علوم آب
فاطمه حیات غیبی؛ ناصر شاهنوشی؛ بیژن قهرمان؛ حسین صمدی؛ محمد قربانی؛ محمود صبوحی
چکیده
هرچند توسعه منابع آبی در موارد متعددی به افزایش رفاه اقتصادی، بهبود استاندارهای زندگی و بهداشتی، تولید غذا و غیره منجر شده است، اما در برخی از موارد به‌دلیل عدم توجه کافی به گستردگی حوزه‌ی تأثیرگذاری این طرح‌ها، آثار زیست‌محیطی و متعاقب آن اجتماعی و حتی اقتصادی جبران‌ناپذیری بر جامعه تحمیل شده است. توجه به نیاز آب زیست‌محیطی ...
بیشتر
هرچند توسعه منابع آبی در موارد متعددی به افزایش رفاه اقتصادی، بهبود استاندارهای زندگی و بهداشتی، تولید غذا و غیره منجر شده است، اما در برخی از موارد به‌دلیل عدم توجه کافی به گستردگی حوزه‌ی تأثیرگذاری این طرح‌ها، آثار زیست‌محیطی و متعاقب آن اجتماعی و حتی اقتصادی جبران‌ناپذیری بر جامعه تحمیل شده است. توجه به نیاز آب زیست‌محیطی رودخانه‌ها یکی از موارد بسیار مهم در تصمیم‌گیری‌های مربوط به طرح‌های توسعه منابع آب میباشد. بنابراین در مطالعه حاضر تلاش شده است با استفاده از روشهای هیدرولوژیکی، نیاز آب زیست‌محیطی در بالادست و پایین‌دست محل درنظر گرفته شده برای احداث سد پروژه جدید انتقال آب بهشت‌آباد، محاسبه گردد. براساس نتایج حاصل در بالادست محل سد، حداقل جریان زیست‌محیطی مورد نیاز رودخانه بهشت‌آباد بین 22/1 مترمکعب بر ثانیه برای شهریور تا 75/16 متر مکعب بر ثانیه برای فروردین برآورد شده است. حداقل جریان زیست‌محیطی برآورد شده برای رودخانه کوهرنگ نیز از 69/3 متر مکعب بر ثانیه برای شهریور تا 81/16 متر مکعب بر ثانیه برای فروردین متغیر میباشد. همچنین در پایین‌دست سد در محدوده ایستگاه ارمند، رودخانه کارون به حداقل جریان 8/20 متر مکعب بر ثانیه برای ماه‌های شهریور و مهر تا 29/73 مترمکعب بر ثانیه برای ماه فروردین نیاز دارد. نتایج حاصل نشان میدهد در موارد متعددی به‌ویژه در سال‌هایی که منطقه با خشکسالی خفیف تا متوسط مواجه بوده، جریان آب مشاهداتی رودخانه برای تأمین حداقل نیازهای زیست‌محیطی آن کافی نبوده است. بر این اساس، به نظر می‌رسد منابع آب محدوده مورد بررسی نمیتواند به عنوان منبع پایداری برای انتقال آب درنظر گرفته شود.
حسین بندار؛ محمد موسوی بایگی؛ بیژن قهرمان
چکیده
جهان امروزه جریان بی‌سابقه‌ای از شهری شدن را تجربه می‌نماید. با توسعه شهرنشینی، وسعت بیشتری از پوشش طبیعی مناطق کشاورزی و جنگل جای خود را به شهرها داده و معضلات اکولوژیستی شهری، منجمله ایجاد جزایر حرارتی، برای زیست‌گاه موجودات زنده فراهم آورده است. از طرفی گرم شدن زمین در سالیان اخیر بر اثر پدیده گرمایش جهانی نیز، که بر اثر فعالیت‌های ...
بیشتر
جهان امروزه جریان بی‌سابقه‌ای از شهری شدن را تجربه می‌نماید. با توسعه شهرنشینی، وسعت بیشتری از پوشش طبیعی مناطق کشاورزی و جنگل جای خود را به شهرها داده و معضلات اکولوژیستی شهری، منجمله ایجاد جزایر حرارتی، برای زیست‌گاه موجودات زنده فراهم آورده است. از طرفی گرم شدن زمین در سالیان اخیر بر اثر پدیده گرمایش جهانی نیز، که بر اثر فعالیت‌های انسانی ایجاد می‌شود، بر این مشکلات می‌افزاید. اما این دو منشاء یکسانی نداشته و تفکیک آن از طریق تفاضل مقادیر بدست آمده در شهر و نقاط مجاور، در مدیریت شهری لازم و ضروری است. پژوهش حاضر بر روی دشت مشهد، با استفاده از تصاویر ماهواره لندست 5، لندست 7 و لندست 8 بین سال‌های 1996 تا 2016 میلادی انجام گردید. در این مطالعه به کمک روشهای مختلف تعیین دمای سطح (LST)، دمای پوشش گیاهی محاسبه شد. نتایج نشان داد که میانگین دمای سطح زمین (LST) منطقه مطالعاتی در روزهای تحت بررسی، بهطور میانگین بین 9/17 تا 0/49 درجه سانتیگراد در مناطق مختلف آن دارای تغییرات زمانی و مکانی است. بیشترین و کمترین مقادیر میانگین دمای سطح زمین به ترتیب در کاربری‌های شهری و کوهستانی مشاهده شد. همچنین، مناطق شهری دارای تفاوت محسوس دمای سطح زمین (LST) نسبت به سایر کاربری‌ها میباشد. نتایج استفاده از الگوریتم‌های مختلف محاسبه LST در دشت مشهد نشان داد که روش پنجره مجزا (SW) نسبت به سایر روش‌ها مقادیر بالاتری از LST را ارائه میدهد، این روند تقریباً در تمامی کلاس‌های کاربری اراضی در منطقه مطالعاتی دیده شد. در مناطق شهری، از بین روشهای مختلف تعیین LST، بیشترین همبستگی‌ها بین دمای هوا در ایستگاه سینوپتیک مشهد و LST محاسباتی به روش تک کاناله یا SC دیده شد (R2=0.964). در مناطق کوهستانی و کشاورزی، نیز بیشترین همبستگی‌ها بین دمای هوا و LST محاسباتی به روش تک پنجره اصلاحی یا IMW دیده شد (R2=0.951) و (R2=0.943).
مهسا سامتی؛ سید حسین ثنایی نژاد؛ فیروزه ریواز؛ بیژن قهرمان
چکیده
خشکسالی به عنوان یکی از زیانبارترین بلایای طبیعی، از جمله پدیدههایی است که هم تغییرات مکانی و هم تغییرات زمانی آن حائز اهمیت است. تحلیل توأم مکانی-زمانی خشکسالیها بطور قطع، یکی از روشهای موثر در پایش و ارزیابی خشکسالیها به منظور تشخیص به موقع این رویداد و جلوگیری از اثرات مخرب بعدی خواهد بود. روشهای زمینآمار مکانی-زمانی از ...
بیشتر
خشکسالی به عنوان یکی از زیانبارترین بلایای طبیعی، از جمله پدیدههایی است که هم تغییرات مکانی و هم تغییرات زمانی آن حائز اهمیت است. تحلیل توأم مکانی-زمانی خشکسالیها بطور قطع، یکی از روشهای موثر در پایش و ارزیابی خشکسالیها به منظور تشخیص به موقع این رویداد و جلوگیری از اثرات مخرب بعدی خواهد بود. روشهای زمینآمار مکانی-زمانی از جمله روشهایی هستند که با وارد نمودن بعد زمان در معادلات خود به این گونه تحلیلها میپردازند. در این تحقیق، با استفاده از دادههای بارش ماهانه 48 ایستگاه هواشناسی، بارانسنجی و اقلیمشناسی شمال شرق کشور طی دورهی آماری 1981-2012، شاخص خشکسالی SPI در مقیاس 12 ماهه محاسبه گردید. سپس چهار نوع تابع تغییرنگار مکانی-زمانی بکار گرفته شد و از طریق معیارهایMSE در برآورد پارامترهای مدل و معیار MSPE در پیشبینی مقادیر مشاهده نشده مقایسه شدند. مدل ضربی-جمعی به عنوان بهترین مدل شناخته شد. با بکارگیری این مدل، مقادیر شاخص SPI در سال 2012 توسط روش کریجینگ مکانی-زمانی برآورد شده و نقشههای ماهانه آن با نقشههای مقادیر مشاهداتی مقایسه شدند. از نتایج تحلیل مشخص شد که مدل توانسته است به خوبی وضعیتهای خشکسالی و ترسالی را شناسایی نماید. بنابراین به کمک روشهای تحلیل توأم میتوان شاخص خشکسالی را برای موقعیتها و زمانهای دلخواه، پیشگویی کرد. اعتبارسنجی متقابل توابع تغییرنگار مکانی-زمانی و مکانی محض نشان داد عمکرد توابع مختلف تفاوت چشمگیری با یکدیگر نداشته و این مدلها نتوانستهاند دقت مدلهای مکانی را افزایش دهند.
محبوبه فرزندی؛ سید حسین ثنایی نژاد؛ بیژن قهرمان؛ مجید سرمد
چکیده
بارش و دما از مهمترین متغیرهای هوا و اقلیمشناسی هستند. طول دوره آماری اهمیت بسزایی در دقت تحلیل این دو متغیر دارد. حجم نمونه کمتر از 100 سال نمیتواند نوسانات دراز مدت را به خوبی منعکس کند. طولانیترین آمار مربوط به دما و بارش ماهانه مشهد نزدیک به 125 سال (از حدود 1893 الی 2017) است. متاسفانه این آمار مفقودی دارد. ترمیم دادههای مفقود و افزایش ...
بیشتر
بارش و دما از مهمترین متغیرهای هوا و اقلیمشناسی هستند. طول دوره آماری اهمیت بسزایی در دقت تحلیل این دو متغیر دارد. حجم نمونه کمتر از 100 سال نمیتواند نوسانات دراز مدت را به خوبی منعکس کند. طولانیترین آمار مربوط به دما و بارش ماهانه مشهد نزدیک به 125 سال (از حدود 1893 الی 2017) است. متاسفانه این آمار مفقودی دارد. ترمیم دادههای مفقود و افزایش دقت برآورد آنها هدف این پژوهش است. ایستگاههایی از کشورهای مجاور بهعنوان ایستگاههای مبنا انتخاب شدند. ابتدا دادههای مفقود با برازش ده الگوی رگرسیونی چندگانه برای بارش ماهانه (با ضرایب تعیین 63/0 تا 81/0) و شش الگو برای دمای ماهانه (986/0تا 993/0) ترمیم شدند. سپس برای کاهش خطاها، پارامترهای الگوهای رگرسیونی با روشهای GA و ACO بهینه شدند. افزون بر این دو روش ANN و SVR نیز بهمنظور الگوسازی این دادهها نیز بهکار گرفته شدند. نتایج نشان داد GA و ACO دقت برآورد دادههای مفقود بارش را نسبت به روشهای رگرسیونی فوق به طور چشمگیری افزایش میدهد. کمترین RMSE بین تمام الگوهای رگرسیونی بارش 79/9 میلیمتر است. این معیار با روش GA به 560/2 میلیمتر و با ACO به 559/2 کاهش میبابد. کمترین RMSE بین الگوهای رگرسیونی دما 986/0 میلیمتر است. این معیار با روش ANN به 726/0 میلیمتر و با SVR نیز به 551/0 کاهش میبابد. مقایسه ترمیم دما و بارش نشان میدهد که روشهای تکاملی برای بارش و روشهای یادگیری ماشین برای دما عملکرد بهتری دارند.
مهدی سلاح ورزی؛ بیژن قهرمان؛ حسین انصاری؛ کامران داوری
چکیده
با توجه به شرایط اقلیمی خشک و نیمه خشک ایران و کمبود منابع آب، تبخیر عامل مهمی در برنامه ریزی و مدیریت آب کشاورزی است که به دلیل دشواری اندازه‌گیری، تخمین آن ضروری میباشد. تبخیر از خاک، علاوه بر تلفات آب و منابع آبی، باعث شور شدن خاک نیز می‌شود، این اتفاق در مناطق خشک و نیمه خشک که باران اندک و آب آبیاری شور دارند، بیشتر اتفاق می‌افتد. ...
بیشتر
با توجه به شرایط اقلیمی خشک و نیمه خشک ایران و کمبود منابع آب، تبخیر عامل مهمی در برنامه ریزی و مدیریت آب کشاورزی است که به دلیل دشواری اندازه‌گیری، تخمین آن ضروری میباشد. تبخیر از خاک، علاوه بر تلفات آب و منابع آبی، باعث شور شدن خاک نیز می‌شود، این اتفاق در مناطق خشک و نیمه خشک که باران اندک و آب آبیاری شور دارند، بیشتر اتفاق می‌افتد. این پژوهش در دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. تیمارهای اعمال شده شامل بافت خاک، در سه سطح (شن لومی، لوم شنی، رس شنی) و چهار سطح شوری (7/0، 2، 4 و 8 دسی زیمنس بر متر) بودند. افزایش شوری در خاک، تبخیر (مرحله ی اول و دوم) را در هر سه بافت مورد پژوهش، کاهش داد (با افزایش شوری از 7/0 به 8، میران تبخیر از خاک رسی شنی 9/15%، از خاک شن لومی 4/11% و در خاک خاک لوم شنی 8/37%). با افزایش شوری در بافت رس شنی، تخمین مرحله اول و دوم تبخیر بهبود پیدا کرده (میانگین ریشه ی دوم خطا-RMSE- برای شوری 7/0 به 8، از 81/0 به 28/0) اما با افزایش شوری در بافت شن لومی (RMSE از 75/0 به 83/0)، تخمین مرحلهی اول و دوم تبخیر افت کرده است.
طیبه طاهرپور؛ بیژن قهرمان؛ کامران داوری
چکیده
تحلیل فراوانی منطقه‌ای سیلاب، نیازمند شناسایی حوضه‌های مشابه از نظر مکانیزم تولید سیلاب میباشد. تشابه حوضه‌ها در تولید سیلاب تابع عواملی نظیر ویژگی‌های فیزیوگرافی و هواشناسی حوضه، موقعیت جغرافیایی و زمین‌شناسی میباشد. در این مطالعه به منظور تعیین اثر شاخص زمین‌شناسی در تعیین مناطق همگن هیدرولوژیکی، 73 ایستگاه آب‌سنجی واقع ...
بیشتر
تحلیل فراوانی منطقه‌ای سیلاب، نیازمند شناسایی حوضه‌های مشابه از نظر مکانیزم تولید سیلاب میباشد. تشابه حوضه‌ها در تولید سیلاب تابع عواملی نظیر ویژگی‌های فیزیوگرافی و هواشناسی حوضه، موقعیت جغرافیایی و زمین‌شناسی میباشد. در این مطالعه به منظور تعیین اثر شاخص زمین‌شناسی در تعیین مناطق همگن هیدرولوژیکی، 73 ایستگاه آب‌سنجی واقع در شمال شرق ایران که دارای اقلیم خشک تا نیمه‌خشک است با میانگین طول دوره آماری 29 سال، با درنظر گرفتن شاخص زمین‌شناسی و نیز بدون درنظرگرفتن این شاخص با استفاده از الگوریتم خوشه‌بندی C--میانگین فازی به 6 ناحیه‌ی همگن تقسیم شدند. جهت تعیین تعداد بهینه‌ی خوشه‌ها از سه شاخص صحت‌سنجی خوشه‌بندی فازی وون، ژی-بنی و فوکویاما-سوگنو استفاده شد. نواحی حاصل از دو روش با استفاده از آماره‌های همگنی برپایه‌ی گشتاورهای خطی همگن تشخیص داده شد. توابع توزیع ناحیه‌ها با استفاده از آزمون‌های نیکوئی برازش Z و کولموگروف- اسمیرنوف انتخاب شدند. با مقایسه توزیع ایستگاه‌ها و همچنین دو آماره ارزیابی میانه خطای نسبی و نسبت دبی پیشبینی شده به دبی برآورد شده به ازاء 5 دوره بازگشت مختلف (5، 10، 20، 50 و 100 سال)، هر دو روش تحلیل، نتایجی قابل قبول داشته و اضافه کردن شاخص زمین‌شناسی منجر به بهبود نتایج گردید. با درنظر گرفتن ویژگی زمین‌شناسی در ناحیه‌بندی حوضه‌ها، علاوه بر توابع توزیع برتر، تابع توزیع لوگ نرمال سه پارامتری برای تمامی نواحی مناسب تشخیص داده شد، که از این نقطه نظر استفاده از ویژگی زمین‌شناسی مناسب بود.
شیما تاج آبادی؛ بیژن قهرمان؛ علی نقی ضیائی
چکیده
با استفاده از اطلاعات ریز مقیاس شده می توان نیاز به وجود داده در مکان و زمان مختلف را رفع نمود.فراکتال اخیراً برای ریزمقیاس سازی دادههای اندازه گیری شده، مورد استفاده قرار گرفته است. در این تحقیق از توابع درون یاب فرکتال برای تولید داده های ریزمقیاس شده روزانه و سه ساعته ایستگاه سینوپتیک مشهد استفاده شد. همچنین دو نگرش متفاوت در ...
بیشتر
با استفاده از اطلاعات ریز مقیاس شده می توان نیاز به وجود داده در مکان و زمان مختلف را رفع نمود.فراکتال اخیراً برای ریزمقیاس سازی دادههای اندازه گیری شده، مورد استفاده قرار گرفته است. در این تحقیق از توابع درون یاب فرکتال برای تولید داده های ریزمقیاس شده روزانه و سه ساعته ایستگاه سینوپتیک مشهد استفاده شد. همچنین دو نگرش متفاوت در محاسبه فاصله هاسدرف در تعیین نقاط درون یابی (محاسبه فاصله هاسدرف نگرش اول: با داده های استانداردسازی نشده، نگرش دوم: با داده های استانداردسازی شده) استفاده شد و سه فاصله نقاط درون یابی متفاوت 5، 10، 15 روز در نظر گرفته شد. نتایج مربوط به ریزمقیاس سازی با فاصله درون یابی 5 و 10 روز و نگرش اول از دیگر نتایج مناسب تر بودند، به دلیل خطای کم بین نتایج فاصله درون یابی 5 و 10 روز و با توجه به اهمیت زمان اجرای برنامه و استفاده از داده های کمتر، فاصله درون-یابی10 روز بهترین نتیجه را حاصل کرد. آزمون های آماری مقادیر آماره R2 را برای نگرش اول بین 98/0-74/. و نگرش دوم 98/0-69/0، RMSE را برای نگرش اول بین 33/1-12/5 و نگرش دوم 44/1-9/5 درجه سانتیگراد و معیار اطلاعاتی آکائیک AICc را برای نگرش اول بین 55/0-19/3 و نگرش دوم 87/2-46/3 نشان دادند و همچنین عرض از مبدأها و شیب های خطوط مدل سازی در سطح 5درصد تفاوت معنی داری به ترتیب با صفر و یک ندارند. بر اساس نتایج بدست آمده، ریزمقیاس‌سازی زمانی روزانه و سه ساعته با دقت و کیفیت قابل قبول انجام شده است و در نهایت نگرش اول نتایج بهتری را نسبت به نگرش دوم ارائه کرده است.
سید سجاد رضوی کهنمویی؛ کامران داوری؛ بیژن قهرمان؛ علی نقی ضیائی؛ عزیزاله ایزدی؛ کاظم اسحاقیان؛ مهری شاهدی؛ فاطمه طالبی
چکیده
محدود بودن توان منابع آب در کشورمان، حفاظت و بهره برداری بهینه از آن را به منظور تأمین نیازهای آبی آیند گان طلب می کند و دستیابی به این اهداف جز با تهیه بیلان منابع آب و ارزیابی پتانسیل آن امکان پذیر نمی باشد. هدف این پژوهش، برآورد پارامترهای بیلان با استفاده از روش توزیعی می باشد. در این راستا پس از بررسی مدل ها و روش های توزیعی موجود ...
بیشتر
محدود بودن توان منابع آب در کشورمان، حفاظت و بهره برداری بهینه از آن را به منظور تأمین نیازهای آبی آیند گان طلب می کند و دستیابی به این اهداف جز با تهیه بیلان منابع آب و ارزیابی پتانسیل آن امکان پذیر نمی باشد. هدف این پژوهش، برآورد پارامترهای بیلان با استفاده از روش توزیعی می باشد. در این راستا پس از بررسی مدل ها و روش های توزیعی موجود در دنیا، مدل شبه توزیعی QDWB (Qausi Distributed Water Balance model)در محیط برنامه نویسی متلب توسعه داده شد. برای اجرای این مدل لازم است تا داد ه های مورد نیاز (بارندگی، تبخیروتعرق پتانسیل، داده های کاربری و خاک و اطلاعات مرتبط، ضرایب تصحیح رواناب و نفوذ) به صورت توزیعی و در قالب سلول‌های 500 در 500 متر در سطح حوضه تهیه شده و به صورت لایه های جداگانه و به فرم ماتریسی به مدل وارد شود. مدل برای تخمین رواناب و نفوذ عمقی، معادله بیلان آب های سطحی را حل می کند و نیاز آبیاری را بر اساس تامین کمبود رطوبت خاک تخمین می زند. محدوده مطالعاتی مورد نظر در این تحقیق حوضه آبریز نیشابور- رخ با مساحت 9157 کیلومتر مربع است. بررسی روابط میان عوامل بیلان مانند مقایسه بارندگی- تبخیروتعرق، بارندگی- رواناب، بارندگی– نفوذ حاکی از این مطلب است که مدل به خوبی فرایندهای هیدرولوژیکی حاکم بر حوضه را درک کرده است. نتایج تبخیروتعرق مدل توسعه یافته حاضر با نتایج مدل SWAT مقایسه شد که نشان دهنده روند مشابه تبخیروتعرق محاسبه شده توسط هر دو مدل می باشد
مسلم اکبرزاده؛ بیژن قهرمان؛ کامران داوری
چکیده
در راستای پایش پایدار منابع آب، ارزیابی شبکه پایش و ارزیابی کیفیت آبخوان با تجزیه و تحلیل دقیق اطلاعات به دست آمده از مقادیر آلودگی حاصل می‌شود. از اساسی ترین این تحلیل ها سنجش دقیق پهنه های مستعد خطر و شناسایی ایستگاههای همگن از نظر شاخص آلودگی است. با شناسایی چاه‌های همگن از نظر آلودگی به نیترات میتوان سبب بهبود شرایط پایش شد. ...
بیشتر
در راستای پایش پایدار منابع آب، ارزیابی شبکه پایش و ارزیابی کیفیت آبخوان با تجزیه و تحلیل دقیق اطلاعات به دست آمده از مقادیر آلودگی حاصل می‌شود. از اساسی ترین این تحلیل ها سنجش دقیق پهنه های مستعد خطر و شناسایی ایستگاههای همگن از نظر شاخص آلودگی است. با شناسایی چاه‌های همگن از نظر آلودگی به نیترات میتوان سبب بهبود شرایط پایش شد. براین اساس در این پژوهش، آبخوان شهر مشهد با دو معیار فاصله اقلیدسی و آنتروپی، خوشه‌بندی شد. نتایج نشان داد بهترین ساختار خوشه بندی با چهار خوشه همگن حاصل می‌شود. با توجه به پراکندگی چاه‌ها و میانگین گشتاورهای خطی، روش مبتنی بر معیار آنتروپی بر روش فاصله اقلیدسی برتری دارد. همچنین تغییرات نیترات نقش بسزایی را در شناسایی ایستگاههای همگن مبتنی بر آنتروپی ایفا می‌کند. بنابراین با خوشه‌بندی مبتنی بر آنتروپی میتوان چاه‌های همگن از نظر تغییرپذیری شاخص آلودگی نیترات را شناسایی کرد که این امر می‌تواند گامی مهم و موثر در جهت پایش آبخوان مشهد و ارزیابی وضعیت کیفی آن باشد. همچنین در راستای ارزیابی و بهینه‌سازی شبکه پایش، هر چه شبکه موجود خوشه‌های کمتری به خود اختصاص دهد، همگنی بیشتری دارد. بنابراین رویکرد بهینه سازی از افزایشی به کاهشی (تعدیل شبکه پایش) توجیه خواهد داشت. در این صورت هزینه‌های پایش اعم از حفر، تجهیز، نمونه‌برداری، نگهداری و آنالیز آزمایشگاهی نیز کاهش می‌یابد.
نجمه خلیلی؛ کامران داوری؛ امین علیزاده؛ حسین انصاری؛ حجت رضایی پژند؛ محمد کافی؛ بیژن قهرمان
چکیده
انجام مطالعات مربوط به ارزیابی ریسک و مدیریت ریسک منابع آب و خشکسالی نیازمند دسترسی به سری درازمدت داده های هواشناسی است. این در حالی است که در بسیاری از ایستگاه های هواشناسی داده های برداشت شده از طول دوره آماری کافی برخوردار نیستند. برای رفع این مشکل می توان از مدل های تولید داده (مولد وضع هوا) استفاده کرد. در این تحقیق، از دو مولد ...
بیشتر
انجام مطالعات مربوط به ارزیابی ریسک و مدیریت ریسک منابع آب و خشکسالی نیازمند دسترسی به سری درازمدت داده های هواشناسی است. این در حالی است که در بسیاری از ایستگاه های هواشناسی داده های برداشت شده از طول دوره آماری کافی برخوردار نیستند. برای رفع این مشکل می توان از مدل های تولید داده (مولد وضع هوا) استفاده کرد. در این تحقیق، از دو مولد پرکاربرد LARS-WG و ClimGen برای تولید 500 سری زمانی داده های روزانه بارش و درجه حرارت حداقل و حداکثر در ایستگاه تحقیقات دیم سیساب واقع در خراسان شمالی استفاده شد. کارآیی مدل ها با استفاده از شاخص های خطای مجذور میانگین مربعات خطا RMSE، میانگین خطای مطلق MAE و ضریب تعیین CD ارزیابی شد. همچنین با استفاده از سه آزمون آماریt – استیودنت، F و2X، شباهت 16 مشخصه آماری بین داده های مشاهده شده و شبیه سازی شده توسط دو مدل LARS-WG مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در تولید سری زمانی بارش، مقادیر RMSE و MAE برای مدل LARS-WG کمتر از مدلClimGen بوده و از طرفی مقدار CD در مدل LARS-WG به یک نزدیک تر بوده است. از نظر شبیه سازی درجه حرارت حداقل و حداکثر، نتایج بدست آمده نشان می دهد که مدل ClimGen در مدل سازی میانگین های روزانه و ماهانه درجه حرارت حداقل و حداکثر موفق تر از مدل LARS-WG عمل کرده است. بطوری که در مدل LARS-WG از بین آزمون های آماری انجام شده بر روی میانگین ماهانه درجه حرارت حداقل و حداکثر به ترتیب 2 و 3 آزمون در سطح معنی داری 95% رد شده اند. نتایج همچنین نشان داد که مدل ClimGen در مدل سازی دوره های یخبندان و گرمای شدید موفق تر از مدل LARS-WG بوده است.
مهدی مکاری؛ بیژن قهرمان؛ سید حسین ثنایی نژاد
چکیده
هدف این پژوهش تحلیل حساسیت تبخیر و تعرق مرجع پنج الگوی پنمن- مانتیث فائو-56 (PMF56)، بلانی -کریدل اصلاح شده (MBC)، هارگریوز (H)، هارگریوز- سامانی (HS) و پریستلی- تیلور (PT) است. داده های هواشناسی مربوط به ایستگاه همدید شهرستان بجنورد شامل 13 سال (1387-1375) آمار روزانه دما، رطوبت نسبی، ساعات آفتابی واقعی و سرعت باد، برای حساسیت پنج الگو، استفاده شد. شبیه ...
بیشتر
هدف این پژوهش تحلیل حساسیت تبخیر و تعرق مرجع پنج الگوی پنمن- مانتیث فائو-56 (PMF56)، بلانی -کریدل اصلاح شده (MBC)، هارگریوز (H)، هارگریوز- سامانی (HS) و پریستلی- تیلور (PT) است. داده های هواشناسی مربوط به ایستگاه همدید شهرستان بجنورد شامل 13 سال (1387-1375) آمار روزانه دما، رطوبت نسبی، ساعات آفتابی واقعی و سرعت باد، برای حساسیت پنج الگو، استفاده شد. شبیه سازی مونت- کارلو برای تولید داده های تصادفی در یک دامنه مشخص انجام شد. ریشه مربع میانگین خطا (RMSE) سالانه و فصلی معیار اندازه گیری برای نشان دادن حساسیت ET0 به تغییرپذیری همزمان متغیرهای هواشناسی در هر الگوست. نتایج نشان داد که حساسیت به تغییر همزمان متغیرهای هواشناسی، در فصل تابستان نسبت به فصول دیگر بیشتر است. بیشترین حساسیت برای همه الگوها در فصل تابستان و بهار و کمترین مقدار آن در فصل پاییز و زمستان اتفاق افتاد. دو الگوی PMF56 و MBC بیشترین حساسیت سالانه و PT کمترین حساسیت سالانه را از خود نشان دادند. همه الگوها ضریب همبستگی نسبتاً بالایی با الگوی PMF56 داشتند. اما مقادیر RMSE و MAE برای هر الگو متفاوت بود. الگوی MBC کمترین RMSE و MAE و الگوی PT بیشترین مقدار RMSE و MAE را داشت. با توجه به یافته های این پژوهش میتوان گفت که الگوی HS ، الگوی نسبتاً مناسبی برای برآورد ET0 در این ایستگاه همدید است.
مجتبی شفیعی؛ بیژن قهرمان؛ بهرام ثقفیان؛ کامران داوری؛ مجید وظیفه دوست
چکیده
تحلیل عدم قطعیت در شبیه سازی های آب در خاک این امکان را فراهم می کند تا بتوان اطلاعات بیشتری در مورد خروجی های مدل پیش بینی به‌دست آورده و با اطمینان بیش تری از نتایج آن ها در فرآیندهای تصمیم گیری استفاده کرد. در این مطالعه، از مدل آگروهیدرلوژی SWAP جهت شبیه سازی مؤلفه های بیلان آب در خاک در دو مزرعه تحت کشت گندم و ذرت در منطقه ی خشک اصفهان ...
بیشتر
تحلیل عدم قطعیت در شبیه سازی های آب در خاک این امکان را فراهم می کند تا بتوان اطلاعات بیشتری در مورد خروجی های مدل پیش بینی به‌دست آورده و با اطمینان بیش تری از نتایج آن ها در فرآیندهای تصمیم گیری استفاده کرد. در این مطالعه، از مدل آگروهیدرلوژی SWAP جهت شبیه سازی مؤلفه های بیلان آب در خاک در دو مزرعه تحت کشت گندم و ذرت در منطقه ی خشک اصفهان استفاده شد. ابتدا میزان عدم قطعیت در شبیه سازی تغییرات رطوبت خاک در مزارع مذکور با کاربرد روش عمومی عدم قطعیت تشابهات (GLUE) با یکدیگر مقایسه و سپس براساس نتایج به‌دست آمده از عدم قطعیت پارامترهای هیدرولیکی خاک، تاثیر عدم قطعیت در شبیه سازی رطوبت خاک بر مؤلفه های جریان آب در خاک بررسی شده است. نتایج نشان داد که در شرایط فاریاب، دقّت برآورد تبخیر-تعرق واقعی تحت شرایط عدم قطعیت در شبیه سازی رطوبت خاک، نسبتاً بالا بوده بهطوری که ضریب تغییرات آن برای هر دو مزرعه کم تر از 4 درصد به دست آمد. درحالی که دقّت برآورد مقادیر نفوذ عمقی در هر دو مزرعه کم-تر بوده و به شدت تحت تاثیر مقادیر نامطمئن هدایت هیدرولیکی اشباع خاک می باشد.
فرهاد فرسادنیا؛ بیژن قهرمان
چکیده
شناسایی گروه های همگن هیدرولوژیک یکی از مباحث بنیادی هیدرولوژی در دو بعد کاربردی و تحقیقاتی است. یکی از روش های معمول به منظور دستیابی به مناطق همگن هیدرولوژیکی برای برآورد منطقه ای سیلاب، استفاده از روش های خوشه بندی است. چندین تحقیق از نگاشت ویژگی خود سامان (SOM) در این خصوص استفاده شده است. تفسیر نقشه خروجی مشکل اصلی این روش است. هدف ...
بیشتر
شناسایی گروه های همگن هیدرولوژیک یکی از مباحث بنیادی هیدرولوژی در دو بعد کاربردی و تحقیقاتی است. یکی از روش های معمول به منظور دستیابی به مناطق همگن هیدرولوژیکی برای برآورد منطقه ای سیلاب، استفاده از روش های خوشه بندی است. چندین تحقیق از نگاشت ویژگی خود سامان (SOM) در این خصوص استفاده شده است. تفسیر نقشه خروجی مشکل اصلی این روش است. هدف از این تحقیق کاربرد روش خوشه بندی دو مرحله ای نگاشت ویژگی خود سامان و سلسله مراتبی وارد (Ward) به منظور تعیین مناطق همگن هیدرولوژیک در حوضه های آبخیز استان های خراسان شمالی و رضوی است. ابتدا ابعاد ماتریس ورودی SOM با تحیل مولفه ی اصلی کاهش یافت. سپس از SOM برای تشکیل نقشه ویژگی دو بعدی استفاده شد. پس از آن گره های خروجی SOM بمنظور تعیین مناطق همگن در تحلیل فراوانی سیلاب به عنوان ورودی برای روش وارد به کار رفت. سپس توسط آزمون ناهمگنی هاسکینگ و والیس، پنج منطقه که از لحاظ هیدرولوژیکی از یک فرآیند سیلاب پیروی می کردند، شناسایی شدند. نتایج نشان داد که روش ترکیبی نگاشت ویژگی خود سامان و سلسله مراتبی وارد با ورودی مولفه های اصلی به مراتب کاراتر از روش های سلسله مراتبی تنها با ورودی های استاندارد شده یا مولفه های اصلی، در دستیابی به مناطق همگن هیدرولوژیک است.
بیژن قهرمان
چکیده
برای مدل سازی هیدرولوژیکی و مدیریت آب آبیاری، به محاسبه ی تبخیر- تعرق واقعی گیاه در شرایط تنش نیاز میباشد. تبخیر- تعرق واقعی به برآورد نمایه ی تنش آبی و رطوبت خاک در ناحیه ی ریشه بستگی دارد که خود با روشهای عددی و گام زمانی استفاده شده تغییر می کند. در بازه های زمانی تخلیه ی رطوبت خاک که آبیاری یا بارندگی وجود ندارد، تبخیر- تعرق واقعی ...
بیشتر
برای مدل سازی هیدرولوژیکی و مدیریت آب آبیاری، به محاسبه ی تبخیر- تعرق واقعی گیاه در شرایط تنش نیاز میباشد. تبخیر- تعرق واقعی به برآورد نمایه ی تنش آبی و رطوبت خاک در ناحیه ی ریشه بستگی دارد که خود با روشهای عددی و گام زمانی استفاده شده تغییر می کند. در بازه های زمانی تخلیه ی رطوبت خاک که آبیاری یا بارندگی وجود ندارد، تبخیر- تعرق واقعی گیاه را می توان با روش تحلیلی و گونه هایی از روش-های عددی محاسبه کرد. ما نتایج چندین روش عددی متداول (اولر صریح، اولر ضمنی، اولر تصحیح شده، نقطه ی میانی، هون مرتبه‌ی سوم) را با نتایج روش تحلیلی به عنوان مبنا مقایسه کردیم. سه نوع بافت خاک کلی سبک، متوسط و سنگین و سه دسته کلی گیاه حساس، متوسط و مقاوم در دشت نیشابور درنظر گرفته شد. نتایج نشان داد که با تداوم تنش در یک گام زمانی، خطاهای نسبی تبخیر- تعرق محاسبه شده با روش های عددی مستقل از رطوبت اولیه ی خاک است. مقادیر مطلق خطاهای تبخیر- تعرق واقعی گیاه با افزایش گام های زمانی پشت سر هم کاهش می یابد، که می-تواند پایداری عددی شبیه سازی متوالی بیلان آب خاک را تضمین کند. از نقطه نظر کاربردی برای کلیه ی ترکیبات نوع خاک و گیاه، روش اولر ضمنی به دلیل استواری در نتایج و روش هون مرتبه ی سوم به دلیل حداکثر خطای نسبی کم تر پیشنهاد می شود.
محمدمهدی چاری؛ بیژن قهرمان؛ کامران داوری؛ علی اصغر خشنود یزدی
چکیده
به دست آوردن منحنی رطوبتی در آزمایشگاه زمان بر و پرهزینه می باشد. به این دلیل پژوهش گران روش هایی را ارائه کرده اند که به کمک آنها بتوان منحنی مشخصه را به آسانی به دست آورد. یکی از این روش ها، استفاده از هندسه فرکتال می باشد. از آنجا که به دست آوردن داده های فاز جامد یا توزیع اندازه ذرات (PSD) آسان تر از توزیع اندازه منافذ می باشد، تعیین ...
بیشتر
به دست آوردن منحنی رطوبتی در آزمایشگاه زمان بر و پرهزینه می باشد. به این دلیل پژوهش گران روش هایی را ارائه کرده اند که به کمک آنها بتوان منحنی مشخصه را به آسانی به دست آورد. یکی از این روش ها، استفاده از هندسه فرکتال می باشد. از آنجا که به دست آوردن داده های فاز جامد یا توزیع اندازه ذرات (PSD) آسان تر از توزیع اندازه منافذ می باشد، تعیین رابطه بین بعد فرکتال توزیع اندازه ذرات (DPSD) و بعد فرکتال منحنی رطوبتی (DSWRC) می تواند مفید واقع شود. از طرفی در بسیاری از داده های خاک، اطلاعات کاملی از منحنی دانه بندی نیز موجود نمی باشد و تنها سه جزء (درصد رس، سیلت و شن) از آن اندازه گیری می شود. این پژوهش با هدف تعیین DPSD با استفاده از داده های زود یافت خاک و همچنین ایجاد رابطه ای بین DPSD و DSWRC انجام گردید. برای این کار 54 نمونه خاک از مناطق شمالی ایران انتخاب و به شش کلاس بافتی لوم، لوم رسی، رسی، لوم رس شنی، لوم سیلتی و لوم شنی تقسیم بندی شد. DPSD با استفاده از روش بسط داده شده منحنی دانه بندی (Dm1) و روش استفاده از سه نقطه (شن، سیلت و رس) (Dm2) به دست آمد. نتایج نشان داد که بعد فرکتال توزیع اندازه ذرات به دست آمده با هر دو روش اختلاف معنی داری با یکدیگر ندارند. DSWRC نیز با استفاده از داده های مکش-رطوبت به دست آمد. نتایج حاکی از این بود که هر سه بعد فرکتال وابسته به بافت خاک بوده و با افزایش مقدار رس خاک مقدار آن افزایش می یابد. همچنین روابط رگرسیون خطی بین Dm1 و Dm2 با DSWRC با استفاده از 48 نمونه خاک ایجاد گردید که به ترتیب دارای ضریب تعیین 902/0 و 871/0 بودند. سپس بر اساس روابط به دست آمده، از چهار روش : 1- Dm1= DSWRC ، 2-استفاده از معادله رگرسیونی به دست آمده با Dm1 ، 3- Dm2= DSWRC و 4- استفاده از معادله رگرسیونی به دست آمده با Dm2 برای بیان DSWRC استفاده گردید. مدل ها برای تعیین درصد رطوبت خاک در مکش های مختلف با توجه به شاخص های آماری ریشه مربع میانگین خطاهای نرمال شده، میانگین خطا، نسبت خطای متوسط هندسی و راندمان مدل‌سازی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که به استثناء خاک لوم شنی در سایر خاک ها دقت روش ها مناسب بوده است. به طورکلی این پژوهش کارایی روش فرکتال را برای شبیه سازی منحنی رطوبتی با استفاده از داده زود یافت خاک با موفقیت اثبات کرد.
مسعود محمدی؛ بیژن قهرمان؛ کامران داوری؛ حسین انصاری؛ علی شهیدی
چکیده
بهبود مدیریت آب در مزرعه و ارتقای کارایی مصرف آب تحت شرایط همزمان تنش شوری و کمآبی از اهمیت بالایی برخوردار است. مدل‌هایی که اثرات مقادیر و کیفیت‌های مختلف آب بر روی عملکرد محصول را به صورت کمی شبیه‌سازی می‌کنند، ابزارهایی مفید در مدیریت آب در مزرعه و بهبود کارایی مصرف آب می‌باشند. مدل AquaCrop عملکرد محصول، نیاز آبی و کارایی مصرف ...
بیشتر
بهبود مدیریت آب در مزرعه و ارتقای کارایی مصرف آب تحت شرایط همزمان تنش شوری و کمآبی از اهمیت بالایی برخوردار است. مدل‌هایی که اثرات مقادیر و کیفیت‌های مختلف آب بر روی عملکرد محصول را به صورت کمی شبیه‌سازی می‌کنند، ابزارهایی مفید در مدیریت آب در مزرعه و بهبود کارایی مصرف آب می‌باشند. مدل AquaCrop عملکرد محصول، نیاز آبی و کارایی مصرف آب را تحت شرایط مختلف، از جمله کمآبیاری و کیفیت‌های مختلف آب آبیاری، شبیه‌سازی می‌کند. به منظور اعتبار سنجی مدل AquaCrop در منطقه بیرجند، آزمایشی در قالب طرح کرت‌های خرد شده به صورت فاکتوریل انجام شد، که در آن سه فاکتور شوری آب آبیاری در سه سطح (S1، S2 و S3 به ترتیب معادل ۴/۱، ۵/۴ و ۶/۹ دسیزیمنس بر متر) به عنوان کرت‌های اصلی و دو رقم گندم (قدس و روشن) و مقدار آب آبیاری در ۴ سطح (I1، I2، I3 و I4 به ترتیب معادل ۱۲۵، ۱۰۰، ۷۵ و ۵۰ درصد نیاز آبی گیاه) به صورت فاکتوریل به عنوان کرت‌های فرعی اجرا گردید. در ابتدا مدل به طور جداگانه برای هر تیمار شوری و سپس به طور همزمان برای تیمارهای شوری واسنجی و صحت‌سنجی شد. عملکرد محصول، زیست توده و کارایی مصرف آب برای دو رقم گندم در شرایط شوری و کمآبی به خوبی شبیه‌سازی شد به طوری که آماره‌های RMSE، ME ، d، CRM و R2 در شبیه‌سازی عملکرد محصول برای رقم روشن به ترتیب ۰۹/۷ درصد، ۶۱/۱۵ درصد، ۹۷/۰، ۰۰۱/۰ و ۹/۰ و برای رقم قدس به ترتیب ۱۶/۸ درصد، ۴۶/۱۷ درصد، ۹۸/۰، ۰۰۴/۰- و ۸۷/۰ بدست آمد. آنالیز حساسیت نشان داد که مدل نسبت به ضریب گیاهی مربوط به تعرق (KC-Tr)، بهره‌وری آب نرمال شده (*WP)، شاخص برداشت (HIO)، رطوبت در ظرفیت زراعی، رطوبت اشباع و دمای هوا حساس‌تر از سایر پارامترهاست.
نگار سیابی؛ سید حسین ثنایی نژاد؛ بیژن قهرمان
چکیده
داشتن درک درستی از چگونگی تغییرات زمانی و مکانی متغیر های هواشناسی در مطالعات محیطی از اهمیت بسزایی برخوردار است. اخیرا از مدلهای منطقه ای پیش بینی عددی هواشناسی در تحقیقات بسیاری استفاده می شود. با این وجود برای بررسی چگونگی تغییرات زمانی و مکانی نتایج حاصل از مدل ها تحقیقات زیادی صورت نگرفته است. بر این اساس و با توجه به اهمیت این ...
بیشتر
داشتن درک درستی از چگونگی تغییرات زمانی و مکانی متغیر های هواشناسی در مطالعات محیطی از اهمیت بسزایی برخوردار است. اخیرا از مدلهای منطقه ای پیش بینی عددی هواشناسی در تحقیقات بسیاری استفاده می شود. با این وجود برای بررسی چگونگی تغییرات زمانی و مکانی نتایج حاصل از مدل ها تحقیقات زیادی صورت نگرفته است. بر این اساس و با توجه به اهمیت این موضوع یک رویکرد زمانی - مکانی در این مقاله بررسی می شود. در این رویکرد نتایج پیشبینی مدل میان مقیاس 4MM5 با مجموعه داده های مشاهده ای، برای میانگین ماهانه و سالانه دما و بارش در دوره سال‌های 1990-2010 در منطقه شمال شرق ایران مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. در این تحقیق ارزیابی کمی شباهت مکانی و زمانی بین مجموعه دادهها و مدل آب و هوایی، و نیز شناسایی مناطق جغرافیایی و فصولی که در مدل سازی‌ها مشکل‌ساز می‌باشند انجام شده است. این کار با استفاده از نقشههای تهیه شده بر مبنای الگوریتم تشابه5 جبری، که یک روش موثر برای تحلیل مجموعه دادههای مکانی مختلف، نقشه‌ها و مدلها میباشد، انجام شد. مشخص شد که شباهت دادههای واقعی با نتایج مدل برای متغیر دما بیشتر از بارندگی است. نتایج حاصل از مدل برای بارش و دما در فصل‌های گرم سال در مقایسه با دادههای واقعی از لحاظ پراکندگی مقادیر تشابه، تناقض داشت. همچنین در فصل‌های سرد سال پیشبینی دقیق‌تری به وسیله مدل ارائه شده است. علاوه بر این چند منطقه که در آنجا خطای پیشبینی بیشتر بود به وسیله الگوریتم نقشه‌پردازی تشابه شناسایی شدند. این تحلیل نشان داد که در محدوده‌های کوچکی از جنوب و ناحیه مرکزی منطقه مورد مطالعه بین مدل و دادههای واقعی تشابه کمتری وجود دارد.
بیژن قهرمان؛ کامران داوری
چکیده
به علت کمبود آمار و اطلاعات همیشه امکان استفاده از تحلیل فراوانی مکانی جهت تخمین چندک های سیلاب وجود ندارد. از آن جاکه استفاده از یک روش واحد برای ناحیه ای کردن معمولاً نتایج قابل قبولی را به دست نمی دهد، لذا معمولاً چندین روش منطقه ای به طور توأم مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مطالعه سه الگوریتم خوشه‌ای هیبرید که هر یک به طور جداگانه ...
بیشتر
به علت کمبود آمار و اطلاعات همیشه امکان استفاده از تحلیل فراوانی مکانی جهت تخمین چندک های سیلاب وجود ندارد. از آن جاکه استفاده از یک روش واحد برای ناحیه ای کردن معمولاً نتایج قابل قبولی را به دست نمی دهد، لذا معمولاً چندین روش منطقه ای به طور توأم مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مطالعه سه الگوریتم خوشه‌ای هیبرید که هر یک به طور جداگانه فرایند خوشه‌ای کردن را برای تعیین نواحی مشابه به کار می‌برند، مورد بررسی قرار گرفت. از الگوریتم های خوشه ای سلسله مراتبی متراکمی از روش های پیوند تکی، پیوند کامل و وارد، و از الگوریتم خوشه-ای تفکیکی، از الگوریتم K- میانگین استفاده شد. تأثیر تحلیل خوشه ای هیبرید در ناحیه ای کردن با استفاده از آمار روزآمد شده ی 68 حوضه ی آبریز استان‌های خراسان مورد بررسی قرار گرفت. از چهار شاخص آزمون خوشه ای شامل ضریب کوفنتیک، متوسط عرض سیلهوت، نمایه های دان و دیویس- بولدین جهت تعیین تعداد بهینه ی خوشه ها استفاده گردید. نتایج نشان داد که روش های پیوند تکی و کامل برپایه ی نمایه های اعتبارسنجی ضریب کوفنتیک و متوسط عرض سیلهوت بهتر بودند ولی منجر به تشکیل خوشه هایی نامتجانس (یک خوشه ی بزرگ و تعدادی خوشه ی بسیار کوچک) گردید که در تحلیل فراوانی سیلاب مناسب نمی باشد. گرچه تحلیل خوشه ای هیبرید در حداقل سازی تلاش لازم جهت نیل به نواحی همگن مؤثر بود ولی درجه ی موثر بودن به تعداد خوشه ها بستگی داشت. معیارهای ناهمگنی هاسکینگ منفی بود که بیانگر همبستگی سیلاب در ایستگاه ها بود. نهایتاً هیبرید الگوریتم وارد و K- میانگین برای استفاده در ناحیه ای کردن پیشنهاد گردید. چهار ناحیه همگن تشخیص داده شد.
نونا شیخ الاسلامی؛ بیژن قهرمان؛ ابوالفضل مساعدی؛ کامران داوری؛ مهدی مهاجرپور
چکیده
تبخیر و تعرق یکی از مهمترین پارامترهایی است که دانستن آن جهت برآورد نیاز آبی گیاه و طراحی سیستم های آبیاری ضروری است، این پدیده متاثر از پارامترهای اقلیمی زیادی می باشد. در این پژوهش به بررسی تأثیر نسبی متغیرهای موثر در این پدیده و نیز برآورد تبخیر و تعرق مرجع با استفاده از آنالیز مؤلفه های اصلی و تحلیل عاملی پرداخته شده است. به این ...
بیشتر
تبخیر و تعرق یکی از مهمترین پارامترهایی است که دانستن آن جهت برآورد نیاز آبی گیاه و طراحی سیستم های آبیاری ضروری است، این پدیده متاثر از پارامترهای اقلیمی زیادی می باشد. در این پژوهش به بررسی تأثیر نسبی متغیرهای موثر در این پدیده و نیز برآورد تبخیر و تعرق مرجع با استفاده از آنالیز مؤلفه های اصلی و تحلیل عاملی پرداخته شده است. به این منظور از داده های ایستگاه سینوپتیک مشهد با اقلیم نیمه خشک واقع در استان خراسان رضوی در مقیاس روزانه و در فاصله سال های 2005-1991 استفاده گردید و تاثیر نسبی پارامترهای دما (T) (حداکثر، متوسط و حداقل)، رطوبت نسبی (RH)، ساعات آفتابی (Rs) و سرعت باد در ارتفاع دو متری از سطح زمین (U2) بر این پدیده مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از مؤلفه های اصلی استخراج شده، مدل رگرسیون خطی چندگانه برای تخمین تبخیر و تعرق ارایه شد. آماره t برای مقدار ثابت و برای هر یک از مؤلفه های اصلی تعیین شد که همه ضرایب در سطح 5% معنی دار بودند. در شرایط اقلیمی مشهد، همبستگی مؤلفه های اول (PC1) و دوم (PC2) با تبخیر و تعرق به ترتیب دارای ضرایب 694/0 و 556/0 بود، مؤلفه اول نسبت به مؤلفه دوم همبستگی بیشتری با تبخیر و تعرق داشت و دمای حداقل، دمای متوسط، دمای حداکثر و رطوبت نسبی برای برآورد تبخیر و تعرق به ترتیب از اهمیت بیشتری نسبت به سایر متغیرها (ساعات آفتابی و سرعت باد) برخوردار بودند. مقادیر ضریب تبیین روش های MLR-PCA و MLR برابر با 903/0 و 897/0 به دست آمد که بیانگر توانایی روشPCA است.
نفیسه سیدنژاد گل خطمی؛ سید حسین ثنایی نژاد؛ بیژن قهرمان؛ حجت رضائی پژند
چکیده
تحلیل منطقه ای، ترمیم بارش های مفقود، محاسبه بارش مساحتی، برآورد PMP و الگوهای بارش- رواناب در مقیاس روزانه نیاز اساسی بسیاری از پژوهش های آب و هواشناسی است. روش درون یابی فاصله معکوس پیراسته براساس ریاضیات فازی و الگوریتم ژنتیک (MIDW-F) روشی جدید، کارا و بی نیاز از پیش فرض های پیچیده نظری است. هدف این مقاله به کارگیری این معادله درونیاب ...
بیشتر
تحلیل منطقه ای، ترمیم بارش های مفقود، محاسبه بارش مساحتی، برآورد PMP و الگوهای بارش- رواناب در مقیاس روزانه نیاز اساسی بسیاری از پژوهش های آب و هواشناسی است. روش درون یابی فاصله معکوس پیراسته براساس ریاضیات فازی و الگوریتم ژنتیک (MIDW-F) روشی جدید، کارا و بی نیاز از پیش فرض های پیچیده نظری است. هدف این مقاله به کارگیری این معادله درونیاب جدید برای تامین نیازهای اساسی فوق با واسنجی بارش روزانه حوضه آبریز دشت مشهد است. غربال و نرمال سازی متغیرهای فاصله و ارتفاع انجام شد. سپس تاثیر عملگرهای فازی (بیشینه، کمینه، جمع، ضرب و مجذورمربعات) در بهینه کردن MIDW-F بررسی و الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی پارامترها به کار گرفته شد. تحلیل ها بر روی 215 بارش‌روزانه (49 ایستگاه باران سنج) واسنجی و تحلیل شد. نتایج نشان داد که عملگر کمینه بهترین عملگر (سهم 58%)، ضرب (سهم 35%) و مجموع سهم سه عملگر دیگر 6% است. مقایسه MIDW-F با سه روش مرسوم دیگر (میانگین حسابی، چندضلعی تیسن و فاصله معکوس معمولی) نشان داد که خطاهای منطقه ای بارش روزانه با MIDW-F به طور چشم گیری کاهش می یابد. بیشترین معدل مجموع مجذورات خطای منطقه ای (RMSE) مربوط به روش میانگین حسابی 48/37 (با بیشترین45/90، کمترین 76/5، واریانس 8/686 و ضریب تغییرات 7/0) و کمترین معدل RMSE مربوط بهMIDW-F ، 78/31 (با بیشترین 67/56، کمترین 6/4 ، واریانس 92/340 و ضریب تغییرات 58/0) است. پهنه بندی بارش روزانه در دو تاریخ 2/1/1388 و 4/12/1388 و با دو روش MIDW-F و IDW انجام و مقایسه شد. نتایج نشان داد که پهنه بندی با MIDW-F جزئیات بیشتری ارائه کرد. بنابراین کاربرد این روش برای درونیابی بارش روزانه در یک منطقه همگن پیشنهاد می شود.
ناهید ولیدی؛ علی نقی ضیائی؛ بیژن قهرمان؛ حسین انصاری
چکیده
به منظور اعمال مدیریت بهینه در حوضه آبریز، ریزمقیاس نمایی5 زمانی و مکانی خصوصیات هیدرولوژیک حوضه ضروری است. با استفاده از اطلاعات ریزمقیاس شده مؤلفه های معادلات بیلان آب و انرژی می توان بیلان آب را با مقیاس زمانی و یا مکانی مطلوب محاسبه نمود. هندسه فرکتالی6 شاخه ای از ریاضیات است که در میدان های گسسته و متناوب کاربردهای فراوانی داشته ...
بیشتر
به منظور اعمال مدیریت بهینه در حوضه آبریز، ریزمقیاس نمایی5 زمانی و مکانی خصوصیات هیدرولوژیک حوضه ضروری است. با استفاده از اطلاعات ریزمقیاس شده مؤلفه های معادلات بیلان آب و انرژی می توان بیلان آب را با مقیاس زمانی و یا مکانی مطلوب محاسبه نمود. هندسه فرکتالی6 شاخه ای از ریاضیات است که در میدان های گسسته و متناوب کاربردهای فراوانی داشته و در سال های اخیر برای تولید داده هایی با مقیاس متفاوت از داده های اندازه گیری شده مورد استفاده قرار گرفته است. در این پژوهش از ابزار توابع درون یاب فرکتال7 برای ریزمقیاس نمایی زمانی داده های روزانه دما استفاده شده است. مقدار بُعد فرکتالی8 که معیاری از بی نظمی در نوسانات کمیت مورد نظر می باشد برای سری زمانی دمای روزانه در ایستگاه سینوپتیک مشهد برای 16 سال متوالی نیز محاسبه گردید. متوسط بُعد فرکتال برای دوره 1992 تا 2007 معادل 54/1 برآورد گردید. همچنین با استفاده از توابع درون یاب فرکتال از داده های دمای ظهر با مقیاس زمانی 15 روز، سری زمانی دمای ساعتی تولید و با مقادیر اندازه گیری شده مقایسه گردید. نشان داده شد که علیرغم فاصله زمانی قابل ملاحظه بین دو اندازه گیری متوالی (15 روز) می توان با ضریب تعیین77/0 و خطای معادل 7 واحد مقادیر دما با مقیاس زمانی سه ساعت را برآورد نمود.
بهاره شعبانی؛ محمد موسوی بایگی؛ مهدی جباری نوقابی؛ بیژن قهرمان
چکیده
امروزه مدل سازی و پیش بینی پارامترهای اقلیمی به دلیل تغییرات اقلیمی، گرمایش جهانی و خشکسالی های اخیر، اجتناب ناپذیر شده است. از جمله پارامتر های اقلیمی که در مدیریت منابع آبی و در کشاورزی دارای اهمیت هستند دمای حداکثر و حداقل می باشند. در این پژوهش، به منظور مدل سازی دمای حداکثر و حداقل ماهانه دشت مشهد از آمار درازمدت میانگین گیری ...
بیشتر
امروزه مدل سازی و پیش بینی پارامترهای اقلیمی به دلیل تغییرات اقلیمی، گرمایش جهانی و خشکسالی های اخیر، اجتناب ناپذیر شده است. از جمله پارامتر های اقلیمی که در مدیریت منابع آبی و در کشاورزی دارای اهمیت هستند دمای حداکثر و حداقل می باشند. در این پژوهش، به منظور مدل سازی دمای حداکثر و حداقل ماهانه دشت مشهد از آمار درازمدت میانگین گیری شده دو ایستگاه مشهد و گلمکان برای دوره آماری مشترک از سال 1987 تا 2008 استفاده شد. با استفاده از سری های زمانی، مدلSARIMA(0,0,0)(0,1,1)12 برای دمای حداکثر ماهانه و مدل SARIMA(0,0,0)(2,1,1)12برای دمای حداقل ماهانه به عنوان الگوهای نهایی تعیین شدند. ضریب همبستگی بالا در مرحله واسنجی و اعتبار سنجی مدل ها گویای انطباق قابل قبول مقادیر مدل سازی شده و واقعی است. در نهایت براساس مدل های برازش یافته، پیش بینی برای 10 سال آتی (2018- 2009) انجام شد. مقایسه نتایج دو دوره آتی (2018- 2009) و دوره پایه (2008- 1987) نشان دهنده ی افزایش میانگین دمای حداکثر به میزان 1 درجه سانتی گراد و افزایش میانگین دمای حداقل به میزان 4/1 درجه سانتی گراد می باشد.
بیژن قهرمان
چکیده
نمایه ی هرست (H) مشخص کننده ی اغتشاش نرمال جزئی (fGn)، فرآیند خود-متشابه مهم با کاربرد گسترده، بوده و پایداری طولانی مدت (LTP) آن را تعیین می کند. روش های کاملا متعددی برای برآورد نمایه ی هرست در سری fGn توسط پژوهش گران پیشنهاد شده است. ولی تنها پژوهش های اندکی موجود است که به مقایسه ی روش های مختلف برای سری های زمانی متفاوت و با طول دوره ی آماری ...
بیشتر
نمایه ی هرست (H) مشخص کننده ی اغتشاش نرمال جزئی (fGn)، فرآیند خود-متشابه مهم با کاربرد گسترده، بوده و پایداری طولانی مدت (LTP) آن را تعیین می کند. روش های کاملا متعددی برای برآورد نمایه ی هرست در سری fGn توسط پژوهش گران پیشنهاد شده است. ولی تنها پژوهش های اندکی موجود است که به مقایسه ی روش های مختلف برای سری های زمانی متفاوت و با طول دوره ی آماری مختلف پرداخته است. در این مقاله کارایی 7 روش مختلف شامل دامنه ی تغییر مقیاس داده شده (R/S)، 3 نگرش متفاوت از روش انحراف معیار تجمیع شده (ASD[0], ASD[rec], ASD[opt])، روش پراش (VAR)، و 2 نگرش از روش خودهمبستگی ([1], [2]) مورد مقایسه قرار گرفته است. هفت سری زمانی مختلف شامل درجه حرارت سالانه ی مشهد (با طول های 127 و 66 سال)، تراز آب حداقل سالانه ی رودخانه ی نیل (660 سال)، دو فرآیند جهانی نوسان آتلانتیک شمالی (NAO) (62 سال) و دو سری از نوسان دهه ای پاسیفیک (PDO) (112 و 331 سال) و غلظت CO2 جو که در مائونا لوئا واقع در هاوایی اندازه گیری شده است (55 سال) درنظر گرفته شد. نتایج نشان داد که سری های NAO و CO2 از LTP برخوردار نیستند (H
مرتضی صادقی؛ بیژن قهرمان؛ علی نقی ضیائی؛ کامران داوری
چکیده
پس از ارائه نظریه محیط های متشابه، روش های مقیاس سازی زیادی به منظور غلبه بر مشکل تغییرپذیری خاک ها و نیز رسیدن به حل های عمومی معادله ریچاردز توسعه یافته و به گستردگی به کار رفته اند. به تازگی، روشی برای مقیاس سازی معادله ریچاردز برای خاک های غیرمتشابه ارائه شده است به نحویکه معادله مقیاس شده برای گستره وسیعی از خاک ها مستقل از ویژگی ...
بیشتر
پس از ارائه نظریه محیط های متشابه، روش های مقیاس سازی زیادی به منظور غلبه بر مشکل تغییرپذیری خاک ها و نیز رسیدن به حل های عمومی معادله ریچاردز توسعه یافته و به گستردگی به کار رفته اند. به تازگی، روشی برای مقیاس سازی معادله ریچاردز برای خاک های غیرمتشابه ارائه شده است به نحویکه معادله مقیاس شده برای گستره وسیعی از خاک ها مستقل از ویژگی های خاک می باشد. در این روش، برای بیان ویژگی-های هیدرولیکی خاک ها از توابع توانی – نمایی استفاده می شود که برای گستره محدودی از رطوبت و پتانسیل ماتریک خاک کارایی دارد. به همین دلیل، این روش برای فرآیندهایی که در آن ها رطوبت یا پتانسیل ماتریک از این گستره تجاوز کند، قابل کاربرد نیست. بنابراین، این مطالعه با هدف عمده بسط این روش برای گستره وسیع تری از رطوبت و پتانسیل ماتریک خاک انجام شد. این هدف با اصلاح توابع هیدرولیکی توانی – نمایی محقق گردید و روش مقیاس سازی برای گستره کامل رطوبتی (از اشباع تا خشک) بسط داده شد. هدف دیگر این تحقیق حل معادله ریچاردز برای شرایط نفوذ آب در خاک با استفاده از روش مقیاس سازی پیشنهادی، بوده است. برای این منظور، حل های عددی معادله مقیاس شده ریچاردز با استفاده از یک شکل مقیاس شده معادله سه جزئی فیلیپ با ضرایب مستقل از خاک، تقریب زده شد. حل تقریبی به دست آمده با استفاده از داده های موجود در منابع حاصل از آزمایش های نفوذ بر روی یک خاک شنی و دو خاک رسی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که حل مذکور قادر است تخمینی قابل قبول (با بیشترین میانگین خطای نسبی 9% برای موارد مطالعه شده) از مقادیر اندازه گیری شده نفوذ آب در خاک ارائه دهد. همچنین نشان داده شد که این حل می تواند با دقت بالایی (با بیشترین میانگین خطای نسبی 4% برای موارد مطالعه شده) حل عددی معادله ریچاردز را (در شرایط برابر و با استفاده از توابع هیدرولیکی یکسان) تقریب بزند. بر این اساس و به دلیل سادگی کاربرد، این حل به عنوان جایگزینی برای حل عددی معادله ریچاردز و یا سایر معادلات تجربی نفوذ، پیشنهاد می شود. همچنین این حل می تواند به سادگی برای تعیین توابع هیدرولیکی خاک ها با استفاده از حل معکوس به کار گرفته شود.
مسلم اکبرزاده؛ بیژن قهرمان
چکیده
در زمین آمار، برآورد مقدار نامعلوم میدان تصادفی در موقعیت و زمان مشخص، توسط کریجینگ فضایی-زمانی صورت می پذیرد. در برخی شرایط استفاده از متغیر کمکی دقت برآورد را افزایش می دهد. برای ارزیابی این فرضیه، روش های زمین آمار کریجینگ عام و برونی برای داده های آبخوان شهر مشهد مورد استفاده قرار گرفت. با به کارگیری آنتروپی، شبکه بهینه پایش کیفی ...
بیشتر
در زمین آمار، برآورد مقدار نامعلوم میدان تصادفی در موقعیت و زمان مشخص، توسط کریجینگ فضایی-زمانی صورت می پذیرد. در برخی شرایط استفاده از متغیر کمکی دقت برآورد را افزایش می دهد. برای ارزیابی این فرضیه، روش های زمین آمار کریجینگ عام و برونی برای داده های آبخوان شهر مشهد مورد استفاده قرار گرفت. با به کارگیری آنتروپی، شبکه بهینه پایش کیفی منابع آب زیرزمینی ارائه گردید. در این روش ابتدا چاه ها بر اساس معیارهای آنتروپی و اطلاع متقابل، رتبه بندی شد. سپس بر اساس درصدهای اطلاع و با تکیه بر کریجینگ فضایی-زمانی، شبکه بهینه پایش کیفی تعیین گردید. نتایج بدست آمده از مقایسه کریجینگ عام و برونی حاکی از آن است که عامل هدایت الکتریکی در برآورد بهتر نقاط فاقد مشاهده تاثیر بسزایی دارد. در نتیجه کریجینگ برونی که در آن از EC به عنوان متغیر کمکی در برآورد روند استفاده شده است، به عنوان کریجینگ برتر انتخاب شد. همچنین با بهره گیری از کریجینگ برونی و مقایسه آن با کریجینگ عام اثبات گردید استفاده از داده های کیفی شبکه ای با 111 حلقه چاه، اطلاعاتی برابر با شبکه پایش اولیه با مجموع 237 حلقه چاه، در اختیار قرار می دهد.
