مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران
سال:1388 | دوره:3 | شماره:9 |تعداد مقالات:8

توسعه بهره برداری از منابع آب و خاک، ضرورتی انکار ناپذیر است که بهره برداری از سیلاب یکی از این زمینه ها است. عملیات پخش سیلاب در 35 مکان اجرایی، در محدوده یک هزار آبادی و در عرصه یک میلیون هکتار حوزه آبخیر، به وسیله بخش دولتی در ایران آغاز شده است. هزینه های اجرایی و مشکلات بهره برداری و نگهداری این فناوری نوین، مسایل بسیاری برای مدیریت دولتی و همچنین بر سر راه جلب جامعه بهره بردار برای حضور پویا در عرصه بهره برداری، نگهداری، توسعه و اشاعه آن به نقاط دیگر فراهم نموده است. این پژوهش با هدف ارزیابی اثرات این سیستم ها، به روش بررسی اسنادی و همچنین پیمایش تبیینی و اکتشافی، از راه بررسی های محلی و پیمایش صحرایی، گفتگو های کارگاهی برای شناخت مشارکت مدار (PD)، استفاده از روش ارزیابی سریع (RA) و ابزارهای معمول در روش PRA، در ایستگاه پخش سیلاب کاشمر به انجام رسیده است. بررسی ها نشان می دهد که در 8 سال اولیه بهره برداری، عرصه گسترش سیلاب ها، کم تر از 5 درصد عرصه پخش را پوشش داده است، بنابراین با وجود این که نسبت سود به هزینه B/C) بیش از 1.14 برآورد شده است، ولی توجیهی مناسب برای سرمایه گذاری های انجام شده در ساخت و نگهداری سیستم نبوده است. مقایسه اقتصادی ارزش آب تغذیه شده به آبخوان ها (بیش از 5 میلیارد ریال در یک دوره 8 ساله) نسبت به دو هدف دیگر (کم تر از  0.4میلیارد ریال) نشان می دهد که اهداف فرعی یاد شده، نه تنها در اقتصادی تر کردن طرح نقشی مهم ندارند، بلکه باعث افزایش مشکلات نگهداری این سیستم ها نیز خواهند شد.

یکی از مهم ترین اهداف احداث سدها، تامین نیازهای آبی پایین دست حوزه آبخیز با کمیت و کیفیت مطلوب است. بروز پدیده تغذیه گرایی در مخزن ناشی از بار مواد مغذی حوزه آبخیز بالا دست موجب کاهش کیفیت آب مخزن می شود. از سوی دیگر، کاهش بار مواد مغذی حوزه آبخیز در راستای تضمین سطح مطلوب کیفیت آب مخزن می تواند موجب کاهش رواناب ورودی به مخزن سد شود که ممکن است اهداف کمی تامین نیاز آبی پایین دست سد را به مخاطره بیندازد. در این مقاله، از مدل شبیه سازی حوزه آبخیز SWAT برای ارزیابی اثرات اجرای بهترین راهکارهای مدیریتی در کاهش بار فسفر ورودی و کاهش تغذیه گرایی مخزن سد ستارخان در حوزه آبخیز رودخانه اهر چای در استان آذربایجان شرقی به همراه تامین نیاز آبی پایین دست با کمینه سازی هزینه های اجرایی استفاده شده است. بمنظور ارزیابی اثرات بهترین راهکارهای مدیریتی، سناریوهای گوناگون در قالب ترکیب گزینه های گوناگون در حوزه آبخیز تعریف شده است. میزان بار آلودگی فسفر کل ورودی به مخزن در سناریوهای گوناگون شبیه سازی شده و اثر این بار به وسیله مدل چاپرا در مخزن سد تخمین زده می شود. بررسی تامین نیازهای پایین دست با توجه به رواناب ورودی شبیه سازی شده به مخزن از مدل قوانین محدود کننده برای بهره برداری مخزن، استفاده شده است. سناریوهای گوناگون توسعه داده شده با توجه به هزینه های اجرایی، اطمینان پذیری تامین نیاز آبی و شاخص غلظت فسفر کل در مخزن ارزیابی و رتبه بندی شده اند.

اندازه گیری دایمی دبی رودخانه حتی در شرایط عادی مشکل و هزینه بر است. مشکل یاد شده بویژه در شرایط وقوع سیلاب ها افزایش می یابد. به همین منظور سعی می شود با اندازه گیری تراز آب و دبی های متناظر آن در شرایط ویژه مبادرت به تهیه منحنی سنجه دبی و یا رابطه بین دبی و تراز نمود. در این پژوهش منحنی سنجه دبی با استفاده از روابط دبی- تراز در مقیاس های زمانی گوناگون شاخه بالارونده و پایین رونده هیدروگراف رگبار، مجموع داده های روزانه، ماهانه و فصلی به وسیله رگرسیون دو متغیره و رابطه اصلی حاکم بر آن در حوزه آبخیز جنگلی آموزشی کجور با مساحت 13263 هکتار واقع در استان مازندران مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که روابط محاسبه شده در هر مقیاس زمانی منحصر به فرد بوده و رابطه یاد شده را نمی توان برای مقیاس زمانی دیگر بکار برد. یافته های پژوهش ضمن تایید برتری دقت و کارآیی مدل های رگرسیونی بر شیوه کلاسیک، بیانگر دست یابی به مدل های خطی و توانی سنجه های دبی با ضریب همبستگی کمینه 58 درصد، خطای نسبی تخمین و تایید بیشینه به ترتیب 70 و 75 درصد، مجموع میانگین مربعات خطای کم تر و ضریب کارآیی کمینه 35 درصد در تمامی پایه های زمانی بوده است.

این مقاله رابطه تجربی برای تعیین درصد خوردگی بتن حوضچه های آرامش سدهای انحرافی و اصلاحی بر اثر ضربه رسوبات جریان واریزه را بررسی می کند. بررسی پژوهش های پیشین نشان می دهد که در آزمایش های پژوهش های گذشته، مخلوطی از اثر ضربه و سایش آزمایش گردیده و رابطه تجربی نیز برای اثر ضربه و یا سایش ارایه نشده است و همچنین قطر دانه های رسوب نیز در حد قطرهای رسوب متداول در جریان های واریزه ای نبوده و یا ضربات دانه های رسوب روی حوضچه خالی از آب بررسی شده است، بنابراین در این پژوهش، رابطه تجربی پیشنهاد شده است که اثر ضربه رسوبات درشت دانه جریان واریزه ای روی دال های بتنی حوضچه های آرامش با وجود عمق پایاب را تعیین می کند. در این پژوهش، ابتدا تحلیل ابعادی صورت گرفته و سپس 135 نمونه بتنی آزمایش شده است. آزمایش روی نمونه های بتنی با سه عیار سیمان و پنج عمق گوناگون آب پایاب و به سه قطر مختلف رسوب واریزه ای انجام شده و خوردگی ناشی از ضربات متوالی دانه رسوب اندازه گیری و ثبت شده است. سپس همبستگی یک متغیره و چند متغیره برای تخمین درصد خوردگی حوضچه در اثر ضربات رسوب بررسی و در نهایت بر اساس میانگین مربعات خطاهای هر یک از روابط تجربی، رابطه توانی چند متغیره پیشنهاد شده است. بررسی همبستگی بین عامل های بی بعد نشان می دهد که درصد خوردگی حوضچه آرامش با انرژی پتانسیل دانه های رسوب و نسبت سرعت برخورد دانه رسوب به بتن حوضچه آرامش به سرعت برخورد سطح آب، بستگی دارد. نتایج پژوهش حاضر می تواند در برآورد عمر مفید سدهای انحرافی و سدهای اصلاحی بتنی در مقابل سیلاب های واریزه ای استفاده شود.

با توجه به امکان پذیر نبودن اندازه گیری ویژگی های برف در مناطق کوهستانی به دلیل صعب العبور بودن، با بکارگیری تصاویر ماهواره ای  IRSو استخراج داده های پوشش برفی در حوزه های آبخیز می توان با استفاده از مدل های آماری شامل مدل های رگرسیون دو و چند متغیره رواناب ناشی از ذوب برف را برآورد نمود که در مدیریت منابع آب کاربردی فراوان دارد. این پژوهش در حوزه آبخیز زرینه رود به دلیل برخورداری از موقعیتی ویژه در تامین حجم شایان توجهی از آب مصرفی استان آذربایجان غربی انجام شد. در این پژوهش افزون بر یافته های ناشی از سنجش از دور از داده های زمینی بدست آمده از ایستگاههای کلیماتولوژی، برف سنجی و هیدرومتری واقع در حوزه آبخیز زرینه رود نیز بمنظور ارایه مدل های رگرسیونی برای تعیین آورد رودخانه ها استفاده شده است. نتایج بدست آمده از ارزیابی دقت مدل رگرسیونی چند متغیره با استفاده از دو معیار دقت کمی شامل ضریب تبیین (R2) و تفاضل حجم (DV)، مقدار این معیارها را برای سه ماه مورد مطالعه از سال آبی 2006- 2007 در حوزه آبخیز زرینه رود به ترتیب برابر 0.94 و 13.48- نشان داد. ارزیابی مدل دو متغیره با استفاده از این دو معیار نیز، مقدار این معیارها را در همین بازه زمانی به ترتیب برابر 0.81 و 19.36- نشان داد. برای انجام صحت سنجی مدل های آماری، سطح پوشش برف از روی تصویر ماهواره ای IRS مربوط به تاریخ دیگری از سال آبی مورد مطالعه برآورد گردیده و سپس بر اساس معیارهای RMSE،RE  و QE صحت سنجی مدل انجام گرفت که نتایج مقدار معیار  RMSEرا برای مدل دو و چند متغیره به ترتیب برابر 0.2 و 0.01 نشان داد.

اثرات تغییر اقلیم بر الگوی ذوب برف و در پی آن تغییر در توزیع زمانی جریان، در مدیریت منابع آب رودخانه های با رژیم برفی بسیار دارای اهمیت است. در این بررسی با استفاده از مدل ذوب برف SRM و همچنین مدل جهانی تغییر اقلیم ECHAM4 با فرض دو سناریوی تغییر اقلیمA  وB ، پیش بینی توزیع زمانی جریان رواناب ناشی از ذوب برف برای نیم قرن آینده شامل دو دوره 25 ساله از سال 2000 تا 2050 در حوزه کارون انجام گرفت. نتایج این پژوهش نشان می دهد که زمان بیشینه جریان از بهار به زمستان انتقال خواهد یافت. پیش بینی می شود که در این حوزه دبی زمستان با افزایش حدود 10 درصدی، دبی بهار با کاهش و دبی تابستان با کاهش نسبی رو به رو شود. دبی پاییز نیز بدون تغییرات قابل ملاحظه جریان خواهد یافت.

برف به عنوان یکی از اشکال بارش نقشی بسیار مهم در چرخه آب و مدیریت منابع آب دارد. با توجه به تغییرات مکانی و زمانی برف پایش چنین پدیده ای دشوار و در بیش تر اوقات بدون بهره گیری از فناوری نوین امکان اندازه گیری میدانی آن بویژه در ارتفاعات وجود ندارد. یکی از ابزارهای مدرن و پیشرفته در سنجش پارامترهایی چون برف فناوری سنجش از دور است. سنجنده مادیس، یکی از سنجنده های جدید است که امکان اندازه گیری مساحت زیر پوشش برف را فراهم آورده است. در این پژوهش توانایی تفکیک برف از سایر پدیده های زمینی مانند ابر با کاربرد تصاویر مودیس مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین انواع روش های جداسازی پدیده های یاد شده در حوزه آبخیز رودخانه هراز که یکی از مهم ترین حوزه های آبگیر شمال کشور است، بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که ترکیب باندهای مادون قرمز میانی توانایی جداسازی را دارا بوده و بهترین الگوریتم، الگوریتمی است که واریانس ارزش داده های ورودی را در نظر بگیرد.

تغییرات کاربری و همچنین توسعه شبکه راهها و مناطق مسکونی موجب افزایش تولید رواناب و خطر سیلاب شده است. هدف از این پژوهش بررسی کمی اثرات تغییرات کاربری اراضی در ایجاد رواناب و خطر سیلاب حوزه آبخیز کسیلیان می باشد. بررسی تغییرات کاربری اراضی با بکارگیری عکس های هوایی، نقشه های توپوگرافی، نقشه های کاربری اراضی و تصاویر ماهواره ای انجام پذیرفت. همچنین یک مدل بارش- رواناب با بکارگیری سیستم اطلاعات جغرافیایی (الحاقیه (HEC- GeoHMS و مدل هیدرولوژیک HEC- HMS ارایه شد. برای ارایه مدل هیدرولوژیک از روش SCS و روش شماره منحنی (شبیه سازی هیدروگراف سیلاب و برآورد ارتفاع رواناب) استفاده گردید و مدل بهینه سازی شده با چهار واقعه دیگر سیلاب اعتباریابی شد. سپس تغییرات کاربری اراضی در مدل هیدررولوژیک اعتباریابی شده وارد و اثر آن ها در تشدید ایجاد رواناب و خطر سیلاب به گونه کمی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج پژوهش حاکی از افزایش پتانسیل تولید رواناب و خطر سیلاب در اثر تغییرات کاربری اراضی بوده است.