دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک 2322-2069 31 4 2024 12 21 Nature-based Management of Soil Erosion in the Shazand Watershed, Markazi Province, Iran مدیریت محیط‎زیست-محور فرسایش خاک در حوزه آبخیز شازند، استان مرکزی 1 34 7222 10.22069/jwsc.2025.22558.3737 FA سیدحمیدرضا صادقی نویسنده مسئول، استاد گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، ایران نگین رشیدی دانشجوی کارشناسی‌ارشد مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، ایران فاطمه عبدالباقی دانشجوی کارشناسی‌ارشد مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، ایران سخر موسویان دانشجوی کارشناسی‌ارشد مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، ایران مرجان بهلکه دانشجوی دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، ایران مهین کله هویی دانش‌آموخته دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، ایران مصطفی ذبیحی سیلابی دانشجوی دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، ایران. Journal Article 2024 06 21 Background and objectives: Soil erosion and its consequences, exacerbated by the intensification of human exploitation of nature, has had a detrimental impact on ecosystems. It is also, considered one of the main vulnerable factors of resource stability and sustainable development. Soil erosion poses a threat to approximately 36% of agricultural lands and 60% of all soils in Iran. The use of biological methods has shown significant results and impacts in the initial stages of erosion. The increasing erosion rate underscores the necessity of utilizing biological methods in conjunction with bioengineering methods, engineering, and other structural measures. However, the use of nature-based to management soil erosion has yet to be widely accepted due to the lack of a suitable implementation model by project implementation agencies. This study was therefore conducted to address the urgent need for the nature-based management of erosion in the Shazand Watershed, located in the Markazi Province, due to the high prevalence of manageable distributed erosion. Materials and methods: To determine the initial land units, the elevation, slope, and geologic maps of the Shazand Watershed were combined. Then the soil erosion status was completed based on the scoring table of the seven factors of the BLM model, in land units based on field visits and expert opinions, and then the erosion feature map was prepared. In the next step, in order to ensure the results of the erosion feature map, the leaf area index map was prepared using the MSI sensor data of the Sentinel-2 satellite.Then, the Ambrothermic diagram, hythergraph, and climate-biological map were prepared for the entire watershed. In the following, livestock density in different agro-climatic class was investigated, and suitable species were ultimately presented from the list of dominant species in the region. Results: The assessment of the BLM model revealed that among the 15 land units, one land unit (12%) was in the state of partial erosion, nine land units (58%) were in the state of low erosion, four land units (25%) were in the state of moderate erosion, and a land unit (3%) had the highest erosion rate. The soil erosion situation within the watershed was in the lowest class, with a score of 36.53. The erosion map analysis and the obtained leaf surface indices confirmed the accuracy of field measurements against remote sensing data. The Ambrothermic diagram further showed that the months from May to October are dry, while June to August are the driest months of the year in the study area. According to the agroclimatic studies, zones 5 and 2 have the highest livestock density, with 36% and 19%, respectively. Finally, Agropyron desertorum, Secale montanum, Bromus tomentellu, Onobrychis sativa, Artemisia siberi, and Amygduluse orintalis were selected to be used for reclamation purposes in different zones. These results hold the potential to be a game-changer in environmental soil erosion management at early stages using various types of endemic species. Conclusion: The findings of this study are of significant importance, emphasizing the pressing need for effective watershed erosion management. By harnessing the restoration capabilities of the ecosystem, we can create opportunities and the necessary conditions for rejuvenating various parts of the watershed. This approach, when combined with appropriate and straightforward solutions, can make a substantial contribution to the mitigation of soil erosion in the Shazand Watershed and beyond. سابقه و هدف: فرسایش خاک و پیامدهای ناشی از آن با تشدید بهره‌برداری انسان از طبیعت، اثرات منفی خود را بر بوم‌سازگان وارد کرده است. هم‌چنین از عوامل اصلی تهدیدکننده پایداری منابع و توسعه پایدار به شمار می‌رود. به‌طوری‌که حدود 36 درصد از زمین‌های کشاورزی و 60 درصد از کل خاک‌های ایران در معرض خطر فرسایش قرار دارند. استفاده از روش‌های زیستی بیش‌تر در مراحل ابتدایی فرسایش به‌مراتب نتیجه و اثر بیش‌تری خواهد داشت. ضرورت کاربرد روش‌های زیستی با روش‌های زیست‌مهندسی، مهندسی و سایر اقدامات سازه‌ای آبخیزداری با افزایش میزان فرسایش نمود بیش‌تری خواهد داشت. باوجوداین، استقبال لازم از مدیریت محیط‌زیست-محور فرسایش خاک به سبب عدم الگوی اجرایی مناسب توسط کارشناسان اجرایی صورت نگرفته است. ازاین‌رو، پژوهش حاضر باهدف مدیریت محیط‌زیست-محور فرسایش خاک در حوزه آبخیز شازند واقع در استان مرکزی به سبب غلبه فرسایش توزیعی و قابل مدیریت انجام شد. مواد و روش‌ها: به همین ‌منظور نخست واحد‌های کاری از تلفیق لایه‌های ارتفاع، شیب و زمین‌شناسی حوزه آبخیز شازند تعیین شد. سپس وضعیت فرسایش خاک بر اساس جدول امتیازدهی عوامل هفت‌گانه مدل BLM، در واحدهای ‌کاری بر اساس بازدید میدانی و نظرات کارشناسی تکمیل و سپس نقشه سیمای فرسایشی تهیه شد. در مرحله بعد به‌منظور اطمینان از نتایج نقشه سیمای فرسایشی نقشه شاخص سطح برگ با استفاده از داده‌های سنجنده MSI ماهواره Sentinel-2 تهیه شد. سپس منحنی آمبروترمیک و هایترگراف و نقشه‌ اقلیمی-کشاورزی برای آبخیز موردمطالعه به دست آمد. در ادامه تراکم دام در رده‌های اقلیمی-کشاورزی مختلف بررسی و درنهایت با توجه به نتایج به‌دست‌آمده گونه‌های گیاهی مناسب از مجموعه فهرست گونه‌های غالب منطقه ارائه شد. یافته‌ها: با توجه به ارزیابی جدول BLM از بین 15 واحد کاری، یک واحد کاری (12 درصد) در وضعیت فرسایشی جزئی، نُه واحد کاری (58 درصد) در وضعیت فرسایشی کم، چهار واحد کاری (25 درصد) در وضعیت فرسایشی متوسط و یک واحد کاری (سه درصد) در وضعیت فرسایشی زیاد قرار دارد. وضعیت کلی فرسایش خاک در آبخیز مطالعاتی با امتیاز 53/36 در طبقه کم قرارگرفته است. هم‌چنین بررسی نقشه‌های سیمای فرسایش و شاخص‌ سطح برگ به‌دست‌آمده حاکی از تطابق اندازه‌گیری‌های میدانی با داده‌های سنجش‌ازدور داشت. بر اساس نمودار آمبروترمیک، ماه‌های اردیبهشت تا مهر خشک بوده و دراین‌بین خرداد، تیر و مرداد خشک‌ترین ماه سال در منطقه موردمطالعه بوده است. بر طبق نتایج این پژوهش رده‌های اقلیمی-کشاورزی پنج و دو به ترتیب با 36 و 19 درصد بیش‌ترین تراکم دام را به خود اختصاص داده‌ است. درنهایت گونه‌ها شامل علف گندمی بیابانی، چاودار کوهی، علف پشمکی، اسپرس، درمنه دشتی و بادام‌کوهی انتخاب‌ و پهنه‌بندی استفاده از آن‌ها ارائه شد. این نتایج دارای پتانسیل تغییر بازی در مدیریت فرسایش خاک در مراحل ابتدایی با بهره‌گیری از انواع مختلف گونه‌های بومی را دارد. نتیجه‌گیری: یافته‌های این مطالعه با تأکید بر نیاز ضروری به مدیریت مؤثر فرسایش حوضه از اهمیت قابل‌توجهی برخوردار است. با بهره‌گیری از قابلیت‌های بازیابی بوم‌سازگان می‌توان فرصت و شرایط لازم برای احیای بخش‌های مختلف حوضه را ایجاد کرد. این رویکرد، هنگامی‌که با راه‌حل‌های مناسب و ساده ترکیب شود، می‌تواند سهم قابل‌توجهی در کاهش فرسایش خاک در حوزه آبخیز شازند و فراتر از آن را داشته باشد.

https://jwsc.gau.ac.ir/article_7222_e274ce22456820100a0a4fbddc9f5365.pdf

دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک 2322-2069 31 4 2024 12 21 Analysis of Hydrological and Hydraulic Approaches in Suitable Environmental Flow Range Estimation of Zayandehroud River تحلیل رویکرد‌های هیدرولوژیکی و هیدرولیکی در برآورد محدوده جریان مطلوب زیست‌محیطی رودخانه زاینده‌رود 35 62 7223 10.22069/jwsc.2024.22357.3726 FA یوسف رجبی زاده دانشجوی دکتری مهندسی آب، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران کورش قادری نویسنده مسئول، دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران محبوبه حاجی اسماعیلی دانشجوی فوق دکتری گروه علوم محیطی و زیستی، دانشگاه کارلستاد سوئد محمد مهدی ملک پور شهرکی دانشجوی دکتری مهندسی آب، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران Journal Article 2024 04 24 Background and objectives: Environmental flow allocation of rivers is an overlooked factor in the sustainable water resources management in Iran and an undeniable necessity to preserve the ecosystems in the country's watersheds and also to prevent the destruction of wetlands and rivers leading to lakes. In Iran, there is a need for many researches in order to use new, advanced and accurate methods in order to environmental flow evaluation and determine the validity of its use for rivers inside the country, especially for rivers with high biological value species. The objective of this research is environmental flow evaluation of the Zayandehroud River using the RVA method and compare it with the hydrological methods of Tennant, Arkansas and the hydraulic method of the wetted perimeter in order to determine and suggest the best environmental flow evaluation method in different areas of the Zayandehroud River. Materials and methods: In the present research, the environmental flow evaluation of Zayandehroud river was done using the RVA method and compared with the methods of Tennant, Arkansas and wetted Perimeter with the curve slope algorithm. The study area between Zayandehroud Dam and Gavkhouni Wetland was determined and divided into 3 parts, which includes 8 hydrometric stations along Zayandehroud River. The flow statistical series used in this research is considered from the beginning of the establishment year of hydrometric stations to the last year when data were available, i.e. 2018, and the mean daily flow values for all existing hydrometric stations in Zayandehroud River were collected from Isfahan Regional Water Department. The flow data in this research was normalized for each station from the year of its establishment to the last year when the flow data was available and included in the calculations. Results: Based on evaluation of the results, the estimated environmental flow in the hydraulic method is 70%, Arkansas 60%, RVA 49% and Tennant 26% of the mean annual flow. Tennant's method practically considers a small percentage of the river flow for the river environmental flow and it is definitely not enough. The methods of wetted perimeter and Arkansas also theoretically suggest reliable percentages for the river environmental flow, but in terms of implementation and considering the water fair allocation among all stakeholders, these two methods are almost impossible to do. The RVA method provides a better plan and has suggested a relatively more reasonable and feasible flow percentage than other methods, which should be considered by managers and experts for the allocation of environmental flow. Conclusion: The suggested values of environmental flow with the methods carried out in this research, especially the RVA method, for each area of river, are able to protect the flow natural regime to maintain the river ecological values and provide favorable conditions for aquatic species to live. Therefore, the mentioned methods can be used in the management affairs and executive programs of ecohydraulic engineers and specialists according to their advantages and disadvantages and according to the conditions of each project. Also, the results of this research help to estimate a suitable environmental flow range for the Zayandehroud river and consider it in the river restoration projects. سابقه و هدف: تخصیص جریان زیست‌محیطی رودخانه‌ها یک عامل نادیده گرفته شده در مدیریت پایدار منابع آب در ایران و ضرورتی انکارناپذیر برای حفظ اکوسیستم‌های موجود در حوضه‌های آبریز کشور و همچنین جلوگیری از نابودی تالاب‌ها و رودخانه‌های منتهی به دریاچه‌ها می‌باشد. در کشور نیاز به تحقیقات متعدد به منظور استفاده از روش‌های نوین، پیشرو و دقیق در راستای ارزیابی جریان زیست‌محیطی و تعیین میزان اعتبار به‌کارگیری آن برای رودخانه‌های داخل کشور به ویژه برای رودخانه‌های دارای گونه‌های با ارزش بیولوژیکی بالا می‌باشد. هدف از انجام این تحقیق ارزیابی جریان زیست‌محیطی به روش محدوده تغییرپذیری زاینده‌رود و مقایسه آن با روش‌های هیدرولوژیکی تنانت، آرکانزاس و روش هیدرولیکی محیط خیس شده می‌باشد تا بهترین روش ارزیابی جریان زیست‌محیطی در رودخانه زاینده‌رود مشخص و پیشنهاد گردد. مواد و روش‌ها: در تحقیق حاضر، ارزیابی جریان زیست‌محیطی رودخانه زاینده‌رود با استفاده از روش محدوده تغییرپذیری انجام شد و با روش‌های تنانت، آرکانزاس و محیط خیس شده با الگوریتم شیب منحنی مقایسه گردید. محدوده مطالعاتی حدفاصل سد زاینده‌رود تا تالاب گاوخونی تعیین گردید و در مسیر خود به 3 بازه تقسیم شد که شامل 8 ایستگاه هیدرومتری در طول رودخانه زاینده‌رود می‌باشد. سری آماری جریان مورد استفاده در تحقیق حاضر از ابتدای سال تاسیس ایستگاه‌های هیدرومتری تا آخرین سالی که داده‌ها موجود بودند یعنی سال 1397در نظر گرفته شده است و مقادیر دبی متوسط روزانه برای کلیه ایستگاه‌های هیدرومتری موجود در رودخانه زاینده‌رود از اداره آب منطقه‌ای اصفهان جمع‌آوری شده است. داده‌های جریان در این تحقیق برای هر ایستگاه از سال تاسیس آن تا آخرین سالی که داده‌های جریان موجود بود طبیعی‌سازی شد و در محاسبات لحاظ گردید. یافته‌ها: بر اساس ارزیابی نتایج، جریان زیست‌محیطی برآورد شده به ترتیب در روش محیط خیس شده 70%، آرکانزاس 60%، محدوده تغییرپذیری 49% و تنانت 26% میانگین جریان سالانه رودخانه می‌باشد. روش تنانت عملا درصد کمی از جریان رودخانه را برای نیاز زیست‌محیطی رودخانه در نظر می‌گیرد و قطعا کافی نیست. روش‌های محیط خیس شده و آرکانزاس نیز از نظر تئوری درصدهای مطمئنی برای نیاز زیست‌محیطی رودخانه پیشنهاد می‌دهند اما از نظر اجرایی و با توجه به تخصیص عادلانه آب بین همه ذینفعان تقریبا این دو روش قابل انجام نیستند. روش محدوده تغییرپذیری برنامه بهتری ارائه می‌دهد و درصد جریان نسبتا معقولانه‌تر و قابل اجراتری نسبت به سایر روش‌ها پیشنهاد داده است که باید مدنظر مدیران و کارشناسان جهت تخصیص حقابه زیست‌محیطی قرار گیرد. نتیجه گیری: مقادیر پیشنهادی جریان زیست‌محیطی به روش‌های انجام شده در این تحقیق بخصوص روش محدوده تغییرپذیری، قادر به حفاظت از رژیم طبیعی جریان برای نگهداری از ارزش‎های اکولوژیکی رودخانه و استفرار شرایط مطلوب برای زیستن گونه‌های آبزی می‌باشد. بنابراین، روش‌های مذکور با توجه به مزایا و معایبی که دارند و متناسب با شرایط هر پروژه، می‌توانند در امور مدیریتی و برنامه‌های اجرایی مهندسان و متخصصان اکوهیدرولیکی استفاده گردند و به برآورد یک محدوده جریان زیست‌محیطی مطلوب برای رودخانه‌ی زاینده‌رود و مدنظر قرار دادن آن‌ در طرح‌ها و پروژه‌های ساماندهی و احیای رودخانه کمک کند.

https://jwsc.gau.ac.ir/article_7223_f02a9f1d61e0f7176c7ad71a18b066bc.pdf

دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک 2322-2069 31 4 2024 12 21 Analysis of spatial and temporal patterns of potential evapotranspiration by combining harmonic, stochastic and Monte Carlo methods (Case study: Zayandehrud basin) تحلیل الگوهای مکانی و زمانی تبخیر- تعرق پتانسیل با تلفیق روش‎های هارمونیک، استوکستیک و مونت کارلو (مطالعه موردی: حوضه آبریز زاینده رود) 63 88 7224 10.22069/jwsc.2025.22795.3757 FA اسماعیل ادیب مجد دانشجوی دکتری منابع آب، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران رسول میرعباسی نجف آبادی نویسنده مسئول، دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران مهدی اسدی دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران سید حسن طباطبائی استاد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران 0000-0001-5483-6186 Journal Article 2024 09 15 Background and objectives: This research presents a method to investigate and analyze the spatial and temporal patterns of potential evapotranspiration (ETp) in Zayandehroud basin. Due to the water resources management importance, it is necessary to use efficient methods to predict evapotranspiration (ET). So far, these patterns have been studied in different ways. However, a method that can estimate ETp for dry, normal and wet periods with a daily time step during a hundred years has not yet been presented. In this study, a hybrid method for temporal and spatial analysis of ETp was developed for the Zayandehroud basin as a research area. This method considers the daily time step and a relatively dense network of points at the basin level. Materials and methods: The proposed method involves a combination of three approaches, namely harmonic, stochastic and Monte Carlo methods, to model and predict ETp. Harmonic method helps to analyze periodic, seasonal and annual patterns of data, stochastic method simulates natural fluctuations in data and Monte Carlo method is used to analyze different weather scenarios. In the hybrid method, the harmonic function was first fitted to the maximum and minimum air temperature data of all stations in the zayandehroud basin and its surroundings over a 26-years period, from 1994 to 2019. Then, the statistical distribution of the residuals and the correlation between the air temperature parameters were determined, and the steps of random number generation were performed. Using stochastic and Monte Carlo methods, 100-years of statistics for extremum air temperature variables were produced daily, so that ETp can be calculated in the next step using the Hargreaves-Samani method. Estimation of ETp was done in a dense network of points over the basin by the inverse squared distance method to obtain spatial patterns. By using the percentile index, in which 20% was suggested for mild drought, 50% for normal and 80% for mild drought, different humidity conditions could be investigated. The validation was performed for the normal period of the hybrid model. Thereby, the model data were compared with the observed values in the agricultural areas of the basin and for the period of wheat cultivation (PWC) using correlation tests and also one-way ANOVA, rejecting the significance of the mean difference and confirming the accuracy of the model results. Results: The increasing trend of ETp was observed in all the agricultural areas throughout the basin, so that the slope of the trend according to the Sen method was from 1.28 mm/PWC in the lands downstream of Khamiran Dam to 3.73 mm/PWC is changing in Mahyar and Jarguyeh lands. The shortest growing period for wheat is observed in Roudasht with 211 days, while Fereidunshahr has the longest growing period of 288 days. Consequently, the expected ETp values under normal conditions are about 598 millimeters for Roudasht and 795 millimeters for Fereidunshahr in PWC. Investigations at the watershed level show that the ETp value in the mountainous regions of the basin typically varies between 1299 and 1515 mm/y under normal conditions. In contrast, the flat eastern areas have ETp values between 1524 and 1609 mm/y. Under moderately dry conditions, ETp values in the higher regions vary between 1320 and 1540 mm/y, while in the flat areas, they range between 1547 and 1644 mm/y. The same changes are estimated from 1276 to 1460 mm/y in the mountainous regions and from 1491 to 1583 mm/y in the plains. Conclusion: The results show that using a hybrid approach improves the understanding of evapotranspiration patterns in a basin, increases prediction accuracy, and facilitates the analysis of events in the basin under different climatic conditions. سابقه و هدف: این تحقیق به ارائه روشی برای بررسی و تحلیل الگوهای مکانی و زمانی تبخیر- تعرق پتانسیل (ETp) در حوضه آبریز زاینده‎رود می‌پردازد. با توجه به اهمیت مدیریت منابع آب استفاده از روش‌های کارآمد برای پیش‌بینی تبخیر- تعرق (ET) ضروری است. تاکنون بررسی الگو‎های یاد‎شده به روش‎های متفاوت انجام شده است، با این‎حال روشی که بتواند ETp را در چارچوب دوره‎های خشک، نرمال و تر برای کل حوضه‎های آبریز با گام زمانی روزانه به‎مدت یک‎صد سال تحلیل کند، ارایه نشده است. در این مطالعه، یک روش تلفیقی برای این موضوع در سطح حوضه زاینده‎رود به عنوان محدوده تحقیق توسعه داده شد. این روش گام زمانی روزانه و شبکه‎ای نسبتا متراکم از نقاط را در سطح حوضه با هدف کاربرد در برنامه‎ریزی منابع و مصارف آب در‎نظر می‎گیرد. مواد و روش‌ها: روش پیشنهادی از ترکیب سه روش تحلیل هارمونیک، استوکستیک و مونت کارلو برای مدل‌سازی و پیش‌بینی ETp استفاده می‎کند. روش هارمونیک به تحلیل الگوهای دوره‌ای، فصلی و سالیانه داده‌ها کمک می‌کند، روش استوکستیک به شبیه‌سازی نوسانات طبیعی در داده‌ها می‌پردازد و از روش مونت کارلو برای تحلیل سناریوهای مختلف آب و هوا استفاده می‎شود. در روش تلفیقی ابتدا تابع هارمونیک به داده‎های دمای هوای بیشینه و کمینه کل ایستگاه‎های حوضه زاینده‎رود و پیرامون آن در یک دوره آماری بلندمدت 26 ساله از 1994 تا 2019 برازش داده شد. سپس توزیع آماری باقیمانده‎ها مشخص شد، همبستگی بین پارامترهای دمای هوا تعیین و مراحل تولید اعداد تصادفی انجام گردید. با استفاده از روش‎های استوکستیک و مونت‎کارلو، یک‎صد سال آمار برای متغیرهای دمای هوای بیشینه و کمینه به صورت روز‎به‎روز تولید شد تا در گام بعدی به روش هارگریوز- سامانی بتوان ETp را محاسبه کرد. برآورد ETp در شبکه متراکمی از نقاط در کل حوضه به روش عکس مجذور فاصله برای دستیابی به الگوهای مکانی انجام شد. با استفاده از شاخص صدک‎ها که در آن صدک 20 درصد برای خشکسالی ملایم، 50 درصد برای نرمال و 80 درصد برای ترسالی ملایم پیشنهاد شد، شرایط رطوبتی مختلف قابلیت بررسی یافتند. اعتبارسنجی برای دوره نرمال مدل صورت پذیرفت. بدین منظور، داده‎های مدل با مقادیر مشاهداتی در گستره نواحی کشاورزی حوضه و برای دوره کشت گندم با آزمون‎های همبستگی و همچنین ANOVA یک طرفه، معنی‎دار بودن اختلاف میانگین‎ها را رد کرد و دقت نتایج مدل را تایید نمود. یافته‌ها: روند افزایشی ETp در همه نواحی کشاورزی سرتاسر حوضه مشاهده شد، به نحوی که شیب روند به روش سن (Sen) از 28/1 میلی‎متر در دوره کشت گندم در اراضی پایین‎دست سد خمیران تا 73/3 میلی‎متر در دوره کشت گندم در اراضی مهیار و جرقویه تغییر می‎کند. با توجه به این که کمترین دوره کشت گندم مربوط به رودشت 211 روز و بیشترین دوره در فریدون‎شهر 288 روز می‎باشد، انتظار می‎رود مقدار ETp در شرایط نرمال به ترتیب 598 و 795 میلی‎متر در دوره کشت گندم باشد. بررسی‎ها در سطح حوضه آبریز نیز نشان می‎دهد مقدار ETp در نواحی کوهستانی حوضه و در شرایط نرمال بین 1299 تا 1515 میلی‎متر در سال تغییر می‎کند. این در حالی است که در مناطق مسطح شرقی، تغییرات ETp از 1524 تا 1609 میلی‎متر است. در شرایط خشک ملایم تغییرات ETp در نواحی مرتفع از 1320 تا 1540 و در نواحی مسطح از 1547 تا 1644 میلی‎متر در سال است. همین تغییرات برای شرایط ترسالی ملایم در نواحی کوهستانی از 1276 تا 1460 و در دشت‎ها از 1491 تا 1583 میلی‎متر در‎سال تخمین زده شده است. نتیجه‎گیری: نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که استفاده از روش تلفیقی می‌تواند به شناخت بهتری از الگوهای زمانی و مکانی ETp در حوضه‎های آبریز منجر شود، دقت پیش‌بینی‌ها را افزایش دهد و وضعیت حوضه را تحت شرایط آب و هوایی مختلف تحلیل نماید.

https://jwsc.gau.ac.ir/article_7224_2b7d57579e4a5363da03069bb3b79f0e.pdf

دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک 2322-2069 31 4 2024 12 21 Three-dimensional mapping of soil saturation percentage using the combination of geostatistical methods and environmental variables in the Sistan Plain نقشه برداری سه بُعدی درصد رطوبت اشباع خاک با استفاده از تلفیق روش‌های زمین آماری و متغیرهای محیطی در دشت سیستان 89 111 7225 10.22069/jwsc.2025.22614.3746 FA یونس جمال‌زئی ثمره دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد علوم و مهندسی خاک، دانشگاه زابل، زابل، ایران علی شهریاری نویسنده مسئول، دانشیار گروه علوم و مهندسی خاک، دانشگاه زابل، زابل، ایران محمدرضا پهلوان راد دانشیار بخش تحقیقات خاک و آب، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی گلستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، گرگان، ایران علیرضا ضیائی جاوید محقق بخش تحقیقات تشکیل، طبقه‌بندی و شناسایی خاک، مؤسسه تحقیقات آب و خاک کشور، کرج، ایران. ابوالفضل بامری مربی گروه علوم و مهندسی خاک، دانشگاه زابل، زابل، ایران Journal Article 2024 07 11 Soil maps are one of the important needs for different land users and decision-makers. Saturation percentage is one of the easily-available physical parameters of soil moisture, Therefore, the present study was conducted with the aim of digital mapping the saturation percentage of soil in three dimensions and using geostatistical methods along with environmental variables in the Sistan Plain, which is located on the Hirmand River delta in a dry climate. Materials and methods: To carry out this research, the information on 576 soil profiles located in the Sistan Plain was used. The msaturation percentage of soil was measured using the standard method at depths of 0-15, 15-30, 30-60, and 60-100 cm using the weighted average method. Several 35 environmental variables extracted from satellite images as remote sensing variables and 22 environmental variables extracted from the digital elevation model (DEM) were created as land variables, and the environmental variables that showed a significant correlation with the saturation percentage at each depth were included in the modeling process and geostatistical analyses. The inverse distance weighting method (in three states of first, second, and third powers), simple and ordinary kriging, and simple and ordinary cokriging were used as geostatistical analysis methods. The results showed that the average value of soil saturation percentage at a depth of 60-100 cm had the highest amount (39.30%) and at a depth of 0-15 cm had the lowest average value (33.92%). The best variogram model for the saturation percentage at depths of 0-15, 15-30, and 30-60 cm was the spherical model and 60-100 cm was the exponential model, and the spatial fit for all the studied depths was in the medium spatial fit class. The results of the correlation between environmental variables and the saturation percentage of soil showed that the variables derived from remote sensing had a significant correlation only in the first and second depth, which were close to the surface, but the variables derived from DEM had a significant correlation in all studied depths. These variables were mainly related to fluvial and aeolian activities, which had the greatest effect on soil changes in the studied area. The results of the geostatistical estimators showed that for the first depth, the simple cokriging method with drainage covariate, for the second depth, the simple cokriging method with valley depth covariate, and for the third and fourth depths, ordinary cokriging with drainage covariate were the best and most accurate methods. The three-dimensional modeling of soil saturation percentage showed that the value of saturation percentage is the lowest in the south and medium values in the middle of the Sistan plain, and the highest values of saturation percentage are in the north of the plain at the edge of the Hamoun wetlands. From the surface to the depth the saturation percentage is repeated with the same spatial trend, but the average value of saturation percentage increases from the surface to the depth. The saturation percentage of soil is an easily-available soil characteristic that should be given more attention for land management, especially in dry areas. Also, a three-dimensional view of soil and its mapping can give a more complete understanding to land users in the direction of development and planning. Geostatistical (cokriging) methods using auxiliary variables can be effective in preparing digital and three-dimensional maps of soil characteristics and can help different land users for better management. This issue depends on the finding that environmental variables are used that reflect the conditions of soil formation and factors affecting it in the study areas. سابقه و هدف: نقشه‌های خاک یکی از نیازهای مبرم برای کاربران مختلف و تصمیم‌سازان سرزمین هستند. درصد رطوبت اشباع یکی از پارامترهای فیزیکی زودیافت خاک است که در ارتباط با سایر پارمترها می‌تواند در مدیریت اراضی مورد توجه قرار گیرد. از این رو پژوهش حاضر با هدف نقشه‌برداری رقومی درصد رطوبت اشباع خاک به صورت سه بُعدی و با استفاده از روش‌های زمین آماری به همراه متغیرهای محیطی در دشت سیستان که بر دلتای رودخانه هیرمند در اقلیمی خشک واقع شده است، انجام شد. مواد و روش‌ها: جهت انجام این پژوهش اطلاعات 576 خاکرُخ واقع در دشت سیستان مورد استفاده قرار گرفت. درصد رطوبت اشباع خاک به روش استاندارد در عمق‌های 15-0، 30-15، 60-30 و 100-60 سانتیمتری با استفاده از روش میانگین وزنی اندازه گیری شد. تعداد 35 متغیر محیطی مستخرج از تصاویر ماهواره‌ای به عنوان متغیرهای سنجش از دور و 22 متغیر محیطی مستخرج از مدل رقومی ارتفاع (DEM) به عنوان متغیرهای زمینی ایجاد شدند و متغیر‌هایی که همبستگی معنی‌دار با درصد رطوبت اشباع خاک در هر عمق نشان دادند وارد فرآیند مدل‌سازی و تجزیه و تحلیل‌های زمین آماری شدند. روش وزن دهی معکوس فاصله (در سه حالت توان اول، دوم و سوم)، کریجینگ ساده و معمولی، کوکریجینگ ساده و معمولی به عنوان روش‌های آنالیزهای زمین‌آماری مورد استفاده قرار گرفت. یافته‌ها: نتایج نشان داد که مقدار میانگین درصد رطوبت اشباع خاک در عمق‌ 100-60 سانتیمتری دارای بالاترین میانگین (30/39 درصد) و درعمق 15-0 سانتیمتری دارای کمترین مقدار میانگین (92/33 درصد) بود. بهترین مُدل تغییرنما برای درصد رطوبت اشباع در اعماق 15-0، 30-15، 60-30 مُدل کروی و 100-60 سانتی‌متر مُدل نمایی بود و تناسب مکانی برای کلیه عمق‌های مورد مطالعه در کلاس تناسب مکانی متوسط قرار گرفتند. نتایج همبستگی بین متغیرهای محیطی و درصد رطوبت اشباع خاک نشان داد که متغیرهای مشتق شده از سنجش از دور تنها در عمق اول و دوم که نزدیک به سطح زمین بودند با پارامتر درصد رطوبت اشباع خاک همبستگی معنی‌دار نشان دادند ولی متغیرهای مشتق شده از DEM در همه اعماق همبستگی معنی‌دار داشتند. این متغیرها عمدتا مرتبط با فعالیت-های آبرفتی و بادرفتی بودند که که بیشترین اثر را در تغییرات خاک‌ها در منطقه مورد مطالعه داشته‌اند. نتایج تخمینگرهای زمین آماری نشان داد برای عمق اول روش کوکریجینگ ساده با متغیر کمکی حوزه آبخیز، برای عمق دوم روش کوکریجینگ ساده با متغیر کمکی عمق دره و برای اعماق سوم و چهارم کوکریجینگ معمولی با متغیر کمکی حوزه آبخیز بعنوان بهترین و دقیق‌ترین روش‌ها عمل نمودند. مدل‌سازی سه بُعدی درصد رطوبت اشباع خاک نشان داد که مقدار درصد رطوبت اشباع در جنوب کمترین مقادیر و در میانه دشت مقادیر متوسط و در شمال دشت در حاشیه تالاب‌های هامون بیشترین مقادیر را دارا می‌باشد و از سطح به عمق درصد رطوبت اشباع با همین روند مکانی تکرار شده ولی از سطح به عمق مقدار میانگین درصد رطوبت اشباع افزایش می‌یابد. به نظر می‌رسد تغییرات این پارامتر همراستا با تغییرات سه بُعدی اجزاء بافت خاک در منطقه است. نتیجه گیری: درصد رطوبت اشباع یک خصوصیت زودیافت مناسب است که برای مدیریت اراضی بخصوص در مناطق خشک می‌بایست بیشتر مورد توجه قرار گیرد. همچنین نگاه سه بُعدی به خاک و نقشه‌برداری آن می‌تواند درک کاملتری به کاربران اراضی در راستای مدبربت و برنامه ریزی دهد. روش‌های زمین آماری (کوکریجینگ) با استفاده از متغیرهای کمکی می‌توانند در تهیه نقشه‌های رقومی و سه بُعدی خصوصیات خاک کارایی لازم را داشته باشند و به کاربران مختلف اراضی جهت مدیریت بهتر آن کمک شایانی را انجام دهند. این موضوع منوط به این یافته است که متغیرهای محیطی بکارگیری شوند که منعکس کننده شرایط خاکسازی و عوامل موثر بر آن در مناطق مورد مطالعه باشند.

https://jwsc.gau.ac.ir/article_7225_dea1a13eda08b5e9b609be4a3a7ce6fa.pdf

دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک 2322-2069 31 4 2024 12 21 Evaluation of Wavelet Transform Application for Detecting Trends in River Flow Discharge (Case Study: Halilrood River in Iran) ارزیابی کاربرد تبدیل موجک برای تشخیص روند دبی جریان رودخانه (منطقه مورد مطالعه: رودخانه هلیل رود ایران) 113 136 7226 10.22069/jwsc.2024.22501.3732 FA شیما دوراندیش کارشناسی‌ارشد مدیریت منابع آب، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران. عاطفه مقبلی دکتری سازه‌های آبی، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران. امین مهدوی میمند دکتری سازه‌های آبی، دستیار پژوهشی، موسسه مهندسی هیدرولیک آکادمی علوم لهستان، گدنسک، لهستان. محمد ذونعمت کرمانی نویسنده مسئول، استاد بخش مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران. Journal Article 2024 06 01 Background and Objectives: River flow, one of the most influential factors affecting water resources and hydrological phenomena, interacts with climatic factors. Consequently, detecting changes in river discharge over time can reveal the presence or absence of climate change in a specific region. Previous studies have shown that river discharge varies owing to changes in hydrological patterns, human intervention, changes in vegetation, or annual climate fluctuations. The innovation of the current research lies in evaluating the discharge trend of the Halilrood River in the Hamon-e Jaz-Murian basin in Iran using wavelet transform, assessing its performance, and comparing it with the Mann-Kendall method. Materials and Methods: In this study, wavelet transform was used to detect possible trends in the discharge flow of the Halilrood River, which is one of the most important rivers in south-eastern Iran. For this purpose, discharge data from the Hossein-Abad station, from 1963 to 2010, and the Kohank-Sheibani station, from 1982 to 2012, both located on the Halilrood River, were analyzed. Moreover, the results of the model were compared with the Mann-Kendall trend test. Results: The monthly, seasonal, and annual trends at both stations showed consistent downward trends, indicating a decrease in the river discharge. Moreover, the trend detection results obtained using the wavelet transform, indicated a negative trend at all scales in the Hossein-Abad station, with a significance level of 0.001. The same result was observed at Kohank-Sheibani station. Both the Mann-Kendall and wavelet transform methods recognize the type of downward or upward trend well. For the annual trend analysis, both modes of the wavelet transform method outperformed the Mann-Kendall method, exhibiting higher values and greater significance across various significance levels. In the seasonal mode, the Mann-Kendall method outperformed the wavelet transform at the second level, but showed weaker performance at the first level. In the monthly analysis at the Kohank-Sheibani station, a basin outlet, the Mann-Kendall method's trend values show greater significance. Conclusion: The wavelet transforms and the Mann-Kendall trend test was used to detect the possible trends in the discharge flow of the Halilrood River at the Hossein-Abad and the Kohank-Sheibani stations. In general, the results showed a decrease in discharge at this station on all timescales. Wavelet transform analysis revealed a significant downward trend in discharge at the Kohank-Sheibani station across monthly, seasonal, and annual scales, all at the 0.001 significance level. Overall, the results indicate a decrease in discharge at the stations across all scales throughout the periods. سابقه و هدف: جریان رودخانه ها به عنوان یکی از تأثیر گذارترین عوامل در منابع آبی و پدیده های هیدرولوژیکی، در تعامل با عناصر اقلیمی است. در نتیجه، تشخیص تغییرات دبی رودخانه در یک دوره زمانی می تواند وجود یا عدم وجود تغییرات آب و هوای یک منطقه خاص را اثبات کند. مطالعات قبلی نشان داده اند که دبی رودخانه به دلیل تغییرات در الگوهای هیدرولوژیکی، مداخلات انسانی، تغییرات در پوشش گیاهی یا نوسانات آب و هوایی سالانه متفاوت است. نوآوری پژوهش حاضر در ارزیابی روند دبی رودخانه هلیل رود در حوضه جازموریان در ایران با استفاده از تبدیل موجک، ارزیابی عملکرد آن و مقایسه با روش من-کندال است. مواد و روش ها: در این تحقیق از تبدیل موجک برای تشخیص روند احتمالی دبی رودخانه هلیل رود که یکی از رودخانه های مهم جنوب شرق ایران است، استفاده شد. بدین منظور داده های دبی ایستگاه های حسین آباد و کهنک شیبانی واقع در رودخانه هلیل رود به ترتیب در بازه زمانی 1342 تا 1389 و 1361 تا 1391 مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. همچنین نتایج مدل با آزمون من-کندال مقایسه شد. یافته ها: نتایج روند ماهانه، فصلی و سالانه در هر دو ایستگاه روند نزولی ثابتی را نشان دادند که بیانگر کاهش دبی رودخانه است. همچنین نتایج روند بدست آمده توسط تبدیل موجک بیانگر روند منفی در تمامی مقیاس ها در ایستگاه حسین آباد با سطح معنی داری 001/0 است. نتایج بیان شده در ایستگاه کهنک شیبانی نیز مشاهده شد. هر دو روش من-کندال و تبدیل موجک نوع روند نزولی یا صعودی را به خوبی تشخیص دادند. برای تحلیل روند سالانه، هر دو حالت روش تبدیل موجک از روش من-کندال بهتر عمل کردند و مقادیر بالاتر و اهمیت بیشتری را در سطوح مختلف معنی داری نشان دادند. در حالت فصلی، روش من-کندال از روش تبدیل موجک در سطح دوم بهتر عمل کرد اما عملکرد ضعیف تری را در سطح اول نشان می دهد. در تحلیل ماهانه در ایستگاه کهنک-شیبانی، خروجی حوضه، مقادیر روند روش من-کندال اهمیت بیشتری نشان می دهد. نتیجه گیری: برای تشخیص روند احتمالی دبی رودخانه هلیل رود در ایستگاه های حسین آباد و کهنک شیبانی از تبدیل موجک و آزمون روند من-کندال استفاده شد. به طور کلی نتایج نشان دهنده کاهش دبی جریان در این ایستگاه در تمامی مقیاس های زمانی بود. تجزیه و تحلیل تبدیل موجک روند نزولی قابل توجهی را در دبی مربوط به ایستگاه کهنک شیبانی در مقیاس ماهانه، فصلی و سالانه نشان داد که همگی در سطح 001/0 معنی دار بودند. بطور کلی، نتایج حاکی از کاهش دبی در ایستگاه ها در تمامی مقباس ها در طول دوره ها بود.

https://jwsc.gau.ac.ir/article_7226_e705099fd6c18c57d1d045d02fcc45dc.pdf

دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک 2322-2069 31 4 2024 12 21 Feasibility of forming a water market in the east of Mazandaran province and optimization of participatory models in its implementation امکان سنجی تشکیل بازار آب در شرق استان مازندران و بهینه سازی مدل های مشارکتی در پیاده سازی آن 137 157 7227 10.22069/jwsc.2025.22006.3701 FA رمضان حاجی زاده ابوخیلی دانشجوی دکتری مهندسی آبیاری و زهکشی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران. موسی حسام نویسنده مسئول، دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران حسین شریفان دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران Journal Article 2023 12 24 Abstract Background and objectives: In all the upstream documents of the water sector, especially the six development plans, special emphasis has always been placed on the management of water resources. One of the ways to control the supply and demand of water crisis is to create and discover the price of water in the water market pricing table. The implementation of the water market in a region requires many infrastructure facilities, which in the current situation requires spending a huge budget from the government to implement or complete these. Current studies show that one of the ways to solve this crisis is to use public and social participation. Materials and methods: Since the vast province of Mazandaran plays a special role in the economic structure and provision of food security of the country and is known as the hub of agriculture, tourism and water industry of the country, therefore, in this survey that was carried out in the eastern regions of Mazandaran province By selecting 50 points in the cities of Sari, Mian Darud, Neka, Behshahr and Golugah and selecting two points in each village (100 points in total) during the years 2021 and 2022, the feasibility of implementing an official water market in this region and Also, by evaluating the partnership models, including the design construction loanmethod (DBF), construction lease operation transfer (B.L.O.T), construction ownership performance method (B.O.O) and public-private partnership (P.P.P) method, in an area of 1000 hectares in Behnmir basin was used to identify the most optimal model using the hierarchical method (AHP) and also introduced a new model called public private partnership with hydro-social approach (PSP) to form a water market in this area. Results: Surveys show that the price of water for one hectare of rice in the years 1400 and 1401 is equivalent to 480 and 900 million rials per hectare of real water rights in the plain. For 1399, 1400 and 1401, respectively, water sales per hectare are 1.5, 5.4 and 9 million tomans, assuming the hydromodule index of water in paddy fields with the transfer of water from streams of the third and fourth grade soil to the amount of 10,000 cubic meters in the four stages of rice cultivation. Therefore, the price per cubic meter of water in these years has been paid 150, 540 and 900 tomans respectively in the private sector for paddy cultivation. Currently, informal water markets are operating in the eastern regions and water is being bought and sold at very high prices among farmers. But the informality of this market does not play a role in the management of water demand, and it is considered necessary to complete and develop the infrastructure projects of the irrigation network in order to make this market official. Conclusion: As a result, it can be said that in order to innovate in this research by using the new public-private partnership model with a hydro-social approach (P.S.P.P) based on the water reliability model, which is the most efficient model in terms of water supply and demand, in addition to creating and completing Infrastructure, economic well-being, high efficiency of water can be the basis of optimal water consumption, due to the hydro-social approach of the convergence of stakeholders and water-sharing groups or water bodies (farmers' cooperatives). with farmers' micro-economy) should be formed and implemented easily in the region. چکیده سابقه و هدف: در تمامی اسناد بالادستی بخش آب خصوصاً شش برنامه‌ی توسعه‌، همواره بر مدیریت منابع آبی تأکیدات ویژه‌ای صورت گرفته است. یکی از روش‌های کنترل عرضه و تقاضای بحران آب ایجاد و کشف قیمت آب در تابلوی قیمت گذاری بازار آب می‌باشد. لازمه پیاده سازی بازار آب در یک منطقه زیرساخت‌های تاسیساتی بسیاری می‌باشد که در شرایط حاضر نیازمند صرف بودجه‌ای بسیار هنگفت از سوی دولت جهت پیاده سازی و یا تکمیل این‌ها می‌باشد. بررسی‌های حال حاضر نشان می‌دهد یکی از راهکارهای حل این بحران استفاده از مشارکت مردمی و اجتماعی می‌باشد. مواد و روش‌ها: از آنجایی که استان پهناور مازندران سهم ویژه‌ای در ساختار اقتصادی و تامین امنیت غذایی کشور ایفا می‌نماید و به عنوان قطب کشاورزی، گردشگری و صنعت آبی کشور، شناخته می‌شود لذا در این بررسی که در مناطق شرقی استان مازندران صورت گرفته است با انتخاب 50 نقطه در شهرستان‌های ساری، میان درود، نکا، بهشهر و گلوگاه و انتخاب دو مورد در هر روستا (مجموعاً 100 نقطه) در طی سال‌های 1400 و 1401 اقدام به امکان سنجی اجرای بازار آب رسمی در این منطقه و نیز با ارزیابی مدل-های مشارکتی اعم از روش طراحی ساخت وام (D.B.F)، ساخت اجاره بهره‌برداری انتقال (B.L.O.T)، روش ساخت مالکیت عملکرد (B.O.O) و روش مشارکت عمومی – خصوصی (P.P.P)، در یک منطقه 1000 هکتاری در حوضه بهنمیر با استفاده از روش سلسله مراتبی (AHP) اقدام به شناسایی بهینه‌ترین مدل و نیز معرفی یک مدل جدید به نام مشارکت عمومی خصوصی با رویکرد هیدرو اجتماعی (P.S.P.P) جهت تشکیل بازار آب در این منطقه گردید. یافته‌ها: بررسی‌ها نشان می‌دهد قیمت آب برای یک هکتار شالی در سال‌های 1400 و 1401 به ترتیب معادل 480 و 900 میلیون ریال در هر هکتارحق آبه واقعی در دشت می‌باشد. برای سال 1399، 1400 و 1401 به ترتیب فروش آب درهکتار 5/1، 4/5 و 9 میلیون تومان با فرض شاخص هیدرومدول آب دراراضی شالیزاری با انتقال آب از نهرهای درجه سه و چهار خاکی به میزان 10000 مترمکعب در مراحل چهارگانه کشت شالی مصرف شود لذا بازای هرمترمکعب آب در این سال‌ها به ترتیب 150، 540 و 900 تومان در بخش خصوصی برای شالیزاری پرداخت گردیده است. در حال حاضر در مناطق شرقی بازارهای آب غیررسمی فعالیت داشته و خرید و فروش آّب با قیمت‌های بسیار بالا در میان کشاورزان در جریان است. اما رسمی نبودن این بازار نقشی در مدیریت تقاضا آب نداشته و برای رسمی نمودن این بازار تکمیل و توسعه طرح‌های زیرساختی شبکه آبیاری امری ضروری تلقی می‌گردد. نتیجه گیری: در نتیجه می‌توان بیان داشت به جهت نوآوری در این پژوهش با کاربرد مدل جدید مشارکت عمومی خصوصی با رویکرد هیدرو اجتماعی (P.S.P.P) براساس مدل پایایی آب که کارآمدترین مدل در راستای بحث عرضه و تقاضای آب می‌باشد، در کنار ایجاد و تکمیل زیرساخت، رفاه اقتصادی، بهروری بالای آب بازای مصرف آب بهینه می‌تواند، بدلیل رویکرد هیدرو اجتماعی همگرایی احاد ذینعفان و گروه‌های هم آب و یا تشکل‌های آبران (تعاونی کشاورزان) این مدل بازار آب رسمی که توسط کارگزاران (سرمایه گذاران با اقتصاد خرد کشاورزان) می‌بایست تشکیل گردد را در منطقه به راحتی پیاده سازی نماید. واژه‌های کلیدی: بازارآب رسمی و غیررسمی، مشارکت عمومی.

https://jwsc.gau.ac.ir/article_7227_dcb731d21925de519b768979c6a35866.pdf

دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک 2322-2069 31 4 2024 12 21 Estimation of stored water volume in reservoir dams using satellite images and multi-variable linear regression model تخمین حجم آب ذخیره شده در مخزن سدها با استفاده از تصاویر ماهواره ای و روش رگرسیون خطی چندمتغیره 159 178 7228 10.22069/jwsc.2024.22147.3708 FA حامد فیض آبادی دانشجوی کارشناسی‌ارشد علوم و مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران. عبدالرضا ظهیری نویسنده مسئول، دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران. خلیل قربانی دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران. Journal Article 2024 01 29 Background and Objective Water resources have always been a critical issue in human life. Reservoirs, as one of the key water sources, require accurate assessment of their stored water volume for optimal utilization and planned management. Traditional methods for determining water volume, relying on water surface elevation and the volume-depth curve, often necessitate costly and time-consuming corrections due to factors such as floods. This research proposes a new approach to estimate the volume of water stored in a dam reservoir using the relationship between satellite images and water depth, aiming to enhance water resource management efficiency and cost-effectiveness. Materials and Methods To estimate the stored water volume in the Zujar dam reservoir (with a maximum storage capacity of 3.2 billion cubic meters) using remote sensing based on the water depth estimation, Landsat8 OLI satellite images were downloaded. After applying radiometric corrections, bands and spectral indices related to different pixels of the image were extracted. Due to the huge input data matrix and the time-consuming nature of multivariate linear regression modeling, a code was developed in MATLAB. The new dataset was then introduced to the Minitab software for linear regression equation fitting. Measured water depths from the DAHITI database were considered as dependent variables, while bands and spectral indices selected as independent variables for the multivariate linear regression. Results The results obtained from the water depth equation at three different time intervals (2013, 2019, and 2020) showed that the minimum and maximum root mean square error (RMSE) values in depth calculation were 1.00 and 1.35 meters, respectively, with an average of 1.21 meters. Moreover, the minimum and maximum errors in estimating water stored volume were 3.88% and 14.85%, respectively, with an average of 9.25% for three dates that said. Considering that observed water depths during this period ranged from 16.5 to 39.5 meters, the results indicate acceptable accuracy. Analyses revealed that the normalized difference water index (NDWI) and near-infrared (NIR) band from the spectral indices of satellite imagery had the highest significant correlation with water depth, with coefficients of determination of 0.94 and 0.85, respectively. Conclusion The obtained results suggest that a linear regression relationship can be established between measured water depth and extracted spectral bands from satellite images for depths up to approximately 40 meters. This not only ensures accuracy in water depth estimation but also provides acceptable precision in estimating the volume of water stored in the reservoir. Improving and enhancing this approach could enable long-term volume estimation of reservoirs, contributing to better water resource management. Keywords: Water depth estimation, Volume of stored water, Satellite imagery, Zujar Dam, Multivariate linear regression, DAHITI database. سابقه و هدف منابع آب همواره به عنوان یکی از مسائل حیاتی زندگی بشر مطرح بوده است.‌ یکی از مهم‌ترین منابع تامین آب، مخازن سدها می‌باشند که اطلاع از مقدار آب ذخیره شده در آن‌ها حائز اهمیت می‌باشد و برآورد دقیق‌تر آن برای استفاده بهینه و برنامه‌ریزی شده از این ذخایر باارزش، امری ضروری است. روش معمول برای تعیین حجم آب ذخیره شده در مخازن، استفاده از تراز سطح آب (اشل) و منحنی حجم-ارتفاع مخزن است. تغییر منحنی حجم-ارتفاع مخزن بر اثر عواملی مثل سیلاب‌ها باعث می‌شود که استفاده مجدد از آن نیازمند تصحیح منحنی اولیه باشد که با صرف هزینه و زمان زیاد همراه است. در این پژوهش یک روش جدید برای تخمین حجم آب ذخیره شده در مخزن سد با استفاده از ارتباط بین تصاویر ماهواره‌ای و عمق آب ارائه شده است تا علاوه بر صرفه‌جویی در هزینه‌ها بتوان مدیریت منابع آبی را بهبود بخشید. مواد و روش‌ها به منظور تخمین حجم آب ذخیره شده در مخزن سد با استفاده از عمق‌سنجی آب به روش سنجش از دور، ابتدا تصاویر ماهواره‌ Landsat8 OLI مربوط به مخزن سد زوجار (با حداکثر ظرفیت ذخیره‌ 2/3 میلیاردمترمکعب) واقع در کشور اسپانیا دانلود و پس از اعمال تصحیحات رادیومتریکی، باندها و شاخص‌های طیفی مربوط به پیکسل‌های مختلف تصویر استخراج شد. به دلیل حجم بسیار بالای ماتریس داده‌های ورودی، مدل‌سازی و استخراج معادله رگرسیون خطی چندمتغیره مسئله‌ای زمانبر و طولانی است. برای کاهش تعداد داده‌‌ها و افزایش سرعت انجام محاسبات، یک کد در محیط نرم ‌افزار Matlab نوشته شد و سپس داده‌‌های جدید برای مدل-سازی به روش رگرسیون خطی به نرم ‌افزار Minitab معرفی شدند. عمق‌های آب واقعی تهیه شده از پایگاه داده DAHITI به عنوان متغیر‌های ورودی وابسته و باندها و شاخص‌های طیفی به عنوان متغیرهای ورودی مستقل برای برازش معادله رگرسیون خطی چند‌متغیره استفاده شدند. یافته‌ها نتایج حاصل از معادله عمق‌سنجی آب در سه زمان مختلف با فاصله‌ زمانی مناسب (سال‌های 2013، 2019 و 2020) نشان داد که کمترین و بیشترین مقدار RMSE در محاسبه‌ عمق آب به ‌ترتیب 00/1 و 35/1 متر و میانگین آن 2/1 متر می‌باشد. همچنین کمترین و بیشترین خطای تخمین حجم آب به‌ترتیب 88/3 و 85/14 درصد و میانگین آن برای سه زمان مورد بررسی 25/9 درصد بدست آمد. با توجه به اینکه در طول این مدت (از سال 2013 تا سال 2020)، کمترین و بیشترین عمق آب مشاهداتی به ترتیب 5/16و 5/39 متر می‌باشند نتایج بدست آمده از دقت قابل قبولی برخوردار است. بررسی‌ها نشان داد که در عمق‌سنجی ماهواره‌ای از میان متغیر-های ورودی شاخص‌ طیفی آب تفاضلی نرمال‌شده NDWI و باند‌ مادون قرمز نزدیک NIR به ترتیب با ضرائب تبیین 94/0 و 85/0 بیشترین ارتباط معنادار را با تغییرات عمق آب دارند. نتیجه‌گیری نتایج بدست آمده نشان داد که می‌توان بین عمق آب واقعی و باندهای طیفی استخراج شده از تصاویر ماهواره‌ای تا اعماق حدود 40‌ متر رابطه‌ای به شکل رگرسیون خطی چند‌‌متغیره نوشت که علاوه بر دقت در عمق‌سنجی آب از دقت قابل قبولی در تخمین حجم آب ذخیره شده در مخزن نیز برخوردار باشد تا با بهبود و ارتقا آن بتوان حجم آب مخازن را در بازه‌های زمانی طولانی برآورد کرد. کلمات کلیدی: عمق‌سنجی‌ آب، حجم ذخیره آب، تصاویر ماهواره‌ای، سد زوجار، رگرسیون خطی چند‌متغیره، پایگاه داده DAHITI

https://jwsc.gau.ac.ir/article_7228_05419ccaa2f66b6d54b05a99cbbd86fa.pdf

دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک 2322-2069 31 4 2024 12 21 The effect of technical characteristics of road-waterway intersection and protective measures on the amount of sediment in forest waterways (A case study of Minodasht flat design in Golestan province) تأثیر مشخصات فنی تقاطع جاده-آبراهه و اقدامات حفاظتی بر مقدار رسوب آبراهه‌های جنگلی (مطالعه موردی طرح تخت مینودشت استان گلستان 179 194 7229 10.22069/jwsc.2025.22583.3740 FA میلاد قزلسفلو دانشجوی کارشناسی‌ارشد جنگلداری، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران آیدین پارساخو دانشیار گروه جنگلداری، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران. 0000-0002-8755-4369 ستار عزتی نویسنده مسئول، استادیار گروه جنگلداری، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران واحد بردی شیخ استاد گروه آبخیزداری، دانشکده مرتع و آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران. Journal Article 2024 06 29 Background and purpose: The crossing of a forest road through a river or natural waterways can lead to structural changes, such as the narrowing of the river's path and, as a result, the increase in flow speed and sediment production. When the runoff exceeds the hydrological capacity of the bridge or bridge, or the inlet pond is blocked with sediments or foliage, the flow overflows onto the road, which leads to the production of sediment. The purpose of this research is to investigate the effect of the road surface condition on the amount of sediment in forest waterways, to investigate the effect of the percentage of coverage of the slopes overlooking the road-waterway intersection and the amount of traffic on the amount of sediment in forest waterways, as well as the effect of soil protection treatments, including geotextiles and dead hedges on the amount of sediment produced at the road-waterway intersection. Material and Methods: The studied area is a part of a forestry plan in watershed number 91. In this study, firstly, the forest roads were classified into two classes of routes with high traffic (at least 80 traffic per day - mine access road) and low traffic (maximum 5 traffic per day). In each traffic class, two road-waterway intersections with the same conditions were identified. The characteristics of the surface participating in the production of sediment (length and width of the gables at the intersection), the type and percentage of the gables cover and the condition of the roads were evaluated. In the next stage, protection treatments of geotextiles and dead hedges were applied on the slopes overlooking the road-waterway intersection. Before and after the treatments, runoff samples were collected 5 meters before entering the river and 5 meters after leaving the river. In total, 10 repetitions of runoff sampling were done for each treatment. The collected data were then entered into the statistical software for analysis. Findings: The results showed that the amount of suspended sediment load of forest waterways when crossing the road-waterway intersection increased by 64% and reached from 0.12 g/l to 0.33 g/l. The results of variance analysis showed that traffic, the percentage of hilltops overlooking the road-waterway intersection, and the condition of the roads at the 95% confidence level had a significant effect on the amount of suspended sediment load of forest waterways. While no significant effect was observed from the length of the earth slopes and interaction effects between other independent variables on the amount of suspended sediment load of waterways. As the amount of traffic increased as well as the amount of UPCI, the amount of suspended sediment load decreased. With the increase in the coverage percentage of the gables, the amount of suspended sediment load of the forest waterways at the road-waterway intersection decreased by 48%. Geotextile and dead hedge treatments were able to reduce the amount of suspended sediment load in waterways by 57 and 54%, respectively. Conclusion: It is necessary to have enough funds for restoration and reconstruction in order to continue the traffic flow on the road. This leads to the production of less suspended sediment load at the road-waterway intersection. In addition, the use of protective treatments such as geotextile and dead hedge are essential for soil protection. The findings showed that the efficiency of these two treatments is the same, but in terms of the economic function, the dead hedge treatment is more cost-effective. سابقه و هدف: عبور جاده جنگلی از مسیر رودخانه یا آبراهه‌های طبیعی می‌تواند تغییرات ساختاری از جمله تنگ شدن مسیر رودخانه و در نتیجه افزایش سرعت جریان و تولید رسوب را به دنبال داشته باشد. زمانی که رواناب عبوری از گنجایش هیدرولوژیکی آبرو و یا پل تجاور ‌نماید و یا حوضچه ورودی با رسوبات و یا شاخ و برگ مسدود ‌گردد، جریان بر روی جاده سرریز می‌شود که منجر به تولید رسوب می‌گردد. هدف تحقیق حاضر بررسی تأثیر وضعیت رویه جاده بر مقدار رسوب آبراهه‌های جنگلی، بررسی تأثیر درصد پوشش شیب‌های مشرف به تقاطع جاده-آبراهه و میزان ترافیک بر مقدار رسوب آبراهه‌های جنگلی و همچنین تأثیر تیمارهای حفاظتی زمین‌پارچه و چپر مرده بر مقدار رسوب تولید شده در تقاطع جاده-آبراهه است. مواد و روش: منطقه مورد مطالعه جزء طرح جنگل‌داری تخت در حوزه آبخیز شماره 91 می‌باشد. در این تحقیق نخست جاده‌های جنگلی سری به دو کلاس مسیرهای دارای ترافیک زیاد (حداقل 80 تردد در روز – جاده دسترسی به معدن) و ترافیک کم (حداکثر 5 تردد در روز) طبقه‌بندی شد. در هر طبقه ترافیک دو تقاطع جاده-آبراهه با شرایط یکسان شناسایی شد. مشخصات سطح مشارکت کننده در تولید رسوب (طول و عرض شیروانی‌ها در محل تقاطع)، نوع و درصد پوشش شیروانی‌ها و وضعیت رویه جاده‌ها ارزیابی شد. در مرحله بعد تیمارهای حفاظتی چپرمرده و زمین‌پارچه کنفی روی شیب‌های مشرف به محل تقاطع جاده-آبراهه به‌اجرا در‌‌آمد. قبل و بعد از اجرا تیمارها، نمونه‌های رواناب 5 متر قبل از ورود به آبرو و 5 متر بعد از خروج از آبرو جمع‌آوری شد. در مجموع برای هر تیمار، 10 تکرار نمونه‌برداری رواناب انجام شد. داده‌های گردآوری شده سپس جهت تجزیه و تحلیل وارد نرم‌افزار آماری شد. یافته‌ها: نتایج نشان داد که مقدار بار معلق رسوب آبراهه‌های جنگلی هنگام عبور از تقاطع جاده-آبراهه به میزان 64 درصد افزایش یافت و از 12/0 گرم در لیتر به 33/0 گرم در لیتر رسید. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که ترافیک، درصد پوشش شیروانی‌های مشرف به تقاطع جاده-آبراهه و وضعیت رویه جاده‌ها در سطح اطمینان 95 درصد تأثیر معنی‌داری بر مقدار بار معلق رسوب آبراهه‌های جنگلی داشت. در حالی که هیچ اثر معنی‌داری از جانب طول شیروانی‌های خاکی و اثرات متقابل بین سایر متغیرهای مستقل بر مقدار بار معلق رسوب آبراهه-ها مشاهده نشد. با افزایش مقدار ترافیک و همچنین مقدار UPCI ، مقدار بار معلق رسوب کاهش یافت. با افزایش درصد پوشش شیروانی‌ها، مقدار بار معلق رسوب آبراهه‌های جنگلی در محل تقاطع جاده-آبراهه به میزان 48 درصد کاهش یافت. تیمارهای زمین‌پارچه و چپر مرده توانستند مقدار بار معلق رسوب آبراهه‌ها را به‌ترتیب 57 و 54 درصد کاهش دهند. نتیجه‌گیری: داشتن بودجه کافی برای مرمت و بازسازی جهت تداوم جریان ترافیک عبوری از روی جاده امری ضروری می‌باشد. این امر منجر به تولید بار معلق رسوب کمتر در تقاطع جاده-آبراهه می‌گردد. ضمن اینکه استفاده از تیمارهای حفاظتی مانند زمین‌پارچه و چپر مرده برای حفاظت خاک امری ضروری می‌باشد. یافته‌ها نشان داد که کارایی این دو تیمار یکسان است اما به لحاظ کارکرد اقتصادی تیمار چپر مرده مقرون‌به‌صرفه‌تر می‌باشد.

https://jwsc.gau.ac.ir/article_7229_e0e1e9062ad387a19009f5b357f48cb8.pdf