مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران
سال:1389 | دوره:4 | شماره:13 |تعداد مقالات:8

عدم قطعیت در بارش پیش بینی شده، یک منبع اصلی عدم قطعیت در پیش بینی بهنگام سیل می باشد. عدم قطعیت بارش از عدم قطعیت در مقدار بارش، توزیع زمانی و توزیع مکانی بارش تشکیل می شود. در این تحقیق به منظور پخش عدم قطعیت بارش در مدل پیش بینی سیل HEC-1، روش گسسته سازی زمانی در چهارچوب اصل بسط تئوری فازی و در ترکیب با الگوریتم ژنتیک معمولی به کار برده می شود. عدم قطعیت به علت توزیع زمانی ناشناخته بارش با توزیع تصادفی بارش در زیردوره های پیش بینی به دست می آید. عدم قطعیت دبی و حجم آبنمود سیل تحت تاثیر بارش با گسسته سازی زمانی و بارش بدون گسسته سازی زمانی برآورد و با یکدیگر مقایسه می گردد. نتایج نشان می دهد که در تمام پیش بینی ها، عدم قطعیت در دبی و حجم آبنمود سیل تحت تاثیر بارش با گسسته سازی زمانی به طور قابل توجه ای بیشتر از عدم قطعیت بارش بدون گسسته سازی زمانی می باشد. به طوری که به ازای تعداد زیردوره های پیش بینی برابر با 6 و درجه عضویت مقادیر بارش برابر با صفر، عدم قطعیت در دبی اوج تحت تاثیر بارش با و بدون گسسته سازی زمانی به ترتیب برابر با 33.7 و 16 درصد و عدم قطعیت در حجم سیل تحت تاثیر بارش با و بدون گسسته سازی زمانی به ترتیب برابر با %23.5 و %14.8 می باشد. همچنین عدم قطعیت در دبی اوج آبنمود سیل به علت عدم قطعیت در توزیع زمانی و مکانی بارش به طور قابل ملاحظه ای بیشتر از عدم قطعیت به علت مقدار بارش می باشد. به طوری که به ازای تعداد زیردوره های پیش بینی برابر با 6 و درجه عضویت مقادیر بارش برابر با صفر، عدم قطعیت در دبی اوج به علت توزیع زمانی و مکانی بارش و مقدار بارش به ترتیب برابر با 17.7 و 16 در صد می باشد. بنابراین استفاده از بارش متوسط زمانی و مکانی در حوضه ممکن است منجر به پیش بینی های نادرست گردد.

در این پژوهش برای همگن بندی آب شناختی برای تجزیه و تحلیل منطقه ای سیلاب در حوزه های آبخیز واقع در سه استان غربی کشور (همدان، لرستان و کرمانشاه) از سه روش مبتنی بر ویژگی های طبیعی (مرزهای سیاسی سه استان)، ویژگی ها و عکس العمل آب شناختی جریان (آزمون همگنی لانگبین) و تجزیه و تحلیل خوشه ای (روش وارد) استفاده شده برای این منظور ابتدا داده و اطلاعات لازم جمع آوری و بعد از تعیین طول دوره آماری مشترک (26 سال) اقدام به بازسازی نقص های سری زمانی داده های دبی اوج در 30 ایستگاه آب سنجی انتخابی گردید. با انتخاب بهترین توزیع آماری منطقه ای (لوگ پیرسون نوع 3) دبی های اوج با دوره های بازگشت مختلف برآورد گردید. منطقه های همگن آب شناختی در روش تجزیه و تحلیل خوشه ای به دو منطقه همگن، آزمون همگنی لانگبین، یک منطقه همگن و محدوده های جغرافیایی، 3 منطقه همگن تقسیم شد. سپس معادله های مربوط به دبی با دوره بازگشت دو سال در منطقه های همگن و کل منطقه محاسبه گردید. نتایج نشان می دهد که رابطه های به دست آمده در منطقه های همگن به روش تجزیه و تحلیل خوشه ای دارای کمترین اشتباه استاندارد و بیشترین ضریب همبستگی می باشد. بنابراین روش تجزیه و تحلیل خوشه ای به عنوان بهترین روش همگن بندی پیشنهاد می گردد.

تبخیر و تعرق یکی از مهمترین راه های مصرف یا هدر رفت آب در یک حوزه آبخیز است که پایش و بررسی تغییرات آن در دوره های زمانی معین می تواند ضمن نشان دادن میزان آب مصرفی در هر کاربری اراضی، در مدیریت آب در مقیاس حوزه و تعیین میزان آب مورد نیاز جهت تخصیص به هر کاربری اراضی مورد استفاده واقع شود. نظر به وسعت عرصه های منابع طبیعی و حوزه های آبخیز و عدم امکان بررسی ایستگاهی تبخیر و تعرق در یک حوزه، سامانه سنجش از دور می تواند در تعیین تبخیر و تعرق واقعی صورت گرفته از کاربری های مختلف یک حوزه آبخیز فناوری مناسبی باشد. هدف از انجام پژوهش، معرفی آلگوریتم توازن انرژی سطحی زمین (سبال) و نحوه محاسبه تبخیر و تعرق واقعی توسط آن در حوزه آبخیز منشاد در استان یزد است که به کمک یک سری زمانی از تصاویر ماهواره ای مودیس (15 تصویر) در سال آبی 86-1385 صورت گرفته است. بر این اساس نقشه تبخیر و تعرق واقعی پوشش های مختلف سطح حوزه برای یک سال آبی ترسیم و تجزیه تحلیل شد. نتایج حاصل از این پژوهش، ضمن نشان دادن تغییرات مکانی تبخیر و تعرق صورت گرفته از کاربری های مختلف اراضی (بین 27 تا 1174 میلی متر)، منعکس کننده تغییرات قابل توجه این عامل در کاربری های مختلف حوزه بود. لذا در مدیریت منابع آب و تخصیص حجم مشخص از آب حوزه به هر کاربری می تواند نقش قابل توجهی داشته باشد.

پخش سیلاب بر روی مخروط افکنه های واقع در دهانه خروجی آبراهه ها در حوزه های آبخیز مناطق خشک و نیمه خشک با هدف ذخیره سیلاب ها روشی مناسب جهت بهره برداری از آب خشکه رودها، رودخانه های فصلی و جریان مازاد رودخانه های دایمی می باشد. تعیین مکان مناسب برای پخش سیلاب و نفوذ دادن آن به داخل سفره های زیرزمینی آب، خود یکی از مهمترین مراحل انجام این گونه پروژه ها است. هدف از انجام این پژوهش مکان یابی عرصه پخش سیلاب در حوزه آبخیز عشق آباد طبس با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی می باشد. در این پژوهش لایه های اطلاعاتی شیب، نفوذپذیری، ژئومرفولوژی، جنس سازند و تراکم پوشش گیاهی در قالب مدل های مختلف با یکدیگر تلفیق و نقشه اولویت مکانی پخش سیلاب تهیه گردید. سپس این نقشه با نقشه سامانه پخش سیلاب اجرا شده در این منطقه مقایسه گردید. کاهش سیلاب های مخرب و سنگین، افزایش درصد پوشش گیاهی، افزایش تنوع زیستی و افزایش آبدهی قنوات از دلایل موفقیت آمیز بودن طرح کنترل سیلاب در منطقه مطالعاتی می باشد. مقایسه نتایج حاصل از این پژوهش با نقشه سامانه پخش سیلاب اجرا شده در منطقه مطالعاتی نشان داد که عوامل به کار گرفته شده در مدل برای دستیابی به مکان یابی پخش سیلاب مناسب بوده و طرح اجرا شده در محدوده مناطق بسیار مناسب و خوب که توسط مدل تعیین شده بود قرار گرفته است. لذا مدلAHP  روش مناسبی جهت مکان یابی عرصه های پخش سیلاب در حوزه های آبخیز مناطق خشک کشور می باشد.

برآورد حداکثر عمق آبشستگی اطراف آبشکن ها از مسائل مهم در طراحی آنها می باشد. در مقاله حاضر توسعه زمانی آبشستگی موضعی اطراف اولین آبشکن در سری آبشکن های نفوذناپذیر مستقیم به ازای نسبت های مختلف سرعت جریان به سرعت آستانه حرکت ذرات(U/Ucr)  و چهار نوع دانه بندی مصالح بستر (D50) مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که در شرایط یکسان در نسبت های پائین U/Ucr عمق آبشستگی در مدت زمان کمتری به عمق نهایی آبشستگی می رسد، همچنین به طور کلی بین 70 تا 90 درصد عمق آبشستگی تعادلی در 20 درصد اولیه زمان آبشستگی اتفاق می افتد. در آزمایش های انجام شده با اندازه گیری حداکثر عمق آبشستگی در زمان های مختلف، تعداد 787 داده آزمایشگاهی برداشت گردید. مدل تحلیلی (معادله همبستگی) و بهترین مدل شبکه عصبی مصنوعی به دست آمده از این مطالعه با روابط ارایه شده توسط پژوهشگران دیگر مقایسه و ارزیابی شدند. نتایج نشان داد که شبکه عصبی مصنوعی، توسعه زمانی آبشستگی را بهتر از مدل های معادله همبستگی پیش بینی می کند.

افزایش رو به رشد تلفات منابع آب و خاک حوزه های آبخیز در چند دهه اخیر در اثر بهره برداری غیراصولی از منابع شدت فزاینده ای یافته است. این موضوع ضمن تشدید وقوع سیلاب ها و افزایش نرخ تولید رسوب و کاهش عمر مفید مخازن سدها، موجبات کاهش تولید و تلفات سرمایه های ملی کشور را فراهم نموده است. این پژوهش با هدف ارزیابی تاثیر عملیات مکانیکی بر رفتار هیدرولوژی حوزه بر اساس شاخص سیلاب و سیلخیزی انجام شده است. روش کار بر اساس عملیات صحرایی و ثبت مشخصات مکانی و فیزیکی سازه های احداث شده انجام گرفته است. در مرحله بعد با استفاده از مدل SCS و شبیه سازی سیلاب حوزه، بررسی تاثیر سازه ها در کنترل سیلاب و رواناب حوزه مطالعه گردیده است. بررسی ها نشان داد که مخزن سازه های احداث شده با حجمی حدود 471 مترمکعب، ضمن ذخیره رواناب و تاثیر بر نفوذ عمقی جریان رواناب، قادر به کنترل سیلابی با دوره بازگشت حدود 25 سال می باشد. تحلیل نتایج داده های سیلاب حاصل از مدلSCS  در شرایط طبیعی و مقایسه آماری آن با داده های سیلاب شبیه سازی شده با عملیات آبخیزداری بیانگر تفاوت معنی دار داده ها در سطح 99 درصد بود. با استفاده از نتایج بدست آمده، مدلی جهت برآورد نسبی تعداد سازه های مورد نیاز متناسب با اهداف طرح پیشنهاد گردیده است.

تخمین رسوب در رودخانه ها به منظور کاهش خسارات سیل، یکی از مسائل مهم پیش روی محققان می باشد. بدین منظور آنها تلاش کرده اند تا مدل های هیدرولوژیکی و هیدرولیکی را به منظور پیش بینی رسوب توسعه دهند. در این پژوهش مدل شبکه عصبی مصنوعی بر اساس مدل سه لایه پیش خور با الگوریتم پس انتشار خطا و تابع انتقال غیرخطی تانژانت اکسون برای پیش بینی رسوب معلق در سه ایستگاه هیدرومتری رامیان در حوزه قره چای، تقی آباد در حوزه جعفرآباد و ایستگاه سرمو در حوزه محمدآباد استفاده شد. 80 درصد از داده ها برای آموزش مدل و 20 درصد بقیه نیز جهت آزمون آن استفاده شدند. شاخص های MAE ،RMSE وR2  (ضریب تبیین) برای ارزیابی میزان دقت مدل شبکه عصبی استفاده شدند. نتایج به دست آمده از محاسبه شاخص های آماری نشان دهنده کارآیی مناسب مدل های شبکه عصبی مصنوعی در پیش بینی رسوب معلق با ضریب تبیین بیش از 0.99، مجذور مربعات خطای کمتر از 0.0166 و خطای مطلق متوسط کمتر از 16.54 بود. ضریب ناش - ساتکلیف محاسبه شده بالای 0.95 برای ایستگاه های فوق نیز نشان دهنده دقت بالای مدل شبکه عصبی در برآورد بار معلق بود.

احداث سدهای زیرزمینی در مسیل های مناطق کوهستانی از راهکارهای مناسب تامین و توسعه منابع آبی می باشد. مطالعه حاضر جهت انتخاب مکان های مناسب برای احداث سد زیرزمینی در غرب استان تهران انجام گرفت. برای این منظور، از تلفیق سامانه های تصمیم گیری چند معیاره و سامانه اطلاعات جغرافیایی، در قالب یک سامانه پشتیبان تصمیم گیری مکانی، استفاده گردید. بدین ترتیب که ابتدا معیارهای لازم و تاثیرگذار در انتخاب مکان برای احداث سد زیرزمینی شناسایی شد. سپس این معیارها بر اساس فرآیند تحلیل سلسله مراتبی، به اجزا و سطوح کوچکتر تقسیم شدند. با استفاده از روش مقایسه های زوجی، معیارهای موجود در هر جزء (سطح)، اولویت بندی شدند. لایه های اطلاعاتی مورد نیاز در محیط GIS تهیه و وزن هر عامل محاسبه گردید. سپس با استفاده از مدولSMCE  در نرم افزار Ilwis 3.6 درخت تصمیم گیری اعمال و سرانجام محورها بر اساس شاخص تناسب اولویت بندی شدند. نتایج نشان داد که معیار آب در مقایسه با دیگر معیارها در ارجحیت قرار دارد زیرا بیشترین وزن را به خود اختصاص داده است.