فهرست مطالب
مجله اکو هیدرولوژی
سال دهم شماره 3 (پاییز 1402)
- تاریخ انتشار: 1402/09/21
- تعداد عناوین: 10
-
-
صفحات 301-319
بر اساس مدلهای گرمایش جهانی، ایران (به ویژه دشتهای فلات مرکزی) با کاهش بارندگی و افزایش دما مواجه بوده، که منجر به اثرات منفی بر کشاورزی و پایداری محیط زیست به دلیل خشکسالی شده است. در این تحقیق از یک مدل تخمین احتمال ریسک خشکسالی مبتنی بر تیوری انتشار اطلاعات برای ارزیابی احتمال خشکسالی کشاورزی در دشتهای شازند، خمین و ساوه استفاده شده است. بر اساس آمار کشاورزی و دادههای هواشناسی، سه بعد در نظر گرفته شد: حساسیت محیطهای مستعد بلایا، ریسکپذیری و بدنه ریسک. سه شاخص آسیبپذیری خشکسالی، درصد ناهنجاری بارش و نرخ فاجعه برای ارزیابی احتمال ریسک خشکسالی کشاورزی انتخاب شد. یافته های تحقیق نشان داد نتایج ارزیابی ریسک به دست آمده از دیدگاه های محیط مستعد بلایا، مخاطرات و بدنه دربرگیرنده ریسک بسیار زیاد است. از نظر حساسیت محیط مستعد بلایا، آسیبپذیری خشکسالی در دشتهای یادشده بین حساسیتهای شدید و بسیار شدید متمرکز شده است که از 6/0 تا 9/0 متغیر است. از نظر خطرناک بودن ریسک، دشت ها با ریسک خشکسالی بسیار زیاد مواجه هستند. از دیدگاه مخاطرهآمیز بودن ریسک نیز نرخ بلای خشکسالی در این دشتها به طور کلی بیشتر از 5/0 است که احتمال ریسک مربوط به آن بهترتیب در دشتهای شازند، خمین و ساوه، هر 8/4، 2/3 و 2/1 سال یکبار است.
کلیدواژگان: امنیت غذایی، تابآوری، تئوری انتشار، خشکسالی کشاورزی -
صفحات 321-334در راستای مطالعه کاربری و پوشش زمین، فناوری سنجش از دور به عنوان منشا تولیدی اطلاعات مکانی و ابزارهای مناسبی که دارد، مورد استقبال بسیاری از پژوهشگران قرار گرفت که دقت و صحت این نقشه ها اعتبار و قابلیت کارایی آن ها را نشان می دهد. هدف از انجام تحقیق حاضر، ارزیابی و مقایسه صحت تهیه نقشه کاربری اراضی به دو روش سنجش از دور و یک روش تفسیر چشمی تصاویر Google Earth در حوضه آبخیز معرف کسیلیان است. در تحقیق حاضر پس از برداشت نمونه های تعلیمی با استفاده از نرم افزار Google Earth و پیاده سازی روی تصویر 9 Landsat مربوط به سال 2021، طبقه بندی تصاویر در نرم افزار ENVI انجام شده و نقشه کاربری اراضی بر اساس نمونه های آموزشی و روش های شبکه عصبی و ماشین بردار پشتیبان تهیه شد. در روش تفسیر چشمی تمام کاربری ها در تصاویر Google Earth به صورت دستی رقومی شد و نقشه کاربری اراضی به دست آمد. سپس صحت سنجی نقشه برای هر سه روش صورت گرفت و نتایج نشان داد نقشه حاصل از تفسیر چشمی تصاویر Google Earth با صحت کلی و ضریب Kappa 100 درصد نسبت به روش های شبکه عصبی و ماشین بردار پشتیبان با صحت کلی به ترتیب 6/87 و 2/88 درصد و ضریب Kappa به ترتیب 76 و 8/77 درصد، به واقعیت زمینی نزدیک تر بود. با این حال به دلیل زمان بر بودن روش تفسیر چشمی به ویژه برای آبخیزهای بزرگ و صحت قابل قبول روش های شبکه عصبی و ماشین بردار پشتیبان، پیشنهاد می شود که به ویژه در آبخیزهای بزرگ برای تهیه نقشه کاربری اراضی از روش های نوین استفاده شود.کلیدواژگان: تفسیر چشمی، سنجنده Landsat، شبکه عصبی، صحت سنجی، ماشین بردار پشتیبان
-
صفحات 335-353
با توجه به اهمیت هندسه دامنه ها در تولید رواناب و رسوب و تاثیری که عامل پوشش سطحی خاک روی این دو مولفه دارد. پژوهش حاضر با هدف بررسی تاثیر پوشش گیاهی وتیور و پوشش سنگریزه در دامنه محدب موازی انجام شد. پس از آمادهسازی پلات بر اساس هندسه دامنه محدب موازی و انتقال پوشش گیاهی وتیور و پوشش سنگریزه با درصد پوشش 30 درصد عملیات شبیه سازی بارش انجام شد و یافته ها نشان داد در این نوع دامنه پوشش سنگریزه میانگین حجم رواناب را 6/13 درصد نسبت به حالت شاهد و مقدار هدررفت خاک را 37/33 درصد کاهش داده است. همچنین، پوشش گیاهی وتیور سبب کاهش 76/65 درصدی حجم رواناب و 4/69 درصدی هدررفت خاک شد. علاوه بر این، یافته های آماری نشان داد حجم رواناب و هدررفت خاک در دامنه محدب موازی در تیمارهای حفاظتی نسبت به شاهد دارای تفاوت معناداری (05/0 p-value <) هستند، به طوری که با اضافه شدن پوشش سنگریزه و پوشش گیاهی وتیور حجم و هدررفت خاک کاهش مییابد. این نتایج نشاندهنده تاثیر مثبت هر دو پوشش مورد استفاده بر کاهش رواناب و رسوب است. بنابراین، میتوان بر اساس هدف و شرایط منطقه مورد مطالعه از پوشش گیاهی مناسب استفاده کرد.
کلیدواژگان: دامنه های مرکب، شبیه ساز باران، الگوی کاشت مربعی شکل، گیاه وتیور، سنگریزه -
صفحات 355-377
وقوع رخدادهای سیل بزرگ مانند سیل 27 اسفند 1397 در شهر گنبد به طور معمول با خسارتهای اجتماعی اقتصادی و اکولوژیک همراه است. هدف پژوهش حاضر، شبیهسازی جریان سیل با مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS و ارزیابی عملکرد آن در خروجی آبخیز ارازکوسه مشرف به شهر گنبد و زیرحوضههای بالادست آن (آبخیزهای مینودشت و نوده خاندوز) است. مدل HEC-HMS با روشهای شماره منحنی SCS، هیدروگراف واحد SCS و ماسکینگام کانژ اجرا شد. پارامترهای شماره منحنی، تلفات اولیه، زمان تاخیر و ضریب زبری مانینگ برای ایستگاه های ارازکوسه، لزوره و نوده واسنجی شد. سپس، از میانگین پارامترهای واسنجی شده، برای اعتبارسنجی مدل در ایستگاه های مورد بررسی استفاده شد. نتایج آزمون حساسیت پارامترهای ورودی نشان میدهد پارامتر شماره منحنی بیشترین تاثیر را روی عملکرد مدل دارد. شکل هیدروگرافهای شبیه سازی شده در مرحله اعتبارسنجی نشان میدهد مدل در برآورد مولفه دبی اوج برای ایستگاه ارازکوسه دارای کمتخمینی است. در حالی که شاخصهای آماری NSE، R2 و KGE برای رویدادهای اعتبارسنجی برای ایستگاه ارازکوسه به ترتیب برابر با 81/0، 89/0 و 67/0، برای ایستگاه نوده به ترتیب برابر با 85/0، 91/0 و 74/0 و برای ایستگاه لزوره به ترتیب برابر 62/0، 72/0 و 61/0 به دست آمد که عملکرد قابل قبول مدل را نشان می دهد. با توجه به عملکرد مدل HEC-HMS در شبیهسازی هیدروگراف جریان برای آبخیز ارازکوسه و آبخیزهای بالادست آن (مینودشت و نوده خاندوز)، میتوان از مدل برای پیشبینی اثرات هیدرولوژیک اعمال سناریوهای مختلف کاهش ریسک سیل در آبخیزهای بالادست شهر گنبد استفاده کرد.
کلیدواژگان: اثرات هیدرولوژیکی، خطر سیل، روش روندیابی سیل ماسکینگام کانژ، HEC-HMS، آبخیز ارازکوسه -
صفحات 379-404
آب به عنوان مهمترین عامل محدود کننده در نقاط خشک و نیمه خشک دنیا به خصوص ایران به حساب میآید و اصلیترین عامل در مقدار بهرهوری دیگر منابع است. در سال های گذشته، دلایل متفاوتی مانند رشد جمعیت، رشد اقتصادی، تغییر اقلیم، آب و هوا و خشکسالیهای متعدد برای رسیدن به منابع آب شیرین در کشورهای مختلف رقابت ایجاد کرده که سبب کاهش منابع آب شیرین در مناطق مختلف شده و به مشکل کمآبی در آنها افزوده است. همچنین، به دلیل ارزش و اهمیت به کارگیری بهینه آب در شبکه های آبیاری و زهکشی، استفاده از روشها و تکنیک های جدید برای مدیریت شبکه های آبیاری و زهکشی تاثیر مناسبی بر روند کاهش مصرف آب به صورت بهینه خواهد گذاشت. در سیستمهای سنتی آبیاری و بهره برداری از منابع آبی برای اراضی و دشتها معمولا از منابع آب موجود به صورت بهینه و دقیق استفاده نمیشود، لذا آبیاری آن ها ممکن است با اتلاف و هدررفت آب بدون بهره موثر از آن باشد. درنظرگیری شبکه های آبیاری و زهکشی به دلیل وسعت و پراکندگی اراضی، تنوع کشت، زمان و مکان آن و مسافت بین منبع آب تا محل استفاده از آن جهت مدیریت بهینه بهرهبرداری از آب موجود، بسیار مهم و ضروری است. از این رو در پژوهش حاضر سعی شده است برای مدیریت بهینه استفاده از آب در بخش کشاورزی کشت گیاهان کشاورزی با درنظرگیری آب مجازی کشت و نمو گیاهان و با توجه به پارامترهای محیطی موثر در آن، به صورت مکانی و زمانی در متد یک بهینه سازی هوش جمعی بررسی و محاسبه شود و در نهایت، در یک محیط بصریسازی اطلاعات مکانی زمانی به نمایش درآید؛ که خود روشی نوین به حساب میآید. با محاسبات انجام شده در این پژوهش و مقایسه با روش سنتی موجود، در صورت اجرایی شدن راهکار ارایه شده در این پژوهش، میزان مصرف آب برای بخش کشاورزی منطقه مطالعاتی که بخشی از توابع قسمت جنوبی استان اصفهان در تالاب گاوخونی است، به حدود 70 درصد کاهش یافته که این معادل استفاده حدود 30 درصدی میزان آب مورد استفاده فعلی است و چیزی معادل حدود 300 هزار متر مکعبی کاهش مصرف آب خواهد بود که میزان قابل توجهی است.
کلیدواژگان: مکانی- زمانی، آبیاری، آب مجازی، هوش جمعی، جامعه مورچگان -
صفحات 405-419
خشکسالی یکی از پدیدههای مخرب است که میتواند تاثیرات منفی زیادی بر منابع آب و نیازهای آبی بگذارد. مدلهای یادگیری ماشین یکی از ابزارهای سودمند در پیشبینیهای سری زمانی هستند که میتوانند پیشبینی مناسبی بدون داشتن اطلاعات اساسی از یک سامانه ارایه دهند. بنابراین، در این تحقیق از مدلهای شبکه عصبی فازی (ANFIS) و حداقل مربعات رگرسیون بردار پشتیبان (LSSVR) برای پیشبینی شاخص خشکسالی هواشناسی (SPI) و شاخص خشکسالی هیدرولوژیکی (SDI) برای یک دوره (1380-1398) استفاده شد. از ایستگاه های هواشناسی و هیدرولوژیکی آجیچای در محدوده مطالعاتی عجبشیر به ترتیب برای محاسبه شاخصهای خشکسالی SPI و SDI استفاده شد. به منظور پیش بینی شاخص SPI داده های بارش و برای شاخص SDI داده های دبی به عنوان پارامترهای ورودی به مدلها در نظر گرفته شدند. نتایج شاخصهای خشکسالی نشان داد طی دوره مورد بررسی، طی سالهای 1385-1390 خشکسالی هواشناسی و از 1386 تا 1390 خشکسالی هیدرولوژیکی شدیدتر بوده است (SPI<-3). نتایج پیشبینی شاخصها نیز نشان داد عملکرد مدل LS-SVR بهتر از ANFIS در هر دو شاخص بوده است. LS-SVR با شاخص ارزیابی خطای RMSE و MAPE برای SPI به ترتیب 74/0 و 59/0 پیشبینی کرد که این مقادیر برای SDI به ترتیب 62/0 و 46/0 به دست آمد. نتایج این تحقیق نشان داد مدلهای یادگیری ماشین ابزار مناسبی برای پیشبینی شاخصهای خشکسالی هستند. لذا استفاده از آنها برای پیشبینی شاخصهای خشکسالی در سایر محدودههای مشابه پیشنهاد میشود.
کلیدواژگان: پیش بینی، عجب شیر، یادگیری ماشین، SPI، SDI -
صفحات 421-434
محاسبه دقیق تبخیر تعرق مرجع یکی از گامهای اساسی برای رسیدن به مدیریت بهینه منابع آب است. در این تحقیق تبخیر تعرق مرجع بوشهر به روش فایو پنمن مانتیث محاسبه شد. سپس، از روشهای روشهای دمایی (هارگریوز سامانی و بلانی کریدل) و روشهای تشعشعی (مککینگ اصلاح شده، تورک و پرستلیتیلور) نیز برای محاسبه تبخیر تعرق استفاده شد. نتایج به دست آمده از این روشها با روش ترکیبی فایو پنمن مانتیث مقایسه شد. نتایج نشان داد از بین دو روش دمایی روش هرگریوز سامانی و از بین روشهای تشعشعی روش پرستلیتیلور نتایج نزدیکتری به روش ترکیبی فایو پنمن مانتیث داشتند. از مدلهای هوش مصنوعی، مدل ماشین بردار پشتیبان، جنگل تصادفی و کیوبیست نیز برای تخمین تبخیر تعرق مرجع استفاده شد. داده های مورد استفاده شامل دمای حداقل، حداکثر و متوسط، رطوبت نسبی، ساعت آفتابی و سرعت باد طی یک دوره آماری سی ساله از سال 1370 تا 1400 بود. برای بررسی نتایج مدلهای یادشده از معیارهای ارزیابی مجذور میانیگن مربعات خطا، میانگین مطلق خطا و ضریب تبیین R2 استفاده شد. نتایج نشان داد هر سه مدل دقت زیادی در شبیهسازی تبخیر تعرق داشتند. مدل کیوبیست با داشتن R2 بالاتری (95/0)، کمترین مجذور میانگین خطا (87/0) و کمترین میانگین مطلق خطا (38/0) به عنوان روش برتر برای تبخیر تعرق انتخاب شد.
کلیدواژگان: جنگل تصادفی، رگرسیون گام به گام، ماشین بردار پشتیبان، مدل کیوبیست -
صفحات 435-447
آلودگی آبهای زیرزمینی بهشدت تحت تاثیر کاربریهای مختلف اراضی قرار میگیرد، به طوری که در مناطق مختلف آلودگیهای وسیعی در آبهای زیرزمینی ایجاد میشود و سلامت بشر و دام و سایر موجودات زنده را به خطر میاندازد. در این تحقیق میزان نیترات 55 منبع آبی در آبخوان دشت سیرجان بررسی شد. سپس، پلیگونبندی دشت سیرجان بر اساس 5 نوع کاربری برای تعیین نقش هر کاربری در میزان نیترات آب زیرزمینی دشت سیرجان ترسیم شد. سپس، میزان درصد مساحت و نیترات کاربریهای مختلف به 7 کلاس تقسیم بندی شد. نتایج تحقیق نشان داد در دشت سیرجان کاربری مرتع دارای بیشترین سطح در آبخوان و کاربری جنگلهای دست کاشت دارای کمترین سطح در آبخوان دشت سیرجان هستند. با توجه به فاصله حداقل و حداکثر میزان نیترات در دشت سیرجان، نتایج نشان داد کاربری مرتع دارای تغییرات مکانی نیترات زیادی نسبت به دیگر کاربریها است و کاربری صنعتی کمترین تغییرات مکانی نیترات نسبت به دیگر کاربریها را دارد. به طور کلی، با توجه به میانگین میزان نیترات در آبخوان دشت سیرجان نتایج تحقیق نشان داد حداقل میانگین میزان نیترات در کاربریهای مختلف دشت سیرجان مربوط به کاربری کشاورزی با ppm 53/7 است و حداکثر میانگین میزان نیترات در کاربریهای مختلف دشت سیرجان مربوط به کاربری صنعتی با ppm 24/10 است و میزان میانگین نیترات در کاربریهای جنگلهای دست کاشت، مرتع و مسکونی با تغییرات اندک بین کاربریهای کشاورزی و صنعتی هستند. به طور کلی، در بین همه کلاسهای میزان نیترات در دشت سیرجان نتایج تحقیق نشان داد کاربری مرتع دارای بیشترین درصد مساحت و کاربریهای صنعتی و جنگلهای دست کاشت دارای کمترین درصد مساحت هستند.
کلیدواژگان: کاربری اراضی، دشت سیرجان، میزان نیترات، آب زیر زمینی -
صفحات 449-459
میراث فرهنگی ثروت ملی کشور محسوب می شوند که فقط به نسل حاضر تعلق نداشته، بلکه میراثی است که باید برای آیندگان باقی بماند. میراث فرهنگی، نقش زیربنایی برای اقتصاد کشور دارد و زمینه ساز حرکت در جهت دستیابی به اهداف توسعه پایدار است. تامین آب همواره به عنوان یک چالش مهم برای جوامع انسانی، به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک مطرح بوده است. مردم جزیره قشم نیز با توجه به شرایط آب وهوایی این جزیره از دیرباز در تامین آب شرب با چالش های زیادی مواجه بوده اند. این چالش سبب شد مردم محلی برای تامین آب مورد نیاز خود دست به ساخت سازه های ذخیره و تامین آب بزنند، برکه به عنوان یک راه حل برای ذخیره آب احداث شده است. هدف پژوهش حاضر، واکاوی مولفه های نقش سازه های تاریخی آبی برکه در توسعه پایدار گردشگری جزیره قشم است. در این تحقیق با بهره گیری از روش تحلیل محتوای کیفی عرفی یا قراردادی: طبقه ها، طبقه های فرعی و زیرطبقه های نقش سازه های تاریخی ذخیره و انتقال آب در توسعه پایدار گردشگری با تاکید بر جزیره قشم، تبیین شد. در فرایند جمع آوری داده ها از فن هایی مانند مشاهده مشارکتی، مصاحبه عمیق و بدون ساختار و مطالعات استدلالی اسناد استفاده شد. پس از تحلیل داده های تحقیق با محوریت و تاکید بر واکاوی مولفه های موثر بر نقش سازه های تاریخی آبی برکه در توسعه پایدار گردشگری جزیره قشم، 3 طبقه، 8 طبقه فرعی و 38 زیرطبقه، شناسایی و تبیین شد. طبقات شامل: «پایداری اقتصادی»، «پایداری اجتماعی فرهنگی»، و «پایداری بوم شناختی (زیست محیطی)» است و در نهایت طبقات اصلی بر پایه سه اصل توسعه پایدار تبیین و در نهایت مولفه هایی شناسایی شد و نقش سازه های تاریخی آبی ذخیره و انتقال آب در توسعه پایدار گردشگری مورد تاکید قرار گرفت.
کلیدواژگان: سازه های تاریخی آبی، گردشگری، توسعه پایدار، برکه، جزیره قشم -
صفحات 461-477افزایش آگاهی جهانیان نسبت به مشکل تغییرات آب و هوایی و تهدیدهای بالقوه آن مانند درگیری های داخلی، اختلاف های مرزی، مهاجرت، امنیت انرژی و دیگر منابع کمیاب، بحران های اجتماعی و بحران های بشردوستانه از یک طرف و تغییر و تحول مفهوم امنیت بین المللی و انتقال مفهومی آن از بعد جهانی به بعد فردی بعد از پایان جنگ سرد از طرف دیگر، به ارتباط مستقیم تغییرات آب و هوایی و امنیت انسانی منجر شده است. از طرفی، ارتباط متقابل امنیت افراد در نقاط مختلف جهان و ضرورت عمل دسته جمعی برای تضمین آن، به تبدیل امنیت انسانی به عنوان دغدغه مشترک در مقابل تهدیدهای مهمی همچون تغییرات آب و هوایی که ویژگی فرامرزی دارند، منجر شده است. در این نوشتار سعی شده با روش توصیفی - تحلیلی ضمن بررسی مبانی قاعده مندی جلوگیری از تغییرات آب و هوایی و مفاهیم مرتبط به امنیت انسانی، به بررسی ارتباط تغییرات آب و هوایی و امنیت انسانی با یکدیگر پرداخته و به این نتیجه می رسیم که آثار تغییرات آب و هوایی به مقوله های زیست محیطی محدود نمانده و ارتباط این تغییرات با صلح و امنیت بین المللی و در نتیجه امنیت انسانی را به پیش کشیده است که نیاز به دخالت و رویارویی نظام حقوق بین الملل به خصوص کمیسیون حقوق بین الملل، که وظیفه توسعه و تدوین حقوق بین الملل را به عهده دارد، آشکار می سازد.کلیدواژگان: گازهای گلخانه ای، تغییرات آب و هوایی، امنیت انسانی، امنیت بین المللی، کمیسیون حقوق بین الملل
-
Pages 301-319
According to the predictions outlined in global warming models, Iran, especially the plains of the central plateau, has been dealing with increasing temperatures and decreasing rainfall. These changes have had harmful effects on agricultural production and the overall sustainability of agriculture and the environment due to ongoing drought conditions. This study utilizes a model to estimate the risk of agricultural drought based on the principles of information diffusion theory. The goal is to assess the likelihood of agricultural drought occurring in the plains of Shazand, Khomein, and Saveh. By using agricultural data and meteorological information, three main aspects were taken into consideration: the susceptibility of environments prone to disasters, the ability to withstand risk, and the collective exposure to risk. To measure the risk of agricultural drought, three indicators were selected: the vulnerability of the area to drought, the percentage of abnormal rainfall, and the frequency of disaster occurrences. The results of the investigation revealed that the assessments of risk, when viewed from the perspective of disaster-prone environments, hazards, and the population exposed to risk, were significantly elevated. Concerning the susceptibility of disaster-prone environments, the examined plains show a concentrated range between severe and extremely severe sensitivities, with values ranging from 0.6 to 0.9. When considering the precariousness of the risk, these regions are facing a notably high level of vulnerability to drought. In evaluating the overall risk, the incidence of drought-related disasters in these areas exceeds 0.5 on the scale. Consequently, the associated probability of such risks materializing is estimated at intervals of approximately 4.8, 3.2, and 1.2 years for the Shazand, Khomein, and Saveh plains, respectively.
Keywords: Agricultural drought, Diffusion Theory, Food security, resilience -
Pages 321-334In line with the study of land use and land cover, remote sensing technology has been welcomed by many researchers as a source of spatial information production and suitable tools, which shows the accuracy and validity of these maps. The purpose of this research is to evaluate and compare the accuracy of preparing land use maps using two methods of remote sensing and one method of visual interpretation of Google Earth images in the Kasilian representative watershed. In this research, after taking educational samples using Google Earth software and implementing them on the Landsat 9 image of 2021, classification of images was done in ENVI software, and the land use map was prepared based on training samples, Neural Network and SVM methods. In the method of visual interpretation, all land uses in Google Earth images were manually digitized and a land use map was obtained. Then, the accuracy of the map was checked for all three methods and the results showed that the map obtained from visual interpretation of Google Earth images with overall accuracy and Kappa coefficient of 100% was in agreement with the ground reality compared to Neural Network and SVM methods with overall accuracies of 87.6% and 88.2% and Kappa coefficients of 76% and 77.8%, respectively. However, due to the time-consuming visual interpretation method, especially for large watersheds, and the acceptable accuracy of Neural Network and SVM methods, it is suggested to use advanced methods to prepare land use maps, especially in large watersheds.Keywords: accuracy assessment, Landsat sensor, neural network, Support vector machine, Visual interpretation
-
Pages 335-353
Given the importance of the geometry of hillslopes in producing runoff and sediment and the influence of soil surface cover on these two components, the present study was conducted to investigate the effect of Vetiver vegetation cover and surface rock fragment cover on a convex-parallel hillslope. After preparing the plot based on the geometry of the convex-parallel hillslope and transferring Vetiver vegetation cover and surface rock fragment cover with 30% coverage, rainfall simulation was performed, and the results showed that in this type of hillslope, surface rock fragment cover reduced the average volume of runoff by 13.6% compared to the control and reduced soil loss by 33.37%. In addition, Vetiver vegetation cover led to a 65.76% reduction in runoff volume and a 69.4% reduction in soil loss. Furthermore, the statistical results showed that the volume of runoff and soil loss in the convex-parallel hillslope in protective treatments were significantly different from the control (Pvalue <0.05), indicating that the addition of surface rock fragment cover and Vetiver vegetation cover reduces the volume and soil loss. These results demonstrate the positive effect of both covers on reducing runoff and sediment. Therefore, depending on the goal and the conditions of the study area, appropriate cover can be used.
Keywords: Complex hillslopes, Rain simulator, square planting pattern, vetiver plant, Rock fragment -
Pages 355-377
Large flood events occurrence such as the 18 March 2019 flood event in the city of Gonbad in Golestan Province has been often associated with socioeconomic and ecologic damages. The aim of this research is to simulate flood hydrograph using the HEC-HMS hydrological model and to evaluate model performance at the Arazkuseh Watershed outlet, located in the vicinity of Gonbad, and also for the upstream tributaries namely the Minodasht and the Nodeh Khandooz Watersheds. The HEC-HMS model was run by applying the SCS-Curve Number, the SCS-Unit Hydrograph, and the Muskingum-Cunge methods. The parameters of CN, initial abstraction, lag time, and the Manning's roughness coefficient were calibrated for the river gauge stations. The averaged calibrated parameters were used to validate the model at the gauge stations. The sensitivity analysis indicates that CN has the greatest influence on the model performance. The shapes of the simulated hydrographs in the validation stage show that the model underestimates the peak flows for the Arazkuseh Station. Whereas, the statistical indices of NSE, R2 and KGE for the validated hydrographs at the Arazkuseh Station were 0.81, 0.89 and 0.67, for the Nodeh Station were 0.85, 0.91 and 0.74, and for the Lazoreh Station identified as 0.62, 0.72 and 0.61, respectively. The analysis indicates the acceptable performance of the model. Considering the performance of the HEC-HMS model for the Arazkuseh Watershed and its upstream tributaries, the model can be used to predict the hydrological impacts of applying flood risk reduction scenarios in the upstream watersheds of Gonbad.
Keywords: Hydrological impacts, Flood hazard, The Muskingum-Cunge flood routing method, HEC-HMS, The Arazkuseh Watershed -
Pages 379-404
Traditional methods of irrigation and resource utilization lack an organized strategy for managing water resources. There are often inefficiencies in the way irrigation water is used in fields and plains, leading to irrigation waste and inefficient water utilization. Considering the size and dispersion of the land, the variety of crops, the time and location at which they are planted, and the distance between the source of water and the point where it is consumed, irrigation and drainage networks are essential for the best management of water resources. Therefore, in the present study, we have attempted to optimize the use of water in the agricultural sector by taking into account both the virtual water of plant cultivation and growth as well as the environmental conditions relevant to it, both geographically and temporally. Based on the calculations presented in this research and comparisons with the existing traditional method, the amount of water consumed in agriculture in the study area, which is part of Isfahan Province's southern part in the Gavkhoni lagoon, is estimated to be approximately 70 percent reduced if the solution presented in this study is implemented. It would be equivalent to using about 30% of the amount of water currently consumed and something equivalent to about 300 thousand cubic meters of water consumption reduction, which is a significant amount.
Keywords: Spatio-Temporal, Irrigation, Virtual Water, Swarm Intelligence, Ants Colony -
Pages 405-419
Drought is one of the destructive phenomena with adverse impacts on water resources and water needs. Machine-learning models are among the helpful tools in time-series prediction that can provide suitable results without the requirements for basic information about a system. In this study, adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) and least square support vector regression (LSSVR) models were utilized to predict the standardized precipitation index (SPI) as a meteorological drought indicator and streamflow drought index (SDI) as a hydrological drought indicator for a period (2001-2019). Ajabshir, located in the northwest of Iran, was selected as the study area, where the data of Qaleh Chay meteorological and hydrological stations were used to calculate SPI and SDI, respectively. The precipitation and flow rate data were considered input variables of the machine-learning models in predicting the SPI and SDI, respectively. The results revealed that during the period under review, meteorological drought was more severe in 2004-2011. While in this period, hydrological drought was more severe in 2007-2011 (SPI<-3). Moreover, the prediction results of the indices showed that the performance of the LSSVR model was better than that of ANFIS for both indicators. Using LSSVR, the RMSE and MAPE error evaluation criteria for SPI were 0.74 and 0.59, respectively, while these values for SDI were obtained as 0.62 and 0.46, respectively. The findings of this study show that machine-learning models are suitable tools for predicting drought indicators. Therefore, it is suggested to use such models in predicting drought indicators in other similar regions.
Keywords: Prediction, Ajab Shir, Machine learning, SPI, SDI -
Pages 421-434
Accurate calculation of reference evapotranspiration is one of the basic tasks to achieve optimal management of water resources. In this research, the evapotranspiration of Bushehr reference was calculated by the Fau Penman Mantis method. Then, temperature methods (Hargreaves Samani and Blaney Cridle) and radiation methods (modified Mc King, Tork and Prestley Taylor) were also used to calculate evaporation transpiration. The results obtained from these methods were compared with the combined Fau Penman Mantis method. The results showed that among the two temperature methods, the Hargreaves Samani method and among the radiation methods, the Prestley Taylor method had closer results to the combined Fau Penman Mantis method. Artificial intelligence, support vector machine, random forest and cubist models were also used to estimate reference evaporation transpiration. The data used included minimum, maximum and average temperature, relative humidity, sunshine hour and wind speed during a thirty year statistical period from 1370 to 1400. In order to check the results of the mentioned models, the standard evaluation criteria of error mean square, absolute mean error and R2 explanation coefficient were used. The results showed that all three models were highly accurate in simulating evaporation transpiration. Cubist model with higher R2 (0.95), the lowest mean squared error (0.87) and the lowest absolute mean error (0.38) was chosen as the best method for evaporation transpiration.
Keywords: cubist model, Random forest, Step by Step Regression, Support vector machine -
Pages 435-447
Groundwater pollution is severely affected by different land uses, so that it is created widespread contamination in different areas in groundwater and endangers the health of human, livestock and other living organisms. In this study, the nitrate content of 55 water sources in Sirjan plain aquifer was investigated. Then, 5 types of land use were identified in Sirjan plain. Then, the polygon of Sirjan plain was mapped based on 5 types of land use to determine the role of each land use in the amount of groundwater nitrate in Sirjan plain. Then the amount of area and nitrate of different land uses were divided into 7 classes. The results showed that range land use in Sirjan plain has the highest level in aquifer and the lowest level of planting forests in Sirjan plain aquifer. Considering the minimum and maximum nitrate distance in Sirjan plain, the results showed that range land use has a lot of nitrate spatial variability compared to other land uses, and industrial land use has the least spatial variation in nitrate compared to other uses. In general, according to the mean amount of nitrate in Sirjan plain aquifer, the results showed that the minimum nitrate mean in different land uses of Sirjan plain is related to agricultural land use with 7.53 ppm and the maximum nitrate mean in different land uses of Sirjan plain is related to industrial land use with 10.24 ppm and the average nitrate level in planted forests, range and residential land uses with small changes is between agricultural and industrial land uses. In general, among all nitrate classes in Sirjan plain, the results showed that range land use has the highest percentage of land area, and industrial and planted forests land uses have the lowest percentage of land area.
Keywords: Land use, Sirjan plain, Nitrate content, Groundwater -
Pages 449-459
Cultural heritage is the national wealth of the country, which does not belong only to the present generation, but must remain for future generations. Water supply has always been an important challenge for human societies. This challenge caused the local people to start building water storage and supply structures to supply their water needs, the pond was built as a solution to store water. The aim of the current research is to investigate the role of historical water structures in the sustainable development of tourism in Qeshm Island. In this research, using conventional or conventional qualitative content analysis method floors, sub-floors and sub-floors, the role of historical water storage and transfer structures in the sustainable development of tourism was explained with an emphasis on Qeshm Island. In the data collection process, techniques such as participatory observation, in-depth and unstructured interviews, and argumentative document studies were used. After analyzing the research data, focusing on the analysis of the factors affecting the role of the historical water structures of the pond in the sustainable development of Qeshm Island tourism, 3 floors, 8 sub-floors and 38 sub-floors were identified and explained. The classes include: "Economic Sustainability", "Social-Cultural Sustainability", and "Ecological (Environmental) Sustainability" and finally the main classes are explained based on the three principles of sustainable development and finally identified components and the role of historical structures. Water storage and water transfer were emphasized in the sustainable development of tourism.
Keywords: historical water instruments, Tourism, Sustainable Development, pond, Qeshm Island -
Pages 461-477Increasing global awareness of the problem of climate change and its potential threats, such as internal conflicts, border disputes, migration, energy security and other scarce resources, social crises and humanitarian crises on the one hand, and the change and transformation of the concept of international security and conceptual transfer From the global dimension to the individual dimension after the end of the Cold War, on the other hand, it has led to a direct connection between climate change and human security. On the other hand, the interrelationship of people's security in different parts of the world and the necessity of collective action to guarantee it has led to the transformation of human security as a common concern in the face of important threats such as climate change that have a cross-border nature. In this article, we have tried to analyze the relationship between climate change and human security with the descriptive-analytical method, while examining the regular basis of climate change prevention and concepts related to human security, and we come to the conclusion that the effects of water changes and air is not limited to environmental categories and has brought forward the connection of these changes with international peace and security and as a result human security, which requires the intervention and confrontation of the international law system, especially the International Law Commission, whose task is to develop And it is responsible for compiling international law, it reveals.Keywords: Greenhouse Gases, climate change, Human Security, International Security, international law commission