فهرست مطالب
مجله اکو هیدرولوژی
سال دهم شماره 2 (تابستان 1402)
- تاریخ انتشار: 1402/04/01
- تعداد عناوین: 10
-
-
صفحات 159-171
افزایش غلظت گازهای گلخانهای در جو با توجه به فعالیت های انسانی مانند تغییرات کاربری و استفاده از سوختهای فسیلی به گرم شدن کره زمین و عدم تعادل انرژی جهانی منجر شده است. این افزایش در گازهای گلخانهای موجب بروز پدیدهای به نام تغییر اقلیم شده است. در این تحقیق عملکرد 4 مدل GCM به نامهای HADCM3، CGCM3T63، 5.CSIROMK3،NCARCCSM3 (از مجموعه مدلهای AR4) تحت سناریوی A2 در شبیه سازی پارامترهای اقلیمی دمای میانگین و بارش حوضه قرهسو با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی (ANN) مورد ارزیابی قرار گرفتند. برای آموزش شبکه عصبی مصنوعی از مدل پرسپترون forward استفاده شد. مطابق با ارزیابی عملکرد مدلها با استفاده از ضرایب حداکثر خطای مطلق، میانگین قدر مطلق خطا، جذر میانگین مربعات و ضریب تبیین، در بین مجموعه مدل AR4، به طور میانگین مدل NCARCCSM3 بهترین عملکرد را در شبیهسازی پارامترهای اقلیمی دمای حوضه قرهسو دارد. این مدل همراه با CGCM3T63 کمترین اختلاف را با پارامتر اقلیمی دمای مشاهداتی دارند، در حالی که مدل CGCM3T63 کمترین اختلاف را با پارامتر اقلیمی بارش مشاهداتی دارند. همچنین نتایج نشان داد مدل های CSIROMK3.5 و NCARCCSM3 بیشترین اختلاف را به ترتیب با پارامترهای اقلیمی دما و یارش مشاهداتی دارند. طبق نتایج شبکه عصبی ضریب تبیین برای دو پارامتر اقلیمی دما و بارش به طور میانگین به ترتیب 97//0 و 73/0 برای کل حوضه به دست آمد که نشاندهنده دقت شبکه عصبی در شبیهسازی این پارامتر دارد.
کلیدواژگان: تغییر اقلیم، مدل های گردش عمومی جو، شبکه عصبی مصنوعی، شبکه عصبی چندلایه -
صفحات 173-185هدایت هیدرولیکی اشباع یکی از خصوصیات مهم هیدرولیکی در علوم مرتبط با آب، خاک و کشاورزی است که در مدلسازی حرکت املاح و آب در خاک بسیار اهمیت دارد. اندازهگیری آزمایشگاهی و صحرایی آن دشوار، وقتگیر و پرهزینه است و امکان شناسایی تغییرپذیری مکانی و زمانی آن در مقیاس وسیع وجود ندارد. این پارامتر را میتوان با استفاده از پارامترهای زودیافت خاک برآورد کرد. تحقیق حاضر به منظور پیشبینی هدایت هیدرولیکی اشباع خاک با استفاده از روشهای جنگل تصادفی، چاید و زمینآمار در شهرستان هیرمند انجام گرفت. برای این منظور، تعداد 130 نمونه خاک از سطح (0 30 سانتیمتری) جمعآوری و برای انجام آزمایش و آنالیزها، به آزمایشگاه انتقال داده شد. در آزمایشگاه پارامترهای هدایت هیدرولیکی اشباع خاک، بافت خاک، کربن آلی، اسیدیته، هدایتالکتریکی و کربناتکلسیم اندازهگیری شد. سپس با استفاده از پارامترهای اندازهگیری شده و با استفاده از مدلهای چاید، جنگل تصادفی و زمینآمار هدایت هیدرولیکی اشباع برآورد شد. 20 الگوی مختلف از ترکیب پارامترهای زودیافت خاک به عنوان ورودی به مدل چاید و جنگل تصادفی در نظر گرفته شد. از بین ترکیبات مختلف بر اساس MAE کمتر و R بالاتر ترکیب بهتر انتخاب شد. نتایج نشان داد مدل جنگل تصادفی با داشتن بالاترین ضریب تبیین (98/0) و کمترین مقدار خطای مطلق میانگین (و 0019/0) بهترین مدل برای پیشبینی هدایت هیدرولیکی اشباع خاک در منطقه هیرمند است. نتایج پهنهبندی نشان داد مقدار هدایت هیدرولیکی اشباع خاک در نقاط غرب، مرکز و شمال شرق بیشتر از سایر نقاط بود.کلیدواژگان: توابع انتقالی، جنگل تصادفی، روند هدایت هیدرولیکی، ویژگیهای زودیافت خاک
-
صفحات 187-201
رویکرد همبست آب، انرژی و غذا را می توان به عنوان رویکردی برای ارزیابی توسعه و اجرای سیاست هایی که به طور هم زمان بر امنیت این موارد تاکید دارد تعریف کرد. هدف از انجام این پژوهش، ارایه روشی به منظور تجزیه وتحلیل رابطه آب، غذا و انرژی در زنجیره تولید محصول است. بر اساس روش پیشنهادی و با توجه به میزان مصرف آب و انرژی چهار شاخص مصرف آب و انرژی و بهره وری آب و انرژی و همچنین بر اساس این شاخص ها یک شاخص ترکیبی پیوند آب، غذا و انرژی (همبست) پیشنهاد شده است. این تحقیق روی دشت برخوار استان اصفهان انجام شده و از مدل MODFLOW به منظور شبیه سازی کمی حوضه استفاده شده و همچنین، از آنجا که توابع هدف در این مطالعه از نوع خطی بوده، برنامه ریزی خطی چندهدفی به منظور حل مسیله بهینه سازی انتخاب شده است. هدف از حل مسیله بهینه سازی، 4 سناریوی کمینه سازی مصرف آب، کمینه سازی مصرف انرژی، بیشینه سازی سود و همچنین، سناریوی بیشینه سازی هم بست آب، غذا و انرژی هستند. نتایج نشان می دهد اگر چه هر یک از سناریو ها به تنهایی منعکس کننده اثرات مثبتی بر کاهش مصرف آب و برق هستند، اما با استفاده از سناریوی همبست آب، غذا و انرژی علاوه بر کاهش مصرف آب و برق، سود کشاورزان نیز به طور چشمگیری افزایش داشته است، به طوری که میزان مصرف آب قبل از بهینه سازی 50 میلیون متر مکعب در سال بود که پس از بهینه سازی و اعمال سناریوی بیشینه سازی همبست آب و غذا و انرژی 8 درصد کاهش داشته و به 46 میلیون مترمکعب در سال رسید و همچنین، میزان مصرف انرژی با 7/9 درصد کاهش از 13150330 کیلووات ساعت در سال به 11867563 کیلو وات ساعت در سال رسید و علاوه بر این ها میزان سوددهی محصولات مورد نظر قبل از بهینه سازی 6301966 میلیون ریال بوده که پس از اعمال سناریوی همبست آب، غذا و انرژی با 21 درصد افزایش به 8015264 میلیون ریال رسید و از طرفی دیگر، با ادامه روند سناریوی بهینه، سطح تراز آب های زیرزمینی در حالت بیشینه سازی همبست آب، غذا و انرژی به میزان 478/0 متر کمتر نسبت به شرایط موجود کاهش خواهد داشت و در درازمدت تاثیر بسزایی در تراز سطح آب های زیرزمینی مشاهده خواهیم کرد.
کلیدواژگان: بهره وری آب، بهره وری انرژی، شاخص ترکیبی همبست آب، غذا و انرژی، همبست -
صفحات 203-214در برنامه های حفاظت از اکوسیستم های آبی و ذخایر ماهیان، درک نیازهای زیستگاهی گونه های آبزیان حایز اهمیت است. در این راستا، این مطالعه با هدف بررسی ترجیح ویژگی های بزرگ مقیاس زیستگاهی و شاخص مطلوبیت زیستگاه گونه نازک ماهی جنوب Chondrostoma regium در رودخانه زاب کوچک به اجرا درآمد. متغیرهای محیطی شامل pH، دما، هدایت الکتریکی (EC)، کل مواد جامد محلول (TDS)، سرعت جریان، ارتفاع از سطح دریا، عرض رودخانه، عمق آب، شیب، نوع بستر و فراوانی گونه نازک ماهی در 6 ایستگاه هر یک با 3 تکرار از پایین دست به بالادست رودخانه در چهار فصل از پاییز 1400 تا تابستان 1401 ثبت شدند. نتایج نشان داد مطلوبیت زیستگاه نازک ماهی مورد مطالعه طی چهار فصل متفاوت بوده و نواحی با pH در محدوده 9 10، دمای بالا، ارتفاع پایین، شیب بستر کم، سرعت جریان متوسط آب و بسترهای قلوه سنگی و تخته سنگی بدون پوشش گیاهی را ترجیح می دهد که طی چهار فصل سال این مقادیر ترجیحی تقریبا مشابه هستند. ترجیح فاکتورهای EC، TDS، عرض رودخانه و عمق آب در فصل های مختلف متفاوت بودند. در فصل بهار عرض رودخانه و عمق بیشتر و در فصل تابستان و پاییز عرض و عمق کمتر آب را ترجیح داد. برای دو فاکتور EC و TDS در فصل های بهار و تابستان محدوده پایین تر و در فصل پاییز و زمستان دامنه نسبتا بالاتری با توجه به تغییرات فصلی مورد ترجیح بود. به طور کلی، می توان بیان داشت که رودخانه زاب کوچک دارای مطلوبیت متوسط (426/0) برای ماهی نازک جنوب است.کلیدواژگان: زیستگاه ترجیحی، پراکنش، زاب، فاکتور محیطی
-
صفحات 215-229
فناوری وتلند با استفاده از گیاهان و میکروارگانیسم های طبیعی، روشی موثر برای حذف آلاینده ها از فاضلاب است. در سالهای اخیر، توجه به فرایندهای تصفیه بیولوژیکی برای تصفیه فاضلاب در بخشهای روستایی و کشاورزی، به ویژه در کشورهای در حال توسعه، افزایش یافته است. تاسیسات فاضلاب روستایی، نقش مهمی در ارتقای سلامت عمومی و حفاظت از محیط زیست در مناطق روستایی دارد. فناوری وتلند به عنوان روشی مناسب برای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب در این مناطق مورد توجه قرار گرفته است. تمرکز این مطالعه بر امکان سنجی اجرای وتلندها در روستاهای استان تهران است. مدلها و روشهای بهره برداری از وتلند در سراسر جهان و ایران جمع آوری شد و مدلهای مفهومی بر اساس استانداردهای ایران طراحی شد. لایه های داده بر اساس سه معیار کلیدی، عوامل فنی، اجتماعی اقتصادی و محیطی طبقه بندی شدند. نقشه های مربوطه با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) توسعه یافتند و روی هم قرار گرفتند. یافته ها بیانگر آن است که تقریبا 49 روستا که عمدتا در نیمه غربی استان تهران واقع شده اند، بیشترین تناسب را برای احداث وتلند نشان میدهند. از میان این روستاها، 12 روستا از سوی اداره آب و فاضلاب روستایی استان تهران برای توسعه سیستمهای تصفیه فاضلاب در اولویت قرار دارند که فناوری وتلند به عنوان گزینه مطلوب توصیه میشود.
کلیدواژگان: آلودگی آب، پایداری محیط زیستی، توسعه روستایی، مدیریت فاضلاب، کیفیت آب -
صفحات 231-243برای انجام برنامه ریزی مناسب جهت انجام عملیات زراعی و آگاهی از زمان مناسب کاشت گندم دیم، برآورد طول دوره رشد (LGP) و آغاز و پایان آن، اهمیت ویژه ای دارد. در این پژوهش طول دوره رشد گندم دیم به منظور طول آماری 30 ساله (1371 تا 1400) برای 38 ایستگاه سینوپتک کشور با بهره گیری از پارامترهای دما و بارش برآورد شده است. روش مورد استفاده برای برآورد طول رشد، روش پیشنهادی دستورالعمل ناحیه بندی اکولوژیکی سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد (FAO) است. در این روش با پیدا کردن نقاط تقاطع گراف های بارش و 50 درصد تبخیر و تعرق پتانسیل، آغاز و پایان رشد، طول دوره رشد استخراج شده و سپس، با نتایج ارایه شده برای طول دوره رشد در نشریه طبقه بندی اکولوژیکی سازمان فایو (GAEZ) و پژوهش های قبلی تخمین فصل رشد با روش درجه روز رشد، مورد مقایسه قرار گرفته است. برپایه نتایج به دست آمده، ایستگاه آستارا با داشتن 301 روز طول دوره رشد و ایستگاه های اصفهان، سراوان، طبس، سمنان، زاهدان و کرمان با داشتن صفر روز طول دوره رشد، به ترتیب بیشترین و کمترین طول دوره رشد را به خود اختصاص داده اند. همچنین نتایج نشان داد استفاده از روش FAO برای برآورد طول دوره رشد در مناطق خشک، تخمین های واقع بینانه تری را نسبت به روش درجه روز رشد به دست می آورد.کلیدواژگان: بارش، تبخیر و تعرق پتانسیل، فائو، گندم
-
صفحات 245-262آب زیرساخت توسعه بخش های مختلف بوده و از مولفه های مهم در حفظ، تعادل و پایداری اکوسیستم و محیط زیست است و در ایران، محدودیت آب قابل دسترس، توزیع غیر یکنواخت و الگوی نامناسب استفاده، تامین آب مورد نیاز را در بسیاری از مناطق کشور مشکل ساخته است. با توجه به اینکه هدف این تحقیق اولویت بندی استفاده از منابع تامین آب است و از طرفی، این اولویت بندی براساس نوع اقلیم و تیپ ساختمانی و با رویکرد کاهش هزینه و کاهش مصرف آب تعیین شد، لذا شناسایی منابع مختلف تامین آب براساس دسته بندی اقلیمی کوپن گیگر و 4 تیپ ساختمانی انجام شد. تحلیل اقتصادی منابع تامین آب به ازای حجم واحد آب در یک دوره سی ساله مورد ارزیابی قرار گرفت. در این تحقیق سودآوری و دوره بازگشت سرمایه در صورت اجرا و بهره برداری هر یک از منابع تامین آب بر مبنای سه قیمت مختلف آب یعنی قیمت آب معدنی، قیمت آب صادراتی و قیمت آب دولتی بررسی شد. نتایج نشان می دهد بیشترین هزینه اجرایی و بهره برداری متعلق به روشهای رطوبتی و کمترین هزینه مربوط به روشهای تصفیه آب شور دریا و اقیانوس با روشهای نوین بوده است. بیشترین سوددهی اقتصادی بر مبنای قیمت آب معدنی و آب صادراتی در روشهای نوین تصفیه آب شور بوده و بر مبنای قیمت آب دولتی نیز در روش تامین آب از طریق آب سطحی و زیرسطحی است و کمترین سوددهی اقتصادی نیز در روشهای تامین آب از طریق روشهای رطوبتی است.کلیدواژگان: تحلیل اقتصادی، منابع تامین آب، دوره بازگشت سرمایه، رویکرد اقلیمی، تیپ ساختمانی
-
صفحات 263-274ارزیابی اثرات احداث سازه های آبی از جمله سدها بر تغییرات رژیم رودخانه به منظور بهره برداری بهینه از منابع آبی ضرورت دارد. از این رو در پژوهش پیش رو، اثرات احداث سد شمیل و نیان استان هرمزگان بر شاخص های هیدرولوژیکی و مولفه های جریان محیط زیستی رودخانه شمیل با استفاده از شاخص های هیدرولوژیکی IHA ارزیابی و تحلیل شده است. نتایج ارزیابی ها نشان می دهد احداث سد شمیل و نیان باعث تغییر رژیم جریان شده است، به طوری که بعد از احداث سد شمیل و نیان، دبی جریان فقط در اواسط آبان تا اواخر بهمن ماه هم زمان با برداشت محصولات خارج فصل در استان هرمزگان کاهشی بوده و در بقیه ماه ها دبی جریان رودخانه شمیل افزایش یافته است. همچنین سد شمیل و نیان با ذخیره حجم سیلاب ورودی نقش مهمی در مدیریت سیلاب داشته و حجم آب حاصل از سیلاب های با دوره بازگشت بیش از 10 سال را به خوبی کنترل کرده است. از سوی دیگر، روند سیلاب های کوچک بعد از احداث سد منظم شده اند، به طوری که دبی اوج سیلاب های کوچک در دوره قبل از احداث سد 23/80 و در دوره بعد از احداث سد 50/75 متر مکعب بر ثانیه است و حدود 6 درصد کاهش یافته است. تعداد روزهای جریان کمینه از 294 روز قبل از احداث سد به 301 روز بعد از احداث سد رسیده است. از طرفی، شاخص زمان بندی جریان حد پایین نشان داد کمترین حد جریان از روز 46 در دوره قبل از احداث سد به 275 روز در دوره بعد از احداث سد تغییر داشته است. نتایج پژوهش حاضر می تواند به عنوان مبنایی برای مدیریت پایدار منابع آب رودخانه شمیل مورد استفاده قرار گیرد.کلیدواژگان: سد مخزنی، متغیرهای اقلیمی، روند، RVA، EFCs
-
صفحات 275-287کمیت و کیفیت آب رودخانه ها از عواملی است که با سلامت انسان و موجودات زنده در ارتباط بوده و به شدت از فعالیت های حوضه آبخیز متاثر است که این فعالیت ها به طور طبیعی یا مصنوعی ناشی از اقدامات انسانی است. در همین ارتباط ارزیابی اثرات فعالیت های انسانی از جمله احداث سدها بر تغییرات رژیم رودخانه به منظور بهره برداری بهینه از منابع آبی ضرورت دارد. بر همین اساس، در پژوهش حاضر ارزیابی تغییرات زمانی سلامت جریان خروجی از تالاب نیور در دو دوره قبل (1353-1366) و بعد (1366-1398) از احداث سد نیور برنامه ریزی شد. از همین رو ابتدا تغییرات زمانی سلامت رودخانه نیور با استفاده از نرم افزار Flow Health مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بیانگر آن بود که در دوره قبل از احداث سد نیور مقدار شاخص Flow Health برابر 77/0 بوده است. این در حالی است که در دوره بعد از احداث سد یادشده مقدار شاخص سلامت جریان کاهشی و برابر 74/0 است. از بین 9 شاخص مورد بررسی نیز شاخص های تداوم جریان حداقل و حداقل جریان ماهانه در دوره مورد بررسی تغییری نداشته اند. در صورتی که شاخص وقوع جریان سیلابی بیشترین انحراف از شرایط طبیعی را داشته است. از سوی دیگر نتایج نشان داد بارش در محدوده مطالعاتی روند افزایشی غیر معنا دار داشته، در صورتی که دبی جریان روند کاهشی غیر معنا دار داشته است. نتایج پژوهش حاضر می تواند به عنوان مبنایی برای ارزیابی اثرات سد ذخیره ای بر تغییرات جریان و سلامت هیدرولوژیکی رودخانه مد نظر قرار گیرد.کلیدواژگان: جریان کمینه، جریان محیط زیستی، سد تنظیمی، شاخص جریان سیلابی، Flow Health
-
صفحات 289-300
فرونشست زمین یکی از مخاطرات طبیعی است که به صورت تدریجی در بسیاری از مناطق ایران اتفاق میافتد. برای جلوگیری از پیشروی فرونشست باید علل رخداد آن بررسی شود تا با توجه به ویژگیهای هر منطقه تصمیم گیری ها مبتنی بر واقعیت باشد. افت سطح آب زیرزمینی یکی از عوامل مهم موثر بر فرونشست است، ولی به دلیل پیچیدگی ارتباط فرونشست با عوامل تاثیرگذار دیگر، نمیتوان به صورت عام یک رابطه خطی مستقیم بین تغییرات سطح آب زیرزمینی و فرونشست در نظر گرفت. این تحقیق با هدف بررسی رابطه بین فرونشست و تغییرات سطح آب زیرزمینی به بررسی همبستگی بین دو پارامتر یادشده در بازه زمانی 1395 تا 1400 در منطقه اسفراین پرداخته است. در این راستا، سری زمانی تداخل سنجی راداری و سری زمانی سطح آب زیرزمینی چاه های پیزومتری در منطقه اسفراین مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. به منظور بررسی جابه جایی های زمین در دشت اسفراین، نقشه جابه جایی با 24 تصویر Sentinel-A از روش PSInSAR تهیه شد. مقادیر نرخ جابه جایی سالانه در منطقه مورد مطالعه، بین 07/0 تا 67 میلی متر برآورد شد. همچنین، حداکثر مقدار جابه جایی تجمعی دشت اسفراین در بازه زمانی درنظر گرفته شده در این پژوهش، به حدود 39 سانتی متر رسید. همچنین، نتایج نشان داد با کاهش سطح آب زیرزمینی، مقدار فرونشست در منطقه مورد مطالعه افزایش یافته است.
کلیدواژگان: فرونشست، تداخلسنجی راداری، تحلیل سری زمانی، سطح آب زیرزمینی، چاههای پیزومتری
-
Pages 159-171
The increase in the concentration of greenhouse gases in the atmosphere due to human activities such as changes in usage and use of fossil fuels has led to global warming and global energy imbalance. This increase in greenhouse gases has caused a phenomenon called climate change. In this research, the performance of 4 GCM models named HADCM3, CGCM3T63, 5.CSIROMK3, NCARCCSM3 (from the set of AR4 models) under scenario A2 in simulating the climate parameters of average temperature and precipitation in the Qara-Su basin using artificial neural network. ANN) were evaluated. The forward perceptron model was used to train the artificial neural network. According to the evaluation of the performance of the models by using the coefficients of the maximum absolute error, the average absolute value of the error, the root mean square and the coefficient of explanation, among the set of AR4 models, on average, the NCARCCSM3 model has the best performance in simulating the climatic parameters of the temperature of the Qara-Su area. This model together with CGCM3T63 has the least difference with the observed temperature climate parameter, while the CGCM3T63 model has the least difference with the observed precipitation climate parameter. Also, the results showed that the CSIROMK3.5 and NCARCCSM3 models have the biggest differences with the climatic parameters of temperature and observations, respectively. According to the results of the neural network, the coefficient of explanation for the two climatic parameters of temperature and precipitation are on average 0.97 and 73. 0 was obtained for the entire domain, which indicates the accuracy of the neural network in simulating this parameter.
Keywords: climate change, GCM, Artificial Neural Network, MLP -
Pages 173-185Soil saturated hydraulic conductivity (Ks) is one of the important factors involved in water, soil, and agricultural sciences. Ks measurement is important for solute and water movement modeling and, in turn, is costly and time consuming. It is also impractical to spatially and temporarily measure the Ks in large scale studies. This parameter can be estimated using early soil parameters. The present research was conducted in order to predict the hydraulic conductivity of soil saturation using random forest, chaid and geostatistical methods in Hirmand city. For this purpose, 130 soil samples were collected from the surface (0-30 cm) and transferred to the laboratory for testing and analysis. In the laboratory, the parameters of hydraulic conductivity of soil saturation, soil texture, organic carbon, acidity, electrical conductivity and Percentage of lime were measured. It was then estimated using measurement parameters and using CHAID, Random Forest and geostatistics models. 20 different patterns of the combination of soil moisture parameters were considered as input to the Chaid model and random forest. Among the different combinations, the best combination was selected based on lower MAE and higher R. The results showed that the random forest model with the highest R2 (0.98) and the lowest MAE (0.0019) is the best model for predicting the saturated hydraulic conductivity of soil in Hirmand region. The results of zoning showed that the amount of saturated hydraulic conductivity of the soil was higher in the west, center and northeast than in other places.Keywords: early soil properties, hydraulic conduction trend, Pedotransfer functions, Random forest
-
Pages 187-201
The approach of water, energy and food correlation can be defined as an approach to evaluate the development and implementation of policies that emphasize the security of these things at the same time. The purpose of this research is to provide a method to analyze the relationship between water, food and energy in the crop production chain. Based on the proposed method and according to the amount of water and energy consumption, four indicators of water and energy consumption and water and energy productivity, and also based on these indicators, a combined index of water, food and energy nexus is proposed. This research has conducted on the Borkhor plain of Isfahan province and the MODFLOW model has used to simulate the watershed quantitatively and since the objective functions in this study are linear, multi-objective linear programming was chosen to solve the optimization problem. The goal of solving the optimization problem is 4 scenarios of water consumption minimization, energy consumption minimization, profit maximization, as well as water, food and energy maximization scenario. The results show that although each of the scenarios alone reflect the positive effects of reducing water and electricity consumption, but by using the scenario of combining water, food and energy, in addition to reducing water and electricity consumption, farmers' profits have also increased significantly, so that the amount of water consumption before optimization was 50 million cubic meters per year, but after optimization and applying the scenario of maximizing the correlation of water, food and energy, it decreased by 8% and reached 46 million cubic meters per year, and the amount of consumption Energy decreased by 9.7% from 13150330 kilowatt hours per year to 11867563 kilowatt hours per year and in addition, the profitability of the products before optimization was 6301966 million Rials, which after applying the scenario of correlation of water, food and energy with 21 The percentage of increase reached 8015264 million rials and on the other hand, with the continuation of the optimal scenario, the level of underground water in the state of maximizing the correlation of water, food and energy will decrease by 0.478 meters less than the existing conditions and and on the other hand, by continuing this trend in the long term, we will see a significant impact on the level of underground water.
Keywords: Water Productivity, Energy productivity, composite index of water, food, energy nexus, Nexus -
Pages 203-214In the conservation programs of aquatic ecosystems and fish stocks, understanding of the habitat preferences of aquatic species play an important role. In this regard, the study was aimed to investigate the habitat preference and habitat suitability index (HSI) of Chondrostoma regium in its distribution range in Zab River. A number of environmental variables, including pH, temperature, EC, TDS, elevation, water depth, river width, river slope, flow velocity, and substrate type, along with the abundance of C. regium at 6 stations (each with three replication) from the downstream to upstream were recorded seasonally from the fall of 2021 to the summer of 2022. The results showed that habitat suitability of C. regium is different in four seasons and this species prefers habitats with pH in a range 9-10, high temperature, low altitude, low bed slope, moderate velocity, and gravel and slate beds without vegetation, and these environmental factors were almost similar during the four seasons of the year. But EC, TDS, river width and water depth preferences were different in different seasons. In spring, it prefers with greater width and depth, and in summer and autumn, habitats with lower width and depth. EC and TDS were lower in spring and summer and relatively higher in autumn and winter due to seasonal changes. In general conclusion, the little Zab River is moderately suitable for C. regium.Keywords: Preferred habitat, Distribution, Zab, Environmental factor
-
Pages 215-229
Wetland technology, utilizing natural plants and microorganisms, is an effective approach for removing contaminants from wastewater. In recent years, there has been increased attention towards biological treatment processes for wastewater treatment in rural and agricultural sectors, particularly in developing countries. Rural wastewater facilities play a crucial role in promoting public health and environmental protection within rural areas. Wetland technology has emerged as a viable method for biological wastewater treatment in these regions. This study focuses on assessing the feasibility of implementing wetlands in villages of Tehran Province. Models and methodologies for wetland utilization worldwide and in Iran were collected, and conceptual models were designed according to Iranian standards. Data layers based on three key criteria, namely technical, socio-economic, and environmental factors, were classified. Relevant maps were developed and overlaid using a Geographic Information System (GIS). The findings indicate that approximately 49 villages, primarily located in the western half of Tehran Province, demonstrated the highest suitability for constructing wetlands. Among these villages, 12 are prioritized by the Department of Rural Water and Wastewater in Tehran Province for the development of wastewater treatment systems, with wetland technology being recommended as the preferred option.
Keywords: water pollution, Environmental Sustainability, Rural Development, Wastewater management, Water quality -
Pages 231-243In order to carry out the appropriate program for agricultural operations and to know the appropriate planting time of dry wheat crops, the length of the growth period and its beginning and end are special. The studies carried out during the growing period of dry wheat in the country are based on the growth degree day method, which does not exist for dry or semi-arid regions. In this study, the length of the dry season wheat growth period for a statistical length of 30 years (1371 to 1400) for 38 sinopic stations of the country by taking meteorological temperatures and precipitation, with the help of the proposed method of the ecological zoning guidelines of the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) and By finding the intersection points of the graphs of precipitation and 50% potential evaporation and transpiration, the beginning and the end, the length of the growth period has been estimated, which corresponds to the results presented for the length of the growth period in the ecological classification publication of the FAO organization. Results of the obtained results, Astara station with 301 days of growth period and Isfahan, Saravan, Tabas, Semnan, Zahedan and Kerman stations with 0 days of growth period are respectively the most and the least. to give have given. Also, the results showed that the use of the FAO method to estimate the length of the growth period in arid regions obtains more realistic estimates than the growth degree day method.Keywords: temperature, Precipitation, Evapotranspiration potential, FAO, Wheat
-
Pages 245-262Water is the infrastructure for the development of various sectors, and it is one of the important components of maintaining, the balance and stability of the ecosystem and the environment. In Iran, limited available water, non-uniform distribution, and inappropriate patterns of water consumption, It has caused problems in the supply of water in many parts of the country. Because the purpose of this research is to prioritize the use of water supply sources, This ranking was determined based on the type of climate and building type and with the approach of reducing costs and reducing water consumption, Therefore, the identification of different sources of water supply was done based on Köppen-Geiger climate classification and 4 building types. The economic analysis of water supply resources per unit volume of water was evaluated in a thirty-year period. In this research, the profitability and investment return period in case of implementation and exploitation of each of the water supply sources Based on three different water prices, i.e. mineral water price, export water price, and government water price, was examined. The results show that the highest cost of implementation and operation belongs to the humidity methods and the lowest cost is related to the methods of purifying sea and ocean salt water with modern methods. It has been the most economic profit based on the price of mineral water and export water in modern saltwater purification methods, And it is based on the price of government water in the method of water supply through the surface and subsurface water, the lowest economic profitability is in water supply methods through humidity methods.Keywords: Economic Analysis, Water Supply Sources, Investment Return Period, Climate Approach, Construction Type
-
Pages 263-274It is necessary to evaluate the effects of the construction of man-made structures, including dams, on river regimes to optimally exploit water resources. Therefore, in the current study, the effects of the construction of the Shamil and Nyan dams in Hormozgan province on the hydrological indicators and environmental flow components of the Shamil River were evaluated and analyzed using IHA hydrological indicators. The results of the evaluations showed that the construction of the Shamil and Nyan dams has changed the flow regime. After the construction of Shamil and Nyan dams, the flow of the river has decreased only from the middle of November to the end of February at the same time as the harvesting of off-season crops in Hormozgan province, and the flow of the Shamil river has increased in the rest of the months. Also, floods with a return period of more than 10 years after the construction of the dam did not occur and the trend of small floods after the construction of the dam became regular so that the peak discharge of small floods in the period before the construction of the dam was 80.23 and in the period after the construction of the dam was 75.50 m3.s-1 and has decreased by about 6%. Day numbers of minimum flow have increased from 294 days before the construction of the dam to 301 days after the construction of the dam. On the other hand, the low limit flow timing index showed that the lowest flow limit changed from 46 days after the construction of the dam to 275 days in the period after the construction of the dam. The results of the present study can be used as a basis for the sustainable management of water resources of the Shamil River.Keywords: Reservoir Dam, Climate Variables, trend, RVA, EFCs
-
Pages 275-287The quantity and quality of river flow is one of the factors that are related to the health of humans and living organisms, and it is strongly affected by watershed activities, which are naturally or artificially caused by human activities. In this regard, it is necessary to evaluate the effects of human activities on river flow regime to optimally use of water resources. Therefore, in the present study, the temporal changes in the flow health of water outflow from Neor Wetland has been assessed in pre and post construction of Neor Dam in (1978-1987) and (1987-2019) periods. Therefore, temporal changes in the flow health of Neor river flow were evaluated using Flow Health software. The results indicated that the value of the Flow Health index was equal to 0.77 in the period before the construction of the Neor Dam. While in the period after the construction of the dam, the value of the Flow Health index has been decreased (0.74). Among the nine investigated indicators, the indicators of persistently very low and lowest monthly flow had not changed in the study period. In addition, the index of flood flow interval has the most deviation from the natural condition. On the other hand, the results showed that the precipitation in the study area had a non-significant increasing trend, while the flow discharge had no-significant decreasing trend. The results of the present research can be used in interpretating the effects of storage dam on the flow variability and hydrological river flow health.Keywords: Environmental flow, Flood Flow Index, Flow Health, Lowest flow, Regulatory Dam
-
Investigating the Subsidence of the Esfarayen Plain Due to the Exploitation of Groundwater ResourcesPages 289-300
Land subsidence is a natural hazard that occurs gradually in many regions of Iran. Investigating the causes of subsidence is important in order to prevent its progression, and decisions should be based on the characteristics of each region. While the drop in groundwater level is an important factor affecting subsidence, there is no direct linear relationship between changes in groundwater level and subsidence due to the complexity of other influencing factors. Therefore, this research aims to investigate the relationship between subsidence and changes in groundwater levels in the Esfarayen region of plain during the period of 2015 to 2021. The study analyzed the time series of radar interferometry and the water level of piezometric wells in the area of Esfarayen. The results show that there is a correlation between the decrease in groundwater level and the increase in subsidence in the studied area. However, due to the complexity of the relationship between subsidence and its contributing factors, further investigation and more comprehensive models are necessary.
Keywords: subsidence, Radar interferometry, Time Series Analysis, Groundwater level, Piezometric wells