پیشینه و هدف دشت آق‌قلا که یکی از دشت‌های حاصل خیز استان گلستان است. تجمع رواناب و شکل‌گیری سیلاب خسارات جانی و مالی فراوان را به همراه دارد. شناخت پراکنش‌های زمانی و مکانی رطوبت سطح خاک یک متغیر کلیدی در شبیه‌سازی رواناب و کاهش مخاطرات ناشی از سیل در محدوده تحقیق است. در این تحقیق میزان رطوبت سطح خاک با استفاده از داده‌های ماهواره‌های راداری آلوس-2 از پالسار در باند L و سنتینل-1 در باند C مورد بررسی قرار گرفت.مواد و روش ها در این تحقیق، از سه سری داده راداری آلوس-2 از سنجنده پالسار، سنتینل-1 و داده اپتیکی سنتیل-1 استفاده شد. برای محاسبه رطوبت سطح خاک ابتدا به روش وزنی در محل هر خوشه نمونه‌های خاک در عمق 5 سانتی‌متری برداشت و توزین گردید پس از خشک نمودن نمونه‌ها در آون وزن خشک و مرطوب محاسبه گردید. در ادامه دو پارامتر مهم رطوبت خاک شامل ثابت دی‌الکتریک و زبری سطح خاک اندازه‌گیری شد. ثابت دی‌الکتریک با استفاده از TDR و زبری با استفاده از دو دوربین دیجیتال محاسبه گردید. با استفاده از نرم‌افزار Agisoft photo scan و ArcGIS مدل رقومی ارتفاعی و پروفیل ناهمواری‌های سطح استخراج گردید. داده‌های راداری با نرم‌افزار SNAP مربوط به آژانس فضایی اروپا ESA پردازش گردید. مراحل پردازش شامل کالیبراسیون رادیومتریکی، استخراج سیگما نات در واحد دسی‌بل، فیلترگذاری با فیلتر لی و کرنل سایز 5×5 و تصحیح هندسی و نهایتاً ژئوکدینگ هر سه داده انجام شد. با داده اپتیکی سنتینل-2 ضمن تهیه شاخص‌های گیاهی و نمناکی نقشه کاربری اراضی با الگوریتم راندوم فارست تهیه گردید. در ادامه با در دست داشتن مقادیر زبری، ثابت دی‌الکتریک و شاخص‌های گیاهی و نمناکی در محیط نرم‌افزار متلب 2019 دو مدل Oh و WCM کدنویسی و مقادیر رطوبت سطح خاک محاسبه و خروجی گرفته شد. سپس رطوبت حاصل از مدل باز پراکنش سطحی با رطوبت وزنی در محل و مطالعات پیشین مورد ارزیابی قرار گرفت.نتایج و بحث در بخش حساسیت سیگنال رادار به رطوبت سطح خاک در مدل Oh در پلاریزاسیون HH و HV تصاویر پالسار-2، در با 0.86=R2، با 0.905=R2 و برای تصاویر سنتینل-1، در با 0.91=R2 و با 0.93=R2 به رطوبت سطح خاک حساس است. همچنین حساسیت باز پراکنش سطحی مدل Oh در پالسار-2 در پلاریزه HH با 0.96=R2 و در پلاریزه HV با 0.94=R2 و برای داده سنتینل-1 در پلاریزه VV با 0.72=R2 و در پلاریزه VH با 0.74=R2 به زبری سطح حساس است. رابطۀ بین کل ضرایب باز پراکنش سطحی حاصل از مدل ابر آب و رطوبت اندازه گیری شده در پلاریزاسیون HH و HV تصاویر پالسار-2، در و به ترتیب با 0.73=R2 و 0.399=R2 و برای دادۀ سنتینل-1 در پلاریزاسیون VV و VH، در و به ترتیب با 0.073=R2 و 0.13=R2 به رطوبت سطح خاک حساس است. در بخش برآورد رطوبت خاک مبتنی بر مدل Oh برای دادۀ پالسار-2 و سنتینل-1 در اراضی لخت در پلاریزاسیون HH و HV برای تصاویر پالسار-2، و به ترتیب با 1.924=RMSE، 0.88=R2 و 1.45=RMSE، 0.93=R2 و برای داده سنتینل-1، و به ترتیب با 2.57=RMSE، 0.81=R2 و 0.90=RMSE، 0.97=R2 است. نتایج مدل Oh نشان داد که در پلاریزاسیون HV تصاویر پالسار-2 و پلاریزه VH سنتینل-1 نتایج رطوبت خاک قوی تر است. نتایج رطوبت خاک در مدل WCM در اراضی دارای پوشش گیاهی برای تصاویر پالسار-2 در پلاریزاسیون HH و HV در و به ترتیب با 2.44=RMSE، 0.81=R2 و 2.64=RMSE، 0.78=R2 و برای Sentinel-1 در و به ترتیب با 2.74=RMSE، 0.75=R2 و 2.69=RMSE، 0.76=R2 است. در بحث برآورد رطوبت خاک با مدل WCM نتایج پالسار-2 در پلاریزه HH با 0.81=R2 در اراضی با تراکم پوشش گیاهی بیشتر از 0.4 درصد دارای نتیجه بهتری است.نتیجه گیری در مدل Oh نتایج تحقیق نشان داد که حساسیت پلاریزه HV در تصاویر پالسار-2 و پلاریزه VH در سنتینل-1 در مناطقی که دارای پوشش گیاهی با تراکم کمتر از 0.4 است بسیار بیشتر از حساسیت پلاریزه HH آلوس-2 و پلاریزه VV سنتینل-1 است. همچنین حساسیت پلاریزه HH تصاویر پالسار-2 و پلاریزه VH سنتینل-1 به زبری سطح بیشتر از سایر پلاریزاسیون ها است. در مدل ابر آب نتایج حاصل از داده سنتینل-1 در حذف تأثیرات پوشش گیاهی و شبیه سازی ضرایب باز پراکنش سطحی بسیار ضعیف است، دلیل این امر در نظر نگرفتن پارامتر زبری توسط مدل ابر آب و همچنین بالا بودن سطح رطوبت در محدوده مطالعاتی بوده که باعث کاهش نفوذ موج گردیده است. نتایج تحقیق نشان داد که حساسیت پلاریزه HH در مناطقی که دارای پوشش گیاهی با تراکم بیش از 0.4 است بسیار بیشتر از حساسیت پلاریزه HV بوده، همچنین حساسیت سیگنال راداری به نویز در پلاریزه HH کم ولی در پلاریزه HV زیاد بود. این موضوع نشان داد که قطبش همسان HH نسبت به پوشش گیاهی حساس است، بنابراین مدل در حضور پوشش گیاهی از ثبات بیشتری برخوردار خواهد بود. مقایسه دو داده SAR در محدوده نشان داد، تصاویر آلوس-2 به دلیل طول‌موج بلند و عمق نفوذ بیشتر در خاک و پوشش گیاهی، برای برآورد رطوبت سطح خاک در محدوده تحقیق و مناطق مشابه کارایی بیشتری دارد. همسو با موضوع پژوهش تحقیقات دیگری صورت گرفته ازجمله آلیشان و همکاران در پژوهشی اقدام به برآورد رطوبت سطح خاک در اراضی بایر با استفاده از داده های آلوس-2 و سنتینل-1 کرده اند که به این نتیجه رسیدند که مدل WCM در حذف محتوی آب گیاهی و برآورد رطوبت سطح با استفاده از معکوس مدل در هر دو داده آلوس-2 و سنتینل-1 بالا بوده است. در تحقیقی که توسط زریبی و همکاران صورت گرفته بود نشان دادند که مدل Oh در دو پلاریزه HV و HH با RMSE کمتری قادر به برآورد رطوبت سطح خاک است. این تحقیق برای مدیریت محیط‌زیست، کشاورزی، منابع طبیعی و مدیریت منابع آب مناسب بوده و کمک شایانی به مدل سازی های هیدرولوژیکی می نماید. Manuscript profile

مدل فرسایش- رواناب KINEROS2، یک مدل هیدرولوژیکی توزیعی فرسایش- رواناب و از نوع فیزیکی بوده که در سازمان کشاورزی امریکا و سرویس تحقیقات کشاورزی جهت تشریح فرآیندهای برگاب، نفوذ، رواناب سطحی و فرسایش حوضه‌ آبخیز پایه‌گذاری شده است. داده‌های اصلی مورد نیاز مدل شامل نقشه‌های DEM، کاربری اراضی و همچنین داده‌های بارش حوضه آبخیز بوده و قابلیت شبیه‌سازی هیدروگراف‌های سیلاب با گام زمانی دقیقه را دارد. برای ارزیابی کارایی مدل، تعداد 8 واقعه سیلاب و بارش متناظر حوضه آبخیز زیارت انتخاب و به دو دسته 4 تایی تقسیم، که از دسته اول جهت اجرا و واسنجی و از دسته دوم جهت اعتبارسنجی مدل استفاده گردید. جهت انجام واسنجی از روش دستی و از روش یک پارامتر در هر بار جهت بررسی آنالیز حساسیت پارامترها استفاده گردید. پارامترهای هدایت هیدرولیکی اشباع، ضریب مانینگ، میانگین حرکت مویینگی، ظرفیت برگاب مورد واسنجی قرار گرفتند. به منظور ارزیابی کارایی مدل در دو مرحله واسنجی و اعتبارسنجی از شاخص‌های ضریب ناش- ساتکلیف، درصد خطا در دبی اوج، معیار جمعی، ضریب تبیین و ضریب تبیین وزنی استفاده گردید. که برای دوره واسنجی متوسط ضریب ناش- ساتکلیف 665/0 و برای مرحله اعتبارسنجی 797/0 بدست آمد. نتایج ارزیابی مدل KINEROS2، در حوضه آبخیز زیارت نشان می‌دهد که مدل مولفه‌های هیدرولوژیکی را با دقت قابل قبول برآورد می‌نماید. Manuscript profile

Extensive flood damages all over the world necessitate its control and operation. Hydrologic impacts of land use change appear in many ways such as total runoff, and flood peak flow. This study was performed in 2014 and aimed to investigate the impacts of land use changes on the occurrence of floods in the catchment of Boostan dam in Golestan province, Iran. For this purpose, Watershed Modeling System (WMS) was used to compare land use areas in 1996 with those in 2006 using the corresponding maps. After the calibration and validation of model in each period, rangeland and forest degradation and its effect on the flooding of catchment were evaluated using two representative parameters of peak flow and volume of flood. Land use maps of both time periods were compared and the achieved results revealed that the total area of rangeland was increased whereas good rangeland areas were decreased, fair rangelands were increased and poor rangeland areas were remained relatively constant that mean a decrease in high quality rangelands in the catchment. Also, the forest areas that decreased intensified flood. But peak flow and flood volume of the whole catchment have been mitigated. In spite of negligible change in total Curve Number (CN) of the catchment, rangelands in downstream and near residential areas converted to the agricultural lands and upstream agricultural lands converted to high and medium density rangeland. This means that distribution of land use changes was in such a way that influential upstream watersheds in flooding were associated with the reduced CNs. So, the implemented biological measures have reduced the flooding potential of the catchment. Sensitivity analysis of the model showed that 5% decrease in CN can cause 40% decrease in peak flow of the catchment and in contrast, 5% increase in CN can enhance flood peak flow up to 60%. Manuscript profile