اکوهیدرولوژی
سال:1398 | دوره:6 | شماره:3 |تعداد مقالات:20

با توجه به متغیرهای هیدرولوژیکی از جمله بارش و دما که تحت تأثیر تغییرات اقلیمی بوده و در شبیه سازی فرایند آب، غذا و انرژی مؤثر ند، بررسی تغییرات یادشده و بهره برداری از رویکرد WEF Nexus شهری برای بهره گیری از منابع موجود، ضروری است. با در نظر گرفتن محدودیت منابع آب و ارزش آن در کشاورزی، به کارگیری راه کارهای نوآورانه برای صرفه جویی در مصرف و استفاده ی بهینه از آب موجود، امری مهم است. در حال حاضر، معتبرترین ابزار تولید سناریوهای اقلیمی، مدل های سه بعدی جفت شده ی گردش عمومی جو-اقیانوس هستند. در پژوهش حاضر سعی شده است از منابع آب موجود برای توسعه ی پایدار شهری با توجه به تغییرات اقلیمی استفاده شود. برای انجام پژوهش حاضر از خروجی مدل HADGEM2 تحت دو سناریوی انتشار RCP2. 6 و RCP8. 5 مربوط به پنجمین گزارش ارزیابی هیئت بین الدول تغییر اقلیم بهره گرفته و رویکرد WEF Nexus شهری برای منطقه ی مطالعاتی شهر بروجرد استفاده شد. نتایج نشان داد در دوره ی آتی دما بین 5/1 تا 3 درجه ی سانتی گراد افزایش خواهد داشت. همچنین، بارش در سناریوی RCP2. 6 تا 20 میلی متر افزایش و در سناریوی RCP8. 5 تا 40 میلی متر کاهش خواهد داشت. نتایج WEF Nexus نشان داد کشاورزی متمرکز شهری به ترتیب 29/21 و 272 درصد تقاضای محلی میوه و سبزیجات را برآورده کرده و برداشت آب باران، 6/3 درصد تقاضای منابع آب شیرین را تأمین می کند. همچنین، چرخه ی فاضلاب شهری و مصرف دوباره، تقاضای آب برای آبیاری کشاورزی شهری را تأمین می کند. تولید الکتریسیته و بیوگاز از پسماند های شهری می تواند روزانه 08/1 درصد فعلی الکتریسیته را تأمین کند که هزینه ی مدیریت فاضلاب ممکن است از نوسازی و عملیات جدید فاضلاب شهری کمتر باشد.

پایش سیلاب و اندازه گیری دقیق موج سیل به منظور مدیریت آن اهمیت دارد. روش تیکه نگاری صوتی مبتنی بر دانش صوتیات از فناوری های نوین پایش رودخانه ها و اندازه گیری موج سیل است. در این روش دو دستگاه تیکه نگاری صوتی در دو طرف رودخانه قرار می گیرند و با ارسال و دریافت امواج صوتی، خصوصیات جریان را اندازه گیری می کنند. در مطالعه ی حاضر محاسبه ی کمترین و بیشترین برد و دقت اندازه گیری سرعت جریان در رودخانه هایی با عرض های مختلف بررسی شده است. نتایج تحقیق حاضر نشان داد کمترین برد اندازه گیری با استفاده از ام-سیکونس درجه ی 7، برابر 19 متر است که در این فاصله دقت اندازه گیری سرعت جریان بسیار کم و حدود 20 سانتی متر بر ثانیه است. در روش تیکه نگاری صوتی با افزایش فاصله ی بین دستگاه های تیکه نگاری صوتی، دقت اندازه گیری افزایش می یابد. از این رو، دقت اندازه گیری سرعت جریان در فاصله ی 100 و 200 متری به ترتیب 5/3 و 2 سانتی متر بر ثانیه برآورد شد. همچنین، بیشترین برد اندازه گیری با استفاده از ام-سیکونس درجه ی 12 حدود 1955 متر با دقت 2/0 سانتی متر بر ثانیه به دست آمد. با توجه به مطالعات پیشین در خصوص پایش سیلاب با استفاده از این روش و ارزیابی روش یادشده در مطالعه ی حاضر، به کارگیری این روش به منظور پایش پیوسته ی جریان و اندازه گیری به هنگام موج سیل در رودخانه های عریض کشور برای کمک به تصمیم گیری مدیران منابع آب پیشنهاد می شود.

هدف از انجام پژوهش حاضر، شبیه سازی و بهینه سازی بهره برداری از منابع آبی شهرستان زاهدان طی 20 سال آینده تحت سناریوهای مختلف مدیریتی است. برای رسیدن به شرایط بهینه ی قطعی در این مسئله، حداقل سازی عدم تأمین نیازها و حداقل سازی برداشت از منابع آب زیرزمینی در قالب یک هدف و با استفاده از الگوریتم تک هدفه PSO بررسی شد. پس از ورود اطلاعات و صحت سنجی مدل شبیه ساز، پنج سناریو تعریف شده و نتایج به دست آمده از اجرای این سناریوها با یکدیگر مقایسه شد. نتایج تحقیق حاضر نشان داد در سناریوی مرجع با افزایش جمعیت، در سال های پایانی دوره ی شبیه سازی با تنش آبی مواجه خواهیم بود. سناریوی دوم، با تخصیص پساب تصفیه شده به مصارف صنعتی و فضای سبز، این نیازها به طور کامل تأمین شد. در سناریوی سوم با فرض بهره برداری از خط دوم انتقال آب از چاه نیمه، نیازهای شرب، صنعت و محیط زیست به طور کامل تأمین خواهند شد. در سناریوی بهینه متوسط تأمین نیازهای شرب در ماه های مرداد، تیر، خرداد و شهریور به ترتیب به میزان 19/4، 39/3، 21/3 و20/1 درصد افزایش یافت. نتایج نشان داد این الگوریتم بهینه سازی به خوبی توانسته است شکست ها را کاهش دهد. درنهایت، سناریوی ایده آل با ترکیب سناریوهای دوم و سوم و بر اساس مقادیر بهینه ی برداشت از منبع آب زیرزمینی تعریف شد. در این سناریو نیازهای شرب، صنعت و فضای سبز به صورت کامل و نیاز کشاورزی بیش از 95 درصد تأمین می شود. همچنین، میزان برداشت از منابع آب زیرزمینی در سناریوی بهینه و ایده آل به ترتیب 95/4 و 17 درصد نسبت به سناریوی مرجع کاهش یافت.

روش های مختلفی برای تخمین تبخیر و تعرق وجود دارد که عملکردشان در شرایط اقلیمی گوناگون، متفاوت است. هدف از تحقیق حاضر، بررسی روش های مختلف تبخیر و تعرق گیاه مرجع در اقلیم های مختلف ایران و اعتبارسنجی این روش ها با روش فائو-پنمن-مانتیث است. برای انجام کار از داده های هواشناسی 30 ساله (1988 2017) نُه شهر کشور (شهرکرد، ارومیه، مشهد، زاهدان، بندرعباس، اهواز، گرگان، رشت و ساری) استفاده شد. ابتدا تبخیر و تعرق مرجع به روش فائو-پنمن-مانتیث به صورت روزانه به دست آمد. سپس، مقادیر تبخیر و تعرق مرجع با 24 روش دیگر نیز محاسبه شد و با استفاده از شاخص های آماری جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین خطای مطلق (MAE)، نسبت میانگین(MR) و درصد خطای تخمین (PE) با روش فائو-پنمن-مانتیث مقایسه شدند. نتایج نشان داد در اقلیم سرد و نیمه خشک، سرد و معتدل، گرم و خشک، سرد و خشک و گرم و مرطوب به ترتیب شامل شهرهای ارومیه، شهرکرد، زاهدان، مشهد و اهواز مدل مک کینگ اصلاح شده، در اقلیم گرم و مرطوب بندرعباس مدل والیانتزاس 5 و در اقلیم های مدیترانه ای، نیمه مرطوب و مرطوب شامل شهرهای گرگان، ساری و رشت مدل دروگرز و آلن برآورد بهتر و نزدیک تری به روش فائو-پنمن-مانتیث داشتند. با توجه به امتیازهای داده شده به هر روش براساس شاخص ارزیابی MAE و RMSE، مدل های مک کینگ اصلاح شده، دروگرز و آلن، والیانتزاس و هارگریوز سامانی و براساس شاخص PE مدل های دروگرز و آلن، مک کینگ اصلاح شده، والیانتزاس و هارگریوز سامانی به عنوان مدل برتر انتخاب شدند.

اکوسیستم های تالابی طیف وسیعی از خدمات اکوسیستمی را برای انسان ها در پی دارند که در دهه های اخیر به دلیل استفاده ی بی رویه ی بشر از آنها، دچار اختلالات شدیدی شده اند و به علت افزایش جمعیت این روند رو به افزایش است. تالاب شور، شیرین و میناب از تالاب های ساحلی استان هرمزگان است که حیات روستاهای حاشیه ی آن وابسته به تالاب است. این تالاب در سال های اخیر توسط عوامل طبیعی و انسانی دچار آسیب هایی شده است که با توجه اهمیت اکولوژیکی، اقتصادی– اجتماعی و فرهنگی ای که دارد، لزوم حفاظت از آن بیش از پیش احساس می شود. آموزش محیط زیست بنیادی ترین شیوه در حفاظت از محیط زیست و سرآغاز بلوغ فکری بشر است که توسط آن، افراد جامعه خود را مسئول حفظ محیط زیست می دانند. به دلیل آموزش پذیر بودن نوجوانان، گروه هدف پژوهش حاضر دانش آموزان دختر متوسطه ی اول روستای تیاب بوده اند تا اثربخشی آموزش های زیست محیطی در مورد سه مؤلفه ی دانش عمومی، زمینه های تخریب و تهدید و چگونگی مشارکت جامعه ی محلی برای حفاظت از تالاب شور، شیرین و میناب روی آنان بررسی شود. روش تحقیق توصیفی و از نوع پیمایشی-مقطعی بوده و گردآوری اطلاعات از طریق پرسشنامه صورت گرفته است. روایی پرسشنامه مورد تأیید اساتید دانشکده ی محیط زیست بوده و ضریب آلفای کرونباخ توسط نرم افزار SPSS22 معادل 8/0 به دست آمده است که خوب بودن پایایی را نشان می دهد. از مقایسه ی نتایج پیش آزمون و پس آزمون دانش آموزان مشخص شد که آموزش های زیست محیطی تأثیر مثبت دارد و در نمره ی پس آزمون آنها در هر سه مؤلفه ی پرسشنامه، پیشرفت درخور توجهی دیده می شود.

بررسی تأثیرات تغییر اقلیم بر فرایندهای هیدرولوژیکی، به ویژه سیلاب های شهری، برای سازگاری و تعدیل آثار آن اهمیت زیادی دارد. در مطالعه ی حاضر، ابتدا با هدف ارزیابی وضعیت سیستم های زهکشی شهری، تأثیر تغییر اقلیم بر بارش های حدی ناحیه ی یکم منطقه ی 11 شهر تهران در دوره ی 2020-2049 با استفاده از 10 مدل AOGCM تحت دو سناریوی RCP2. 6 و RCP8. 5 بررسی شد. سپس، یک سناریوی میانه به عنوان حالت تجمیعی از نتایج تمام مدل های اقلیمی یادشده در نظر گرفته شد. پس از آن، با استفاده از نرم افزار SWMM وضعیت شبکه ی فرعی زهکشی منطقه در شرایط موجود و همچنین حالت میانه ی تمام سناریوهای یادشده در شرایط آتی بررسی شد. درنهایت، عملکرد شبکه با محاسبه ی شاخص های کارایی شامل اطمینان پذیری، برگشت پذیری، آسیب پذیری و پایداری ارزیابی شد. برای شبیه سازی سیلاب های منطقه، از رگبار طرح با دوره ی بازگشت پنج و 10 سال استفاده شد. نتایج شبیه سازی سیلاب نشان می دهد در شرایط فعلی با وقوع بارشی با دوره ی بازگشت پنج و 10 سال، در مجموع 25/23 درصد و در شرایط آتی حدود 22 درصد از طول کانال های منطقه دچار آب گرفتگی خواهند شد. شاخص پایداری شبکه نیز تحت تأثیر این بارش ها بررسی و مشخص شد. پایداری سیستم زهکشی منطقه در شرایط فعلی 89/77 درصد و در شرایط آتی تحت سناریوهای RCP2. 6 و RCP8. 5 به ترتیب 73/77 و 61/77 درصد است. به طور کلی، مشخص شد در دوره ی آتی تحت تأثیر هر دو سناریوی تغییر اقلیم حجم سیلاب و تعداد نقاط آب گرفتگی شبکه در مقایسه با شرایط کنونی افزایش چشمگیری نخواهد داشت.

در تحقیق حاضر با استفاده از شاخص های تغییرات هیدرولوژیکی IHA، تغییرات رژیم هیدرولوژیکی در دو دوره ی آماری «رژیم جریان طبیعی» و «رژیم جریان تغییریافته» در ایستگاه هیدرومتری نوده خاندوزه واقع در خروجی حوضه ی آبخیز تیل آباد (استان گلستان) بررسی شد. براساس روش IHA، در مجموع 67 پارامتر آماری توسط نرم افزار IHA7 محاسبه شد؛ این پارامترها به دو گروه شاخص های تغییرات هیدرولوژیکی IHA در محدوده ی هدف RVA و مؤلفه ی جریان محیط زیستی EFCs تقسیم شدند. به منظور تفکیک و تعیین میزان اختلاف معنا دار بین مقادیر میانگین دوره با رژیم جریان طبیعی نسبت به دوره ی رژیم جریان تغییریافته از آزمون رقم معنا داری استفاده شد. برای طبقه بندی رژیم جریان نیز روش طبقه بندی توسعه یافته توسط کوئسلاتی و همکارانش به کار برده شد. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد الگوی رژیم جریان آب سالانه طی دوره ی آماری 1346 تا 1395 از طبقه ی «رواناب دائمی PR» به «دائمی با سیلاب های ناگهانی PF» تغییر کرده است. فعالیت های انسانی در حوضه ی آبخیز تیل آباد سبب کاهش مقادیر جریان های کم، دبی حداقل و میانگین ماهانه، مدت زمان تداوم جریان، تعداد پالس های جریان های زیاد، مدت زمان تداوم سیلاب های کوچک و بزرگ، میانگین حداقل جریان های یک، هفت و 90 روزه و همچنین میانگین حداکثر جریان های هفت و 90 روزه در هر سال آبی شده و به عکس سبب افزایش مقدار و فراوانی دبی اوج سیلاب های کوچک و بزرگ، تعداد روزهای جریان با دبی صفر، فراوانی جریان های خیلی کم و میانگین حداکثر جریان یک روزه در هر سال آبی شده است. همچنین، تغییر مدت تداوم و زمان وقوع رخدادهای جریان های زیاد و خیلی کم سالانه را در پی داشته است.

مطالعات خودپالایی رودخانه ها، اطلاعات کمی مورد نیاز برای محاسبه ی بار آلودگی قابل تحمل در محیط طبیعی رودخانه را فراهم می آورد و همچنین به فهم کامل تر از فرایند های زیست محیطی منجر می شود. هدف اصلی پژوهش حاضر، مدل سازی کیفیت آب رودخانه ی دیواندره و کاهش آلودگی رودخانه از طریق تطابق بیشتر میزان ورود آلاینده ها در بازه های مختلف رودخانه با توان خودپالایی آن است. پژوهش حاضر به بررسی روند تغییرات خودپالایی رودخانه ی دیواندره برای پارامترهای اکسیژن محلول (DO)، اکسیژن خواهی بیولوژیکی (CBOD)، اکسیژن خواهی شیمیایی (COD)، اسیدیته (pH)، هدایت الکتریکی (EC)، دما و محاسبه ی درصد خودپالایی برای پارامتر های زوال پذیر BOD و COD پرداخته و به منظور پیش بینی چگونگی تغییرات آنها از مدل شبیه ساز کیفی QUAL2Kw استفاده شده است. به منظور ارزیابی و اعتباریابی نتایج مدل، از شاخص های آماری مربع تفاضلات (AME) و ریشه ی میانگین مربعات خطا (RMSE) استفاده شد. نتایج نشان می دهد به دلیل اﻓ ﺰ اﯾ ﺶ سکونتگاه های انسانی، ﺗ أﺛ ﯿ ﺮ ﻓ ﺎ ﺿ ﻼ ب ﻫ ﺎ ، رواناب های کشاورزی و همچنین ورود رودخانه های فرعی چم زرد و یول گشتی، وﺿ ﻌ ﯿ ﺖ زﯾ ﺴ ﺖ ﻣ ﺤ ﯿ ﻄ ﯽ رودﺧ ﺎ ﻧ ه ی دیواندره در بازه های انتهایی آن ﻧ ﮕ ﺮ ان ﮐ ﻨ ﻨ ﺪ ه اﺳ ﺖ و اقدامات کنترلی را ایجاب می کند. از میان دو پارامتر کیفی زوال پذیر بررسی شده، خودپالایی BOD به میزان 75 درصد بیشتر از COD است. همچنین، دقیق ترین شبیه سازی مربوط بهpH و در عین حال کمترین دقت شبیه سازی مختص به EC است.

تبخیر و تعرق در حوضه ی آبخیز یکی از اجزای اصلی چرخه ی آب و تخمین نیاز آبیاری است. هدف از پژوهش حاضر، تخمین تبخیر و تعرق مرجع (ETo) روزانه با استفاده از سیستم استنتاج تطبیقی عصبی-فازی (ANFIS) و مقایسه ی آن با مدل تجربی تورک است. داده های ورودی مدل تورک که شامل ساعت آفتابی، دمای هوا، رطوبت نسبی و سرعت باد مربوط به ایستگاه هواشناسی پلدختر می شود، از اداره ی کل هواشناسی استان لرستان دریافت شده و تبخیر و تعرق با استفاده از این روش به دست آمده است. داده های ورودی مدل (ANFIS) که شامل دمای میانگین، رطوبت میانگین وگرمای نهان تبخیر می شود، با استفاده از روابط به دست آمد و به مدل داده شد. نتایج به دست آمده از هر روش به طور جداگانه با تبخیر محاسبه شده در محل ایستگاه با استفاده از تشتک تبخیر مقایسه شد. در مطالعه ی حاضر عملکرد سیستم عصبی-فازی ((ANFIS بر مبنای الگوریتم بهینه سازی (PSO) در دستور کار قرار گرفت و نتایج به دست آمده رضایت بخش بود. کارایی رو ش های مقایسه شده با استفاده از آماره های ریشه ی میانگین مجذور خطا RMSE، میانگین مربعات خطا MSE و ضریب تعیین R2 ارزیابی شد. روش ANFIS-PSO فقط با سه پارامتر دمای میانگین، رطوبت میانگین و گرمای نهان تبخیر قادر به پیش بینی تبخیر و تعرق مرجع روزانه است و نسبت به مدل تجربی تورک دقت بیشتری دارد، به طوری که مقدار R2، RMSE، MSE به ترتیب برای مدل ANFIS 90/0، 65/2، 13/7 و برای مدل تجربی تورک به ترتیب 63/0، 26/6، 24/39 است.

تغییرات اقلیمی ناشی از افزایش غلظت گازهای گلخانه ای در دوره های آینده، سبب ایجاد تغییراتی در بارش و دما می شود و این تغییرات به عنوان بزرگ ترین معضل قرن 21 به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک است. از این رو، بررسی تغییرات اقلیمی دوره ی آتی و آسیب پذیری منابع آب نسبت به آن ضروری است. برای پیش بینی آثار تغییر اقلیم روی وضعیت هیدرولوژیک استان اردبیل، ابتدا مقادیر متغیرهای اقلیمی برای دهه های آینده و تحت سناریوهای اقلیمی پیش یابی شد. سپس، با استفاده از خروجی های به وجودآمده از ریزمقیاس نمایی داده های بزرگ مقیاس مدل گردش عمومی جوّ استفاده شده، به شبیه سازی و پیش بینی وضعیت هیدرولوژیک منطقه ی مطالعه شده اقدام شد. نتایج برگرفته از شبیه سازی ها توسط مدل بیلان بیان کننده ی تغییرات نامحسوس و غیر معنادار جریان سطحی کل در دوره ی آتی در حوضه های بررسی شده نسبت به دوره ی مرجع است. با این حال، تغییر در پارامترهای اصلی اقلیمی نظیر بارش و دما روی اجزای جریان سطحی تأثیراتی حدود 30 درصد دارد، به طوری که میزان جریان سطحی ای که روی زمین جاری می شود در تمامی سناریوها نسبت به دوره ی پایه کاهش می یابد که این امر ارتباط مستقیم با کاهش میزان بارش ها در دوره ی آتی و نیز افزایش متوسط دمای منطقه دارد. در مورد ذخیره ی آب زیرزمینی در منطقه نیز با توجه به کاهش محسوس بارش و نیز کاهش رطوبت در دسترس خاک و همچنین افزایش دما که به افزایش میزان تبخیر از سطح خاک منجر می شود، منطقه در دوره ی آتی تحت تمامی سناریوهای انتشار روندی کاهشی از خود نشان می دهد.

مدل های نفوذ آب کارکرد زیادی در پیش بینی رواناب در زمین های شیب دار دارند. دقت مدل ها در کنار نوع خاک به شرایط رطوبت اولیه وابسته است. پژوهش حاضر در سه نوع بافت خاک (لوم، لوم شنی و لوم رس شنی) با چهار سطح رطوبت اولیه هر یک در سه تکرار در دامنه ای با شیب 7 درصد در قالب طرح کاملاً تصادفی اجرا شد. در مجموع، 36 کرت آزمایشی شامل 12 کرت برای هر خاک به ابعاد 80 سانتی متر× 60 سانتی متر در دامنه احداث شد. ابتدا خاک داخل کرت ها با آب آبیاری اشباع شده و در فواصل زمانی یک، چهار، هفت و 10 روز پس از اشباع سازی، رطوبت جرمی خاک ها تعیین شد. سرعت نفوذ آب به خاک به روش استوانه ی مضاعف در هر کرت اندازه گیری شد. مدل های کوستیاکوف، کوستیاکوف-لوئیس، هورتون، حفاظت خاک آمریکا، گرین آمپت و فیلیپ بر داده های نفوذ برازش و دقت آنها با برخی شاخص های آماری ارزیابی شد. نتایج نشان داد سرعت نفوذ آب در خاک ها با تغییر مقدار رطوبت اولیه به شدت تغییر می یابد. این تغییرات در خاک لوم شنی و در مراحل اولیه ی نفوذ بارزتر بود. تغییرات زیادی از نظر سرعت نفوذ نهایی در خاک ها تحت تأثیر رطوبت اولیه رخ نداد و کمترین مقدار در خاک لوم رس شنی (90/1 میلی متر بر ساعت) و بیشترین مقدار در خاک لوم (75/3 میلی متر بر ساعت) مشاهده شد. هورتون مناسب ترین مدل توصیف کننده ی تغییرات زمانی نفوذ آب به خاک در سطوح مختلف رطوبتی بود، به طوری که بیشترین ضریب تبیین (99/0=R2) و کمترین مقدار ریشه ی میانگین مربعات خطا (RMSE= 0. 23 mm. h-1) و شاخص آکاییک (27/0= AIC) را نشان داد. مدل گرین-آمپت به شرایط متفاوت رطوبتی خاک حساس بود و ضعیف ترین برازش را بر داده های نفوذ نشان داد. از این رو، می توان از مدل هورتون برای بررسی تغییرات نفوذ آب به خاک تحت شرایط مختلف رطوبتی استفاده کرد.

مدیریت بوم سازگان های رودخانه ای و جریان آب لازم برای تداوم حیات و پایداری اکولوژیکی سیستم های وابسته به رودخانه، نیازمند به رسمیت شناختن جریان های زیست محیطی در سیاست ها و تصمیم های طرح های توسعه ی منابع آب و گنجاندن آن در برنامه های مدیریت حوضه ی آبخیز است. به این منظور، در پژوهش حاضر کاربرد روش های هیدرولوژیکی (تنانت، تسمن، منحنی تداوم جریان، اسمختین، آرکانزاس، انتقال منحنی تداوم جریان و مدل ذخیره ی رومیزی) و مدل اکوهیدرولیکی شبیه سازی مطلوبیت زیستگاه (سیفا) در ارزیابی جریان های زیست محیطی رودخانه ی قره سو واقع در استان گلستان در بازه ی ایستگاه های هیدرومتری غازمحله تا سیاه آب به ترتیب با دبی متوسط سالانه 26/0 و 92/1 مترمکعب بر ثانیه به منظور احیای زیستگاه، تجدید حیات طبیعی و حفظ تنوع زیستی تجزیه و تحلیل شدند. بررسی تأمین جریان مطلوب زیست بوم با مطالعات و اندازه گیری های میدانی روی مشخصات هیدرولیکی و کیفی رودخانه برای شناسایی شرایط مطلوب زیستگاه سیاه ماهی C. capoeta gracilisنشان داد حداکثر و حداقل رژیم جریان مورد نیاز برای حفظ اکوسیستم رودخانه ی قره سو با توجه به نیازهای اکولوژیکی در ماه های اردیبهشت و شهریور به ترتیب معادل 11/3 و 48/0 مترمکعب بر ثانیه، با میانگین سالانه 6/1 مترمکعب بر ثانیه (معادل 83 درصد جریان طبیعی رودخانه) است. نتایج پژوهش نشان می دهد استفاده از مقادیر به دست آمده از روش های ساده ی هیدرولوژیکی تنانت، اسمختین و منحنی تداوم جریان در برنامه ریزی منابع آب این رودخانه تهدیدهای زیست محیطی به دنبال خواهد داشت و در مقابل، مدل اکوهیدرولیکی سیفا می تواند یک ایده ی کلی از مطلوبیت زیستگاه را در بازه های مختلف رودخانه نسبت به تغییرات رژیم جریان طبیعی و دست یابی به شرایط جریان مطلوب و پایدار بودن اکوسیستم آبی فراهم کند.

تحقیق حاضر با استفاده از مدل های خانواده ی گامای تعمیم یافته امکان برآورد بارش را برای مناطق پربارش و کم بارش ایران طی دوره ی ترِ سال در ایستگاه های سینوپتیک سواحل دریای خزر در شمال کشور و سواحل جنوبی در خلیج فارس و دریای عمان طی دوره ی آماری 1986-2016 فراهم می سازد تا مدلی کاربردی را برای تفسیر و مدل سازی شرایط ترسالی در آینده پیشنهاد کند. مدل های استفاده شده در تحقیق حاضر شامل گامای تعمیم یافته (گامای سه متغیره)، گاما، وایبل و لوگ نرمال می شوند. برای انتخاب مدل، از معیار AIC و BIC و به منظور نکویی برازش، از آزمون K-S در محیط نرم افزاری R استفاده شده و پارامترهای توابع توزیع در هر ایستگاه برآورد شد. با توجه به مناسب ترین تابع توزیع در هر ایستگاه، بزرگی بارش ماهانه طی دوره ی تر سال در دوره ی بازگشت های 2 تا 100 سال در سواحل جنوبی و شمالی محاسبه شد. نتایج نشان داد تمامی ایستگاه ها در سواحل دریای عمان با تابع توزیع وایبل (WEI)، در مناطق مرکزی خلیج فارس با تابع توزیع گاما (GA) و در مناطق پربارش سواحل شمالی و غرب خلیج فارس با تابع توزیع گامای تعمیم یافته (GG) بهترین برازش را داشته اند. در سواحل عمان، تابع توزیع وایبل با مقدار پارامتر شکل و مقیاس کمتر از 11 و 5/0، در بخش مرکزی خلیج فارس تابع توزیع گاما با پارامتر شکل بین 20 تا 30 و پارامتر مقیاس بیش از 5/1 و در بخش غربی خلیج فارس و در سواحل شمالی کشور، تابع توزیع گامای تعمیم یافته با محدوده ی پارامتر شکل 31 تا 170 و محدوده ی پارامتر مقیاس 5/0 تا 5/1 بهترین برازش بر مقدار بارش در دوره ی ترِ سال را دار ند. تکنیک ها و نتایج ارائه شده در تحقیق حاضر، به عنوان مرجعی برای انتخاب تابع توزیع مناسب بر مقادیر بارش در دوره ی تر در سواحل شمالی و جنوبی ایران فراهم می آورد تا بتوان در آینده از آن به عنوان ابزاری برای پیش بینی و تصمیم گیری در مدیریت منابع آب در بخش کشاورزی بهره برد.

طراحی و اجرای سامانه های آبیاری معمولاً توسط افراد باتجربه و با صرف وقت، دقت و انرژی بسیار زیاد صورت می گیرد. این در حالی است که بهره برداری از سامانه های یادشده، توسط کشاورزانی صورت می گیرد که ضمن داشتن اطلاعات بسیار اندک در زمینه ی بهره برداری و نگهداری از سامانه های آبیاری، مدیریت کارآمد آبیاری، که بخش مهم بهره برداری از این سامانه ها هست را نیز به درستی انجام نمی دهند. به این منظور، پژوهش حاضر با هدف تعیین تأثیرات نظارت کارشناسی بر بهره برداری از سامانه های آبیاری قطره ای بر بازده و بهره وری آبیاری و همچنین ارزش اقتصادی آب در سال زراعی 1396 1397 در شهرستان فاریاب انجام شد. به این منظور، از اطلاعات جمع آوری شده از مزارع مجهز به سامانه ی آبیاری قطره ای نواری شامل دو محصول ذرت و گندم استفاده شد. در پژوهش حاضر، پروژه های مطالعه شده، در شرایط پیش از اجرای نظارت و پس از اجرای نظارت مطالعه شدند. نتایج نشان داد با اجرای نظارت بر بهره برداری سامانه های آبیاری قطره ای، مصرف آب آبیاری برای گندم و ذرت به ترتیب 1212 و 1533 مترمکعب در هکتار کاهش یافته و عملکرد محصول گندم و ذرت به ترتیب 1000 و 3400کیلوگرم در هکتار افزایش یافته است. علاوه بر آن، پس از اجرای نظارت بر بهره برداری، میزان آبیاری، برای گندم و ذرت به ترتیب میزان آبیاری 11 و 16 درصد و مقدار کاربرد آب 57/0 و 54/0 کیلوگرم به ازای هر متر مکعب افزایش یافت. همچنین، برای گندم و ذرت به ترتیب بهره وری اقتصادی 5/0 و 64/0، بهره وری فیزیکی-اقتصادی 6550 و 6820 ریال به ازای هر متر مکعب و بهره وری فیزیکی 41/0 و 82/0 بهبود یافت.

مدیریت ریسک خشکسالی، به استراتژی نیاز دارد. انتخاب مقیاس مکانی یکی از وجوه استراتژی است. در تحقیق حاضر پایش خشکسالی در مقیاس زیرحوضه بررسی شده و به دلیل حساسیت بیشتر محصولات دیم نسبت به خشکسالی، ارزیابی در مورد محصولات دیم انجام شده است. به این منظور، با استفاده از شبیه ساز SWAT، حوضه ی آبخیز خرم آباد به مساحت 2480 کیلومترمربع براساس همگنی بافت خاک، کاربری اراضی و ارتفاع، به 31 زیرحوضه تقسیم شد. شاخص اکتشاف خشکسالی RDI، متناسب با سال زراعی منطقه، در مقیاس زمانی نُه ماهه برای ارزیابی وضعیت خشکسالی کشاورزی طی مدت 1348 1396 در نظر گرفته شد. با استفاده از روش تیسن و نیز ایستگاه های هواشناسی موجود در محدوده ی مطالعه شده، باران و دمای هر یک از زیر حوضه ها، تخمین زده شد. همچنین، کاهش نسبی عملکرد محصولات دیم، تحت تأثیر هر یک از شدت های مختلف خشکسالی، محاسبه شد. مطالعه ی حاضر توانست مناطق مختلف حوضه را از نظر ریسک خشکسالی محصولات مختلف با یکدیگر مقایسه کند، به گونه ای که نشان داد ریسک تولید محصولات، در هر یک از زیرحوضه ها، متفاوت و دارای دامنه 14 تا 30 درصد است. به طوری که میانگین ریسک تولید گندم، جو، نخود و عدس، به ترتیب 2/21، 8/18، 4/17 و 18 درصد به دست آمد. در ضمن، تأثیر شدت خشکسالی بر عملکرد هر یک از محصول ها متفاوت بود. به این ترتیب که در خشکسالی متوسط 54 60، 47 55، 46 54، 47 57؛ خشکسالی شدید 63 70، 58 64، 49 60، 51 62 و خشکسالی بسیار شدید 75 82، 69 74، 59 68، 67 74 درصد، سبب کاهش عملکرد پتانسیل محصولات به ترتیب، گندم، جو، نخود و عدس شد.

مطالعه ی حاضر به تحلیل خطوط اصلی انتقال آب شهر کرمانشاه در غرب ایران به منظور پتانسیل سنجی قابلیت استحصال انرژی برای تولید برق می پردازد. همواره برای کاهش فشار آب در خطوط انتقال آب، از شیرها یا تانک های فشارشکن استفاده می شود، در حالی که می توان با استفاده از توربین های کوچک مقیاس از این انرژی بهره برد و بدون آثار جانبی به تولید برق تجدیدپذیر پرداخت. به این منظور، پنج خط آب رسانی اصلی شهر کرمانشاه بررسی شده است. با داشتن خصوصیات هیدرولیکی خطوط و مشخصات توپوگرافی آنها و بهره گیری از معادلات بقا و پس از تعیین افت های اصطکاکی طی مسیر، مقدار افت فشار محاسبه شده است. در ادامه، به محاسبه ی پتانسیل انرژی جریان آب در خطوط بررسی شده پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد از میان پنج خط آب رسانی مطالعه شده، خط انتقال آب گاوشان به تصفیه خانه ی شهید نظری، به عنوان منبع اصلی تأمین آب شهر کرمانشاه، پتانسیل بسیار مناسبی برای تولید برق دارد. بررسی نتایج نشان می دهد این خط مناسب نصب و احداث میکروتوربین های آبی است و می توان حدود 4/2 مگاوات برق از آن تولید کرد.

رویکرد پایداری به عنوانِ چارچوبی کارآمد برای مدیریت روستایی در برابر انواع مخاطرات محیطی از جمله خشکسالی محسوب می شود که نیازمند به کارگیری فنون سنجش پایداری است. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی وضعیت پایداری روستاهای حوضه ی آبخیز قلعه چایی شهرستان عجب شیر در برابر خشک شدن دریاچه ی ارومیه صورت پذیرفته است. پژوهش از نوع کاربردی بوده و روش گردآوری اطلاعات به صورت کتابخانه ای و میدانی بوده است. جامعه ی آماری پژوهش حاضر را 21185 نفر ساکن در 21 روستای این محدوده تشکیل داده است. حجم نمونه با استفاده از فرمول کوکران 380 نفر و به روش تصادفی ساده انتخاب شده است. یافته های پژوهش حاضر با استفاده از مدل بارومتر پایداری نشان داد از نظر پایداری زیست محیطی روستاهای بررسی شده طی سال های 1385 تا 1390 با کاهش پایداری برابر با 146/0-مواجه شدند و از نظر پایداری اجتماعی و پایداری اقتصادی به ترتیب افزایش نسبی 132/0 و 055/0 را تجربه کردند. در نهایت، روستای جوان قلعه با سطح پایداری 742/0 به عنوان پایدارترین روستا طی 15 سال اخیر بوده است و سپس روستاهای قوزولجه (666/0) و ینگجه (657/0) قرار دارند. همچنین، روستاهای چنار، محمودآباد و گنبد به عنوان ناپایدارترین روستاهای 15 سال اخیر بوده اند. یافته های آزمون کندال نشان داد بین موقعیت قرارگیری روستاها به دریاچه ی ارومیه از نظر دوری و نزدیکی با میزان پایداری آنها همبستگی مثبت و معناداری در سطح 577/0r= وجود دارد. در نهایت، با توجه به یافته های پژوهش حاضر، پیشنهادهای کاربردی در زمینه ی مقابله با خشکسالی و ارتقای وضعیت پایداری روستاها ارائه شده است.

به بخشی از بارندگی که توسط شاخ و برگ گیاهان گرفته می شود، برگاب گفته می شود. این بخش از بارندگی تبخیر می شود و به سطح زمین نمی رسد، بنابراین تأثیر زیادی بر بیلان آبی مناطق دارای پوشش گیاهی می گذارد. پژوهش حاضر در پردیس دانشگاه فردوسی مشهد طی مهرماه 1396 تا خرداد 1397 به منظور بررسی وضعیت ربایش تاجی بارش برای گونه های درمنه ی جارویی، ورک و اسپند انجام شد. هدف از تحقیق حاضر، بررسی میزان ربایش تاجی و نیز تأثیر مقدار و شدت بارش و درصد تراکم تاج پوشش گونه های درمنه ی جارویی، ورک و اسپند بر مقدار و درصد برگاب آنها طی دوره ی زمانی یادشده است. مقدار بارندگی در فضای باز و زیر بوته ها در گونه های یادشده پس از هر رویداد بارش اندازه گیری شد. همچنین، تراکم گونه ها طی فصل پاییز تا بهار به صورت عمودی از سطح تاج پوشش آنها تصویر برداری شده و با استفاده از نرم افزار Arc GIS 10. 3 محاسبه شد. براساس نتایج به دست آمده، طی وقایع بارشی اندازه گیری شده بیشترین درصد برگاب برابر با 57/79 درصد در آذرماه برای گونه ی اسپند و کمترین درصد برگاب برابر 09/7 درصد در بهمن ماه مربوط به گونه ی ورک است. مقدار کل برگاب سالانه برای گونه های درمنه ی جارویی، ورک و اسپند به ترتیب برابر 99/37، 83/30 و 32/54 میلی متر به دست آمد که به ترتیب معادل 35/ 27، 19/22 و 11/39 درصد بارش است. نتایج آنالیز رگرسیونی با استفاده از نرم افزار 16. 0 Spss نشان داد بین مقدار بارش با مقدار برگاب گونه های درمنه ی جارویی، ورک و اسپند و نیز فصل رشد گونه ی ورک با درصد برگاب آن در سطح 1 درصد، تداوم بارش با مقدار برگاب گونه های درمنه ی جارویی و اسپند و همچنین فرم رویشی گونه های مطالعه شده با مقدار برگاب آنها در سطح 5 درصد تفاوت معنا دار وجود دارد.

دشت قروه-دهگلان بزرگ ترین دشت استان کردستان است که از نظر کشاورزی اهمیت زیادی برای این استان دارد. در سال های اخیر با توسعه ی کشاورزی، تمایل به استفاده از کودهای شیمیایی افزایش یافته و آبخوان های این دشت را در معرض آلودگی قرار داده است. بنابراین، تعیین مناطق آسیب پذیر برای مدیریت نواحی در معرض خطر، امری ضروری است. در تحقیق حاضر آسیب پذیری آبخوان دشت قروه-دهگلان با استفاده از روش های DRASTIC، SINTACS و SI بررسی شده است. برای دست یابی به نتایج بهتر، روش های منفرد یادشده با روش های ترکیبی نظارت شده شامل مدل فازی ساجنو، الگوریتم ژنتیک و نیز روش های نظارت نشده شامل روش مربوط به شاخص همبستگی (CI) ترکیب شدند. نتایج نشان داد شاخص همبستگی هر سه روش ترکیبی بیشتر از روش های منفرد (DRASTIC، SINTACS و SI) است و بین روش های ترکیبی، مدل فازی ساجنو بیشترین شاخص همبستگی را دارد و همچنین ضریب همبستگی این روش از باقی روش های ترکیبی و منفرد بیشتر است. مدل فازی ساجنو توانست 37 درصد ضریب همبستگی و 7 درصد شاخص همبستگی را نسبت به نتایج بهترین مدل منفرد افزایش دهد. بنابراین، روش ترکیبی نظارت شده ی مدل فازی ساجنو برای ارزیابی آسیب پذیری آبخوان دشت قروه-دهگلان نسبت به بقیه روش ها بهتر است. براساس مدل فازی ساجنو، بخش های شمال غرب و جنوب شرق دشت پتانسیل آلودگی بیشتری نسبت به سایر مناطق آنجا دارند و باید محافظت بیشتری از این مناطق صورت بگیرد. بنابراین، می توان از روش ترکیبی نظارت شده ی مدل فازی ساجنو برای بررسی آسیب پذیری آبخوان های دیگر نیز استفاده کرد.

تحلیل و مقایسه ی شاخص های خشکسالی از جمله مطالعات مورد نیاز به منظور پایش و ارزیابی صحیح خشکسالی توسط شاخص های متعدد است. تا کنون شاخص های متعددی به منظور پایش این پدیده معرفی و به کار برده شده است. مقاله ی حاضر به مقایسه ی کارایی سه شاخص خشکسالی SPEI، SPI و SPTI به منظور پایش خشکسالی در استان چهارمحال و بختیاری پرداخته است. اساس کار مقایسه ی شاخص ها، استفاده از شبکه ی عصبی SOFM است که با استفاده از نتایج توپولوژی این شبکه می توان نتیجه گرفت آیا مقادیر شاخص ها در یک رسته ی داده ای قرار گرفته اند یا خیر؟ پس از آن، به تحلیل فراوانی طبقات خشکسالی و انواع تحلیل زمانی خشکسالی پرداخته شده است. نتایج نشان داد هر دو روش مقایسه ی عددی و شبکه ی عصبی SOFM با دقت زیاد می توانند خروجی های شاخص های خشکسالی را مقایسه و ارزیابی کنند. همچنین، براساس نتایج به دست آمده، در هر سه شاخص خشکسالی مد نظر، براساس تعداد وقوع خشکسالی به صورت ماهانه، بین سال های 1988 تا 1990 شدیدترین دوره ی تداوم خشکسالی اتفاق افتاده است. از سوی دیگر، شدیدترین خشکسالی رخ داده در مطالعه ی حاضر در سپتامبر 2003 براساس شاخص SPEI در ایستگاه بهشت آباد با مقدار 9/5-روی داده است. از دیگر نتایج مقاله ی حاضر، می توان به حساسیت بسیار زیاد شاخص خشکسالی SPEI نسبت به دو شاخص خشکسالی در برآورد سایر طبقات خشکسالی اشاره کرد.