per
پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری
مهندسی و مدیریت آبخیز
2251-9300
2322-536X
2016-12-21
8
4
350
361
10.22092/ijwmse.2016.107183
107183
Research Paper
شناسایی و اولویتبندی مناطق بحرانی حوزه آبخیز از نظر فرسایش و رسوب با مدل SWAT
Identification and prioritization of critical areas of soil erosion and sediment using SWAT model
آرش زارع گاریزی
arash.zare86@gmail.com
1
علی طالبی
talebisf@yazd.ac.ir
2
منیره فرامرزی
monireh.faramarzi@cc.iut.ac.ir
3
دانشجوی دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد
دانشیار، دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد
استادیار، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان
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.
In this study, SWAT model was used for simulating soil erosion and sediment transport in Gharesou Watershed, Golestan Province and for identifying and prioritizing critical areas of soil erosion. After model calibration, validation and uncertainty analysis using semi-automatic SUFI-2 method, the outputs of the calibrated model were used for assessing spatial pattern of soil erosion and sediment. For this purpose, four indices including: load per unit area index, concentration index, load index and total index were defined and analyzed based on the model outputs. The results indicated that, despite lack and uncertainty of available data, SWAT model performance in simulating soil erosion and sediment transport in Gharesou watershed is quite acceptable. During calibration, the simulated monthly sediment loads matched the observed values with a Nash-Sutcliffe coefficient of 0.24 and PBIAS of -17%. The values for validation period were 0.2 and -12.1% respectively, indicating the model’s weakness in simulating sediment dynamics and its capability in predicting average sediment load. Assessing spatial pattern of erosion and sediment indices showed that, in general, critical sub-watersheds based on load per unit area index are located in upstream areas of watershed while sensitive sub-watersheds in terms of sediment concentration are situated in the middle part of the watershed, and sensitive sub-watersheds with respect to sediment load are in downstream. Suitable conservation practices were recommended for each zone based on their ecohydrological conditions. The outputs of this study can help experts and managers in planning of management practices for the watershed.
https://jwem.areeo.ac.ir/article_107183_2a221ecdf66f11f529eee8973d59baff.pdf
آبخیز قرهسو
حفاظت آب و خاک
زیرحوضههای بحرانی
شبیهسازی
Critical Sub-Basins
Gharesou Watershed
simulation
Soil and Water Conservation
per
پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری
مهندسی و مدیریت آبخیز
2251-9300
2322-536X
2016-12-21
8
4
362
376
10.22092/ijwmse.2016.107174
107174
Research Paper
ارزیابی تصاویر ماهوارهای TRMM جهت پایش زمانی و مکانی خشکسالی، مطالعه موردی: حوضه مرزی غرب
Assessment of TRMM satellite imagery in temporal and spatial drought monitoring, case study: West Frontier Basin
غزاله مددی
1
سعید حمزه
saeid.hamzeh@ut.ac.ir
2
علیاکبر نوروزی
noroozi.aa@gmail.com
3
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ملایر
استادیار، دانشکده جغرافیا، دانشگاه تهران
استادیار، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران
اکثر سیستمهای ارزیابی خشکسالی عمدتا بر مبنای دادههای بارش استوارند. اما کوتاه بودن دوره آماری بسیاری از دادهها، تراکم ناکافی ایستگاهها و کیفیت نامطلوب دادههای شبکههای سنجش بارش، توانایی نشان دادن الگوی مکانی خشکسالی را کاهش میدهد. بنابراین لازم است منابع داده اقلیمی، که بتواند این نقیصهها را مرتفع سازند، شناسایی نموده و پس از ارزیابی، بهعنوان مکمل یا جایگزین مورد استفاده قرار گیرند. بر همین اساس در این پژوهش برای پایش خشکسالی در حوضه مرزی غرب (شامل استانهای ایلام، کرمانشاه، کردستان و لرستان)، با کمک دادههای هواشناسی (شامل 30 ایستگاه سینوپتیک و کلیماتولوژی)، اقدام به ارزیابی دادههای ماهانه ماهوارهTRMM(3B43) شد. محاسبات پایش خشکسالی به کمک شاخص SPI و برای مقیاسهای زمانی سه، شش، نه و 12 ماهه در دوره آماری 12ساله (2012-2000 میلادی) انجام شد. پس از ارزیابی دقت و صحت دادههای ماهانه ماهواره، برآورد مقدار خشکسالی در مقیاسهای زمانی با استفاده از تصاویر ماهوارهای بارش ارزیابی شد. برآورد مقدار خشکسالی (SPI) در سراسر منطقه مورد مطالعه با استفاده از تصاویر ماهواره TRMM و نقشه بارش ایستگاههای زمینی در قالب نرمافزار MATLAB انجام شد و در تمام پیکسلها بهطور پیوسته مقدار SPI محاسبه شد. نتایج نشان داد که بین شاخص SPI حاصل از تصاویر ماهوارهای و ایستگاههای زمینی در همه مقیاسهای بررسی شده ارتباط نزدیکی موجود میباشد. طبق نتایج آمار، سال 2008 بهعنوان سال کم باران معرفی شد، همچنین، نتایج نشان داد که با توجه به میزان SPI در حوضه مورد مطالعه، سال 2008، بهعنوان سال خشک تعیین شد.
Most of drought assessment systems are largely based on rainfall data. Although the short period of data, poor quality of rainfall measurement network and low-dense distribution of stations reduce the ability of detecting drought spatial patterns. Therefore, it is obligatory to detect climate data sources, which would get rid of this problem, then to be used as an alternative option. Accordingly, in this study for monitoring drought in West Frontier Basin (including the Ilam, Kermanshah, Kurdistan and Lorestan provinces), using meteorological data (including 30 climatology and synoptic stations), to assess monthly data satellite TRMM (3B43). Drought indicators using SPI index for time scales of three, six, nine and 12 months in the period of 12 years (2000-2012) were calculated. After evaluating the accuracy and validating of monthly data from satellite images, estimation value of the drought on the determined time scales was done by use of TRMM dataset. The estimated value of the drought (SPI) across the study area using TRMM satellite images and maps of rainfall of ground-stations was calculated in MATLAB software after that for all the pixels continuously SPI value was calculated. The results indicate that, the SPI index from satellite images and ground stations are closely related. According to the statistics of weather and precipitation, year 2008 was introduced as the low rainfall year, besides the results of the study showed that the SPI value of the basin, in 2008 was lowest that determined it as the dry year.
https://jwem.areeo.ac.ir/article_107174_e218182e538e5c89ee9ee2ce417cf71f.pdf
پایش خشکسالی
حوضه مرزی غرب
دادههای بارش
ماهوارهTRMM
SPI
Assessment Drought
Satellite TRMM
SPI
West Frontier Basin
per
پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری
مهندسی و مدیریت آبخیز
2251-9300
2322-536X
2016-12-21
8
4
377
388
10.22092/ijwmse.2016.107184
107184
Research Paper
ارزیابی تاثیرات پخش سیلاب دهندر بر منابع آبی دشت هشتبندی، استان هرمزگان
Assessment the effects of dehender flood spreading on groundwater resources in Hashtbandi Plain, Hormozgan province
حمید مسلمی
hamidmoslemi65@gmail.com
1
علیجان آبکار
abkar804@yahoo.com
2
سعید چوپانی
s_choopani@yahoo.com
3
کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد سیرجان
استادیار، ﺑﺨﺶ ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت ﺣﻔﺎﻇﺖ ﺧﺎک و آﺑﺨﯿﺰداری، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان کرمان، ﺳﺎزﻣﺎن ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت، آﻣﻮزش و ﺗﺮوﯾﺞ ﮐﺸﺎورزی، کرمان، اﯾﺮان
مربی، ﺑﺨﺶ ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت ﺣﻔﺎﻇﺖ ﺧﺎک و آﺑﺨﯿﺰداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان هرمزگان، ﺳﺎزﻣﺎن ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت، آﻣﻮزش و ﺗﺮوﯾﺞ ﮐﺸﺎورزی، هرمزگان، اﯾﺮان
بهطور کلی نگهداری و بهرهبرداری از آبهای سطحی در مناطق خشک، با روشهای مختلفی از قبیل طرحهای پخش سیلاب صورت میپذیرد که بیشک بر توسعه پایدار منابع آب زیرزمینی نقش مهمی دارد. بهمنظور ارائه راهکارهای مناسب اجرایی و مدیریتی پایش مستمر این طرحها ضروری میباشد. به همین دلیل بررسی اثر پخش سیلاب دهندر بر آبخوان آزاد دشت پاییندست مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور ابتدا موقعیت مکانی پخش سیلاب، وضعیت هیدروژئولوژیکی آبخوان پاییندست با استفاده از دادهها و اطلاعات شرکت سهامی آب منطقهای هرمزگان همراه با بازدیدهای صحرایی مشخص شد. سپس تعداد هفت حلقه چاه مشاهدهای انتخاب شد. در نهایت میزان تاثیر پخش سیلاب بر تغییرات کمی سفره با بهکارگیری معادله بیلان آب زیرزمینی و هیدروگراف واحد قبل و بعد از احداث سیستم پخش سیلاب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد، متوسط رقوم سطح آب از سطح دریا در قسمتهای مرکزی و حاشیهای دشت (که کمتر تحت تاثیر پخش سیلاب بودهاند) و مناطق نزدیک پخش سیلاب (که تحت تاثیر مستقیم پخش سیلاب بودهاند) در قبل و بعد از اجرای طرح بهترتیب برابر 213.4، 209.5 و 251، 254 میباشد. بنابراین میتوان گفت پخش سیلاب در توسعه پایدار منابع آب زیرزمینی نقش مهمی دارد.
In general, the protection and utilization of surface water in arid regions, done by different methods such as Flood water spreading that undoubtedly will affect on sustainable development of groundwater resources. In order to provide, suitable, executive and manageable solution, Continuous monitoring is essential for such projects. For this reason the effect of Dehender Flood spreading on downstream unconfined aquifer was evaluated. For this purpose, the location of flood spreading and hydrogeological conditions of downstream aquifer determined by data and information that are Gathered from Hormozgan regional water authority along with field observations. Then 7 Observation wells were chosen. Finally, the effect of flood water spreading on water table surface groundwater changes was investigated by using underground water balance equation and unit hydrograph befor and after the construction of flood spreading system. The results of this evaluation showed that the average level of the water from sea level at the central of the plain(are not affected by flood water spreading) and near flood spreading (are affected by flood water spreading respectively) befor and after the construction of flood spreading system are: 213.4 ,209.5 and 254 ,251 meter of the sea level. As a result we can state that flood water spreading play an important role in sustainable development of ground water resources.
https://jwem.areeo.ac.ir/article_107184_aaf9b48c89ff376b08c82e3cd64a4ec7.pdf
آبخوان
منابع آب زیرزمینی
مناطق خشک
هیدروژئولوژی
هیدروگراف واحد
Groundwater Resources
Unit Hydrograph
utilization
per
پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری
مهندسی و مدیریت آبخیز
2251-9300
2322-536X
2016-12-21
8
4
389
399
10.22092/ijwmse.2016.107185
107185
Research Paper
تفاوت الگوریتمهای SUFI-2 و GLUE در شبیهسازی رواناب حوزههای آبخیز جنگلی، مطالعه موردی: حوزه آبخیز شفارود
Comparison SUFI-2 and GLUE algorithms on runoff simulation in the forest catchments, a case study in the Shafaroud Catchment
احمد نوحهگر
nohegar@ut.ac.ir
1
آرش ملکیان
malekian@ut.ac.ir
2
مجید حسینی
mjhossaini@gmail.com
3
ارشک حلی ساز
holisaz@hormozgan.ac.ir
4
ادریس تقوای سلیمی
edristaghvaei@guilan.ac.ir
5
استاد، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران
دانشیار، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران
دانشیار، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران
استادیار، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان
دانشجوی دکتری آبخیزداری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه هرمزگان و مربی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه گیلان
دو عامل میزان هزینه و صرف زمان، مستقیما با برآوردهای دقیق از میزان رواناب حوزههای آبخیز مرتبط است. اطلاع دقیقتر از وضعیت بارش رواناب در یک حوضه علاوه بر تسهیل در تصمیمگیریهای مدیران حوضه در برنامههای آتی، گامی در جهت حفظ منابع طبیعی در راستای توسعه پایدار خواهد بود. در این پژوهش بهمنظور دستیابی بهینه به میزان رواناب در حوزه آبخیز شفارود، ابتدا دادههای بارندگی چهار ایستگاه بارندگی در طی سالهای 1998 تا 2011 جمعآوری شد و به همراه سایر نقشههای تهیه شده از منطقه مورد مطالعه چون DEM، کاربری اراضی و خاکشناسی بهعنوان دادههای ورودی در قالب مدل SWAT به نرمافزار داده شد. پس از اجرای مدل، بهمنظور برررسی عدم قطعیت دادهها و دستیابی به دقیقترین شبیهسازی از الگوریتمهای SUFI-2 و GLUE در نرمافزار SWAT-CUP استفاده شد. بدین ترتیب که سه سال اولیه (2000-1998) از دادههای بارندگی برای warm-up و هفت سال بعدی (2007-2001) برای مرحله واسنجی و چهار سال انتهایی (2011-2008) نیز برای مرحله صحتسنجی در نظر گرفته شدند. در نهایت با انجام شبیهسازیهای متعدد، عدم قطعیت دادهها با مقادیر بهدست آمده برای عوامل P-factor و R-factor و ضرایب R2 و NS مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد، دقت شبیهسازی الگوریتم SUFI-2 (0.85=R2 و 0.74=NS) در برآورد میزان رواناب حوضه از الگوریتم GLUE (0.82=R2 و 0.71=NS) بیشتر است.
Two factors of cost and time are related directly to the accurate estimate of runoff in the watersheds. More detailed information on the status of rainfall runoff also facilitate decisions on future programs for watershed managers, a step towards the preservation of natural resources for sustainable development. In this study, in order to achieve optimal amount of runoff in the Shafaroud watershed, first significant rainfall data of four stations during 1998 to 2011 were collected and combined with other maps of the study area, such as DEM, land use and soil as input data in the form of SWAT model was software. After running the model, the SUFI-2 and GLUE algorithms in SWAT-CUP program used to evaluate the data uncertainty and the most accurate simulation. The first three years (1998-2000) of rainfall data for warm-up and the next 7 years (2001-2007) for the calibration and final 4 years (2008-2011) were used for the validation. Finally, with multiple simulations, the uncertainty of the parameters assessed with P-factor, R-factor, and NS coefficients. The results indicated in runoff simulation, the SUFI2 algorithm ( =0.85, NS=0.74) is more accurate than GLUE algorithm ( =0.82, NS=0.71).
https://jwem.areeo.ac.ir/article_107185_ec5f80ece6d5382a94886c64c0d0bb8a.pdf
استان گیلان
توسعه پایدار
عدم قطعیت
وضعیت بارش
SWAT-CUP
algorithm
simulation
Sustainable development
Uncertainty
SWAT-CUP
per
پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری
مهندسی و مدیریت آبخیز
2251-9300
2322-536X
2016-12-21
8
4
400
413
10.22092/ijwmse.2016.107186
107186
Research Paper
بررسی تاثیر گام زمانی دادهها در تفکیک جریان پایه در حوضه کرخه
Investigation on impact of stream flow data temporal resolution on base flow separation in Karkhe Basin
رحیم کاظمی
ra_hkazemi@yahoo.com
1
امیر صفاری
saffari@khu.ac.ir
2
امیر کرم
karam@khu.ac.ir
3
جهانگیر پر همت
jahanpor@yahoo.com
4
دانشجوی دکتری ژئومورفولوژی، دانشکده علوم جغرافیایی، دانشگاه خوارزمی
دانشیار گروه ژئومورفولوژی، دانشکده علوم جغرافیایی، دانشگاه خوارزمی
دانشیار گروه ژئومورفولوژی، دانشکده علوم جغرافیایی، دانشگاه خوارزمی
دانشیار، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران
برآورد شاخص جریان پایه، همواره یکی از موضوعات مهم در هیدرولوژی بوده و اطلاع از میزان آن نقش مهمی در مدیریت بهینه منابع آب دارد. فرایند جداسازی جریان پایه، اغلب با استفاده از دادههای جریان روزانه انجام میشود. عدم پوشش کامل سری زمانی دادههای روزانه برای کل کشور محدودیتهایی را برای برآورد جریان پایه و شاخص مربوطه ایجاد میکند. در این تحقیق، شاخص جریان پایه با استفاده از جریان روزانه و ماهیانه، به روشهای حداقل محلی، فواصل ثابت، فواصل متحرک، فیلتر رقومی برگشتی یک پارامتره، فیلتر رقومی برگشتی دو پارامتره، و فیلتر رقومی برگشتی لینه و هالیک در تعدادی از زیرحوضههای کرخه استخراج شد، نتایج با استفاده از معیارهای مختلف آماری، از جمله، انحراف معیار، میانگین مطلق خطا، خطای نسبی و سایر آمارههای توصیفی تحلیل شد. نتایج نشان داد که حداقل خطای نسبی داده ماهانه نسبت به روزانه در منطقه پژوهش، به روش فیلتر رقومی برگشتی دو پارامتره با 2.45 درصد خطا و بیشینه آن به روش لینه و هالیک با 84.19 درصد خطا تعلق دارد. در جمعبندی کلی، روش فیلتر رقومی دو پارامتره بهدلیل خطای نسبی کم، کمینه میانگین مطلق خطا و ریشه میانگین مربعات خطا به عنوان روشهای مناسب برای استخراج جریان پایه با استفاده از دادههای ماهانه در غیاب دادههای مناسب روزانه، شناخته شد.
Estimation of Base Flow Index (BFI), has always been one of the most important issues in hydrology. Base flow separation process, often is done using daily stream flow data. Lack of full coverage of daily data for the whole country, may lead to some errors for estimating the base flow and its index. In this research, base flow index in some catchments of Karkhe basin based on daily and monthly stream flow data and using six algorithms were extracted. Three based on recursive digital filter (One-parameter, two parameter and Lynie & Hollick algorithms), and the others on simple smoothing including, Local minimum, Fixed interval and sliding interval methods. Results were analyzed using different statistical methods such as standard deviation, mean absolute error, relative error and other descriptive methods. The results showed that minimum relative error of monthly data compared to daily data was related to two parameter algorithm with 2.45% and the maximum was related to Lynie & Hollick algorithm with 84.19 percent .In overall conclusion, two parameter algorithms because of low relative error, minimum Mean Absolute and Root Mean Square Error was recognized as a suitable method for the extraction of base flow using monthly data in the absence of appropriate data daily.
https://jwem.areeo.ac.ir/article_107186_723f5c8e6fbde3f972465d853c91f76d.pdf
تفکیک هیدروگراف
دادههای روزانه
دادههای ماهانه
شاخص جریان پایه
فیلترهای رقومی
مؤلفههای هیدروگراف
واسنجی
Base Flow Index
Calibration
Daily Data
Digital filter
Hydrograph Components
Hydrograph separation
Monthly Data
per
پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری
مهندسی و مدیریت آبخیز
2251-9300
2322-536X
2016-12-21
8
4
414
424
10.22092/ijwmse.2016.107178
107178
Research Paper
پیشبینی اثر تغییر اقلیم بر عامل فرسایندگی باران در سواحل جنوبی خزر
Forecasting climate change impact on rainfall erosivity factor in the southern coast of Caspian Sea
شهلا توانگر
sh.tavangar88@gmail.com
1
حمیدرضا مرادی
hrmoradi1340@yahoo.com
2
علیرضا مساح بوانی
3
محمود آذری
m.azari@um.ac.ir
4
کارشناسی ارشد مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور
دانشیار، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور
دانشیار گروه مهندسی آب، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران
استادیار گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه فردوسی مشهد
اقلیم سیستم پیچیدهای است که عمدتا بهدلیل افزایش گازهای گلخانهای در حال تغییر است و گرمایش جهانی منجر به تشدید تغییرات عوامل اقلیمی از جمله مقدار بارش و شدت وقایع حدی بارش میشود. در اثر تغییر اقلیم در آینده انتظار تغییر در میزان و حجم فرسایش خاک وجود دارد که مهمترین عامل اثر افزایش قدرت فرسایندگی باران میباشد. هدف از این تحقیق تعیین اثر تغییر اقلیم بر عامل فرسایندگی باران است. به این منظور از خروجیهای مدل اقلیمی HadCM3 تحت سناریوی انتشار A1B استفاده شد و ریزمقیاس سازی با مدل LARS-WG انجام گرفت. سپس با هدف پایش تغییرات عامل فرسایندگی در شمال ایران، عامل فرسایندگی در سه دوره 2030-2011، 2065-2045 و 2099-2080 شبیهسازی شد. نتایج شبیهسازیها نشان داد که عامل فرسایندگی باران در ایستگاههای سنگده، بابل، کورکورسر، انزلی، بهشهر و گرگان در دوره 2030-2011 افزایش خواهد یافت و در ایستگاههای بابلسر، هشتپر، رشت و در دورههای 2065- 2045 و 2099-2080 کاهش مییابد. بیشترین تغییرات عامل فرسایندگی باران در دورههای آتی مورد بررسی در دوره 2030-2011 و کمترین تغییرات آن مربوط به دوره 2099-2080 محاسبه شد. همچنین، بیشترین میزان عامل فرسایندگی باران شبیهسازی شده، 42.6 مگاژول میلیمتر بر هکتار ساعت در ایستگاه هشتپر و مربوط به دوره 2030-2011 بهدست آمد. نتایج بهدست آمده نشان میدهد که عامل فرسایندگی در طول قرن اخیر در منطقه شمال کشور در اکثر نقاط افزایشی خواهد بود.
Climate is a complex system that changing mostly due to increased greenhouse gases and global warming, leading to intensification of change in climatic factors such as precipitation amount and intensity of extreme precipitation events. In effect of climate change in the future, change amount and volume of the soil erosion is expected which the most important sensitive factor will be the rain fall erosivity. The aim of this study was to determine the effect of climate change on rainfall erosivity factor. For this purpose the HadCM3 model from A1B scenario was used and downscaling with LARS-WG model was used. So monitoring of rainfall erosivity factor for three periods of 2011-2030, 2045-2065, and 2080-2099 in north of Iran was simulated. Results show that rainfall erosivity factor in Sangdeh, Babol, Korkorsar, Anzali, Behshar and Gorgan stations will be increasing during the 2011-2030 period but for stations in Babolsar, Hashtpar, Rasht and Gorgan in the period 2045-2065 and 2080-2099 decreased. According of calculations, maximum changes of the rainfall erosivity factor in future will be occurring during the 2011-2030 and it’s minimum will be occurring period the 2080-2099. So largest rainfall erosivity factor was simulated about 42.6 MJ mm ha-1 h-1 for Hashtpar station during the 2011 to 2030 period. The obtained results show that the erosivity factor increase will be during the current century in the north of Iran.
https://jwem.areeo.ac.ir/article_107178_d20e054719036c7c2588360a73a035fa.pdf
ریزمقیاس سازی
شمال ایران
گازهای گلخانهای
LARS-WG
HadCM3
downscaling
HadCM3
LARS-WG
northern Iran
per
پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری
مهندسی و مدیریت آبخیز
2251-9300
2322-536X
2016-12-21
8
4
425
438
10.22092/ijwmse.2016.107179
107179
Research Paper
پیشبینی تغییرات دما و بارش در دهه 2050 در حوزه آبخیز دریاچه ارومیه
Predicting the temperature and precipitation changes during the 2050s in Urmia Lake Basin
برومند صلاحی
bromand416@yahoo.com
1
مسعود گودرزی
massoudgoodarzi@yahoo.com
2
سید اسعد حسینی
hosseini.asad8@gmail.com
3
دانشیار، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه محقق اردبیلی
استادیار، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران
دانشجوی دکتری، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه محقق اردبیلی
پیشبینی تغییرات دما و بارش برای اطلاع از میزان تغییرات آن در آینده و در نظر گرفتن تمهیدات لازم برای تعدیل اثرات سوء ناشی از تغییرات آب و هوایی بر منابع آبی و کشاورزی و همچنین اثرات محیطی، اقتصادی و اجتماعی از اهمیت فزایندهای برخوردار است، بر همین اساس، مدلهای گردش عمومی جو (GCMs) طراحی شدهاند که میتوانند پارامترهای اقلیمی را شبیهسازی کنند. لذا، در این پژوهش دادههای خروجی مدل گردش عمومی HadCM3 تحت سه سناریوی تغییر اقلیم A1B ،A2 و B1 بهوسیله مدل آماری LARS-WG در ایستگاههای منتخب حوزه آبخیز دریاچه ارومیه ریزمقیاس گردانی شد و نتایج حاصل از آن در سه ایستگاه سینوپتیک منتخب شامل ایستگاههای سقز، تبریز و ارومیه در دوره پایه (1990-1961) و دهه 2050 (2065-2046) برای سه متغیر اقلیمی شامل دمای حداقل، دمای حداکثر و بارش مورد ارزیابی و تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در ارزیابی مدل LARS-WG به بررسی میزان خطای دادههای مشاهداتی و شبیهسازی با استفاده از شاخصهای MSE ،RMSE ،MAE و ضریب تعیین و همبستگی پرداخته شد و مدل برای منطقه مورد مطالعه، مناسب ارزیابی شد. نتایج حاصل از پیشبینی مدل در دهه 2050 نیز حاکی از کاهش 8.22 درصدی بارش و افزایش 3.1 درجه سلسیوس دما در منطقه مطالعاتی نسبت به دوره پایه میباشد. بیشترین افزایش دمای حداکثر مربوط به ایستگاه سینوپتیک تبریز و بیشترین افزایش دمای حداقل و همچنین، بیشترین میزان کاهش بارش در منطقه نیز مربوط به ایستگاه سینوپتیک ارومیه میباشد. نتایج حاصل از این پژوهش میتواند کمک فراوانی به حل چالشهای مدیران و برنامهریزان منابع آب در دورههای آتی نماید.
Predicting the temperature and precipitation changes is necessary for assessing the change in the future and to mitigate the harmful impacts of climate change on water resources and agriculture, environmental, economic and social issues. Accordingly atmospheric general circulation models (GCMs) have been developed for simulation of climatic parameters. In this research, output data of HadCM3 general circulation model (with three climate change scenarios A1B, A2 and B1) were downscaled using LARS-WG Statistical Model in selected stations of the Urmia Lake Basin and Results has been evaluated and analyzed from three selected synoptic stations, including Saghez, Tabriz and Urmia stations in the base period (1961-1990) and the 2050 (2046-2065) for three variables minimum temperature, maximum temperature and precipitation. In LARS-WG model analysis, evaluation of the amount of MSE, RMSE, MAE indexes were done and correlation coefficients were determined. The conclusion can be presented herein that: the model was fit for the region. The overall results for 20 years of 2050s, indicate a decrease of 12.1 percent in precipitation and also 1.3 Celsius degrees would be increased in temperature compared to the base period. In the study area, the highest maximum temperature increase would be in Tabriz synoptic stations and the highest minimum temperature and highest decries precipitation would occur in Urmia station. The results of this study would help enormous the policymakers and planners for water resources in the future.
https://jwem.areeo.ac.ir/article_107179_30f3f75c6579d161b3914d0ee08fb3fa.pdf
ایستگاه سینوپتیک
شمال غرب ایران
GCMs
HadCM3
LARS-WG
LARS-WG
North West of Iran
Synoptic Stations
per
پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری
مهندسی و مدیریت آبخیز
2251-9300
2322-536X
2016-12-21
8
4
439
453
10.22092/ijwmse.2016.107187
107187
Research Paper
بررسی روند تغییرات شاخص خشکی طی دوره 2100-1966 در شمال غرب ایران
Assessing Trends of aridity index changes over 1966-2100 period in the Northwest of Iran
میلاد نوری
miladnouri85@gmail.com
1
مهدی همایی
mhomaee@modares.ac.ir
2
محمد بنایان
mobannayan@yahoo.com
3
دانشجوی دکتری گروه خاکشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس
استاد گروه خاکشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس
استاد گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد
در این مطالعه، روند تغییرات شاخص خشکی (AI)، تبخیر و تعرق مرجع (ET0) و بارش طی دورههای 2010-1966، 2040-2011، 2070-2041 و 2100-2071 در شش ایستگاه سینوپتیک غربی و شمال غربی ایران مطالعه شد. بدین منظور خروجیهای مدل اقلیمی HadCM3 تحت سناریوهای انتشار A2 و B2 به روش آماری بهوسیله مدل Statistical downscaling model (SDSM) ریزمقیاس سازی شد. بهمنظور روندیابی تغییرات شاخص خشکی، بارش و تبخیر و تعرق مرجع در 2010-1966 از آزمون روندیابی من-کندال استفاده شد. بر مبنای نتایج آزمون روندیابی من-کندال، روند AI و بارش طی 2010-1966 در اکثر ایستگاهها بهطور معنیداری (0.05>p) نزولی بوده است. روند کاهشی تغییرات شاخص خشکی طی فصلهای زمستان، بهار، تابستان و پاییز بهترتیب در پنج، چهار، صفر و دو ایستگاه از شش ایستگاه مطالعه شده معنیدار بوده است. این امر نشانگر نقش مهم کاهش شاخص خشکی فصل زمستان در روند نزولی شاخص خشکی سالانه در منطقه مورد مطالعه دارد. نتایج همچنین نشان دادند که در سه دوره 30ساله ابتدایی، میانی و انتهایی قرن 21، AI (میانگین تمامی ایستگاهها) نسبت به دوره پایه (1990-1966) بهترتیب 8.0، 14.7 و 34.3 درصد تحت سناریوی A2 و 12.6، 12.5 و 20.1 درصد تحت سناریوی B2 کاهش خواهد یافت که بیانگر خشکتر شدن اقلیم مناطق شمال غربی و غربی کشور طی سده حاضر است. بیشترین کاهش فصلی AI طی قرن 21 در تابستان تحت سناریوی A2 و در بهار تحت سناریوی B2 مورد انتظار است. میانگین AI تمامی ایستگاهها در دهههای انتهایی قرن حاضر تحت سناریوی A2 نزدیک به 0.2 خواهد شد که بیانگر کاهش شدید شاخص خشکی مناطق مورد مطالعه تحت سناریوی A2 میباشد. در برخی از مناطق از قبیل تبریز، افزایش نیاز تبخیری جو و کاهش بارش سبب تغییر کلاس اقلیمی از نیمهخشک به خشک خواهد شد.
In this study, changes of aridity index (AI), reference evapotranspiration (ET0) and precipitation were investigated in six stations located in the west and northwest of Iran over 1966-2010, 2011-2040, 2041-2070 and 2071-2100 periods. The outputs of HadCM3 under A2 and B2 emission scenarios were downscaled using statistical downscaling approach by Statistical downscaling model (SDSM). Mann-Kendall trend test was applied to assess the significance of trends of aridity index, reference evapotranspiration and precipitation in 1966-2010. The results of Mann-Kendall test revealed that there was a significant decreasing trend in AI and precipitation at the level of 95% over 1966-2010 in most of the surveyed stations. The negative trends of AI during winter, spring, summer and autumn were significant at five, four, zero and two of six surveyed stations, respectively. This indicates that reduced wintertime aridity index plays an important role in downward trend of annual aridity index in the studied area. The results also showed that AI, averaged across all stations, would decline by 8.0, 14.7 and 34.3% under A2 and 12.6, 12.5 and 20.1% under B2 over the early, middle and late 21st century relative to the baseline period (1966-2010), respectively, indicating a drier climate in northwest and west of country over the 21st century. On seasonal scale, the greatest decrease of AI is expected in summertime under A2 and springtime under B2 over the 21st century. AI, averaged over all stations, will most likely approach 0.2 indicating a severe reduction of aridity index in the studied area under A2. In some regions such as Tabriz, increased ET0 and decline of precipitation will cause a shift from semi-arid to arid climatic condition over the 21st century.
https://jwem.areeo.ac.ir/article_107187_541dc185670eddbb69fb818cdac6c9df.pdf
تغییر اقلیم
ریزمقیاسسازی آماری
AI
SDSM
AI
Climate change
SDSM
Statistical Downscaling
per
پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری
مهندسی و مدیریت آبخیز
2251-9300
2322-536X
2016-12-21
8
4
454
477
10.22092/ijwmse.2016.107181
107181
Research Paper
پیشبینی خشکسالی در منطقه خشک و نیمهخشک ایران با استفاده از مدلهای سری زمانی و زنجیره مارکف
Drought forcasting in eastern and central arid and semi-arid regions of Iran using time series and Markov chainmodels
طیب رضیئی
tayebrazi@yahoo.com
1
استادیار، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران
با استفاده از مدلهای سری زمانی و زنجیره مارکف مرتبه اول امکان پیشبینی پدیده خشکسالی در بخش خشک و نیمهخشک مرکز و شرق ایران مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور با استفاده از دادههای بارش 69 ایستگاه سینوپتیک و اقلیمشناسی منطقه مورد مطالعه در دوره 2005-1975 نمایه SPI در مقیاسهای زمانی سه، شش و 12 ماهه برای همه ایستگاهها محاسبه شد. با استفاده از تحلیل مولفههای اصلی و چرخش به روش وریمکس منطقه مورد مطالعه بر اساس تغییرات زمانی SPI سه و 12 ماهه به دو منطقه و بر اساس تغییرات زمانی SPI شش ماهه به سه منطقه کاملاً همگن تقسیم و سری زمانی نمره استاندارد مولفههای انتخابی بهعنوان سری زمانی منطقهای SPI در هر منطقه برای پیشبینی شدت خشکسالی با استفاده از مدلهای سری زمانی باکس-جنکینز مورد استفاده قرار گرفت. با برازش مدلهای مختلف باکس-جنکینز به سریهای منطقهای SPI در مقیاسهای مختلف، مدل مناسب برای هر یک از سریهای منطقهای شناسایی شد. همچنین با استفاده مدل زنجیره مارکف مرتبه اول احتمال وقوع دورههای خشک، نرمال و تر و نیز تعداد و تداوم رویدادهای خشک و تر مورد انتظار برای همه ایستگاهها محاسبه شد. نتیجه این بررسی نشان میدهد که احتمال رسیدن از یک حالت معین به همان حالت در ماه بعدی در همه ایستگاهها بسیار زیاد و اغلب بیش از 60 درصد است. در مقابل احتمال گذر از یک وضعیت به وضعیت مخالف در همه ایستگاهها بسیار پائین و اغلب کمتر از 10 درصد است. نتیجه این بررسی همچنین نشان داد که مدل ARMA با سریهای منطقهای SPI سه و شش ماهه و مدل SARIMA با سریهای منطقهای SPI دوازده ماهه بهترین برازش را دارند. با استفاده از مدلهای شناسایی شده مقدار SPI برای گامهای زمانی آینده برای هر یک از سریهای SPI منطقهای پیشبینی شد و مشخص شد که مدلهای انتخاب شده حداکثر میتوانند تا سه ماه آینده را با دقت مناسب پیشبینی کنند، اما از دقت پیشبینی برای گامهای زمانی بیش از سه ماه جلوتر به سرعت کاسته میشود.
In this research, the target area were regionlized into few distinctive homoginious sub-regions by applying principal component alalysis to the SPI time series at 3-, 6- and 12-months time scales and the resultant PC scores were considered as the regional SPI time series for drought forecasting using time series modellingineach identified sub-region. The probability of occurences of dry, normal and wet events were also predicted for all the considered stations using Markov chain model and the results were spatially mapped and analysed. The expected drught numebr and drught length of the prediceted drought events were also estimated and mapped to spatially display their results in order to ease their spatial variability comparrison. Furthermore, different time series models were fitted to the Regional SPI series (PC scores) to identify the best fitted model for each region in order to use for drought forcasting. The result shows that the ARMA is the best fitted model for SPI time series at 3- and 6-months time scales while for the 12-months time scales the SARIMA model is the best fitted model. Using the identified models the magnitude of the SPI was forcasted for the leading times. The result shows that the time series models can favorably forcast SPI values for three months ahead, wherease the predicted results for more than three months ahead is not reasonably accurate.
https://jwem.areeo.ac.ir/article_107181_0950eb656c3b1647883f02b5b5f96253.pdf
احتمال انتقال
تحلیل مولفههای اصلی
ARIMA
SARIMA
SPI
ARIMA
PCA
SARIMA
SPI
Transition matrix
per
پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری
مهندسی و مدیریت آبخیز
2251-9300
2322-536X
2016-12-21
8
4
478
485
10.22092/ijwmse.2016.107182
107182
Research Paper
گزارش فنی: تأثیرپذیری پاشمان از دستخوردگی خاک در مطالعات آزمایشگاهی فرسایش
Affectability of splash from soil disturbance in laboratorial erosion studies
وفا همایونفر
1
عبدالواحد خالدی درویشان
a.khaledi@modares.ac.ir
2
دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس
استادیار، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس
یکی از روشهای بررسی فرسایش، انجام مطالعات در کرتهای آزمایشگاهی است، اما انتقال و آمادهسازی خاک که منجر به تخریب ساختمان خاک میشود، هنوز از جمله معایب انجام مطالعات آزمایشگاهی فرسایش است. دستخوردگی خاک در اثر انتقال و آمادهسازی در آزمایشگاه از جمله مواردی است که میتواند نتایج اندازهگیریهای فرسایش را با آنچه که در طبیعت است، مغایر سازد. از سوی دیگر اندازهگیری پاشمان که بهعنوان اولین عامل مسبب جدایش و سپس حرکت ذرات خاک، از اهمیت زیادی برخوردار است. بنابراین آگاهی از انحراف نتایج پاشمان در اثر اقدامات آمادهسازی خاک برای ارتقای دقت نتایج آزمایشگاهی ضرورتی انکارناپذیر است. در همین راستا پژوهش حاضر برای مقایسه تغییرات میزان پاشمان خاک در یک خاک شنی-رسی-لومی در هر دو حالت دستنخورده و دستخورده و در شدتهای بارندگی 40، 60 و 80 میلیمتر بر ساعت انجام شد. بر طبق نتایج پژوهش حاضر دستخوردگی خاک در مطالعات آزمایشگاهی فرسایش متغیرهای پاشمان در جهت بالادست و پاییندست و پاشمان ناخالص را در سطح 99 درصد و پاشمان خالص را در سطح 95 درصد بهطور معنیدار افزایش داد، در حالی که نسبت پاشمان بالادست به پاییندست در اثر دستخوردگی خاک تغییر معنیداری نداشت. با توجه به نتایج پژوهش حاضر، متغیرهای مختلف پاشمان شامل پاشمان در جهتهای بالادست و پاییندست، پاشمان ناخالص و پاشمان خالص در خاک دستخورده برای پژوهشهای آزمایشگاهی فرسایش نسبت به خاک طبیعی بهترتیب 216، 241، 234 و 257 درصد افزایش یافتند.
Laboratory plots and rainfall simulators are useful tools for erosion studies, but transferring soil and consequent preparation steps which leads to damage soil structure, are among the disadvantages of laboratorial soil erosion studies yet. In other words, soil preparation steps can cause considerable errors in the results of runoff and erosion in laboratorial conditions. On the other hand, measuring splash erosion, as the first ability to detach and move the soil particles, is very important in soil erosion studies. Knowing the uncertainties of splash results due to soil preparation methods is therefore essential to improve the accuracy of laboratory results. The present study has been therefore conducted to measure and compare the amount of splash in a sandy-clay-loam soil in both undisturbed and disturbed conditions in a hillslope in the southern part of Alborz Mountains under three rainfall intensities of 40, 60 and 80 mm h-1. The results showed that disturbing soil in erosion laboratory studies could significantly increase the upslope, downslope, gross splash (p<0.01) and net splash (p<0.05). The effects of soil disturbance on the ratio between upslope and downslope splash was not significant. According to the results, the increasing rates of upslope, downslope, gross and net splash due to soil disturbance were 216, 241, 234 and 257%, respectively.
https://jwem.areeo.ac.ir/article_107182_66f17e6962f6898c5d21c678c9624f1a.pdf
پاشمان خالص؛ پاشمان ناخالص؛ حوزه آبخیز کجور؛ شبیهسازی باران
کرت فرسایش
Gross Splash
Kojoor Watershed
Net Splash
Rainfall Simulation