فهرست مطالب

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران - پیاپی 63 (زمستان 1402)

مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران
پیاپی 63 (زمستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/11/26
  • تعداد عناوین: 10
|
  • عاطفه اصغرپور، سعید نجفی*، حبیب نظرنژاد صفحات 1-11

    در مطالعات اولیه منشایابی رسوبات، بهینه سازی ترکیب ردیاب های انگشت نگار مورد توجه قرار نگرفته است. به همین دلیل ترکیب های انگشت نگاری متفاوت، منجر به تخمین هایی متفاوت از سهم منابع مختلف در تولید رسوب در یک منطقه مورد مطالعه خواهد شد. بر همین اساس در این پژوهش با استفاده از رویکرد پالایش چندمرحله ای ردیاب ها و کاهش عدم قطعیت به تعیین ترکیب بهینه انگشت نگار در حوزه آبخیز ایده لو در استان زنجان پرداخته شد. از این رو پایداری غلظت ردیاب ها و توانایی آن ها در تفکیک منابع با استفاده از نسبت های تغییرپذیری، آزمون پایداری و آزمون دامنه بررسی و در نهایت ترکیب انگشت نگار پایدار به عنوان ترکیب بهینه مشخص شد به طوری که متفاوت با ترکیب انگشت نگار حاصل از روش های مرسوم قبلی در مطالعه مشابه در حوزه ی آبخیز ایده لو بود. هم چنین سهم نسبی منابع سنگ شناسی در تولید رسوب با استفاده از رویکرد پالایش چندمرحله ای ردیاب ها، 49، 32 و 19 درصد به ترتیب برای واحدهای سنگ شناسی رسوبات رودخانه ای جوان، مارن و تراس های آبرفتی قدیم بود که این نتایج متفاوت با نتایج حاصل از مطالعه مشابه به روش مرسوم قبلی به ترتیب با مقادیر مقادیر 11، 85 و 4 درصد بود. به طور کلی عدم مطابقت نتایج استفاده از دو رویکرد، نشان از اهمیت کاربرد رویکرد کاهش عدم قطعیت در انگشت نگاری رسوب دارد.

    کلیدواژگان: انگشت نگار ترکیبی رسوب، حفاظت آب و خاک، مدیریت فرسایش و رسوب، منشایابی رسوب
  • ابراهیم عسگری، علی طالبی*، محبوبه کیانی هرچگانی، نصرت الله امانیان صفحات 12-24

    از عوامل مهم و موثر در تولید رواناب و رسوب در دامنه ها هندسه آن ها است. همچنین پوشش گیاهی در کنترل و کاهش رواناب و رسوب نقش مهمی دارد. در این راستا پژوهش حاضر با هدف ایجاد درک بهتری از تاثیر پوشش گیاهی وتیور بر فرآیندهای رواناب و هدررفت خاک در دامنه های محدب-موازی و مقعر-موازی در شرایط آزمایشگاهی انجام گرفت. بر این اساس با استفاده از شبیه ساز باران با شدت 45 میلی متر بر ساعت و به مدت 15 دقیقه روی پلات با ابعاد دو مترمربع و شیب 20 درصد و با ایجاد شکل دامنه های محدب-موازی و مقعر-موازی و پر شده از خاک سطحی حوزه آبخیز نمونه طاحونه در استان یزد آزمایش ها برنامه ریزی و انجام شد. سپس مقادیر حجم رواناب و هدررفت خاک در پلات های با پوشش گیاهی وتیور و در دو الگوی کاشت مربعی شکل و لوزی شکل با پلات بدون پوشش گیاهی مقایسه و داده ها مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج بیان گر کاهش مقدار حجم رواناب در دامنه مقعر-موازی در تیمار با پوشش گیاهی مربعی شکل و لوزی شکل به ترتیب با مقدار 58/61، 69/43 درصد بود. هم چنین الگوی کاشت مربعی شکل و لوزی شکل گیاه وتیور در دامنه محدب موازی به ترتیب موجب کاهش 81/17 و 85/96 درصدی در مقدار هدررفت خاک شدند.

    کلیدواژگان: حفاظت آب و خاک، دامنه های مرکب، شبیه ساز باران، فرآیندهای هیدرولوژیکی
  • نسرین بیرانوند، علیرضا سپه وند*، بهرام میردریکوند، حسین زینی وند صفحات 25-37

    در سال های اخیر عملیات اجرایی زیادی از نظر کنترل سیل، فرسایش و رسوب در زمینه های تحقیقاتی، مطالعاتی و اجرایی آبخیزداری انجام شده است. لذا این تحقیق با هدف استفاده از برخی مدل های هوش مصنوعی برای مدل سازی رسوب معلق خروجی دو زیرحوضه شمالی و جنوبی حوزه آبخیز قلعه گل استان لرستان انجام شد. در این تحقیق برای اندازه گیری رسوب معلق و جریان خروجی هر دو زیرحوضه، در زمان شروع بارندگی تا پایان بارندگی و رسیدن ارتفاع جریان رودخانه به دبی پایه، اندازه گیری سرعت جریان و نمونه برداری از بار رسوب معلق و جریان خروجی به صورت مستقیم و میدانی از زیر حوضه ها انجام گرفت. در ادامه از الگوریتم های یادگیری GP (با دو کرنل PUK و RBF)، MLP و RF برای  مدل سازی رسوب معلق استفاده شد. داده های ورودی مدل ها شامل داده های هم زمان دما، بارش و دبی جریان و داده خروجی شامل رسوب معلق خروجی بود. در این تحقیق برای مدل سازی در مرحله آموزش 70 درصد داده ها و در مرحله آزمایش 30 درصد باقی مانده مورد استفاده قرار گرفتند.  در نهایت برای مقایسه نتایج مدل های مختلف و انتخاب بهترین مدل، از معیارهای سنجش خطای ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب همبستگی (C.C) و میانگین مربعات خطا (MAE) استفاده شد. نتایج بخش اندازه گیری میدانی و آزمایشگاهی نشان داد که در تمام اندازه گیری ها میزان دبی و رسوب زیرحوضه جنوبی با عملیات آبخیزداری اجرا شده بیش از زیرحوضه شمالی بدون اجرای عملیات آبخیزداری بود. علاوه بر این نتایج حاصل از ارزیابی مدل ها نشان داد که در زیرحوضه های شمالی و جنوبی، مدل GP-RBF دارای بهترین نتایج بوده که این نتایج برای بخش آزمایش زیرحوضه شمالی با توجه به معیارهای ارزیابی C.C، RMSE، MAE و NSE به ترتیب برابر 0/9509، 0/067، 0/041 و 0/0924 همچنین در بخش آزمایش زیرحوضه جنوبی مقدار این معیارها به ترتیب برابر 0/966، 0/048، 0/037 و 0/932 است و به عنوان بهترین مدل انتخاب شد. تحلیل حساسیت پارامترهای ورودی مدل GP-RBF نشان داد که دبی جریان خروجی مهم ترین ویژگی ورودی در پیش بینی رسوب معلق خروجی برای هر دو زیرحوضه شمالی و جنوبی بود.

    کلیدواژگان: استان لرستان، حوضه قلعه گل، عملیات آبخیزداری، مدل های هوش مصنوعی، بار رسوب معلق
  • جواد چزگی*، سهیلا پویان صفحات 38-50

    سیل یکی از مخرب ترین پدیده های طبیعی است که در سراسر جهان رخ می دهد و منجر به آسیب به اموال و زیرساخت ها و یا حتی تلفات جانی می شود. این پژوهش باهدف تهیه نقشه پهنه بندی پتانسیل سیل خیزی در حوزه آبخیز شهرستانک شهرستان خوسف با استفاده از الگوریتم های یادگیری ماشینی،  انجام گرفته است. در این تحقیق برای تعیین مناطق دارای پتانسیل خطر سیل در منطقه مورد مطالعه از 8 پارامتر تاثیرگذار و روش های جنگل تصادفی، مدل درخت رگرسیونی پیشرفته و ماشین بردار پشتیبان استفاده شده است. در این راستا 81 مورد مخاطره منطقه سیل خیز ثبت شد. به طور تصادفی 70 درصد برای فرآیند مدل سازی و 30 درصد برای ارزیابی مدل های تهیه شده تقسیم بندی شد. نتایج اهمیت پارامترها نشان داد پارامتر تراکم زهکشی بیشترین تاثیر را در سیل خیزی داشته است. علاوه بر این در تعیین مناطق حساس به وقوع سیل، مدل جنگل تصادفی، درخت رگرسیون پیشرفته و ماشین بردار پشتیبان به ترتیب با منحنی تشخیص عملکرد نسبی (ROC) 0/99، 098 و 0/95 دارای دقت بالاتری هستند. منطقه مورد مطالعه از نظر حساسیت سیل خیزی به چهار طبقه (خیلی زیاد، زیاد، متوسط و کم) تقسیم شد. به صورت کلی، حوزه از نظر سیل خیزی متوسط به بالا است.

    کلیدواژگان: سیل خیزی، تراکم زهکشی، جنگل تصادفی، ماشین بردار پشتیبان، شهرستان خوسف
  • مهدی نیروبخش، علیرضا مسجدی*، محمد حیدرنژاد، امین بردبار صفحات 51-60

    سرریز ها یکی از کم هزینه ترین سازه های استهلاک انرژی در سدها است  که موجب اتلاف انرژی جریان در انتهای سازه می شود. از موارد موجود در مجاورت سازه های هیدرولیکی، پدیده آبشستگی است که منجر به آسیب و تخریب سازه های هیدرولیکی می شود. یکی از روش های کنترل آبشستگی در پایین دست سرریز ها استفاده از سنگ چین می باشد. در این تحقیق پایداری سنگ چین براساس قطر نسبی سنگ چین ها در پایین دست دو سرریز جامی ساده و جامی دندانه ای مورد مطالعه قرار گرفت. این تحقیق در یک فلوم آزمایشگاهی مستطیلی با چهار قطر متفاوت با چگالی ثابت در پنج دبی در آستانه حرکت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد قطر نسبی سنگ چین عامل موثر ی در پایداری سنگ چین ها بوده و در دو سرریز جامی ساده و جامی دندانه ای  عدد پایداری در آستانه حرکت، با افزایش قطر نسبی سنگ چین ها کاهش می یابد. در کلیه قطرهای نسبی سنگ چین، عدد پایداری در پایین دست سرریز جامی دندانه ای  به علت وجود دندانه در انتهای سازه، حدود 11 درصد بیشتر از سرریز جامی ساده بوده است.

    کلیدواژگان: عدد فرود، سنگ چین، عدد پایداری، سرریز جامی
  • شهرام آقایی*، محمد زمانی، میثم واصلنیا، غلامحسین مرادی، وینسنس پوییگ صفحات 61-70

    امروزه با کنترل اتوماتیک سیلاب می توان ضمن جلوگیری از سرریز شدن سد و سیلابی شدن نواحی پایین دست رودخانه، با کنترل ظرفیت ذخیره سازی مطلوب تهدید های سیلاب را به فرصت های بهره وری از منابع آب تبدیل نمود. کنترل پیش بین مبتنی بر مدل به دلیل توانایی در نظر گرفتن پیش بینی های آتی بارش-رواناب و محدودیت های فیزیکی، عملیاتی و ایمنی سیستم آبی، در بازه زمانی مناسبی قبل از سیل های مخرب، ظرفیت لازم و بهینه برای مهار سیلاب در سدها ایجاد می کند. در این پژوهش ضمن معرفی نحوه ی مدل سازی سیستم آبی با رویکرد کنترلی و بررسی عملکرد کنترل اتوماتیک و بلادرنگ با استفاده از کنترل پیش بین سیلاب، مدل سازی سیستم رودخانه کارون و دز و شش سد مخزنی با سازه های هیدرولیکی مرتبط به عنوان یکی از حوزه های سیل خیز انجام می شود. مدل فضای حالت برای طراحی کنترل پیش بین استخراج می شود و برنامه بهینه سازی برخط کنترل پیش بین طراحی و در نرم افزار MATALB برای افق پیش بین کوتاه مدت هشت ساعت و بلندمدت 10 روز شبیه سازی می شود. نتایج نشان دهنده آن است که افق بلندمدت 10 روز فرصت کافی برای ایجاد ظرفیت لازم برای کنترل سیلاب را باتوجه به محدودیت های سیستم به کنترل کننده می دهد و این درحالی است که افق کوتاه مدت مشابه سایر کنترل کننده های بدون پیش بینی عملکرد موثری ندارد.

    کلیدواژگان: تحلیل سیستمی، سیستم های آبی، کنترل اتوماتیک سیلاب، کنترل پیش بین مدل
  • علی دسترنج*، حمزه نور، فرزانه وکیلی تجره صفحات 71-83

    هدف از مطالعه پیش رو، مدل سازی مکانی حساسیت وقوع زمین لغزش با استفاده از الگوریتم یادگیری ماشین جنگل تصادفی و اولویت بندی عوامل موثر بر وقوع زمین لغزش در حوزه آبخیز بار نیشابور، استان خراسان رضوی است. الگوریتم جنگل تصادفی مبتنی بر دسته ای از درخت های تصمیم است و در حال حاضر یکی از بهترین الگوریتم های یادگیری ماشین است. برای این منظور، لایه نقشه پراکنش زمین لغزش های منطقه شامل 73 زمین لغزش تهیه و به دو دسته برای آموزش مدل (70 درصد) و اعتبارسنجی مدل (30 درصد) به صورت تصادفی تقسیم شدند. همچنین، 16 عامل موثر بر وقوع زمین لغزش در منطقه موردمطالعه با توجه به مرور منابع گسترده شناسایی و لایه های رقومی در سامانه اطلاعات جغرافیایی تهیه شد. به منظور ارزیابی قدرت پیش بینی مدل از مساحت زیر منحنی تشخیص عملکرد نسبی (ROC) برای دو مرحله آموزش و اعتبارسنجی مدل استفاده شد. نتایج ارزیابی مدل نشان داد که مدل جنگل تصادفی با مقادیر سطح زیر منحنی 0/9 دارای دقت عالی در مرحله آموزش  و 0/89 دارای دقت خیلی خوب در مرحله اعتبارسنجی است. نتایج اولویت بندی عوامل موثر بر وقوع زمین لغزش در منطقه موردمطالعه نشان داد که عوامل طول شیب و شیب دارای بیشترین اهمیت هستند. بر اساس نتایج مدل جنگل تصادفی، 23/7 درصد منطقه موردمطالعه در پهنه حساسیت خیلی زیاد و زیاد واقع شده است.

    کلیدواژگان: الگوریتم جنگل تصادفی، حوزه بار، ROC
  • مجید محمدی* صفحات 84-90

    دشت سمنان بسیار مساعد وقوع فرونشست بوده و خشکسالی در سال های اخیر نیز منجر به افزایش آن شده است. هدف این پژوهش ارزیابی حساسیت پذیری دشت سمنان نسبت به فرونشست زمین با استفاده از مدل نسبت فراوانی است. ابتدا موقعیت فرونشست ها با استفاده از تصاویر لندست و کار میدانی مشخص شد. بعد از طبقه بندی نقشه عوامل موثر وزن هر نقشه با استفاده از مدل نسبت فراوانی محاسبه شد. بیشترین وزن مربوط به تراز آب کمتر از 41 متر، شیب کمتر از 2 درجه، شاخص رطوبت توپورافی بیشتر از 12، کاربری کشاورزی، انحناء سطح 0/01- تا 0/01، انحناء نیمرخ 0/001- تا 0/001، فاصله کمتر از 1260 متر جاده، فاصله کمتر از 7000 متر گسل، سازندهای کواترنر و فاصله کمتر از 200 متر آبراهه بود. در نهایت با جمع کردن وزن ها، نقشه نهایی حساسیت پذیری فرونشست زمین تهیه شد. سطح زیر منحنی برای مدل نسبت فراوانی 0/76 به دست آمد که نشان می دهد این مدل برای تهیه نقشه حساسیت پذیری فرونشست زمین در دشت سمنان مناسب است. نقشه حساسیت پذیری فرونشست زمین تهیه شده در این پژوهش می تواند یک ابزار مفید و کاربردی برای برنامه ریزان و سیاست گذاران محلی برای برنامه ریزی سرزمین، مدیریت منابع و کاهش خطرات طبیعی باشد.

    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، دشت سمنان، فرونشست زمین، مدل نسبت فراوانی
  • صدیقه ابراهیمیان، ناصر طهماسبی پور*، محسن عادلی، حسین زینی وند، محمد طهماسبی پور صفحات 91-99

    تبخیر یکی از دلایل عمده هدررفت آب و فشار به منابع آب محسوب می شود که تلاش برای کاهش میزان آن تحت شرایط مختلف در کنار ارایه راهکارهای عملی و بررسی تاثیر این روش ها بر کیفیت آب، حایز اهمیت است. در این راستا منطقه مورد تحقیق محدوده ای از حوضه آبخیز چم انجیر در شهرستان خرم آباد لرستان انتخاب شد. در پژوهش حاضر که با هدف ارزیابی اثرات شیمیایی کاهش تبخیر بر میزان کیفیت آب از الکل های چرب (ترکیب هگزادکانول و اکتادکانول) در تشتک های تبخیر کلاس A در قالب سری زمانی 10 ساعت روزانه به مدت 2 ماه از 1/5/1400 تا 30/6/1400 انجام شد. همچنین تغییرات پارامترهای کیفی آب شامل اسیدیته (pH)، هدایت الکتریکی (EC)، غلظت اکسیژن محلول به صورت روزانه از عمق 10 سانتی متری در طول دوره آماری مذکور مورد بررسی قرار گرفت. مقادیر تبخیر اندازه گیری شده در نرم افزار SPSS مورد تحلیل قرار گرفت. نسبت پراش این آزمون در سطح 5 درصد به لحاظ تغییرات میزان تبخیر و دما اختلاف معناداری داشتند. نتایج به دست آمده نشان داد تبخیر تجمعی در بازه دو ماهه در تشتک شاهد 537 میلی متر و تشتک دارای ترکیب مونولایر با 398 میلی متر، در حدود 27 درصد از میزان تبخیر را کاهش می دهد. برای تجزیه و تحلیل داده های حاصل از نمونه برداری پارامترهای کیفیت شیمیایی آب از آزمون انحراف واریانس یک سویه با آزمون میانگین توکی و دانکن در سطح احتمال 5 درصد استفاده شد. نتایج میانگین پارامترهای منتخب کیفی شامل pH، EC، اکسیژن محلول در دو تشتک شاهد و دارای مونولایر ترکیب هگزادکانول و اکتادکانول مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان دهنده کاهش 6/4 درصدی pH، کاهش 4 درصدی EC ، کاهش 5 درصدی اکسیژن محلول در تشتک دارای مونولایر ترکیب مذکور نسبت به تشتک شاهد بوده است.

    کلیدواژگان: کنترل تبخیر، مونولایر، کیفیت، تشتک کلاس A
  • سید میثم داودی، سیامک دخانی*، رضا قضاوی صفحات 100-111

    روند فزاینده تخریب منابع طبیعی، فرسایش خاک و وقوع سیل های مخرب در کشور علی رغم اقدامات گسترده آبخیزداری طی چهار دهه گذشته، لزوم ارزیابی اثرات این طرح ها و دسترسی به آمار و اطلاعات طی دوره بهره برداری را بیش از پیش نموده است. پژوهش حاضر به ارزیابی اثرات پروژه های آبخیزداری بر هشت شاخص جهانی توسعه در حوزه های آبخیز شهری نطنز، هونجان شهرضا، قلعه قدم سمیرم و سیبک فریدونشهر پرداخته است. در همین راستا پس از بررسی منابع و پژوهش های پیشین، نسبت به جمع آوری اطلاعات طرح های آبخیزداری و منابع طبیعی در سطح حوزه های آبخیز یاد شده در دوره قبل و بعد از اجرا طی دوره 20 ساله از سال های 1375 تا 1395 در قالب پرسش نامه، مصاحبه حضوری، جمع آوری اطلاعات از ارگان های ذی ربط و استفاده از تصاویر ماهواره ای، عکس های هوایی و گزارش های تفصیلی هر یک از حوزه های آبخیز اقدام شده است؛ نتایج بررسی نشان داده است که اجرای طرح های آبخیزداری بطور کلی بر روی شاخص های جهانی توسعه اثر مثبت داشته و باعث افزایش سطح این شاخص ها شده به گونه ای که این ساز و کارها بهبود یافته اند.

    کلیدواژگان: مدیریت آبخیز، شاخص های جهانی توسعه، ارزیابی، پرسشنامه، مناطق خشک و نیمه خشک
|
  • Atefeh Asgharpour, Saeed Najafi*, Habib Nazarnejad Pages 1-11

    In previous sediment fingerprinting studies, optimization of tracer signatures are not considered. Therefore, with different composite fingerprints, the amount of contribution from different sediment sources can be different from each other. Accordingly, the optimal composite fingerprint was determined using an approach of multi-stage refinement of tracers and reduction of uncertainties in the Idelo watershed in Zanjan province. In this approach, the ability and conservative behavior of tracers to separate sources are evaluated using variability ratios, conservatism test, range test, and finally, the conservative composite fingerprint as optimal composite fingerprint was determined. The detected composite fingerprint based on the introduced approach was different from a composite fingerprint obtained from conventional methods. Also, based on the aforesaid approach the related contribution of the geologic units in sediment yield were estimated 49, 32 and 19 percent for young alluvial deposits, red gypsiferous marl and old alluvial clastic, respectively. These results were different from those obtained using conventional and old fingerprinting methods with 11, 85 and 4 percent contribution in sediment yield for the aforementioned geologic units respectively. Generally, these results highlight the importance of applying the approach of multi-stage refinement of tracers and uncertainty reduction in determining the optimal composite fingerprinting of sediment.

    Keywords: Composite sediment fingerprint, Optimum composite, Sediment source ascription, Soil, water conservation, Soil erosion, sediment management
  • Ebrahim Asgari, Ali Talebi*, Mahboobeh Kiani-Harchegani, Nosratollah Amanian Pages 12-24

    One of the important and effective factors in the runoff production and sediment in hillslopes is their geometry. Vegetation also plays an important role in controlling and reducing runoff and sediment. In this regard, the present study was conducted with the aim of creating a better understanding of the effect of Vetiver vegetation on the processes of runoff and soil loss in convex-parallel and concave-parallel hillslopes in laboratory conditions. Accordingly, by using a rainfall simulator with an intensity of 45 mm/h, in 15 min on a plot with dimensions of 2 m2 and a slope of 20 percent, and by creating the shape of convex-parallel and concave-parallel hillslopes and filled with the surface soil of the sample Tahooneh watershed in Yazd province, rainfall simulation was done. Then, the values of runoff volume and soil loss in the said plots were compared and data analysis was carried out in plots with Vetiver vegetation and in two square and rhombic planting patterns with plots without vegetation. The results showed a decrease in the runoff volume in the concave-parallel hillslope in the treatment with square and rhombic vegetation, with values of 58.61 percent and 69.43 percent, respectively. Also, the square and rhombic planting pattern of Vetiver plant in the convex-parallel hillslope caused a decrease of 81.17 percent and 85.96 percent in the amount of soil loss, respectively.

    Keywords: Complex hillslopes, Hydrological processes, Rainfall simulator, Water, soil conservation
  • Nasrin Beiranvand, Alireza Sepahvand*, Bahram Mir Derikvand, Hossein Zeinivand Pages 25-37

    In recent years, extensive practices have been done on flood control, erosion and sediment in the fields of research and implementation of watershed management. The present study was carried out for the modeling of Suspended Sediment Load (SSL) by artificial intelligent models in two subwatersheds in Ghaleh Gol watershed in Lorestan province, Iran. In this research, the flow velocity was measured and the SSL was sampled directly from the beginning of the rainfall events until the end of them. In this study, four soft computing techniques, GP-PUK, GP-RBF, MLP and RF were used to predict the SSL in study area. Total data set consists of temperature, rain, discharge and suspended sediment load that 70 percent of the entire dataset was used in a training stage of the soft computing techniques and 30 percent was used for testing the models. Finally, the models’ accuracy was assessed using three performance evaluation parameters, which were Correlation Coefficient (C.C.), Root Mean Square Error (RMSE), Maximum Absolute Error (MAE) and Nash-Sutcliffe model efficiency (NSE). The obtained results suggest that the GP-RBF model (with C.C= 0.9509, RMSE= 0.067, MAE= 0.041 and NSE=0.924 in North watershed and with C.C= 0.966, RMSE= 0.048, MAE= 0.037 and NSE=0.932 in South watershed) is more accurate to estimate the SSL as compare to the GP-PUK, RF and MLP for the given study area. Thus, GP-RBF was found to be the most suitable model for modelling Suspended Sediment Load (SSL) in the study area. Also, sensitivity analysis concludes that the discharge is the most effective parameter for the estimation of Suspended Sediment Load (SSL).

    Keywords: Lorestan province, Ghaleh Gol watershed, Watershed Management Operations (WMO), Artificial Intelligent Models (AIM), Sediment Suspended Load (SSL)
  • Javad Chezgi*, Soheila Poyan Pages 38-50

    Flood is one of the most destructive natural phenomenon that occur worldwide, resulting in damage to properties, infrastructure, and even loss of life. This research aims to create a zoning map of flood-prone areas in the watershed of Khosuf County, using machine learning algorithms. In this study, 8 influential parameters and random forest (RF), boosted regression tree (BRT), and support vector machine (SVM) were used to identify areas at susceptibility of flooding in the study area. A total of 81 flood-prone zones were identified. Randomly, 70% of the data were allocated for the modeling process, and the remaining 30% were used for evaluating the generated models. The results of parameter importance analysis indicated that the drainage density parameter had the most significant impact on flood susceptibility. Furthermore, in determining flood-prone areas, the random forest model, boosted regression tree model, and support vector machine showed higher accuracy with receiver operating characteristics (ROC) curves of 0.99, 0.98, and 0.95, respectively. The study area was divided into four categories of flood susceptibility: very high, high, moderate, and low. Overall, the watershed is considered to have a moderate to high flood susceptibility level.

    Keywords: Flooding, Drainage density, Random forest, Support vector machine, Khosuf City
  • Mehdi Nirobakhsh, Alireza Masjedi*, Mohammad Haidarnejad, Amin Bordbar Pages 51-60

    Spillway is among the most economical energy dissipating structures used in dams to dissipate flow at the end of the structure. Scouring is a phenomenon that occurs next to the hydraulic structures, leading to their deterioration and even collapse. One of the methods to control scouring downstream of a dam is using riprap. In this study, the stability of riprap based on relative particle diameter (RPD) downstream of spillways of two different categories of energy dissipators: simple and dentated flip bucket was investigated. The experiments were performed in a rectangular test flume. Ripraps of the same density and of four different diameters were investigated at five discharges at the movement threshold. Results suggested that the RPD was an important factor in stability of the riprap. Besides, in both of the examined spillways, the stability number at the movement threshold was found to decrease with increase in the RPD. For all of the RPDs studied, the stability number downstream of the dentated flip bucket was found to be 11 percent greater than that of the simple flip bucket, which may be ascribed to the presence of dentate in the former. Likewise, dentated flip bucket offered a higher level of energy dissipation.

    Keywords: Froud number, Riprap, Stability number, Flip bucket
  • Shahram Aghaei*, Mohammad Zamani, Meysam Vaselnia, Gholam Hosein Moradi, Vicenc Puig Pages 61-70

    Automatic flood control approach can prevent dam overtopping and downstream flooding. Doing so, in addition to controlling the optimal storage capacity, flood threats will turn into opportunities for water resources systems. Model-based Predictive Control (MPC), can take the future predicted rainfall runoff, physical and operational constraints, and safety limitations of the water system into account. In a suitable timeframe before destructive floods, MPC creates essential and optimal capacity in the dam’s reservoir to contain floods. In this research, water system modeling method is studied by a control-oriented approach, and the flood automatic control operation using a model predictive control approach. To this end, modeling of the Karun and Dez river system containing six reservoir dams is considered as the case study to model and simulate under the designed MPC. The state space model will extract to design and apply the predictive controller for a prediction horizon of 10 days and eight hours in MATLAB software. The results will show long prediction horizon gives the controller enough time to create the necessary capacity for flood control according to the system constraints, while a short prediction horizon, similar to other controllers without predicting, does not have an effective performance.

    Keywords: Automatic flood control, Model Predictive Control, System analysis, Water systems
  • Ali Dastranj*, Hamzeh Noor, Farzaneh Vakili Pages 71-83

    The aim of this study was to model the landslide susceptibility using the Random Forest Machine learning technique and prioritization of effective factors on landslide occurrence in Bar watershed in Khorasan Razavi province. The random forest algorithm is based on a bunch of decision trees and is currently one of the best machine learning algorithms. For this purpose, a landslide inventory map was created with 73 historical landslides, which was randomly divided into two datasets for model training (70%) and model testing (30%). A total of 16 landslide-conditioning factors were considered for the susceptibility landslide mapping. The random forest algorithm was run and a landslide susceptibility map was prepared. The RF-based model was validated using the area under the receiver operating characteristic (ROC) curve. The results of evaluation indicated that the success and prediction rates of the model were 90% in training and 89% in validation, respectively. These results confirm the ability of random forest method for prediction of landslide susceptibility models. Also, prioritization of the effective factors showed that the slope length and slope had the highest effect on landslide occurrence. Based on the results of the random forest model, 23.7% of the study area is located in a very high and high sensitivity zone.

    Keywords: Random Forest algorithm, Bar watershed, ROC
  • Majid Mohammady* Pages 84-90

    Semnan plain is very susceptible to land subsidence and drought, in recent years has greatly increased the occurrence of subsidence. The aim of current research is land subsidence susceptibility assessment using frequency ratio model. At first locations of the land subsidence were specified using Landsat satellite images and field surveys. After classifying conditioning factors maps, the weight of each map was calculated using the frequency ration model. The highest weight was related to water level less than 41 meters, slope less than 2 degrees, topographic wetness index more than 12, agriculture land use type, plan curvature -0.01 to 0.01, profile curvature -0.001 to 0.001, distance less than 1260 meters of road, less than 7000 meters of faults, Quaternary formations and less than 200 meters of drainage network. Finally, by combining the weights, the final subsidence susceptibility map was prepared. The AUC for the frequency ratio model was 0.76 that showed this model is acceptable for land subsidence susceptibility mapping in the Semnan Plain. Land subsidence susceptibility maps produced in this research can be useful and functional tools for regional planners and policy makers for land use planning, resource management, and natural hazard mitigation.

    Keywords: Groundwater, Semnan plain, Land subsidence, Frequency Ratio model
  • Sedighe Ebrahimiyan, Naser Tahmasabipour*, Mohsan Adeli, Hossein Zeinivand, Mohamad Tahmasebi Por Pages 91-99

    Evaporation is one of the main reasons for water loss and pressure on water resources. Efforts to reduce its amount under different conditions, along with providing practical solutions and investigating the impact of these methods on water quality, are important. In this regard, the research area was selected as a part of the Cham  Angir watershed in Khorramabad city, Lorestan province, Iran. The present study was conducted with the aim of evaluating the chemical effects of evaporation reduction on water quality using fatty alcohols (a mixture of hexadecanol and octadecanol) in class A evaporation pans. The study was conducted as a time series for 10 hours per day for 2 months, from 2021/8/23 to 2021/10/22. In addition, changes in water quality parameters including pH, electrical conductivity (EC), and dissolved oxygen concentration were monitored daily at a depth of 10 cm during the aforementioned statistical period. The measured evaporation values were analyzed using the SPSS software. The variance ratio of this test, at the 5% level, showed a significant difference in terms of changes in evaporation rate and temperature. The results showed that the cumulative evaporation in the two-month period was 537 mm in the control pan and 398 mm in the pan with the monolayer composition, which reduces the evaporation rate by about 27%. One-way ANOVA with Tukey-Duncan test was used to analyze the data obtained from water quality parameters sampling at a 5% probability level. The mean results of the selected quality parameters including pH, electrical conductivity, and dissolved oxygen were analyzed in two tanks, the control tank and the tank with a monolayer composition of hexadecanol and octadecanol. The results showed a 4.6% decrease in pH, a 4% decrease in electrical conductivity, and a 5% decrease in dissolved oxygen in the tank with the aforementioned composition monolayer compared to the control tank.

    Keywords: Evaporation Control, Monolayer, Quality, Class A Pan
  • Meysam Davoudi, Siamak Dokhani*, Reza Ghazavi Pages 100-111

    The increasing trend of destruction of natural resources, soil erosion and the occurrence of destructive floods in the country, despite extensive watershed management measures during the past four decades, has increased the need to evaluate the effects of these plans and access statistics and information during the exploitation period. The present research has evaluated the effects of watershed management projects on eight global development indicators in the Natanz Urban, Hunejan Shahreza, Qale Qadam Semirom and Sibak Fereidounshahr watersheds. In this regard, after examining previous sources and researches, regarding the collection of information on watershed management plans and natural resources at the level of the mentioned watersheds in the period before and after implementation during the 20-year period from 1375 to 1395 in the form of questionnaires, face-to-face interviews, gathering information from relevant organizations and using satellite images, aerial photos and detailed reports of each watershed have been done; The results of the survey have shown that the implementation of watershed management projects in general has a positive effect on global development indicators and has increased the level of these indicators in such a way that these mechanisms have improved.

    Keywords: Watershed management, Global development indicators, Evaluation, Questionnaire, Arid, semi-arid areas