علوم آب و خاک

---

تخمین مقدار سیلابها، روشی برای جلوگیری از خسارات ناشی از وقوع آنها می‌باشد. این تخمین پایه و اساس طراحی انواع ابنیه هیدرولیکی، سرریز سدها، طرحهای آبخیزداری و کنترل و مهار سیلاب است. به وسیله روشهایی نظیر کریگر، جارویس – مایر، سیپرس کریک و استدلالی (منطقی) مقدار دبی حداکثر سیلاب محاسبه می‌شود. روش استدلالی – احتمالی نیز روش دیگری برای تخمین مقدار اوج سیلاب است که به صورت زیر بیان می‌شود:

Q(y) = F.C(y). I(t_c,y).A

که در آن Q = حداکثر دبی سیلاب (متر مکعب بر ثانیه)، y = دوره برگشت (سال)، C = ضریب رواناب با دوره برگشتA ،  y= مساحت حوضه (کیلومتر مربع)، I = شدت بارندگی (میلیمتر بر ساعت) برای دوره برگشت معین و مدتی معادل زمان تمرکز حوضه و F = ضریب تبدیل واحدها که در صورت کاربرد واحدهای فوق برابر 278/0 می‌باشد. تخمین ضریب رواناب، (C(y، یکی از مشکلات این روش است. این ضریب تاکنون به طور تجربی تعیین شده و مقدار آن از جداولی که در مراجع مختلف وجود دارد به دست می‌آید. در تحقیق حاضر از برنامه کامپیوتری TR برای تجزیه و تحلیل آمار حداقل 10 سال 18 ایستگاه آبسنجی و 6 ایستگاه ثبات بارندگی استفاده شده است. این تحقیق در قسمتی از حوضه آبریز دریای مازندران (بخش مرکزی و شرقی حوضه آبریز شماره یک ایران)، در حوضه رودخانه‌هایی نظیر اترک، تجن، چالوس، سرداب‌رود، سیاه‌رود، گرگان‌رود، صفارود، کسیلیان، بابل‌رود و نکا انجام گردید. ضرایب رواناب با دوره برگشت 2، 5، 10، 25، 50 و 100 سال این زیر حوضه‌ها محاسبه و سپس منحنیهای هم ضریب رواناب در محدوده طول جغرافیایی 51 درجه و 13 دقیقه تا 55 درجه و 23 دقیقه و نیز عرض جغرافیایی 36 درجه و 32 دقیقه تا 37 درجه و 13 دقیقه با استفاده از نرم‌افزار سورفر رسم گردید. نتایج نشان داد که : 1) مقادیر ضرایب رواناب به دست آمده کمتر از مقادیر داده شده در جداول تجربی است، 2) با افزایش دوره برگشت، ضریب رواناب افزایش می‌یابد و 3) کاربرد مقادیر به دست آمده ضرایب رواناب در سه حوضه آبریز منطقه نشان داد که با استفاده از منحنیهای هم ضریب رواناب می‌توان دبی‌های حداکثر لحظه‌ای را با دقت بهتری تخمین زد.

---

مقدار مصرف کود شیمیایی در کشاورزی از نظر مسائل زیست محیطی و مسمومیت انسانی مهم است. هدف از انجام این پژوهش تعیین بار آلودگی از طریق بررسی کیفیت رواناب و تغییر غلظت عواملی بود که در تعیین کیفیت آب آبیاری شالیزارها پارامترهایی مهم هستند. در سال زراعی 75-76، چهار مزرعه برنج با مساحت‌های متغیر (22/0 تا 6/0 هکتار) در شهرستان فومن انتخاب شد. در این مزارع رواناب به طور پشت سر هم در آبیاری کرت‌های پایین دست استفاده می‌شد. کمیت و کیفیت رواناب در خروجی کرت‌ها و مزارع مورد سنجش قرار گرفت.

 مقدار رواناب در مزارع، 2-64 درصد برآورد شد. رواناب وآب آبیاری در طبقه C3S1 قرار داشت. تفاوت میانگین مقادیر SAR، DO، EC و pH و تفاوت میانگین غلظت هر یک از عناصر Cu، Zn، B، P و K در آب ورودی و رواناب معنی‌دار نبود. این عوامل در آب آبیاری و رواناب در دامنه مطلوب تا مجاز برای آبیاری برنج قرار داشت. غلظت ازت در آب آبیاری از 05/0 تا3/10 میلی‌گرم در لیتر متغیر بود، و پس از کود دادن مزرعه، غلظت ازت در رواناب افزایش چشم‌گیری نشان داد. میانگین غلظت یون NO3- در رواناب، نسبت به میانگین غلظت این یون در آب ورودی دارای تفاوت معنی‌دار بود، به نحوی که در فصل آبیاری از هر هکتار شالیزار 20 کیلوگرم نیترات از طریق رواناب خارج می‌شد. میانگین بار مواد محلول در آب‌های ورودی و خروجی مزارع به ترتیب 1618 و 1476 کیلوگرم درشبانه روز از سطح یک هکتار بود. تفاوت میانگین بار مواد ورودی و خروجی (142 کیلوگرم در یک هکتار) در سطح یک درصد معنی‌دار بود. از مزرعه پنجم که در لاهیجان قرار داشت، پس از سم‌پاشی با حشره‌کش دیازینون، به مدت 10 روز پی در پی نمونه‌برداری شد. غلظت حشره‌کش در آب مزرعه بلافاصله پس ازسم‌پاشی 08/93 بود، ولی 10 روز پس ازسم‌پاشی به mg/l 0/98 کاهش یافت. نتایج این بررسی نشان داد که اکثر عوامل کیفی اندازه‌گیری شده در حد مجاز برای آبیاری شالیزار بودند.

---

پیش‌بینی رفتار هیدرولوژی حوزه‌های آبخیز و تخمین دبی و حجم سیلاب، برای طراحی و ارزیابی بیشتر پروژه‌های آبی، جلوگیری از فرسایش خاک و حفاظت منابع آب مورد نیاز است. برای تعیین واکنش حوزه‌های آبخیز در شرایط مختلف آب و هوایی، معمولاً از روش‌های هیدرولوژی و نیز مدل‌های مختلف ریاضی استفاده می‌شود که شبیه‌سازی رگبارهای منفرد و یا داده‌های پیوسته سال‌های متوالی را انجام می‌دهند . در این پژوهش از مدل پیوسته استانفورد (SWM- IV) برای شبیه‌سازی دبی متوسط روزانه، حجم سیلاب ماهیانه و سالیانه و تبخیرتعرق سالیانه در حوزه معرف رود زرد با وسعت 896 کیلومتر مربع، واقع در جنوب غربی ایران استفاده شده است. به منظور کنترل دقت شبیه‌سازی مدل، تحلیل حساسیت پارامترهای ورودی نیز بررسی گردید. برای واسنجی مدل از اطلاعات هیدرولوژی موجود سال آبی 56-1355 (همراه با ویژگی‌های فیزیکی حوزه)، و برای ارزیابی مدل از داده‌های سال‌های 75-1360 استفاده شد. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که حجم سیلاب‌های ماهیانه و سالیانه، حجم آب زیرزمینی، جریان زیر سطحی، تبخیرتعرق واقعی و ضریب رواناب حوزه آبخیز مورد بررسی با درستی بسیاری شبیه‌سازی می‌شود. رگرسیون بین مقادیر شبیه‌سازی شده و مشاهده شده حداکثر دبی متوسط روزانه ضریب تبیین 44/0 تا 81/0 را به دست داد. بنابراین، با توجه به نتایج، مدل استانفورد-4 برای بررسی پیش‌بینی رفتار هیدرولوژی سیلاب و تبخیرتعرق حوزه‌های آبخیز با مساحت‌های مختلف در ایران توصیه می‌گردد.

---

تبدیل مراتع به زمین‌های کشاورزی در مناطق پرشیب کوهستانی، عموماٌ سبب فرسایش خاک و جاری شدن سیل‌های ویرانگر شده و کیفیت پویای خاک را تحت تأثیر قرار می‌دهد. این پژوهش با هدف بررسی اثر تبدیل مراتع به زمین‌های کشاورزی بر تولید رواناب و کیفیت خاک، در منطقه دوراهان‏ )چهارمحال‏ و بختیاری) انجام گرفته است. بدین منظور، یک قطعه زمین مرتعی و یک قطعه زمین کشاورزی که به مدت 40 سال زیر کشت گندم دیم زمستانه بوده است، در کنار هم و در دو موقعیت شیب (پشت و شانه به ترتیب با 20 و 23 درصد شیب) انتخاب شد و در زیر بارانی به شدت 5±60 میلی‌متر بر ساعت (متناسب با بارندگی‌های موسمی منطقه) و با استفاده از دستگاه باران‏ساز قرار گرفته، رواناب و رسوب حاصله جمع‏آوری شد. تفاوت بین میانگین‌ها با استفاده از آزمون tبررسی گردید. نتایج نشان داد که مقدار مواد ‏آلی، میانگین‏ وزنی‏ قطر ‏خاک‌دانه‏ها و ضریب‏ هدایت‏ آبی اشباع خاک در زمین‌های کشاورزی به ترتیب 35، 53 و 8 درصد در موقعیت پشت شیب، و 39، 60 و 33 درصد در موقعیت شانه‏ شیب کمتر از زمین‌های مرتعی بوده است. هم‌چنین، در بارش با تداوم 60 دقیقه، مقدار تولید رواناب سطحی و هدررفت خاک در زمین کشاورزی به ترتیب 3 و 8 برابر در موقعیت پشت‏ شیب، و 11 و 55 برابر در موقعیت شانه شیب بیشتر از موقعیت‌های مشابه مرتع بود.

---

مقدار فرسایش‌پذیری خاک در مناطق خشک، و به ویژه در خاک‌های با تکامل کم، بسیار وابسته به نوع مواد مادری خاک است. این پژوهش با هدف مقایسه توان تولید رواناب و رسوب در خاک‌هایی با مواد مادری متفاوت، و شناسایی حساسیت آنها به فرسایش در حوزه آبخیز گل‌آباد انجام شده است. حوزه آبخیز گل‌آباد واقع در شمال شرق اصفهان با میانگین بارندگی سالیانه 160 میلی‌متر و سنگ‌شناسی متنوع، یکی از حوزه‌های آبخیز با فرسایش شدید در کشور است. دوازده نوع خاک تشکیل شده روی مواد مادری متفاوت این حوزه انتخاب گردید. به طور کلی، خاک‌های مورد بررسی میزان مواد آلی و رس کمی داشته ولی دارای مقادیر زیادی سنگ‌ریزه و شن می‌باشند. با استفاده از باران‌ساز صحرایی، رگباری با شدت 5±40 میلی‌متر در ساعت و مدت 80 دقیقه، با میانگین قطر قطرات 56/6 میلی‌متر و کارمایه 7/13 تا 2/17 ژول بر متر مربع بر میلی‌متر، روی کرتی به مساحت یک متر مربع با سه تکرار روی هر خاک تولید گردید، و میزان رواناب و رسوب تولید شده در فواصل 10 دقیقه اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که خاک‌های حاصل از آندزیت سبزرنگ و آبرفتی با پستی و بلندی کم و با منشأ مخلوط آذرین و رسوبی حداکثر رواناب و سریع‌ترین زمان تبدیل بارندگی به رواناب، و خاک‌های با مواد مادری سنگ آهک کرتاسه بالایی، گرانودیوریت و آبرفتی با پستی و بلندی متوسط، کمترین میزان رواناب و طولانی‌ترین زمان تبدیل بارندگی به رواناب را داشتند. هم‌چنین، حداکثر میزان رسوب در خاک‌های حاصل از آندزیت سبزرنگ و پلمه‌سنگ همراه با ماسه‌سنگ، و حداقل آن در خاک‌های حاصل از آبرفت با پستی و بلندی متوسط و گرانودیوریت دیده شد. حداکثر گل‌آلودگی در پلمه‌سنگ همراه با ماسه‌سنگ مشاهده گردید، و خاک‌های دیگر تفاوتی از نظر میزان گل‌آلودگی نشان ندادند. در مجموع، نتایج این پژوهش، علاوه بر رتبه‌بندی حساسیت خاک‌ها به فرسایش، گویای وابستگی بسیار زیاد توان تولید رواناب و رسوب خاک‌ها به مواد مادری آنها در حوزه آبخیز مورد بررسی است، که نمونه خوبی از آبخیزهای منطقه خشک کشور می‌باشد.

---

مدل مورد بحث در این تحقیق با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی ساخته شده و در حوزه آبخیز سفید‌رود (ناحیه غیر خزری) واسنجی شده است. انجام این تحقیق مبتنی بر جمع‌آوری و انتخاب آبنمودهایی فقط با منشأ بارندگی در 12 زیر حوزه با زمان تمرکز برابر و یا کمتر از 24 ساعت بوده است. از کل زیر‌ حوزه‌های انتخابی به تعداد 661 آبنمود به منظور استفاده از دبی اوج آنها برای ساخت مدل پیش‌بینی، انتخاب گردیده است. متغیرهای ورودی مدل شامل بارندگی یک‌روزه سیلزا و بارندگی پنج‌ روز قبل هر دبی اوج، مساحت زیر‌حوزه، طول آبراهه اصلی، شیب 85 -10 درصد طول آبراهه اصلی، ارتفاع میانه حوزه، مساحت سازندهای زمین‌شناسی و واحدهای سنگی در سه گروه هیدرولوژیکی یک، دو و سه، دبی پایه و متغیر خروجی نیز تنها دبی اوج بوده است. توسط روش شبکه عصبی مصنوعی از نوع تغذیه به جلو و روش آموزش پس انتشار خطا، تابع تبدیل متغیرهای ورودی به متغیر خروجی با طی سه مرحله آموزش، آزمایش و اعتبار‌سنجی به دست آمده است. هم‌چنین بر اساس همان داده‌ها و متغیرها، مدل رگرسیون چند متغیریه خطی برای منطقه مورد بررسی ساخته شد. نتیجه مقایسه دبی‌های اوج مشاهده‌ای و برآورد شده بر مبنای دسته داده‌های اعتبار سنجی نشان می‌دهد که پارامترهای آماری ضریب (R²) و ضریب آماره آزمون فیشیر (F) ، برای مدل شبکه عصبی و رگرسیون چند متغیره خطی به ترتیب 84/0، 66/33 و 33/0، 60/3 بوده و بیانگر ارجهیت کامل مدل شبکه عصبی بر روش‌های سنتی است.

---

  فرسایش خاک یکی از تهدیدهای مهم برای تولید کشاورزی و کیفیت محیطی به خصوص کیفیت آب و خاک است. برای انجام برنامه‌ریزی در یک حوضه اّبخیز و انجام پروژه‌های حفاظتی لازم است تا اطلاعات کافی از مقدار هدررفت خاک و میزان رواناب در دسترس باشد. مدل EUROSEM یک مدل پخشی، دینامیک و تک رخدادی است که برای شبیه سازی فرسایش، انتقال رسوب و ته نشست رسوب به وسیله فرایندهای شیاری و بین شیاری طراحی شده است. هدف از این مطالعه بررسی کارایی مدل EUROSEM در شبیه سازی رواناب و رسوب بر اساس اندازه‌گیری میزان فرسایش و رواناب واقعی در زیرحوضه سولیجان با مساحت 20 هکتار واقع در استان چهارمحال و بختیاری می‌باشد. زیر حوضه مورد مطالعه بر اساس اطلاعات نقشه پستی و بلندی زمین، کاربری اراضی، پوشش گیاهی، شیب و نقشه موقعیت جاده‌ها و کانال‌ها به 19 واحد همگن تقسیم بندی گردید. اطلاعات مختلف خاک، پوشش گیاهی، مشخصات سطح زمین و داده‌های اقلیمی برای واحدهای مختلف به وسیله مشاهدات صحرایی و اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی برآورد گردیدند. رواناب و رسوب واقعی نیز برای رخدادهای بارندگی مورد مطالعه اندازه‌گیری شدند. بعد از انجام آنالیز حساسیت مدل، مراحل واسنجی و اعتبار سازی مدل و شبیه‌سازی رواناب و رسوب صورت گرفت. نتایج نشان داد که مدل EUROSEM در این زیرحوضه برای پیش بینی رواناب کل و حداکثر دبی رواناب به پارامترهای هدایت هیدرولیکی اشباع، حرکت موئینگی و رطوبت اولیه بیش از سایر عوامل حساس می‌باشد. هم‌چنین کل هدررفت خاک به پارامترهای ضریب زبری مانینگ شیاری و بین شیاری و چسبندگی خاک حساسیت بیشتری نشان داد. نتایج ارزیابی شبیه سازی مدل نشان داد که در زیرحوضه مورد مطالعه مدل قادر است میزان کل رواناب، اوج رواناب، کل رسوب و زمان اوج رسوب را به خوبی شبیه سازی نماید. ولی مدل نتوانست اوج دبی رسوب و زمان اوج رواناب را به خوبی شبیه سازی نماید. هر چند به نظر می‌رسد مدل EUROSEM قادر است رواناب و رسوب، زمان رسیدن به اوج رواناب و رسوب را در زیرحوضه‌ها و کل حوضه در رخداد‌های جداگانه به خوبی پیش بینی نماید، لیکن پیشنهاد می‌شود تا کارایی مدل در شرایط مختلف آب و هوایی و خاک‌های مختلف و در حوضه‌های آبخیز متفاوت مورد ارزیابی قرار گیرد.

---

در این تحقیق، با استفاده از قابلیت سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) و به‌کارگیری روش‌های مختلف زمین آمار از جمله روش‌های کریجینگ و کوکریجینگ (معمولی، ساده و عمومی) و هم‌چنین توابع شعاعی پایه، تغییرات مکانی ضریب رواناب سالانه استان همدان مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور با استفاده از داده های آماری یک دوره 11 ساله تعداد 18 ایستگاه آب سنجی موجود در منطقه و هم‌چنین استفاده از 11 نقطه اضافی کمکی، به‌کارگیری نقشه رقومی استان، تغییرات مکانی ضریب جریان سالانه برآورد گردید. معیارهای ارزیابی در این پژوهش متوسط قدرمطلق خطا، متوسط خطای اریب، ریشه میانگین مربعات خطا و انحراف استاندارد عمومی، با استفاده از روش اعتبارسنجی حذفی بود. ضمناً با توجه به هم‌بستگی بالایی که بین مقادیر ضریب رواناب و شیب متوسط حوضه ها وجود دارد، این پارامتر به‌عنوان متغیر کمکی در برآوردهای مربوطه مورد استفاده قرار گرفت، نتایج به‌دست آمده نشان دادند که ضریب رواناب در این استان بین 5/3 و 85 درصد تغییر می کند. به‌منظور تحلیل های مکانی ضریب رواناب در سطح استان همدان، روش کوکریجینگ عمومی با مدل دایره ای با توجه به مقادیر متوسط خطای اریب (0014/0-)، متوسط قدرمطلق خطا (0366/0)، ریشه میانگین مربع خطا (054/0) و انحراف استاندارد (15/20)، به‌عنوان بهترین روش زمین آمار شناخته شد. از این نظر، روش‌های کوکریجینگ معمولی و ساده با مدل دایره ای، با هم همسان و برابر بوده و در مرتبه بعدی قرار گرفتند.

---

فرسایش خاک از جنبه های اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی اهمیت دارد که برای کنترل آن نیاز به مدیریت صحیح حوضه آبخیز می‌باشد. در سال های اخیر، استفاده از مدل سازی به‌عنوان راه کار ارزیابی اقدامات کاهش فرسایش مطرح شده است. به هر حال، به‌دلیل محدودیت دسترسی به داده‌های هیدرولوژیک کافی در مناطق کوهستانی، مدل‌سازی حوضه های آبخیز دارای عدم قطعیت هایی می باشد. در مطالعه حاضر، توانایی مدلSWAT2000 در شبیه‌سازی دبی جریان و غلظت رسوب حوضه بهشت‌آباد (از زیرحوضه‌های کارون شمالی) با مساحت 3860 کیلومتر مربع بررسی شد. واسنجی و تحلیل عدم قطعیت مدل با استفاده از برنامه SUFI-2 انجام پذیرفت. شاخص‌های p-factor، d-factor، R2 و ناش- ساتکلیف (NS) به‌منظور ارزیابی توانایی مدل SWAT در شبیه‌سازی رواناب و رسوب به‌کار برده شد. آمار رواناب شش ایستگاه هیدرومتری در سال های 1996-2004 برای واسنجی و اعتبارسنجی این حوضه به‌کار برده شد. نتایج نشان داد که در مرحله واسنجی رواناب ماهانه، ضرایب p-factor، d-factor، R2 و NS در خروجی حوضه به ترتیب 61/0، 48/0، 85/0 و 75/0 و در مرحله اعتبارسنجی 53/0، 38/0، 85/0 و 57/0 به‌دست آمد. این ضرایب در مرحله واسنجی غلظت رسوب روزانه در خروجی حوضه 55/0، 41/0، 55/0 و 52/0 و در مرحله اعتبارسنجی 69/0، 29/0، 60/0 و 27/0 به‌دست آمد. در مجموع، نتایج مطالعه نشان داد که SWAT رواناب را بهتر از رسوب شبیه‌سازی کرد. از دلایل ضعف مدل در شبیه‌سازی رواناب در بعضی از ماه‌های سال می‌توان به شبیه‌سازی ضعیف ذوب برف برای این حوضه کوهستانی، عدم سازگاری فرضیات مدل در انتقال جریان در لایه‌های یخ‌زده و اشباع و تعداد کم داده‌ها اشاره کرد. از علت‌های ضعف مدل در شبیه‌سازی بار رسوب می‌توان به شبیه‌سازی ضعیف جریان، تعداد کم داده‌ها و هم‌چنین عدم پیوستگی اطلاعات رسوب استفاده شده اشاره کرد.

---

برآورد دقیق رواناب یک حوضه در مدیریت منابع آب از اهمیت زیادی برخوردار می‌باشد. در این مطالعه رواناب ماهانه با استفاده از اطلاعات بارش و با مدل توزیع احتمالی شرطی بر اساس اصل حداکثر آنتروپی تخمین‌زده شد. برای توسعه این مدل از داده‌های بارش و رواناب حوضه رودخانه کسیلیان طی سال‌های 1349 تا 1385 استفاده گردید. پارامترهای مدل بر اساس اطلاعات پیشین حوضه از قبیل میانگین سری‌های زمانی بارش و رواناب و کوواریانس بین آنها تخمین‌زده شد. مقادیر رواناب ماهانه این حوضه، با استفاده از مدل توسعه داده شده، به ازای مقادیر ضریب رواناب و دوره‌های بازگشت مختلف در سطوح احتمال وقوع بارش مختلف محاسبه شد. نتایج نشان داد که مدل توسعه داده شده به ازای ضریب رواناب 6/0 به طور رضایت بخشی رواناب خروجی از حوضه را برای دوره‌های بازگشت مختلف تخمین می‌زند. هم‌چنین مقدار رواناب تخمینی، در یک سطح احتمال وقوع بارش ثابت و ضریب رواناب معین، با افزایش دوره بازگشت کاهش می‌یابد. با این حال، نرخ تغییر در میزان رواناب با افزایش دوره بازگشت به آرامی کم می‌شود.

---

روش شماره منحنی رواناب (SCS-CN) به‌طور گسترده جهت پیش‌بینی رواناب مستقیم از رخدادهای باران استفاده می‌شود. در این روش نسبت نگهداشت اولیه (λ=Ia/S) به حداکثر ظرفیت نگهداشت (S) برابر 2/0 فرض شده است (2/0λ=Ia/S= ). استفاده از نسبت نگهداشت اولیه (2/0) در خارج از منطقه ارائه مدل ممکن است منجر به برآورد غیرمنطقی از رواناب شود. بنابراین این مطالعه به منظور تعیین نسبت نگهداشت اولیه (λ=Ia/S) براساس تجزیه رخدادهای باران - رواناب انجام گرفت. داده‌ها شامل 58 رخداد باران - رواناب طی 15 سال (1380-1366) از اندازه‌گیری‌های رواناب در حوزه آبخیز تهم در شمال غرب زنجان بود. براساس نتایج، میزان رواناب برآورد شده برمبنای 2/0λ=Ia/S=، 7/26 برابر میزان رواناب مشاهده‌ای بود. رابطه ضعیفی بین رواناب مشاهده‌ای و برآوردی مشاهده شد ( 09/0(R2= و میزان خطای برآورد مدل 13/0 بود. مقدار نسبت نگهداشت اولیه ( ( Ia/S از 004/0 تا 008/0 و میانگین آن 006/0 بود. به منظور واسنجی مدل، شاخص ضریب نگهداشت اولیه به صورت 08 /0 اصلاح شد (S08/0Ia=). نتایج نشان داد که میزان رواناب مشاهده‌ای 4/1 برابر مقدار برآوردی با مدل واسنجی شده بود. رابطه نسبتاً قوی بین رواناب برآورد شده با مدل واسنجی شده و رواناب مشاهده‌ای بود (01/0>P و41/0 R2=). زمانی‌که هفت رخداد بارندگی به دلیل شدت بارندگی کم (کمتر از 14/0 میلی‌متر در ساعت) و دو رخداد به دلیل بالاترین میزان بارندگی پنج روز پیش (بیشتر از 47/10 میلی‌متر)، از تحلیل آماری حذف شدند، نسبت میزان رواناب برآوردی به مشاهده‌ای به 3/1 کاهش یافت و ضریب تعیین (R2) به 90 درصد (01/0>p و90/0 R2=) افزایش یافت. میزان خطای برآورد مدل به 007/0 کاهش یافت. میزان کارایی مدل در نسبت نگهداشت اولیه اصلاح شده (08/0 λ=Ia/S=) برابر 89% - بود.

---

برای حفاظت حوزه‌های آبخیز، استفاده از مدلی که توانایی برآورد رواناب، فرسایش و رسوب را در زمان‌ها و مکان‌های معین داشته ‌باشد، ضروری است. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تحلیل حساسیت مدل یوروسم‌ (Eurosem) و واسنجی و اعتبارسازی آن در شبیه‌سازی رواناب و دبی اوج رواناب در زیرحوزه تنگ رواق از حوزه آبخیز کارون جنوبی بود. بدین منظور، منطقه‌ای به وسعت یک هکتار انتخاب و رواناب عبوری در فواصل زمانی مشخصی در شش رخداد جمع‌آوری شد. تحلیل حساسیت مدل به روش ساده، با افزایش و کاهش 10 درصدی پارامترهای دینامیک مدل (چسبندگی خاک، هدایت هیدرولیکی اشباع، حرکت مویینگی خالص، ضریب زبری مانینگ، درصد حجمی رطوبت قبل از بارندگی و جدا‌‌پذیری ذرات خاک) انجام شد. بهترین واسنجی رواناب با کاهش هدایت هیدرولیکی و حرکت مویینگی و افزایش رطوبت اولیه صورت گرفت. نتایج اعتبارسازی مدل نشان داد که مدل قادر است میزان کل رواناب و دبی اوج رواناب را به خوبی شبیه‌سازی نماید ولی در شبیه‌سازی زمان شروع رواناب و زمان رسیدن به دبی اوج رواناب موفق نبود. نتایج تحلیل حساسیت مدل نشان داد که کل رواناب بیشترین حساسیت را به هدایت هیدرولیکی اشباع نشان داد. با افزایش 10 درصدی هدایت هیدرولیکی اشباع، کل رواناب 11 درصد کاهش و با کاهش 10 درصدی این پارامتر، کل رواناب 14 درصد افزایش نشان داد. این مدل نسبت به چسبندگی خاک هیچ‌گونه حساسیتی نشان نداد. نتایج نشان داد که حساسیت مدل یوروسم به موقعیت و محل ارزیابی مدل بستگی دارد.

---

در این مطالعه، تأثیر ناهمگنی‌های مکانی بارندگی بر پیش‌بینی هیدروگراف سیلاب در سه حوضه آبریز کوهستانی در جنوب غرب ایران مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت شبیه‌سازی هیدروگراف سیلاب خروجی از حوضه‌های آبریز، از مدل شبکه محصور زیرحوضه‌ها (WBNM) استفاده گردید. هم‌چنین، جهت درونیابی هیتوگراف بارندگی ایستگاه‌های اطراف، دو روش درون‌یابی تیسن و عکس مجذور فاصله به‌کار گرفته شد و نتایج به دست آمده با هیتوگراف بارندگی نزدیک‌ترین ایستگاه مقایسه و مشاهده گردید که بهترین هیدروگراف شبیه‌سازی شده از هیتوگراف بارندگی نزدیک‌ترین ایستگاه حاصل می‌شود. نتایج به‌دست آمده هم‌چنین هیچ‌گونه رابطه‌ای بین تغییرات مکانی بارندگی و هیدروگراف خروجی به‌دست نداد. میدان دو بعدی نامانای بارندگی ناشی از توپوگرافی نامنظم باعث تشکیل الگوهای مختلف بارندگی در منطقه شده که دخالت این الگوها در فرآیند درونیابی باعث ایجاد انحرافات زیاد در هیتوگراف‌های درونیابی شده توسط روش‌های تیسن و عکس مجذور فاصله گردید. نتیجه‌گیری شد که انحرافات مشاهده شده بیشتر از آن‌که ناشی از عدم وجود رابطه بین تغییرات مکانی بارندگی و پاسخ حوضه آبریز باشد، ناشی از عدم برآورد صحیح میانگین هیتوگراف‌های بارندگی در بین ایستگاه‌ها می‌باشد. در نتیجه، در حوضه‌های آبریز کوهستانی با توپوگرافی نامنظم، فقدان داده‌های کافی ناشی از شبکه غیرمتراکم ایستگاه‌ها را می‌توان مهم‌ترین عامل عدم قطعیت در مدل‌سازی تغییرات مکانی بارندگی قلمداد نمود.

---

هدف از انجام این پژوهش، ارزیابی رابطه تلفات اولیه باران (Ia) در حوضه های آبریز است که توسط سازمان حفاظت خاک آمریکا (SCS) ارائه شده است. بدین منظور حوضه آبریز دالکی در جنوب غرب ایران مورد بررسی قرار گرفت و با استفاده از GIS، مدل ریاضی HMS و تعدادی وقایع بارش – رواناب اتفاق افتاده در منطقه، ضمن واسنجی برخی از فراسنج ها از قبیل شماره منحنی (CN)، تلفات اولیه باران و ضرایب ماسکینگام (K و X)، مدل بارش – رواناب حوضه مورد نظر از طریق دو الگوریتم جستجوی شیب تک متغییر و نلدر و مید تهیه گردید. نتایج اولیه پژوهش نشان می دهد که استفاده از الگوریتم شیب تک متغییر در مرحله واسنجی و اعتباریابی مدل از دقت بهتری نسبت به الگوریتم نلدر و مید برخوردار می باشد. در ادامه با استفاده از فراسنج های شماره منحنی و تلفات اولیه باران واسنجی شده به روش الگوریتم جستجوی تک متغییر، ضریب بین تلفات اولیه باران با پتانسیل نگهداشت سطحی آب در هر یک از زیر حوضه ها تعیین گردید. نتایج حاصل از این مرحله از پژوهش نشان می دهد که حداقل، حداکثر و میانگین این ضرایب به ترتیب برابر با 0/13 ، 0/43 و 0/19 می باشد که حاکی از دقت بالای رابطه ارائه شده توسط سازمان حفاظت خاک آمریکا(Ia=0/2S) در تعیین تلفات اولیه باران در حوضه های آبریز می باشد. بنابراین در انجام فرآیندهای مدل سازی بارش- رواناب در این حوضه آبریز می توان به رابطه تلفات اولیه باران ارائه شده توسط SCS اعتماد داشت.

---

مدل‌سازی فرایند بارش- رواناب و پیش‌بینی دبی رودخانه یک اقدام مهم در مدیریت و مهار سیلاب‌ها، طراحی سازه‌های آبی در حوزه‌های آبخیز و مدیریت خشکسالی است. هدف این تحقیق شبیه‌سازی جریان روزانه در حوزه آبخیز کسیلیان با مدل WetSpa و شبکه عصبی- فازی تطبیقی است. WetSpa یک مدل پیوسته هیدرولوژیک- فیزیکی است که قابلیت پیش‌بینی سیلاب در مقیاس حوزه آبخیز با گام‌های زمانی مختلف را داراست و شبکه عصبی- فازی تطبیقی هم جزء مدل‌های جعبه سیاه می‌باشند که امروزه مورد توجه زیادی قرار گرفته است. در این تحقیق از آمار باران، تبخیر و دمای ایستگاه هواشناسی سنگده و آمار دبی ایستگاه ولیک‌بن طی سال‌های 1382 تا 1388 استفاده شد. نتایج شبیه‌سازی با مدلWetSpa  نشان داد که این مدل به‌خوبی توانسته جریان پایه رودخانه را با معیار ناش ساتکلیف 64/0 در مرحله آزمون شبیه‌سازی نماید ولی در شبیه‌سازی جریان‌های سیلابی با خطا همراه است که دلیل آن را می‌توان به کوچک بودن آبخیز و کوتاه بودن زمان پیمایش اشاره کرد. همچنین این مدل به‌خوبی توانسته بیلان آب حوزه آبخیز کسیلیان را شبیه‌سازی کند. آنالیز حساسیت پارامترهای مدل نشان داد که ضریب افت آب زیرزمینی از بیشترین حساسیت و ضریب روز درجه بارش از کمترین حساسیت برخوردار است. همچنین شبکه عصبی- فازی تطبیقی با ورودی باران با یک روز تأخیر و تبخیر با یک روز تأخیر با معیار ناش ساتکلیف 80/0 در دوره آزمون پاسخ‌های قابل قبول‌تری نسبت به مدل WetSpa با معیار ناش ساتکلیف 24/0 داشت.

---

فرآیند بارش - رواناب و ایجاد سیلاب از پدیده‌های هیدرولوژیکی هستند که بررسی آنها به‌سبب تأثیرپذیری از پارامترهای مختلف، دشوار می‌باشد. تاکنون روش‌ها و الگو‌های مختلفی برای تحلیل این پدیده‌ها ارائه شده است. از این‌رو هدف این پژوهش ارزیابی شبکه عصبی-فازی تطبیقی در پیش‌بینی ضریب رواناب رگبار است. به‌این منظور حوزه آبخیز بار اریه نیشابور انتخاب و داده‌های مربوط به 33 واقعه در بین سال‌های آماری 1331 تا 1385 جمع‌آوری گردید. به‌منظور انتخاب متغیرهای مستقل در برآورد ضریب رواناب از تجزیه و تحلیل عاملی استفاده شد، که براساس آن چهار متغیر مقدار متوسط بارندگی، چارک سوم، اول و چهارم شدت بارندگی و همچنین پنج متغیر شاخص ( &phi) و چارک‌های اول تا چهارم شدت بارش به‌عنوان عوامل اصلی برگزیده شدند. همچنین ترکیب سایر متغیرها براساس نقش هیدرولوژیکی آنها، به‌عنوان ورودی شبکه مدنظر قرار گرفت. نتایج نشان داد که شبکه با ورودی چارک‌های اول تا چهارم شدت بارندگی، مقدار کل بارش و شاخص &phi و بارش پنج روز قبل ضریب رواناب رگبار را با ضریب تبیین آزمون 91/0 و ریشه میانگین مربعات خطا 02806/0 و متوسط قدر مطلق خطا 0275/0 پیش‌بینی کند.

---

در این مطالعه، دو دسته از روش‌های تخمین پارامترهای نفوذ در آبیاری جویچه‌ای معمولی، یک در میان ثابت و یک در میان متغیر و نیز شرایط با کاهش و بدون کاهش جریان ورودی، ارزیابی و مقایسه گردید. از دسته روش‌های مبتنی بر داده‌های مرحله پیشروی جریان، چهار روش متدوال شامل دو نقطه‌ای الیوت و واکر، یک نقطه‌ای والیانتزاس، یک نقطه‌ای میلاپالی و بهینه‌سازی رودریگز و مارتوس و از دسته روش‌های مبتنی بر داده‌های مراحل پیشروی، ذخیره و پسروی، روش بهینه‌سازی چندسطحی درنظر گرفته شد. جهت شبیه‌سازی مراحل آبیاری و مقدار نفوذ در هر روش، از مدل آبیاری سطحی WinSRFR استفاده شد. به‌منظور ارزیابی روش‌های مختلف، از 13 سری داده صحرایی حاصل از دو مطالعه موردی در مناطق کرج و ارومیه استفاده گردید. مطابق نتایج، روش بهینه‌سازی چندسطحی برای هر سه سیستم جویچه‌ای معمولی، یک در میان ثابت و یک در میان متغیر، مراحل پیشروی، پسروی، نفوذ و رواناب را با دقت بالا پیش‌بینی کرد. روش بهینه‌سازی چندسطحی برای روش جویچه‌ای معمولی نسبت به‌روش‌های یک در میان ثابت و یک در میان متغیر، عملکرد دقیقتری در پیش‌بینی مراحل پیشروی و پسروی داشت و متوسط ریشه میانگین مربعات خطای (RMSE) تخمین پیشروی برای این سه روش آبیاری به‌ترتیب 37/1، 8/1 و 57/1 دقیقه و تخمین پسروی به‌ترتیب 76/3، 5 و 03/3 دقیقه محاسبه گردید. در آزمایشات با کاهش دبی نیز بهینه‌سازی چندسطحی روش دقیق در پیش‌بینی پیشروی و پسروی بود و متوسط RMSE پیشروی و پسروی برای شرایط کاهش جریان به‌ترتیب 57/3 و 13/2 دقیقه و بدون کاهش جریان به‌ترتیب 8/3 و 3/1 دقیقه به‌دست آمد. روش بهینه‌سازی چندسطحی در فاز ذخیره نیز عملکرد دقیق‌تری نشان داد. متوسط خطای نسبی (RE) تخمین رواناب در آزمایشات جویچه‌ای معمولی، یک در مـیان ثابت و یک در میان متغیر به‌ترتیب 5/0، 4/0 و 4/0 درصد به‌دست آمد. متوسط خطای نسبی برآورد رواناب روش بهینه‌سازی چندسطحی، در شرایط کاهش دبی و بدون کاهش دبی به‌ترتیب 85/1 و 85/0 درصد محاسبه شد که نشان می‌دهد برای حالت بدون کاهش دبی نسبت به حالت کاهش دبی، عملکرد دقیق‌تر دارد. به‌این ‌ترتیب جهت تخمین پارامترهای نفوذ در آبیاری جویچه‌ای، استفاده از داده‌های تمام مراحل آبیاری، عملکرد بهتر در پیش‌بینی مراحل آبیاری و اجزای بیلان آب دارد.

---

با توجه به آشکار شدن تغییرات اقلیمی در اکثر مناطق دنیا و اثر آن بر بخش‌های مختلف چرخه آب، آگاهی از وضعیت منابع آب به‌منظور مدیریت صحیح منابع و برنامه‌ریزی برای آینده ضروری است. از اینرو مطالعات زیادی در مناطق مختلف با هدف تحلیل اثرات تغییر اقلیم بر فرآیندهای هیدرولوژیک در دوره‌های آتی انجام شده است. در مطالعه حاضر به بررسی اثرات تغییر اقلیم بر رواناب سطحی در حوضه آبخیز بازفت پرداخته شده است. حوضه آبخیز بازفت که در شمال غرب استان چهارمحال و بختیاری واقع شده، به‌دلیل وضعیت خاص توپوگرافیکی و موقعیت جغرافیایی خود سهم قابل توجهی در تولید منابع آب منطقه دارد. در این مطالعه از مدل اقلیمی سه HadCM و سناریوهای انتشار ۲A و ۲B جهت ارزیابی عدم قطعیت موجود در پیش‌بینی تغییر اقلیم استفاده شده است. بدین‌منظور، مدل آماری SDSM برای ریز مقیاس کردن داده‌های بزرگ مقیاس بارش و دما و مدل هیدرولوژیک WetSpa برای شبیه‌سازی رواناب مورد استفاده قرار گرفته است. پس از واسنجی مدل هیدرولوژیک، داده‌های ریز مقیاس شده بارش و دما در دوره‌های آینده نزدیک (۲۰5۰ – ۲۰2۰) و آینده دور (۲۱۰۰- ۲070) به مدل WetSpa معرفی و رواناب برای دوره‌های مذکور شبیه‌سازی گردید. نتایج این مطالعه بیانگر عملکرد مناسب مدل SDSM در ریز مقیاس‌سازی داده‌های اقلیمی به‌ویژه دمای حداقل و حداکثر می‌باشد. ارزیابی کارایی مدل WetSpa نیز حاکی از عملکرد مناسب این مدل برای شبیه‌سازی رواناب در حوضه بازفت است، به‌طوری‌که ضریب ناش- ساتکلیف طی واسنجی و صحت‌سنجی به‌ترتیب برابر ۶۳/۰ و ۶۵/۰ حاصل شده است. همچنین، بررسی میزان رواناب پیش‌بینی شده در دوره‌های آتی نشان‌دهنده افزایش رواناب سالانه در حوضه آبخیز بازفت تحت هر دو سناریوی ۲ A و ۲B است.

---

هدف از این پژوهش تعیین میزان مشارکت زیرحوضه‌ها از نقطه ‌نظر مساحت، دبی یک جریان رودخانه در سیل‌خیزی کل حوضه آبریز رودخانه خرسان در استان کهگیلویه و بویراحمد می‌باشد. برای این‌کار از مدل بارش- رواناب HEC-HMS برای شبیه‌سازی دبی رواناب 11 زیرحوضه استفاده به‌عمل آمد. اطلاعات ورودی این مدل با ابزار سامانه اطلاعات جغرافیایی تهیه شد. نتایج نشان داد که با تغییر در دوره بازگشت‌های مختلف، تغییر اندکی در اولویت‌بندی سیل‌خیزی زیرحوضه‌ها مشاهده می‌شود. به‌طوری‌که به‌ازای دوره بازگشت 2، 50 و 100 سال، سیل‌خیزترین زیرحوضه‌ها بدون تغییر و به‌ترتیب زیرحوضه‌های 1 تا 11 خواهند بود. سهم مشارکت از نقطه نظرمساحت و دبی جریان با هم متفاوت بود، به‌طوری‌که اثرمساحت بین 31/0 تا 03/1 درصد یعنی زیرحوضه 6 بالاترین رتبه و زیرحوضه 7 پائین‌ترین رتبه را داشتند. درحالی‌که از نقطه نظر دبی، اثر حذف زیرحوضه‌ها بین 2/51 تا 2/1004 درصد بود، یعنی زیرحوضه 6 کمترین دبی و زیرحوضه 11 بیشترین مقدار دبی را داشت.

---

معادله جهانی فرسایش خاک تصحیح شده (MUSLE) از جمله مدل‌های برآورد هدر رفت خاک براساس خصوصیات رواناب در ابعاد رگبار می‌باشد. این مدل نیازمند ارزیابی در کرت‌های کوچک برای باران‌های نواحی نیمه‌خشک می‌باشد. جهت ارزیابی کارایی مدل MUSLE، آزمایش صحرایی با استفاده از 21 کرت فرسایشی طراحی شد. کرت‌ها تحت هفت شدت بارندگی 10، 20، 30، 40، 50، 60 و 70 میلی‌متر بر ساعت به‌مدت 60 دقیقه قرار گرفتند و رواناب و رسوب در بازه‌های زمانی 5 دقیقه‌ای اندازه‌گیری شدند. هدر رفت خاک با استفاده از شاخص فرسایندگی مدل MUSLE براساس حجم رواناب (Q) و دبی اوج رواناب (q_p) به‌دست آمد و با مقادیر مشاهده‌ای مقایسه شد. هدر رفت خاک برآورد شده به‌اندازه 87/3 برابر بیشتر از مقدار مشاهده‌ای بود. برای بهبود برآورد مدل، توان شاخص فرسایندگی رواناب از 56/0 به 62/0 اصلاح شد (^0/62(Qq_p)). اصلاح این توان موجب بهبود کارایی مدل از 5/5- به 47/0 و کاهش ریشه میانگین مربعات خطا از 000137/0 به 000031/0 شد. به‌طور کلی این پژوهش نشان داد که به‌کارگیری مدل MUSLE در کرت‌های کوچک در منطقه نیمه‌خشک منجر به بیش برآورد هدر رفت خاک می‌گردد. از اینرو ضروری است شاخص فرسایندگی رواناب براساس داده‌های مشاهده‌ای مورد واسنجی قرار گیرد. مدل بازنگری شده MUSLE می‌تواند برای برآورد هدر رفت خاک در کرت‌های کوچک در منطقه نیمه‌خشک مورد استفاده قرار بگیرد.