پژوهش های حفاظت آب و خاک
سال:1389 | دوره:17 | شماره:1 |تعداد مقالات:14

در این مقاله اثر عوامل مختلف هندسی و هیدرولیکی بر وضعیت پروفیل های سطح آب در کانال جانبی با جریان متغیر مکانی با افزایش بده ارایه شده است. مقایسه نتایج آزمایشگاهی با نتایج عددی معادله یک بعدی حاکم بر جریان متغیر مکانی با افزایش بده که به عنوان ابزار اصلی طراحی کانال های جانبی مطرح است، نشان داد که استناد به نتایج معادله یادشده می تواند به طرح غیر مطمئن منجر شود. در این پژوهش بر اساس داده های جامع آزمایشگاهی که منعکس کننده اثر عوامل مربوط می باشد و با تعریف پارامتر های بدون بعد مناسب از جمله ناهمواری نسبی در سطح آب، نشان داده شد که بیش از 97 درصد داده ها در دامنه ای برابر با عمق بحرانی پایین دست تا 1.3 آن عمق قرار دارد. بر این اساس پارامترهای بی بعد پیشنهاد شده مجموعه مناسبی از تمام داده ها ایجاد نمود و ضوابطی پیشنهاد شد که به کمک آن امکان تعدیل سیستماتیک نتایج عددی معادله یک بعدی حاکم، میسر گشت. تعدیل یادشده بر اساس معادله به دست آمده برای خط پوش داده ها پیشنهاد گردید و از این رو دربرگیرنده ضریب اطمینان نیز می باشد. چگونگی کاربرد نتایج ارایه شده است وسعت دامنه تغییرات عوامل مطالعه شده جامعیت نتیجه گیری ها را تایید می کند.

اولین و مهم ترین مرحله روش منشایابی رسوب، انتخاب ترکیب مناسبی از ردیاب ها است که قادر به جداسازی منابع رسوب باشند. انتخاب ترکیب یادشده با استفاده از تجزیه تابع تشخیص انجام می شود. وجود داده های پرت بر انتخاب ترکیب مناسبی از متغیرها اثر گذاشته و ممکن است مانع انتخاب متغیرهای مهم شده و توان جداسازی یا درصد طبقه بندی صحیح تجزیه تابع تشخیص را کاهش دهد. بنابراین داده های یاد شده باید شناسایی، و در صورت وجود شواهد کافی دال بر پرت بودن، نسبت به تصحیح یا حذف آنها اقدام شود. در این پژوهش، وجود داده های پرت به روش های مختلف در بین عناصر ژئوشیمیایی، آلی و رادیواکتیو نمونه های خاک جمع آوری شده از حوضه قره آغاج واقع در شهرستان ماکو بررسی شد. بر اساس 4 روش تشخیص یک متغیره داده های پرت، هیچ نمونه ای از نظر زیادی از عناصر پرت نیستند. روش های میانه به اضافه یا منفی میانه انحراف های تمام داده ها از میانه و نمودار جعبه ای کارایی بهتری نسبت به روش های آزمون گراب و میانگین به اضافه یا منهای 3 برابر انحراف معیار در تشخیص داده های پرت نشان دادند. روش های چند متغیره تشخیص داده های پرت یعنی مربع فاصله ماهالانوبیس، نمودارهای جعبه ای مربع فاصله ماهالانوبیس به تفکیک منابع رسوب، نمودار چندک - چندک مربع فاصله ماهالانوبیس در مقابل توزیع مربع کای و روش تجزیه به مولفه های اصلی نیز نشان دادند که هیچ نمونه ای پرت محسوب نمی شوند. بنابراین بر اساس هر دو گروه روش، شواهد و دلایل کافی مبنی بر پرت بودن هیچ نمونه ای وجود ندارد. مزایای رویکرد اتخاذ شده در این پژوهش سادگی و قابل انجام بودن روش های مورد استفاده با نرم افزارهای آماری موجود و بهره گیری از روش های مختلف می باشند و داده ای پرت محسوب می شود که از نظر چند روش تایید شده باشد.

انتخاب بارش طرح گامی مقدماتی در استفاده از روش های معمول به منظور برآورد سیلاب های طرح است. تعیین الگوی توزیع زمانی بارش به منظور برآورد سیلاب، تعیین پتانسیل سیل خیزی رگبارها و همچنین طراحی سیستم زه کشی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. در این پژوهش، برای تعیین الگوی توزیع زمانی بارش در استان سیستان و بلوچستان از گراف های 9 ایستگاه باران سنج ثبات پراکنده در سطح استان (مربوط به سازمان هواشناسی و وزارت نیرو طی سال های آماری 1347 تا 1385) استفاده شده که کلیه رگبارهای شدید هر ایستگاه (در جمع 1136 رگبار) در تداوم های 1، 2، 3، 6، 9، 12، 18 و 24 ساعته قرار گرفته است. روش کار مبتنی بر تجزیه رگبارها به چهار چارک و محاسبه درصد مقدار بارش در هر چارک و رتبه دهی به چارک ها بوده و سپس با میانگین گیری رتبه ها در هر چارک رتبه شاخص مشخص و در نهایت الگوی نهایی هر تداوم به دست آمد. به منظور ارزیابی آماری داده های توزیع، بعد از تشکیل جدول توافقی از آزمون کای اسکوئر استفاده شد. نتایج نشان می دهد که: الف: مقدار بارش حداکثر در تداوم های 2 ساعته در همه ایستگاه ها در 25 درصد اول می باشد. ب: در تداوم های 1 ساعته مقدار حداکثر بارش در چارک اول و دوم رخ می دهد. ج: به طور کلی در استان سیستان و بلوچستان که دارای آب و هوای بیابانی و خشک می باشد حدود 80 درصد بارش در تداوم های کوتاه مدت (1، 2، 3 و 6 ساعته) در 25 درصد اول و دوم زمان بارندگی و در تداوم های بلندمدت (9، 12، 18 و 24 ساعته) در 25 درصد سوم اتفاق می افتد.

از آنجا که فرسایش بادی یکی از مهم ترین مشکلات مدیریت منابع طبیعی در جنوب دشت ورامین می باشد، از این رو برای کنترل خطر فرسایش بادی در این منطقه سناریوهای مدیریت پوشش گیاهی تدوین شده است. برای این منظور در منطقه مورد مطالعه با استفاده از مدل اریفر 1 شدت خطر فرسایش بادی مورد ارزیابی قرار گرفته است. اجرای سناریوهای مدیریت پوشش گیاهی سبب ایجاد تغییر در تیپ و تراکم پوشش گیاهی در منطقه می گردد. به این ترتیب تغییر در دو لایه اطلاعاتی از عوامل موثر در تعیین شدت خطر فرسایش بادی با استفاده از مدل اریفر 1 در محیط ArcGIS شبیه سازی شده و سپس برای هر یک از سناریوهای مدیریت پوشش گیاهی خطر فرسایش بادی پیش بینی شده است. جهت ارزیابی نتایج اجرای سناریوهای مدیریت پوشش گیاهی و معرفی سناریوهای برتر مدیریتی، ملاک های اقتصادی و فیزیکی انتخاب گردیده و برای بررسی ملاک اقتصادی، نشانگرهای درآمد ناخالص و هزینه استقرار و همچنین برای بررسی ملاک فیزیکی، نشانگر جمع حاصل ضرب های مساحت کلاس های خطر فرسایش بادی در امتیاز کلاس خطر نظیر آن در نظر گرفته شدند. با استفاده از روش دلفی برای استخراج نظرهای کارشناسی، وزن هر یک از نشانگرهای مورد بررسی تعیین شده سپس با استاندارد نمودن نتایج و روش تصمیم گیری چند معیاره سناریوهای برتر معرفی شده اند. در نهایت تاثیر تغییر وزن نشانگرها روی نتایج حاصله نیز بررسی گردیده است. به منظور تعیین میزان ثبات نتایج در برابر تغییرات وزن نشانگرها از آنالیز حساسیت استفاده شده است. نتایج بیانگر آن است که برای کنترل شدت فرسایش بادی در جنوب دشت ورامین، سناریوهای 16، 13، 7 و 8 به ترتیب از اولویت زیادتری برخوردار هستند.

با توجه به روند سریع توسعه سیستم های آبیاری قطره ای و با آگاهی از این که در این روش قابلیت مطلوبی در خصوص مدیریت صحیح و انجام عمل کوددهی وجود دارد، پژوهش در زمینه کاربرد آب، کود و مواد شیمیایی محلول در سیستم های آبیاری قطره ای از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. یکنواختی توزیع آب و کود از موضوع های مهم برای طراحان و کاربران سیستم های آبیاری قطره ای می باشد. در این پژوهش یکنواختی پخش آب و کود در سطح و پروفیل خاک با استفاده از قطره چکان روی خط و نوار آبیاری قطره ای جهت پخش آب و تانک کود، ونتوری و پمپ تزریق برای تزریق کود در سیستم آبیاری میکرو مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که ضریب تغییرات ساخت نوار آبیاری قطره ای مورد استفاده کمتر از قطره چکان بوده که در نتیجه باعث عملکرد بهتر در یکنواختی پخش آب و کود در سطح و پروفیل خاک شده است. بررسی نحوه تغییرات حجم آب نمونه ها و مقدار نیتروژن نیتراتی موجود در آنها و ضرایب یکنواختی به دست آمده در سطح و پروفیل خاک بیانگر عملکرد بهتر ونتوری و پمپ تزریق در یکنواختی پخش کود نسبت به تانک کود بوده است.

بررسی تغییرات زمانی رسوبات معلق در قالب رسوب نگارها یک ابزار مهم در مدیریت منابع آب و خاک حوزه های آبخیز محسوب می شود. در حال حاضر اغلب برآوردها و مطالعات مربوط به تولید رسوب از طریق منحنی های سنجه رسوب انجام می شود، حال آن که دقت آنها همواره سوال انگیز بوده است. از همین رو تهیه رسوب نگارها و تحلیل آنها در مطالعات رسوب در حوزه های آبخیز از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. بنابراین پژوهش حاضر با هدف تحلیل رسوب نگار و حلقه های سنجه 7 رگبار مشاهداتی در حوزه آبخیز آموزشی دانشگاه تربیت مدرس واقع در استان مازندران با مساحت حدود 50000 هکتار انجام پذیرفت. بررسی و تحلیل جداگانه رسوب نگارها و آب نگارهای مربوط به رگبارهای به وقوع پیوسته دلالت بر شرایط پیچیده حاکم بر سامانه آبخیز جنگلی یادشده داشت. نتایج به دست آمده از بررسی رسوب نگارها طی آبان ماه 1386 تا تیرماه 1387 با دوام 6 تا 13 ساعت و تولید متوسط رسوب 15.830±3.756 تن بیانگر وقوع زود هنگام اغلب آنها به طور متوسط +2.600±2.881 ساعت در مقایسه با آب نگارها و در واقع ایجاد حلقه های سنجه ساعت گرد بود. ولی رفتار آن در شرایط برداشت شن و ماسه از بستر رودخانه و نیز مناطق تحت پوشش رگبارها متفاوت بوده است. نتایج به دست آمده به واسطه تهیه مبانی اطلاعاتی مناسب برای مدیریت حوزه های آبخیز، بر ضرورت مطالعات تفصیلی در مقیاس رگبار و پایه های زمانی متفاوت با توجه به هدف بررسی تاکید داشته است.

اگرچه ظرفیت تبادل کاتیونی را می توان به روش مستقیم اندازه گیری نمود ولی این اندازه گیری، به ویژه در اریدی سول های ایران به دلیل مقادیر بالای کلسیم و گچ موجود در خاک، سخت و پرهزینه است. یکی از روش های جایگزین اندازه گیری مستقیم ظرفیت تبادل کاتیونی استفاده از توابع انتقالی می باشد. تخمین پارامترهای دیریافت خاک با استفاده از اطلاعات موجود خاک، که به وسیله معادله های رگرسیونی صورت می گیرد، توابع انتقالی خاک نامیده می شود. جهت توسعه توابع انتقالی می توان از رگرسیون چندمتغیره و شبکه عصبی مصنوعی استفاده کرد. در این پژوهش به منظور تخمین ظرفیت تبادل کاتیونی اقدام به نمونه برداری به تعداد 60 نمونه سطحی (30-0 سانتی متر) به صورت شبکه منظم و با فاصله 250 متر از خاک های آهکی و گچی دشت یزد - اردکان گردید. پارامترهای ورودی جهت تخمین ظرفیت تبادل کاتیونی در هر دو مدل یادشده، اجزاء بافت خاک و کربن آلی بودند. سپس نتایج پیش بینی ظرفیت تبادل کاتیونی مدل های رگرسیون چند متغیره و شبکه عصبی مصنوعی با سه تابع انتقالی تجربی نیز مورد ارزیابی قرار گرفته شد. نتایج این پژوهش نشان داد که شبکه عصبی مصنوعی با RMSE 1.04 و ضریب تبیین 0.97 دارای کارایی بالاتری نسبت به رگرسیون پایه دارد، که احتمالا به علت وجود روابط غیرخطی میان متغیرهای وابسته و پیش بینی شونده می باشد.

کاربرد آب با شدت متغیر در امتداد بال آبیاری دستگاه آبیاری سنترپیوت می تواند از طریق سیستم های کنترل شدت آبیاری حاصل گردد، اما حصول راندمان آبیاری رضایت بخش نیازمند توزیع یکنواخت آب در مناطقی با شدت آبیاری مشابه است. در این پژوهش یکنواختی توزیع آب حاصله از دستگاه آبیاری سنترپیوت اصلاح شده که قادر به ایجاد مقادیر مختلف عمق آب آبیاری در جهت های موازی (در امتداد بال آبیاری) و عمود بر سنترپیوت بود، مورد ارزیابی قرارگرفت. یکنواختی توزیع آب در سه سرعت حرکت مختلف سنترپیوت و هفت سطح متفاوت ضربان شیر مغناطیسی در جهت های موازی و عمود بر سنترپیوت محاسبه گردید. نتایج نشان داد که سنترپیوت اصلاح شده قادر است آب را در محدوده قابل قبولی از یکنواختی (82 تا 96 درصد) توزیع نماید. همچنین یکنواختی توزیع آب با افزایش سطح ضربان شیرهای مغناطیسی و کاهش سرعت حرکت سنترپیوت افزایش یافت.

به منظور تعیین تغییراتی که در عناصر اقلیمی در طی زمان به وجود می آیند و باعث ایجاد دوره های ترسالی و خشکسالی می شوند استفاده از مدل یکی از بهترین راهکارها می باشد. در این مقاله با استفاده از مدل اسکالوگرام بر اساس سه عنصر جوی (مجموع بارش سالیانه، تعداد روزهای بارانی و متوسط تبخیر و تعرق پتانسیل سالیانه) در طی یک دوره آماری 16 ساله (سال های 85-1370)، میزان شدت خشکسالی برای منطقه زابل که در طی چند سال گذشته متحمل خشکسالی شدیدی بوده است، تعیین گردید. در طول دوره مورد بررسی، شدیدترین خشکسالی در سال 1380 و مرطوب ترین در سال 1371 به وقوع پیوسته اند. نتایج نشان می دهند که در این منطقه، همیشه کم بارش ترین سال مصادف با شدیدترین خشکسالی نمی تواند باشد و نقش عوامل دیگر نیز در این میان موثر خواهد بود. همچنین تبخیر و تعرق پتانسیل از مهم ترین عوامل موثر بر وقوع خشکسالی در منطقه مورد مطالعه می باشد.

وجود پارامترهای موثر زیاد و همچنین دامنه وسیع تغییرات غلظت بار معلق، استفاده از روش های موجود مانند منحنی های سنجه رسوب را محدود، و لزوم استفاده از روش های نوین مانند شبکه های عصبی مصنوعی را ایجاب می کند. بنابراین در این پژوهش از سه ترکیب مختلف ورودی برای تخمین دبی بار معلق رسوب استفاده گردید. در حالت اول همانند روش منحنی سنجه رسوب، دبی بار معلق رسوب تنها تابعی از دبی جریان همان روز در نظر گرفته شد. در حالت دوم دبی بار معلق رسوب علاوه بر دبی جریان همان روز، تابعی از دبی جریان روز قبل نیز در نظر گرفته شد. در نهایت در حالت سوم دبی بار معلق رسوب علاوه بر دبی جریان همان روز، تابعی از دبی جریان روز قبل و دو روز قبل نیز در نظر گرفته شد و تخمین آنها با نتایج منحنی سنجه مقایسه گردید. نتایج نشان داد که روش شبکه عصبی مصنوعی با ضریب تبیین 0.98، مربع خطای متوسط 0.001 از دقت بالاتری نسبت به روش منحنی سنجه با ضریب تبیین 0.778 و مربع خطای متوسط 0.043 برای تخمین بار معلق رسوب رودخانه بهشت آباد از سرشاخه های رودخانه کارون برخوردار بود.

اولین گام در بیشتر روش های معمول در برآورد سیلاب طراحی انتخاب بارندگی طراحی است. باران طراحی دارای ویژگی هایی نظیر چگونگی توزیع زمانی مقدار باران در طول بارندگی می باشد. در این پژوهش به منظور تعیین الگوی احتمالاتی توزیع رمانی بارش از داده های 9 ایستگاه باران نگار در استان سیستان و بلوچستان استفاده شده است. در این روش در هر تداوم بر مبنای این که بیشترین مقدار بارش در کدام چارک اتفاق افتاده، رگبارهای چارک اولی، دومی، سومی و چهارمی مشخص و منحنی های مربوطه با احتمالات 10 تا 90 درصد ترسیم می گردد. نتایج نشان می دهد که حداکثر فراوانی وقوع رگبارها در تداوم های کوتاه مدت مربوط به رگبارهای چارک اولی بوده و در کلیه ایستگاه ها به جز خاش، کهیر و سرباز رگبارهای تداوم 1، 2، 3 و 6 ساعته جزو رگبارهای چارک اولی می باشند. در تداوم 9، 12 و 18 ساعته رگبارها در هر چهار چارک پخش و در تداوم 24 ساعته به جز ایستگاه کهیر بقیه در گروه رگبارهای چارک دومی قرار دارند. حدود 80 درصد بارندگی در پریودهای کوتاه مدت و در چارک های اول و دوم و بارندگی های طولانی مدت در چارک سوم اتفاق می افتد.

لزوم آمادگی برای تعدیل پدیده خشکسالی جز با تدوین طرح های پایش خشکسالی محقق نخواهد شد. در این مطالعه استان خراسان شمالی به عنوان منطقه مطالعاتی انتخاب، و برای بررسی شدت، مدت و وسعت خشکسالی از داده های ماهانه بارندگی کلیه ایستگاه های متعلق به سازمان هواشناسی کشور واقع در این استان از سال 1986 تا 2005 استفاده شد. همچنین به منظور بررسی و مقایسه قابلیت های شاخص های خشکسالی هواشناسی بارش استاندارد شده (SPI)، دهک ها (DI) و درصد از نرمال (PNI) بسته به قابلیت شاخص، شدت و مدت خشکسالی برای هر یک از ایستگاه ها در مقیاس سالانه محاسبه گردید. در نهایت به منظور بررسی وسعت خشکسالی، نقشه های پهنه بندی با روش IDW تهیه شد. نتایج حاصل از پهنه بندی شدت خشکسالی طی دوره مورد مطالعه نشان داد که در سراسر استان خراسان شمالی وسیع ترین و شدیدترین خشکسالی ها به ترتیب در سال های 1990 و 2001 اتفاق افتاده است. همچنین طولانی ترین خشکسالی ها مربوط به سال های 1997-1994 می باشد که با توجه به قابلیت SPI محاسبه گردید.