حسین شیرانی؛ انیس اسدی؛ سمیه صدر؛ علی اصغر بسالت پور؛ عیسی اسفندیار پور
چکیده
مقدمه
مدلSWAT، یک ابزار مناسب برای شبیه‌سازی فرایندهای هیدرولوژیکی است. این مدل به ورودی‌های زیادی نیاز دارند که غالبا به‌صورت مستقیم قابل اندازهگیری نیستند و یکی از اصلی‌ترین منابع عدم قطعیت در این مدل‌ها محسوب میشود. فرایند واسنجی میتواند با تعدیل و تطبیق این ورودی‌ها موجب کاهش عدم قطعیت در نتایج مدل شود. پژوهش‌ها نشان ...
بیشتر
مقدمه
مدلSWAT، یک ابزار مناسب برای شبیه‌سازی فرایندهای هیدرولوژیکی است. این مدل به ورودی‌های زیادی نیاز دارند که غالبا به‌صورت مستقیم قابل اندازهگیری نیستند و یکی از اصلی‌ترین منابع عدم قطعیت در این مدل‌ها محسوب میشود. فرایند واسنجی میتواند با تعدیل و تطبیق این ورودی‌ها موجب کاهش عدم قطعیت در نتایج مدل شود. پژوهش‌ها نشان دادند که واسنجی یک مدل هیدرولوژیکی با استفاده از الگوریتم‌های متداول واسنجی خودکار رزومه، دقت مناسبی در پیش‌بینی متغیرهای هیدرولوژیکی در دوره اعتبارسنجی به وجود نخواهد آورد. لذا، به‌منظور واسنجی مدل SWAT از الگوریتم PSO استفاده شد. از آنجا که هیچ قانون ریاضی و منطقی برای تعیین بهترین ترکیب پارامترهای الگوریتم PSO وجود ندارد و این ترکیب‌ها به اساس آزمون و خطا و از میان ترکیب‌های بسیار متنوع انتخاب می‌شوند، لذا، روش‌های مبتنی بر آزمون و خطا بسیار وقت‌گیر و گاهی غیر‌ممکن است. در این پژوهش، از روش تاگوچی برای تعیین بهترین ترکیب حاصل از پارامترهای الگوریتم PSO مورد استفاده قرار گرفت.
مواد و روش‌‌‌ها
در این پژوهش، قابلیت استفاده از مدل SWAT برای شبیه‌سازی رواناب ماهانه در حوزه آبخیز جوانمردی، از زیرحوضه‌های اصلی حوزه آبخیز لردگان با مساحت 380 کیلومتر مربع بررسی شد. در این پژوهش، پارامترهای الگوریتم PSO شامل تعداد شبیه‌سازی (A)، تعداد تکرار (B)، وزن محاسبه سرعت (C) و پارامتر حرکت (D)، در چهار سطح تعریف شدند. سپس این پارامترها، مطابق آزمایش‌های موجود در آرایه متعامد L16 (با استفاده از روش طراحی آزمایش‌های تاگوچی)، طراحی و اجرا شدند. مقیاس عملکردی مورد استفاده برای ارزیابی الگوریتم‌ها، RPD (درصد انحراف نسبی) انتخاب شد. با توجه به ماهیت متغیر پاسخ در این پژوهش، برای تحلیل نتایج آزمایش تاگوچی از شاخص S/N "هرچه کمتر، بهتر" استفاده شد. مرحله انتخاب آرایه‌ها و محاسبات در نرمافزار Minitab 16 انجام گرفت.
نتایج و بحث
در مرحله تحلیل حساسیت که پیش از واسنجی مدل انجام شد، از میان 28 پارامتر مورد بررسی در این پژوهش، مدل نسبت به تغییرات 22 پارامتر حساسیت نشان داده و به‌عنوان متغیرهای اثرگذار بر شبیه‌سازی رواناب در حوزه آبخیز جوانمردی مشخص شدند. نتایج نشان داد که پارامتر عدد منحنی راواناب (CN)، مهمترین عامل و پارامترهای جرم مخصوص ظاهری خاک در حالت مرطوب (SOL_BD) و متوسط آب قابل استفاده بهوسیله گیاه (SOL_AWC) بهترتیب در زمره مهمترین عوامل کنترل‌کننده دبی جریان در حوضه مطالعاتی هستند. بر اساس نتایج شبیه‌سازی شده بهوسیله الگوریتم PSO مشخص شد که مدل SWAT دقت قابل قبولی برای برآورد رواناب ماهانه در منطقه مورد مطالعه دارد. به‌طوری‌‌که در مرحله واسنجی شاخصهای r-factor و p-factor بهترتیب 1.23 و 0.88 و ضرایب تبیین و نش-ساتکلیف نیز بهترتیب برابر 0.77 و 0.75 بودند. در مرحله اعتبارسنجی نیز شاخصهای r-factor و p-factor بهترتیب 1.31 و 0.84 و ضرایب تبیین و نش-ساتکلیف نیز بهترتیب برابر 0.72 و 0.73 بودند. در این پژوهش، بهترین ترکیب حاصل از کاربرد روش تاگوچی برای پارامترهای تعداد شبیه‌سازی، تعداد تکرار، وزن محاسبه سرعت و پارامترهای مناسب در الگوریتم PSO بهترتیب 40، 100، 0.2 و 0.15 (A4B4C4D3) تعیین شد.
نتیجه گیری
نتایج گویای این است که مدل SWAT، دقت قابل قبولی برای برآورد رواناب ماهانه در حوزه آبخیز جوانمردی داشته، روش PSO الگوریتم موثری در واسنجی و تعیین عدم قطعیت مدل در این حوضه بوده است. همچنین، استفاده از روش طراحی آزمایش‌ها تاگوچی، راهی مناسب برای تعیین بهترین ترکیب پارامترهای الگوریتم PSO برای محققانی است که از این روش برای بهینه‌سازی مدل SWAT استفاده می‌کنند.
سیما رحیمی بندرآبادی؛ سعید جهانبخش اصل؛ بهروز ساری صراف
چکیده
هر گونه تغییر در غلظت گازهای گلخانه‌ای باعث بر هم خوردن تعادل بین اجزا سیستم اقلیم میشود. اما تغییر در میزان غلظت این گازها و چگونگی اثرات آن‌ها در آینده نامعلوم میباشد. برای بررسی اثرات تغییر اقلیم بر سامانه‌های مختلف در آینده، ابتدا باید متغیرهای اقلیمی تحت تغییرات گازهای گلخانه‌ای (سناریوهای اقلیمی) شبیه‌سازی شوند. ...
بیشتر
هر گونه تغییر در غلظت گازهای گلخانه‌ای باعث بر هم خوردن تعادل بین اجزا سیستم اقلیم میشود. اما تغییر در میزان غلظت این گازها و چگونگی اثرات آن‌ها در آینده نامعلوم میباشد. برای بررسی اثرات تغییر اقلیم بر سامانه‌های مختلف در آینده، ابتدا باید متغیرهای اقلیمی تحت تغییرات گازهای گلخانه‌ای (سناریوهای اقلیمی) شبیه‌سازی شوند. روش‌های مختلفی برای این کار وجود دارد که معتبرترین آن‌ها استفاده از مدلهای اقلیمی میباشد. مدلهای آب و هوایی جهانی (AOGCM)، قادر به شبیه‌سازی در سطوح بزرگ چند صد کیلومتری هستند و نمیتوانند فرایندهای منطقهای و کوچک مقیاس آب و هوا را شبیه‌سازی کنند. از اینرو، برای شناخت تغییرات به‌طور دقیق‌تر و در مقیاسهای کوچکتر از روش‌های ریزمقیاسنمایی استفاده میشود. یکی از مهمترین روش‌های ریزمقیاس نمایی روش‌های دینامیکی است که مبتنی بر بالابردن قدرت تفکیک و تجزیه هرچه بیشتر مدلهای آب و هوایی سیارهای هستند. در این مطالعه، به بررسی تغییرات آب و هوا در حوضه کرخه، به‌عنوان یکی از مهمترین حوضه‌های کشور از لحاظ آورد آبی و کشاورزی، در دوره 2070 تا 2100 پرداخته شد. برای این منظور، از مدل ریزمقیاس نمایی دینامیکی PRECIS، برای برآورد بارش و دما تحت دو سناریوی A2 و B2 استفاده شده است. بررسی تغییرات آب و هوایی در حوضه کرخه نشان داد که تحت سناریوی A2، مقدار بارش حدود 11 درصد و میانگین دمای کمینه و بیشینه، حدود پنج درجه افزایش خواهند داشت. برای سناریوی B2، مقدار بارش حدود هفت درصد و مقدار میانگین دمای کمینه و بیشینه، حدود سه درجه افزایش خواهند داشت؛ این در حالی است که تحت هر دو سناریو، بارش فصل پاییز برخلاف دوره پایه، بیشتر از بارش فصل زمستان خواهد بود.
بهنام فرید گیگلو؛ ابراهیم امیدوار
چکیده
فرسایش خندقی موقت، یکی از انواع فرسایش آبی بوده که سهم زیادی در تخریب اراضی دارد. به‌منظور، ارزیابی میزان هدررفت خاک ناشی از آن و اجرای اقدامات حفاظتی مناسب، پیش‌بینی این پدیده امری ضروری است. این پژوهش، با هدف بررسی کارایی مدل EGEM در پیش‌بینی فرسایش خندقی موقت در حوزه آبخیز قوری‌چای استان اردبیل انجام پذیرفته است. بدین‌منظور، ...
بیشتر
فرسایش خندقی موقت، یکی از انواع فرسایش آبی بوده که سهم زیادی در تخریب اراضی دارد. به‌منظور، ارزیابی میزان هدررفت خاک ناشی از آن و اجرای اقدامات حفاظتی مناسب، پیش‌بینی این پدیده امری ضروری است. این پژوهش، با هدف بررسی کارایی مدل EGEM در پیش‌بینی فرسایش خندقی موقت در حوزه آبخیز قوری‌چای استان اردبیل انجام پذیرفته است. بدین‌منظور، تعداد 17 خندق موقتی در حوضه شناسایی شد و از اردیبهشت ماه 1393 تا اردیبهشت ماه 1395 به پایش و ثبت خصوصیات مورفولوژیکی و حجم فرسایش آن‌ها پس از هفت واقعه بارشی مؤثر پرداخته شد. برای تخمین فرسایش خندقی موقت ناشی از تک واقعه بارش، مدل EGEM به چهار گروه ورودی شامل اطلاعات شناسایی، داده‌های حوضه، خاک و بارش در هر خندق نیاز دارد. این مدل شامل دو مولفه هیدرولوژی و فرسایش بوده که رواناب ناشی از بارش‌های رخ داده در هر یک از زیرحوضه‌های مشرف به خندق‌ها بر اساس روش شماره منحنی NRCS برآورد می‌کند. نتایج ارزیابی کارایی مدل EGEM نشان داد که مدل حجم خاک و سطع مقطع فرسایش یافته را بهترتیب با ضریب تبیین 0.96 و 0.89 پیش‌بینی کرده است. همچنین، نتایج تحلیل حساسیت مدل نیز نشان داد که مدل نسبت به پارامتر CN بیشترین حساسیت را داشته است، به‌طوری که با افزایش و کاهش 10 درصدی CN، میزان تغییرات حجم خاک فرسایش یافته بهترتیب 22.98 و 18.92- درصد تغییر پیدا کرد. لذا، می‌توان گفت که مدل EGEM برای برآورد میزان فرسایش خندقی موقت ناشی از وقایع منفرد بارندگی در حوزه آبخیز قوری چای مناسب بوده، می‌توان آن را برای مطالعه و برنامه‌ریزی روی خندق‌های موقتی در حوضه‌های مشابه توصیه کرد.
علی محمد قائمی‌نیا؛ محمدعلی حکیم‌زاده اردکانی
چکیده
با توجه به اهمیت پدیده فرسایش بادی، شناخت سریع مناطق حساس به برداشت و کانون‌های فرسایش بادی حائز اهمیت است. در این پژوهش، دستگاهی سبک و کارآمد به‌منظور ایجاد شرایط اعمال تنش ثابت باد بر سطح ذرات خاک و اندازهگیری ذرات فرسایش‌پذیر، طراحی، ساخته و ارزیابی شده است. اصول طراحی دستگاه، تولید جریان باد بهوسیله دمنده و اندازهگیری ...
بیشتر
با توجه به اهمیت پدیده فرسایش بادی، شناخت سریع مناطق حساس به برداشت و کانون‌های فرسایش بادی حائز اهمیت است. در این پژوهش، دستگاهی سبک و کارآمد به‌منظور ایجاد شرایط اعمال تنش ثابت باد بر سطح ذرات خاک و اندازهگیری ذرات فرسایش‌پذیر، طراحی، ساخته و ارزیابی شده است. اصول طراحی دستگاه، تولید جریان باد بهوسیله دمنده و اندازهگیری میزان ذرات سست و ناپایدار برداشت شده در مخزنی با بیشترین کارایی بود. با ساخت نمونه اولیه دستگاه با استفاده از اجزا و قطعات طراحی شده، دستگاه در صحرا مورد ارزیابی قرار گرفت و بهوسیله یک کاربر در صحرا و بدون نیاز به مولد برق قابل استفاده بوده، وزن ذرات جمع شده در مخزن نشان‌دهنده میزان فرسایش‌پذیری نسبی اراضی نقطه آزمون به باد است. با بهره‌گیری از کیسه فیلتر هوا، از دست رفتن ذرات ریز فرسایش‌پذیر به خارج از دستگاه به کمترین مقدار رسید و اندازهگیری کمتر از مقدار واقعی فرسایش‌پذیری اراضی کاسته شد. نتیجه مقایسه اندازهگیری حساسیت خاک به فرسایش بهوسیله دستگاه در اراضی بیابانی شمال دشت یزد-اردکان با میزان ارتفاع بادبردگی خاک از زیرشاخص‌های نصب شده نشان داد، این دستگاه توانایی خوبی (0.57=R2) در تشخیص سریع مناطق حساس به بادبردگی داشته، بدون اندازهگیری خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک امکان شناسایی اولیه اراضی حساس به فرسایش بادی وجود دارد. این دستگاه به‌طور واقعی فرایندهای طبیعی فرسایش بادی که بهوسیله جهش ذرات ایجاد میشود را شبیه‌سازی نمی‌کند، اما با استفاده از آن می‌توان به شاخص جدیدی برای ارزیابی فرسایش‌پذیری خاک و به‌دنبال آن شناسایی محل انتشار گرد و غبار دست یافت.
مهدی احمدی؛ باقر قرمز چشمه
چکیده
در دهه‌های گذشته در نتیجه فعالیت‌های انسانی و طبیعی، میزان گازهای گلخانه‌ای در اتمسفر افزایش یافته و در نتیجه، دمای کره زمین روند افزایشی به خود گرفته است. برای مدیریت منابع آب، کشاورزی و در نتیجه ایجاد امنیت غذایی نیاز به آگاهی از وضعیت اقلیمی دوره آتی است که در حال حاضر معتبرترین ابزار برای تولید سناریوهای اقلیمی، مدلهای ...
بیشتر
در دهه‌های گذشته در نتیجه فعالیت‌های انسانی و طبیعی، میزان گازهای گلخانه‌ای در اتمسفر افزایش یافته و در نتیجه، دمای کره زمین روند افزایشی به خود گرفته است. برای مدیریت منابع آب، کشاورزی و در نتیجه ایجاد امنیت غذایی نیاز به آگاهی از وضعیت اقلیمی دوره آتی است که در حال حاضر معتبرترین ابزار برای تولید سناریوهای اقلیمی، مدلهای سه بعدی جفت شده اقیانوس-اتمسفر گردش عمومی جو است. برای استفاده از این داده‌ها لازم است بهوسیله تکنیک‌های مختلف در سطوح ایستگاهی ریزمقیاس گردانی شوند. مدلهای مختلفی در جهت ریزمقیاس گردانی وجود دارد که هر یک دارای معایب و مزایایی هستند. هدف از انجام مطالعه، مقایسه دو روش خطی و غیرخطی ریزمقیاس گردانی است. در روش خطی، از مدل SDSM و در روش غیرخطی به کمک برنامهنویسی در نرمافزار متلب انجام پذیرفت. برای بررسی خطا از میانگین خطا ماهانه و سالانه و برای مقادیر حدی از واریانس و برای بررسی عدم قطعیت از آزمون منویتنی در سطح 95 درصد استفاده شد. نتایج نشان داد که در بررسی میانگین ماهانه بهترتیب در ایستگاه قائم‌شهر، بابلسر، قرآن طالار و بندپی در مدل SDSM بهترتیب 0.75، 12، 11 و هفت، در مدل شبکه عصبی مصنوعی سه، دو، 26 و چهار و در میانگین سالانه بهترتیب نه، 146، 141 و 87 در مدل SDSM و در مدل شبکه عصبی مصنوعی 45، 32، 321، 48 میلی‌متر خطا (افزایشی و کاهشی) وجود دارد. نتایج عدم قطعیت در ایستگاه‌های قائم‌شهر، بابلسر، قرآن طالار و بندپی برای 12 ماه هر ایستگاه در مدل SDSM بهترتیب هشت، سه، شش و چهار و در شبکه عصبی مصنوعی بهترتیب چهار، دو، دو و سه پذیرفته شد. در مطالعات تغییر اقلیم بر رواناب و عدم قطعیت و زمانی که داده کم وجود دارد، باید از مدل SDSM و در زمانی که بررسی سیلاب و برآورد جریان کمینه و بیشینه هدف مطالعه است، بهتر است، از مدل شبکه عصبی مصنوعی استفاده کرد.
حسن ترابی پوده؛ احمد گودرزی؛ رضا دهقانی
چکیده
شبیه‌سازی و ارزیابی آورد رسوب رودخانه از جمله مسائل مهم در مدیریت منابع آب میباشد. اندازهگیری مقدار رسوب به روش‌های متداول عموماً مستلزم صرف وقت و هزینه زیادی بوده، گاهی از دقت کافی نیز برخوردار نیست. در این پژوهش برای تخمین رسوبات رودخانه کشکان واقع در استان لرستان، از شبکه عصبی موجک استفاده شد و نتایج آن با روش‌های مرسوم هوشمند ...
بیشتر
شبیه‌سازی و ارزیابی آورد رسوب رودخانه از جمله مسائل مهم در مدیریت منابع آب میباشد. اندازهگیری مقدار رسوب به روش‌های متداول عموماً مستلزم صرف وقت و هزینه زیادی بوده، گاهی از دقت کافی نیز برخوردار نیست. در این پژوهش برای تخمین رسوبات رودخانه کشکان واقع در استان لرستان، از شبکه عصبی موجک استفاده شد و نتایج آن با روش‌های مرسوم هوشمند همچون شبکه عصبی مصنوعی مقایسه شد. پارامتر دبی، دما، میزان مواد جامد محلول در آب و بارش به‌عنوان ورودی و دبی رسوب به‌عنوان خروجی مدل در مقیاس زمانی ماهانه طی دوره آماری (1393-1364) انتخاب شد. معیارهای ضریب همبستگی، ریشه میانگین مربعات خطا و ضریب نش ساتکلیف برای ارزیابی و نیز مقایسه عملکرد مدل‌ها مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصله نشان داد، ساختار ترکیبی توانسته با استفاده از دو روش هوشمند مورد بررسی، در تخمین میزان رسوب نتایج قابل قبولی ارائه کند. لیکن از لحاظ دقت، مدل شبکه عصبی موجک با بیشترین ضریب همبستگی (0.850)، کمترین ریشه میانگین مربعات خطا (t day-1 0.051) و نیز معیار نش ساتکلیف (0.758) در مرحله صحتسنجی در اولویت قرار گرفت. در مجموع نتایج نشان داد که مدل شبکه عصبی موجک توانایی بالایی در تخمین مقادیر کمینه و بیشینه برخوردار است.
ایوب مرادی؛ علی نجفی‌نژاد؛ مجید اونق؛ چوقی‌بایرام کمکی
چکیده
برای شبیه‌سازی رواناب و رسوب در حوزههای آبخیز نیاز به استفاده از مدلهای مختلفی است که هر یک برای شرایط خاص ارائه شدهاند. یکی از پرکاربردترین مدلهای هیدرولوژیکی مدل نیمه‌توزیعی SWAT است. از جمله مهمترین اطلاعات مکانی مورد نیاز مدل SWAT، نقشه مدل رقومی ارتفاعی (DEM) است که در استخراج مشخصات هیدروگرافی حوضه، برآورد توزیع ...
بیشتر
برای شبیه‌سازی رواناب و رسوب در حوزههای آبخیز نیاز به استفاده از مدلهای مختلفی است که هر یک برای شرایط خاص ارائه شدهاند. یکی از پرکاربردترین مدلهای هیدرولوژیکی مدل نیمه‌توزیعی SWAT است. از جمله مهمترین اطلاعات مکانی مورد نیاز مدل SWAT، نقشه مدل رقومی ارتفاعی (DEM) است که در استخراج مشخصات هیدروگرافی حوضه، برآورد توزیع مکانی رواناب و بار رسوب نقش دارد و دقت آن نقش زیادی در نتایج خروجی مدل دارد. هدف از این مطالعه، بررسی اثر انواع مدلهای رقومی ارتفاعی بر رواناب و بار معلق آبخیز گالیکش استان گلستان میباشد. برای این منظور، سه نوع DEM با دقت‌های 30، 90 و 1000 متر انتخاب شد و در یک دوره 27 ساله مدل SWAT اجرا شد. در این مطالعه، از نرمافزار SWAT-CUP و روش SUFI2 برای واسنجی و اعتبارسنجی مدل استفاده شد. معیار ناش-ساتکلیف (NS) به‌عنوان تابع هدف برای دبی و بار معلق در مرحله واسنجی (1990-2007) برای دقت‌های 30، 90 و 1000 متر نقشه DEM بهترتیب 0.63، 0.63 و 0.62 به‌دست آمد که با توجه به دامنه‌های تفسیری در نظر گرفته شده در مدل SWAT برای تابع هدف، قابل قبول ارزیابی شد. همچنین، میزان رواناب سالانه حوضه نیز برای دقت‌های 30، 90 و 1000 متر بهترتیب 11.23، 11.30 و 11.39 میلی‌متر و میزان رسوب سالانه بهترتیب 9.18، 8.97 و 8.83 تن در هکتار در سال به‌دست آمد. نتایج نشان داد که استفاده از انواع مختلف مدلهای رقومی ارتفاعی نتایج نسبتاً یکسانی را در برآورد رواناب و رسوب دارد، هر چند تغییرات در نتایج رسوب اندکی بیشتر بود. علت این شباهت منطق مدل‌سازی معکوس و همچنین، اثرات دخالت ندادن پارامترهایی بود که به‌طور مستقیم از نقشه DEM به‌دست می‌آید. در مجموع نتایج نشان داد که با توجه به محدودیت اطلاعات در مرحله واسنجی مدل SWAT، انواع مدل رقومی ارتفاعی استفاده شده تأثیر چندانی بر شبیه‌سازی رواناب و رسوب ندارد.
بهنوش فرخ‌زاده؛ سپیده چوبه؛ حمید نوری؛ مسعود گوذرزی
چکیده
تغییر کاربری به همراه تغییر اقلیم، به‌عنوان یک عامل جانبی اثرات مستقیم و غیر مستقیم بر سیلاب دارد. بنابراین، پیش‌بینی اثر تغییر اقلیم و کاربری اراضی بر وضعیت سیلاب و رواناب دهه‌های آتی، راه‌گشای مقابله با این پدیده خواهد بود. جهت بررسی تغییرات اقلیمی دهه 2020 حوزه آبخیز بالیقلوچای، برونداد مدل HadCM3 تحت سناریوهای A2 و B1 بهوسیله مدل ...
بیشتر
تغییر کاربری به همراه تغییر اقلیم، به‌عنوان یک عامل جانبی اثرات مستقیم و غیر مستقیم بر سیلاب دارد. بنابراین، پیش‌بینی اثر تغییر اقلیم و کاربری اراضی بر وضعیت سیلاب و رواناب دهه‌های آتی، راه‌گشای مقابله با این پدیده خواهد بود. جهت بررسی تغییرات اقلیمی دهه 2020 حوزه آبخیز بالیقلوچای، برونداد مدل HadCM3 تحت سناریوهای A2 و B1 بهوسیله مدل آماری LARS-WG ریزمقیاس شد. نتایج نشان‌دهنده افزایش 8.78 تا 12.86 درصدی بارش متوسط سالانه دهه 2020 میباشد. افزایش هم‌زمان دمای حداقل و حداکثر منطقه مطالعاتی در تمامی ماه‌ها موجب افزایش 0.66 درجه سانتی‌گرادی دمای متوسط سالانه در دهه 2020 خواهد شد. پس از بررسی تغییرات کاربری اراضی در گذشته، دو سناریو جهت پیش‌بینی اثر تغییرات کاربری اراضی در دهه‌های آتی بر سیلاب منطقه طراحی شد که در سناریوی اول فرض بر ثابت ماندن وضعیت فعلی و سناریوی دوم بر فرض ادامه روند گذشته میباشد. نتایج نشان‌دهنده کاهش نه درصدی مراتع و افزایش پنج درصدی اراضی کشاورزی در دهه‌های 2020 میباشد. جهت شبیه‌سازی سیستم هیدرولوژیکی دهه‌های آتی، از مدل HEC-HMS استفاده شد. نتایج نشان‌دهنده افزایش دبی اوج و حجم سیلاب در ماه آوریل و کاهش آن در ماه‌های مارس، می و جوئیه بوده است. به‌طوری که در صورت تغییر کاربری اراضی همراه با تغییر اقلیم این تغییرات شدیدتر خواهد بود.
ابوالقاسم باقری؛ علیرضا نیکویی؛ فرهاد خداداد کاشی؛ محسن شوکت فدایی
چکیده
اگرچه پرداخت‌های حمایتی دولت در بخش کشاورزی در جهت افزایش رفاه جامعه صورت می‌گیرد، اما تبعاتی نظیر تأثیرگذاری بر محیط زیست و به‌ویژه منابع آب به همراه دارد. به گونه‌ای که امروزه توسعه فعالیت‌های کشاورزی منجر به افت سطح آب زیرزمینی در بیشتر این آبخوان‌ها شده است. این موضوع انگیزه بخش‌های دولتی مربوطه را در توسعه و به‌کارگیری گزینه‌های ...
بیشتر
اگرچه پرداخت‌های حمایتی دولت در بخش کشاورزی در جهت افزایش رفاه جامعه صورت می‌گیرد، اما تبعاتی نظیر تأثیرگذاری بر محیط زیست و به‌ویژه منابع آب به همراه دارد. به گونه‌ای که امروزه توسعه فعالیت‌های کشاورزی منجر به افت سطح آب زیرزمینی در بیشتر این آبخوان‌ها شده است. این موضوع انگیزه بخش‌های دولتی مربوطه را در توسعه و به‌کارگیری گزینه‌های سیاستی برای حفظ منابع آب آبخوان و در نتیجه پایداری آن را بیش از پیش افزایش داده است. هدف این مطالعه تحلیل و شبیه‌سازی تأثیر سیاست کاهش یارانه انرژی و ارزیابی اثر آن روی بهره‌برداری منابع آب و الگوی‌کشت محصولات کشاورزی در آبخوان دشت مهیار شمالی واقع در استان اصفهان با استفاده از مدل بهینه‌یابی غیرخطی شبیه‌سازی شده میباشد. برای این منظور، ابتدا، یک مدل برنامه‌ریزی ریاضی مثبت به شکل پویا گسترش یافت و نسبت به داده‌های مربوط به سطح کشت محصولات در سال پایه 84-1383 کالیبره شد. پس از کالیبره شدن، مدل اثرات مربوط به اعمال سناریوهای سیاستی کاهش یارانه انرژی را روی پارامترهای اقتصادی و هیدرولوژیکی منطقه در طول یک دوره 20 ساله شبیه‌سازی نمود. نتایج این مطالعه نشان داد، اعمال سیاست کاهش یارانه انرژی، علی‌رغم کاهش نسبی در منافع اقتصادی بخش کشاورزی منطقه باعث تعدیل روند بهره‌برداری بی‌رویه از منبع کمیاب آب و تغییر الگوی‌کشت و در نتیجه افزایش عمر آبخوان و هدایت بهره‌برداری آب بر اساس مفاهیم پایداری شده است. با این حال، ضروری است، سیاست قیمت‌گذاری انرژی به گونه‌ای اعمال شود که علاوه بر بهبود پایداری کشاورزی و حفظ منابع حیاتی آب، منافع اقتصادی و اجتماعی بخش نیز دچار نوسان زیادی نشود. بر این مبنا و با توجه به نتایج تحقیق، به نظر می‌رسد افزایش 10 درصدی در قیمت انرژی بتواند پایداری نسبی کشاورزی و منابع آب منطقه را فراهم نماید.
احمد شرافتی
چکیده
یکی از روش‌های متداول در شبیه‌سازی سیلاب، استفاده از مدلهای بارش–رواناب است. همچنین، واسنجی پارامترهای مدلهای بارش-رواناب از جمله مسائل مهم و چالش انگیز در شبیه‌سازی سیلاب است. با توجه به رفتار تصادفی و غیرقطعی پارامترهای مدلهای بارش-رواناب، استفاده از روش‌های بهینه‌یابی قطعی واسنجی همواره نتایج صحیحی را ارائه نمی‌دهد. ...
بیشتر
یکی از روش‌های متداول در شبیه‌سازی سیلاب، استفاده از مدلهای بارش–رواناب است. همچنین، واسنجی پارامترهای مدلهای بارش-رواناب از جمله مسائل مهم و چالش انگیز در شبیه‌سازی سیلاب است. با توجه به رفتار تصادفی و غیرقطعی پارامترهای مدلهای بارش-رواناب، استفاده از روش‌های بهینه‌یابی قطعی واسنجی همواره نتایج صحیحی را ارائه نمی‌دهد. از این رو در این تحقیق سعی شده است، با استفاده یک رویکرد غیرقطعی و استفاده از الگوریتم SUFI، محدوده بهینهای از پارامترهای مدل بارش-رواناب HEC-1 ارائه شود. با بررسی نتایج واسنجی و مقایسه هیدروگرافهای مشاهداتی (سه واقعه) با بهترین هیدروگرافهای تولیدی، مشخص شد که ضریب تعیین در هر سه واقعه بیش از 0.85 است. همچنین، متوسط اختلاف بین مقادیر دبی مشاهداتی و تولیدی کمتر از حدود پنج درصد است. همچنین، در مرحله صحتسنجی نیز نتایج نشان داد که ضریب همبستگی در حدود 0.98 است. همچنین، متوسط اختلاف بین مقادیر دبی مشاهداتی و تولیدی حدود 11 درصد است. بنابراین الگوریتم SUFI جهت واسنجی غیرقطعی مدل HEC-1 دقت مناسبی نشان داد.
آرش زارع گاریزی؛ علی طالبی؛ منیره فرامرزی
چکیده
در این پژوهش از مدل SWAT برای شبیه‌سازی فرسایش و انتقال رسوب در حوضه قره‌سو استان گلستان و شناسایی و اولویتبندی مناطق بحرانی حوضه از نظر فرسایش و رسوب استفاده شد. پس از واسنجی، اعتبارسنجی و تحلیل عدم قطعیت مدل با روش نیمه‌خودکار SUFI2، از خروجی‌های مدل واسنجی شده، برای بررسی تغییرات مکانی فرسایش و رسوب در سطح حوضه استفاده شد. برای این ...
بیشتر
در این پژوهش از مدل SWAT برای شبیه‌سازی فرسایش و انتقال رسوب در حوضه قره‌سو استان گلستان و شناسایی و اولویتبندی مناطق بحرانی حوضه از نظر فرسایش و رسوب استفاده شد. پس از واسنجی، اعتبارسنجی و تحلیل عدم قطعیت مدل با روش نیمه‌خودکار SUFI2، از خروجی‌های مدل واسنجی شده، برای بررسی تغییرات مکانی فرسایش و رسوب در سطح حوضه استفاده شد. برای این کار، چهار شاخص شامل رسوبدهی در واحد سطح، غلظت رسوب، بار رسوب و شاخص کلی بر اساس خروجی‌های مدل تعریف و تحلیل شد. نتایج نشان داد که علی‌رغم کمبود و عدم قطعیت داده‌های موجود، کارایی مدل SWAT برای شبیه‌سازی فرسایش و رسوب در حوضه قره‌سو نسبتا قابل قبول است. دقت شبیه‌سازی رسوب ماهانه با استفاده از شاخص نش-ساتکلیف در دوره واسنجی 0.24 و با شاخص PBIAS، منفی 17 درصد و در دوره اعتبارسنجی بهترتیب 0.2 و 12.1- درصد به‌دست آمد که بیانگر ضعف نسبی مدل در شبیه‌سازی نوسانات رسوب و توانایی خوب آن در پیش‌بینی کلی متوسط رسوب میباشد. بررسی توزیع مکانی شاخصهای فرسایش و رسوب نشان داد که به‌طور کلی، زیرحوضه‌های بحرانی از نظر شاخص رسوبدهی در واحد سطح، در مناطق بالادست حوضه واقعند در حالی‌که زیرحوضه‌های حساس از نظر غلظت رسوب در مناطق میانی حوضه و زیرحوضه‌های حساس از نظر بار رسوب عمدتا در پایین‌دست قرار دارند. در ادامه، اقدامات حفاظتی مناسب برای اجرا در هر یک از مناطق پیشنهاد شد. نتایج این پژوهش میتواند به‌عنوان یک راهنمای اولیه و نقطه شروع برای برنامه‌ریزی اقدامات مدیریتی در منطقه به کارشناسان و مدیران کمک کند.
غلامرضا چمن‌پیرا؛ غلامرضا زهتابیان؛ حسن احمدی؛ آرش ملکیان
چکیده
شیوه بهره‌برداری از منابع آب زیرزمینی دشت الشتر، موجب افت سطح آب و کاهش آبدهی چاه‌های منطقه شده است. طی دوره آماری 1371 تا 1389 تراز سطح ایستایی دشت، سالانه به‌طور متوسط 24 سانتی‌متر افت نموده است. استفاده ترکیبی از تکنیک‌های شبیه‌سازی و بهینه‌سازی، روشی مفید و قدرتمند در تعیین استراتژی‌های تصمیم‌گیری و مدیریتی، برای بهره‌برداری ...
بیشتر
شیوه بهره‌برداری از منابع آب زیرزمینی دشت الشتر، موجب افت سطح آب و کاهش آبدهی چاه‌های منطقه شده است. طی دوره آماری 1371 تا 1389 تراز سطح ایستایی دشت، سالانه به‌طور متوسط 24 سانتی‌متر افت نموده است. استفاده ترکیبی از تکنیک‌های شبیه‌سازی و بهینه‌سازی، روشی مفید و قدرتمند در تعیین استراتژی‌های تصمیم‌گیری و مدیریتی، برای بهره‌برداری اصولی از منابع آب می‌باشند. در این راستا از مدل ریاضی MODFLOW و نرمافزار Lingo به‌عنوان ابزارهایی کارآمد و با صرفه، برای بررسی گزینه‌های مختلف مدیریتی استفاده شد. در فرایند شبیه‌سازی با هدف مدیریت منابع آب، از نتایج حاصل از مدل‌سازی و کالیبراسیون مدل، برای بهینه‌سازی سفره آب زیرزمینی استفاده شد. از آنجا که توابع هدف در این مطالعه از نوع خطی بوده، برنامه‌ریزی خطی چند هدفی به‌منظور حل مساله بهینه‌سازی انتخاب شد. مساله عمومی بهینه‌سازی چند هدفه با n متغیر تصمیم، m محدودیت و p هدف در روابط بهینه‌سازی ارائه شد. هدف از حل مسئله بهینه‌سازی، بیشینه کردن سود حاصل از محصولات کشاورزی و کمینه کردن مصرف آب برای استفاده بیشتر از آبخوان است. میزان سوددهی کل محصولات زراعی قبل از بهینه‌سازی برابر 47798 میلیون ریال بود که پس از بهینه‌سازی با 33.25 درصد افزایش به 63689 میلیون ریال رسید. میزان مصرف آب قبل از بهینه‌سازی، 92220 هزار متر مکعب در سال بود، که پس از حل مسئله بهینه‌سازی 18.1 درصد کاهش یافت و به 75510 هزار متر مکعب در سال رسید. سوددهی کل محصولات بر اساس سناریو سند ملی (نیاز خالص آبی) 15 درصد افزایش یافت. در این سناریو میزان مصرف آب کشاورزی 65.5 درصد کاهش می‌یابد.
حامد نوذری؛ سحرالسادات رضویان؛ سید معزالدین نبوی همدانی
چکیده
به‌منظور کاهش خسارات ناشی از سیل و اقتصادی نمودن پروژه‌های کنترل سیلاب در یک منطقه، احداث سازههای مناسب و انجام عملیات آبخیزداریدر مکانهایی با پتانسیل سیلخیزیبالا امری ضروری است. یکی از راه‌های شناسایی این مناطق، شبیه‌سازی حوضه و ارزیابی نحوه مشارکت زیرحوضه‌های آن در سیلاب خروجی میباشد. در این پژوهش، واحدهای هیدرولوژیکی ...
بیشتر
به‌منظور کاهش خسارات ناشی از سیل و اقتصادی نمودن پروژه‌های کنترل سیلاب در یک منطقه، احداث سازههای مناسب و انجام عملیات آبخیزداریدر مکانهایی با پتانسیل سیلخیزیبالا امری ضروری است. یکی از راه‌های شناسایی این مناطق، شبیه‌سازی حوضه و ارزیابی نحوه مشارکت زیرحوضه‌های آن در سیلاب خروجی میباشد. در این پژوهش، واحدهای هیدرولوژیکی حوضه همدان-بهار با استفاده از نرمافزار سامانه اطلاعات جغرافیایی ArcGIS و مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS شبیه‌سازی شد. سپس شاخصهایسیلخیزی محاسبه و نقشه تغییرات این شاخص‌ها در زیرحوضه‌ها استخراج شدند. با مقایسه وبررسیآنها، واحدهای هیدرولوژیکی مؤثر بر دبی اوج سیلاب شناسایی و به‌منظور اجرای عملیات آبخیزداری اولویتبندی شدند. مکانیابی حاصل از شاخصهای سیلخیزی نشان دادند که زیرحوضه بهادربیگ بیشترین و زیرحوضه قره‌آغاج کمترین سهم را در دبی اوج سیلاب حوضه دارند. تحلیل نتایج نشان داد کهزیرحوضه‌هایی که مساحت یا رواناب بیشتری دارند، لزوماً تأثیر بیشتری بر اوج سیل خروجی حوضه ندارند. اجرای برنامههای مدیریتی و احداث سازههای هیدرولیکی مناسب در واحدهای هیدرولوژیکی شناسایی شده در این پژوهش، میتواند خسارات سیلاب در حوضه همدان-بهار را به‌طور محسوسی کاهش دهد.
سید علی‌اصغر هاشمی؛ سارگیس قازاریان
چکیده
در این پژوهش به‌منظور ارزیابی اثر سدهای اصلاحی خشکه‌چین بر دبی بیشینه و حجم سیلاب در حوزههای آبخیز کوچک، دو زیرحوضه کوچک از حوزه آبخیز درجزین سمنان انتخاب شدند. منطقه مورد مطالعه جز مناطق خشک تا نیمه‌خشک در بخش جنوبی البرز میباشد. حوضه‌های مورد پژوهش در بالادست شهر مهدی‌شهر واقع شدهاند و به‌منظور کاهش سیلاب‌های منتهی ...
بیشتر
در این پژوهش به‌منظور ارزیابی اثر سدهای اصلاحی خشکه‌چین بر دبی بیشینه و حجم سیلاب در حوزههای آبخیز کوچک، دو زیرحوضه کوچک از حوزه آبخیز درجزین سمنان انتخاب شدند. منطقه مورد مطالعه جز مناطق خشک تا نیمه‌خشک در بخش جنوبی البرز میباشد. حوضه‌های مورد پژوهش در بالادست شهر مهدی‌شهر واقع شدهاند و به‌منظور کاهش سیلاب‌های منتهی به این شهر، تعداد زیادی سد اصلاحی در سال‌های گذشته در این دو زیرحوزه آبخیز احداث شده که در طی عملیات صحرایی، موقعیت تمامی این سدهای اصلاحی تعیین و وضعیت رسوب‌گذاری مخازن آن‌ها ارزیابی شد. نتایج نشان داد که مخازن تمامی سدهای اصلاحی از رسوب پر شدهاند. بنابراین، در این پژوهش مقادیر دبی بیشینه و حجم سیلاب زیر حوضه‌ها برای سه سناریوی 1) حوضه‌های فاقد سد اصلاحی 2) سدهای اصلاحی با مخزن خالی و 3) سدهای اصلاحی با مخزن پر از رسوب مورد بررسی قرار گرفتند. به‌منظور شبیه‌سازی بارش-رواناب از مدل HEC-HMS استفاده شد. آزمون مقایسه میانگین‌ها به روش جفتی برای سه سناریو نشان داد که دبی بیشینه و حجم سیلاب برای هر سه سناریو دارای اختلاف معنی‌دار در سطح یک درصد میباشد. ولیکن دبی بیشینه و حجم سیلاب در سناریوی 2 نسبت به سناریوی 1 کاهش یافته و دبی بیشینه و حجم سیلاب در سناریوی 3 نسبت به سناریوی 2 افزایش یافته‌اند. از طرفی دبی بیشینه و حجم سیلاب سناریوی 3 نسبت به سناریوی 1،کاهش ناچیزی بهترتیب برابر 4.8 و 5.7 درصد را نشان می‌دهد که با توجه به اهداف پروژه، قابل توجه نمی‌باشند.
باقر قرمزچشمه؛ علی‌اکبر رسولی؛ مجید رضائی‌بنفشه؛ علیرضا مساح‌بوانی؛ علی‌محمد خورشیددوست
چکیده
در روش‌های آماری که براساس رابطه بین داده‌های گردش عمومی اتمسفری-اقیانوسی و هر یک از عناصر اقلیمی (بارش، دمای حداقل، دمای حداکثر) ایجاد میشود، دوره آتی آن عنصر اقلیمی شبیه‌سازی میشود. با توجه به این‌که ایستگاه یا منطقه مورد نظر در چه قسمتی از سلول قرار گرفته باشد، دقت ریزمقیاس‌گردانی ممکن است، متفاوت باشد. در ...
بیشتر
در روش‌های آماری که براساس رابطه بین داده‌های گردش عمومی اتمسفری-اقیانوسی و هر یک از عناصر اقلیمی (بارش، دمای حداقل، دمای حداکثر) ایجاد میشود، دوره آتی آن عنصر اقلیمی شبیه‌سازی میشود. با توجه به این‌که ایستگاه یا منطقه مورد نظر در چه قسمتی از سلول قرار گرفته باشد، دقت ریزمقیاس‌گردانی ممکن است، متفاوت باشد. در منطقه شمال‌غرب کشور(حوضه دریاچه ارومیه) دقت ریزمقیاس‌گردانی آماری مدل SDSM در ایستگاه‌های مختلف آزمون شد. بدین منظور، مدل SDSM اجرا و برای هر یک از ماه‌های سال، دمای حداقل، حداکثر و بارش با داده‌های NCEP واسنجی و ارزیابی شد. سپس، با داده‌های HadCM3 در دوره حاضر مدل ایجاد شده، مقادیر فوق را شبیه‌سازی کرد. با استفاده از معیار MBE میانگین فصلی و سالانه داده‌های HadCM3 و NCEP در دوره حاضر ارزیابی شد. پارامترهای مورفو-اقلیمی هر یک از ایستگاه‌ها استخراج و رابطه بین این پارامترها و میزان خطای مدل بررسی شد. نتایج نشان داد که دقت بارش ایستگاه‌هایی که در گوشه‌های مختلف سلول HadCM3 واقع شده، با دقت کمتری ریزمقیاس شده است. به طوری‌که ایستگاه ارومیه با خطای 104 میلی‌متر بیشترین (حاشیه سلول) و سقز با 9.4 میلی‌متر (تقریبا در مرکز سلول) خطای کمی را به خود اختصاص دادند. دقت دمای حداکثر نیز در ایستگاه‌هایی که ارتفاع آن‌ها نزدیک به متوسط ارتفاع سلول بود، از دقت بیشتری برخوردار بود. ایستگاه پارس‌آباد با ارتفاع 32 متر و اختلاف ارتفاع زیاد با متوسط ارتفاع سلول HadCM3 1.14 و تبریز به‌دلیل نزدیک بودن به ارتفاع سلول یادشده 0.08 درجه سانتی‌گراد خطا نشان دادند.
سیداحمد حسینی؛ نصرالله جواهری؛ مهدی حبیبی
چکیده
از آن‌جایی که در زمان وقوع سیلاب، فرسایش کناره‌ها و بستر رودخانه خررود واقع در استان قزوین و انتقال رسوب در آن شدید میباشد، لذا در این پژوهش چگونگی توزیع رسوبات در بخش‌های مختلف رودخانه و به‌دنبال آن ارائه برنامه مشخص برای برداشت مصالح رودخانه‌ای مورد مطالعه قرارگرفت. بدین منظور، پس از تهیه اطلاعات پایه مورد نیاز و اطلاعات ...
بیشتر
از آن‌جایی که در زمان وقوع سیلاب، فرسایش کناره‌ها و بستر رودخانه خررود واقع در استان قزوین و انتقال رسوب در آن شدید میباشد، لذا در این پژوهش چگونگی توزیع رسوبات در بخش‌های مختلف رودخانه و به‌دنبال آن ارائه برنامه مشخص برای برداشت مصالح رودخانه‌ای مورد مطالعه قرارگرفت. بدین منظور، پس از تهیه اطلاعات پایه مورد نیاز و اطلاعات مربوط به مواد رسوبی و دانه‌‌بندی رسوبات معلق و بستر رودخانه، با استفاده از مدل HEC-RAS، آورد رسوبی رودخانه و نحوه توزیع آن در طول مسیر رودخانه مورد بررسی قرار گرفت. به‌طوری که پس از واسنجی مدل، رابطه Yang به‌عنوان مناسب‌ترین رابطه برآورد دبی رسوب شناسایی شد. براین اساس حجم متوسط رسوب خروجی از این رودخانه 1.75 میلیون تن در سال برآورد شد. در نهایت با استخراج میزان تغییرات در تراز کف هر یک از مقاطع رودخانه، میزان رسوب عبوری طی دوره شبیه‌سازی 37ساله محاسبه شد و مطابق با روند تغییرات رسوب‌گذاری در رودخانه، مناسب‌ترین دوره زمانی برداشت رسوب از این رودخانه ماه‌های دی تا اردیبهشت توصیه شد. براساس نتایج حاصل از شبیه‌سازی، متوسط عمق برداشت رسوب از این رودخانه حدود 40 سانتی‌متر برآورد شد. با توجه به نتایج مدل و براساس روند تغییرات منحنی رسوب‌گذاری در طول رودخانه، مناسب‌ترین مناطق برای برداشت رسوبات در طول مسیر رودخانه قابل شناسایی می‌باشند. بخش‌هایی از منحنی تغییرات رسوب‌گذاری رودخانه که شیب منحنی در آن افقی میشود، به‌عنوان مناسب‌ترین محدوده برای برداشت رسوبات توصیه شد. همچنین، از آن‌جائی که مقادیر حجم آورد رسوب در هر یک از مقاطع عرضی رودخانه محاسبه شد، براساس حداکثر عمق مجاز برداشت مصالح و همچنین، در نظرگرفتن عرض رودخانه و حریم مربوط به آن، طول و کروکی محل برداشت در بازه‌های مختلف رودخانه در محیط ArcGIS شناسایی شد. ضمناً با تحلیل آماری صورت گرفته، مشخص شد که مدل هیدرولیکیHEC-RAS ، حدود 63 درصد قضاوت‌های مهندسی اولیه انجام شده برای برداشت رسوبات را پوشش می‌دهد.
