پژوهش های آبخیزداری
سال:1394 | دوره:28 | شماره:108 |تعداد مقالات:10

در طراحی بهینه حوضچه آرامش برای کاهش طول و هزینه سازه از مستهلک کننده های مختلفی مانند بلوک کف و آب پایه درکف حوضچه و پای سرریز استفاده می شود تا پرش به پای سرریز نزدیکتر شود. در این مطالعه برای کاهش فاصله پنجه سرریز تا شروع پرش ازمانع بلوک کف با ترکیب هفت شکل مختلف استفاده شد. در این آزمایش ها از سرریز اوجی با سه ارتفاع (6، 5 و4 سانتی متر) و برای هر سرریز چهار شیب پایین دست (صفر، 0.010، 0.007 و 0.005) و برای هر شیب هفت مانع با شکل های مختلف و برای هر مانع شش دبی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش ها نشان داد که در مجموع به کارگیری بلوک کف در حوضچه آرامش باعث کاهش عمق ثانویه، فاصله پنجه سرریز تا ابتدای پرش، طول پرش و افزایش افت انرژی و بهبود خصوصیات هیدرولیکی پرش می شود. در بین شکل بلوک های کف، مانع کف به شکل w90 بیشترین تاثیر را دارد. به طوری که طول فاصله پنجه سرریز تا شروع پرش را نسبت به حالت بدون مانع 65 درصد کاهش داده است.

یکی از مسائل مهم در مدیریت آبخیز، تعیین وضعیت کیفیت آب زیرزمینی می باشد. هدف این پژوهش بررسی تغییرات مکانی برخی ویژگی های کیفی آب های زیرزمینی دشت کرمان با استفاده از روش های زمین آماری بود. در این تحقیق از داده های کیفیت آب زیرزمینی شامل کلسیم، منیزیم، سدیم، بیکربنات، سولفات، سختی آب، اسیدیته، هدایت الکتریکی، نسبت جذب سدیم و کل املاح محلول مربوط به بهار 1388 استفاده گردید. به منظور مدل سازی تغییرات مکانی کیفیت آب زیرزمینی از میان یابی به روش های کریجینگ، کوکریجینگ و روش های وزنی معکوس فاصله (IDW) و نرمال فاصله (NDW) استفاده شد. مناسب ترین روش میان یابی از طریق مجذور میانگین مربعات خطا، میانگین خطای مطلق و همچنین ضریب همبستگی پیرسون تعیین گردید. نتایج نشان داد که بهترین مدل برازش داده شده برای منیزیم و اسیدیته خطی آستانه بود در حالی که برای سایر متغیرها، مدل گوسی بهترین برازش را داشت. وابستگی مکانی برای بیکربنات و اسیدیته در حد متوسط و برای سایر ویژگی های مورد مطالعه قوی بود. روش کریجینگ با ضریب همبستگی پیرسون بین 0.695 تا 0.851، به عنوان بهترین روش تخمین زمین آماری برای پارامترهای کیفی آب زیرزمینی انتخاب شد. علاوه بر روش کریجینگ، برای همه پارامترهای مورد مطالعه به غیر از هدایت الکتریکی و کل املاح محلول، دو روش IDW و NDW تخمین قابل قبولی داشتند. برای تخمین هدایت الکتریکی و کل املاح محلول بعد از روش کریجینگ، روش کوکریجینگ نیز مناسب بود. نتایج حاصل از نقشه های تولید شده نیز نشان داد که مقدار بیکربنات از جنوب به شمال و اسیدیته از شمال به جنوب منطقه افزایش می یابد، ولی مقدار سایر خصوصیات در شرق کمترین میزان بود و به سمت غرب افزایش نشان داد.

در زمان احداث جاده، ماشین آلات راهسازی آسیب شدیدی به پوشش گیاهی می زنند. با حذف پوشش طبیعی، عرصه به ویژه در جاده های کوهستانی دچار فرسایش تشدیدی می شود. این مساله در ایران کمتر مورد توجه قرار گرفته است. یکی از مدل های معرفی شده برای کمی سازی تولید رسوب ناشی از جاده، مدل WARSEM است که برای برآورد میزان متوسط سالیانه تولید رسوب در 12 کیلومتر جاده کوهستانی حوضه بالادست وردآورد، استان تهران، استفاده شد. پیش نیاز برآورد دقیق در هر مطالعه ای، جمع آوری اطلاعات کافی از تمام جامعه آماری (در اینجا طول جاده) است که زمان و هزینه زیادی می طلبد. یک راه جایگزین، کاربرد روش های نمونه گیری آماری است. با انتخاب و بررسی تعدادی عضو جامعه (در اینجا قطعه هایی از جاده) می توان با صرفه جویی در هزینه و زمان جمع آوری داده های صحرایی، تولید رسوب را برآورد کرد. با این ملاحظات، در این پژوهش، ابتدا اندازه مناسب نمونه (تعداد قطعه جاده) با استفاده از معادله کوکران معادل 17 قطعه یکصد متری محاسبه و سپس، با استفاده از روش نمونه گیری سیستماتیک محل آن ها معین شد. در ادامه، عاملهای مورد نیاز مدل مانند عرض جاده، شیب دیواره ها، جنس سنگ ها و میزان پوشش سطحی در دو دیواره خاکبرداری و خاکریزی در محل قطعه های منتخب اندازه گیری و مقدار تولید رسوب برآورد شد. نتایج نشان داد که میزان تولید رسوب برآوردی توسط مدل تقریبا برابر 3384 تن در سال، معادل 157 تن بر هکتار در سال در محدوده تحت اثر جاده می باشد. از این میزان، 989 تن در سال مربوط به دیواره خاکبرداری و 2317 تن در سال نیز مربوط به دیواره خاکریزی است. همچنین، مشخص شد که سه عامل ارتفاع دیواره، پوشش سطحی و فرسایش پذیری سازند زمین شناسی منطقه، موثرترین عامل ها در تولید رسوب می باشد. اعتبارسنجی نتایج با استفاده از پارامتر خطای استاندارد برآورد کل، همچنین مقایسه با حجم واریزه پای دیواره خاکبرداری و آمار رسوب ارائه شده توسط سازمان راه و شهرسازی استان تهران انجام گرفت. نتایج نشان می دهد که به رغم بررسی حدود 14 درصد از طول جاده و صرفه جویی قابل توجه در زمان و هزینه، دقت آماری برآوردها مناسب است. با این همه اختلافاتی بین نتایج به دست آمده و آمار رسوب مشاهده ای وجود دارد که مهمترین دلیل آن عدم سنخیت دوره مشاهده ای کوتاه با میانگین طولانی مدت رسوب برآوردی با مدل است.

هدف از اجرای این تحقیق شناسایی تاثیر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک خاک بر روی رشد و تولید علوفه Artemisia sieberi می باشد. برای اجرای این پژوهش در 4 منطقه با فاصله های حدود 20-10 کیلومتری از یکدیگر قطعات یک هکتاری انتخاب و اطراف آنها حصارکشی شد. به منظور تعیین خصوصیات خاک محل اجرای طرح pH (واکنش خاک)، CaCo3 (کربنات کلسیم)، ESP (درصد سدیم تبادلی)، EC (هدایت الکتریکی)، C (کربن آلی) P (فسفر)، K (پتاسیم) و Ca (کلسیم) نمونه هایی از اعماق 45-0 و 80 - 45 سانتیمتر با چهار تکرار برداشت و مورد آنالیز قرا گرفت. بارانسنج هایی جهت اندازه گیری بارانهای روزانه در اطراف هر یک از محدوده های مورد پژوهش مستقر شد. سطح و تعداد پلات های نمونه برداری با توجه به نوع گونه و تغییرات پوشش گیاهی تعیین گردید. در هر واحد پژوهشی 4 ترانسکت 50 متر انداخته و در فاصله هر 10 متر و یک پلات 1×1 انداخته شد و همزمان با فصل رشد در خرداد ماه درصد پوشش تاجی، ارتفاع گیاه، قطر تاج، تراکم گونه ها، درصد خاک لخت، درصد سنگ و سنگریزه تعداد پایه های خشک شده، تعداد جوانه ها از سال 1382-1376 مورد اندازه گیری قرار گرفت. برای تعیین ضریب رگرسیون داده ها وارد نرم افزار SPSS گردید و با دستور regression مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. همچنین ضریب همبستگی با استفاده از نرم افزار MSTATC محاسبه گردید. متوسط تولید علوفه سالانه هر یک از مناطق پادگان خاش، دشت آبخوان، دو راهی کوشه و اسکل آباد در طول دوره تحقیق (1382-1376) به ترتیب برابر 172.8، 92.3، 67.1 و 97.5 کیلوگرم در هکتار برآورد شد. بررسی ضریب همبستگی متغیرها نشان داد که مقدار تولید علوفه با پتاسیم (r=0.886، P=0.073)، درصد شن (r=0.728، P=0.230) ضریب همبستگی قوی داشته، اما رابطه معنی داری ندارد. ولی با فسفر (r=0.993، P=0.001) و کربن (r=0.928، P=0.039) ضریب همبستگی بالایی دارد، علاوه بر آن اثر معنی داری نیز بر روی تولید علوفه دارند. محاسبه ضریب رگرسیون نشان داد که میزان تولید علوفه در منطقه پادگان خاش، دشت آبخوان، دوراهی کوشه و اسکل آباد به ترتیب تحت تاثیر کلسیم، شن، فسفر و درصد سدیم تبادلی قرار دارد.

هدف از این پژوهش مدل سازی پراکنش رویشگاه های مراتع چهار باغ استان گلستان است. به این منظور، نمونه برداری از پوشش گیاهی به روش سیستماتیک-تصادفی انجام شد. در هر تیپ رویشی، 3 ترانسکت 50 متری در نظر گرفته شد. در امتداد هر ترانسکت، 10 پلات یک متر مربعی در فواصل 5 متری قرار داده شد. در هر تیپ رویشی، 30 پلات و در مجموع کل تیپ ها 150 پلات انداخته شد. همچنین در ابتدا و انتهای هر ترانسکت در عمق 30-0 سانتی متر نمونه برداری از خاک انجام شد. خصوصیات خاک شامل میزان شن، میزان رس، میزان سیلت، آهک، ازت، ماده آلی، اسیدیته، هدایت الکتریکی اندازه گیری شد. از عوامل فیزیوگرافی شیب، جهت جغرافیایی و ارتفاع از سطح دریا در هر منطقه نمونه برداری ثبت شد. بعد از جمع آوری داده ها با استفاده از روش رگرسیون لوجستیک، رابطه بین حضور گونه های گیاهی و عوامل محیطی بررسی شد. برای ارائه نقشه پیش بینی پوشش گیاهی لازم است نقشه کلیه عوامل موجود در مدل ها تهیه شود، بنابراین، برای تهیه نقشه خصوصیات خاک از روش های زمین آمار استفاده شد. با استفاده از نقشه عوامل موجود در مدل ها، به کمک سیستم GIS، نقشه پیش بینی پراکنش هر گونه گیاهی تهیه شد. برای ارزیابی میزان تطابق نقشه پیش بینی با نقشه واقعی تیپ های گیاهی از شاخص کاپا استفاده شد. این ضریب در تیپ Artemisia aucheri برابر 0.80، در تیپ Festuca ovina-Astragalus gossypinus برابر 0.98، در تیپ Bromus tomentellus برابر 0.61 و در تیپ Bromus tomentellus-Festuca ovina برابر 0.57 می باشد که ارزیابی مدل حاکی از آن است تیپ Festuca ovina-Astragalus gossypinus دارای بیشترین دقت و تیپ Bromus tomentellus-Festuca ovina دارای کمترین دقت در تولید نقشه رویشگاه هاست.

هدایت هیدرولیکی اشباع یکی از مهم ترین و پرکاربردترین مولفه های ژئوتکنیکی می باشد. این مولفه تحت تاثیر خصوصیات سیال، توزیع منافذ و خصوصیات سطح ذرات خاک قرار دارد که تغییر در این عوامل باعث ایجاد تغییرات گسترده ای در آبگذری نمونه های مختلف می شود. تاکنون روابط تجربی مختلفی جهت تخمین ضریب آبگذری اشباع خاک های غیر چسبنده با توجه به نوع مصالح ارائه شده است. در این تحقیق هفت روش پر کاربرد شامل روش های ترزاقی، کوزنی –کارمن، چاپیوس و آبرتین، اصلاحی Navfac، شهابی و همکاران، بونیمپا و همکاران و چاپیوس مورد آزمون قرار گرفت. برای این منظور چهار نمونه خاک ماسه ای (R1 تا R4) با طیف نسبتا وسیعی از اندازه ذرات تهیه و به صورت المانی با حجم مشخص درون یک جعبه از جنس پلاکسی گلاس متراکم شد و تحت تاثیر ارتفاع هیدرو استاتیک آب در نقاط ارتفاعی 0.5، 1 و 1.5 متر قرار گرفت و جریان عبوری، فشار استاتیک اندازه گیری و خطوط پتانسیل و فریاتیک رسم گردید. در ادامه به کمک نتایج حاصل از اجرای مدل، دقت روابط نام برده بررسی شد. بطوریکه برای نمونه های مذکور به ترتیب ضریب آبگذری اشباع 0.0051، 0.048، 0.076 و 0.19 سانتیمتر بر ثانیه به دست آمد. با توجه به دامنه محدود استفاده از مولفه های ورودی، روش ارائه شده توسط شهابی و همکاران فقط برای نمونه R4 قابل استفاده بود، بنابراین این روش از تجزیه وتحلیل آماری حذف گردید. با مقایسه نتایج مدل آزمایشگاهی و معادلات پرکاربرد مشخص گردید بین روش های مختلف روابط کوزنی–کارمن و چاپیوس و آبرتین با بیشترین ضریب همبستگی و کمترین RE و RMSE دارای بالاترین دقت در تخمین ضریب آبگذری اشباع هستند که علت آن را می توان به استفاده از مولفه های موثر در معادله، به کاربردن دامنه گسترده ای از داده ها و مطالعات آزمایشگاهی دقیق نسبت داد. از طرفی روش بونیمپا و همکاران بیشترین انحراف را از مقادیر مشاهداتی نشان داد که علت آن را می توان حساسیت این مدل به مولفه نسبت پوکی (e) دانست، نتایج حاصل از انجام آزمایش با نسبت های پوکی مختلف نشان داد با افزایش نسبت پوکی درصد خطای روش بونیمپا و همکاران به صورت قابل ملاحظه ای افزایش می یابد.

در مطالعات مربوط به اثر چرای دام بر گیاهان مرتعی، خصوصیات اندام های هوایی و زیرزمینی باید به طور همزمان بررسی شوند. به همین دلیل با مطالعه ای در منطقه حفاظت شده بیجار، تاثیر شدت های مختلف چرایی بر بیوماس گیاهی گونه مرتعی Festuca ovina و رابطه بین بیوماس اندام هوایی و زیر زمینی مورد بررسی قرار گرفت. پس از تعیین سه منطقه نمونه برداری شامل منطقه قرق، منطقه چرای متوسط و منطقه چرای سنگین به عنوان تیمارهای مختلف چرای دام (درمجاورت یکدیگر) و با در نظر گرفتن خصوصیات توپوگرافی یکسان تیمارها، نمونه برداری از پوشش گیاهی در هر سه تیمار به روش تصادفی- سیستماتیک در قالب 20 پلات 1×1 متر مربعی و در طول 2 ترانسکت عمود بر یکدیگر به طول 100مترانجام شد. به منظور تعیین رابطه احتمالی میان وزن بیوماس اندام هوایی و اندام زیرزمینی در هر یک از تیمارها، از رگرسیون خطی ساده استفاده شد. تجزیه و تحلیل داده ها با نرم افزار SPSS، مقایسه داده ها در سه تیمار از طریق آزمون تجزیه واریانس یکطرفه و میانگین صفات مورد بررسی با آزمون دانکن مقایسه شدند. نتایج نشان داد که رابطه رگرسیونی معنی داری بین بیوماس اندام هوایی و زیر زمینی این گونه در تیمارهای مختلف چرایی برقرار است. هم چنین با افزایش شدت چرای دام سهم نسبی اندام هوایی کاهش و بر سهم نسبی اندام زیرزمینی افزوده شده است. سهم نسبی بیوماس اندام هوایی از بیوماس کل در تیمارهای قرق، چرای متوسط و چرای سنگین به ترتیب 63.0، 61.6 و 67 درصد و سهم اندام زیرزمینی 37.0، 38.5 و 33 درصد برآورد گردیده است نتایج بیانگر آن است که چرای دام باعث ایجاد اثر معنی دار کاهشی بر بیوماس اندام هوایی و زیرزمینی شده است. چرای شدید و چرای متوسط به ترتیب به میزان 83.1 و 51.1 درصد نسبت به منطقه قرق بیوماس اندام زیر زمینی را کاهش داده اند. هم چنین در بیوماس کل این گونه بین دو تیمار چرای شدید و چرای متوسط اختلاف معنی دار مشاهده نشد اما نسبت به تیمار قرق تفاوت معنی دار داشته اند. میزان بیوماس کل در تیمارهای قرق، چرای متوسط و چرای شدید معادل 672.7، 288.5 و 101.5 کیلو گرم درهکتار برآورد شده است.به طور کلی تحت شدت های مختلف چرایی کاهش محسوسی بر بیوماس اندام هوایی و به ویژه بیوماس اندام زیر زمینی گونه مذکور داشته است. این امر توجه مدیران اکوسیستم های مرتعی را در جهت حفاظت خاک و جلوگیریی از قهقرای این گونه مهم مرتعی ضروری می سازد.

در این تحقیق ویژگی های ساختاری و عملکردی لکه های اکولوژیک مرتع بزداغی در استان خراسان شمالی مورد ارزیابی و تجزیه و تحلیل قرار گرفت. برای ارزیابی این ویژگی ها، از مجموعه ای از شاخص های قابل اندازه گیری و ساده روش تجزیه و تحلیل عملکرد اکوسیستم استفاده شد. در ابتدا با تلفیق نقشه های زمین شناسی، شیب و ارتفاع، واحدکاری همگن تهیه گردید. اندازه طول و عرض قطعات اکولوژیک و پارامترهای یازده گانه سطح خاک بر روی سه ترانسکت 50 متری در امتداد شیب هفت واحدکاری ثبت گردید. این یازده عامل بر حسب خصوصیات ذاتی به سه مشخصه اصلی خاک یعنی استحکام، نفوذپذیری و چرخه مواد غذایی تبدیل شد. تجزیه و تحلیل آماری داده ها با استفاده از نرم افزار ضمیمه روش تحلیل عملکرد مرتع، صورت پذیرفت. با استفاده از آزمون تجزیه و تحلیل واریانس چندمتغیره و آزمون چند دامنه دانکن، ارتباط هر یک از ویژگی های کارکردی با واحدهای کاری مورد بررسی قرار گرفت. شاخص پایداری در واحدکاری سوم و ششم به ترتیب دارای بیشترین (52.41) و کمترین مقدار (38.1)، شاخص نفوذپذیری در واحدکاری سوم و هفتم به ترتیب دارای بیشترین (33.38) و کمترین مقدار (24.39) و شاخص چرخه عناصر غذایی در واحدهای کاری دوم و اول به ترتیب دارای بیشترین (24.38) و کمترین مقدار (12.41) می باشد. مهمترین معرف اکولوژیکی چشم اندازهای منطقه را می توان فرم رویشی فرم رویشی بوته دانست.

از سال های ابتدایی قرن بیستم مدل های مختلفی برای تخمین میزان فرسایش و رسوب ابداع شده است که استفاده از این مدل های تجربی محدود به شرایط خاص اقلیمی و ژئومرفولوژی است که در آن طراحی شده اند. در این مقاله به عنوان پایه مطالعات، از روش کیفی ژئومرفولوژی استفاده گردید و با استفاده از روش AHP مدل کیفی ژئومرفولوژی به مدل کمی ژئومرفولوژی تبدیل شد. این مدل با استفاده از شرایط خاص ایران طراحی شده است. اساس این روش بر اشکال گوناگون فرسایشی است که رخساره نامیده می شود. سلسله مراتبی مورد استفاده بر اساس روش ژئومرفولوژی با 6 معیار پوشش گیاهی، خاکشناسی، توپوگرافی، کاربری اراضی، اقلیم، زمین شناسی و 16 شاخص درصد پوشش گیاهی، فرم رویشی، بافت خاک، نفوذپذیری خاک، ماده آلی خاک، شیب، جهت، نوع کاربری اراضی، نوع بارش، متوسط بارندگی سالیانه و نوع سنگ مادری ساخته شد. پس از آن آمار رسوب برداشت شده در دوره آماری 30 ساله 1354 الی 1385 از ایستگاهای هیدرومتری واقع در خروجی 4 مورد از زیرحوزه های منطقه مورد مطالعه، استخراج شده و در نهایت با متناظر قرار دادن شدت فرسایش محاسباتی و این آمار مشاهداتی، نتیجه گیری شد که شدت فرسایش محاسبه شده از طریق مدل کمی ژئومرفولوژی با رسوب اندازه گیری شده در ایستگاه هیدرو متری با ضریب اعتماد 99 هماهنگی دارند. بدین ترتیب فرمول نهایی ارائه شده مورد پذیرش قرار گرفت.

یکی از پیامدها و مشکلات زیست محیطی تغییرات کاربری اراضی و پوشش زمین فرسایش خاک است که به طور جدی منابع آب و خاک حوزه های آبخیز را تهدید می کند. بنابراین، نیاز است که ابعاد مکانی کاربری اراضی و پوشش زمین و اثرات آن روی فرایندهای حوزه آبخیز مرتبا شناسایی شوند تا سیاست گذاران و محققان بتوانند تصمیمات لازم را اتخاذ کنند. در سال های اخیر، با دسترسی آسان به داده های ماهواره ای و قابلیت های سیستم اطلاعات جغرافیایی، مدل سازی تغییرات کاربری اراضی و پوشش زمین و پیش بینی آن در آینده بسیار رایج شده است. مطالعه حاضر با هدف بررسی تغییرات پوشش زمین و کاربری اراضی حوزه آبخیز چالوس رود در استان مازندران با استفاده از شبکه خودکار مارکف و مدل سازی این تغییرات روی تولید رسوب انجام شده است. برآورد فرسایش و رسوب با استفاده از نتایج تغییرات کاربری اراضی و پوشش زمین و مدل تجربی EPM انجام شده است. نتایج نشان داد که میزان تغییرات سطوح جنگل در 20 سال گذشته و 20 سال آینده به ترتیب 5100 و 4200 هکتار است. نتایج رگرسیون لجستیک با Pseudo R2 حدود 0.3 و ROC حدود 0.9 نشان دهنده توافق نسبی مدل بدست آمده با تغییرات واقعی و توانایی مناسب مدل در برآورد تغییرات جنگل در 20 سال گذشته است. نتایج مربوط به شبیه سازی نقشه پوشش زمین سال 2001 و2007 نشان داد که شبکه خودکار مارکف توانایی و قابلیت بالایی در مدل سازی تغییرات پوشش زمین دارد و در این مطالعه صحت و درستی نقشه های پوشش زمین بدست آمده حدود 80درصد بود. نتایج همچنین نشان داد که ضریب شدت فرسایش در سال های 1987، 2001و 2007 به ترتیب 0.36، 0.38 و 0.39 است. مشاهده می شود که روند تغییرات ضریب فرسایش افزایشی است اما از آنجائی که علاوه بر ضریب فرسایش درجه حرارت و بارندگی سالیانه نیز بر فرسایش موثر است، میزان فرسایش ویژه حوزه در این سال ها به ترتیب 400.9، 400.9، 363.6 متر مکعب در کیلومتر مربع در سال است، یعنی سال 2007 با داشتن ضریب فرسایش بیشتر فرسایش ویژه کمتری داشته است چون در واقع بارندگی کمتری داشته است.