مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران
سال:1394 | دوره:9 | شماره:28 |تعداد مقالات:9

برای انجام عملیات سازه ای در آبخیزها به خصوص احداث بندهای اصلاحی هزینه های هنگفتی صرف می شود. بنابراین ارزیابی عملکرد آنها اهمیت زیادی دارد. برای ارزیابی عملکرد هر پروژه ای نیاز به داشتن شاخص هایی است که بتوان با بررسی آنها به ارزیابی از عملکرد کلی آن پروژه رسید. برای ارزیابی عملکرد بندهای اصلاحی نیز نیاز به شاخص های دقیقی است که بیش از آن که مبتنی بر ارزیابی رفتار طبیعت باشند، بر پایه عملکرد اقدامات اجرا شده بنا شده باشند. هدف از این پژوهش ارائه معیارهای علمی و دقیق برای ارزیابی کارایی جمعی بندهای اصلاحی و نیز ارزیابی کارایی چند مجموعه از بندهای اصلاحی در آبراهه های استان چهارمحال و بختیاری با استفاده از این معیارهاست. برای انجام این کار، 12 آبراهه با بندهای اصلاحی سنگی ملاتی و گابیونی اجرا شده طی سال های 1375 تا 1390، که دارای بیشترین تنوع در طراحی، ابعاد و شرایط حوزه بودند، انتخاب گردید. سپس 7 معیار که در کارایی گروهی بندها نقش داشته یا به عملکرد کل شبکه مربوط هستند شامل: رعایت فاصله بندها بر اساس شیب حد رسوبات، انتخاب نوع بند، استفاده از مصالح موجود، حداقل تخریب در منطقه، تثبیت ارتفاعی آبراهه، تناسب حجم پشت بندها با رسوب قابل ترسیب، و حداقل غرقاب نمودن عرصه، تعریف شد. سپس امتیاز هر یک از گزینه ها در معیارهای مذکور با استفاده از روابط تعریف شده به دست آمد. سپس وزن معیارها به روش توزیع پرسش نامه مقایسات زوجی تعیین شد. نهایتا با کمک یک مدل بهینه شده از فرایند تحلیل سلسله مراتبی، بندهای مورد مطالعه ارزیابی شد. نتایج این تحقیق نشان داد که معیارهای "رعایت فاصله بندها بر اساس شیب حد رسوبات" با وزن 0.297 و " انتخاب نوع بند" با وزن 0.168، بیشترین تاثیر را در کارایی گروهی بندها دارند. همچنین از بین آبراهه های انتخاب شده، مجموعه بندهای احداث شده در آبراهه مرغملک و سرخ کوه با وجود سادگی و کوچک بودن بیشترین امتیاز را کسب کرده (حدود 80 درصد) و در حقیقت بهترین کارایی را داشته اند.

استفاده از پخش سیلاب به عنوان یکی از راهکارهای کاهش خسارت سیل همراه با بهینه سازی بهره برداری از سیلاب ها در احیای منابع طبیعی از دیر باز در نقاط مختلف جهان متداول بوده است. در نظر گرفتن تعدد پارامترهای موثر در تعیین و مشخص نمودن پهنه ها برای اجرای طرح های پخش سیلاب و استفاده از روش های نوین تهیه و تلفیق داده و نیز روش های نوین تصمیم گیری اجتناب ناپذیر است.در این مطالعه دشت مرکزی خرم آباد به عنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب شد. روش کار در این تحقیق بر اساس تحلیل سلسله مراتبی استوار می باشد. هدف از این مطالعه به کارگیری سامانه های پشتیبان تصمیم (DSS) و سامانه های اطلاعات جغرافیایی (GIS) به منظور دستیابی به مکان های مناسب برای پخش سیلاب می باشد که پس از شناسایی معیارها، شاخص ها و زیرشاخص های مرتبط به هدف، معیارها، شاخص ها و زیرشاخص های فوق با استفاده از AHP وزن دهی شدند و اولویت هر یک از شاخص ها و زیرشاخص ها مشخص شد. این مطالعه شامل چهار معیار اصلی 11شاخص و 18 زیرشاخص می باشد. در این مطالعه وزن معیارهای اصلی یکسان در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد در بین 11 شاخص بیشترین وزن مربوط به شاخص خسارت جانی و کمترین وزن مربوط به شاخص آبخوان می باشد و همچنین در بین 18زیر شاخص شناسایی شده در این مطالعه بیشترین وزن مربوط به زیرشاخص تعداد رخداد سیل و کمترین وزن مربوط به زیرشاخص نیاز آب برای فعالیت های صنعتی می باشد. بررسی مناطق مناسب برای پخش سیلاب از نظر توپوگرافی نشان می دهد که بیشترین مناطق در دامنه ارتفاعی 1200 متر می باشد و از لحاظ جهت، جهت شرقی و از نظر شیب این مناطق دارای شیبی کمتر از 10 درصد می باشند. نتایج پهنه بندی منطقه مورد مطالعه به منظور پخش سیلاب نشان داد بیشترین سطح منطقه در طبقه مناسب و کمترین سطح منطقه در طبقه بسیار مناسب جهت پخش سیلاب قرار می گیرد.

جامع نگری در مدیریت آب، به معنای توجه به مسائل اقتصادی، زیست محیطی، فنی و اجتماعی، در عین تضمین پایداری منابع آب برای نسل های آتی می باشد. مدیریت جامع منابع آب با بکارگیری رویکرد مشارکتی و مشارکت دادن کلیه ذینفعان، مسایلی را نیز پیش پای مدیران، تصمیم گیران و سیاست گذاران قرار می دهد که حل آنها مستلزم نگرش جامع و سیستمی به مسایل می باشد. با توجه به اینکه تشخیص کنشگران یا افراد کلیدی یکی از الزامات اجرایی نمودن برنامه عمل مدیریت مشارکتی منابع آب بوده، لذا بر اساس تحلیل ذینفعان و تحلیل شبکه اجتماعی می توان اثرگذارترین کنشگران در تصمیمات محیطی را مشخص نمود. در این تحقیق، قدرت های اجتماعی بر اساس رویکرد تحلیل شبکه در سطح بهره برداران محلی از منابع آب رودخانه جاجرود در محدوده جغرافیایی روستای دربندسر، حوزه آبخیز لتیان مشخص شده اند. ابتدا بهره برداران منابع آب بر اساس روش های پیمایشی مورد شناسایی قرار گرفته و سپس از طریق پرسش نامه، ماتریس های اعتماد و مشارکت تولید شده و شاخص مرکزیت سنجش شده و در نهایت موقعیت هندسی هر کنشگر در شبکه مشخص گردید. یافته های این تحقیق بر اساس شاخص مرکزیت، در تشخیص کنشگران با موقعیت مرکزی که نقش کلیدی را در برنامه عمل مدیریت مشارکتی منابع آب دربندسر ایفا می نمایند، موثر می باشد. همچنین نتایج این تحقیق می تواند مدیران و برنامه ریزان منابع طبیعی را در شناخت قدرت های اجتماعی جهت ساماندهی و اجرای برنامه های مدیریت پایدار منابع آب و امنیت آب یاری نماید.

یکی از بلایای طبیعی که هر ساله موجب خسارت های زیادی در نواحی خشک و بیابانی جهان از جمله ایران و منطقه یزد میشود، بادهای شدید و شکلگیری طوفان گرد و خاک است که هرساله چندین مرتبه به وقوع می پیوندد. در این مطالعه از دادههای هواشناسی ایستگاه یزد (طوفان تندر، بزرگی باد (اندازه، مقدار)، تداوم باد (پیوستگی باد)، دید افقی، سریعترین سرعت باد، میانگین سرعت باد، سرعت باد غالب و تعداد وقوع طوفان گرد و خاک ثبت شده توسط اداره هواشناسی (اعم از طوفان های با منشاء داخلی و خارجی)) در بازه زمانی 1953-2005 به صورت ماهانه استفاده شد. به منظور تعیین مناسبترین ترکیب ورودی مدل شبکه عصبی و تعداد پارامترهای (ورودی) تاثیرگذار بر پدیده طوفان گرد و خاک از روشهای کاهش متغییر تحلیل عاملی (حداکثر احتمال، مولفه اصلی)، تجزیه مولفههای اصلی، آزمون تست گاما و رگرسیون گام به گام پیش رونده استفاده شد. هر کدام از روشهای مذکور ترکیب متفاوتی را ارائه نمودند که هر کدام از این ترکیبها در مدل شبکه عصبی پیش خور پس انتشار با توابع آموزشی لورنبرگ مارکوآت استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد که رگرسیون گام به گام پیش رونده با R2=0.87 و RMSE=0.04 مناسب ترین ترکیب را برای مدل شبکه عصبی ایجاد میکند. مقایسه شبیه سازی پدیده طوفان گرد و خاک در فصول و ماه های مختلف سال نشان داد که شبیهسازی پدیده گرد و غبار فصلهای تابستان و بهار و همچنین ماههای فروردین، اردیبهشت، خرداد، تیر، مرداد و شهریور از دقت بالاتری برخوردار میباشد. در مقایسه میان مدلهای شبکه عصبی پیشخور پس انتشار خطا با توابع آموزشی لورنبرگ مارکوآت و درخت تصمیم با توابع آموزشی کارت (CART)، شبکه عصبی با ضریب همبستگی 0.87 و مجذور میانگین مربعات خطای 0.04 نسبت به روش درخت.تصمیم با ضریب همبستگی 0.86 و مجذور میانگین مربعات خطای 0.06 از دقت بالاتری به منظور شبیه سازی طوفان گرد و خاک برخوردار است.

عمق برف از جمله معمول ترین عواملی است که برای ارزیابی منابع آب در حوزه های کوهستانی مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به چالش های موجود در اندازه گیری داده های برف سنجی نظیر صعب العبور بودن و عدم دسترسی به تمامی نقاط حوزه همواره بخش قابل توجهی از حوزه فاقد داده های برف سنجی می باشد. این در حالی است که اطلاع از توزیع مکانی عمق برف یکی از اساسی ترین نیازهای حوضه های آبخیز جهت تعیین بیلان آبی به شمار می رود. در این تحقیق کاربرد روش رگرسیون کریجینگ بر مبنای الگوریتم M5 درخت تصمیم برای برآورد توزیع مکانی عمق برف مورد سنجش قرار گرفته است. بدین منظور ابتدا با استفاده از نمونه بردار مدل مونت رز و به طور سیستماتیک به برداشت 206 داده عمق برف در ارتفاعات سخوید یزد اقدام گردید. همچنین 30 پارامتر ژئومرفومتری از مدل رقومی ارتفاع و با استفاده از نرم افزار SAGA استخراج شدند. نتایج نشان داد که مهم ترین پارامترهای معرفی شده در الگوریتم M5 درخت تصمیم شامل سطح اساس شبکه زهکشی، قدرت آبراهه، شاخص رطوبتی و ارتفاع از دریا می باشد. نتایج ارزیابی مدل رگرسیون کریجینگ بر اساس معیار ضریب همبستگی (90 درصد) نشان از کارایی بالای مدل می باشد. همچنین روش رگرسیون کریجینگ با توجه به ساده بودن محاسبات و کم هزینه بودن جهت تخمین عمق برف مناسب تشخیص داده شده است.

قبل از اجرای مدل های برآورد فرسایش و رسوب، برای انتخاب معیارها و شاخص های مناسب لازم است عوامل موثر بر فرسایش مورد بررسی قرارگیرد. بر اساس مدل ژئومرفولوژی کمی که توسط متخصصین داخلی ابداع شده است، روش تحلیل سلسله مراتبی سیستم ها (AHP) برای محاسبات کمی معیارهای موثر بر فرسایش استفاده شد. درخت سلسله مراتبی مورد استفاده بر اساس مدل ژئومرفولوژی با 6 معیار پوشش گیاهی، خاکشناسی، توپوگرافی، کاربری اراضی، اقلیم، زمین شناسی و 10 شاخص درصد پوشش گیاهی، فرم رویشی، بافت خاک، نفوذپذیری خاک، شیب، جهت دامنه، نوع کاربری اراضی، نوع بارش، متوسط بارندگی سالیانه و نوع سنگ مادری ساخته شد. پس از تعیین وزن و اهمیت هر یک از معیارها و شاخص ها، عوامل موثر بر فرسایش در حوزه آبخیز زنوزچای الویت بندی شدند و نقشه وزنی شدت فرسایش تهیه شد. در نهایت معلوم شد از نظر تاثیر در فرسایش پذیری حوزه آبخیز زنوزچای، عوامل خاکشناسی با وزن 0.896 و پوشش گیاهی با وزن 0.51 نسبت به سایر عوامل در الویت قرار دارند.

سیل یکی از پدیده های پیچیده و مخرب طبیعی است که هر ساله خسارات سنگینی را به دنبال دارد. عوامل روند یابی آبراهه ها و موقعیت مکانی زیر حوزه ها در سیلاب خروجی حوزه تاثیر گذارند. از این رو برای اجرای برنامه های کنترل سیل در بالادست حوزه های بزرگ باید نحوه-ی تاثیر آن ها را بر سیلاب حوزه ارزیابی کرد و با توجه به سهم این عوامل در سیلاب خروجی، آن ها را اولویت-بندی نمود. حوزه آبخیز بالادست سد کرج به علت سیل خیز بودن، جهت انجام این تحقیق انتخاب شد. در این مطالعه با تلفیق GIS و مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS، بر اساس روش SCS میزان مشارکت هر یک از زیر حوزه ها در سیل خروجی کل حوزه تعیین گردید. برای این منظور با تکرار حذف انفرادی هر یک از زیر حوزه ها در محیط HEC-HMS، پتانسیل سیل خیزی زیر حوزه ها اولویت بندی شد. نتایج نشان می دهد که زیر حوزه تکیه سپهسالار بیشترین سهم را در سیل کل حوزه و زیر حوزه ولایت رود کمترین سهم را در پتانسیل سیل خیزی دارد.

آب بندان ها سازه های محلی و سنتی ذخیره آب در شمال کشورند که همواره به عنوان منبعی مطرح مورد توجه کشاورزان می باشد. با توجه به اینکه در شمال کشور درصد قابل توجهی از آب جویبارها، رودخانه های دائمی، فصلی و... در فصول غیر زراعی بلا استفاده از دسترس خارج شده و به دریا می ریزد، لذا با افزایش حجم مخزن آب بندان ها می توان آب بیشتری را در این فصول ذخیره و در جهت افزایش راندمان تولید و یا تبدیل اراضی دیم به آبی بهره گرفت. در این مطالعه با بررسی هزینه لایروبی و بهسازی 11 آب بندان طی سالهای 87 تا 89 در محدوده پروژه جامع آب و خاک البرز مقدار افزایش پتانسیل آبی مورد ارزیابی اقتصادی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که افزایش پتانسیل آبی هر متر مکعب آب 1900 ریال هزینه در برداشته است.

یکی از مهم ترین شاخص های پایش خشکسالی، شاخص بارندگی استاندارد (SPI) می باشد. این شاخص اساس تعریف و پایش خشکسالی در بسیاری از مطالعات خشکسالی می باشد. در این مطالعه، از دو رهیافت برای محاسبه SPI استفاده شد. در روش اول با فرض تبعیت داده های بارندگی از توزیع گاما و در روش دوم با در نظر گرفتن توزیع بهینه برای مقادیر بارندگی تجمعی هر ماه، سری های زمانی SPI در سه مقیاس 3، 6 و 12 ماهه محاسبه شد و در گام بعد آزمون معنی داری اختلاف نتایج حاصل از دو روش انجام شد. در هر سه مقیاس زمانی، به طور متوسط، فراوانی اختلاف معنی دار در نتایج دو روش، در طبقه نرمال حداکثر بود و پس از آن، از میان طبقات ترسالی، طبقه ترسالی خیلی شدید و ترسالی خفیف و از میان طبقات خشکسالی، طبقات خشکسالی خفیف و خشکسالی متوسط، دارای بیشترین فراوانی از نظر اختلاف معنی دار در نتایج دو روش بودند. نتایج این مطالعه نشان داد استفاده از رهیافت نخست در محاسبه SPI سبب طبقه بندی نا-درست بویژه در طبقات خفیف و متوسط خشکسالی می شود. از این روی، محاسبه SPI بر مبنای توزیع های بهینه به جای استفاده مطلق از توزیع گاما، در راستای پایش دقیق تر جهت اعمال مدیریت مناسب خشکسالی پیشنهاد می شود.