پژوهش های آبخیزداری
سال:1395 | دوره:29 | شماره:112 |تعداد مقالات:10

استمرار خشکسالی های اخیر استان آذربایجان شرقی باعث کاهش چشمگیر منابع آبی قابل دسترس شده و در همین زمان، سطح زیر کشت باغات و اراضی زراعی به صورت بی رویه و نامتناسب با تغییرات اقلیمی توسعه پیدا کرده است. از آنجایی که بالاترین میزان مصرف آب مربوط به بخش کشاورزی است، لذا تحقیق در زمینه استفاده از منابع آب جایگزین و روش های صرفه جویی در مصرف بهینه آن بسیار ضروری است. امروزه، استحصال آب باران یکی از روش های عملی و کارآمد در این زمینه به حساب می آید. تحقیق حاضر با هدف استفاده از فیلتر سنگریزه ای به منظور بهینه سازی نفوذ آب استحصالی از نزولات جوی و افزایش ذخیره رطوبتی در منطقه ریشه گیاه به صورت پایلوت در سطح یک هکتاری دامنه های جنوب غربی کوه عون ابن علی تبریز صورت گرفته است. این تحقیق در قالب بلوک کاملاً تصادفی با پنج تیمار و چهار تکرار انجام گرفت. تیمارها شامل: تیمار شاهد(A)، سامانه با جمع آوری سنگریزه و پوشش گیاهی از سطح آن همراه با فیلتر سنگریزه ای( تیمار B)، سامانه با جمع آوری سنگریزه و پوشش گیاهی از سطح آن بدون فیلترسنگریزه ای (تیمار C)، سامانه نیمه عایق با فیلترسنگریزه ای( تیمارD) و سامانه نیمه عایق بدون فیلتر سنگریزه ای (تیمار E) بودند. تأثیر فیلتر سنگریزه ای در میزان نفوذ و افزایش ذخیره رطوبتی در دو عمق 20 و 50 سانتیمتری با استفاده از دستگاه TDR بعد از هر بارندگی اندازه گیری گردید. نتایج این پژوهش نشان داد که میزان رطوبت تیمارD در عمق 20 (با میانگین 94/35) و عمق 50 سانتیمتری(با میانگین 56/30) بطور معنی داری بیشتر از سایر تیمارها است(p<0. 05). عملکرد فیلتر سنگریزه ای همراه با عایق نمودن سطح سامانه باعث کاهش چشمگیر مصرف آب نهال ها شده است. در نتیجه می توان اذعان داشت که استحصال آب باران از طریق سطوح عایق و نفوذ آن از طریق فیلتر سنگریزه ای راه کار مناسبی جهت مقابله با خشکسالی کشاورزی بوده و سهم بسزائی در تأمین آب مورد نیاز این بخش خواهدداشت.

شناسایی نواحی مستعد زمین لغزش از طریق پهنه بندی خطر با مدل های مناسب، یکی از اقدامات اولیه در کاهش خسارات احتمالی و مدیریت خطر است. هدف از این مطالعه تهیه نقشه خطر زمین لغزش حوزه آبخیز زیارت استان گلستان با استفاده از مدلLNRF در سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) است. در ابتدا با استفاده از گزارشات موجود و عکس های هوایی نقاط لغزشی موجود در حوزه ثبت و برای تهیه نقشه پراکنش زمین لغزش وارد نرم افزار GIS شد. از کل نقاط لغزشی 70 درصد آن (35 نقطه) برای تهیه نقشه پهنه بندی خطر و 30 درصد آن (15نقطه) برای ارزیابی مدل در نظر گرفته شد. سپس نقشه های 13 عامل موثر بر زمین لغزش از قبیل درصد شیب، جهت شیب، ارتفاع، انحنای سطح، خطوط هم باران، زمین شناسی، کاربری اراضی، فاصله از جاده، فاصله از گسل، فاصله از رودخانه، شاخص رطوبت پذیری توپوگرافیکی، شاخص حمل رسوب، شاخص قدرت رودخانه در محیط سامانه داده های مکانی تهیه گردید. سپس نقشه پهنه بندی خطر زمین لغزش با استفاده از مدل LNRF تهیه گردید. سرانجام برای ارزیابی مدل از روش سطح زیر منحنی و ROC استفاده گردید. نتایج ارزیابی منحنی ROC دقت 4/80 درصد را نشان داد. ارزیابی مدل نشان داد که LNRF دقت خیلی خوبی برای تحلیل خطر زمین لغزش در منطقه مورد مطالعه دارد.

جهت اجرای برنامه های حفاظت خاک و کنترل رسوب، کسب اطلاعات از اهمیت نسبی منابع رسوب و سهم آن ها در تولید رسوب و در نتیجه شناسایی مناطق بحرانی در داخل حوزه آبخیز امری ضروری می باشد. هدف از این مطالعه، تعیین جنس اجزاء تشکیل دهنده رسوبات و نسبت دادن ذرات رسوبی به واحدهای سنگ­ شناسی حوضه و در نتیجه تعیین سهم و اهمیت نسبی هر یک از واحدهای سنگ­ شناسی در رسوب زایی می­ باشد. ابتدا در روی رسوبات بند سنگی ملاتی اقدام به حفر پروفیل و نمونه­ برداری از افق­ های مختلف آن گردید. برای کلیه نمونه ها دانه بندی انجام شد. سپس الک های 150 میکرون، 300 میکرون و 1180میکرون به دلیل داشتن فراوانی بیش­ تر به عنوان الک شاخص انتخاب شدند و با انتخاب 100 دانه رسوبی از هر نمونه، جنس کانی ها و خرده سنگ ها تعیین گردید. سپس جنس کانی­ ها و خرده­ سنگ­ ها با واحدهای سنگ شناسی مقایسه و تطبیق داده شد و سنگ و واحد تولیدکننده هرکانی و خرده­ سنگ و درصد سهم هر واحد­ سنگی در تولید رسوب مشخص شد. مطابق نتایج به دست آمده سهم اشتراک واحد Qt2 که شامل پادگانه­ های آبرفتی جدید می باشد، 12/34 درصد به دست آمد در حالی که سهم اشتراک واحد سنگ شناسی M1q متشکل از سنگ آهک فسیل دار و بیومیکریت، 88/65 درصد می باشد. پس از دخالت دادن عامل مساحت و محاسبه اهمیت نسبی، واحد Qt2 با درصد اهمیت نسبی 32/56 در مقایسه با واحد M1q با 68 /43 درصد اهمیت نسبی بیش تری در تولید رسوب داشته است.

سالانه سطوح قابل ملاحظه ای از اراضی با ارزش در سطح جهان در اثر ضعف مدیریت از حیز انتفاع ساقط شده و دچار پسرفت می شود. پسرفت خاک، شامل هرگونه کاهش قدرت محصول دهی خاک یا از هدررفت مواد غذایی مورد نیاز گیاه به وسیله فرسایش می باشد. این پژوهش، با هدف بررسی پسرفت کیفیت خاک و تهیه نقشه آن، در حوزه آبخیز هنام استان لرستان اجرا شد. با استفاده از دو روش TMU و Geopedology، محدوده مطالعاتی به واحدهای همگن از نظر پسرفت خاک تقسیم و هر یک از این واحدها به عنوان واحدهای کاری در نظر گرفته شد. برای هریک از خصوصیات خاک در واحدهای TMU و Geopedology، نمودار کنترل کیفیت ترسیم، شاخص پسرفت خاک محاسبه و به کمک مدل GLASOD در هر واحد نقشه، نوع، دلیل، درجه، وسعت و شدت پسرفت مشخص و نقشه پسرفت خاک تهیه شد. به منظور مقایسه دو نقشه پسرفت خاک در واحدهای کاری TMU و Geopedology با نقاط شاهد، مقایسه آماری با استفاده از دو آزمون ویلکاکسن و مقایسه های زوجی انجام شد. نتایج به دست آمده نشان داد، در نقشه واحدهای کاری TMU، 46 نوع واحد وجود دارد که در 61 مکان قرار گرفته اند. این تعداد در نقشه واحدهای کاری Geopedology، 45 نوع است که در 94 مکان مشاهده می شود. صحت نقشه های پسرفت تهیه شده به روش TMU و Geopedology به ترتیب 3/66 و 9/68 درصد و از نظر دقت، ضریب تغییرات صحت واحدهای کاری در نقشه حاصل از روش TMU، 58/25 و در نقشه Geopedology، 26/30 درصد می باشد. نتایج در هر دو آزمون نشان داد، بین درجه پسرفت حاصلخیزی نقاط شاهد و نقشه TMU از نظر آماری اختلاف معنی داری وجود ندارد. هم چنین، نتایج نشان داد در هر دو آزمون، بین نقاط شاهد و نقشه Geopedology از نظر آماری اختلاف معنی دار وجود دارد. این امر با نتایج به دست آمده در بررسی دقت در هر دو نقشه پسرفت هم خوانی داشت.

توسعه مناطق مسکونی و شهری در حاشیه رودخانه ها، تغییر کاربری اراضی زراعی به اراضی مسکونی باعث می گردد که رفتار هیدرولوژیکی حوضه های آبخیز شهری نسبت به حوضه های طبیعی، غیرعادی و نامنظم باشد. در این تحقیق رفتار سیلاب درون شهری بیرجند واقع در حوضه شاهرود مطالعه گردید. حوضه شاهرود در سال های اخیر تغییر کاربری های زیاد غیر کارشناسی داشته است. در این راستا در ابتدا با توجه به تصاویر ماهواره ای، کاربری اراضی و بازدیدهای میدانی شماره منحنی رواناب مدل SCS تعیین گردید. در ادامه پس از برداشت مشخصات هندسی رودخانه اصلی و سازه های هیدرولیکی آن نظیر پل ها، با استفاده از مدل HEC-HMS دبی سیلاب حوضه شبیه سازی گردید. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که دوره بازگشت های 25 و 100 سال به ترتیب منجر به وقوع دبی های اوج سیلاب به میزان 63/207 و 56/463 متر مکعب بر ثانیه می شوند. نتایج شبیه سازی سیلاب با دوره بازگشت 25 ساله نشان می دهد که این سیلاب ماکزیمم جریانی است که مقاطع و سازه های هیدرولیکی رودخانه، قادر به عبور آن می باشند، بنابراین در راستای کاهش خطرات ناشی از سیلاب در شهر بیرجند، توجه بیشتر به افزایش پتانسیل عبور سیلاب رودخانه ضروری می باشد.

عناصر نادر خاکی (REE) در میان عناصر کمیاب کمترین انحلال دارند و بنابراین نسبت به دیگر عناصر طی فرایند هوازدگی تحرک کمتری دارند و همچنین خصوصیات REE به طور عمده وابسته به منشأ می باشد. در این تحقیق 73 نمونه سطحی در قالب رخساره های ژئومورفولوژی تیپ های واحد دشت سر به منظور مقایسه مقادیر REE و شاخص های REE و اندازه گیری ترکیبات اصلی و محاسبه شاخص شیمیایی تغییر از رخساره های مختلف جمع آوری گردید. به منظور مقایسه رخساره های مختلف از آزمون دانکن و آنالیز تجزیه واریانس (anova) استفاده شد. نتایج نشان داد که بین رخساره های مختلف از نظر مقادیر عناصر یتربیوم (Yb)، اربیوم (Er)، هولمیوم (Ho)، یوروپیوم (Eu)، پراسئودیمیوم (Pr)، سریوم (Ce) و لانتانیوم (La) و شاخص های (∑ REE، Eu/Eu ï ، (Gd/Yb)n و (La/Yb)n) در سطح 1 درصد و از نظر مقادیر نئودیمیوم (Nd) و شاخص Nd/Yb در سطح 5 درصد اختلاف معنی دار می باشد و از نظر مقادیر عناصر دیسپروسیوم (Dy)، لوتیتیوم (Lu)، تولیوم (Tm)، تربیوم (Tb)، ساماریوم (Sm) و گادولینیوم (Gd) و شاخص (La/Sm)n اختلاف معنی داری مشاهده نگردید. بیشترین و کمترین r همبستگی به ترتیب بین شاخص های Eu/Eu* و (La/Yb)n و شاخص های (Gd/Yb)n و (La/Sm)n وجود دارد و هم چنین بیشترین و کمترین r همبستگی به ترتیب بین Fe2O3+Mg /Al2O3 و Nd و CaO – Nd بدست آمد. مقدار CIA در اکثر نمونه ها کمتر از 55 می باشد که نشان دهندة اینست که هوازدگی در منطقه مورد مطالعه وجود ندارد.

مقدار تولید علوفه در مرتع در زمان های مختلف فصل چرا و در ماه های مشابه سال های مختلف متفاوت است. در شرایط کنونی ظرفیت چرا برای یک بار در طول فصل چرا که مصادف با بیشینه ی رشد گیاهان مرتعی است محاسبه می شود. این امر سبب می شود شمار دام بیش تری در طول فصل چرا وارد مرتع شده و در نتیجه موجب تخریب بیش تر مرتع می گردد. چون امکان اندازه گیری تولید مرتع در ماه های مختلف فصل چرا در هر سال میسر نیست، بنابراین، لازم است مقدار علوفه ی تولید شده در ماه های فصل چرا و در چند سال اندازه گیری و بر اساس آن ظرفیت چرای درازمدت گونه های کلیدی مرتع محاسبه گردد. هدف این بررسی، تعیین تغییرات فصلی تولید و مصرف علوفه ی گونه ی Chrysopogon aucheri (Boiss. ) Stapf در ماه های فصل رویش در سال های مختلف است. این پژوهش در تیپ گیاهیِ Gymnocarpos decander-Euphorbia larica در ارتفاع 265 متر از سطح دریا در منطقه ی جونگان گنو در 40 کیلومتری بندر عباس، به مدت 4 سال اجرا شد. برای این منظور تولید پایه های این گونه در داخل قطعه ی محصور شده ی یک هکتاری، با فواصل یک ماهه تا رکود رشد گیاه اندازه گیری شد. در بیرون قطعه ی محصور نیز میزان باقیمانده ی تولید پایه های انتخاب شده نیز اندازه گیری و از تفاضل آن از تولید در داخل قرق، میزان مصرف گونه تعیین شد. علوفه ی تولید و مصرف شده در هوای آزاد خشک و با نرم SAS آنالیز شد. نتیجه ی بررسی نشان داد که به سبب تغییر پذیری بالای بارندگی ماهانه و سالانه در منطقه، تولید و مصرف علوفه ی این گونه در ماه ها و سال های مختلف، در سطح 1% اختلاف معنی داری با یکدیگر دارند.

شناسائی و ارزیابی عوامل مؤثر در بیابان زایی و تعیین مناطق مبتلا به این معضل از ضروریات امر در هر منطقه می باشد. یکی از مناسبترین روش ها جهت ارزیابی بیابان زایی روش فائو و یونپ می باشد که در آن فرآیندهای متعددی جهت ارزیابی بیابان زایی بررسی و مطالعه می گردند. زوال پوشش گیاهی، فرسایش آبی، فرسایش بادی، افت کمّی و کیفی منابع آب و شور شدن خاک به همراه فشار دام و جمعیت بر روی محیط زیست فرآیندهای اصلی مورد مطالعه در این تحقیق بودند. دوره زمانی ارزیابی یک دوره ی 20 ساله (87-1368) و با توجه به قدیمیترین اطلاعات، عکس های هوائی و تصاویر ماهواره ای موجود انتخاب شد. برای ارزیابی هر فرآیند چندین شاخص در نظر گرفته شده و با برداشت های میدانی و مطالعات کتابخانه ای شاخص های منتخب ارزیابی و امتیازدهی شدند. چهار کلاس ناچیز، متوسط، شدید و خیلی شدید نیز جهت تفکیک درجات بیابان زایی در نظر گرفته شد. هر یک از فرآیندها از سه جنبه وضعیت کنونی، سرعت و استعداد طبیعی بیابان زایی بررسی شدند. نقشه های بیابان زایی از جنبه های مذکور در محیط GIS ترسیم و جهت تهیه ی نقشه نهایی بیابان زایی تلفیق گردیدند. بر اساس نتایج حاصله در حوزه ی آبخیز شازند به ترتیب 116466 هکتار (20%) اراضی در کلاس ناچیز، 273240 هکتار (48%) در کلاس متوسط و 179123 هکتار (32%) در کلاس شدید بیابان زایی قرار دارند. بیابان زایی شدید عمدتاً در اراضی با شیب 30-15 درصد و دارای پوشش گیاهی فقیر مشاهده شد. فرسایش آبی و زوال پوشش گیاهی عوامل اصلی بیابان زایی و فشار چرای دام علت اصلی افزایش سرعت تخریب اراضی در این منطقه می باشد.

به منظور بررسی وضعیت خشکسالی استان یزد و برنامه ریزی در جهت کاهش خسارات حاصل از آن باید نقشه های پهنه-بندی خشکسالی تهیه گردد. بدین منظور در این مطالعه بعد از محاسبه شاخص بارش استاندارد در مقیاس های 6 و 12 ماهه در 39 ایستگاه هواشناسی واقع در استان یزد، جهت تخمین و میان یابی پارامتر شاخص بارش استاندارد اسفند سال 1389، از روش های کریجینگ و عکس فاصله وزنی با درجات 1 تا 5 استفاده شد. سپس با استفاده از روش ارزیابی متقاطع، مجذور میانگین خطای تخمین، میانگین مطلق اشتباهات، ضریب تبیین ((R2خطای نقشه ها برآورد گردید و بهترین روش میان یابی انتخاب گردید. نتایج حاصل نشان داد که در مقیاس 6 ماهه روش عکس فاصله وزنی با توان 3 و در مقیاس12 ماهه با توان2 دقت بالاتری را در پهنه بندی خشکسالی در منطقه مورد مطالعه نشان می دهند. همچنین طبقه-بندی کلاس شدت خشکسالی نشان داد که در مقیاس 6 ماهه و 12 ماهه بیشترین مقدار مساحت استان در پهنه خشکسالی ها از نوع خفیف می باشد، این در حالی است که با افزایش گام زمانی از شدت ترسالی در شمال استان کاسته شده و در جنوب استان نیز از حالت خشکسالی شدید به حالت متوسط گرایش پیدا می کند.

ویژگی های هیدرولیکی خاک در مدیریت اراضی تحت کشت نیشکر نقش به سزایی دارد. هدف از این تحقیق برآورد نقطه ای منحنی مشخصه ی رطوبتی خاکبااستفاده شبکه ی عصبی مصنوعیوبهینه سازیآنبا الگوریتم ژنتیک می باشد. بدین منظور براساس ویژگی های مدیریت اراضی، درصد مواد آلی، بافت خاک، هدایت الکتریکی و درصد سدیم جذب سطحی شده، 4 واحد کاری در کشت و صنعت های دعبل خزاعی، امیر کبیر، کارون و هفت تپه انتخاب شد. در مجموع تعداد 310 نمونه خاک از دو عمق 40-0 و 80-40 سانتی متری نیمرخ خاک به طور تصادفی برداشت گردید. در این پژوهش پنج مدل به شکل سلسله مراتبی به وسیله ی شبکه ی عصبی مصنوعی برای برآورد نقطه ای منحنی مشخصه ی رطوبتی خاکمورد پی ریزی و ارزیابی قرار گرفت. جهت بررسی کارآیی مدل ها از ضریب همبستگی اسپیرمن (R)، متوسط مربعات خطای نرمال شده (NMSE) و متوسط خطای مطلق (MAE) استفاده شد. از آن جا که انتخاب هر یک از پارامترهای متغیر شبکه ی عصبی مستلزم آزمون و خطاهای مکرر و در نتیجه آموزش تعداد زیادی شبکه با ساختار مختلف بود، از روش الگوریتم ژنتیک برای بهینه یابی این پارامترها استفاده شد و کارایی این روش در بهینه سازی شبکه ی عصبی بررسی گردید. نتایج نشان داد، شبکه ی عصبی در مدل سازی و برآورد نقطه ای منحنی مشخصه ی رطوبتی خاکاز دقت بالایی برخوردار است (054/0NMSE=، 019/0MAE=، 963/0R=). همچنین تلفیق شبکه ی عصبی با الگوریتم ژنتیک، جهت بهینه سازی شرایط اجرایی آن، مثبت ارزیابی گردید و روش تلفیقی در تمامی موارد برتری خود را نسبت به اجرای شبکه ی عصبی بدون بهینه سازی نشان داد (015/0NMSE=، 01/0MAE=، 985/0R=).