پژوهش های آبخیزداری
سال:1390 | دوره:24 | شماره:3 (پیاپی 92) |تعداد مقالات:10

در این تحقیق آزمایشگاهی به منظور کنترل رسوب در دهانه آبگیر از صفحات مستغرق مرکب استفاده گردید. صفحات مستغرق مرکب به عنوان فکر جدید از ترکیب صفحات مستغرق سطح جریان با صفحات مستغرق کف ایجاد می شوند. آزمایش ها به تعداد 52 مورد در یک فلوم 17 متری به عرض 1 متر با یک کانال آبگیر افقی به طول 2.53 متر و عرض 40 سانتیمتر و با زاویه آبگیری 90 درجه در آزمایشگاه هیدرولیک انجام گردید. کنترل رسوب ورودی به دهانه آبگیر در دبی ها و نسبت های مختلف آبگیری تحت شرایط استفاده از صفحات مستغرق کف در آرایش منظم و استفاده از صفحات مستغرق مرکب با سه ارتفاع صفحه سطحی مختلف بررسی شد. نتایج نشان می دهد که در بین گزینه های مختلف صفحات مستغرق مرکب، گزینه صفحات مستغرق مرکب با) CH–0.5 پارامتر مشخصه ارتفاع صفحه سطحی) توانست عملکرد بهتری در کنترل رسوب ورودی به آبگیر داشته باشد. این گزینه در نسبت آبگیری 8 درصد بطور کامل از ورود رسوبات به دهانه آبگیر جلوگیری نمود و در نسبت آبگیری 16 درصد نیز عملکرد بهتری در مقایسه با سایر گزینه ها داشت. با توجه به اینکه صفحات مستغرق مرکب توانسته اند همانند صفحات مستغرق با آرایش موازی رسوبات ورودی به آبگیر را کاهش دهند، انجام تحقیقات بیشتر در راستای امکان سنجی افزایش کارایی آنها در مقایسه با صفحات مستغرق با آرایش موازی قابل توصیه است.

نفوذپذیری یکی از مهمترین پارامترهای فیزیکی خاک و تابع مشخصات فیزیکی و شیمیایی آن است. این پارامتر کاربردهای فراوانی در طرح های آبیاری و زهکشی دارد. با توجه به هزینه های بالای آزمایشات نفوذپذیری، تخمین این پارامتر بر اساس مشخصات زودیافت خاک به روش های مختلف مورد توجه محققان قرار گرفته است. از سوی دیگر عدم دقت در بررسی و تعیین بهترین معادلات انطباق ریاضی حاکم بین نفوذپذیری و مشخصات فیزیکی و شیمیایی خاک، موجب استفاده از معادلات و برآوردهای غیرصحیح خواهد شد. در تحقیق حاضر در یک مطالعه موردی ضمن انجام آزمایشات مزرعه ای و آزمایشگاهی لازم، مقادیر نفوذپذیری و مشخصات فیزیکی و شیمیایی خاک های مورد مطالعه تعیین و سپس روابط ریاضی حاکم و ضرایب همبستگی هم ارز و غیر هم ارز مربوطه محاسبه و مقایسه شده است. هدف این مقاله ارائه نتایج مربوط به ارتباط مقادیر شدت نفوذ نهایی خاک ها با پارامترهای فیزیکی و شیمیایی آنها و مقایسه نتایج همبستگی های هم ارز و غیر هم ارز به منظور ارائه اهمیت بهترین معادله انطباق ریاضی می باشد. بر اساس نتایج بدست آمده، بهترین معادلات انطباق ریاضی بر پایه ضرایب همبستگی هم ارز شده بین مقادیر نفوذپذیری نهایی به ترتیب با هدایت الکتریکی در حالت توانی و با ضریب 54 درصد، با مقدار سدیم در حالت خطی با ضریب 40 درصد و با مجموع کلسیم و منیزیم در حالت نمایی و با ضریب42  درصد وجود دارد. وضعیت عمومی خاک های مطالعه شده نشان می دهد که نفوذپذیری آنها بیشتر از آنکه تابع مشخصات فیزیکی باشد، تابع مشخصات شیمیایی است. همچنین بین هر یک از پارامترهای تخلخل، چگالی ظاهری و اسیدیته خاک ها با سرعت نفوذ نهایی به ترتیب بهترین معادلات ریاضی حاکم در حالت های لگاریتمی، توانی و لگاریتمی و با ضرایب همبستگی هم ارز شده  38درصد،  35درصد و 35 درصد مشاهده شد. این در حالی است که بر اساس روش متداول استفاده از ضرایب همبستگی غیر هم ارز نتایج کاملا متفاوتی حاصل شده است.

مطالعه حرکت آنیون ها در خاک به دلیل آبشویی سریع و عدم جذب توسط ذرات خاک و رسیدن به آب های زیرزمینی، اهمیت ویژه ای دارد. برومید از جمله یون هائی است که به راحتی شسته شده و به دلیل این خاصیت، به عنوان ردیاب حرکت آب و املاح در خاک مورد توجه قرار گرفته است. لذا این تحقیق به منظور شبیه سازی حرکت یون برومید در ستون های دست خورده خاک (10 سانتی متر قطر و 25 سانتی متر ارتفاع) در دو بافت شن لومی و لوم شنی توسط مدل HYDRUS-1D انجام شد. یون برومید (از منبع برومید پتاسیم) در سه سطح 10، 20 و 30 میلی گرم بر کیلوگرم خاک و در 6 تکرار به ستون های خاک جهت آزمایش آبشویی اضافه گردید. آبشویی برومید تا 4 حجم خلل و فرج انجام و غلظت برومید در زه آب خروجی اندازه گیری شد. انتقال برمید در خاک لوم شنی آهسته تر از خاک شن لومی بود. آنالیز حساسیت مدل نشان داد، کمترین تاثیر مربوط به ضریب پخشیدگی در آب بود که افزایش میزان آن، حداقل تاثیر را بر غلظت پیش بینی شده زه آب خروجی خاک های مورد مطالعه داشت، در حالی که مدل بیشترین حساسیت را نسبت به تغییرات رطوبت اشباع نشان داد. مدل HYDRUS-1D پیش بینی خوبی از غلظت برمید در زه آب نشان داد (ضریب تبیین بیشتر از 90 درصد). معادله) NECDE معادله جریان روان-پخشیدگی غیر تعادلی) پیش بینی بهتری از حرکت برومید در خاک نسبت به معادله) CDE معادله جریان روان-پخشیدگی) نشان داد.

بخش گسترده ایی از پوشش گیاهی مناطق خشک بر روی اراضی کوهستانی واقع شده است. کوهستان های مناطق خشک در اکثر مواقع به صورت توده سنگی، برونزد سنگی و یا دارای قشر بسیار نازکی از خاک می باشند. این تحقیق بر روی دو واحد سنگی گرانیتی و آندزیتی انجام شد. اندازه گیری پارامترهای لازم در دو بخش میدانی و آزمایشگاهی صورت گرفت. مطالعات میدانی به طور کلی شامل اندازه گیری میزان پوشش گیاهی در شیب و جهات مختلف، اندازه گیری درجه هوازدگی و اندازه گیری تخلخل سطحی ناشی از درزه و شکاف شامل اندازه گیری تعداد درزه در سه بعد عرض، عمق و طول در سه مقیاس کوچک، متوسط و بزرگ می باشد. اقدامات لازم جهت تعیین فاکتورهای خاک شناسی شامل کلسیم، منیزیم، هدایت الکتریکی، مواد آلی، فسفر، پتاسیم، کربنات کلسیم، بافت خاک و سنگریزه نیز در آزمایشگاه صورت گرفت. نتایج حاصل نشان داد که از نظر میزان پوشش گیاهی در بین واحدهای مذکور در سطح 5 درصد اختلاف معنی داری وجود ندارد، اما از لحاط خصوصیات فیزیکی بین آنها تفاوت هایی وجود دارد. همچنین ما نتیجه گرفتیم که بین میزان پوشش گیاهی و تعداد درزه دارای عرض بزرگ و متوسط، عمق بزرگ و طول بزرگ رابطه مستقیم و معنی داری در سطح 1 درصد وجود دارد. در پایان می توان گفت که نتایج ما بیانگر رابطه مستقیم بین افزایش ابعاد درزه با افزایش میزان پوشش گیاهی بود.

برای تخمین سیلاب در مناطق فاقد اطلاعات می توان از روش های مختلف استفاده نمود. اما از بین آن ها تنها روش های منتهی به تهیه آب نگار قادرند جزئیات دقیقی از خصوصیات سیل را ارائه نمایند. برای تهیه آب نگار واحد نیاز به آمار و اطلاعات بارندگی و روان آب در حوزه آبخیز می باشد. تهیه آب نگار واحد برای کلیه رگبارهای یک حوزه آبخیز کار ساده ای نیست و نیاز به صرف وقت، هزینه و امکانات زیاد دارد. هم چنین محدودیت های مختلف نظیر کافی نبودن ایستگاه های آب سنجی و مشکل بودن جمع آوری داده های هیدرومتری، استفاده از مدل های هیدرولوژیکی ساده و مبتنی بر متغیرهای زودیافت برای برآورد آب نگار سیلاب بسیار کارآ و منطقی به نظر می رسد. در همین راستا تحقیق موجود درصدد تهیه آب نگار واحد مصنوعی با استفاده از داده های بارندگی و از طریق بررسی ارتباط آب نگار واحد 2 ساعته و خصوصیات باران در حوزه آبخیز معرف کسیلیان بوده است. برای این منظور به ترتیب 15، 9 و 12 ویژگی باران، آب نگار واحد و شاخص های زمانی رابط بین باران نگار و آب نگار واحد برای 23 رگبار به شکل های مختلف رگرسیون دو و چند متغیره مدنظر قرار گرفت. نتایج ضمن تایید امکان تهیه آب نگار واحد 2 ساعته با استفاده از مولفه های باران نگار نشان دهنده بیش ترین مشارکت زمان وقوع بیشینه شدت 30 دقیقه و دوام بارش در شبیه سازی آب نگار واحد بوده است.

تخمین تغییرات مکانی و زمانی رسوب در رودخانه ها در بسیاری از مطالعات مربوط به آبخیزداری، فرسایش و رسوب، طراحی سازه های کنترل رسوب، مهندسی رودخانه، کیفیت آب و حفاظت آب و خاک ضروری است و لذا ارائه روش مناسب برای پیش بینی آنها بسیار حائز اهمیت می باشد. با توجه به اهمیت تغییرات زمانی رسوب، تحقیق حاضر به منظور شبیه سازی رسوب نگارها با استفاده از مدل زمان- مساحت در زیرحوزه آبخیز چهل گزی در بالادست سد قشلاق در استان کردستان انجام شد. به منظور تهیه رسوب نگارها، حوزه مورد مطالعه به هفت بخش هم زمان تمرکز تقسیم گردیده و رسوب انتقال یافته به خروجی حوزه با استفاده از مفهوم نسبت تحویل رسوب که حاصل تقسیم شیب بخش هم زمان تمرکز گیرنده (پایاب) به شیب بخش هم زمان تمرکز دهنده (سراب) می باشد، روندیابی و سپس نقش تجمعی بخش های مختلف هم زمان تمرکز در توزیع زمانی رسوب محاسبه گردید. مقایسه رسوب نگارهای تخمینی به دست آمده از مدل زمان-مساحت برای 11 رگبار مربوط به فصول پاییز و زمستان 1385 و بهار 1386 با رسوب نگارهای مشاهده ای متناظر نشان دهنده نتایج غیرقابل قبول مدل مذکور در برآورد رسوب معلق در محل خروجی حوزه و لزوم واسنجی آن برای منطقه مورد مطالعه بود. حال آن که تخمین رسوب کل تولیدی هر رگبار پس از اعمال واسنجی، با خطای تخمین و تایید به ترتیب 29.05 و 38.40 درصد امکان پذیر بود.

گیاه درمنه دشتی متعلق به خانواده Asteraceae بوده که در مناطق خشک و نیمه خشک انتشار می یابد، این گونه به خشکی مقاوم بوده و نقش مهمی را در حفاظت خاک در مناطق بیابانی و خشک دارد. هدف از این مطالعه، بررسی تنش خشکی بر رفتار جوانه زنی و ویژگی های مورفولوژیکی گیاه چه درمنه دشتی (Artemisia sieberi Besser.) می باشد. به منظور ارزیابی اثر تیمار خشکی بر جوانه زنی و ویژگی های مرفولوژیکی گیاه چه گیاه درمنه، ابتدا برای سپری شدن دوره خواب، بذور 9 روز در دمای صفر تا 5 درجه سانتی گراد پیش سرمادهی شدند. جوانه زنی در پتری دیش با تیمار تنش خشکی در سطوح خشکی صفر (شاهد)، 2-، 4- و 6- بار با استفاده از محلول پلی اتیلن گلیکول، در قالب طرح کاملا تصادفی آزمایش شده و با نرم افزار آماری SAS صفات جوانه زنی و ویژگی های مرفولوژیکی گیاه چه تجزیه و تحلیل شد. نتایج این آزمایش نشان داد که پتانسیل آب بر سرعت و درصد جوانه زنی، طول ساقه چه و ضریب آلومتری تاثیر معنی داری در سطح یک درصد دارد، به طوری که با کاهش پتانسیل آب در اثر تنش خشکی، درصد و سرعت جوانه زنی به ترتیب 45 و 25 درصد کاهش و طول ساقه چه 0.6 سانتی متر و ضریب آلومتریک 0.13 نسبت به شاهد کاهش یافت، ولی طول ریشه چه نسبت به سایر صفات اندازه گیری شده از حساسیت کمتری نسبت به تنش خشکی برخوردار بود و در سطح 5 درصد معنی دار می باشد، به طوری که با افزایش تنش تا 6- بار طول ریشه چه افزایش می یابد و بعد از آن کاهش می یابد.

یکی از مشکلات اصلی آبپاش تفنگی ایجاد سله و تخریب لایه سطحی خاک است. لذا در این تحقیق اثر آبیاری بارانی با آبپاش تفنگی سیار بر روی سطح خاک لخت از نظر نفوذ آب و فرسایش و تغییر خصوصیات فیزیکی خاک در قطعه ای از اراضی تحقیقاتی کرکج وابسته به دانشگاه تبریز ارزیابی گردید. آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملا تصادفی و متشکل از دو نوع آبپاش تفنگی (خارجی ساخت شرکت باور اتریش مدل 85- DT280و ایرانی ساخت شرکت توسعه و صنعت آذربایجان مدل 85- (TSA300و سه ترکیب فشار آب و سرعت حرکت آبپاش (فشار 7 بار و سرعت 26 متر در ساعت، فشار 8 بار و سرعت 28 متر در ساعت، فشار 9 بار و سرعت 28 متر در ساعت) در سه تکرار بود. هدف از این طرح ارزیابی اثر سوء ضربات آب پس از آبیاری بر خصوصیات خاک بود. پس از آزمایش، صفاتی نظیر ضخامت سله، نفوذ آب به خاک، چگالی ظاهری خاک و فرسایش خاک حاصله از آبیاری با آبپاش تفنگی سیار اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که آبیاری با آبپاش تفنگی سیار از طریق ایجاد سله و تراکم در سطح خاک باعث افزایش چگالی ظاهری خاک گردید. ولی اثر تیمارهای مختلف روی چگالی ظاهری در سطح پنج درصد معنی دار نبود. میانگین ضخامت سله تشکیل شده بر روی سطح خاک با فاکتورهای مختلف شامل دو آبپاش، سه سطح فشار و سرعت حرکت آبپاش در سطح یک درصد اختلاف معنی دار داشتند. بیشترین و کمترین میانگین ضخامت سله به ترتیب در آبپاش ایرانی با فشار 7 بار و سرعت حرکت 26 متر در ساعت و آبپاش اتریشی با فشار 9 بار و سرعت حرکت 28 متر در ساعت بدست آمد. میانگین سرعت نفوذ نهایی با فاکتورهای مختلف در سطح یک درصد معنی دار بود. حداکثر و حداقل متوسط سرعت نفوذ نهایی به ترتیب مربوط به آبپاش اتریشی با فشار 9 بار و سرعت حرکت 28 متر در ساعت و آبپاش ایرانی با فشار 7 بار و سرعت حرکت 26 متر در ساعت بود.

پایش مکانی و زمانی سطوح پوشیده شده از برف و آب معادل برف از اهمیت زیادی در مدیریت حوزه های آبخیز برخوردار است. تحقیق حاضر با هدف مقایسه سطح پوشش برف در تصاویر ماهواره نوآ و سنجنده مودیس در حوزه آبخیز طالقان انجام شده است. بدین منظور 14 تصویر همزمان ماهواره نوآ و سنجنده مودیس مربوط به سالهای 2003، 2004، 2005 و 2006 از سازمان فضایی ایران دریافت گردید و سطح پوشش برف در هر یک از تصاویر استخراج و تصاویر با همدیگر مقایسه گردید. نتایج نشان داد که خطای برآورد مساحت پوشش برفی در تصاویر ماهواره نوآ نسبت به سنجنده مودیس به طور متوسط 57.97 درصد و در دامنه بین 3.87 درصد تا 267.42 درصد است. از نظر هم پوشانی پوشش برف استخراج شده، هر دو تصویر دارای هم پوشانی خوبی بوده به طوری که می توان اذعان نمود که درصد هم پوشانی دو تصویر صددرصد می باشد.

شناسایی مناطق مستعد وقوع زمین لغزش از طریق پهنه بندی خطر با مدل های تجربی مناسب، یکی از اقدامات اولیه در کاهش خسارت احتمالی و مدیریت خطر در حوضه های آبخیز کشور محسوب می شود. در این تحقیق ابتدا، عوامل نه گانه شیب، جهت، ارتفاع، بارندگی، فاصله از جاده، فاصله از گسل، فاصله از شبکه زهکشی، کاربری اراضی و سنگ شناسی به عنوان عوامل موثر در وقوع زمین لغزش های منطقه تشخیص داده شدند. بعد از تهیه این لایه ها در سامانه اطلاعات جغرافیایی(GIS) ، نقشه پراکنش زمین لغزش حوضه آبخیز با استفاده از تفسیر عکس های هوایی و مطالعات میدانی تهیه گردید. سپس پهنه بندی خطر زمین لغزش با دو روش ارزش اطلاعاتی (WINF) و روش پیشنهادی گوپتا و جوشی (LNRF) صورت گرفت. در نهایت به منظور ارزیابی کارایی و انتخاب مدل مناسب برای پهنه بندی خطر زمین لغزش در حوضه آبخیز مورد مطالعه، از روش شاخص زمین لغزش استفاده گردید. بر اساس این شاخص، در روش ارزش اطلاعاتی 79.8 درصد و در روش پیشنهادی گوپتا و جوشی حدود 58.5 درصد زمین لغزش ها در طبقه های پر خطر و خیلی پر خطر اتفاق افتاده اند؛ بنابراین، روش ارزش اطلاعاتی به لحاظ داشتن انطباق بیشتر زمین لغزش ها با پهنه خطر بالا و همچنین توانایی در تفکیک طبقه های خطر، کارایی بهتری نسبت به روش پیشنهادی گوپتا و جوشی در پهنه بندی خطر زمین لغزش در حوضه آبخیز تلخاب ایلام دارد و از بین عوامل نه گانه موثر، عامل زمین شناسی بیشترین تاثیر را در وقوع زمین لغزش ها داشته است؛ چون حدود 50 درصد زمین لغزش ها در آبرفت های کواترنری که نسبت به زمین لغزش بسیار آسیب پذیر است، رخ داده است.