مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران
سال:1396 | دوره:11 | شماره:39 |تعداد مقالات:12

پدیده گردوغبار، امروزه به یکی از مخاطرات طبیعی نوظهور در کشور تبدیل شده است؛ پدیده ای که با آثار زیان بار خود از جوانب مختلف شرایط طبیعی و انسانی را تحت تاثیر قرار می دهد. لذا در این پژوهش توزیع زمانی و مکانی روزهای همراه با گردوغبار در غرب و جنوب غرب ایران و در سطح ایستگاه های هواشناسی واقع در سه استان ایلام، خوزستان و کرمانشاه مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور آمار روزهای همراه با گردوغبار از سازمان هواشناسی کشور برای دوره 1986 تا 2008 اخذ گردید. در ابتدا مجموعه داده های لازم از نظر نرمال بودن بررسی گردید، سپس توزیع زمانی این پدیده در سطح ایستگاه های منطقه مورد مطالعه به صورت نمودار مشخص گردید و در ادامه براساس سامانه اطلاعات جغرافیایی و در محیط GIS توزیع مکانی سالانه و ماهانه روزهای همراه با گردوغبار در منطقه غرب و جنوب غرب کشور براساس روش های درون یابی مختلف مشخص گردید. نتایج حاصل نشان داد که تعداد روزهای همراه با گردوغبار در ایستگاه های دهلران، اهواز و دزفول در بالاترین سطح قرار دارد و در جنوب استان های ایلام و خوزستان بحرانی ترین شرایط مشاهده شده است و از شمال به جنوب منطقه تعداد روزهای گردوغباری افزایش می یابد. همچنین نتایج حاصل نشان داد که توزیع رخداد این پدیده، تحت تأثیر سیستم های اقلیمی منطقه ای به دلیل شرایط ناهمواری ها و سطح ارتفاعی غرب کشور یکسان نیست و بیشترین روزهای همراه با گردوغبار در جنوب غرب برای استان خوزستان مشاهده می شود. در مناطق غرب در اواسط فصل بهار، اردیبشهت ماه از فراوانی رخداد بالایی برخوردار می باشد. توزیع مکانی این پدیده بیشتر از عامل عرض جغرافیایی و ارتفاع از سطح دریا تبعیت می نماید. با توجه به نتایج حاصل، بحرانی بودن کل منطقه حائز اهمیت است اما در استان خوزستان شرایط در وضعیت بحرانی تری قرار دارد. مدیریت بحران در قبل و حین این مخاطره طبیعی برای سازگاری بهتر به منظور کاهش آثار زیان بار آن از اهمیت بسیاری برخوردار خواهد بود.

مقدار رطوبت خاک سطحی، نقشی مهم و مؤثر در تولید رواناب و هدررفت خاک به ویژه در مناطق خشک و نیمه-خشک دارد. به همینمنظور آزمایشی با هدف تعیین اثر رطوبت اولیه بر رواناب و هدررفت خاک در دو بافت خاک (لومی، لوم رس شنی) در زمینی بکر در محدوده دانشگاه زنجان با چهار سطح رطوبت اولیه (یک، چهار، هفت و 10 روزه) انجام شد. آزمایش صحرایی به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملاً تصادقی در ابعاد کرت (80 × 60سانتی متر) با استفاده از دستگاه شبیه ساز باران انجام گرفت. برای هر خاک 12 کرت در دامنه ای با شیب یکنواخت هفت درصد احداث شد. کرت ها تحت باران شبیه سازی شده با شدت 55 میلی متر بر ساعت و تداوم 30 دقیقه ای قرار گرفتند. نتایج نشان داد که، تفاوت معنی داری از نظر مقدار رواناب بین خاک های مطالعاتی وجود داشت (01/0p<) که این موضوع متأثر از مقدار رطوبت اولیه در خاک ها بود. تفاوتی معنی دار در خاک لومی از نظر مقدار هدررفت خاک بین سطوح رطوبتی اولیه مشاهده نشد (05/0p>)، خاکدانه های با رطوبت اولیه بالا در این خاک در مقابل جداشدگی بوسیله قطرات باران مقاومت کردند، در حالی که این تغییرات در بین سطوح رطوبتی اولیه خاک لوم رس شنی معنی دار بود (05/0p<)، که به مقدار اندک ماده آلی و مقدار بیشتر رس، مرتبط بود. برخلاف انتظار، رابطه ای معنی داری (05/0p>) بین هدررفت خاک و تولید رواناب، تحت سطوح رطوبتی در خاک ها مشاهده نشد.

برآورد سریع و صحیح دبی اوج به عنوان یکی از مباحث اصلی در مدیریت منابع آبی و سیلاب نقش اساسی در طراحی سازه های آبی و اقدامات بیو مکانیکی در حوضه های آبخیز دارد. به طوریکه یک برآورد صحیح آن نقش اساسی در موفقیت کار های اجرایی دارد. در این بررسی سعی شده با استفاده از روش هوش مصنوعی(ترکیب شبکه عصبی پرسپترون چند لایه و الگوریتم ژنتیک) دبی حداکثر رودخانه یلفان در محل ایستگاه هیدرومتری و رسوب سنجی یلفان برآورد گردد. به این منظور در این دو مدل 8 متغییر که شامل بارندگی مربوط به روز وقوع سیل، بارندگی های 5 روز قبل، دبی پایه در روز وقوع سیل وCN حوضه به عنوان پارامتر های ورودی و دبی پیک به عنوان خروجی در نظر گرفته شده است. سپس با استفاده از روش هوش مصنوعی و پیش پردازش داده ها، ساختار بهینه مدل با استفاده از داده های ورودی و خروجی و با ملاک قرار دادن معیار های ارزیابی، به روش سعی و خطا تعیین گردید. در نهایت در مدل تلفیقی شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک، پس از تعیین مدل بهینه شبکه عصبی، نتیجه مدل به الگوریتم ژنتیک وارد گردید. نتایج نشان داد که مدل ترکیبی شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک عملکرد خوبی در برآورد دبی سیلاب در حوزه یلفان دارد.

سرریز استوانه ای یکی از انواع سازه های هیدرولیکی است که کنترل و اندازه گیری جریان را امکان پذیر می کند. در این تحقیق مدل سازی سرریز استوانه ای پس از صحت سنجی با مدل معتبر، با سه قطر مختلف (11، 9 و 35/6 سانتی متر) و سه زاویه جهت گیری استوانه نسبت به دیواره کانال (45، 90 و 135 درجه) با استفاده از نرم افزار Flow 3D مورد بررسی قرار گرفت. طبق نتایج به دست آمده از مدل سازی، مقادیر حاصل از مدل آشفتگی k-Ɛ نسبت به دو مدل RNG و LES تطابق بهتری با نتایج آزمایشگاهی داشته و ضریب همبستگی 9649/، 0 مناسب بودن مدل k-Ɛ را تائید کرد. با تغییر وضعیت قرارگیری سرریز از حالت قائم به صورت مورب، ضریب دبی افزایش خواهد داشت که به دلیل افزایش طول سرریز در حالت قرارگیری مایل هست. نتایج نشان-دهنده آن است مدل هایی که زوایای جهت گیری (ϴ ) مکمل دارند، ضرایب دبی تقریباً برابر با یکدیگر خواهند داشت. با افزایش قطر سرریز از 35/6 به 11 سانتی متر، ضریب دبی به 50 درصد کاهش می یابد. همچنین اثر افزایش دبی جریان بر مقدار ضریب دبی، مورد بررسی قرار گرفت. حداکثر ضریب همبستگی میان دبی و ضریب دبی، برای استوانه با قطر 11 سانتی متر حاصل شده است که مقدار آن تقریباً 95/0 به دست آمد و بیانگر تأثیرگذاری دبی بر ضریب دبی می باشد.

قدرت بخشی به جامعه ی محلی از طریق بومی سازی و بر پایه ی دانش بومی یکی از گفتمان هایی است که در عرصه ی پارادایم های جدید توسعه مطرح و مورد توجه زیادی قرار گرفته است. بومی سازی در ارتباط با برخورد جامعه با روند دگرگونی از سنتی به مدرن و نحوه ی برخورد یا تعامل جامعه درون مدار با جامعه بیرونی مفهوم پیدا می کند. در این تحقیق با استفاده از دو نوع پرسشنامه، تفاوت دانش بومی و رسمی در زمینه منابع طبیعی موجود در روستا به ویژه آب و خاک به بررسی دیدگاه سرپرستان خانوار آنان پرداخته شد. با استفاده از 64 پرسشنامه در روستای قصاب ذالکان شهرستان بابل استان مازندران امتیازات دانش بومی و رسمی با دو رویکرد صفر و یک و کم-متوسط و زیاد بررسی گردید. نتایج نشان داد سرپرستان خانوار روستای مورد مطالعه 13/16 درصد در زمینه ی دانش بومی به سازگاری آن و 92/28 درصد در زمینه ی دانش رسمی به علمی بودن آن رای داده اند. همچنین سایر پارامترها در هر دانش به ترتیب اولویت بندی گردیدند. از سوی دیگر با بررسی راهبردهای دو دانش بومی و رسمی به منظور حفظ منابع آب و خاک در روستا دانش بومی با 056/48 درصد نسبت به دانش رسمی با 077/42 از دیدگاه جامعه ی روستایی سازگاری و کارآیی بالاتریی را نشان می دهد. با استفاده از نتایج این پژوهش می توان میزان پذیرش آهنگ نوآوری 979/5 درصدی را در روستای مذکور مشخص نمود و فناوری مورد پذیرش این روستا نظیر محصول، دستاورد و یا فناوری که در آینده انتقال پیدا می-کند باید با دانش محلی سازگار و قدرت پاسخگویی به مشکلات روستایی به لحاظ دانش رسمی را داشته باشد.

شناخت پهنه های بحرانی از نظر کیفیت آب زیرزمینی از کاربردی ترین و مهمترین تحقیقات راجع به مسائل آب است. لذا در این تحقیق برآنیم تا تغییرات مکانی و زمانی کیفیت آب زیرزمینی (پارامتر های هدایت الکتریکی و کلر) دشت کرمان را در یک دوره آماری ده ساله (85-1375) به کمک بهترین روش تخمین گر زمین آماری مورد بررسی قرار دهیم که در این راستا بهترین مدل واریوگرام به ساختار فضایی داده های پارامتر های هدایت الکتریکی و کلر (بهمراه پارامتر های مربوطه مدل) نیز تعیین شد. نتایج حاصل از آنالیز واریوگرافی مربوط به متغیر کیفی یون کلر آب زیرزمینی دشت در ابتدا و انتهای دوره آماری نشان داد که بهترین مدل برازش شده به ساختار فضایی این پارامتر مدل نمایی می باشد بطوری که دامنه تاثیر آن از 101700 متر در سال 75-74 به 106200 متر در سال آبی 85-84 افزایش و میزان آستانه از 246/2 به 698/1 نزول یافته است. بهترین مدل برازش شده به ساختار فضایی هدایت الکتریکی در سال آبی 75-74 مدل نمایی و در سال آبی 85-84 مدل کروی می باشد به طوری که دامنه تاثیر آنها از 79800 متر در سال 75-74 به 37500 متر در سال آبی 85-84 و میزان آستانه از 84/0 به 608/0 رسیده است. در مورد مقایسه روش های درون یابی برای پارامترهای کیفی مورد بررسی، روش لوگ کریجینگ بعنوان بهترین روش درون یابی جهت پهنه بندی پارامترهای کیفی (کلر و هدایت الکتریکی)حاصل شد. مقایسه نقشه های پهنه بندی مکانی یون کلر نشان داد که در طول دوره آماری 10 ساله مورد بررسی میزان غلظت یون کلر آب زیرزمینی در کل سطح دشت از یک روند افزایشی برخوردار است. بطوری که حتی در ناحیه ورودی دشت میزان غلظت این یون در سال 85 به دامنه 01/13-03/3 میلی اکی والان در لیتر افزایش یافته است. شدت افزایش یون کلر بویژه در قسمت خروجی شمالی دشت در اطراف چاه انتخابی شماره27، 28 و 33 و هسته کلر جنوب غرب دشت در اطراف چاه 19 بیشتر است. یافته ها حاکی بر افزایش میزان هدایت الکتریکی بویژه توسعه مکانی این پارامتر دربخش خروجی غربی، شمالی و نیز در شهر کرمان در طی دوره 10 ساله است.

اساس آمایش سرزمین پهنه بندی ژئومورفولوژیک سطح زمین است که اولین مرحله آن تعیین پهنه های همگن سطح زمین از نظر خصوصیات ژئومورفولوژیک می باشد. پهنه بندی کمّی با استفاده از روش های خودکار و تعریف شده و براساس اعداد و ارقام، انجام می گیرد. در این مطالعه به منظور تشخیص محدوده های مناسب برای تغذیه مصنوعی در منطقه ی کوهستانی گهر و دشت گربایگان، در استان فارس، از پهنه بندی کمی سطح زمین با برازش فرم بنیادی پله ای، به سطح استفاده گردیده است. برای تشخیص بهترین ساختار بنیادی قابل برازش از ساختارهایی با رده درجه دو برای پنجره سه تایی و از داده های حاصل از مدل رقومی ارتفاعی با قدرت تفکیک 10 متری استفاده گردیده است. برای تعیین درجه برازش ساختارهای بنیادی از شاخص مجموع اختلاف مربعات اختلافات سطح استفاده شده است. با استفاده از درجه برازش درجه مناسب بودن سطح برای تغذیه مصنوعی، تنها با دید مورفولوژی سطحی تعیین گردیده است. نتایج نشان می دهد که سطوح واقع در پایین دست مخروط افکنه ها، و دشت ها مناسب ترین مناطق برای پخش سیلاب است، که به صورت نقشه ارائه شده است.

در این تحقیق پیش بینی مقادیر بارش و دما با کاربرد مدل های گردش عمومی جو در دوره های 2050-2021 مورد بررسی قرار گرفته است. داده های اقلیمی شامل بارش و دمای میانگین از سازمان هواشناسی کشور، گرفته شد. به منظور تهیه سناریو های اقلیمی در آینده از خروجی های مدل گردش عمومی HadCM3 تحت سناریوی انتشار A2 استفاده گردید. به دلیل دقت پایین مدل های گردش عمومی از مدل کوچک مقیاس سازی SDSM4. 2 استفاده و تغییرات پارامترهای اقلیمی بارش و دمای میانگین برای دوره های زمانی آینده شبیه سازی گردید. در این پژوهش برای واسنجی مدل SDSM، از بین 26 پارامتر اقلیمی بزرگ مقیاس (NCEP) به طور متوسط 3 پارامتر بیشترین همبستگی را با میانگین دما و 6 پارامتر بیشترین همبستگی را با میانگین بارش حوزه سزار دارند. نتایج حاصل از پیش بینی پارامترهای اقلیمی نشان داد شبیه سازی پارامترهای اقلیمی دمای میانگین با دقت بالای ولی بارش با دقت کمتری انجام گرفته است. علت این کار نرمال نبودن و غیر شرطی بودن داده های بارش می باشد. نتایج حاکی از آن است که میانگین دمای حوزه در دوره 2050-2021 نسبت به دوره مشاهداتی (2008-1979) با افزایش 7/1 درجه سانتی گراد روبروست و میانگین بارش حوزه کاهش 47 درصد را نشان داد.

سیلابهای واریزه ای جریان هایی با غلظت بالا هستند که بیشتر در مناطق کوهستانی با شیب زیاد رخ می دهند. از جمله سازه های مهار اینگونه سیلاب ها، سد های تأخیری شکافدار هستند. در پژوهش مدل شبیه سازی دو بعدی جریان واریزه ای در مخزن سد تأخیری شکافدار ارائه شده است. برای گسسته سازی معادله هایی حاکم بر مسئله، از الگوی تفاضل محدود صریح مک کورمک استفاده شده و معادله هایی برای اعمال شرط مرزی سد شکافدار ارایه شده است. به دلیل در دسترس نبودن داده هایی میدانی سیلاب های واریزه ای در مخازن سد های تأخیری شکافدار، مدل عددی این پژوهش با مدل آزمایشگاهی مقایسه شده است. بررسی نتایج حاصل از مدل عددی، حاکی است که الگوی مورد استفاده و شرایط مرزی و اولیه پیشنهادی توانسته پرش هیدرولیکی متحرک سیلاب واریزه ای را در مخزن سد شکافدار بصورت دوبعدی شبیه سازی نماید. در نهایت، مقایسه نتایج مدل عددی و داده های آزمایشگاهی تایید می کند که مدل عددی می تواند آبنمود خروجی از سد شکافدار را به خوبی شبیه سازی نماید.

خشکسالی یک یک پدیده خزنده محیطی است. این پدیده موجب کمبود آب برای برخی فعالیت ها، گروه ها و محیط زیست می شود. خشکسالی بایستی در مقایسه با شرایط اقلیمی و هیدرولوژیکی متوسط در دراز مدت مورد ارزیابی قرار گیرد. خشکسالی هیدرولوژیک از طریق کاهش میزان ذخیره آب دریاچه ها، پایین رفتن سطوح آب های زیرزمینی و کاهش دبی جریان رودخانه ای تشخیص داده می شود و معمولا" بر منطقه وسیعی تاثیر می گذارد متداولترین تعریف کمی خشکسالی هیدرولوژیکی بر اساس تبیین یک حد آستانه می باشد که اگر جریان رودخانه کمتر از آن باشد به عنوان خشکسالی هیدرولوژیک در نظر گرفته می شود در این مطالعه از روش حد آستانه ثابت(70Q و 90Q) به منظور بررسی خشکسالی هیدرولوژیک در حوزه آبخیز سد کرج استفاده شده است نتایج نشان می دهد که سال 1377 یکی از خشکترین سال ها در این حوزه بوده و در ایستگاه کرج در سال 1377 خشکسالی 284 روز و در ایستگاه گچسر با 255 روز تداوم داشته است. نتایج نشان می دهد مجموع کمبود آب در آستانه 70Q در ایستگاه گچسر برابر با 68/11 میلیون متر مکعب، در ایستگاه کلوان برابر با 75/2 میلیون متر مکعب و همچنین در ایستگاه کرج 44/42 میلیون متر مکعب می باشد همچنین تابع مقادیر حدی تعمیم یافته (GEV) بهترین برازش به پارامتر های خشکسالی را دارد. نتایج این تحقیق می تواند در مدیریت منابع آب منطقه و همچنین برنامه ریزی های لازم در جهت جلوگیری و یا کاهش اثرات خشکسالی منطقه موثر باشد.

جهت دستیابی به اهداف این پژوهش از بین بالغ بر 80 ایستگاه رودخانه ای حوزه آبخیز ساحلی شمال (تحت پوشش استان مازندران )، تعداد 17 ایستگاه در سه بخش غربی، مرکزی و شرقی استان انتخاب شدند. با توجه به طول آمار، دوره آماری سال آبی 46-45 تا 90-89 به مدت 44 سال به عنوان دوره مشترک آماری انتخاب شدند. جهت ارزیابی وجود روند از یکی از متداولترین روشهای ناپارامتریک روند سری های زمانی به نام آزمون من-کندال و در صورت وجود روند جهت ارزیابی صعودی یا نزولی بودن این روند از آزمون سن استفاده شد. برطبق نتایج این پژوهش در بین سه ایستگاه بخش غربی استان در سری های سالانه روند مشخصی وجود نداشته است و در سری های فصلی زمستانه و پائیزه این بخش نیز بعضی از ایستگاهها دارای روند مثبت و بقیه نیز فاقد روند بوده اند که نشانه ای از تاثیر تغییرات اقلیمی در فصول مخصوصاً سرد بوده است. در مناطق مرکزی استان از بررسی بر روی شش ایستگاه این محدوده مشخص شد که در ایستگاههای منطقه دشت مازندران، ایستگاههای محمودآباد-هراز و میاندشت-بابل دارای روند صعودی زمستانه و ایستگاه کوهستانی نمارستاق-نمارستاق دارای روند صعودی تابستانه و در ایستگاه بابلرود-قرانطالار نیز دارای روند پائیزه و زمستانه صعودی بوده است. در مناطق شرقی استان نیز تنها ایستگاه عرب خیل– تالار دارای روند بارش سالانه و تابستانه صعودی یوده است و بقیه ایستگاههای بررسی شده فاقد روند مشخصی بوده اند.

اطلاع از زمان آغاز رواناب خاک کمک شایانی به تخمین رواناب و جریان سطحی، حجم رواناب و میزان تلفات خاک ناشی از یک بارش خواهد نمود. عوامل مختلفی در زمان شروع رواناب موثرند که در این میان توپوگرافی نقش ویژه ای دارد. در این تحقیق اثر شکل پلان دامنه (هم گرا، واگرا و موازی) و نیم رخ طولی (مقعر، محدب و صاف) روی زمان شروع رواناب بررسی شده است. برای بررسی شکل پلان دامنه از یک مدل آزمایشگاهی و تغییر هم زمان شکل پلان دامنه و نیم رخ طولی دامنه، نه دامنه متفاوت ایجاد شد. در نهایت پاسخ هر یک از دامنه ها نسبت به آستانه شروع رواناب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تغییر دامنه از حالت هم گرا به واگرا منجر به افزایش زمان آستانه شروع جریان سطحی و زیرسطحی می گردد. هم چنین تاثیر پلان دامنه بر آستانه شروع جریان سطحی و زیر سطحی خیلی مهم تر از اثر نیم رخ طولی دامنه است زیرا این پلان دامنه است که می تواند با تغییر حجم ذخیره در قسمت خروجی دامنه آستانه شروع جریان متفاوتی را در پلان های مختلف ایجاد کند. بدین ترتیب، در دامنه های واگرا و مقعر رواناب سطحی و زیر سطحی دیرتر و در دامنه های هم گرا و محدب زودتر از شکل های دیگر، رواناب شروع می گردد.