علوم و مهندسی آبخیزداری ایران
سال:1386 | دوره:1 | شماره:2 |تعداد مقالات:8

این پژوهش با هدف بررسی مکانیزم انتقال رسوب در رودخانه فصلی ناشی از سیلاب ناگهانی بصورت مدل سازی شرایط طبیعی در یک فلوم آزمایشگاهی با قابلیت شیب پذیری انجام شد. از آنجا که سیلاب جریان غیر ماندگار است برای تولید آن مخزنی در بالادست کانال نصب گردید. طرح مخزن امکان ایجاد آبنمودهای با دبی حداکثر یکسان و زمان پایه متفاوت را فراهم می نمود. قطر متوسط ذرات انتخابی 1.5 میلیمتر، دبی ها بین 25 تا 42 لیتر بر ثانیه بر واحد عرض، زمان پایه نیز متفاوت انتخاب شد. نتایج نشان می دهد در آزمایش های با آبنمودهای مشابه از نظر دبی حداکثر، دبی رسوب متوسط با افزایش زمان پایه آبنمود روند کاهشی داشته، ولی میزان رسوب انتقالی همواره نسبت به شرایط ماندگار بیشتر است. با طولانی شدن زمان پایه آبنمود سیلاب دبی متوسط بار کف انتقالی به مقدار بار کف انتقال یافته در شرایط ماندگار نزدیک تر می شود. مدت زمان صعود شاخه بالا رونده آبنمود جریان نیز بر میزان بار کف انتقالی موثر است. تغییر شکل بستر ناشی از جابجایی ذرات کف در ابتدای بستر بیشترین مقدار را دارد. از اینرو مقاومت ناشی از تغییر شکل بستر در برابر جریان بشدت افزایش یافته و می تواند بر میزان رسوب انتقالی موثر باشد.

سیلاب طرح با استفاده از قوانین احتمال و داده های موجود، توسط تحلیل فراوانی قابل برآورد می باشد. طول سری آماری کوتاه و یا داده مفقود موجب بروز عدم قطعیت های برون یابی برآورد مناسب سیلاب طراحی می گردد. پس از انجام مطالعات سد مخزنی جره در رامهرمز؛ سیلاب های بزرگ و در حد دبی طراحی سرریزهای آن به وقوع پیوسته است. اعمال این داده ها در سری سیلاب باعث تغییرات قابل توجهی در سیلاب طرح شده است. هدف این پژوهش برآورد و ارزیابی سیلاب طرح سرریزهای سد مخزنی جره بر مبنای تکمیل سری آماری سیل در فاصله زمانی طراحی تا تدوین این مقاله می باشد. در این پژوهش ابتدا داده های مفقود و مشکوک سری آماری حداکثر لحظه ای سیلاب، تکمیل و اصلاح گردید. سپس از روش تحلیل فراوانی به منظور برآورد دبی های اوج استفاده شد. جهت تعیین آبنمود سیلاب و سیل طرح از روش نمایه سیلاب استفاده گردید. نتایج پژوهش نشان می دهد که افزایش اندازه نمونه آماری سیلاب، علاوه بر تغییر نوع توزیع آماری داده ها، مقادیر برآوردی سیلاب را به شدت تحت تاثیر گذاشته است. در این مطالعه دبی اوج سرریزها تا حد 97 درصد افزایش نشان می دهد. عمده اختلاف، به افزایش تعداد مشاهدات و بزرگی وقایع سیلاب به وقوع پیوسته بعد از دوره طرحی سد بر می گردد.نتایج علاوه بر استفاده در سد جره، به برآورد سیلاب طرح سایر طرح های توسعه سدسازی درون حوزه ای و حوزه های آبخیز مجاور کمک می نماید.

امروزه لزوم مطالعه و بررسی تغییرات آب و هوایی و شناخت رفتار متغیرهای مختلف هواشناسی مثل بارش، تبخیر، دما و فشار هوا در نقاط مختلف جهان بخصوص در کشورهایی که با تنوع آب و هوایی گوناگون و وقوع دوره های خشک و تر شدید مواجه هستند، هم از جهت برنامه ریزی منابع آبی و هم از جهت مدیریت شرایط بحران اهمیت زیادی دارد. از جمله این کشورها، کشور ایران می باشد که در منطقه جنوب شرق آن و بخصوص استان سیستان و بلوچستان، ستادهای بحران سیل و خشکسالی بطور همزمان فعال هستند و این منطقه از جمله بخش هایی از کشور است که دارای تنوع آب و هوایی شدید و تغییرات بسیار قابل ملاحظه در سالهای مختلف است. تا کنون روشهای متنوعی جهت خوشه بندی اطلاعات، بخصوص داده های هواشناسی به کار گرفته شده است. در این مقاله، روشی نوین برای خوشه بندی اطلاعات ماهواره ای دمای سطح دریا در مناطق موثر بر آب و هوای استان سیستان و بلوچستان شامل دریای عمان، دریای عرب و اقیانوس هند، با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک ارایه شده است. مراحل مختلف این تحقیق شامل انتخاب ساختار مدل، تابع هدف، طول کروموزوم ها و عملگرهای تزویج و جهش می باشد. در تدوین مدل خوشه بندی، علاوه بر رفتار زمانی و مکانی تغییرات SST، ارتباط این متغیر با وقوع بارندگی های کمتر و بیشتر از نرمال مورد بررسی قرار گرفت. در مطالعه موردی ارایه شده، اطلاعات بارش در 20 ایستگاه مختلف استان سیستان و بلوچستان در نظر گرفته شد. استفاده از روش الگوریتم ژنتیک جهت خوشه بندی SST و ارایه الگوریتمی پویا برای بیان ارتباط بارش منطقه مورد مطالعه در زمان های مختلف با الگوهای خوشه بندی زمانی- مکانی، از جمله نوآوری های این تحقیق محسوب می شود. نتایج این تحقیق نشان دهنده پتانسیل استفاده از نتایج خوشه بندی در پیش بینی رفتار فصلی بارش در منطقه جنوب شرق ایران می باشد.

از نیازهای اساسی در طراحی سازه های آبی، پهنه بندی سیل، تثبیت سواحل رودخانه ها و عملیات آبخیزداری، برآورد دبی حداکثر لحظه ای جریان با دوره بازگشت های مختلف می باشد. در این خصوص تعمیم تحلیل های منطقه ای سیلاب با استفاده از داده های دبی ثبت شده در ایستگاه های آبسنجی به نقاط فاقد آمار از اهیمت خاصی برخوردار است. تغییرات مکانی متغیرهای هیدروژئومورفیک بویژه مساحت زهکشی به عنوان عامل اصلی در مدل های منطقه ای دبی اوج سیلاب مشارکت دارد، به کمک قابلیتهای پیشرفته GIS می توان توزیع مکانی این متغیرها را در سطح حوزه استخراج نمود. بنابراین از جنبه نظری می توان با دردست داشتن نقشه های توزیع مکانی عوامل موثر در تحلیل منطقه ای، روابط حاصل را با نوع میانگین گیری به شبکه آبراهه ها تعمیم داد. توجه ویژه این مقاله به نقش سامانه های اطلاعات جغرافیایی (GIS) در پیاده سازی روابط منطقه ای، تهیه نقشه های سیل و نیز استخراج نیمرخ طولی تغییرات دبی سیل (منحنی تغییرات دبی بازای مسافت) در شبکه رودخانه ها، معطوف گردیده است. به عبارتی چگونگی تعمیم مکانی نتایج تحلیل منطقه ای سیلاب در ایستگاههای آبسنجی دارای آمار به نقاط شبکه اصلی آبراهه های حوزه بصورت پیوسته مکانی، مساله اساسی این پژوهش می باشد.بدین منظور انتخاب 22 حوزه آبخیز واقع در محدوده استان گیلان و استفاده از جدیدترین بررسی های تحلیل منطقه ای سیلاب در این ناحیه، روش تعمیم مکانی بکار گرفته شد. ابتدا عوامل موثر در روابط منطقه ای نظیر مساحت و شیب حوزه بر اساس مدل ارتفاعی رقومی (DEM) و بارندگی متوسط سالیانه بر مبنای داده های بارانسنجی، بصورت نقشه های رستری استخراج گردید. سپس در محیط GIS برنامه ای به زبان شیی گرا با به کارگیری نرم افزار Arc View نوشته شد. با استفاده از برنامه مذکور و بر اساس روند نمای هدایت جریان (D8)، سلول های بالا دست که به یک سلول خاص (هدف) تجمع می یابند، شناسایی گردید. در نتیجه با محاسبه عامل شیب و بارندگی تک تک سلول های بالادست سلول هدف، متوسط این عامل ها برای سلول هدف به صورت خودکار استخراج شد. با پیاده سازی روابط منطقه ای برای هر سلول از شبکه آبراهه، دبی سیل از نقاط موجود ایستگاه ها به کلیه شبکه رودخانه ها تعمیم داده شد. براین اساس نقشه های پایه سیل در دوره بازگشت های مختلف برای حوزه آبخیز مورد نظر، تهیه گردید. با استفاده از این نقشه ها، منحنی های تغییرات دبی در مسیر شبکه آبراهه ها بدست آمد. در نهایت با توجه به موقعیت مکانی سلول های واقع در آبراهه ها، میزان تاثیر و درصد مشارکت هر یک از عوامل در ایجاد دبی سیل، مورد بررسی قرار گرفت. از نتایج این پژوهش می توان در تهیه نقشه های پایه سل و برآوردهای هیدرولوژیک مورد نیاز در طراحی سازه های هیدرولیکی و پروژه های کنترل سیل استفاده نمود.

یکی از انواع فرآیندهای دامنه ای که هر ساله در برخی نقاط جهان و ایران رخ داده و خسارت های جانی و مالی فراوانی را باعث می گردد، پدیده زمین لغزش می باشد. در این پژوهش، حوزه آبخیز شیرود به دلیل وقوع مکرر این پدیده و لزوم ارایه مدل مناسب برای پژوهش های آینده در نظر گرفته شده است. در ابتدا، با بررسی منابع پژوهشی مرتبط با موضوع، برخی از مهمترین عوامل موثر در رخداد این پدیده مانند شیب، سنگ شناسی، کاربری اراضی، جهت شیب و فاصله از گسل به عنوان متغیرهای مستقل در محیط سامانه های اطلاعات جغرافیایی تهیه و رقومی شدند. لایه پراکنش زمین لغزش ها نیز با استفاده از تفسیر عکسهای هوایی و عملیات میدانی با استفاده از GPS تهیه گردید. طبقه بندی متغیرها با توجه به روند تغییرات هیستوگرام منحنی و طبقه بندی های موجود صورت گرفت. وزن دهی طبقات متغیرها، بر اساس درصد لغزش رخ داده در هر طبقه بین 0 و 1 تعیین گردید. سپس نقشه های مختلف وزنی در قالب عملگرهای فازی با یکدیگر تلفیق و طبقه بندی گردیدند. صحت نقشه های حاصل با استفاده از نمایه جمع کیفی (QS) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از این بررسی نشان می دهد که عملگر فازی گامای 0.8 به عنوان مناسبترین عملگر در تعیین توانمندی زمین لغزش در حوزه آبخیز شیرود می باشد.

از دیرباز معادله های متنوعی برای تعیین زبری بستر به منظور برآورد سرعت و یا دبی جریان توسط پژوهشگران ارایه شده که تعدادی از آنها دارای معروفیت جهانی بوده و کاربرد گسترده ای در علوم آب و هیدرولیک جریان دارند. در حال حاضر مقاومت بستر در مقابل جریان توسط معادله هایی مانند دارسی- ویسباخ، مانینگ و شزی بیان می شود. در پژوهش حاضر با استفاده از آمار حاصل از مطالعات شبیه سازی باران در شرایط آزمایشگاهی (شبیه ساز باران دانشگاه گریفیث)، مطالعات صحرایی و همچنین به خدمت گرفتن آمار موجود در منابع معتبر، تغییرات ضریب زبری بستر در شرایطی که اثر متقابل بین هیدرولیک جریان و ناهمواری های بستر زیاد قابل توجه نبوده مورد بررسی قرار گرفته است. به همین منظور در این پژوهش صحت معادله های زبری بستر در بیان واقعی مقاومت بستر در مقابل جریان روان آب سطحی در شرایط مختلف مورد بررسی قرار گرفته و در نهایت روش مناسب جهت تعیین دقیق سرعت روان آب با استفاده از شیب زمین (s) و دبی واحد (q) با استفاده از این معادلات ارایه شده است. نتایج بدست آمده نشان داد که، اگر چه هر سه نوع معادله مذکور برای تعیین ضریب زبری مفید هستند اما معادله مانینگ بسیار مناسب تر از دو معادله دیگر است. در ادامه با توجه به محدودیت هر سه نوع معادله مذکور در بیان واقعی هیدرولیک جریان رواناب سطحی که احتمالا نتیجه نارسایی آنها در تبیین تغییرات ظاهری سرعت رواناب است، یک روش مناسب برای برآورد سرعت رواناب با استفاده از معادله مانینگ پیشنهاد شده است. برای کلیه آمار مورد بررسی اعم از داده های آزمایشگاهی و صحرایی و همچنین داده های موجود در منابع، روش اصلاح شده معادله مانینگ همبستگی بسیار خوبی را بین سرعت روناب برآورده شده با سرعت رواناب اندازه گیری شده نشان داده است.

تعیین مقاومت به خشکی گونه های درختی و درختچه ای در مناطق متفاوت جنگلی از اهمیت بالایی برخوردار است. توانمندی آب برگ مهمترین عامل فیزیولوژی است که با نشان دادن وضعیت آب در گیاه می توان گونه های مقاوم به خشکی را شناسایی کرد. لذا این مطالعه به منظور شناسایی گونه های مقاوم به خشکی بر اساس توانمندی آب حداقل برگ، روی 20 گونه از درختان ودرختچه های پهن برگ در دو منطقه جنگلی ارسباران در استان آذربایجان شرقی و حسین آباد در استان قزوین صورت گرفت. پس از بازدیدهای صحرایی، سیاهه فلورستیک گونه های این مناطق تهیه و گونه های کرب، ممرز، ال اسبی، زغال اخته، یکی از گونه های زغال اخته (Cornus australis)، زلزالک، زبان گنجشک، اوری، نوعی بلوط، بید و نارون در ناحیه رویشی ارسبارنا و گونه های کرب، نوعی زغال اخته، زغال اخته (Cornus australis)، زبان گنجشک، ون، پلاخور، شالک، بید، بارانک چتری در منطقه حسین آباد انتخاب و توانمندی آب برگ آنها در بهار و تابستان 1384 در ساعت 13 تا 15 عصر اندازه گیری شد. سپس داده های دو منطقه جداگانه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج این مطالعه نشان داد که میانگین توانمندی آب برگ گونه های هر دو منطقه در تابستان به طور معنی داری کمتر از بهار بود. همچنین گونه های مطالعه شده در هر دو منطقه از نظر توانمندی آب برگ تفاوت معنی داری در سطح یک درصد داشتند. بر اساس نتایج بدست آمده در ناحیه رویشی ارسباران گونه های Frazinus rotundifolia (-3.2 MPa), Crataegus spp (-3.5MPa) و macranthera Quercus (-2.75MPa) با داشتن کمترین توانمندی آب برگ، مقاوم ترین و گونه های Acer campestre (-1.2MPa) و Carpinus berulus (-1.75MPa) حساس ترین گونه ها به خشکی بودند. در منطقه حسین آباد نیز Lonicera iberica (-85.2MPa), Fraxinus rotundifolia (3.3MPa) و Quercus macranthera (-9.2MPa) مقاوم ترین و Salix alba (-1.6MPa), Populus nigra (-1.48MPa) و Acer campestre (-1.9MPa) حساس ترین گونه ها به خشکی بودند. بطور کلی نتایج این آزمایش نشان داد می توان از بین گونه های جنگلی، گونه های با توانمندی مقاومت به خشکی بالا انتخاب و برای فضای سبز شهری و جنگلکاری در مناطق خشک و نیمه خشک معرفی نمود.

خشکسالی پدیده ای جهانی است که می تواند در هر جایی رخ دهد و خسارات قابل توجهی به انسان و بوم سازه های طبیعی وارد آورد. بنابراین، پژوهش و مطالعه در این زمینه بسیار ضروری می باشد. در این پژوهش از نمایه بارش استاندارد شده (SPI) به منظور پهنه بندی خشکسالی در استان اصفهان استفاده شد. پس از جمع آوری داده های بارش ایستگاه های موجود در استان اصفهان و حذف ایستگاه های دارای آمار ناقص، سری زمانی این نمایه در مقیاس های زمانی 3، 6، 9، 12 و 24 ماهه بدست آمد. سپس با استفاده از روش های زمین آمار، نقشه های گستره فراوانی خشکسالی در مقیاس زمانی 12 ماهه ترسیم و مورد تحلیل قرار گرفت. این نقشه ها، خشکسالی های متوسط و شدید را به طور عمده در قسمت های غربی استان در اطراف ایستگاه های دارای، فریدون شهر و خشکسالی های بسیار شدید را در بخش های شرق و شمال شرقی استان و غرب شهرستان اصفهان نشان می دهند و مناطق دارای خطر بالا را به منظور برنامه ریزی های آتی و اتخاذ سیاست های مدیریتی مشخص می کنند.