مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران
سال:1394 | دوره:9 | شماره:30 |تعداد مقالات:8

هدف این پژوهش شناسایی تغییر اقلیم در ایران زمین است. برای انجام این پژوهش از داده های روزانه بارش، دمای کیمنه (شبانه) و بیشینه (روزانه) 1437 ایستگاه همدید، اقلیمی و باران سنجی طی بازه زمانی 11/10/1340 تا 11/10/1383 استفاده شد. داده ها به کمک روش درون یابی کریگینگ در یاخته های 15×15 کیلومتر درون یابی شدند و ماتریسی در ابعاد 7187×15706 روز ایجاد شد که بر روی سطرها روز و بر روی ستونها یاخته ها قرار گرفتند. به کمک 27 نمایه تغییر اقلیم معرفی شده توسط تیم متخصصین شناسایی تغییر اقلیم و نمایه ها به واکاوی تغییر اقلیم در ایران زمین پرداخته شد. نتایج این پژوهش نشان داد که نمایه های فرین گرم روزهای تابستانی (SU25)، روزهای گرم (TX90p)، شب های گرم (TN90p) و شب های حاره ای (TR20) طی دوره مورد مطالعه روبه افزایش است. درحالیکه روند نمایه های فرین سرد از جمله روزهای یخبندان (FD)، روزهای یخی (ID)، شب های سرد (TN10p) و روزهای سرد (TX10p) منفی است و روبه کاهش است. امواج گرمایی (WSDI) طولانی تر شده و برعکس امواج سرد (CSDI) کوتاهتر شده اند. افزایش بیشتر نرخ دمای شبانه نسبت به دمای روزانه منجر به کاهش دامنه دمای شبانه روزی (DTR) شده است. همچنین نتایج این پژوهش نشان داد که بسامد رخداد بارش های فرین روبه افزایش است.

امروزه ضرورت مدیریت منابع آب و استفاده بهینه از آن بیش از پیش روشن شده است. انسان ها بایست به کنترل روند منفی در کیفیت آب رودخانه بپردازند و یا حداقل شدت آن را کاهش دهند. در این پژوهش سناریوهای مختلف بهبود کیفیت آب حوضه آبخیز گرگانرود- استان گلستان مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا، 9 پارامتر کیفی آب به عنوان متغیر وابسته و 41 متغیر مستقل سیمای سرزمین انتخاب شدند و رابطه بین متغیرها از طریق تحلیل همبستگی و رگرسیون بررسی گردید. سپس، از آن میان با توجه به دیدگاه ها و اهداف مدیریتی مختلف در میان کارشناسان محیط زیست، 5 فعالیت مدیریتی ممکن پیشنهاد گردید. بر اساس رابطه رگرسیونی اثبات شده بین فعالیت های مدیریتی و پارامترهای کیفی آب مقادیر پارامترها در سناریوهای تدوین شده مورد ارزیابی قرار گرفت. پنج فعالیت مدیریتی عبارتند از: کاهش چین خوردگی پوشش درختی، افزایش مرتع به ازای کاهش مناطق بایر، کاهش سطح کشاورزی بر اساس روش MCE، کاهش جاده با الگوریتم COST و افزایش مرتع و افزایش تعداد لکه های درختی. به منظور موازنه نتایج حاصل از اجرای سناریوهای تدوین شده و نیز تعیین سناریو یا سناریوهای برتر، روش برنامه ریزی خطی، به کار گرفته شد. سپس، 32 سناریوی تدوین شده با استفاده از روش LP، جهت تعیین برترین سناریوها، اولویت بندی گشت. با توجه به نتایج برترین سناریو، یعنی سناریوی 10 شامل افزایش تعداد لکه های درختی و کاهش چین خوردگی انتخاب شد. این فعالیت های مدیریتی امکان بهبود کیفیت آب در آینده را نشان می دهد.

تغییر در اندازه مواد بستر رودخانه اطلاعات مهمی را برای علوم مرتبط با حوزه آبخیز فراهم می کند. یکی از باورهای اساسی در سیستم های رودخانه ای، ریز شدن اندازه رسوبات در جهت پایین دست می باشد که طی چند دهه اخیر مطالعات زیادی را نیز معطوف خود نموده است. هدف از انجام این پژوهش، تعیین و تحلیل روند تغییر اندازه ذرات رسوبات بستر در آبراهه های حوضه آبخیز ورتوان (4811 هکتار) قزوین می باشد. بدین منظور تعداد 25 نمونه از رسوبات آبراهه های درجه 1 تا 6 و 30 نمونه، از خاک روی واحدهای مختلف سنگ شناسی حوضه جمع آوری و پس از دانه بندی، شاخص های مختلف مورفومتری محاسبه گردید. نتایج نشان داد که مطابق با جورشدگی هیدرولیکی و بر اساس روند کاهشی شیب و افزایشی طول آبراهه اصلی و مساحت حوضه زهکشی، اندازه رسوبات به سمت پائین دست باید ریز شود ولی این روند تحت تاثیر سیلاب های اقلیم نیمه خشک و سنگ شناسی غیرهمگن حوضه قرار گرفته و اندازه رسوبات به سمت پائین دست درشت تر می شود. بنابراین روند تغییرات اندازه رسوبات حوضه ورتوان عمدتا توسط اقلیم و سنگ شناسی حوضه کنترل می شود و هیدرولیک جریان فقط تغییرات ثانویه ای را بر روی روند کلی ایجاد می نماید. انتظار می رود که نتایج این پژوهش در حوضه های مناطق نیمه خشک و بویژه دارای واحدهای سنگ شناسی غیرهمگن سبب درک بهتر روند ترکیب نهشته های رسوبی به سمت پایین دست شود.

پیش بینی مولفه های باد از جمله سرعت باد یکی از عوامل مهم به خصوص در بحث تبخیر در یک حوزه آبخیز محسوب می گردد. در این مقاله سعی گردید، جهت افزایش کارایی مدل های هوش مصنوعی، در پیش بینی سرعت باد، دو مدل شبکه عصبی و فازی-عصبی با تئوری موجک ترکیب شده و دو مدل هیبرید جدید ارائه گرد د. در این تحقیق با استفاده از برخی پارامتر های اقلیمی ایستگاه همدیدی یزد از جمله سرعت باد، دمای متوسط، دمای بیشینه، رطوبت نسبی و تبخیر، سرعت باد در مقیاس ماهانه برآورد گردید و سپس کارایی دو مدل های هیبرید شبکه عصبی موجکی و شبکه فازی-عصبی موجکی با مدل های شبکه عصبی و فازی-عصبی در پیش بینی سرعت باد 12 ماه آینده مورد مقایسه قرار گرفت. در نهایت جهت تائید کارایی بهترین مدل، با استفاده از پارامتر های اقلیمی موثر سال 1383 سرعت باد در سال 1384 پیش بینی گردید. نتایج بدست آمده در مرحله ارزیابی مدل ها، تفاوت قابل ملاحظه عملکرد بهتر شبکه های عصبی موجکی و فازی-عصبی موجکی را نسبت به مدل های شبکه عصبی و فازی-عصبی نشان دادند. شایان ذکر است در مرحله ارزیابی، کارایی بالای شبکه های فازی-عصبی موجکی، برتری این مدل را نسبت به سایر مدل ها به اثبات رسانید.

سدهای زیرزمینی سازه هایی هستند که جریان طبیعی آب های یرزمینی را مسدود نموده و سبب ایجاد ذخایر آبی در زیرزمین می شوند. بنابراین در مناطق خشک که محدودیت منابع آب وجود دارد، می توان با احداث این سازه ها منابع آب را مدیریت نمود. هدف از انجام این تحقیق تعیین محل های مناسب جهت احداث سد زیرزمینی به روش منطق فازی و تحلیل سلسله مراتبی است. پارامترهای موثر که جهت مکان یابی سد زیرزمینی استفاده شده شامل شیب، زمین شناسی، نفوذپذیری، شماره منحنی، کاربری اراضی، EC، فاصله از جاده، فاصله از روستا، نیاز آبی مناطق مسکونی و ضخامت آبرفت است. لایه های مربوط به هر پارامتر توسط تئوری منطق فازی و تحلیل سلسله مراتبی وزن دهی شد و با عملگر حاصلضرب، حاصلضرب جبری عملیات تلفیق شاخص ها انجام گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد 24.4 درصد از کل مساحت حوزه جزو مناطق مستعد احداث سد زیرزمینی محسوب میشود. همچنین 41.4 درصد مساحت حوزه نیز جزو مناطق نسبتا مساعد به شمار می رود. همچنین با توجه به اینکه سد زیرزمینی روی بستر آبراهه ها و شیب کمتر از 5 درصد احداث می شود این دو لایه بعنوان فیلتر در نظر گرفته شد که در نهایت 17 منطقه مساعد بعنوان نقاط بهینه جهت احداث سد زیرزمینی تعیین گردید که 11 نقطه در منطقه مناسب و 6 نقطه در منطقه نسبتا مساعد احداث سد زیرزمینی قرار گرفت.

تحقیق حاضر سعی دارد قابلیت یک مدل هیدرودینامیک در پایش و پیش بینی فر آ یندهای حاکم بر جریان و رسوب در رودخانه را ارزیابی نماید. با توجه به اهمیت سرعت جریان آب و نیروهای تنش برشی بر فرسایش کناره های رودخانه، از یک مدل عددی دو بعدی تحت عنوان CCHE2D برای شبیه سازی الگوی جریان و رسوب در بازه ای از پیچان رود طبیعی (حد فاصل سد استقلال تا پل شهرستان میناب- استان هرمزگان) استفاده شد. با این هدف، اقدام به شبیه سازی الگوی جریان آب و رسوب در یک کانال مئاندری با رژیم جریان پایدار گردید تا بتوان تغییرات الگوی جریان و رسوب و همچنین تغییرات ریخت شناسی را مورد ارزیابی قرار داد. در این بررسی پس از نقشه برداری دقیق، نقشه توپوگرافی با مقیاس مناسب از محدوده مورد مطالعه بدست آمد و سپس هندسه مدل و شبکه محاسباتی با ابعاد مختلف تهیه و در نهایت بر اساس مشخصات اندازه گیری شده جریان و رسوب رودخانه، مدل هیدرودینامیک دو بعدی متوسط عمق، اجرا و نتایجی همچ عمق، سرعت جریان، بار معلق و تغییرات بستر در رودخانه استخراج گردید. در پایان، از دو معیار آماری R.M.S.E و M.A.P.E، برای ارزیابی کارایی مدل استفاده شد. نتایج بیانگر دقت مناسب و خطای ناچیز مدل در پیش بینی پارامترهای جریان و رسوب می باشد.

در این تحقیق، ضریب دبی سرریزهای لبه تیز مستطیلی در کانالهای با بستر ثابت و متحرک بصورت آزمایشگاهی مطالعه و بررسی گردیده است. بخش اول مطالعات آزمایشگاهی در یک کانال با بستر متحرک با اندازه میانه رسوبات برابر با انجام گردید. در بخش دوم، بستر کانال ثابت گردید و آزمایشات مجددا انجام شد. مدل های رگرسیونی خطی و غیر خطی چند متغیره برای توسعه معادلات تجربی با استفاده از پارامترهای بدون بعد مورد بررسی، برای تعیین ضریب دبی سرریزهای جانبی مستطیلی شکل مورد استفاده قرار گرفت. تغییرات مورفولوژی بستر در امتداد سرریز جانبی برای کانال با بستر متحرک بر مقادیر ضریب دبی سرریز جانبی تاثیر داشته است. دقت مدلهای توسعه یافته با استفاده از خطای جذر میانگین مربعات (RMSE) و خطای نسبی مطلق (MAE) مورد ارزیابی قرار گرفت. در این تحقیق، همچنین دبی منحرف شده از کانال اصلی با استفاده از مدلهای پیشنهاد شده محاسبه و با داده های دارای همبستگی خوبی با مقادیر مشاهداتی بوده و این مدلها قادر به پیش بینی مناسب ضریب دبی سرریزهای لبه تیز مستطیلی برای هر دو کانال با بستر متحرک و ثابت هستند. میانگین خطای نسبی ضریب دبی محاسبه شده با استفاده از مدلهای پیشنهادی برای کانال با بستر متحرک 4.63 درصد و 4.72 درصد و برای کانال با بستر ثابت 1.165 و 1.33 درصد بدست آمد.

مدیریت مناسب منابع آب بدون داشتن شناخت و درک صحیح از خصوصیات هندسی و هیدرولوژیکی یک حوضه آبخیز امری ناممکن است. یکی از روش های استخراج متغیرهای هیدرولوژیکی، نقشه ها توپوگراف است، اما دراستخراج این خصوصیات با استفاده از نقشه های توپوگرافی موجود، می توان به مشکلات مهمی از قبیل قدیمی بودن نقشه ها و عدم دقت کافی در نمایش آبراهه های درجه یک و دو اشاره نمود و اینکه این عملیات می تواند بسیار وقت گیر نیز باشد. مدل ها رقوم ارتفاع در سال ها اخ ر به ابزار موثر در تحل ل خصوص ات مورفومتر آبراهه ها تبد یل شده است. در ا ن راستا تحقیقی با هدف بررسی میزان دقت و کاربرد مدل ها رقوم ارتفاع (DEM) بر خصوص ات مورفومتر شبکه زهکش در حوضه آبخ ز آبغه در جنوب شرق استان خراسان رضو انجام شد. جهت انجام ا ن تحق ق، نقشه های توپوگرافی با مقیاس 1:50000 به سیستم اطلاعات جغرافیایی معرفی و به روش غیر اتوماتیک، رقومی و مدل رقومی ارتفاع، با اندازه سلولی 10 متر استخراج گردید. در مرحله بعد شبکه زهکشی رودخانه ای در آستانه ها 25 تا 500 سلول از مدل ساخته شده استخراج و بر مبنا روش استرالر رتبه بند گرد د. سپس پارامترهای مورفومتری منطقه از قبیل فراوانی آبراهه ها، طول آبراهه ها و تراکم زهکشی برای کل حوضه و به تفکیک واحد های ژئومورفولوژی محاسبه شد. جهت بررسی میزان صحت داده ها، شبکه رودخانه ای به روش دستی و با دقت بالا از تصویرماهواره ا p IRS با قدرت تفکیک 5.8 متر استخراج و با نتا ج حاصل از DEM مقا سه گرد ید. نتایج نشان داد که آستانه 50 سلول، نتایج نزدیکتری با آبراهه ها مستخرج از تصو یر ماهواره ا دارد. در آستانه 50 سلول، فراوانی آبراهه ها مستخرج از مدل رقوم ارتفاع با تصویر ماهواره ای در کل حوزه 44.55 درصد و فراوانی سلولی 10.14 درصد اختلاف داشت و در واحد ژئومورفولوژی تپه ماهور نسبت به سایر واحدها اختلاف کمتری دیده شد. در بررسی طول آبراهه ها دشت تراکم تفاوت بارزتر داشت به طور که در این واحد فقط رتبه چهار با اختلاف 33درصد، تفاوت کمتر و بقیه رتبه ها درصد اختلاف ب ش از 50 درصد را نشان داد. در تراکم زهکشی آبراهه ها، اختلافات چندان قابل توجه نبود، فقط در مخروطه افکنه ها ا ختلاف به نفع مدل رقومی ارتفاع افزایش داشت. بنابراین در آستانه 50 سلول نیز دقت مدل های رقومی تولید شده از نقشه ها توپوگراف در استخراج خصوصیات مورفومتری حوضه آبخیز جزئی می باشد.