پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز
سال:1392 | دوره:4 | شماره:7 |تعداد مقالات:9

مقدار رسوب در یک رودخانه متناسب با شرایط محیطی تغییر می کند و برای برآورد میزان رسوب این تغییرپذیری باید در نظر گرفته شود. در این تحقیق تغییرات مکانی و فصلی بار رسوبی در 7 ایستگاه هیدرومتری تمر، حاجی قوشان، قزاقلی، گنبد، سد وشمگیر، آق قلا و بصیرآباد واقع در شاخه اصلی رودخانه گرگانرود در استان گلستان مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به اینکه تغییرات بار رسوبی به دبی وابسته است در این تحقیق از معادله خطی شده سنجه رسوب با تبدیل لگاریتمی داده های دبی جریان و رسوب استفاده گردید. با در نظر گرفتن این رابطه خطی و نابرابری شیب این خطوط در ایستگاه های مختلف، آنالیز کوواریانس تعمیم یافته با متغیر کمکی لگاریتم دبی برای مقایسه لگاریتم بار رسوبی ایستگاه ها استفاده شد. به منظور ارزیابی دقیق تر بار رسوب معلق و اصلاح منحنی سنجه رسوب، این مقایسه در سه دامنه دبی کم، متوسط و زیاد صورت گرفت. بررسی تغییرات فصلی نیز با مقایسه درصد حمل رسوب معلق در هر فصل انجام گردید. تغییرات مکانی مقدار بار رسوب معلق به طور کلی از ایستگاه تمر به بصیرآباد روند افزایشی نشان داد، در طول این مسیر در مناطقی نیز کاهش زیادی (به طور متوسط 80%) دیده شد که علت اصلی آن احداث سد ارزیابی گردید. هم چنین با بررسی تغییرات فصلی مشخص شد فصل بهار با حداقل 50% تا حداکثر 70% دارای بالاترین میزان حمل رسوب معلق در ایستگاه ها می باشد.

یکی از اثرات مهم پس از ساخت سدها، مساله رسوب گذاری در مخازن می باشد. این پدیده بهره برداری بهینه از حجم ذخیره شده در مخزن سد را با مشکلاتی مواجه می سازد. علاوه بر این، رسوب گذاری بر تولید انرژی، کشتیرانی، عملکرد توربین ها، تولید و تامین آب و ایمنی سدها تاثیرگذار است. در تحقیق حاضر، به منظور پیش بینی روند رسوب گذاری مخزن سد شهید رجایی، از مدل GSTARS3.0 به دلیل داشتن خاصیت نیمه دوبعدی و شبه پایدار، قابلیت شبیه سازی انتقال رسوب درحالت عدم تعادل و به کارگیری دامنه وسیعی از معادلات انتقال رسوب، استفاده شد. بعد از واسنجی مدل به کمک داده های هیدروگرافی مخزن سد شهید رجایی برای یک دوره ده ساله ، مقدار و نحوه رسوب گذاری درمقطع طولی و مقاطع عرضی مخزن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از واسنجی مدل نشان داد، با انتخاب تابع یانگ 1979 به عنوان رابطه حمل رسوب ، تعداد سه لوله جریان و ضریب زبری 0.04، نتایج مدل تطابق بهتری با نتایج واقعی دارد. همچنین نتایج شبیه­سازی مدل نشان می دهد که پس از طی 50 سال از زمان بهره برداری سد، حجم رسوبات انباشته شده در مخزن به حدود 21 میلیون متر مکعب می رسد که تقریبا 22% از حجم مفید مخزن را پر خواهد نمود.

ساخت و سازهای غیراصولی و اشغال اراضی حاشیه رودخانه منشاد یزد اثرات مهمی در نابسامانی بستر و تشدید خطر سیل به همراه داشته است. به نحوی که در بسیاری از موارد عرض کنونی بستر از عرض مجاز کمتر شده و امکان عبور سیلاب های با دوره بازگشت کمتر از 25 سال را محدود نموده است. بر اساس آئین نامه های موجود، رعایت عرض بستر بر اساس سیلاب های با دوره بازگشت 25 ساله به عنوان حریم ضروری است. در تحقیق حاضر به منظور تعیین حریم رودخانه از دبی های با دوره بازگشت 25 سال استفاده شد. بر اساس نتایج بدست آمده با توجه به ساخت و سازهای انجام شده در حال حاضر متوسط عرض بستر این رودخانه در بازه اصلی در حدود 8.07 متر است و کف رودخانه نسبت به شرایط طبیعی یا اولیه در حدود 1.2 متر بالاتر آمده است. برای عبور سیلاب های با دوره بازگشت 25 سال باید عرض بستر تا 12.8 متر تعریض شود و با حذف سازه های عرضی و احداث دیواره های حایل طولی نسبت به هدایت سیل به خارج از منطقه اقدام گردد. علاوه براین به منظور کاهش خسارات و بلایای طبیعی و تنها با قبول ریسک خطر 5 درصد، در فاصله 25 متری از جوانب تالوگ رودخانه نباید هیچ گونه اقدام سازه ای صورت گیرد.

شناخت الگوهای مکانی در ارتباط با تغییرات عناصر غذایی و منابع تغییر دهنده و یا کنترل کننده آنها در خاک و پوشش گیاهی، می تواند ما را در مدیریت بهینه حوزه های آبخیز کمک نماید. تحقیق حاضر به بررسی روابط عناصر غذایی کم مصرف و پرمصرف خاک با گونه های شاخص در حوزه آبخیز لار پرداخته است. به این منظور ابتدا از روی نقشه های توپوگرافی و با رویهم اندازی نقشه های شیب، جهت، ارتفاع و زمین شناسی، نقشه واحدهای کاری در هر منطقه تهیه گردید. پس از بررسی های میدانی، نمونه برداری در هر یک از واحدهای تعیین شده به صورت سیستماتیک صورت گرفت. تعداد 100 پلات دو مترمربعی براساس روش سطح حداقل و روش آماری تعیین گردید. تعیین نوع گونه ها جهت نمونه برداری با آنالیز خوشه ای TWINSPAN صورت گرفته و درصد پوشش و حضور گونه ها در هر پلات با استفاده از مقیاس کریجینا ثبت گردید. همراه با نمونه برداری گیاهی، نمونه های خاک از محدوده اطراف ریشه گونه ها جمع آوری گردیده و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی و عناصر غذایی هر نمونه در آزمایشگاه با استفاده از دستگاه ICP تعیین شد. تجزیه و تحلیل داده های به دست آمده با استفاده از آنالیز واریانس، مقایسه میانگین ها، ضرایب همبستگی و رگرسیونی در محیط نرم افزار SAS 9.1 صورت گرفت. سپس با استفاده از آنالیزهای چندمتغیره DCA و CCA در محیط نرم افزار Canoco for Win4.0 روابط عناصر غذایی خاک و گونه های گیاهی تعیین گردید. نتایج نشان داد که میزان عناصر غذایی قابل جذب در گیاهان بیشتر از خاک می باشد. این میزان در مورد عناصر کم مصرف در اندام های زیرزمینی بیشتر از اندام های هوایی گیاهان بوده در حالی که در عناصر پرمصرف عکس این حالت وجود داشته است. همچنین رابطه گونه های گیاهی مختلف با عناصر قابل جذب خاک ثابت نبوده و با توجه به تاثیر شرایط رویشگاهی شامل رطوبت، pH، آهک، ماده آلی و بافت خاک و نیز اثر سایر گونه ها و عناصر موجود در خاک بر تحرک پذیری عناصر، نسبت جذب آن ها متغیر بوده است.

منابع آب یک کشور به ویژه آب زیرزمینی یک ثروت ملی است لذا برای استفاده بهینه از منابع آب موجود برنامه ریزی همه جانبه و آگاهانه الزامی است و این مهم جز با شناخت دقیق و صحیح پراکنش مکانی منابع آب میسر نخواهد شد. هدف از این پژوهش ارزیابی دقت روش های میان یابی مکانی جهت پهنه بندی مکانی پارامترهای کمی آب های زیرزمینی (سطح و عمق آب زیرزمینی) و بررسی تغییرات این پارامترها در طول دوره آماری مورد مطالعه در دشت الشتر واقع در استان لرستان می باشد. بدین منظور از اطلاعات مربوط به چاه های پیزومتری در دشت الشتر استفاده شد و روش های زمین آمار شامل کریجینگ ساده، کریجینگ معمولی، کوکریجینگ ساده، کوکریجینگ معمولی و روش عکس فاصله با توانهای 1 تا 5 مورد بررسی قرار گرفت. بعد از کنترل کیفیت و نرمال سازی داده ها، اقدام به ترسیم واریوگرام گردید. با توجه به مجذور میانگین مربعات باقیمانده (RMSE) کمتر، مناسب ترین واریوگرام، با استفاده از روش اعتبارسنجی (cv) حذفی و به کمک کمترین قدر مطلق خطا (MAE)، مناسب ترین روش میان یابی انتخاب گردید. نتایج نشان داد که برای پهنه بندی عمق آب زیرزمینی در همه سال های آماری روش کریجینگ ساده و برای پهنه بندی سطح آب زیرزمینی با استفاده از متغیرکمکیH ، در مقایسه با سایر روش های میان یابی مورد بررسی روش کوکریجینگ معمولی دارای دقت بالاتری است.

پیش بینی رفتار هیدرولیکی رودخانه در مقابل سیلاب های احتمالی جهت کاهش خسارات وارده به مناطق شهری، تاسیسات در حال ساخت، مزارع و سایر کاربری ها در اطراف رودخانه از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. از طرفی برآورد جریان در نقطه ای از رودخانه به منظور کاربردهای مختلف هیدرولوژیکی همچون پیش بینی سیل حیاتی است. اثرات تخریبی انسان در محدوده حریم و بستر رودخانه های کشور به شکل های گوناگون رخ داده که شدت و ضعف آن در رودخانه های مختلف متفاوت می باشد. لذا شبیه سازی رفتار هیدرولیکی رودخانه ها، برای پیش بینی خسارات ناشی از سیل در شرایط مختلف، اجرای طرح های مهندسی رودخانه، مطالعات توجیهی اقتصادی اجتماعی برنامه های کنترل و مهار سیل و دیگر مطالعات وابسته به سامانه رودخانه ها ضرورت دارد. هدف این تحقیق تلفیق مدل هیدرولیکی HEC-RAS با نرم افزار Arc View از مجموعه نرم افزارهای ArcGIS از طریق الحاقیه HEC-GeoRAS به منظور شبیه سازی پارامترهای هیدرولیکی رودخانه بشار واقع در استان کهگیلویه و بویراحمد می باشد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که مدل HEC-RAS می تواند مقادیر عددی مناسبی را جهت مطالعه خصوصیات هیدرولیکی جریان در رودخانه ها ارائه دهد و جهت پهنه بندی سیلاب با دقت بالا و هزینه اندک مورد استفاده قرار گیرد.

با توسعه مدل های عددی جهت پیش بینی شاخص های اقلیمی، زمینه بررسی تاثیر پدیده های تغییر اقلیم بر منابع آب بیش از پیش فراهم شده است. مدل های گردش عمومی جو از جمله مهم ترین مدل های عددی جهت پیش بینی اقلیم آینده شناخته شده اند. این مدل ها با در نظرگرفتن سناریوهای تولید و انتشار گازهای گلخانه ای، متغیرهای اقلیم درجه حرارت و بارندگی را پیش بینی می نمایند. در این مطالعه با توجه به مدل رگرسیونی جریان های کم، با استفاده از پارامترهای دما و بارش در مقیاس های زمانی ماهانه و فصلی، مدل دبی های با تداوم هفت روز برای دوره های بازگشت مختلف (Q7,T) ساخته شدند. در نهایت خطای نسبی مدل برای دوره های بازگشت 5، 10 و 20 سال به ترتیب برابر 1.6، 2.2 و 0.13 درصد به دست آمد که در مقایسه با دیگر مدل های امتحانی از خطای کمتری برخوردار بود. شاخص های دما و بارش برای سه دوره (1418-1389)، (1448-1419) و (1477-1449) با استفاده از مدل HadCM3 پیش بینی شد. مدل Q7,T ساخته شده برای هر دوره سی ساله اجرا شده و مقادیر حداقل جریان برای این دوره­ها برآورد شد.

حوزه آبخیز مورد مطالعه در این تحقیق، حوزه آبخیز سولقان با مساحت 16079 هکتار بوده که در جنوب غربی شهر قم قرار گرفته است. در این حوزه ضمن تهیه نقشه های مورد نظر و تعیین میزان رسوب به روشMPSIAC ، عوامل اصلی و فرعی محیطی موثر در فرسایش بررسی شد. تخمین رسوب حوزه آبخیز با استفاده از روش پسیاک اصلاح شده در سال 19.85 تن بر هکتار در سال است. بررسی متوسط وزنی ارزش کمی عوامل نه گانه نشان می دهد که در منطقه مورد مطالعه، زیرحوزه های MV_int (8.9 درصد)، S1_2_int (9.8 درصد)،S1_int (11.4 درصد)،S2_1_ int (9.1 درصد)11.8) S2_int درصد) عامل فرسایش رودخانه ای و زیرحوزه S_int (10.3 درصد) عامل زمین شناسی و زیرحوزه های S1_1_1 (12.4 درصد)،S1_1_int (7.4 درصد)،S1_2_1 (12.5 درصد)، S1_2_2 (10.5 درصد) عامل پستی و بلندی و زیرحوزه های S2_1_1 (10.1 درصد)،S2_1_2 (9.6 درصد) عامل پوشش گیاهی و S2_2 (8.4 درصد) عامل وضعیت فعلی فرسایش در فرسایش و رسوب حوزه نقش دارند.

تعیین دقیق مقادیر دبی روزانه در آبخیزهای فاقد آمار از چالش های مهم در هیدرولوژی می باشد. مدل های متعددی برای تخمین دبی ارائه شده است که در این میان مدل IHACRES یکی از مدل های ساده با داده های ورودی کم برای تخمین دبی حوزه های آبخیز است. این در حالی است که ارزیابی دقت و کارآیی آن کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق شبیه سازی متوسط دبی روزانه جریان با استفاده از مدل IHACRES و ارزیابی کارآیی آن در هفت زیرحوزه رودخانه گرگان رود استان گلستان انجام شد. داده های روزانه بارش، دما و آبدهی در فاصله سال های 1365 تا 1386 برای تحلیل ها مورد استفاده قرار گرفت. مدل در هر یک از حوزه های مورد مطالعه، واسنجی و اعتبارسنجی گردید. ارزیابی نتایج مدل سازی دبی های جریان با استفاده از معیارهای کارآیی نشان داد که توانایی مدل مذکور در برآورد مقادیر بالای دبی روزانه تاحدی مناسب، ولی در اکثر حوزه ها، نتایج برآورد مقادیر دبی با فراوانی بیش از 60 درصد، ضعیف بوده است. نتایج شبیه سازی نشان داد که در اکثر ایستگاه ها و در هر دو دوره واسنجی و اعتبارسنجی، مقادیر برآوردی مدل خصوصا در مقادیر دبی اوج کمتر از مقادیر مشاهداتی بود. در مجموع نتایج مدل IHACRES در تعدادی از زیرحوزه های مورد مطالعه با ضریب تعیین و کارآیی حداکثر به ترتیب 0.67 و 0.70 (P<0.05) نسبتا قابل قبول ارزیابی گردید.