Hasil untuk "River protective works. Regulation. Flood control"

Kun Qi, Jennifer G. Duan, Chuck Gerba et al.

Pathogen transport in irrigation canals was simulated via a one-dimensional hydrodynamic and sediment transport model. The governing equations are St. Venant for sediment-laden flow and convection and a diffusion equation for pathogen transport in water and sediment. The first-order kinetic theory was applied to estimate the die-off and growth of a pathogen in water and sediment. The coupled equations were solved numerically via the HLLC approximate Riemann solver. The model was verified via laboratory experimental data from Escherichia coli (E. coli), Bacteriophage MS2 (MS2), and Enterobacteria phage PhiX174 (PhiX174). A comparison of the simulated and measured pathogen concentrations revealed that the number of pathogens in the water increased sharply with increasing shear stress and reached a constant value at a given flow discharge. These results suggest that pathogen concentrations in water are influenced by flow dynamics and sediment on the bed, especially pathogen entrainment and transport with sediment load.

Md. Masidul Haque, Mozammal Haque, Koichi Hoyanagi

This study aims to investigate the factors influencing modern beach development along the southeastern Bengal Basin coast by analyzing the grain size and heavy mineral (HM) distribution in sediment. This study provides insight into the granulometric characteristics, depositional environments, and sedimentation processes that shape the coast. Eighty surficial beach samples were collected from Kakra in the north, Inani, and Teknaf in the south, along Cox's Bazar Beach to characterize the sediment. The fine-to medium-grained (1.76–2.54 φ), well-to moderately well-sorted (0.34–1.23 φ), nearly symmetrical ((−0.10)–0.03), and mesokurtic (0.93–1.28) sands indicate the uniformity of the grain sizes. The bivariant plot of the grain size parameters, linear and multivariate discriminant functions, and course (one percentile value) to medium (C−M) diagram reveal that the sediment was deposited in an aeolian, shallow agitated, turbidity-influenced beach environment. The sand has higher concentrations of HMs in the swash zone (4.9 %–19.1 %), followed by the surf zone (3.5 %–12.3 %), backshore area (2.2 %–12 %), and dunes (2.5 %–6.2 %). The spatial distribution of the grain parameters indicates that moderately well-sorted medium-grained sand was deposited in the swash zone, whereas well-sorted to very well-sorted fine-grained sand was found toward the land. Waves with strongly asymmetric currents carry sediment from offshore areas in a turbulent manner, resulting in coarser sand and a greater proportion of HM deposits in the swash zone and finer particles back to the ocean. In contrast, the wind carries sediment landward, forming dunes. The oblique approach of waves along the coast results in the formation of longshore currents, which influence sediment movement and lead to decreasing grain sizes from south to north. Overall, this study enhances the understanding of the factors influencing modern beach development along the Bengal Basin coast, providing valuable insight into coastal sedimentation and its management.

Kuei-Hsien Liao

Zhonghao Zhao, Yuan Xu, Xianye Wang et al.

The erodibility of sediment mixtures is a key factor in sediment dynamic processes and morphological evolution in coastal environments. However, it remains insufficiently understood. In the current study, the critical shear stress of sediments is analyzed with different mud contents and consolidation degrees from experimental results and previous studies. The results indicate that the critical shear stress increases with clay content, peaking at 30% clay content, and then gradually decreasing. Compared to the solid volume fraction of mud (clay and silt), the solid volume fraction of clay shows a higher relation with the critical shear stress of sand-mud mixtures. The role of the consolidation degree in the erodibility of sediment mixtures was quantified through consolidation experiments, revealing an exponential relation between critical shear stress and consolidation coefficient. An empirical equation for the critical shear stress is proposed to consider the mud content, the solid volume fraction of clay, and the consolidation degree. This equation is applicable to mixed sediment over the full range of mud content and varying consolidation degrees. It has a simple form, is easier to apply, and outperforms other empirical equations (RMSE = 0.62; R2 = 0.73).

Antara Dasgupta, Louise Arnal, Rebecca Emerton et al.

Abstract The unprecedented progress in ensemble hydro‐meteorological modelling and forecasting on a range of temporal and spatial scales, raises a variety of new challenges which formed the theme of the Joint Virtual Workshop, ‘Connecting global to local hydrological modelling and forecasting: challenges and scientific advances’. Held from 29 June to 1 July 2021, this workshop was co‐organised by the European Centre for Medium‐Range Weather Forecasts (ECMWF), the Copernicus Emergency Management (CEMS) and Climate Change (C3S) Services, the Hydrological Ensemble Prediction EXperiment (HEPEX), and the Global Flood Partnership (GFP). This article aims to summarise the state‐of‐the‐art presented at the workshop and provide an early career perspective. Recent advances in hydrological modelling and forecasting, reflections on the use of forecasts for decision‐making across scales, and means to minimise new barriers to communication in the virtual format are also discussed. Thematic foci of the workshop included hydrological model development and skill assessment, uncertainty communication, forecasts for early action, co‐production of services and incorporation of local knowledge, Earth observation, and data assimilation. Connecting hydrological services to societal needs and local decision‐making through effective communication, capacity‐building and co‐production was identified as critical. Multidisciplinary collaborations emerged as crucial to effectively bring newly developed tools to practice.

Mohammad Mehdi Farzanmehr, Jahanshir Mohammadzadeh-Habili

A sharp-crested weir is the simplest type of weir and is mainly used for discharge measurement in open channels. The surface profile of an ogee weir also is designed based on the lower nappe profile of the free jet passing over a sharp-crested weir. In the current study, influences of sedimentation on the discharge coefficient and lower nappe profile of a sharp-crested weir were experimentally investigated. The results indicated that for a specific discharge value, an increase in upstream sedimentation depth results in the reduction in the water level of the approach flow to the sharp-crested weir, and, consequently, a reduction in the weir water head. As the discharge coefficient is inversely influenced by the weir water head, increases in the sedimentation depth resulted in raising the discharge coefficient of the sharp-crested weir up to 42%. Furthermore, the results indicated that with increases in upstream sedimentation depth, the lower nappe profile of the free jet passing over the sharp-crested weir tends toward that of a vertical drop. Under upstream sedimentation, the discharge coefficient of the sharp-crested weir is mainly influenced by the weir's effective height (difference between weir height and sedimentation depth) and it is minimally influenced by sediment grain sizes. Using the experimental results supported by dimensional analysis, the discharge coefficient of the sharp-crested weir was accurately derived as an increasing function of the ratio of weir water head to weir effective height.

Yong Peng, Bo Wang, Jianping Meng et al.

ABSTRACT Based on the Hermite expansion approach, a type of discrete Boltzmann model is devised to simulate the open channel flows governed by the Saint‐Venant equations. In this model, a four‐discrete‐velocity set is adopted, and a local equilibrium distribution with the fourth‐order polynomials is kept to simulate the supercritical flows. To numerically solve the kinetic equation, the finite difference method is employed. The model is numerically validated by using four benchmark problems, i.e., dam‐break flows, hydraulic jump, steady flow over a bump, and the flume dam‐break flows with rectangular and triangular cross‐sections. Then, the thin film method is incorporated into the proposed model to deal with the wet‐dry boundaries, and this ability has been validated by two cases, i.e., the dam‐break flows in a converging–diverging channel and over a triangular obstacle. It is found that the present discrete Boltzmann model can accurately predict the subcritical, transcritical, and supercritical flows with source terms and wet‐dry boundaries.

Pin‐Chun Huang

Abstract TOPMODEL has been widely employed in hydrology research, undergoing continuous modifications to broaden its practical applicability and enhance its simulation accuracy. To encompass spatial discretization, diffusion‐wave characteristics, depth‐dependent flow velocity, and flux estimation in the unsaturated zone, a generalized dynamic TOPMODEL is developed by introducing a greater number of physical parameters. The present study aims to evaluate the optimal combination of these parameters within the dynamic TOPMODEL framework using machine learning techniques to improve the accuracy of runoff predictions and bolster the model's reliability. An innovative training method is suggested to elevate the model's performance by integrating the Long Short‐Term Memory (LSTM) algorithm and a topological classification, which relies on the evolving spatial distribution of runoff conditions during floods. The research findings show that the proposed methodology achieves the lowest mean relative error (MRE) at 0.106, the highest Pearson correlation coefficient (PC) at 0.938, and the highest coefficient of determination (R2) at 0.906 among the three dynamic TOPMODEL types adopted in this study. The effective implementation of a case study in a river basin showcases the feasibility of the proposed method in conjunction with dynamic TOPMODEL and underscores the importance of employing the suggested training procedure.

Xiaoyong Cheng, Zhijing Li, Yujiao Liu et al.

Settling plays a pivotal role in sediment transport and morphological evolution of alluvial rivers. Sediment particles in the source regions of large rivers are more likely to feature irregular shapes due to less abrasion than in lower reaches of the rivers. However, the settling of irregularly shaped sediment particles from the source region of a river has to date remained poorly understood. Here, sediment particles were sampled from the Tuotuo River basin in the source region of the Yangtze River. A total of 28 experimental runs were done in a purpose-built settling cylinder to investigate the settling of the sediment particles, with particle Reynolds number, Rep, defined using terminal settling velocity, ranging from 0.22 to 5,939. The results demonstrate that large Rep and irregular particle shape favor unstable settling behavior with wobbling motion and intense velocity fluctuations. An irregular particle experiences larger drag, and, thus, attains a lower terminal velocity than an equivalent sphere, and the shape effect which reduces terminal velocity tends to become significant with increasing Rep and decreasing Corey shape factor. The measured terminal velocities are compared with five empirical formulas. It is shown that the formulas of Dietrich, Haider and Levenspiel, and Wu and Wang are favorable to use (within the range ±20% of the measured data), whereas Zhang's formula and van Rijn's formula may considerably overestimate the terminal velocity, as no shape descriptor is incorporated to account for irregular shape effects. The current study facilitates a new experimental dataset that may be utilized to further investigate sediment settling dynamics. Also, it has direct implications for enhancing the understanding of morpho-dynamics in the source region of the Yangtze River, which may experience significant changes in response to climate change and anthropogenic activities.

Molly Asher, Mark Trigg, Steven Böing et al.

ABSTRACT The risk posed globally by pluvial flooding to people and properties is growing due to urbanisation, infrastructure development and intensification of rainfall due to climate change. Whilst tools to model pluvial flood hazard have also advanced, there remains a knowledge gap around whether design storms used in modelling adequately represent the temporal distribution of rainfall within the extreme convective storms which drive flooding. In the UK, the industry standard design storm considers rainfall events to always have a singular, central intensity peak. Study of UK extreme rainfall observations suggests that loading of rainfall towards the start or end of events is in fact more common. This study highlights the sensitivity of pluvial flood extent, hazard and timing to the shape of the design rainfall profile for two urban catchments in northern England. We demonstrate that for events with the same accumulated rainfall depth, there is up to a 25% increase in total flood‐affected area with a back‐loaded compared to a front‐loaded profile. Failing to account for the variability in event profile shapes observed in real events may result in substantial inaccuracies in the design of flood risk management solutions, leading to both underestimation and overestimation of the required measures.

Akbar Rizaldi, Shuichi Kure, Bambang Adhi Priyambodho et al.

ABSTRACT Jakarta, a bustling Asian city, grapples with flooding issues due to urbanization, land subsidence, and climate changes. To tackle these challenges, an innovative solution is needed. This study assesses paddy field dam (PFD) to address these complex flood issues. PFD is the latest innovation of flood countermeasure from Japan, by applying the water storage concept on a paddy field to hold runoff before it flows into a river. We compared PFD to four other countermeasures such as embankment, river dredging, river widening, and long storage. A combination of rainfall runoff model and flood inundation model were employed to evaluate the impact of these countermeasures. Expected annual damage cost and benefit–cost ratio were used to assess economic feasibility metrics. The combination of land use change, land subsidence, sea level rises, and climate change was adopted to represent a future condition. This study found that the potential of PFD as flood prevention is very good. In the face of impending flood challenges and climate change impacts, the PFD emerges as a promising and economically viable solution, significantly contributing to Jakarta's sustainable flood management journey.

Marcelo Jacinto, Rita Cunha

This work addresses the problem of designing a visual servo controller for a multirotor vehicle, with the end goal of tracking a moving spherical target with unknown radius. To address this problem, we first transform two bearing measurements provided by a camera sensor into a bearing-angle pair. We then use this information to derive the system's dynamics in a new set of coordinates, where the angle measurement is used to quantify a relative distance to the target. Building on this system representation, we design an adaptive nonlinear control algorithm that takes advantage of the properties of the new system geometry and assumes that the target follows a constant acceleration model. Simulation results illustrate the performance of the proposed control algorithm.

Xiaomin Liu, Kezhi Wang, Tingxi Liu et al.

Excessive sedimentation in sand-laden rivers significantly hinders the normal operation and overall effectiveness of reservoirs. This is observed particularly in plain-type sand-laden reservoirs where weak hydraulic conditions in the reservoir area contribute to sediment deposition. Water–sediment regulation is essential in reducing sedimentation and prolonging the lifespan of such reservoirs. Taking the plain-type reservoir of the primary stream of the Yellow River—Haibowan Reservoir as an example, based on a two-dimensional shallow water equation, a two-dimensional mathematical model of water and sediment in the reservoir area is established, the corresponding boundary conditions are improved, and the reliability of the model is verified. Under the premise of ensuring the flood control safety of the reservoir dam, considering the impact on the power generation of the reservoir and the downstream river, and maintaining the long-term large effective storage capacity of the reservoir as the basic principle, the water–sediment regulation scheme is proposed. A two-dimensional kinetic model of sediment transport and representative water–sediment series are employed to simulate the erosion and sedimentation processes in the reservoir under different schemes. The optimisation and comparison of multiple schemes reveal that the sediment-flushing scheme, which lowers the water level to 1072 m above sea level when the inflow discharge is 1500–2760 m3/s and inflow sediment concentration is 5–10 kg/m3, can yield an effective reservoir capacity of 97 million m3 and an average annual hydropower generation of 389.5 million kWh after 15 years of operation. This scheme outperforms the existing sediment-flushing scheme and is recommended as an optimised approach for water–sediment regulation in reservoirs. The results of this study provide technical support for the application of water–sediment regulation in the Haibowan Reservoir and may be useful in the exploration and management of water–sediment regulation for plain-type reservoirs on sand-laden rivers.

شبنم وکیلی, محمود ارحمی, حسین بغدادی

مقدمه با توسعه کشور و گسترش مناطق مسکونی، ییلاقی، کشاورزی و صنعتی، نزدیک‌شدن اراضی در مجاورت رودخانه‌‌ها اجتناب‌ناپذیر و حفظ و حراست از رودخانه‌‌ها به‌عنوان سرمایه‌‌های طبیعی الزامی است. همچنین، لزوم حفاظت طرح‌‌های توسعه در برابر سیلاب امری ضروری است. بر این‌ اساس، هدف اصلی از این پژوهش شناسایی رفتار رودخانه‌‌های محدوده سایت پرورش میگوی لشتغان و ارائه راهکارهای فنی جهت ساماندهی و جلوگیری از خطرات سیلاب در آن است.   مواد و روش‌‌ها در این پژوهش، جهت انجام محاسبات هیدرولیکی جریان بر مبنای جریان غیرماندگار از HEC-RAS استفاده شد. بدین صورت که محاسبات با تغییرات دبی جریان سیلاب با دوره‌‌های برگشت مختلف انجام شد. به‌منظور تعیین پهنه سیل به‌ازای دوره بازگشت ‌‌25 ساله، ارتفاع آب به محیط ArcGIS منتقل شد. در محیط ArcGIS، با داشتن سطح آب و با استفاده از الحاقیه HEC-Geo-RAS پهنه سیلاب تعیین شد. در نهایت، جهت ارائه خط بستر طبیعی پیشنهادی، با توجه به پهنه سیلابی با دوره بازگشت 25 ساله و تصاویر ماهواره‌ای در فواصل زمانی مختلف، پس از تدقیق پهنه سیلاب با عکس ماهواره‌ای خط بستر پیشنهادی استخراج شد. مقدار حریم فنی به روش DLSRS نیز محاسبه شد. دوره بازگشت سیلاب طراحی بر اساس شرایط اقتصادی، اجتماعی، اقلیمی و غیره حاکم بر آن، 100 سال در نظر گرفته شد. با توجه به هدف طرح، دامنه کاربرد و شرایط فنی و اقتصادی، گزینه دایک خاکی به‌عنوان گزینه منتخب جهت طرح حفاظت اراضی در مقابل سیلاب، به‌عنوان گزینه منتخب معرفی شد. سپس، در نرم‌افزار Civil 3D خط پروژه دایک حفاظتی تعریف شد و سپس با توجه به تراز سطح آب سیلاب 100 ساله طراحی دایک حفاظتی انجام شد.   نتایج و بحث با توجه به اطلاعات موجود برای تعیین شرایط مرزی به‌منظور مدل‌‌سازی جریان رودخانه‌‌ها و مسیل‌‌های منتهی به سایت لشتغان در بالادست هیدروگراف جریان از هیدروگراف‌‌های جریان و در پایین‌‌دست تراز سطح آب (2.9 متر که 76 درصد طول دوره کمتر از این مقدار است) از مطالعات توجیهی استخراج و استفاده شد. مشاهده شد حداقل ارتفاع موج حدود 0.65 و حداکثر ارتفاع آن 5.7 متر و ارتفاع نرمال آن حدوداً 1.6 متر است که در تعیین ارتفاع دایک می‌‌تواند مؤثر باشد. هر شش ساعت موج به مقدار یشینه ارتفاع و کمینه ارتفاع رسید. مقادیر بیشینه تراز سطح آب، بیشینه عمق جریان و بیشینه سرعت جریان در بخش شمالی سایت بیشتر قابل‌ملاحظه بود. تراز سطح آب از 1.2 تا 35 متر و بیشینه عمق جریان از 0.001 تا 40 متر و بیشینه سرعت جریان از 0.00033 تا 1.8 متر بر ثانیه تغییر کردند.   نتیجه‌گیری خروجی مدل شامل مشخصات بیشینه تراز سطح جریان، عمق جریان و بیشینه سرعت جریان در محدوده موردمطالعه بود که با توجه به آن‌‌ها مشاهده شد که دایک احداث شده تأثیری بر مناطق مسکونی اطراف ندارد. دایک خاکی در برخی از نقاط با توجه به توپوگرافی موجود مشابه یک مخزن عمل کرده و جریان به پایین‌دست انتقال نمی‌‌یابد و در پشت دایک ذخیره می‌شود که حجم آن حدوداً 3 میلیون مترمکعب برای سیلاب با دوره بازگشت 100 ساله است که می‌‌توان با احداث گودال قرضه‌ای که در مجاورت دایک احداث می‌‌شود، بخش قابل‌توجهی از آن را به پایین‌دست انتقال داد. در نهایت، ارتفاع دایک، شیب بدنه و پهنای تاج آن محاسبه شد و هزینه آن 72،925،000،000 میلیون ریال برآورد شد.

آرین مطبوع, واحدبردی شیخ, علی محمدیان بهبهانی et al.

مقدمه تپه‌ماهورهای پیرامون تالاب‌های بین‌المللی آلماگل و آجی‌گل در استان گلستان، در معرض فرسایش شدید قرار دارد و سالانه حجم زیادی از رسوبات این دامنه‌ها به داخل این تالاب‌ها‌ وارد می‌شود. در حالی که سطح وسیعی از تپه‌ماهورهای مشرف به این تالاب‌ها پوشیده از پوسته‌های زیستی بوده است که به علت عدم آگاهی کافی از ارزش، حساسیت و کارکرد اکولوژیکی آن‌ها، مورد غفلت و تخریب قرار گرفته‌اند. بهبود خصوصیات خاک، جلوگیری از برخورد مستقیم قطرات باران با سطح خاک، همگی حاکی از نقش مهم پوسته‌های زیستی در فرایندهای هیدرولوژیکی و کنترل هدررفت خاک هستند. مواد و روش‌ها در پژوهش حاضر، با استفاده از سامانه شبیه‌ساز باران نقش پوسته‌های زیستی در فرایندهای هیدرولوژیکی تپه‌ماهورهای مشرف به تالاب‌ آجی‌گل، بررسی شد. پس از پیمایش میدانی و ارزیابی منطقه، تیمار‌های مختلف شامل پوسته زیستی با پوشش غالب گلسنگ، پوسته زیستی با پوشش غالب خزه، عرصه دارای پوشش گیاهان آوندی (درمنه)، عرصه فاقد پوشش و عرصه‌هایی پوشیده از ترکیب خزه-گلسنگ برای اجرای شبیه سازی باران و مقایسه اثر آن‌‌ها بر فرایندهای هیدرولوژیکی منطقه انتخاب شد. شبیه‌سازی باران در کرت‌هایی به ابعاد یک در دو متر به 30 دقیقه و شدت 82 میلی‌‌متر در ساعت انجام شد. زمان آغاز رواناب و حجم رواناب تولیدی در خروجی پلات اندازه گیری و ثبت شد. همچنین، در فواصل زمانی پنج دقیقه‌ای از آغاز فرایند شبیه‌سازی برای برآورد غلظت و جرم رسوب، نمونه‌‌های رواناب به حجم 500 میلی‌لیتر جمع‌آوری و برای انجام آزمایش‌ها به آزمایشگاه انتقال داده شد. به‌‌علاوه، عمق جبهه رطوبتی ناشی از نفوذ باران در ابتدا، وسط و انتهای پلات‌ها اندازه گیری شد. نتایج و بحث نتایج شبیه‌سازی بارش-رواناب (پنج تیمار مختلف از پوشش‌های غالب منطقه در کرت‌های آزمایشی دو متر مربعی و سه تکرار برای هر تیمار)، با شدت بارش 82 میلی‌متر در ساعت و تداوم 30 دقیقه‌ای نشان داد که متوسط میزان جرم رسوبات خروجی از کرت‌های با پوشش غالب خزه (104 گرم)، گلسنگ (91 گرم)، ترکیب گلسنگ-خزه (176 گرم) و بوته (99 گرم) به‌طور چشمگیری نسبت به خاک لخت (1133 گرم) کمتر است. بنابراین، در صورت تخریب پوسته‌های زیستی موجود و تشکیل مناطق فاقد پوشش، میزات رسوبدهی نسبت به تیمارهای گلسنگ، خزه و درمنه در حدود 10 برابر و نسبت به کرت‌های با پوشش ترکیب گلسنگ-خزه در حدود پنج برابر افزایش پیدا خواهد کرد. کاهش معنی‌دار میزان نفوذ آب در خاک در اثر حضور پوسته‌های زیستی (P < 0.05)، باعث افزایش معنی‌دار30 تا 40 درصد تولید رواناب نسبت به تیمار پوشیده از بوته و افزایش معنی‌دار هشت تا 18 درصد نسبت به تیمار خاک لخت می‌شود (P < 0.01). نتیجه‌گیری پوسته‌های زیستی با کاهش هدررفت خاک و غلظت رسوبات، باعث تولید و انتقال رواناب سطحی باکیفیت به تالاب‌ها و در نتیجه، حفظ کارکرد اکولوژیک و سلامت بوم‌سازگان تالاب‌های منطقه می‌شود. نتایج این پژوهش، تاثیرگذاری مثبت پوسته‌های زیستی در عملکرد هیدرولوژیکی و اکولوژیکی عرصه‌های بیابانی شمال دشت گرگان و حفاظت تالاب‌های منطقه که در کنوانسیون رامسر ثبت شده‌اند را نشان می‌دهد.

T. M. J. T. Baltussen, A. Katriniok, E. Lefeber et al.

The control of a single agent in complex and uncertain multi-agent environments requires careful consideration of the interactions between the agents. In this context, this paper proposes a dual model predictive control (MPC) method using Gaussian process (GP) models for multi-agent systems. While Gaussian process MPC (GP-MPC) has been shown to be effective in predicting the dynamics of other agents, current methods do not consider the influence of the control input on the covariance of the predictions, and hence lack the dual control effect. Therefore, we propose a dual MPC that directly optimizes the actions of the ego agent, and the belief of the other agents by jointly optimizing their state trajectories as well as the associated covariance while considering their interactions through a GP. We demonstrate our GP-MPC method in a simulation study on autonomous driving, showing improved prediction quality compared to a baseline stochastic MPC. The results show that GP-MPC can learn the interactions between the agents online, demonstrating the potential of GPs for dual MPC in uncertain and unseen scenarios.

Pin‐Chun Huang

Abstract To seek other alternative approaches besides numerical methods, the linearized Saint Venant equations were utilized to derive the channel response functions for simulating streamflow. This study advocates developing a new approach to make the temporal distribution of response functions more flexible by introducing time‐varying reference parameters which depend on both the upstream inflow and the downstream boundary conditions. Moreover, to expand the model applicability in natural channels with irregular cross‐sectional shapes affected by the unsteady inflow, lateral flow, and the variation of tide level, a dynamic neural network algorithm is jointly applied to determine more appropriate time‐varying hydraulic parameters which are adopted in the channel flow response functions respectively derived from upstream and downstream boundary conditions. The tidal level at the estuary and the upstream inflow discharge are simultaneously considered influential factors to determine an optimal set of reference parameters by applying a machine learning technique, and this prediction can further be provided for updating the channel response functions. The novelty of this study is to propose a complete methodology to combine channel response functions with the machine learning algorithm for ameliorating the accuracy of channel flow simulation and resolving the uncertainty of model parameters. Therefore, by using the proposed method, not only the physical mechanism of Saint Venant equations can be preserved, but also the optimal hydraulic parameters can be specified. The problem of numerical instability during channel flow routing can be eliminated by using the proposed new model and therefore the reliability of real‐time flood forecasting can be reinforced.

کیانفر پیامنی, ابراهیم کریمی سنگچینی, ایرج ویس کرمی et al.

مقدمهمدیریت یک پدیده فراگیر و موثر مانند خشکسالی، در بخش‌های مختلف اقتصادی نیازمند همکاری تنگاتنگ و برنامه‌ریزی‌های دقیق است. فقدان برنامه‌‌ریزی راهبردی خشکسالی و تاخیر در تصمیم‌گیری‌ها موجب افزایش هزینه‌ها برای کاهش خسارت خشکسالی شده است. این پژوهش، با هدف تدوین راهبردهای سازگاری با خشکسالی، با استفاده از مدل SWOT در سطح استان لرستان انجام شده است. مواد و روش‌هادر این پژوهش، از روش‌­های بررسی منابع و مصاحبه با پرسش‌نامه به‌منظور ارائه راهبردهای کلان سازگاری با خشکسالی استفاده شد. برای این منظور، ابتدا وضع موجود منابع اکولوژیک تغییرات محیطی، بخش‌های اقتصادی و میزان وابستگی­ آن‌ها به منابع آب، جمعیت و اشتغال، مدیریت منابع اکولوژیک، سازمان و نهادها، مورد تجزیه و تحلیل قرار ‌گرفتند. سپس، با بررسی قوانین و اسناد بالادستی، مصاحبه با مدیران منابع، تصمیم­‌گیرندگان محلی و ملی، کارشناسان، پیشینه منتشر شده و دیگر اطلاعات در دسترس، علل مشکلات و موانع موجود بر سر راه مدیریت خشکسالی در استان، شناسایی شدند. نمونه آماری، شامل ۲۷ نفر از متخصصین و کارشناسان علمی و اجرایی انتخاب شدند. امتیازدهی در دو نوبت و به‌وسیله کارشناسان و متخصصین انجام گرفت و در نهایت، با میانگین‌گیری از نظرات متخصصین و کارشناسان علمی و اجرایی، وزن عوامل درونی و بیرونی مشخص شد. در مرحله نهایی، علاوه ‌بر شناسایی عوامل مهم در هر یک از معیارهای قوت، ضعف، فرصت و تهدید، راهبرد‌های مدیریتی لازم بر اساس شرایط استان لرستان، از طریق تحلیل SOWT تعیین شد. این موضوع‌ها در قالب فرصت‌‏ها و تهدیدهای محیطی و نقاط قوت و ضعف درونی، دسته‌بندی شدند. سپس، با رهیافت تحلیل SOWT و روش آزمون دلفی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نتایج و بحثبررسی عوامل قوت نشان می‌دهد که وجود شرکت­‌ها و سازمان­‌های دارای واحد پایش منابع در استان، با وزن 0.25 از اثربخشی و درجه اهمیت بالاتری در بین دیگر عوامل برخوردار است. فقدان برنامه‌ریزی و سازمان‌دهی مناسب برای پایش و ارزیابی خشکسالی با وزن 0.33، دارای اثربخشی بسیار بالایی در بین عوامل ضعف سازگاری با خشکسالی در استان دارد. در بین فرصت‌ها، عامل پیشرفت‌های فناوری در حوزه کشاورزی دقیق، با وزن 0.1 دارای اثربخشی بسیار بالا هستند. عامل به خطر افتادن معیشت بهره‌­برداران در صورت بروز خشکسالی در بین عوامل مورد بررسی تهدیدها، با وزن 0.22 دارای بیشترین اثربخشی است. عوامل آبیاری اراضی در برخی از مناطق با آب­‌های آلوده و تخریب تدریجی خاک زراعی و افزایش جمعیت و در نتیجه، افزایش تقاضا برای آب با وزن 0.02 دارای کمترین اثربخشی در بین تهدیدات سازگاری با خشکسالی در استان لرستان، شناخته شدند.نتیجه­‌گیریپس از امتیازبندی به روش دلفی، مشخص شد که وجود دانشکده و مراکز آموزش کشاورزی و منابع طبیعی در استان لرستان، به‌عنوان با اهمیت‌ترین نقطه قوت شناخته شد. ولی با وجود این نقطه قوت در استان، متاسفانه فقدان یا نامناسب بودن داده‌ها و اطلاعات موجود به‌منظور پایش و ارزیابی اثرات خشکسالی، ضعف اصلی شناخته شده است. با توجه به این نتایج، در جهت راهبرد محافظه‌کارانه، راهبرد تعادل بخشی آبخوان‌ها با اولویت آبخوان‌های با بیلان آب منفی، پیشنهاد شد. حمایت دولت از طرح­های استحصال آب در سطح شهرها و روستاها و نظارت بر مدیریت بهتر آب در شهرها فرصت‌های مناسبی را برای بهبود توان کشاورزان به‌منظور مقابله با آثار منفی خشکسالی فراهم می‌کند. نتیجه نهایی ارائه راهبردهای مقابله با خشکسالی برای مناطق مختلف استان، در بخش‌های تامین منابع آب سطحی و زیرزمینی، زراعت آبی و دیم، آب شرب شهری و روستایی و آب و محیط زیست رودخانه‌ها، بوده است.

Khizar Khalil, Edmund C. Penning‐Rowsell

Abstract Conflicting interests in flood risk management (FRM) frequently arise, resulting in disputes which are often resolved through mutual agreement. Nevertheless, a small number of cases require legal intervention when negotiation or mediation fails. This can publicly reveal the conflict often hidden in these mutual agreements. The two areas that intersect to create this conflict are spatial planning and flood risk reduction strategies that may impact property rights. This research explores the nature of such conflict in FRM and its possible resolution. Through an analysis of 25 all‐UK legal Court transcripts, we investigate the underlying flood‐related disputation, dispute types, and how they were resolved. Our findings reveal that certain disputes remain unresolved prior to Court proceedings due to misunderstandings about spatial planning in at‐risk areas. In addition, the depiction and the accuracy of flood risk assessments can be a contentious issue. Some FRM disputes remain irresolvable due to the differences in collective and individual aspirations about the use of land by various interests: developers, local authorities, residents, landowners, and farmers. Understanding these FRM disputes and their judicial resolution is valuable in unambiguously revealing who are the ultimate ‘winners’ and ‘losers’ in these fiercely contested struggles.

رامتین صبح خیز فومنی, علیرضا مردوخ پور, محمدرضا فلاح قویدل

مقدمهامروزه تخمین دبی حاصل از رگبارها به‌خصوص در حوضه‌های کوچک و فاقد آمار، در میان هیدرولوژیست­‌ها از اصلی­‌ترین زمینه‌های تحقیقاتی بوده است که برآورد حجم رواناب حاصل از بارندگی و به­‌کارگیری روش‌­های جمع­‌آوری و مهار آب­‌های سطحی چه از نظر تامین آب و چه از نظر پیش‌گیری از وقوع سیلاب، از اهمیت زیادی برخوردار است. در این پژوهش، اثر انتخاب نوع هیدروگراف­‌های تبدیل جریان بر مقدار خطای محاسباتی در برآورد سیلاب مرز بسته شده، با استفاده از شبیه‌سازی تبدیل بارش به سیلاب در یک دوره بلند آماری حدودا 20 ساله، بین بازه زمانی 23 ژانویه 2000 تا 23 سپتامبر 2021 میلادی در حوزه آبخیز آستانه-کوچصفهان با نرم‌­افزار HEC-HMS، بررسی شد. همچنین، بررسی اهمیت ضرایب بی ‌بعد ماسکینگام در تدوین الگوی توزیع سیل در یک شبیه‌­ساز کامپیوتری انجام شد.مواد و روش‌هابرای انجام پژوهش، از دو نوع مدل در استخراج هیدروگراف جریان استفاده شد. مدل اول با استفاده از تلفیق مجموعه کلی زیرحوضه‌­ها تا مرحله‌­ای که تنها پنج زیرحوضه کلی و یا چهار زیرحوضه در بالادست حوزه آبخیز منتهی به خروجی محدوده ادامه پیدا کرد، انجام شد. روند حذف زیرحوضه­‌ها با ترکیب مساحت و دیگر پارامترهای فیزیوگرافی در محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی و با استفاده از الحاقی HEC_GeoHMS انجام شد.نتایج و بحثتحلیل نتایج و انجام روندیابی، نشان داد که هر یک از روش­‌های تبدیل جریانات سطحی تحت عناوین شناخته شده و پر کاربردتر، دارای محدودیت‌ها، ضعف­‌ها و قوت­‌هایی هستند که می­‌توان آن‌ها را به­‌عنوان رگرسیون­‌های محلی نیز برای این تبدیل قلمداد کرد. روش SCS، به‌­عنوان شناخته شده‌­ترین روش، با توجه به محدودیت کمتر آن در مدل­‌های با مقیاس متعارف محلی در حدود حوزه‌های آبخیز درجه سوم، نشان داد که خطای به‌­دست داده شده در آن کمتر از موارد دیگر بوده است. این مقدار خطا به خودی خود قابل پیش‌­بینی نیز بوده است. روش Clark که رویکرد سازه­ای بیشتری نیز دارد، مانند روش محاسباتی اشنایدر، خطا چه در صورت کلی خود، و چه در مقادیر بیشینه، لحظه وقوع و حجم را با انحراف بیشتری نسبت به رخداد واقعی زمین در ایستگاه هیدرومتری محاسبه می­‌کند، به‌خصوص که روش اشنایدر در پیش فرض خود برای حوضه‌­­های بزرگ طراحی شده است. در این مطالعه، بر خلاف روش SCS که در آن به رقم خطا به‌صورت تابع NASH به مقدار 0.540 و RMSE به مقدار 0.7 و همچنین، درصد انحراف با مقدار 28.01 اشاره شده، برای روش کلارک تابع NASH، RMSE و درصد انحراف به‌ترتیب به مقدار 0.533، 0.7 و 29.71 بوده است. همچنین، این محاسبه از نظر خطاسنجی نیز موید آن است که یکی از بهترین ملاک‌­های مشاهده اختلاف نمی­‌تواند RMSE باشد. در مدل جزیی تحلیل اثر روندیابی نیز، خطای 0.537 در تابع NASH بسیار به رقم محاسبه شده در مورد مشابه (مدل تجمیع شده اولیه) نزدیک است. با این حال، انجام این خطا­سنجی نباید منجر به این تلقی شود که ایجاد مدل­‌های با جزییات بیشتر نمی‌­تواند به بهبود و یا تخریب ساختار عددی آن منجر شود. زیرا اگرچه تفاوت‌های خطاسنجی به شکل مشخصی قابل چشم‌پوشی است، اما مقدار مجموع جریان در مدل تجمیع شده برابر با 19.67 میلیون متر مکعب حاصل شده است. در حالی‌که همین پارامتر در مدل جزیی دارای 277655 متر مکعب اختلاف است.نتیجه‌گیریدر مجموع می‌­توان بیان کرد، تفکیک دبی پایه با روش­‌های پیشرفته نظیر WHAT لزوما نمی­‌تواند به افزایش همبستگی بین داده‌های مشاهداتی در یک مدل تداومی کمک کند. از طرفی، محاسبه دبی­‌هایی که تحت عنوان انحراف از شبکه هیدروگرافی در فرایند جریانات سیلابی خارج می­‌شوند، شرط اساسی کاهش خطای مدل­‌ها فارغ از نوع هیدروگراف منتخب در مدل است.