دانشگاه رازی فناوری های پیشرفته در بهره وری آب 2783-4964 6 3 2026 09 23 Numerical hydraulic modeling of the flow in the composite structure of the multiple rectangular Lopac Gate with gradual transformation مدل سازی عددی هیدرولیک جریان در سازه ترکیبی دریچه سالونی مستطیلی چندگانه به همراه تبدیل تدریجی 1 25 3949 10.22126/atwe.2025.12435.1176 FA بهنام آدینه گروه سازه های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران. 0000-0004-1694-4409 سید محسن سجادی گروه سازه های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست ، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران. 0000-0002-1085-1023 جواد احدیان گروه سازه های آبی ، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران. 0000-0002-0911-6494 محمد کرم دخت بهبهانی گروه سازه های آبی ، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست ، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران. 0000-0001-6178-8979 Journal Article 2025 07 15 Objective: This comprehensive study systematically evaluates the hydraulic characteristics of multi-rectangular Lopac gates incorporating gradual transformation features, with particular emphasis on their comparative performance against traditional non-transformed gate designs. Method: Through detailed experimental analysis under controlled flow conditions (20–60 L/s), the hydraulic behavior of multi-rectangular Lopac gates with 5° and 10° transformation angles was investigated at gate openings of 30°, 45°, and 60°. Shear stress distribution, discharge characteristics, flow coefficients, and vortex dynamics were evaluated using detailed flow visualization studies. Results: For shear stress distribution, the 5° transformed configuration demonstrated substantial reductions of 27%, 13%, and 10% in maximum floor stress at gate openings of 30°, 45°, and 60°, respectively. Conversely, the 10° transformation increased floor stresses by 53%, 21%, and 24% at corresponding openings. The 5° transformation enhanced flow coefficients by 2.4%, 3.0%, and 3.4% for 30°, 45°, and 60° openings, respectively, while the 10° transformation yielded improvements of 8%, 13%, and 10%. Flow visualization showed that transformed gates produce larger, more organized vortices with reduced frequency, whereas conventional designs generate numerous smaller and more chaotic vortices. Conclusions: The findings show that gradually transformed multi-rectangular Lopac gates improve stress distribution, flow efficiency, and vortex control. The 5° transformation reduces floor stress, while the 10° transformation improves flow coefficients but increases stress. An optimal transformation angle between 5° and 10° may further enhance gate performance. هدف: هدف این پژوهش، ارزیابی پارامترهای هیدرولیکی دریچه‌های سالونی مستطیلی چندگانه دارای تبدیل تدریجی و مقایسه عملکرد آن‌ها با دریچه سالونی مستطیلی چندگانه فاقد تبدیل تدریجی است. روش پژوهش: آزمایش‌ها با دبی‌های ۲۰، ۴۰ و ۶۰ لیتر بر ثانیه و در بازشدگی‌های ۳۰، ۴۵ و ۶۰ درجه انجام شد. عملکرد دریچه‌ها با تبدیل تدریجی در زوایای ۵ و ۱۰ درجه و دریچه فاقد تبدیل تدریجی، از نظر تنش برشی کف، ضریب دبی عبوری و ویژگی‌های گردابه‌های جریان مورد بررسی قرار گرفت. یافته‌ها: در تبدیل ۵ درجه، تنش حداکثر وارد بر کف در بازشدگی‌های ۳۰، ۴۵ و ۶۰ درجه به ترتیب ۲۷، ۱۳ و ۱۰ درصد و در تبدیل ۱۰ درجه به ترتیب ۵۳، ۲۱ و ۲۴ درصد نسبت به دریچه فاقد تبدیل تدریجی افزایش یافت. ضریب دبی در تبدیل ۵ درجه به ترتیب ۲/۴، ۳ و ۴/۳ درصد و در تبدیل ۱۰ درجه به ترتیب ۸، ۱۳ و ۱۰ درصد افزایش یافت. همچنین، در دریچه‌های دارای تبدیل تدریجی، گردابه‌های بزرگ‌تر و منظم‌تری مشاهده شد، درحالی‌که در دریچه فاقد تبدیل، گردابه‌ها کوچک‌تر و تعداد آن‌ها بیشتر بود. نتیجه‌گیری: دریچه‌های سالونی مستطیلی چندگانه دارای تبدیل تدریجی، با بهبود عملکرد هیدرولیکی، می‌توانند به‌عنوان ابزاری قابل‌اعتماد برای اندازه‌گیری و کنترل جریان در کانال‌های روباز مورداستفاده قرار گیرند.

https://atwe.razi.ac.ir/article_3949_4486a62e5356335b7c0b40fa3f6f7270.pdf

دانشگاه رازی فناوری های پیشرفته در بهره وری آب 2783-4964 6 3 2026 09 23 Predicting Temperature and Precipitation Changes in the Shahrood Region Using CMIP6 Climate Models with a Novel Multi-Criteria Decision-Making Approach: OPLO-POCOD پیش‌بینی تغییرات دما و بارش در منطقه شاهرود با بهره‌گیری از مدل‌های اقلیمی CMIP6 با استفاده از رویکرد نوین تصمیم‌گیری چندمعیاره OPLO-POCOD 26 55 3990 10.22126/atwe.2025.12566.1182 FA سینا خوشنویسان گروه مهندسی آب و محیط زیست ، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران. 0009-0004-6261-7978 صمد امامقلی زاده گروه مهندسی آب و محیط زیست، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود ، شاهرود، ایران. 0000-0002-1681-9454 رضا آشوری گروه مهندسی عمران، دانشگاه غیر انتفاعی شاهرود، شاهرود، ایران. 0009-0006-5827-6204 Journal Article 2025 08 07 Objective: Climate change threatens water security in semi-arid Shahrood by increasing evaporation and water demand while reducing precipitation and groundwater recharge. This study assesses these impacts using advanced climate models and future climate scenarios. Method: This study uses Shahrood’s monthly precipitation and temperature data and evaluates three CMIP6 climate models using the OPLO-POCOD MCDM method based on R², MAE, and KGE. The best-performing model was then downscaled using the delta change factor method. Results: CMCC-EMS2 was identified as the best-performing model for both precipitation and temperature. OPLO-POCOD confirmed its superiority with the lowest lost-opportunity values. Future projections indicate 1.5–7.3% decreases in precipitation and temperature increases of about 1.4–1.9°C under SSP2-4.5 and SSP5-8.5 scenarios. Conclusions: Climate change is expected to reduce runoff and aquifer recharge while increasing groundwater pressure and water-resource instability. The OPLO-POCOD method provides a reliable approach for climate-model selection. Future research should use ensemble models and compare CMIP6 with CMIP5 to reduce uncertainty and improve projections. هدف: هدف این پژوهش، ارزیابی تغییرات اقلیمی و بررسی پیامدهای احتمالی آن بر منابع آب در بخش شمالی شهرستان شاهرود، با تمرکز بر تغییرات دما و بارش و شناسایی مناسب‌ترین مدل اقلیمی برای پیش‌بینی شرایط آینده است. روش پژوهش: در این مطالعه، سه مدل اقلیمی CMIP6 شامل CMCC-EMS2، MPI-ESM1-2-LR و CNRM-CM6-1-HR با استفاده از شاخص‌های آماری R²، MAE و KGE ارزیابی شدند. سپس با بهره‌گیری از روش چندمعیاره OPLO-POCOD، مدل‌ها رتبه‌بندی و مدل برتر برای شبیه‌سازی شرایط اقلیمی آینده تحت سناریوهای SSP2-4.5 و SSP5-8.5 در دو دوره آینده نزدیک (2015–2034) و آینده دور (2035–2056) انتخاب شد. یافته‌ها: نتایج نشان داد CMCC-EMS2 بهترین عملکرد را در شبیه‌سازی بارش و دما دارد. پیش‌بینی‌ها کاهش ۱/۵ و ۳/۷ درصدی بارش سالانه و افزایش ۱/۴ تا ۱/۹ درجه سانتی‌گرادی دمای سالانه را نسبت به دوره پایه 1995–2014 نشان دادند. همچنین، کاهش بارش زمستانه و تغییر در الگوی زمانی بارش پیش‌بینی شد. نتیجه‌گیری: یافته‌ها نشان می‌دهند که تغییرات اقلیمی می‌تواند با کاهش بارش و رواناب و محدودشدن تغذیه آبخوان‌ها، فشار بر منابع آب زیرزمینی و ناپایداری منابع آبی در منطقه را افزایش دهد. ازاین‌رو، اتخاذ راهبردهای سازگاری و مدیریت پایدار منابع آب برای کاهش آسیب‌پذیری منطقه در برابر تغییرات اقلیمی ضروری است.

https://atwe.razi.ac.ir/article_3990_aaf020a64b6d025ce1ff3ada10ddc918.pdf

دانشگاه رازی فناوری های پیشرفته در بهره وری آب 2783-4964 6 3 2026 09 23 Performance evaluation of Center Pivot irrigation systems with emphasis on efficiency indicators under the climatic conditions of the Moghan plain ارزیابی عملکرد سیستم‌های آبیاری عقربه‌ای با تأکید بر شاخص‌های کارایی سیستم در شرایط اقلیمی دشت مغان 56 73 3992 10.22126/atwe.2025.12545.1181 FA مجید رئوف گروه مهندسی آب و عضو پژوهشکده مدیریت آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی ، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران. 0000-0002-6065-508X آرش امیرزاده گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران. 0009-0006-0362-7038 محمدرضا کهن گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل ، ایران. 0000-0002-9616-5461 مهسا حیدری علی کمر گروه مهندسی آب ، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران. 0009-0001-8727-4279 علی رسول زاده گروه مهندسی آب و عضو پژوهشکده مدیریت آب ، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران. 0000-0001-7838-6773 جوانشیر عزیزی مبصری گروه مهندسی آب و عضو پژوهشکده مدیریت آب ، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی ، اردبیل، ایران. 0000-0001-7801-2720 جواد رمضانی مقدم گروه مهندسی آب و عضو پژوهشکده مدیریت آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی ، دانشگاه محقق اردبیلی ، اردبیل، ایران. 0000000338478889 Journal Article 2025 08 04 Objective: This study evaluated three center-pivot irrigation systems in Moghan to assess water application performance, identify factors reducing efficiency, and improve irrigation management. Method: In 2024, system performance was evaluated using the catch-can method, with radial and peripheral water collection, along with field measurements of sprinkler discharge and pressure. Results: System C achieved the highest application efficiency (84.64%) and the lowest evaporation and wind-drift losses (15.35%), while system A showed the lowest efficiency (68.44%) and highest losses (31.55%); PELQ and AELQ were highest in system C at 60.01%, with no deep percolation losses reported. Conclusions: System C achieved the highest application efficiency (84.64%) and the lowest evaporation and wind-drift losses (15.35%), while system A showed the lowest efficiency (68.44%) and highest losses (31.55%); PELQ and AELQ were highest in system C at 60.01%, with no deep percolation losses reported. هدف: هدف این پژوهش، ارزیابی عملکرد سه سامانه آبیاری عقربه‌ای (A، B و C) با طول 514، 7/212 و 60/259 متر مستقر در شرکت کشت و صنعت مغان از نظر ضریب یکنواختی، یکنواختی توزیع آب، تلفات تبخیر و بادبردگی، راندمان پتانسیل آب PELQ ، راندمان واقعی کاربرد آب AELQ و راندمان کاربرد آب بوده است. هدف اصلی این تحقیق، شناسایی عوامل مؤثر در کاهش عملکرد سامانه‌ها و افزایش بهره‌وری آبیاری است. روش پژوهش: برای انجام این ارزیابی که در سال 1403 انجام شد از روش قوطی‌چینی در دو الگوی شعاعی و محیطی استفاده گردید. قوطی‌های پلاستیکی ساده روی میله‌های فلزی نصب‌شده در خاک قرار گرفتند و پس از عبور کامل دستگاه‌ها، حجم آب جمع‌آوری‌شده توسط استوانه مدرج اندازه‌گیری شد. همچنین دبی و فشار آبپاش‌ها به طور میدانی اندازه‌گیری گردید. از داده‌های هواشناسی شامل سرعت باد، دما و رطوبت نیز برای تحلیل تلفات تبخیر و بادبردگی استفاده شد. یافته‌ها: نتایج نشان داد که سامانه C بهترین عملکرد را با راندمان کاربرد آب 64/84 درصد و کم‌ترین تلفات تبخیر و بادبردگی 35/15 درصد داشت. در مقابل، سامانه A با راندمان 44/68 درصد و تلفات 55/31 درصد ضعیف‌ترین عملکرد را داشت. همچنین، مقدار راندمان پتانسیل و واقعی کاربرد آب (PELQ و AELQ) در سه سامانه مورد بررسی کاملا یکسان بوده و در سامانه C بیش‌ترین مقدار (01/60 درصد) به دست آمد که بیانگر نبود تلفات نفوذ عمقی است. نتیجه‌گیری: سامانه C بهترین عملکرد را داشت؛ مهم‌ترین عوامل کاهش عملکرد شامل افت فشار، فرسودگی نازل‌ها، تنظیم نامناسب سرعت و ضعف نگهداری بود و تنظیم فشار، کاهش ارتفاع آبپاش‌ها و نگهداری منظم برای بهبود عملکرد پیشنهاد شد.

https://atwe.razi.ac.ir/article_3992_7f439707fd1f06a3e6b2a387d8368325.pdf

دانشگاه رازی فناوری های پیشرفته در بهره وری آب 2783-4964 6 3 2026 09 23 Analysis of the efficiency of irrigation technologies in Kermanshah province based on the technology atlas model تحلیل کارایی فناوری‌های آبیاری در استان کرمانشاه بر اساس مدل اطلس فناوری 74 99 3993 10.22126/atwe.2025.12630.1186 FA آمنه عبدی گروه ترویج و آموزش کشاورزی ،دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران. 0009-0001-5750-5611 علی اصغر میرک زاده گروه ترویج و آموزش کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه ، ایران. 0000-0001-7523-4838 فرزاد اسکندری گروه اقتصاد کشاورزی،دانشکده کشاورزی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران. 0000-0003-0203-1380 Journal Article 2025 08 14 Objective: The study evaluated the effectiveness of existing irrigation technologies in Kermanshah Province, Iran, focusing on the contribution of different technological dimensions. The Technology Atlas Model was used to identify the strengths and weaknesses of each dimension. Method: The study used an applied survey design involving 90 farmers, agricultural experts, and professional association members selected through judgmental sampling. Data were collected using an adapted Technology Atlas Model questionnaire, whose validity was confirmed by experts and reliability by Cronbach’s alpha (α = 0.78). The Technology Atlas Method was then used to assess the relative importance, priority, and contribution of each technology component to water-use efficiency. Results: The respective contribution of each technology dimension, including org-ware, tech-ware, human-ware, and info-ware, is equal: OβO = 0.21, Tβt = 0.20, Hβh = 0.08, and Iβi = 0.05. Accordingly, the current prioritization of irrigation technology dimensions in Kermanshah Province was ranked as Orgaware > Technoware > Humanware > Infoware (O › T › H › I). The overall importance of all technological dimensions was measured using an index known as the Technology Contribution Coefficient (TCC), which was calculated to be 0.54. Conclusions: This index, representing the aggregated status of the four technological dimensions, indicates that the overall level of attention and investment in the various dimensions of irrigation technologies in Kermanshah Province has currently reached only 54% of its optimal capacity. More than half of the potential capacity remains untapped. The findings of the study can be applied in the management, design, and development of irrigation technologies within the agricultural sector. هدف: پژوهش حاضر بررسی و تحلیل کارایی فناوری‌های آبیاری موجود در کشاورزی استان کرمانشاه (واقع در غرب کشور ایران) با درنظرگرفتن نقش مجزای هریک از ابعاد فناوری بود، باتوجه‌به قابلیت‌های مدل اطلس فناوری در شناسایی دقیق و تفکیک شده نقاط ضعف و قوت در هر بعد از فناوری، از این مدل استفاده شد. روش پژوهش: حاضر از حیث هدف کاربردی و از نظر شیوه گردآوری دادهها از نوع پیمایشی است. جامعه موردمطالعه شامل سه بخش کشاورزان، کارشناسان و انجمن صنفی (شرکتهای مجری و شرکتهای طراح فناوری‌های آب محور) متخصص در این حوزه که به‌صورت نمونهگیری قضاوتی بر اساس جدول مورگان انتخاب شدند (90= n). ابزار اصلی گردآوری دادهها پرسش‌نامه استاندارد مدل اطلس بود که باتوجه‌به بستر کشاورزی مناسب‌سازی شده بود. روایی محتوایی پرسش‌نامه به تأیید خبرگان و کارشناسان رسیده و میزان پایایی آن نیز به کمک آزمون کرونباخ موردتأیید قرار گرفت (78/0). با استفاده از متد اطلس فناوری به بررسی میزان اهمیت و ارجحیت هر یک از اجزای فناوری و سهم هرکدام در میزان بهرهوری آب پرداخته شد. یافته‌ها: سهم هر بعد فناوری که شامل سازمانافزار، فنافزار، انسانافزار، و اطلاعاتافزار است به ترتیب برابر 21/0 O βO=، 20/0 T β t=، 08/0 H βh=، 05/0 Iβi= بود که نشان‌دهندة ارجحیتی است که در حال حاضر به هر یک از ابعاد فناوری‌های آبیاری در استان کرمانشاه نسبت به یکدیگر داده میشود، و به این صورت O › T › H › I است. میزان اهمیت کل ابعاد فناوری توسط شاخصی یه نام ضریب کمک فناوری (TCC) محاسبه شد که برابر 54/0 است. نتیجه‌گیری: این شاخص که وضعیت تجمیعی چهار بعد فناوری را بازنمایی میکند بدین معناست که میزان کلی توجه و سرمایهگذاری روی ابعاد مختلف فناوری‌های آبیاری در استان کرمانشاه در وضعیت کنونی تنها 54 درصد ظرفیت مطلوب خود را محقق کرده است. بدین معنا که بیش از نیمی از ظرفیتهای بالقوه هنوز بالفعل نشدهاند. یافتههای تحقیق می‌تواند در مدیریت، ساخت و توسعه فناوری‌های آبیاری در بخش کشاورزی به کار رود.

https://atwe.razi.ac.ir/article_3993_0eab96c0c5e712cc228b0fe0e78819ba.pdf

دانشگاه رازی فناوری های پیشرفته در بهره وری آب 2783-4964 6 3 2026 09 23 Estimating the suspended sediment load in the Bahmanshir River using remote sensing تخمین میزان بار رسوبات معلق در رودخانه بهمنشیر با استفاده از سنجش‌ازدور 100 116 4038 10.22126/atwe.2025.12463.1177 FA نیوشا مهمدی گروه سازه های دریایی ، دانشکده مهندسی دریا ، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر، خرمشهر، ایران. 0009-0004-2547-2028 مرتضی بختیاری گروه سازه های دریایی ، دانشکده مهندسی دریا ، دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر ، خرمشهر، ایران. 0000-0002-8908-0988 جواد ظهیری گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی زراعی و عمران روستایی ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان ، ملاثانی، ایران. 0000-0001-9681-1606 Journal Article 2025 07 25 Objective: Considering to the Bahmanshir River is one of the most important exploitable rivers in the country, and currently various projects, including the construction of upstream and downstream Bahmanshir dams and navigation locks, the Torah Bakhakh pumping station, are being studied and implemented on this river, the aim of the present study was to estimate the rate of suspended sediment load that could affect the aforementioned projects. Method: There are various methods for estimating the rate of suspended sediments and they have always been used by water science engineers. Today, with the advancement of technology and new technologies, new methods have been developed. In the present study, MODIS satellite data was used in remote sensing to study the estimation of suspended sediment load. Results: The results of the research show that the most optimal parameter for estimating suspended sediment concentration is the red and infrared bands. Also, the significance level in both tests at the Torah Bakhakh station (annual data) and stations 3 and 5 (daily, one-year data) is greater than 0.05, and at the Torah Bakhakh station (daily, ten-year data) and stations 1, 2, and 4 (daily, one-year data) is less than 0.05. Conclusions: The results indicate that MODIS satellite data can be effectively used to estimate suspended sediment concentration in the Bahmanshir River. The red and infrared bands were identified as the most suitable parameters for sediment estimation. Statistical results showed significant relationships at some stations and time scales, while others were not statistically significant. Overall, remote sensing provides a useful tool for monitoring suspended sediment and supporting the planning and management of hydraulic projects along the Bahmanshir River. هدف: هدف این پژوهش، تخمین میزان بار معلق رسوبات رودخانه بهمنشیر و بررسی تأثیر احتمالی آن بر عملکرد طرح‌های هیدرولیکی و کشتیرانی موجود و در حال اجرا در این رودخانه بود. روش پژوهش: در این پژوهش از روش سنجش‌ازدور و داده‌های ماهواره مادیس در بازه زمانی سال‌های ۱۳۸۸ تا ۱۳۹۹ در محدوده‌ای به طول ۹۰ کیلومتر از رودخانه بهمنشیر استفاده شد. همچنین، آزمون‌های آماری و شبکه عصبی پیشخور برای بررسی روابط بین داده‌ها و ارزیابی عملکرد مدل به کار گرفته شدند. یافته‌ها: نتایج نشان داد روش سنجش‌ازدور در ایستگاه طره‌بخاخ با داده‌های روزانه ده‌ساله و ایستگاه‌های ۱، ۲ و ۴ با داده‌های روزانه یک‌ساله کارایی مناسبی دارد. همچنین، در دوره‌های مرطوب همبستگی بهتری میان داده‌ها مشاهده شد. نتایج شبکه عصبی پیشخور نیز نشان‌دهنده کارایی بالای این شبکه و امکان تعیین آرایش بهینه آن از طریق اجرای سناریوهای مختلف بود. نتیجه‌گیری: به‌کارگیری روش سنجش‌ازدور و شبکه عصبی پیشخور می‌تواند رویکردی مناسب برای تخمین و پایش بار معلق رسوبات رودخانه بهمنشیر و پشتیبانی از مدیریت طرح‌های هیدرولیکی و کشتیرانی این رودخانه باشد.

https://atwe.razi.ac.ir/article_4038_f9a009877cdcf7df6e3ed424739674a2.pdf

دانشگاه رازی فناوری های پیشرفته در بهره وری آب 2783-4964 6 3 2026 09 23 An integrated framework for real-time river sediment monitoring: fusing low-cost hydrometry with a comparison of LSTM and N-BEATS models and uncertainty analysis چارچوبی یکپارچه برای پایش بلادرنگ رسوبات رودخانه: تلفیق هیدرومتری کم‌هزینه با مقایسه مدل‌های LSTM و N-BEATS و تحلیل عدم قطعیت 117 132 4039 10.22126/atwe.2025.12623.1185 FA محمدرضا مسعودی مقدم گروه مهندسی منابع آب، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران ، ایران. 0009-0003-3811-3553 محمدسعید زرخوان گروه مهندسی منابع آب ، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران. 0009-0003-1139-1887 جعفر یزدی گروه مهندسی منابع آب، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست ، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران. 0000-0002-0867-9658 Journal Article 2025 07 12 Objective: The objective of this study was to develop an integrated framework for real-time monitoring and prediction of the median bed-sediment diameter (D50) in rivers and to compare the performance of two deep learning architectures, Long Short-Term Memory (LSTM) and Neural Basis Expansion Analysis for Time Series (N-BEATS), in predicting sediment size. An additional objective was to quantify the uncertainty of LSTM predictions using Monte Carlo (MC) dropout. Method: High-frequency water-level time-series data were collected from the Roudak River in Tehran using a custom-designed, low-cost ultrasonic stage sensor. The water-level data were integrated with grain-size analysis results obtained from bed-sediment samples collected during multiple field campaigns. Two deep learning models, LSTM and N-BEATS, were developed and evaluated for predicting D50. In addition, Monte Carlo dropout was applied to the LSTM model to assess the uncertainty and confidence of its predictions. Results: Both deep learning models demonstrated a strong capability to learn the complex relationships between river hydraulic conditions and bed-sediment characteristics. However, the N-BEATS model achieved superior predictive performance, with an R² of 0.871 and an RMSE of 0.054, compared with an R² of 0.861 and an RMSE of 0.056 for the LSTM model. These results indicate that N-BEATS provided more accurate and robust predictions of D50. Conclusions: The study demonstrated that integrating low-cost real-time water-level monitoring with advanced deep learning techniques provides a practical and cost-effective approach for river sediment monitoring. The superior performance of N-BEATS compared with LSTM highlights the potential of modern time-series architectures for improving computational hydrology and supporting more effective sediment and water-resources management. هدف: هدف اصلی این پژوهش، توسعه یک چارچوب یکپارچه برای پیش‌بینی قطر متوسط رسوبات بستر رودخانه (D50) و مقایسه عملکرد دو معماری پیشرو در یادگیری عمیق، شامل شبکه حافظه طولانی کوتاه‌مدت (LSTM) و مدل تحلیل انبساط پایه عصبی (N-BEATS)، در پیش‌بینی D50 بود. همچنین، تحلیل عدم قطعیت با استفاده از تکنیک Monte Carlo Dropout به‌منظور ارزیابی میزان اطمینان پیش‌بینی‌های مدل LSTM انجام شد. روش پژوهش: داده‌های سری زمانی تراز آب با فرکانس بالا که با استفاده از یک سنسور اولتراسونیک کم‌هزینه ثبت شده بودند، به‌عنوان ورودی مدل‌ها مورداستفاده قرار گرفتند. برای ایجاد یک سری زمانی پیوسته از D50، داده‌های حاصل از نمونه‌های فیزیکی رسوبات بستر با استفاده از مدل فرایند گوسی (GP) بازسازی شدند. سپس مدل‌های LSTM و N-BEATS برای پیش‌بینی D50 توسعه و ارزیابی شدند. همچنین، تکنیک Monte Carlo Dropout برای تحلیل عدم قطعیت و ارزیابی میزان اطمینان پیش‌بینی‌های مدل LSTM به کار گرفته شد. یافته‌ها: هر دو مدل LSTM و N-BEATS توانایی بالایی در یادگیری الگوهای پیچیده و پیش‌بینی D50 نشان دادند. بااین‌حال، مدل N-BEATS با دستیابی به ضریب تعیین (R²) برابر با ۰.۸۷۱، عملکرد دقیق‌تری نسبت به مدل LSTM با R² برابر با ۰.۸۶۱ داشت. این نتایج نشان‌دهنده برتری N-BEATS در دقت پیش‌بینی نقطه‌ای قطر متوسط رسوبات بستر است. نتیجه‌گیری: دریچه‌های سالونی مستطیلی چندگانه دارای تبدیل تدریجی، با بهبود عملکرد هیدرولیکی، می‌توانند به‌عنوان ابزاری قابل‌اعتماد برای اندازه‌گیری و کنترل جریان در کانال‌های روباز مورداستفاده قرار گیرند.

https://atwe.razi.ac.ir/article_4039_70dfb5774d88bff4a711dc894bf95f6c.pdf