and 18-year piezometric data. The results showed that hydrological and hydrogeological droughts have a significant correlation with meteorological droughts in the study area. On the other hand, the time required for the propagation of meteorological drought to hydrological drought in the study area is 6 months on average, and the propagation time of meteorological droughts to hydrogeological droughts is 17 months. However, in the case of hydrological droughts, the precipitation factor explained a small percentage (15 percent) of the variance of the hydrological drought index, and therefore climatic factors other than precipitation (such as temperature), basin characteristics, or human factors contributed more to the changes in hydrological drought.
    Keywords: Drought Propagation, Time delay, Nazlou Chay, Correlation
  • Saeid Avazpour, Masoud Noshadi * Pages 129-143

    Plastic particles (microplastics and nanoplastics) are considered as an emerging pollutant and a serious threat to the environment which are distributed all over the world. The presence of plastic particles in various ecosystems, especially aquatic environments, is very life-threatening to diverse organisms. Therefore, it is urgently needed to find an effective treatment technology or to develop and improve conventional treatment technologies for the removal of microplastics and nanoplastics. So far, the scientific community has carried out some research on various options for treatment and removal of plastic particles. Currently, multiple technologies have been developed by researchers, including physical, chemical and biological, among which, few have shown good efficiency for removing microplastics and nanoplastics. Filtration technology has a various removal efficiency, but a relatively high cost due to membrane fouling and replacing new filters. The magnetic absorption and separation process is also considered as a simple removal method; however, the addition of absorbents may cause secondary pollution. Likewise, there is a similar problem of chemical residues in the chemical precipitation and oxidation techniques. In contrast, biodegradation technologies are often of a low degradation efficiency. In this review, major techniques for the removal of plastic particles and the mechanisms, efficiency, advantages, and disadvantages of these technologies have been discussed.

    Keywords: Water, wastewater treatment, Microplastics, Removal techniques, Pollution control
  • Elham Tavakoly, AhmadReza Ghasemi *, HamidReza Motaghian Pages 145-157

    In recent years, the use of soil amendments with the aim of improving texture or increasing water capacity has become popular. This can affect the physical or chemical properties of the soil. In the present study, changes in electrical conductivity and soil permeability due to the addition of biochar and betonies were investigated. For this, 13 samples with two levels of 2% and 3% walnut wood biochar at two temperatures of 400°C and 600°C, were prepared, together with three levels of 2%, 5% and 10% bentonite and one soil sample without materials was used. The samples incubated for five months. The t-test was also used to check the difference between the samples. The results showed that both biochar and bentonite are able to significantly increase EC and decrease soil permeability. The average permeability value for samples with 2 and 3 percent biochar is a quarter of the permeability of soils without amendment. Adding bentonite to the soil reduced permeability such that the permeability of samples containing 10% bentonite (0.25 mm/min) was approximately ten times lower than that of the control sample (2.6 mm/ min). The electrical conductivity value in the samples with 10% bentonite is more than 4 times higher than in the soil without amendment, and in the samples with 2 and 3% biochar, it is on average about 2.3 times higher. Considering the increase in soil electrical conductivity, it is recommended to use biochar and bentonite with more accuracy.

    Keywords: t- Test, Soil Amendments, Incubation, Pyrolysis temperature