سامانه های سطوح آبگیر باران
سال:1400 | دوره:9 | شماره:2 (پیاپی 29) |تعداد مقالات:6

نفوذپذیری خاک یکی از مشخصات مهم در طراحی سامانه های سطوح آبگیر بوده و نقش اساسی در تعیین مساحت موردنیاز برای استحصال باران و آب موردنیاز گیاه دارد. میزان نفوذپذیری مناطق تحقیق برای ایجاد سطوح استحصال آب باران با استفاده از شبیه ساز باران صحرایی کامفورست تعیین شد. پس از انتخاب محل مناسب، سطح خاک به حالت اشباع درآمد و حدود یک روز بعد، آزمایش ها انجام شد. آزمایش های شبیه سازی در عرصه های دیم کاری دو منطقه ی شهر پیشکمر استان گلستان و مزرعه ای در مجاورت ایستگاه تحقیقات سرارود در استان کرمانشاه، درشیب ثابت 12 درصد و شدت های 33، 64 و 110 میلی متر بر ساعت به مدت 15 دقیقه و در چهار تکرار انجام شد. پس از پایان هر آزمایش، حجم کل رواناب جمع آوری و میزان نفوذ از اختلاف ارتفاع رواناب و باران محاسبه شد. نتایج این پژوهش نشان داد با افزایش شدت باران از 64 به 110 میلی متر بر ساعت، حجم رواناب در دو منطقه ی پیشکمر و سرارود به ترتیب 1/6 و 7/13 برابر افزایش یافته است. میزان نفوذپذیری در مقایسه با میزان باران در منطقه ی پیشکمر نشان داد با افزایش شدت باران از 64 به 110 میلی متر بر ساعت، 6/16 درصد و در منطقه ی سرارود میزان نفوذ 3/25 درصد بیشتر شده است. مقایسه ی میزان نفوذ دو خاک نیز نشان می دهد که میزان نفوذ در منطقه ی سرارود بیشتر از خاک منطقه ی پیشکمر است. درنتیجه اطلاع از نفوذپذیری خاک ها، می توان سطوح آبگیری طراحی کرد که سطحی متناسب برحسب نیاز گیاه به آب داشته باشد.

این تحقیق باهدف ارزیابی و مقایسه مقادیر بارندگی برآورده شده ماهواره هواشناسی GPM با ایستگاه های زمینی و با استفاده از آزمون نا پارامتری کلموگروف-اسمیرنوف دونمونه ای در حوزه آبخیزگرگانرود استان گلستان انجام شد. در این پژوهش به دلیل شروع به کار ماهواره GPM از سال 2014 و همچنین عدم دسترسی به داده های زمینی به روز، از آمار بارندگی 16 ایستگاه هواشناسی موجود در منطقه موردمطالعه، به عنوان داده های مرجع با دوره آماری 20/3/2014-20/3/2016 و از داده های بارندگی روزانه ماهواره GPM با تفکیک مکانی 1/0 درجه استفاده شد. تجزیه وتحلیل داده ها در محیط نرم افزار متلب و با استفاده از تابع توزیع تجمعی تجربی انجام گردید. نتایج نشان داد که ازلحاظ آماری در ایستگاه های باغ سالیان، دشت شاد، قوچمز، حق الخواجه، زرینگل مقادیر P-value از سطح معنی داری α بالاتر بوده و به ترتیب برابر با 83/0، 36/0، 11/0، 95/0، 33/0 است. یعنی اختلاف بین داده های بارش ماهواره ای با مشاهدات ایستگاه زمینی معنی دار نیست. نتایج حاصل از بررسی مقادیر P-value مربوط به مقایسه آمار روزانه ایستگاه های باران سنجی با داده های ماهواره GPM، نشان داد که این آماره با مقدار 95/0، بالاترین میزان مطابقت داده های GPM با داده های مشاهده ای را در ایستگاه حق الخواجه نشان داده و کمترین میزان مطابقت با مقدار 001/0 مربوط به ایستگاه شیرآباد می باشد. بنابراین، برای بهبود محصولات ماهوارهGPM، به ویژه در مدیریت منابع آب ازجمله مدیریت سیلاب در مناطق مختلف با توزیع گسترده فضایی و تغییرات زمانی بارش، باید واسنجی محصولات بارش ماهواره ای در دستور کار قرار گیرد تا دقت آن ها در اندازه گیری بارش روزانه بهبود یابد. آزمون کلموگروف-اسمیرنوف برای اولین بار برای بررسی انطباق داده های روزانه ماهواره GPM با داده های مشاهداتی انجام و مشخص گردید در همه ی ایستگاه هایی که فرض H0 پذیرفته شده است، مطابقت نسبی بین داده های ماهواره ای با داده های مشاهده شده ایستگاه های زمینی وجود دارد.

روش شماره منحنی (CN) از متداول ترین روش های تخمین رواناب در حوضه های آبخیز است. مقدار CN به نفوذ آب در خاک، پوشش زمین و رطوبت قبلی خاک وابسته است. با توجه به شرایط رطوبتی خاک سه حالت CN شرایط رطوبتی خشک، متوسط و مرطوب رخ خواهد داد، اما تعیین مقدار CN با استفاده از شرایط نفوذ و پوشش زمین کار چندان آسانی نیست و به دقت زیادی نیاز دارد. در این تحقیق با استفاده از 63 واقعه اندازه گیری شده بارش-رواناب در حوضه باغان در استان بوشهر و 34 واقعه در حوضه بوشیگان در استان فارس کارایی روش CN برای تخمین رواناب موردبررسی قرار گرفت و هفت حالت برای تخمین رواناب در نظر گرفته شدند: 1) روش متداول تعیین CN با استفاده از اطلاعات خاک و پوشش گیاهی. 2) اصلاح ضریب نگهداشت سطحی معادله تخمین رواناب با در نظر گرفتن شرایط رطوبتی متوسط. 3) اصلاح ضریب نگهداشت سطحی معادله تخمین رواناب با در نظر گرفتن شرایط رطوبتی مربوط به هر واقعه (شرایط خشک، متوسط و یا مرطوب). 4) استفاده از میانگین CN مشاهداتی وقایع رخ داده. 5 تا 7) استفاده از رابطه های خطی، توانی و استاندارد بین CN برحسب مقدار باران. برای این منظور از 48 واقعه در حوضه باغان و 26 واقعه در حوضه بوشیگان برای واسنجی نتایج و از 15 واقعه در حوضه باغان و 8 واقعه در حوضه بوشیگان برای ارزیابی نتایج استفاده شد. نتایج در دو حوضه نشان داد که حالت های خطی، توانی و استاندارد برای تخمین رواناب مناسب تر می باشند. هر سه حالت فوق برای تعیین CN به جای استفاده از اطلاعات نفوذ خاک و پوشش گیاهی به داده های اندازه گیری شده بارش-رواناب وابسته هستند. همچنین نتایج نشان داد که روش متداول تعیین CN بر مبنای نفوذپذیری و پوشش زمین و سپس استفاده از آن برای تخمین رواناب مناسب نمی باشد.

علی رغم ظرفیت بالای آب های زیرزمینی در مقابل تنش هایی مانند تغییر اقلیم، رشد سریع جمعیت و نیاز بیش تر به منابع آب، به خصوص در کشورهای خشک و نیمه خشک مانند ایران، بهره برداری بی رویه از این منابع ارزشمند موجب بر هم خوردن تعادل طبیعی آبخوان ها، بیلان منفی آب زیرزمینی در بسیاری از مناطق کشور و ایجاد مشکلات بسیاری شده است. در چنین مناطقی تغذیه مصنوعی آب های زیرزمینی می تواند به عنوان راهکاری در جهت تعادل آبخوان و احیای این منابع ارزشمند به کار گرفته شود. در این مطالعه، پس از بیان روش های مختلف تغذیه مصنوعی آب های زیرزمینی، به عنوان یکی از راهکارهای موثر در زمینه احیای این منابع، طرح های تغذیه مصنوعی انجام شده، با تاکید بر تحقیقات داخل کشور، بررسی شده است. مرور تحقیقات نشان می دهد تغذیه مصنوعی آب های زیرزمینی در کشور عمدتا به روش پخش سیلاب انجام شده است که در بیش تر موارد، به عنوان فرآیندی موثر جهت به تعادل رساندن آبخوان ها عمل می کند و با توجه به کارایی بالا و هزینه نسبتا پایین نسبت به سایر روش ها، می تواند نقش قابل توجهی جهت رسیدن به مدیریت پایدار منابع آب کشور داشته باشد. نتایج تحقیق نشان می دهد نوع آبخوان، شرایط هیدروژیولوژیکی، جنس سازندهای زمین شناسی، شیب منطقه و شرایط اقتصادی مهم ترین عوامل در انتخاب روش تغذیه می باشند. هم چنین نتایج لزوم مطالعات جامع و کامل برای انتخاب محل و روش تغذیه مصنوعی جهت رسیدن به نتایج مطلوب و کارایی موفق طرح را نشان می دهد. علاوه بر آن پدیده انسداد و کاهش سرعت نفوذ به عنوان مهم ترین مشکلات موجود در اجرای این طرح ها شناسایی شدند.

در این پژوهش به منظور معرفی روشی مناسب جهت طراحی منظرسازی خشک هوشمندانه برای فضاهای سبز شهری و محوطه سازی های واحدهای غیرمسکونی و اداری با رویکرد استحصال آب باران (بازچرخانی آب به روش نامتعارف) طرحی پیشنهادشده است. در این طرح با استفاده از دولایه ی نفوذ پذیر و نفوذناپذیر و طراحی شبکه ی زهکش در بین دولایه با توجه به شیب بندی مناسب محوطه می توان رواناب ناشی از بارش را استحصال نمود. همچنین به منظور جلوگیری از تعبیه ی زهکش های متفاوت با رویکرد توجیه اقتصادی اقدام به ایجاد سامانه های لوزی شکل کرده ایم که وظیفه اصلی این سامانه ها جمع آوری و هدایت آب حاصل از بارش به نقطه خروج سامانه و ورود آسان آن به زهکش ها جهت هدایت آب باران به منبع موردنظر است. پیاده سازی این سامانه ها علاوه بر افزایش رطوبت خاک به ویژه در محدوده خروجی هر بخش تاثیر شایان توجهی در افزایش کارایی این طرح دارد. با اجراشدن این طرح کاهش مصرف آب و استفاده بهینه از آب استحصال شده سودآوری اقتصادی قابل توجهی حاصل می شود و به حفظ منابع آب کمک شایانی می کند. پایش اطلاعات محیطی مشتمل بر بارندگی روزانه، رواناب حاصل از بارندگی، تبخیر، درجه حرارت خاک به وسیله تجهیزات لازم انجام گرفت. نتایج نشان داد با این طراحی، می توان رواناب را تا 2 برابر و رطوبت خاک منطقه را تا 5% افزایش داد و رواناب حاصل از بارش را تا حدود زیادی ذخیره نمود تا برای مصارف مختلف استفاده شود و همچنین از شدت حرارت و تبخیر خاک کاسته می شود که همین موضوع موجب کاهش مصرف آب جهت آبیاری فضای سبز موردنظر می شود. از طرفی با اجرای این طرح و طراحی سامانه های تغذیه مصنوعی مناسب می توان به صورت هوشمندانه بخش بیشتری از رواناب حاصل از بارش را نسبت به حالت عادی به سمت سفره های آب زیرزمینی هدایت کرد. این رویکرد مثبت زیست محیطی می تواند نقش موثری بر کاهش روند فرونشست زمین به خصوص در دشت های کشور ایران داشته باشد.

وقوع خشکسالی های پی درپی را می توان مهم ترین بحران محیطی دانست که به همراه عوامل دیگری چون افزایش جمعیت و برداشت بی رویه، باعث افزایش عمق آب زیرزمینی، بخصوص در مناطق خشک و نیمه خشک شده است. هدف از این تحقیق بررسی ارتباط زمین آماری عمق آب زیرزمینی و ارزیابی به کارگیری آمار بارش جهت تخمین ماهیانه عمق آب زیرزمینی چاه های شاخص واقع در دشت داراب (استان فارس) می باشد. انتخاب این چاه ها بر اساس تکنیک خوشه بندی تکاملی PSO انجام گرفته است. بدین ترتیب سه چاه مشاهده ای که بیشترین نزدیکی را به مرکز خوشه های محاسبه شده داشتند، به عنوان نماینده خوشه ها انتخاب گردیدند. این چاه ها در مناطق کرسیا، دولت آباد و فتح آباد به ترتیب برای خوشه های 1 الی 3 واقع می باشند. اطلاعات ماهیانه عمق آب زیرزمینی در حدفاصل سال های 1382 تا 1398بکار گرفته شده است. آنالیز داده ها در محیط GS+ انجام شده است و از روش های کریجینگ و کوکریجینگ در این نرم افزار استفاده شده است. در این تحقیق از آمار بارش به عنوان متغیر کمکی استفاده گردیده است. انتخاب مدل ها بر اساس کمترین مقادیر RSS و نزدیک ترین مقادیر R2 و نسبت ساختار فضایی (C/C0+C ) به عدد یک صورت گرفته است. بر این اساس، مدل های انتخاب شده برای متغیر اصلی (عمق آب زیرزمینی) در خوشه اول تا سوم به ترتیب کروی، توانی و خطی و برای مدل های واریوگرام متقابل (بارش-عمق آب زیرزمینی) همگی از نوع کروی به دست آمده اند. نتایج به کارگیری روش های کریجینگ و کوکریجینگ که به ترتیب از مدل سمیواریوگرام متغیر اصلی و واریوگرام متقابل استفاده می نمایند، نشان داد که هم در مرحله اعتبارسنجی و هم در مرحله تست، روش کوکریجینگ از دقت بالاتری نسبت به روش کریجینگ برخوردار است. این نتایج برای مرحله تست درروش کریجینگ و کوکریجینگ، شامل مقادیر (92/0 و 41/0)، (54/0و 52/)0 و (25/1 و 95/0) برای شاخص ریشه مربعات مجذور خطا به ترتیب در مناطق 1، 2 و 3 می باشد.