مرتع و آبخیزداری
سال:1390 | دوره:64 | شماره:1 |تعداد مقالات:8

هدف از این تحقیق جداسازی جامعه های گیاهی موجود در منطقه طالقان میانی و تعیین مهم ترین عامل های موثر در پراکنش آنها در این منطقه است. برای این منظور پس از بازدید مقدماتی، منطقه مورد بررسی انتخاب و در ناحیه معرف هر تیپ نمونه برداری به روش تصادفی- نظام یافته (سیستماتیک) در امتداد نوار (ترانسکت) انجام شد. اندازه قطعه نمونه برداری به روش کمینه سطح و شمار آنها با توجه به تغییرات پوشش گیاهی منطقه تعیین شد. در هر منطقه نمونه برداری اطلاعات ارتفاع از سطح دریا، جهت و شیب ثبت شد. همچنین در آغازا و پایان هر نوار یک نیمرخ (پروفیل) حفر و با توجه به عمق ریشه دوانی گونه های گیاهی موجود در منطقه مورد بررسی از عمق 0-30 سانتی متری نمونه خاک برداشت شد و ویژگی های بافت، درصد آهک، اسیدیته، هدایت الکتریکی، نیتروژن، فسفر و پتاسیم آنها اندازه گیری شد پس از برداشت اطلاعات پوشش گیاهی (فهرست گیاهان موجود و درصد تاج پوشش)، طبقه بندی پوشش گیاهی با استفاده از روش TWINSPAN انجام شد. سپس به منظور بررسی رابطه بین عوامل محیطی و پراکنش جامعه های گیاهی از تجزیه مولفه های اصلی (PCA) استفاده شد. نتایج نشان می دهد بین پراکنش پوشش گیاهی و عوامل محیطی رابطه وجود دارد و مهم ترین عوامل محیطی موثر در جداسازی جامعه های گیاهی منطقه مورد بررسی ارتفاع از سطح دریا، جهت شیب، بافت، درصد آهک، عمق و میزان پتاسیم خاک هستند.

تغییرپذیری ویژگی های خاک یکی از مهمترین عوامل تغییرات مکانی پوشش گیاهی به شمار می رود، بنابراین آگاهی از نحوه پراکندگی تغییر پذیری ویژگی های خاک و گیاهان برای دستیابی به مدیریت بهتر ضروری است. برای انجام تحقیق حاضر دو سایت مطالعاتی در مراتع واوسر کیاسر شامل بوته زار و علفزار انتخاب شدند. در هر سایت مطالعاتی یک شبکه 500×400 متر مربعی با ابعاد سلول های 100 متر مربعی پیاده شد و در محل نقاط تقاطع این شبکه نمونه برداری خاک انجام شد. در سایت بوته زار 30 نمونه خاک در محل های تقاطع از عمق 0 تا 30 سانتی متری برداشت شد. هم چنین در سایت علفزار نیز 30 نمونه خاک از عمق مذکور برداشت شد. مقایسه میانگین ویژگی های خاک در دو جامعه با استفاده از آزمون t نشان داد که بین پارامترهای درصد آهک، هدایت الکتریکی، کربن آلی، درصد سیلت و درصد شن اختلاف معنی داری در سطح 5 درصد وجود دارد. آنالیز مکانی ویژگی های مورد مطالعه نشان داد که مدل مناسب برای همه ویژگی های خاک از نوع همسانگرد یا مستقل از جهت بوده است. در جامعه علفزار وابستگی مکانی اکثر ویژگی های خاک متوسط تا قوی بوده، در واقع نقاط نمونه نزدیک به هم ویژگی های شبیه تری داشتند و دو ویژگی اسیدیته و هدایت الکتریکی وابستگی مکانی ضعیف داشتند که نشان می دهد این دو ویژگی در نقاط نمونه نزدیک به هم الزاما مقادیری مشابه نداشتند. در سایت بوته زار همه متغییرهای خاک به جز درصد رس با وابستگی متوسط، دارای ساختار مکانی بالا بودند.

در این تحقیق از روابط تجربی فولر، سنگال، و فیل- استینر و همچنین روش شبکه عصبی مصنوعی برای بررسی امکان برآورد دبی حداکثر لحظه ای با استفاده از آمار دبی حداکثر روزانه استفاده شده است. تعداد دوازده ایستگاه (در نیمه شمالی و غربی کشور) انتخاب و سپس روابط تجربی مورد استفاده در این بررسی، برای هر یک از ایستگاه های مورد مطالعه، واسنجی و دبی حداکثر در تعدادی از سال ها با روابط جدید بدست آمده برای هر ایستگاه، محاسبه شد. به منظور مقایسه بهتر، سال های مربوط به اعتبارسنجی روش های تجربی و نیز مرحله آزمایشی (تست) روش شبکه عصبی مصنوعی در ایستگاه ها، مشابه در نظر گرفته شده است. نتایج نشان داد که هر چند نتایج روش های تجربی پس از واسنجی به مقدار قابل توجه ای بهتر شدند، ولی روش شبکه عصبی مصنوعی نسبت به روش های تجربی در برآورد دبی حداکثر لحظه ای با استفاده از آمار دبی حداکثر روزانه، برتری دارد. بر اساس این نتایج می توان مشکل کوتاه بودن دوره آماری مربوط به داده های دبی حداکثر لحظه ای در ایستگاه ها را برطرف کرد، که این مساله تاثیر قابل توجهی در بهینه سازی طراحی ها و برآوردهای مرتبط خواهد داشت.

در این تحقیق از روش زمین آماری چندمتغیره کوکریجینگ برای تحلیل منطقه ای و برآورد بارندگی فصلی و سالانه در حوزه آبخیز کد 21 در دامنه جنوبی البرز واقع در استان سمنان استفاده شد. در این روش متغیر ارتفاع از سطح دریا 38 ایستگاه باران سنجی با دوره آماری 30 ساله به عنوان عامل کمکی (یا ثانویه) و تاثیرگذار در میزان بارندگی استفاده شد. تجزیه و تحلیل، ترسیم تغییرنما (واریوگرام) داده ها و تهیه نقشه های بارش فصلی و سالانه با روش کوکریجینگ از طریق نرم افزارهای GS+ و Arc GIS 9.3 انجام شد. دو روش خطای متوسط و متوسط مربعات کاهش یافته برای ارزیابی پیش بینی بارش استفاده شد. نتایج نشان داد که برای برآورد بارش فصلی و سالانه، روش کوکریجینگ با درنظر گرفتن عامل کمکی ارتفاع و کاهش واریانس برآورد اطلاعاتی دقیق در مورد مقادیر بارش را ارایه می دهد. این برآورد دقیق به دلیل همبستگی قوی بین ارتفاع و بارش است. گرچه در بعضی فصول ضرایب همبستگی کمتر از بقیه فصل ها است، اما در هیچ کدام کمتر از 0.6 نیست و بنابراین هر چه ضریب همبستگی بین ارتفاع و بارش فصلی و سالانه قویتر باشد، صحت پیش بینی بالاتر خواهد بود.

بررسی ویژگی های هیدرولیک خاک همچون منحنی مشخصه رطوبتی و هدایت هیدرولیک غیراشباع در بررسی های علوم منابع طبیعی نقش مهمی را ایفا کرده است. به طوریکه به دلیل تغییرات زمانی و مکانی این ویژگی ها بررسی های اخیر محققین منجر به توسعه روش های غیرمستقیم در برآورد این قبیل خصوصیات خاک گردیده است. در همین راستا در این مطالعه به روش های غیرمستقیم در برآورد بعد فرکتال سطح داخلی خلل و فرج خاک به منظور پیش بینی منحنی مشخصه رطوبتی خاک پرداخته شده است. با اندازه گیری مشخصه های زودیافتی چون درصد ذرات رس، درصد رطوبت در نقطه پژمردگی دایم، ظرفیت تبادل کاتیون و مقدار تخلخل روابط رگرسیون تک متغیره، خطی و غیرخطی به منظور بر آورد بعد فرکتالی سطح داخلی خلل و فرج خاک ارایه شده و با شبکه عصبی مصنوعی مقایسه گردیدند. در مرحله آزمون شبکه عصبی مصنوعی و روابط همبستگی از 97 داده اندازه گیری شده و در مرحله آزمون مدل ها از 24 داده باقیمانده و داده های پترسن و همکاران (1996) استفاده شد. مقدار RSE وRMSE محاسبه شده نشان دادند که شبکه عصبی مصنوعی با هفت نرون در لایه مخفی قادر است، با دقت بالاتری نسبت به سایر مدل های ارائه شده، بعد فرکتال سطح داخلی خلل و فرج خاک را از پارامترهای زودیافت برآورد کند.

پایش خشکسالی در هر منطقه یکی از بخش های مهم در مدیریت خطر خشکسالی است. درون یابی یکی از روش های مناسب برای پیش بینی مکانی خشکسالی است. به این منظور، پس از انجام آزمون های آماری، تعدادی از ایستگاه های باران سنجی استان گلستان با پراکنش مکانی مناسب که تا پایان سال آبی 86-1385 (دوره آماری 25 ساله) داده های بارش آنها برداشت شده بود، انتخاب شدند. وضعیت رطوبتی (خشکسالی) هر یک از ایستگاه ها در طول دوره آماری در نه دوره مختلف (شامل 8 دوره ماهانه و یک دوره سالانه) با استفاده از شاخص بارش استاندارد شده (SPI) مورد بررسی قرار گرفت. سپس برای پایش و سنجش خشکسالی در هر منطقه، روش های درون یابی قطعی (IDW، GPI، RBF) و زمین آماری (Kriging) مورد استفاده قرارگرفتند. پس از تعیین بهترین روش درون یابی بر اساس فاکتور خطا و تبدیل اطلاعات نقطه ای به منطقه ای، نقشه های شدت خشکسالی طی 25 سال برای تمامی دوره ها تهیه شد. در مرحله بعد گسترش مکانی هر یک از وضعیت های رطوبتی در طی دوره آماری 25 سال (62-1361 الی 86-1385) در استان گلستان در محیط نرم افزار ArcGIS Ver9.2 رسم شد و مناطق تحت خطر خشکسالی شناسایی شدند. بر اساس نتایج بدست آمده در بررسی روش های درون یابی، روش کریجینگ و RBF در دوره های زمانی مختلف در پهنه بندی شدت خشکسالی نتایج بهتری را نشان دادند. علاوه بر این نتایج نشان می دهند که به طور متوسط در هر سال 13 درصد استان دچار خشکسالی است. وسیع ترین خشکسالی در مقیاس سالانه در سال 64-1363 رخ داده است که 54 درصد از سطح استان دچار خشکسالی بوده است. در مقیاس ماهانه نیز وسیع ترین خشکسالی در دوره SPI9 ماهه منتهی به ماه آبان سال 65- 1364 رخ داده است که در آن 87 درصد از سطح استان دچار خشکسالی بوده است. بر اساس شاخص SPI انتظار می رود که به طور متوسط در 68 در صد زمان ها در هر دوره زمانی وضعیت رطوبتی در محدوده عادی باشد، ولی در این تحقیق مشاهده شد که از نظر مکانی در هر دوره زمانی، به طور متوسط بیش از 68 درصد (به طور معمول بیش از 70 درصد) وسعت منطقه از نظر توزیع مکانی در محدوده عادی قرار می گیرد. بنابراین بر اساس شاخص SPI وسعت منطقه ای محدوده تحت پوشش وضعیت عادی سالانه بیش از مقدار مورد انتظار است.

خشکسالی از نظر فراوانی وقوع، شدت، مدت، وسعت، تلفات جانی، خسارت های اقتصادی- اجتماعی و اثرات شدید بلندمدت نسبت به سایر بلایای طبیعی اولویت دارد و مخاطره آمیزتر است و نیازمند توجه بیشتری در تصمیم گیری ها می باشد. یکی از جنبه های فنی و مهم خشکسالی، ارزیابی و پایش خشکسالی است. هدف از این پژوهش، بررسی شاخص خشکسالی موثر، و شاخص منابع آب قابل دسترس در مقیاس روزانه و مقایسه نتایج، با رواناب ایستگاه های هیدرومتری در اقلیم های مختلف است تا با شناخت کارایی این شاخص ها در مقیاس روزانه در اقلیم های مختلف، روابط این شاخص ها با سیستم هیدرولوژیک تعیین گردد. به این منظور در آغاز ده ایستگاه هواشناسی سینوپتیک در اقلیم های مختلف کشور انتخاب و شاخص های خشکسالی موثر و منابع آب قابل دسترس محاسبه شد. سپس ایستگاه های هیدرومتری در محدوده ایستگاه های هواشناسی انتخاب و دبی روزانه آن ها با نتایج شاخص های مورد مطالعه، بررسی و ارزیابی شد. نتایج نشان داد شاخص خشکسالی موثر، مستقل از ویژگی های اقلیمی منطقه، شاخص مناسبی در شناخت وضعیت خشکسالی در مقیاس روزانه است. همچنین شاخص منابع آب قابل دسترس، اثرات خشکسالی را به عنوان تابعی از افت روزانه حاصل از تاثیر بارندگی در منابع آب منطقه به وضوح نشان می دهد.

بار معلق بخش عمده رسوب حمل شده توسط رودخانه ها را تشکیل می دهد. نتایج اندازه گیری بار معلق معمولا در بررسی ها و پژوهش های در ارتباط با فرسایش و رسوب دهی، مهندسی منابع آب، آبخیزداری مورد استفاده قرار می گیرد. رسوب ناشی از فرسایش حوزه های آبخیز از مهم ترین مشکلات مدیریت حوزه های آبخیز است. 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. در این مطالعه آمار رسوب دهی ایستگاه مندرجان در دوره زمانی 1358-1383 مورد بررسی قرار گرفت. آمار توصیفی و روند تغییرات آن نشان داد سری مشاهداتی (با میانگین و انحراف معیار به ترتیب 59.66 و 348.47 میلیگرم بر لیتر) دارای روند کاهشی است و در سطح 5 درصد معنی دار است. با این وجود، رسم نمودار تجمعی سری استاندارد شده وجود سه دوره متفاوت را نشان داد، به طوری که مقادیر آماره من-کندال برای سه سری مشاهداتی به ترتیب 0.265، 0.119-، و 0.166- است و به ترتیب در سطح 1، 5 و 10 درصد معنی دار هستند. سه آزمون مقایسه میانگین ها، واریانس ها و تابع توزیع احتمال با استفاده از آزمون های ناپارامتری نشان داد بین سه سری مشاهداتی اختلاف معنی داری از لحاظ میانگین، انحراف معیار و تابع توزیع فراوانی وجود دارد. این موضوع، به ویژه تفاوت واریانس گروه دوم و سوم نشان دهنده تغییرات رسوب دهی و کاهش آن در دوره سوم به دلیل عملیات آبخیزداری انجام شده در سطح 7135 هکتار به همراه احداث 174 مورد سازه های کنترل فرسایش و سیل با حجم اجرایی 3815 مترمکعب در حوزه آبخیز مندرجان بوده بوده است. باتوجه به انباشت و ذخیره 275232.3 مترمکعب رسوب در نتیجه وجود سازه ها و عملیات آبخیزداری، اهمیت اجرای این طرح ها در سطح حوزه های آبخیز در اولویت می باشد.