زمینه و هدف: امروزه با توجه به اهمیت رسوبات در حوضه ها، مدیریت جامع حوضه های آبخیز کشور نیازمند چارچوبی مشخص در برنامه ریزی های مربوط به پایش و کنترل رسوبات می باشد. یکی از موثرترین روش‌ها، استفاده از شاخص اتصال رسوبی (IC) است. فرایند اتصال یک مفهوم نوظهور برای درک بهتر از فرآیندهای رخ‌داده در سطح حوضه آبخیز است که بر جریان آب و حرکت رسوب در مقیاس‌های مکانی‌-‌زمانی مختلف تاثیر می‌گذارند. این شاخص درجه اتصال جریان رسوب در سرتاسر آبخیز مخصوصاً بین منبع رسوب و منطقه پایین دست را تبیین کرده و به نوعی بیانگر نسبت تحویل رسوب می باشد. بنابراین پژوهش حاضر با هدف بررسی اتصال رسوب در آبخیز طالقان استان البرز در قالب استخراج نقشه شاخص اتصال رسوب و نیز صحت سنجی نتایج با بازدیدهای میدانی صورت گرفته است.روش پژوهش: در این پژوهش به منظور بررسی الگوی مکانی تولید رسوب در حوضه، از روش ارائه شده توسط بورسلی و همکاران و تعریف شاخص اتصال (IC) نقشه اتصال رسوبی حوضه استخراج گردید. بدین منظور ابتدا داده های توپوگرافی از مدل رقومی ارتفاعی 30 متر و داده‌های پوشش گیاهی در دو دقت مکانی 10 و 30 متری به ترتیب با تصاویر Sentinel-2A و Landsat 8 تهیه و با استفاده از لایه‌های اطلاعاتی از جمله میانگین تندی شیب، میانگین عامل وزنی و سطح مشارکتی مقادیر جزء فراشیب مسیر شروع جریان در انتقال رسوب محاسبه گردید. سپس با استفاده از لایه‌های طول مسیر به سمت پایین‌دست، عامل وزنی هر سلول و درنهایت تندی شیب هر سلول، جزء فروشیب در شبکه اتصال رسوبی محاسبه و با مرجع قرار دادن خروجی آبخیز در محیط نرم‌افزار ArcGIS 10-2-2 شاخص اتصال برای تمام پیکسل‌ها محاسبه و نقشه اتصال رسوبی ترسیم گردید. محدوده IC از (∞- تا ∞+) است و هنگامی‌که IC به سمت ∞+ سیر می‌کند، اتصال افزایش می‌یابد و در نهایت بمنظور ارزیابی نتایج مدل، شاخص اتصال میدانی (FIC) در 30 نقطه از سطح حوضه اجرا و همبستگی بین شاخص IC و FIC در این نقاط مورد ارزیابی قرار گرفت.یافته‌ها: بر اساس یافته های این پژوهش و برازش شاخص اتصال رسوبی (IC) با شاخص اتصال رسوب میدانی (FIC) در 30 نقطه، رابطه بین این دو شاخص از نوع خطی می باشد. ضریب تعیین در دقت مکانی 10 متر با مقدار عددی 86/0 بیشتر از ضریب تعیین خروجی مدل با دقت مکانی 30 متر با مقدار عددی 62/0 به دست آمد که نشان از دقت بالاتر نتایج حاصل از شاخص اتصال رسوب با قدرت تفکیک مکانی 10 متر نسبت به 30 متر است. هر چند پراکنش نقاط در مواردی دچار بینظمی شده اما روند کلی نتایج نشان میدهد که با افزایش میزان اتصال رسوب (IC)، میزان اتصال رسوب محاسباتی میدانی (FIC) نیز به صورت خطی افزایش پیدا کرده است. در محاسبه شاخص اتصال عواملی از قبیل شکل، شیب و زبری حوضه که به سهولت قابل دسترس می باشند به دلیل نیاز داده‌ای کم و کارایی بالا می توانند زمینه ساز بهبود برآورد مدل‌های رسوبدهی شوند.نتایج: در این پژوهش نتایج نشان داد که شاخص اتصال رسوب با دقت مکانی 10 متر دقت بالاتری نسبت با شاخص اتصال با دقت مکانی 30 متر دارد. همچنین نتایج نشان داد که شیب و عامل پوشش گیاهی از پارامترهای بسیار مهم در رسوبدهی آبخیز طالقان هستند. شایان ذکر است که جهت بررسی اثر مساحت و طول آبراهه اصلی، میتوان نتایج شاخص اتصال رسوب را در سطح زیرحوضه و حتی دامنه مورد ارزیابی دقیقتر قرار داد. لحاظ کردن نقشه جهت جریان و جریان تجمعی در فرضیات این مدل با توجه به اهمیت این موارد در رسوبدهی هر زیرحوضه، از مزایای این مدل به حساب میآید. یکی دیگر از مزایای بسیار مهم این مدل نیاز دادهای کم آن میباشد که میتواند مشکل پیچیده بودن و نیازهای دادهای فراوان مدلهای فرسایش و رسوب موجود را تا حد زیادی کاهش دهد. پرونده مقاله

زمینه و هدف: در روش های اندازه گیری عوامل اثرگذار بر پدیده خشکسالی به صورت میدانی همواره چالش تفکیک مکانی و پیوستگی زمانی و همچنین نیاز به حضور نیروی انسانی کنترل کننده مطرح است. اما به علت توانایی سنجش از دور در اندازه گیری داده های خشکسالی در وسعت تمام سطح کره زمین و با قدرت تفکیک مکانی و زمانی قابل قبول، امروزه استفاده از سنجش از دور در کنترل و رصد خشکسالی بیش از پیش گسترش یافته است و به ابزاری قدرتمند در دست کارشناسان تبدیل شده است. در این پژوهش با استفاده از داده های سنجش از دور بر مبنای دو مؤلفه رطوبت خاک سطحی و شاخص پوشش گیاهی اصلاح شده (EVI)، شاخص خشکسالی کشاورزی جدیدی به نام (SMADIN) پیشنهاد شده است.روش پژوهش: در راستای هدف تولید شاخص خشکسالی بر مبنای رطوبت خاک، از داده های رطوبت خاکِ مربوط به اندازه گیری های تا عمق 5 سانتیمتری به روش سنجش از دور ماهواره SMAP ، موسوم به داده های رطوبت خاک سطحی استفاده شد. این داده ها پیش از استفاده، با داده های روزانه رطوبت خاک میدانی تهیه شده توسط سازمان هواشناسی کشور در بازه 250 روزه اعتبار سنجی شده است. خطای مرحله اعتبار سنجی به روش خطای جذرِ میانگینِ مربعات بین داده های ماهواره ای اندازه گیری های روزانه انجام شد. بعلاوه شاخص EVI از روش محاسبه برخط داده های اندازه گیری ماهواره TERRA و سنجنده MODIS بدست آمده است. در نهایت به روش تحلیلی، رابطه شاخص خشکسالی بر اساس رطوبت خاک سطحی پیشنهاد شده است. جهت مقایسه عملکرد این شاخص در شرایط آب و هوایی مختلف دو منطقه نمونه که یکی نماینده آب و هوای خشک و دیگری نماینده آب و هوای مرطوب بودند انتخاب شد. ماتریسِ همبستگی به روش پیرسون برای شاخص خشکسالی کشاورزی SMADIN در مقابل شاخص سلامت پوشش گیاهی VHI رسم گردید و در خصوص نتایج بحث و بررسی انجام شد.یافته ها: نتایج اعتبارسنجی نشان داد که رطوبت خاک اندازه گیری شده به روش میدانی در مناطق با کاربری اراضی مشابه در مقابل اندازه گیری سنجش از دور، دارای میانگین خطا جذر میانگین مربعات m^3/m^3 05/0 بوده است. نتایج تحقیق نیز نشان می دهد شاخص خشکسالی کشاورزی جدید در مقابل شاخص VHI، در منطقه با آب و هوای مرطوب تا میزان 96% و در منطقه خشک 98% همبستگی دارد. بعلاوه مقایسه 5 ساله سری زمانی SMADIN و VHI در منطقه مورد در اوج ها و کمینه ها و فراز و فرودها همزمانی دیده می شود.نتایج: در این پژوهش یک شاخص خشکسالی کشاورزی بر مبنای رطوبت خاک پیشنهاد شد. به اعتقاد نویسندگان این پژوهش در سال های اخیر که عمر ارائه داده های ماهواره SMAP بیشتر از 7 سال شده است، امکان استفاده از این شاخص در مطالعات آتی وجود دارد. با در نظر گرفتن خطای احتمالی داده های SMAP و TERRA در تامین ورودی های شاخص خشکسالی، پیشنهاد می شود این شاخص در مطالعات آتی در مناطق خشک مانند مناطق مرکزی و جنوبی کشور بیشتر استفاده گردد. پرونده مقاله

زمینه و هدف: بارش‌های سنگین و پیاپی در ابتدای سال 1398 به بروز سیلاب‌های شدید در بخش‌های وسیعی از کشور به ویژه در حوضه کرخه منجر شد که با خسارت‌های بسیاری همراه بود. میانگین بارش در حوضه سد کرخه در رویداد بارش 4 تا 7 فروردین 1398 در حدود 87 میلی متر و در رویداد بارش 11 تا 17 فروردین ماه 1398 نزدیک به 108 میلی متر گزارش شده است. در مدیریت سیلاب توسط مخزن، برآورد دبی پیک و هیدروگراف سیل به منظور پیش‌بینی رفتار هیدرولوژیک حوضه اجتناب‌ناپذیر است. مدل‌های بارش- رواناب که برای شبیه‌سازی هیدروگراف سیلاب به کار برده می‌شوند یکی از روش‌های برآورد رواناب و ابزار مناسبی برای بررسی و ارزیابی فرایندهای هیدرولوژیک، منابع آب و مدیریت سیلاب به شمار می‌روند.روش پژوهش: از آنجایی‌که برآورد دبی پیک و هیدروگراف سیل به منظور پیش‌بینی رفتار هیدرولوژیک حوضه و اخذ تدابیر لازم برای کاهش خطر سیلاب از اهمیت زیادی برخوردار است؛ در این پژوهش، ضمن استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) از مدل HEC-HMS برای شبیه‌سازی فرایند بارش رواناب رویدادهای بارشی دوره زمانی 1386 تا 1398 در حوضه آبریز کرخه استفاده شده است. برای این منظور، با استفاده از توانمندی مدل HEC-HMS و داده‌های ایستگاه‌های هیدرومتری و آب و هواشناسی پراکنده در سطح حوضه به برآورد حجم و دبی پیک سیلاب‌ها در دوره زمانی یاد شده اقدام گردید. به دلیل شروع آبگیری سد سیمره در حوضه مذکور از سال 1392، دو مدل حوضه مجزا توسعه داده شده و برای اجرای مدل، 11رویداد سیلاب استخراج و سپس پارامترهای مدل براساس 6 هیدروگراف مشاهداتی واسنجی و براساس 5 هیدروگراف دیگر ارزیابی شد. در فرایند ساخت مدل حوضه از روش شماره منحنی SCS برای محاسبه تلفات رواناب حوضه و تبدیل بارش به رواناب، از روش هیدروگراف واحد کلارک و روش جریان بازگشتی برای محاسبه جریان پایه، از روش ماسکینگام برای روندیابی هیدرولوژیک و از روش میانگین وزنی برای تحلیل مکانی داده‌های بارندگی استفاده شد.یافته‌ها: مقایسه نتایج اولیه شبیه‌سازی مدل یاد شده با مقادیر مشاهداتی در خروجی حوضه و برخی از ایستگاه‌های هیدرومتری منتخب حوضه (9 زیرحوضه) مذکور نشان داد که مدل هیدروگراف جریان را بیشتر برآورد می‌کند. از این رو، با استفاده از تابع هدف مجموع مجذور باقی مانده، پارامترهای حوضه (CN، زمان تمرکز، ضریب ذخیره، جذب اولیه و ثابت بازگشتی) مورد واسنجی قرار گرفتند. پس از واسنجی پارامترها، نتایج حاکی از انطباق مناسب هیدروگراف‌های محاسباتی با مشاهداتی در سدهای کرخه و سیمره و برخی از ایستگاه‌های منتخب بودند؛ اما در برخی از نقاط مد نظر هیدروگراف‌های محاسباتی کمتر برآورد شدند. در ادامه، برای بررسی صحت و تایید نتایج، مدل به کمک 5 واقعه بارش جدید اعتبارسنجی شد. همچنین برای ارزیابی کارایی مدل مورد استفاده در این مرحله از آماره‌های ضریب همبستگی، ناش ساتکلیف و ضریب واریانس شبیه‌سازی شده استفاده شد.نتایج: مقایسه نتایج مدل با مقادیر مشاهداتی سیلاب (دبی اوج) با استفاده از ضریب همبستگی (R2) نشان داد که برای زیر حوضه‌های 5، 2، 7 و 1 تطابق نسبتا خوبی برقرار است (به ترتیب، 92/0، 73/0، 73/0 و 70/0). همچنین، مقادیر شاخص کارایی مدل در مرحله اعتبارسنجی برای شاخص‌های ناش- ساتکلیف (99/0- 33/0) و ضریب واریانس شبیه‌سازی (73/0-0) برای نقاط منتخب زیرحوضه‌های 9، 6، 5، 1 و 8 مطلوب بوده و مدل HEC-HMS به طور نسبی می‌تواند برآورد قابل پذیرشی از هیدروگراف سیلاب ارایه دهد و از این رو می‌توان نحوه شکل گیری رویدادهای سیلابی حوضه آبریز کرخه را به خوبی تحلیل نمود. همچنین، تحلیل حساسیت پارامترهای مدل نشان داد که پارامتر شماره منحنی(CN) نسبت به سایر پارامترهای حوضه تاثیر بیشتری بر تغییرات تابع هدف دارند. پرونده مقاله

زمینه و هدف: استفاده از مقادیر تجزیه و تحلیل شده توسط تابع موجک می تواند دقت شبیه سازی ها را افزایش دهد. با توجه به تغییرات اقلیمی و افزایش مقادیر حدی در سال های اخیر، در این مطالعه سعی گردید تأثیر پردازش سیگنال تحت عنوان تبدیل موجک در بهبود عملکرد مدل جنگل تصادفی در شبیه سازی جریان ماهانه در زیرحوضه های سیمینه رود و مهابادچای در جنوب دریاچه ارومیه در دوره آماری 2019-1971 مورد بحث و بررسی قرار گیرد.روش پژوهش: در این مطالعه، دقت مدل جنگل تصادفی در دو مرحله آموزش و آزمون مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا مدل جنگل تصادفی در دو فاز آموزش و آزمایش در شبیه سازی بارش-رواناب در جنوب حوضه دریاچه ارومیه مورد ارزیابی قرار گرفت. در خصوص ارزیابی عملکرد و میزان خطای مدل های مورد مطالعه به ترتیب از آماره های نش-ساتکلیف و جذر میانگین مربعات خطا استفاده شد. در گام بعدی بعد از بررسی عملکرد مدل جنگل تصادفی، اقدام به تجزیه سری های زمانی بارش و دبی جریان در حوضه های مورد مطالعه با استفاده از تابع موجک شد. در این خصوص از دو سطح تجزیه (سطح 1 و 2) و دو تابع موجک Haar و Daubechies استفاده شد. در نهایت با استفاده از مدل جنگل تصادفی به شبیه سازی بارش-رواناب مبتنی بر تئوری موجک تحت عنوان مدل W-RF پرداخته شد.یافته ها و تشریح: درابتدا مدل جنگل تصادفی در دو فاز آموزش و آزمون مورد بررسی قرار گرفته نتایج شبیه سازی مقادیر دبی جریان نشان داد که مقادیر شبیه سازی شده در محدوده اطمینان 95 درصد واقع شده که میزان خطای شبیه سازی مقادیر دبی جریان با استفاده از آماره RMSE به ترتیب برابر با 22/3 و 91/8 مترمکعب بر ثانیه در فاز آزمایش برای زیرحوضه مهابادچای و سیمینه رود است. جهت بررسی تأثیر تجزیه سری زمانی بر عملکرد مدل RF، از تئوری موجک و تابع موجک های Haar و دابچیز4 در دو سطح تجزیه 1 و 2 استفاده شد. با برآورد دقت و عملکرد مدل تلفیقی W-RF در 4 الگوی ورودی، بهترین الگو بر اساس معیارهای ارزیابی مدل RMSE و NSE انتخاب گردید. نتایج بررسی ها نشان داد که برای تابع موجک Haar، تجزیه سطح 1 عملکرد و میزان خطای بهتری نسبت به نوع سطح 2 در هر دو زیرحوضه دارد. در این مطالعه موجک دابچیز در سطح 1 در فاز آزمایش بهترین عملکرد و کمترین میزان خطا را در شبیه سازی مقادیر دبی جریان در زیرحوضه های مورد مطالعه ارائه کرده و توانسته است میزان خطا را در دو زیرحوضه مهابادچای و سیمینه رود به ترتیب حدود 89 و 80 درصد نسبت به مدل جنگل تصادفی کاهش دهد.نتایج: در نهایت با مقایسه دو مدل RF و W-RF در شبیه سازی مقادیر دبی جریان در دو زیرحوضه مورد مطالعه، نتایج نشان داد که مدل تلفیقی W-RF به دلیل تجزیه سری زمانی مورد مطالعه توانسته است میزان خطا را در دو زیرحوضه مهابادچای و سیمینه رود به ترتیب حدود 89 و 80 درصد کاهش دهد. با توجه به افزایش پیچیدگی شبیه سازی با دخالت تئوری موجک، میزان بهبودی خطا و عملکرد مدل قابل قبول می باشد. مدل تلفیقی W-RF در این مطالعه نتایج قابل اعتمادی را برای شبیه‌سازی داده‌های دبی جریان ارائه میدهد تا بتوان از تصمیم‌گیری و تحلیل ریسک در عملیات بهره برداری از مخزن های پایین دست و مدیریت منابع آب زیرحوضه ها پشتیبانی کند. نتایج به دست آمده به‌خوبی می تواند در طراحی سامانه های منابع آب به کار گرفته شود. پرونده مقاله