مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران
سال:1396 | دوره:11 | شماره:37 |تعداد مقالات:9

تغییر اقلیم علاوه بر تأثیر مستقیم بر عوامل اقلیمی، به صورت غیر مستقیم بر اقتصاد، اجتماع، کشاورزی و. . . تأثیر گذار می باشد و پیامدهایی چون سیل، خشکسالی، مهاجرت، فقر و. . . را به همراه دارد. بنابراین بررسی این موضوع برای تعیین سازوکارهای لازم و آمادگی بیشتر جهت مقابله و کاهش نتایج منفی حاصل از پدیده تغییر اقلیم ضروری به نظر می رسد. به علت اهمیت پدیده تغییر اقلیم بر منابع آب به رودخانه ها، بررسی رفتار رودخانه ویژه میزان آبدهی آندر دوره های آتی تحت تاثیر پدیده تغییر اقلیمجهت مدیریت منابع آب و ارائه راهکارهای سازگاری با تغییر اقلیم مفید و ضروری می باشد. هدف از تحقیق حاضر بررسی اثرات تغییر اقلیم بر رواناب حوزه آبخیز تویسرکان و ارائه راهکار مناسب جهت کاهش اثرات این تغییرات می باشد. به این منظور ابتدا داده های هیدرومتری، هواشناسی و اطلاعات مربوط به ویژگی های خاکشناسی و توپوگرافی منطقه، جمع آوری شد. با استفاده از الگوریتم احتساب رطوبت خاک، مدل پیوسته بارش رواناب برای هر یک از زیر حوزه های بالادست دشت تویسرکان اجرا گردید. سپس با استفاده از 15 مدل گردش عمومی جو و مدل LARS-WG و با استفاده از تابع توزیع بتا، مقدار بارش تحت دو سناریوی A1B و B1 شبیه سازی گردید. مدل بارش رواناب با استفاده از مقادیر بارش دوره های آتی اجرا و حجم رواناب خروجی در هر یک از زیر حوزه های در دوره آتی 2030-2011 ارائه گردید. در نهایت با فرض افزایش 10% بارش در اثر تکنیک بارورسازی ابر مقدار رواناب رودخانه مورد محاسبه قرار گرفت. نتایج نشان داد که در اثر کاهش بارش ناشی از تغییرات اقلیمی حجم رواناب خروجی هر یک از زیرحوزه های کاهش خواهد یافت به طوریکه از 5/40 میلیون مترمکعب در دوره پایه به 9/34 و 8/35 میلیون مترمکعب در دوره آتی تحت سناریوی های A1B و B1 خواهد رسید. همچنین نتایج نشان داد که در اثر افزایش 10% بارش ناشی از بارورسازی ابرها، حدود 2 میلیون مترمکعب حجم رواناب کاهش یافته در اثر تغییر اقلیم جبران خواهد شد.

نخستین گام در مطالعات حساسیت و خطر زمین لغزش، تهیه نقشه پراکنش زمین لغزش ها است. روش معمول در تهیه نقشه-های زمین لغزش شامل مطالعات میدانی به همراه تفسیر عکس-های هوایی می باشد. تکنیک های نوین و نوظهور سنجش از دوری، با استفاده از تصاویر ماهواره ای منجربه تسهیل تولید نقشه های زمین لغزش و کاهش زمان مورد نیاز شده است. در تحقیق حاضر به منظور شناسایی زمین لغزش های بخشی از رشته کوه های البرز میانی در حوضه وازورد، مدلی نیمه اتوماتیک مبتنی بر آنالیز شیءگرا (OOA) درمحیط نرم افزار eCognition طراحی شد. با بررسی تحقیقات پیشین، تفسیر عکس های هوایی و همچنین بررسی منطقه با استفاده از تصاویر Google Earth، تعداد 105 لغزش در منطقه شناسایی شد که از این تعداد، به ترتیب 74 (70درصد) و 31 (30 درصد) برای آموزش و آزمون در نظر گرفته شد. مدل شناسایی بر اساس خصوصیات مکانی، طیفی و شکلیِ زمین لغزش های آموزشی و همچنین نقشه های موضوعی منطقه طراحی شد. نتایج حاصل از کاربرد مدل در منطقه مورد مطالعه نشان داد که مدل ارائه شده در این تحقیق، قادر به شناسایی 19/74 درصد از زمین لغزش های آزمون می باشد؛ همچنین دقت مدل در شناسایی سطح گسترش زمین لغزش ها در منطقه برابر با 28/41 درصد بوده که در صورت استفاده از تصاویر ماهواره ای با قدرت تفکیک بالا بهبود خواهد یافت.

فرسایش خاک در حوزه های آبخیز تابعی از اقلیم، توپوگرافی، نوع خاک و کاربری اراضی می باشد. دراین بین، اهمیت بارش به دلیل نوسانات زیاد و کاربری اراضی به دلیل نقش آبخیز نشینان در توسعه جوامع بسیار مشهود است. در این تحقیق از داده های بارش، دبی و رسوب در دوره آماری 1388-1346 استفاده شد. وضعیت خشکسالی با شاخص SPI سه ماهه مشخص شد. با استفاده از تصاویر ماهواره ای، نقشه کاربری اراضی در سه مقطع زمانی تهیه شده و تغییرات کاربری اراضی در آنها با یکدیگر مقایسه شد. نتایج نشان داد سطح مراتع و اراضی زراعی به ترتیب از 14% و 21% در ابتدای دوره مطالعاتی به 41% و 11% در انتهای دوره تغییر یافته است. اختلاف معنی داری در میزان رسوبدهی از ابتدای دوره تا انتهای آن قابل مشاهده است. درصد فراوانی وقوع خشکسالی از دوره اول به سوم تا سه برابر افزایش یافته است. نتایج آزمون من-کندال نشان داد که میزان رواناب در این مدت دارای روند منفی معنی دار در سطح اعتماد 95% می باشد. بنابراین به نظر می رسد افزایش وقوع خشکسالی ها و در نتیجه کاهش آبدهی رودخانه و تبدیل اراضی زراعی به مرتع منجر به کاهش میزان رسوب معلق حوزه آبخیز صنوبر شده است.

بارندگی، دما، دبی و سیلاب از پارامترهای مهم در بین پارامترهای اقلیمی و هیدرولوژی هستند که پیش بینی و شناسایی رفتار آن ها برای مدیریت منابع آبی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این پژوهش برای بررسی تغییرات رژیم هیدرولوژیک رودخانه گرگان رود در ایستگاه هیدرومتری تمر، از آمار 44 ساله ایستگاه هیدرومتری تمر از سال 1348 تا 1391 با استفاده از نرم افزارهای GIS، ILWIS 2. 1 و SMADA مدلسازی و تحلیل گردید. سپس، مشخصات فیزیکی حوضه، اقلیم، دما، بارش، روند آبدهی، سیلاب و هیدروگراف مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که اقلیم منطقه در حال تغییر به سوی آب و هوای گرم و خشک می-باشد که از اثرات آن می توان به کاهش باران و افزایش دما، افزایش شدت بارش و افزایش دبی های اوج منطقه اشاره نمود. از سوی دیگر، بررسی میانگین دبی های ماهانه و سالانه نشان دهنده روند نسبتا ضعیف افزایشی این پارامتر در حوضه مذکور می باشد که با وضعیت جهانی تغییر اقلیم در نیمکره شمالی و عرض های 30 درجه که عمدتاً خشک تر شده اند، مطابقت دارد. با بررسی سیلاب های حوضه آبریز تمر مشخص گردید بیشترین سیلاب ها مربوط به ماه های آبان، اسفند، فروردین و اردیبهشت؛ به ترتیب با فراوانی وقوع 14، 12، 12 و 12 مورد در طول دوره آماری 10 ساله می باشند. در نهایت با آنالیز چند سیلاب مهم ثبت شده در ایستگاه هیدرومتری تمر، هیدروگرف واحد حوضه مشخص شد و با ارزیابی عامل زمان تمرکز و الگویی توزیع زمانی بارش، هیدروگراف سیلاب با دوره های بازگشت 2 لغایت 2000 ساله تعیین گردید.

تغییرات اقلیمی مهمترین معضل کره زمین در قرن حاضر است بنابراین ارزیابی و پیش بینی این تغییرات در آینده به دلیل اثرات سوء تغییرات اقلیمی بر منابع آبی و محیط طبیعی و همچنین اثرات زیست محیطی، اقتصادی و اجتماعی از اهیمت ویژه ای برخوردار است. لذا در این پژوهش به پیش بینی تغییرات دما و بارش تحت سه سناریوی A1B، A2 و B1 با کاربست مدل گردش عمومیHadCM3 در دوره زمانی 2030-2011 از طریق مدل ریز مقیاس گردانی آماری LARS-WG در ایستگاه های سینوپتیک حوضه آبریز دریاچه ارومیه پرداخته شد و نتایج حاصل از آن در سه ایستگاه سینوپتیک سقز، تبریز و ارومیه در دوره پایه (1990-1961) و دوره 2030-2011 (شاخص 2020) برای سه متغیر اقلیمی دمای حداقل، دمای حداکثر و بارش مورد ارزیابی و تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در ارزیابی مدل LARS-WG به بررسی میزان خطای داده های مشاهداتی و شبیه سازی با استفاده از معیارهای عملکرد MSE، RMSE، MAE و نیز ضریب تعیین و همبستگی پرداخته شد نتایج حاصل نشان داد که مدل با دقت بالایی قادر به پیش بینی پارامترهای دمای حداقل، دمای حداکثر می باشد اما در شبیه سازی بارش نسبت به سایر پارامترها دقت کمتری را نشان می دهد. همچنین نتایج حاصل بیانگر کاهش بارش در ایستگاه های ارومیه و تبریز در 20 سال آتی نسبت به دوره پایه می باشد ولی در ایستگاه سقز میزان بارش به میزان 63 میلیمتر افزایش می یابد. میزان دمای حداقل و حداکثر نیز در هر سه ایستگاه افزایش نشان داده است که بطور متوسط برای سطح حوضه 5/1 درجه سلسیوس برآورد می گردد بیشترین افزایش دمای حداکثر مربوط به ایستگاه های ارومیه تبریز و بیشترین افزایش دمای حداقل و همچنین بیشترین میزان کاهش بارش در منطقه نیز مربوط به ایستگاه ارومیه به ترتیب برابر با 6/1 درجه سلسیوس و 2/26 میلیمتر می باشد.

انسان به عنوان یکی از اصلی ترین عوامل موثر بر منابع آب، نقش مهم و تعیین کننده ای در پایداری این مجموعه ایفا می نماید. به طوری که رابطه انسان به عنوان ذینفع با اکوسیستم طبیعی بایستی در راس سیاستگذاری ها و مدیریت جامع منابع آب قرار گیرد. براین اساس لازمه مدیریت موفق منابع آب، تغییر رویکرد به سمت مدیریت مشارکتی میباشد. از جمله تئوری های مهم اجتماعی در ارتباط با مدیریت منابع طبیعی و بخصوص منابع آب، می توان به سرمایه اجتماعی اشاره نمود. از ابعاد مهم این مقوله، اعتماد و مشارکت است که از مهم ترین مولفه ها در شبکه های اجتماعی هستند. از دیگر مفاهیمی که در این ارتباط بررسی می شود، انسجام اجتماعی است که مربوط به روابطی است که مردم یک گروه یا جامعه را در کنار یکدیگر نگه می-دارد. این مطالعه با هدف تحلیل ساختاری روابط اجتماعی بین بهره برداران محلی منابع آب در محدوده مرز اکولوژیکی روستای ولی آباد با تاکید بر اعتماد و مشارکت و شاخص های سطح کلان شبکه اجتماعی انجام گردیده است. با توجه به نتایج این تحقیق، براساس شاخص تراکم شبکه، میزان انسجام و سرمایه اجتماعی در شبکه ذینفعان محلی منابع آب در روستای ولی آباد براساس مولفه اعتماد، متوسط و بر اساس پیوند مشارکت، ضعیف می باشد و این موضوع نشاندهنده چالش پیش روی تصدی گری منابع آب در منطقه است که باید از طریق تقویت اعتماد و بویژه مشارکت بین ذینفعان، انسجام را افزایش داده و میزان سرمایه اجتماعی را تقویت کرد تا بتوان در امر مدیریت مشارکتی منابع آب موفق بود.

استفاده از حوضچه رسوبگیر گردابی برای جداسازی رسوبات جریان از روش هایی است که بسیار مورد توجه محققین می باشد. تحقیقات گذشته شرایط هندسی و هیدرولیکی حوضچه و جریان داخل آن را برای داشتن حداکثر راندمان مورد توجه قرار داده اند. در این تحقیق عملکرد دو حوضچه که به صورت پیاپی به هم متصل شده اند، تحت تاثیر متغیرهای دبی ورودی به سیستم و دبی خروجی از روزنه مرکزی کف (دبی شستشو)، بصورت آزمایشگاهی مطالعه شده است. نتایج نشان داد که راندمان تله اندازی حوضچه ها با افزایش نسبت دبی افزایش، و با افزایش دبی ورودی به سیستم کاهش می یابد. استفاده از حوضچه های پیاپی بجای تک حوضچه میانگین راندمان را حدود 15 درصد افزایش می دهد و راندمان حداکثر را از 75% به 90 % می رساند. نتایج همچنین نشان داد راندمان رسوبگیری حوضچه ها با نسبت دبی شستشو و دبی ورودی به سیستم رابطه مستقیم دارد و استفاده از حوضچه های پیاپی بجای تک حوضچه موجب افزایش حدود 12 درصدی در راندمان رسوبگیری شده است.

فرسایش، انتقال رسوب، رسوب گذاری و کیفیت آب از مسائل بسیار مهم در مدیریت حوزه های آبخیز می باشند. از آنجاییکه بسیاری از حوزه های آبخیز در اکثر کشورها از جمله ایران فاقد ایستگاه رسوب سنجی هستند استفاده از روش های آماری برای تحلیل آمار رسوبدهی حوزه های آبخیز یکی از رهیافت های مهم بررسی روند رسوب زایی در حوزه های آبخیز است. بر همین اساس هدف از این مطالعه بررسی آماری روند رسوب معلق با استفاده از تحلیل سری زمانی در حوزه آبخیز بار نیشابور می باشد. در این مطالعه آمار رسوبدهی ایستگاه بار اریه در دوره زمانی 1393-1346 با استفاده از آزمون های مان-کندال و پتیت مورد بررسی قرار گرفت. بررسی آماری سری زمانی دبی رسوب نشان می دهد که تغییرات تدریجی دبی رسوب در سطح پنج درصد معنی دار و کاهشی است. تغییرات ناگهانی سری زمانی دبی رسوب در سطح پنج درصد معنی دار است که نقطه تغییر آن سال1382 می باشد که میانگین رسوب از 62/317 تن در روز به میزان 25/17 تن در روز، در دوره بعد از سال 1382 کاهش یافته است. تحلیل روند آماری سری زمانی بارندگی روزانه ایستگاه های هیدرومتری کارخانه قند، ماروسک و بار اریه بعنوان ایستگاه های معرف اقلیمی حوزه و سری زمانی دبی آب در دوره زمانی 1393-1346 روند معنی داری را در سطح پنج درصد نشان نداد. در نتیجه می توان اظهار داشت که حداقل در سه دهه اخیر تغییرات محسوسی در میزان بارش و خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیک در حوزه آبخیز بار وجود نداشته و نمی توان کاهش دبی رسوب در حوزه آبخیز بار را به شرایط خشکسالی و اقلیمی در دوره منتهی به نقطه تغییر نسبت داد. با توجه به اینکه اوج گیری فعالیت های آبخیزداری در حوزه آبخیز بار از سال 1384 (تقریباً مصادف با نقطه تغییر در سری زمانی رسوب معلق حوزه) شروع شده و تا 1389 بصورت رسمی ادامه داشته است می توان روند کاهشی در سری زمانی رسوب معلق حوزه را بیشتر مرتبط با فعالیت های سازه ای(گابیونی، خشکه چین، بند خاکی و تورکینست) عملیات آبخیزداری از اواخر دهه 70 تا کنون دانست.

در روش تحلیل منطقه ای سیلاب، به جای استفاده از آمار یک ایستگاه، آمار و ویژگی های مجموعه ای از ایستگاه ها مورد استفاده قرار می گیرد. هاسکینگ و والیس با گسترش گشتاورهای وزنی احتمال، آماره های گشتاور خطی را به عنوان راه کاری جدید در تحلیل تناوب سیل حوزه های آبخیز ارائه نمودند که این رهیافت، اساس پژوهش حاضر را برای ایستگاه های هیدرومتری استان قزوین تشکیل می دهد. تحلیل عاملی مشخص نمود که 5 عامل محیط، قطر دایره معادل، زمان تمرکز، طول آبراهه اصلی و مساحت حوضه، مهم ترین عوامل موثر بر حداکثر سیلاب در استان قزوین می باشند. بر اساس نتایج تحلیل خوشه ای، ایستگاه ها به دو منطقه همگن تقسیم شدند. همگنی این دو ناحیه با استفاده از آزمون همگنی گشتاورهای خطی تایید شد. بر اساس معیار نکوئی برازش(Zdist)، برای نواحی همگن یک و دو به ترتیب توزیع-های، لجستیک تعمیم یافته و پارتو تعمیم یافته دارای بهترین برازش بودند. مقادیر پارامتر هر یک از توزیع های منتخب با استفاده از روش گشتاورهای خطی محاسبه گردید و دبی با دوره بازگشت های مختلف برای تمام ایستگاه ها با استفاده از توزیع مناسب منطقه ای برآورد شد. در نهایت منحنی رشد ترسیم و روابط رگرسیونی بین دبی متوسط و مساحت حوضه آبخیز هر منطقه استخراج شد که بر اساس آن می توان مقدار دبی با دوره بازگشت های مختلف را در حوضه های فاقد آمار با استفاده از روش سیل شاخص برآورد نمود.