تحقیقات منابع آب ایران
سال:1399 | دوره:16 | شماره:2 |تعداد مقالات:24

در این مطالعه استخراج راهبردهای مدیریتی مدل شکار-شکارچی برای حوضه آبریز دریاچه ارومیه توسعه داده شده است. مزیت اصلی این مدل، تخصیص متعادل آب بین ذینفعان در راستای رسیدن دریاچه به شرایط پایدار یعنی تراز اکولوژیک است. با توجه به گسترش کشاورزی در شمال غرب ایران، بررسی راهکار های قابل اجرا و به روز کاهش آب مصرفی در بخش کشاورزی حایز اهمیت می باشد. در این تحقیق ابتدا یک مدل پویایی سیستم ها شامل یک نمودار ذخیره-جریان طراحی شده است که در آن دریاچه ارومیه به عنوان بخش شکار و اراضی کشاورزی به عنوان بخش شکارچی به حساب آمده اند. سپس با توجه به اثرات عوامل مختلف به صورت پویا، به بررسی و تحلیل راهکارهای کاهش آب مصرفی کشاورزی پرداخته شده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که در بازه ی زمانی 2015 تا 2031 کاهش اراضی کشاورزی (یکپارچه سازی، کاهش تعداد کشاورزان و. . . ) به میزان 40 درصد، افزایش راندمان آبیاری کشاورزی (اصلاح الگوی کشت، مدرن سازی تجهیزات آبیاری، اصلاح روش های آبیاری و. . . ) به میزان 21 درصد و کاهش مساحت دریاچه به میزان 20 درصد، به ترتیب باعث افزایش تراز آب دریاچه به میزان 7/1، 8/0 و 5/0 متر می شوند. با اعمال سناریو های مذکور به صورت یکجا و هم زمان تراز آب دریاچه به میزان 3/4 متر افزایش پیدا کرده و دریاچه به تراز اکولوژیک خود (1274 متر) خواهد رسید.

در دهه های اخیر، سطح آب تالاب هورالعظیم/هورالهویزه (در مرز ایران و عراق) به عنوان یکی از منابع آب مشترک، به شدت کاهش یافته است. در حوضه های مشترک، در نظر گرفتن تعاملات بین سیستم های منابع آب در کشورهای حوضه آبریز، با استفاده از رویکرد سیستم پویا امکان پذیر است. مدل ارایه شده، تعاملات بین سیستم های منابع آب ایران، عراق و ترکیه را بدون در نظر گرفتن سیستم های اجتماعی-اقتصادی این کشورها، در حوضه مشترک تالاب هورالعظیم/هورالهویزه برای دوره 2016-2004 شبیه سازی نموده است که می تواند برای تحلیل سناریوهای مختلف در حوضه استفاده شود. به علاوه، این مطالعه سیستمی پویا را برای چندین تصمیم گیر با منافع مختلف، براساس یکپارچگی حوضه، توسعه داده است. صحت سنجی این مدل نشان داد مدل توسعه یافته، به منظور بازسازی رفتار پارامترهای مختلف درون سیستم، به خوبی واسنجی شده است. نتایج نشان می دهد که آب ورودی دجله به عراق از ترکیه، در دوره شبیه سازی، کاهش قابل ملاحظه ای داشته است. متعاقبا، ورودی به تالاب هورالعظیم/هورالهویزه، به طور متوسط در این بازه زمانی، 61 درصد کم تر از ظرفیت این تالاب بوده است. همچنین نتایج مدل برای دو سناریوی تکمیل پروژه GAP و کاهش 10 درصدی سطح زیر کشت، در هر سه کشور، نشان می دهد که آب ورودی به تالاب به ترتیب 400 میلیون مترمکعب کاهش و 1900 میلیون مترمکعب نسبت به 2020 افزایش می یابد. بطور کلی، از مدل ارایه شده می توان به عنوان ابزار پشتیبانی برای ارزیابی تصمیم های سیاست گذاران در منطقه استفاده نمود. در نتیجه، برای بهبود شرایط زیست محیطی، گزینه های مدیریتی باید با توجه به یکپارچگی حوضه های مشترک تعریف شوند.

در این مقاله برای بررسی اثرات تغییر اقلیم بر دبی و کیفیت آب ورودی به سد استقلال در حوضه آبریز میناب از مدل SWAT استفاده شده است. اثرات 4 سناریو (RCP2. 6، RCP4. 5، RCP6 و RCP8. 5) در 5 مدل GCM (GFDL-ESM2M، MIROC، IPSL-CM5A-LR، HadGEM2-ES و NoerESM1-M) بر دبی، نیترات و عملکرد محصول بررسی شد. طبق تحلیل ها و بررسی به عمل آمده تحت سناریوهای مختلف تغییر اقلیم بیشترین کاهش و افزایش میانگین بارش سالانه به ترتیب مربوط به سناریو RCP8. 5 و RCP6 مدل NoerESM1-M با میزان 8/34 و 2/37 درصد است. در وضع موجود سهم بارش در فصل زمستان 8/65، بهار 1/5، تابستان 8/1 و پاییز 4/27 درصد است. تغییر عملکرد محصولات بستگی به نوع محصول و دوره آبیاری آن دارد. به دلیل اینکه 77 درصد نیاز آبی محصول باقلا در زمستان است میانگین عملکرد این محصول 19 درصد افزایش می یابد، زیرا طبق نتایج مدل ها سهم بارش در زمستان 9 درصد افزایش می یابد. همچنین 75 درصد از نیاز آبی گندم و 44 درصد از نیاز آبی بادمجان در فصول پاییز و زمستان است که افزایش و ثبات بارش در این فصل ها باعث تغییرات اندک عملکرد این محصولات شده است. در مقابل 80 درصد نیاز آبی محصول ذرت در تابستان است و با توجه به کاهش شدید بارش در فصل تابستان (15 درصد)، عملکرد محصول ذرت 17 درصد کاهش داشته است.

تعداد زیاد پارامترهای ورودی مدل های بارش-رواناب و نبود درک فیزیکی از آن ها، کاربرد این مدل ها را به ویژه در مرحله واسنجی با مشکل مواجه می نماید. پژوهش حاضر با هدف بررسی عدم قطعیت ناشی از روش های مختلف برآورد نفوذ (Green-Ampt، SCS-CN، Exponential، Smith-Parlange، Initial-Constant و Deficit-Constant) بر هیدروگراف سیلاب شبیه سازی شده توسط مدل HEC-HMS و با استفاده از الگوریتم GLUE به انجام رسیده است. نتایج نشان که استفاده از هر کدام از روابط مختلف نفوذ، باند عدم قطعیت متفاوتی را بر هیدروگراف سیلاب شبیه سازی شده توسط مدل تحمیل می نماید. محاسبات انجام شده حاکی از آن است که در صورت استفاده از دو معادله نفوذ SCS و Smith-Parlange به علت دارا بودن بیشترین مقدار P-Factor (به ترتیب معادل 78/0 و 72/0) و کمترین مقدار ARIL (به ترتیب معادل 39/0 و 40/0)، عدم قطعیت کمتری بر خروجی مدل HEC-HMS می گردد. علاوه بر این، روابط مذکور به علت دارا بودن پارامترهای حساس کمتر از کارایی به مراتب بالاتری نسبت به دیگر روش ها برخوردار می باشند. برخلاف روش های مذکور، عدم قطعیت ناشی از کاربرد معادلات نفوذ Initial & Constant و Deficit & Constant برای برآورد هیدروگراف سیلاب نسبتا بالا بوده و درصد کمتری از داده های مشاهداتی در پهنای باند عدم قطعیت 95% قرار می گیرند. تحلیل حساسیت پارامترهای ورودی هر کدام از معادلات نفوذ با استفاده از آماره d روش غیرپارامتریک کلموگراف-اسمیرنوف نیز نشان داد که پارامترهایی که دارای توزیع با شیب زیاد و شکل کشیده ای هستند، به ترتیب دارای عدم قطعیت کم و زیاد می باشند.

تشخیص آلودگی ها در شبکه توزیع آب برای حفاظت از سلامت مصرف کنندگان ضروری است. شاخص های معمول کیفیت آب (کلر، pH. . . ) در واکنش به آلاینده ها، با تغییراتی مواجه می گردند که این تغییرات پویا می توانند تشخیص آلودگی در شبکه آب را تسهیل نمایند. در این پژوهش، پاسخ پارامترهای معمول کیفیت به رویداد آلودگی تزریق پتاسیم سیانید به شبکه توزیع آب مثال شماره سه EPANET 2. 0 مطالعه و از مدل EPANET-MSX برای مشاهده تغییرات کلر در پاسخ به ورود آلاینده استفاده می گردد. جانمایی بهینه حسگرها در شبکه توزیع آب با استفاده از ارتباط میان شبیه ساز EPANET-MSX و الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات در ساختار یک و دو هدفه انجام می گردد. اهداف مدلسازی در این تحقیق کاهش زمان تشخیص، افزایش درست نمایی تشخیص و کاهش حجم آب آلوده مصرفی، می-باشند که به صورت اهداف تک یا در قالب دو هدفه لحاظ گردیده اند. مطالعه نقش تعداد حسگرها از یک تا پنج حسگر در اهداف کاهش زمان تشخیص آلودگی، افزایش درست نمایی تشخیص و کاهش مصرف آب آلوده به ترتیب سبب کاهش زمان تشخیص از 22/36 به 41/17 ساعت، افزایش درست نمایی تشخیص از 8/28 به 6/68 درصد و کاهش مصرف حجم آب آلوده از 87/31 به 78/3 مترمکعب گردیده است. بررسی مسایل دو هدفه تعیین جانمایی بهینه حسگر در شبکه، بیانگر رابطه مستقیم 1-درست نمایی و زمان تشخیص آلودگی، 2-درست نمایی تشخیص و حجم مصرفی آب آلوده و 3-زمان تشخیص و حجمی مصرفی آب آلوده است. همچنین نتایج نشان دادند موقعیت گره هایی با تقاضای بالا و نحوه رخدادهای آلودگی شبکه بر جانمایی حسگرها اثرگذار هستند.

چنانچه نقشه ی شبکه ی رودخانه ی یک منطقه به طور مناسب برای مدل سازی فرایندهای انتقال آب یا املاح در اختیار نباشد، این شبکه را می باید با استفاده از الگوریتم های استخراج شبکه ی رودخانه و با تعیین مساحت بحرانی به عنوان پارامتر کلیدی ورودی استخراج کرد. هدف این پژوهش، (1) استخراج مساحت بحرانی در حوضه های آبریز درجه دوم و سوم ایران و (2) بررسی ارتباط بین آن با ویژگی های فیزیکی-اقلیمی حاکم بر حوضه ها با هدف تعیین مهمترین عوامل کنترل کننده ی مساحت بحرانی بوده است. به این منظور، نزدیکترین مساحت بحرانی به واقعیت در هر یک حوضه های آبریز درجه دوم و سوم ایران با مقایسه ی چگالی زهکشی شبکه ی رودخانه ی استخراج شده به کمک روش D8 و چگالی زهکشی آخرین نسخه ی شبکه ی رودخانه های کشور به عنوان نقشه ی مبنا تعیین گردید. طبق نتایج، قدرت تفکیک مکانی مدل رقومی ارتفاعی از 30 متر تا 300 متر تاثیر قابل ملاحظه ای در تخمین مقدار مساحت بحرانی ندارد. همچنین، مساحت بحرانی با میزان نفوذ پذیری و درجه ی فرسایش خاک، رابطه ای مستقیم و با تراکم پوشش گیاهی، رابطه ای معکوس دارد. مقدار مساحت بحرانی در اقلیم های معتدل، بزرگتر و در نواحی گرم تر، کوچکتر است. همچنین، افزایش مقدار شیب متوسط حوضه و ارتفاع متوسط بارش سالانه، باعث کاهش مقدار مساحت بحرانی می شود. با این وجود، همبستگی بین مساحت بحرانی با تمام کمیت های فیزیکی و اقلیمی بررسی شده غیرمعنادار است که این مشاهده حاکی از لزوم استخراج مساحت بحرانی حاکم بر یک حوضه ی آبریز از روش هایی به غیر از روابط فیزیکی-ریاضی می باشد.

عملکرد مناسب یک شبکه جمع آوری فاضلاب وابستگی زیادی به برنامه مدیریت آن دارد. در همین راستا، اولویت بندی بازرسی اجزای این شبکه ها بخش مهمی از برنامه مدیریت آن است و توجه به آن می تواند در بهبود عملکرد آن زیرساخت تاثیر فراوانی داشته باشد. در تحقیق حاضر پس از تعیین عوامل تاثیرگذار در روند زوال سازه ای اجزای شبکه جمع آوری فاضلاب و تعریف شاخص های مربوطه و تعیین نحوه امتیاز دهی به هر شاخص، شاخص ها دسته بندی شدند. پس از آن، برای تخمین وضعیت اجزا با استفاده از شاخص های سازه ای تعریف شده و داده های ویدیومتری، مدل زوال بر مبنای رگرسیون لجستیک چندجمله ای توسعه داده شد. به علاوه، شاخص های ارزیابی هیدرولیکی و محیطی فاضلابرو ها نیز معرفی و دسته بندی شدند. در نهایت برای انجام فعالیت های بازرسی، شاخص های سازه ای، هیدرولیکی و محیطی در سناریو های مختلف با یکدیگر ترکیب شدند و برنامه اولویت بندی انجام شد. با پیاده سازی مدل معرفی شده در این تحقیق بر روی بخشی از شبکه فاضلاب شهر تهران مشخص شد که 2/0 درصد از طول لوله ها در شرایط عالی و 3/3 درصد در شرایط خیلی بد بوده و مابقی در شرایطی مابین این دو حالت قرار دارند. طبق نتایج آنالیز حساسیت بر روی ضرایب شاخص ها، شاخص سازه ای اثرگذارترین شاخص در برنامه اولویت بندی منطقه مورد مطالعه تشخیص داده شد و تعیین دقیق این ضریب باید مورد توجه قرار گیرد.

عدم قطعیت پارامترهای مدلهای بارش-رواناب، منابع اصلی عدم قطعیت در پیش بینی بهنگام سیل می باشند. در این مقاله از روش مونت کارلو برای تعیین عدم قطعیت هیدروگراف سیلاب پیش بینی شده بعلت عدم قطعیت در پارامترهای کالیبراسیون مدل بارش-رواناب در حوضه دز در جنوب غربی ایران استفاده شده است. بارش و دمای هوا با بکارگیری مدل پیش بینی و تحقیقات آب و هوا (WRF) پیش بینی شد. برای پیش بینی سیلاب متناظر با بارش و دمای هوای پیش بینی شده، از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS استفاده شد. برای مدلسازی تلفات، تبدیل بارش به رواناب و روندیابی جریان در آبراهه ها به ترتیب از روش های شماره منحنی SCS، هیدروگراف واحد کلارک و ماسکینگام-کانج استفاده شد. نتایج نشان می دهد که بهترین طرحواره در مدل WRF برای پیش بینی بارش و دمای هوای ساعتی در حوضه دز MYJLG است. بنابراین طرحواره لایه مرزی MYJ، طرحواره خردفیزیک ابر Lin و طرحواره تابشی GODDARD بهترین عملکرد در پیش بینی سیل در حوضه دز را دارد. علاوه بر این نتایج این تحقیق نشان می دهد که با در نظرگرفتن عدم قطعیت همزمان در تمام پارامترها، عدم قطعیت در دبی اوج هیدروگراف سیل پیش بینی شده بیشتر از عدم قطعیت در حجم هیدروگراف است. بطوری که عدم قطعیت در دبی اوج و حجم هیدروگراف سیل پیش بینی شده بعلت عدم قطعیت تمامی پارامترها به ترتیب برابر با 5/32 و 2/21 درصد است. بنابراین با کمبود مراحل پیش بینی و هشدار سیل بر مبنای ریسک، به کمیت درآوردن عدم قطعیت، اطلاعات اضافی در مورد پیش بینی ها فراهم کرده که به تصمیم گیرندگان کمک می کنند تا به نحو مناسبتر تصمیم بگیرند.

برآورد دقیق جریان رودخانه های حوضه های آبریز نقش مهمی در مدیریت منابع آب به ویژه تصمیمات صحیح در مواقع سیلاب و خشکسالی دارد. در سالهای اخیر جهت برآورد جریان رودخانه ها روش های متنوعی در هیدرولوژی معرفی شده که مدل های هیبریدی هوش مصنوعی از مهم ترین آن ها است. در این پژوهش یک روش پیشنهادی هیبریدی تحت عنوان ماشین بردار پشتیبان-الگوریتم گیاهان مصنوعی مورد بررسی قرار داده و نتایج آن با مدل ماشین بردار پشتیبان-موجک مقایسه گردید. به منظور برآورد دبی رودخانه های حوضه آبریز دز، از آمار آبدهی روزانه ایستگاه های هیدرومتری واقع در بالادست سد طی دوره آماری(1397-1387) استفاده شد. معیارهای ضریب تبیین، ریشه میانگین مربعات خطا، میانگین قدر مطلق خطا و ضریب نش ساتکلیف برای ارزیابی و مقایسه مدلها مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد ساختارهای ترکیبی نتایج قابل قبولی در مدلسازی دبی رودخانه ارایه می نمایند. مدل هیبریدی پیشنهادی ماشین بردار پشتیبان-گیاهان مصنوعی با ضریب همبستگی (985/0-933/0R=)، ریشه میانگین مربعات خطا (m3/s088/0-008/0RMSE=)، میانگین قدرمطلق خطا (m3/s040/0-004/0MAE=) و ضریب نش ساتکلیف (995/0-951/0NS=) عملکرد بهتری در تخمین جریان داشته و می تواند در زمینه پیش بینی دبی روزانه رودخانه ها مفید باشد.

خشکسالی هیدرولوژیکی پدیده ای است که در اثر کاهش عرضه منابع آب سطحی و زیرزمینی رخ می دهد و به دلیل وابستگی بخش کشاورزی به ذخیره رطوبتی خاک، قبل از هر چیز این بخش را تحت تاثیر خود قرار می دهد. بنابراین، تحلیل اثرات این پدیده برای مدیریت و برنامه ریزی بهتر منابع آب موجود در بخش کشاورزی حایز اهمیت است. در این مطالعه برای تحلیل اقتصادی اثرات بالقوه خشکسالی هیدرولوژیکی ناشی از کاهش عرضه منابع آب بر وضعیت کشاورزی، بازده درآمدی و مصارف آبی کشاورزان استان تهران از الگوی برنامه ریزی ریاضی مثبت چند دوره ای (MP-PMP) و اطلاعات آماری مربوط به دوره پنج ساله 1397-1392 استفاده شد. نتایج نشان داد که الگوی فعلی کشت در استان تهران بهینه نیست و با رخداد خشکسالی، تمایل کشاورزان برای توسعه سطح زیرکشت محصولات پرآب هندوانه و آفتابگردان کاهش می یابد. همچنین، نتایج نشان داد که در شرایط رخداد خشکسالی هیدرولوژیکی حدود 13/9 درصد تقاضای آب بخش کشاورزی استان تهران بدون پاسخ مانده و تامین نخواهد شد که این امر موجبات تغییر الگوی کشت در منطقه را فراهم می کند. کاهش 28/7 درصدی بازده درآمدی کشاورزان و افزایش 2/38 درصدی ارزش اقتصادی آب آبیاری نسبت به دوره مبنا از دیگر پیامدهای وقوع خشکسالی هیدرولوژیکی در استان تهران است. به طور کلی، نتایج گویای آن است که با وقوع خشکسالی الگوی کشت زراعی به نفع محصولات با نیاز آبی پایین تر و سود بالاتر تغییر می کند، ولی در مورد محصولات گوجه فرنگی و ذرت دانه ای علی رغم نیاز آبی بالا به دلیل وجود کشاورزی تلفیقی در منطقه، کاهش سطح زیرکشت کمتری مشاهده می گردد.

این پژوهش به ارزیابی تغییرات منحنی های شدت-مدت-فراوانی1 در آینده با مدل منطقه ای PRECIS پرداخته و برای تعیین عدم قطعیت پیش بینی از مدل K-NN WG استفاده می نماید. از سناریوی تغییر اقلیم تاریخی که از تصویر شرایط کنونی در آینده بدست آمد برای تولید حد پایین و از سناریوی انتشار B2 به عنوان سناریوی مرطوب برای تولید حد بالای باند اعتماد پیش بینی استفاده گردید. در مدل WG از دو مکانیزم برزدن2 و ایجاد آشفتگی3 برای تولید داده های تصادفی استفاده گردید. مطالعه موردی در بر روی ایستگاه مهرآباد تهران برای دوره تاریخی 1999-1959، دوره پیش بینی 2100-2070، برای زمان تداوم رگبار تا 3 ساعت و دوره های بازگشت2، 5، 10، 20، 50 و 100 ساله صورت گرفت. مقایسه دو سناریوی تغییر اقلیم و شرایط پایه منحنی های شدت مدت فراوانی نشان دهنده ی افزایش مقادیر و همچنین شدت بارش های حدی بود به طوری که بیشینه بارش برای تداوم 10 دقیقه تا 3 ساعت در آینده تحت سناریوهای تاریخی و مرطوب به ترتیب 26 و 31 درصد نسبت به زمان فعلی افزایش یافت. مقایسه بین سناریوی مرطوب و تاریخی به طور میانگین نشان دهنده ی 8/4 درصد اختلاف بین این دو سناریو بود. اختلاف کم میان مقادیر حاصل از سناریوی تاریخی به عنوان حد پایین تغییرات و سناریوی مرطوب به عنوان حد بالای تغییرات رگبارهای حدی در آینده، اولا نشان دهنده دقت مناسب مدل PRECIS در شبیه سازی بارش برای منطقه مطالعاتی بوده و ثانیا نشان دهنده افزایش محتمل شدت رگبارهای طراحی مورد استفاده برای مقاصد مدیریت سیلاب شهری می باشد.

سیگنال های آب و هوایی با منشا خارجی به نام پیوند از دور نیز می توانند موجب تغییرات شرایط آب و هوایی شوند و از این طریق بر روی منابع آب زیرزمینی تاثیر گذارند. هدف از انجام پژوهش حاضر پیش بینی تاثیر الگوهای پیوند از دور بر نوسانات سطح آب زیرزمینی دشت گرمسار می باشد. برای انجام این تحقیق از آمار چاه های مشاهداتی، پارامترهای آب و هواشناسی منطقه و همچنین 16 شاخص پیوند از دور طی یک دوره ی آماری 1372 تا 1395 استفاده گردید. برای آنالیز حساسیت و تعیین ترکیب بهینه ورودی ها برای مدل سازی از آزمون گاما استفاده گردید. مدلسازی با رگرسیون چندگانه و همچنین شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چندلایه (MLP) با دو الگوریتم لونبرگ-مارکوارت و تنظیم بیزین انجام گرفت. نتایج آنالیز حساسیت ورودی های مدل با آزمون گاما نشان داد، که از بین پارامترهای آب و هوای منطقه، پارامتر دمای حداکثر ایستگاه فیروزکوه و شاخص های پیوند از دور SOI، EA، NP و WP بیشترین تاثیر را در بین ورودهای منتخب داشته اند. همچنین بهترین مدل، روش شبکه عصبی با الگوریتم یادگیری تنظیم بیزین می باشد، که در مرحله تست مدل در چاه سردره، مقدار خطایی برابر 36/0 و ضریب تبیین 93/0 و در چاه شماره 26 این مقدار به ترتیب برابر 038/0 و 85/0 می باشد. همچنین نتایج بدست آمده نشان داد، که استفاده از شاخص های دور پیوندی برای پیش بینی نوسانات سطح آب زیرزمینی در چاه سردره، میزان خطا را 6/5 درصد و در چاه شماره 26، تا 24 درصد کاهش می دهد.

مدل های ماهانه بیلان آب (مدلهای بارش رواناب در مقیاس ماهانه) از ابزارهای اصلی در برنامه ریزی بلند مدت منابع آب محسوب می شوند. ساختار اصلی این مدل ها شامل معادلات پیوستگی ذخیره رطوبتی خاک، جریان زیرسطحی و آب زیرزمینی است. با توجه به پیچیدگی فرایند شکل گیری و منشاهای متفاوت جریان، مدل های بارش رواناب دارای ساختارهای متفاوت هستند که بر اساس شرایط حوضه آبریز مورد مطالعه نیاز به اصلاح، ساده سازی و بازنگری دارند. در صورت وجود منشا کارستی در حوضه مطالعاتی، به دلیل اهمیت آن در تامین آب شرب نمی توان به سادگی آن را در مدلسازی نادیده گرفت. به دلیل پیچیدگی فرایند تشکیل رواناب با توجه به شرایط ساختاری زمین شناسی در حوضه های آبریز کارستی و اهمیت سازندهای کارستی، توسعه مدل های مفهومی و نزدیک کردن فرایند مدل به واقعیت فیزیکی حوضه اهمیت بسیاری دارد. در این تحقیق ساختار مدل مخزنی روزانه SAM برای بهبود پیش بینی جریان پایه و رواناب خروجی ماهانه در حوضه های کارستی کازرون و دشت برم اصلاح شده و سپس نتایج مدل اصلاح شده (SAM-KARST) با مدل اولیه (SAM) مقایسه و عملکرد مدل پیشنهادی ارزیابی شده است. نتایج بهبود نسبی شاخص های عملکردی (حدود 10 درصد) مدل SAM-KARST در مقایسه با مدل SAM را برای حوضه آبریز مطالعاتی نشان داد. با در نظر گرفتن مخزن مفهومی برای منشا کارست در مدل، میزان سهم جریان پایه به صورت بارز افزایش و به بالای 70 درصد رسید که آن نشان دهنده نقش مهم منشا کارست در تامین جریان پایه می باشد.

خشکسالی بعنوان یک وضعیت کمبود آب طولانی مدت، موضوعی چالش برانگیز در مدیریت منابع آب می باشد. این پدیده یکی از بلایای طبیعی پرهزینه و کمتر شناخته شده می باشد. تاکنون اغلب مطالعات خشکسالی بصورت تحلیل های تک-متغیره و دومتغیره بوده است. در این پژوهش به تحلیل سه متغیره خشکسالی در شرق ایران برای 13 ایستگاه هواشناسی در دوره آماری 2017-1971 پرداخته شد. جهت استخراج پارامترهای شدت، مدت و پیک خشکسالی از شاخص SPImod استفاده گردید. در این راستا، قابلیت دوازده تابع مفصل کلایتون، فرانک، گالامبوس، پلاکت، گامبل-هوگارد، علی-میخاییل-حق، فارلی-گامبل-مورنگسترن، HRT، فیلیپ-گامبل، جوی، گامبل-بارنت و سارمونف جهت ایجاد توزیع توام سه متغیره مورد آزمون قرار گرفت. برای این منظور، از روش تو در تو برای اتصال توابع مفصل دوبعدی و ایجاد تابع توزیع توام سه بعدی استفاده شد. جهت تعیین تابع مفصل برتر در هر ایستگاه، از آماره های میانگین مربعات خطا (RMSE)، نش ساتکلیف (NSE) و همچنین حداکثر درست نمایی (ML) استفاده شد. نتایج حاصل نشان داد که تابع مفصل HRT بهترین عملکرد را در ایجاد توابع توزیع دومتغیره و سه متغیره دارد. همچنین نتایج نشان داد که استفاده از شاخص SPImod تا حدود زیادی معایب SPI متداول را برطرف می کند و تغییرات فصلی بارش را در محاسبه شاخص SPI لحاظ می-نماید. نتایج شاخص SPImod نشان داد که بیشترین درصد تعداد ماه های خشک مربوط به ایستگاه سبزوار با 52 درصد و کمترین آن مربوط به ایستگاه تربت حیدریه 35 درصد بود که بترتیب بعنوان مناطقی که بیشتر و کمتر در معرض خشکسالی قرار گرفته اند، شناخته شدند.

بیش از نیم قرن است که توسعه منابع آب با هدف دستیابی به رفاه اجتماعی در ایران دنبال می شود. سدها و شبکه های آبیاری و زهکشی پایین دست این سازه ها مهم ترین نمادهای این تفکر و رویکرد به توسعه بوده و هستند. سیاست توسعه ای ماموریت هیدرولیکی، رویکردی به توسعه است که ایجاد زیرساخت های هیدرولیکی توسط دولت ها را پیشنهاد می کند. این سیاست توسعه منابع آب برخاسته از ایده هر قطره آب که از خشکی ها به دریا سرازیر می شود، هدر رفت آب است در نیمه دوم قرن نوزدهم میلادی مصادف با نیمه دوم قرن سیزدهم شمسی متولد شد. در ایران، توسعه سازه های هیدرولیکی از طریق قوانین و برنامه های پنج ساله توسعه، دیکته و توسط دولت انجام می شود. در این پژوهش با انجام یک مطالعه تطبیقی، روند تاریخی توسعه منابع آب و رویکرد به توسعه منابع آب در ایران با ماموریت هیدرولیکی مقایسه و نتیجه گرفته شد که توسعه منابع آب ایران بر مبنای ماموریت هیدرولیکی پایه گذاری شده است. در این پژوهش، شبکه های آبیاری به عنوان یکی از نمادهای توسعه منابع آب مورد توجه قرار گرفته شده است.

آشکار شدن تغییرات اقلیمی و اثر آن بر بخش های مختلف چرخه آب، ضرورت آگاهی از وضعیت منابع آب به منظور مدیریت صحیح منابع را تاکید می کند. در مطالعه حاضر با استفاده از مدل هیدرولوژیک WetSpa به بررسی اثرات تغییر اقلیم بر رواناب حوضه آبریز شازند پرداخته شده است. در این تحقیق ابتدا مدل WetSpa برای حوضه، اجرا و واسنجی شد و سپس خروجی مدل CanESM تحت سه سناریو انتشار وارد مدل ریزمقیاس SDSM گردید و داده های هواشناسی سال های آتی دریافت شد و در نهایت تغییر رواناب حوضه مورد مطالعه در سال های آتی با استفاده از مدل هیدرولوژیک تهیه شده، تعیین گردید. نتایج مدل CanESM2 نشان داد که در اکثر ایستگاه ها مقادیر دما افزایش و میزان بارش کاهش می یابد که از این بین، سناریو RCP 8. 5 تغییرات بیشتری را نشان می دهد. نتایج حاصل از شبیه سازی رواناب تحت سناریوهای تغییر اقلیم حاکی از کاهش میزان رواناب است که مقدار برای سناریوهای RCP 2. 6، RCP 4. 5 و RCP 8. 5 برابر 53/5، 89/13 و 1/25 درصد می باشد. همچنین همخوانی بالای هیدروگراف های محاسبه ای و مشاهده ای بخصوص برای جریان های بالا، طبق شاخص ناش-ساتکلیف (به ترتیب 92 و 86 درصد برای دوره واسنجی و اعتبارسنجی) تاکید بر قابلیت بالای مدل WetSpa در شبیه سازی حوضه آبریز شازند دارد.

در طرح های عمرانی شهری، اندرکنش جریان آب های زیرزمینی و سازه های زیرسطحی از جمله دیوارهای آب بند، حایز اهمیت است. استفاده از رویکرد مدلسازی برای بررسی این اندرکنش ها می تواند در برنامه ریزی برای اجرا و پیش بینی راهکارهای کاهش اثرات نامطلوب راهگشا باشد. در این مطالعه، کد عددی MODFLOW با بسته HFB جهت شبیه سازی سه بعدی سیستم آب زیرزمینی یک محدوده شهری واقع در شهر کربلا، کشور عراق، با در نظرگرفتن لایه بندی و ناهمگنی زمین شناسی منطقه و دیوارهای آب بند ساخته شده، به کار رفته است. دیوارهای آب بند بتنی با عمق 40 متر با هدف کاستن موضعی سطح تراز آب زیرزمینی برای ساخت اماکن در زیر سطح زمین اجرا شده اند. در فرآیند واسنجی و اعتبارسنجی، از داده های اندازه گیری سطح تراز آب زیرزمینی در 28 چاه مشاهداتی از بهمن ماه 1395 تا مهرماه 1397 استفاده شده است. هدف مورد نظر، بررسی اندرکنش جریان آب های زیرزمینی و ساخت آب بندهای بتنی مبتنی بر طرح های توسعه است. نتایج نشان می دهد که در توسعه فازهای موردنظر، تغییرات سطح تراز آب زیرزمینی تا بیش از یک متر نیز نسبت به شرایط قبل از توسعه در پشت دیوارهای آب بند رخ می دهد. برای نمونه، در شرایط فاز ساخته شده، تغییرات سطح تراز آب زیرزمینی بین 55/0-(حداکثر افت) تا 44/0 متر (حداکثر افزایش) می باشد در حالی که با تکمیل کامل فازها، این تغییرات بین 06/1-(حداکثر افت) تا 14/0 متر (حداکثر افزایش) خواهد شد. ممانعت از ورود آب به بخش های تحتانی اماکن و حفظ پایداری سازه های مجاور از مواردی است که باید با اتخاذ راهکارهای فنی و مدیریتی پیشنهاد شده در این مطالعه مدنظر قرار گیرد.

تالاب ها اکوسیستم های ارزشمندی هستند که خدمات زیادی را برای حفظ حیات ذی نفعان ارایه می دهند. این اکوسیستم ها باید در برابر تخریب های گسترده ناشی از تغییرات انسانی و اقلیمی محافظت بشوند. پایش و احیای این تالاب ها نیازمند اطلاعاتی از همه پارامترهای اکولوژیک آن است. اما فراهم کردن این اطلاعات به دلیل سطح گسترده آنها و پیچیدگی پوشش آن دشوار است. در این مقاله از قابلیت های داده های رادار دهانه مصنوعی برای تهیه نقشه پوشش اراضی تالاب هامون هیرمند در چهار تاریخ شامل سه تصویر در دوره آبگیری تالاب و یک تصویر در دوره خشک بودن آن استفاده شد. ابتدا میزان پراکنش امواج رادار از پوشش اراضی بررسی شد. سپس، تصاویر بوسیله روش ماشین پشتیبان برداری طبقه بندی شد. نتایج این مقاله نشاندهنده توانایی داده های رادار در تهیه نقشه پوشش گیاهی همراه با آب و طبقات مختلف آن و روند تغییرات این نوع از پوشش اراضی است. همچنین این نتایج نشان داد این تصاویر در مطالعه گیاهان خشک در زمان خشک شدن منابع آب توانمند هستند. نتایج این مقاله در پایش تالاب ها و فراهم کردن داده برای مدیریت و حفاظت اکوسیستم های آبی ارزشمند است.

آب زیرزمینی حیاتی ترین منبع تامین آب در ایران است که بهره برداری پایدار از آن، از ضروریات اجتناب ناپذیر محسوب می شود. متاسفانه در چندین دهه گذشته، منابع آبی کشور ازنظر کمیت و کیفیت در وضعیت بحرانی است و تشدید افت سطح آب زیرزمینی در آبخوان ها ممنوعیت بیش از 403 محدوده از 609 محدوده مطالعاتی و کسری مخزن تجمعی 135 میلیارد مترمکعب را به دنبال داشته است. در سال 1393، اجرای طرح احیاء و تعادل بخشی منابع آب زیرزمینی کشور باهدف متعادل کردن میزان برداشت آب به تصویب رسید. علی رغم تلاش های وزارت نیرو طی 5 سال اخیر ذیل این طرح، روند تراز آب های زیرزمینی همچنان نزولی است. بنابراین در فاز بعدی اجرای این طرح نیاز به یک ارزیابی عملکرد و یافتن دلایل عدم موفقیت است. در این مقاله از رویکرد ارزیابی از طریق مطالعات تطبیقی با هدف استفاده از الگوهای جهانی در بازنگری طرح احیا و تعادل بخشی و تغییر در اجرای برنامه های مدیریتی، جهت بهره وری بهتر این طرح و تغییر رویکرد برداشت از منابع آب زیرزمینی در کشور، استفاده شده است. لذا کشورهای پیشتاز (آمریکا، اسپانیا و هند) در زمینه برنامه های مدیریت پایدار منابع آب جهت انجام مطالعات تطبیقی مشخص شده است. بر اساس تجربیات سایر کشورها، به منظور افزایش اثربخشی طرح احیاء و تعادل بخشی، به عنوان موثرترین عامل نیاز به اصلاح ساختار حکمرانی آب و مشارکت جوامع محلی است و بدون دخالت عموم مردم و یا جامعه هدف، نمی توان دسترسی به نتیجه ملموسی در زمینه مدیریت بهینه منابع آب و احیای آبخوان ها را متصور شد. همچنین اعمال مدیریت یکپارچه و انطباقی منابع آب الزامی است.

تحولات اقتصادی و اجتماعی، تنوع و افزایش نیازهای آب را به همراه داشته است. محدودیت منابع آب تجدیدپذیر حوضه های آبریز ممکن است در بسیاری از موارد عامل محدودکننده رشد نیازهای آب نبوده و استمرار افزایش مصارف و به تبع آن جابه جایی حقوق آب و بازتخصیص را به دنبال داشته باشد. بازتخصیص به طور کلی ظرفیتی برای مدیریت تقاضای آب برای مواجهه با کم آبی است؛ اما سازوکار آن می تواند متنوع باشد. وضعیت حکمرانی و حقوق آب مناطق مختلف تعیین می کند بازتخصیص چقدر بر مبنای عدالت و پایداری و یا زور و قدرت صورت گرفته است. در این مقاله با بررسی اسنادی و مصاحبه های میدانی، تجربه بازتخصیص در حوضه زاینده رود مورد بررسی قرار گرفت. در حوضه زاینده رود سه سازوکار برای بازتخصیص شامل بازتخصیص از حقابه های قدیمی به مصارف مورد نظر دولت، بازتخصیص از پایین دست به بالادست و بازتخصیص از بهره برداران قدیمی آب زیرزمینی به صاحبان چاه های جدید مشاهده می شود. فقدان شفافیت و عدم مشارکت حقابه داران در تصمیم گیری های بازتخصیص موجب گردید جلب رضایت و جبران خسارتی صورت نگیرد که در این مقاله از عنوان بازتخصیص خاموش برای توصیف آن استفاده شده است. طی یک دهه اخیر حوضه زاینده رود شاهد واکنش هایی نسبت به تبعات بازتخصیص خاموش بوده است. واکنش های دولت نشان از سردرگمی و تعلل در تصمیم گیری و ناتوانی از اجرا دارد و واکنش جامعه نیز با وجود پیشرفت های قابل توجه در ارتقا آگاهی و گردش اطلاعات، سازماندهی و مکانیزم نمایندگان، به دلیل مطالبه صرف آب و عدم پیگیری فرصت های توسعه کم آب بر، موجب پیچیدگی بیشتر مدیریت مسایل این حوضه شده است.

کاهش روزافزون منابع آب و اثر آن بر کمیت و کیفیت محصولات، سبب شده کشاورزان از کم آبیاری به عنوان راهکاری برای مقابله با کمبود آب بهره ببرند. از سوی دیگر، اهمیت آب به عنوان کالایی واسطه ای و کمبود آن، سبب افزایش رقابت برای دسترسی به آن شده و آب را به عنوان کالایی اقتصادی مطرح می کند. در این راستا، تعیین قیمت آب آبیاری در شرایطی که کم آبیاری به عنوان راهکاری برای افزایش بهره وری آب مورد استفاده قرار می گیرد، ضروری است. در پژوهش حاضر گیاه فلفل سبز قلمی، تحت چهار تیمار آبیاری 50، 70، 100 و 120 درصد نیاز آبی و در گلخانه ی شخصی نویسندگان در شهر تهران و تحت کنترل کامل شرایط محیطی کشت شد. پس از پایان دوره ی کشت و برداشت گیاه، تابع تولید محصول بر اساس مقدار ماده ی خشک تولید شده به دست آمد. نتایج نشان داد که با اعمال کم آبیاری و پس از بهینه سازی عمق آب آبیاری، قیمت آب به 44/183 (هزار ریال به ازای هر متر مکعب) رسید که حداکثر قیمت به دست آمده برای آب در این پژوهش می باشد. همچنین، در شرایط کم آبیاری، راندمان کاربرد آب آبیاری67/5 (کیلوگرم بر متر مکعب)، بهره-وری فیزیکی1/5 (کیلوگرم بر متر مکعب)، بهره وری فیزیکی-اقتصادی 42/191 (هزار ریال به ازای هر متر مکعب در هر هکتار) و بهره وری اقتصادی 04/1 به دست آمد. همچنین کم آبیاری، قبل از بهینه سازی عمق آب آبیاری، بر راندمان آبیاری اثر قابل توجهی نداشت در حالی که پس از بهینه سازی عمق آب، سبب افزایش راندمان آبیاری نسبت به حالت آبیاری کامل شد.

بهبود کارآیی استفاده از آب در صورت وجود بازار آب موضوعی است که در شرایط محدودیت کنونی منابع آب در کشور می تواند راهگشای بخش مدیریت منابع آب باشد. در این مقاله به بررسی اثرات توسعه بازار آب از دیدگاه اقتصادی پرداخته شده است. برای این منظور با استفاده از یک مدل ریاضی (PMP) اثرات توسعه بازار آب با اعمال سناریوهای مختلف قیمتی بررسی گردید. ابتدا ارزش اقتصادی محصولات کشاورزی مختلف در منطقه مورد مطالعه تخمین زده شد، سپس با توجه به متوسط تعرفه آب در اراضی کشاورزی و ارزش اقتصادی آب بدست آمده، با اتخاذ قیمتهای مختلفی در محدوده آن دو (تعرفه آب، هزینه تمام شده آب و ارزش اقتصادی آب)، تغییرات الگوی کشت احتمالی در سطح شبکه آبیاری سبلان محاسبه گردید. نتایج نشان داد تفاوت قابل ملاحظه ای بین ارزش اقتصادی آب و تعرفه آن وجود دارد. با افزایش قیمت آب، ضمن کاهش سطح زیر کشت، عملکرد محصولات کشاورزی کم شده و به تبع آن سود ناخالص شبکه نیز کاهش می یابد. یونجه با 58 درصد کاهش سطح زیر کشت، بیشترین کاهش سطح زیر کشت را در بین محصولات کشاورزی داشته است و نشان می دهد در سناریوهای مختلف قیمتی، ترکیب الگوی کشتی توسط کشاورزان انتخاب می شود که به ازای هر واحد آب مصرفی، منافع بیش تری عاید آن ها گردد.

مکانیسم بازار برخلاف نقش و سابقه طولانی که در تخصیص منابع و کالاها ایفا کرده در حوزه تخصیص منابع آب مورد کم توجهی سیاست گذاران و برنامه ریزان قرار گرفته است، البته در شرایط کنونی با تشدید کمیابی آب در بیشتر مناطق دنیا بکارگیری این ابزار سیاستی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. در همین راستا مطالعه حاضر به بررسی وضعیت موجود مبادله آب در اراضی زیر سد بارزو شیروان از استان خراسان شمالی پرداخته است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که در شرایط کنونی مبادلات غیر رسمی و پراکنده آب در بین بهره برداران وجود دارد و بیش از 45 درصد بهره برداران مصاحبه شده اقدام به مبادله آب نموده اند که حدود 70 درصد آنها به عنوان خریدار و 38 درصد به عنوان فروشنده در بازار مشارکت داشته اند. هزینه تامین آب از سد در بین مناطق مختلف نیز به طور میانگین معادل 472 ریال به ازای هر مترمکعب می باشد. بطور متوسط 56 درصد بهره برداران تمایل به فروش آب در میانگین قیمت 3560 ریال و 48 درصد بهره برداران تمایل به خرید آب در میانگین قیمت 3328 ریال به ازای هر مترمکعب دارند. همچنین در مجموع بیش از 91 درصد بهره برداران منطقه تمایل به ایجاد بازار آب دارند. بر این اساس توصیه می شود جهت استفاده بهینه منابع آب و جلوگیری از شدت بحران آب در منطقه، بازارهای محلی آب مشابه نمونه موفق آن در منطقه مجن شاهرود ایجاد و تقویت گردد.

هدف این مقاله ارایه روش شناسی استقرار حسابداری آب حوضه آبریز کشور بر اساس نتایج مدل مفهومی ویژه سازی شده SWAT-FARS و چارچوب حسابداری آب WA+ می باشد. در این مطالعه حوضه آبریز طشک بختگان در استان فارس به عنوان منطقه پایلوت مطالعاتی در نظر گرفته شد و تحلیلی از شرایط حوضه آبریز در دو دوره زمانی بر مبنای نتایج حسابداری آب آن ارایه گردید. تحلیل نتایج حاکی از راندمان حوضه ای حدود 80 در صدی حوضه آبریز طشک بختگان و بسته بودن حوضه به واسطه مصرف قابل توجه آب قابل مدیریت حوضه می باشد. در این حوضه به واسطه تغییر شرایط اقلیمی، منابع آب قابل مدیریت حوضه کاهش یافته است و در این شرایط نه تنها مصارف مدیریت شده آب در حوضه (تبخیر-تعرق تکمیلی) کاهش نداشته، بلکه به میزان قابل توجهی (53 درصد) نیز بر آن افزوده شده است. این مسیله منجر به کاهش جریانات خروجی به عنوان تامین کننده حقابه دریاچه شده است. علاوه بر این، نتایج نشان دهنده افزایش کسری مخزن آب زیرزمینی و وضعیت ناپایدار بهره برداری از آن ها است. افزایش تعرق گیاهان در سطح اراضی کشاورزی به واسطه گسترش سطح اراضی و افزایش گیاهان پرمصرف تر و سهم قابل توجه تبخیر از خاک از کل مصارف غیر سودمند حوضه از دیگر عوامل تاثیرگذار بر شرایط کنونی حوضه آبریز طشک بختگان است. از طرفی مقدار قابل توجهی از آب برداشتی برای کشاورزی مجددا به چرخه منابع آب حوضه برمی گردد که بر لزوم برنامه ریزی براساس "مصرف" تا "برداشت" تاکید دارد.