پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز
سال:1394 | دوره:6 | شماره:12 |تعداد مقالات:21

در این تحقیق، مدل سازی فرآیند غیرخطی بارش- رواناب با استفاده از مدل خطی ولترا انجام می شود. بدین منظور، داده های بارش و رواناب همزمان مربوط به پانزده رویداد از حوزه آبخیز ناورود واقع در شمال کشور جمع آوری گردیده و به ترتیب 70% و 30% رویدادها برای آموزش و تست مدل بکار برده شدند. در نهایت، عملکرد مدل ولترا با شبکه عصبی پرسپترون چند لایه و با استفاده از پنج معیار عملکرد مختلف مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که مدل هوشمند شبکه عصبی از توانایی بالاتری نسبت به مدل ولترا در پیش بینی های رواناب حوزه آبخیز ناورود برخوردار بود. بطور کلی، مدل خطی ولترا همانند سایر مدل های خطی در شبیه سازی فرآیند غیرخطی بارش- رواناب کارآیی بالایی نداشته و نیاز به تعمیم مدل به مرتبه های بالاتر و کاهش تعداد پارامترهای قابل تخمین آن می باشد.

مطالعات انجام گرفته نشان می دهد که روش های تحلیل خوشه ای، از کارآمدترین روش های منطقه بندی حوزه های آبخیز به منظور انجام تحلیل فراوانی منطقه ای سیلاب هستند. در این تحقیق به منظور استفاده از نقاط قوت و کم رنگ کردن نقاط ضعف دو گروه اساسی روش های تحلیل خوشه ای، یعنی خوشه بندی سلسله مراتبی و خوشه بندی افرازی، از ترکیب الگوریتم های خوشه بندی Ward و K-means برای منطقه بندی حوزه های آبخیز سفیدرود بزرگ و ارس استفاده شده است. همچنین تاثیر انتخاب و به کارگیری برخی ویژگی های جغرافیایی، فیزیوگرافیک و هواشناسی و ترکیبات آنها در همگنی مناطق حاصل از تحلیل خوشه ای مورد بررسی قرار گرفته است. ارزیابی وضعیت همگنی مناطق حاصل و اجرای تحلیل فراوانی منطقه ای که با استفاده از الگوریتم گشتاورهای خطی انجام گرفته است، نشان می دهد که از میان ویژگی های مورد مطالعه، ترکیب طول و عرض جغرافیایی و مساحت سطح زهکشی به عنوان ویژگی های مورد استفاده در منطقه بندی حوزه های آبخیز سفیدرود و ارس می تواند بهترین گزینه برای حصول بیش ترین تعداد مناطق همگن باشد. به علاوه، برای مناطقی که تا حدودی معیارهای همگنی را ارضا نمی کنند، استفاده از توزیع ویکبی به عنوان توزیع منطقه ای، می تواند مفید باشد.

استفاده مناسب از مدل های مفهومی، بارش-رواناب، به چگونگی واسنجی پارامترهای آنها بستگی دارد. اساسا مدل های بارش- رواناب دارای پارامترهای متعددی هستند که به طور مستقیم قابل اندازه گیری نمی باشند و لازم است که آنها را در طی واسنجی مدل تخمین زد. هدف از انجام واسنجی، یافتن مقادیری از پارامترها است که باعث بهینه شدن معیارهای نیکویی واسنجی می شوند. در این تحقیق، روش واسنجی الگوریتم ژنتیک پیوسته، به منظور تخمین پارامترهای مدل مفهومی ناش (n, k) مورد استفاده قرار گرفته است. کارآیی این روش با بکارگیری پارامترهای تخمینی در شبیه سازی وقایع مختلف بارندگی-رواناب واقع در حوزه کسیلیان در استان مازندران مورد ارزیابی قرار گرفت. معیارهای ارزیابی و نتایج نشان می دهند که مدل ارائه شده، قادر به تعیین پارامترهای ورودی مدل ناش با دقت و کارایی بالا می باشد.

مدل سازی فرآیندهای هیدرولوژی اطلاعات مناسبی را برای مدیریت آبخیزها فراهم کرده، دید بهتر و جامع تری نسبت به آبخیزها ایجاد می نماید. در این تحقیق بیلان آب و جریان خروجی حوزه آبخیز چهل چای در محیط GIS و برنامه نویسی PCRaster مدل سازی گردید. عوامل و پارامترهای دخیل در بیلان آب شامل بارش، ذوب برف، تبخیر و تعرق، رطوبت خاک، رواناب سطحی ناشی از بارش، آب پایه و جریان زیرقشری در نظر گرفته شده و با استفاده از روابط موجود بیلان آب مدل سازی گردیده و دبی خروجی روزانه حوزه از مجموع دبی رواناب، جریان زیرقشری و آب پایه به دست آمد. فرآیند واسنجی مدل برای دوره آماری (87-1386) انجام گرفت. فرآیند اعتبارسنجی مدل با استفاده از یک دوره آماری سه ساله از 84-1383 تا 1386 انجام گردید. نتایج به دست آمده از مدل سازی با داده های دبی مشاهداتی ثبت شده در خروجی حوزه مورد ارزیابی قرار گرفتند. ضریب نش- ساتکلیف برای دوره واسنجی 0.7 و برای دوره اعتبارسنجی 0.5 به دست آمد. با توجه به اینکه مقدار ضریب نش - ساتکلیف هر دو دوره بالاتر از 0.36 می باشد، می توان گفت که مدل از کارایی مطلوب و قابل قبولی برخوردار است. با توجه به مناسب بودن شبیه سازی جریان خروجی، مولفه های بیلان آب حوزه به تفکیک محاسبه و ارائه گردید. مدل توسعه داده شده ضریب آبدهی کل سالانه حوزه را برای دوره واسنجی %19.1 به دست آورد در حالیکه مقدار مشاهده شده آن در این دوره 22 درصد می باشد.

سیل یکی از پدیده های ویرانگر طبیعی است که پیش بینی آن از اهمیت بالایی برخوردار است. فرآیند بارش- رواناب و ایجاد سیلاب پدیده های فیزیکی هستند که بررسی آنها به سبب تاثیرپذیری از پارامترهای مختلف، دشوار می باشد. تاکنون روش های مختلفی برای تحلیل این پدیده ها ارایه شده است. پژوهش حاضر با هدف بررسی کارآمدی شبکه های عصبی مصنوعی در شبیه سازی فرآیند بارش- رواناب با دخالت دادن ارتفاع آب معادل برف در حوزه آبخیز لتیان واقع در استان تهران صورت گرفته است. بدین منظور 92 تصویر سنجنده مودیس در طی سه سال آبی 83-1382 تا 85-1384 از سایت ناسا دریافت گردید و سطح پوشش برف در هر یک از تصاویر استخراج و میزان ارتفاع آب معادل برف در طی سال های مورد نظر محاسبه شد. همچنین داده های ارتفاع بارندگی، درجه حرارت و دبی در سال های مورد نظر در دسترس بوده که از شبکه های پرسپترون چندلایه و الگوریتم پس انتشار خطا برای یافتن ساختار شبکه استفاده شد. نتایج نشان داد شبکه عصبی با ساختار 1-10-4 با 4 نرون در لایه ورودی، 10 نرون در لایه میانی و 1 نرون در لایه خروجی با ضریب کارایی 0.85 و ضریب تبیین 0.68 و ریشه میانگین مربعات خطا 0.04 به عنوان بهترین ساختار از دقت مناسبی در برآورد رواناب برخوردار بود و دخالت دادن آب معادل برف باعث افزایش دقت مدل شد.

به منظور ارزیابی و پیش بینی فرآیندهای هیدرولوژیک با ماهیت پیچیده، اثرات تغییر فرآیندها روی رفتار غیرخطی سیستم آبخیز در گذشته و آینده و تبیین تدابیر حفاظت آب و خاک، علاوه بر استفاده از روش های مستقیم اندازه گیری، استفاده از روش های غیرمستقیم از جمله شبیه سازی فرآیندهای سیستم آبخیز ضرورت دارد. هدف این تحقیق بررسی تولید رواناب در هر مکان و زمان در حوزه آبخیز با استفاده از مدل هیدرولوژیک توزیعی WetSpa می باشد. بدین منظور در تحقیق حاضر با استفاده از مدل اشاره شده، شبیه سازی جریان رواناب در حوزه آبخیز طالقان از زیرحوزه های سفیدرود صورت گرفت. در این راستا، با استفاده از داده های هواشناسی روزانه یک دوره آماری 11 ساله هم چنین تلفیق اطلاعات سه نقشه اصلی مدل، دبی های پیک و هیدروگراف جریان در هر مکان از شبکه آبراهه، پیش بینی و توزیع مکانی فرآیندهای هیدرولوژیک از جمله رواناب شبیه سازی شد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد تطابق قابل قبولی بین داده های شبیه سازی شده مدل و مشاهدات وجود دارد. بر اساس معیار نش - ساتکلیف، دقت 83.3 درصد در شبیه سازی ها، کارایی بالای مدل را در این حوزه نشان می دهد. با توجه به خروجی مدل و فاکتورهای هیدرولوژیک با توزیع مکانی در گام زمانی روزانه، مدل قابلیت آنالیز اثرات توپوگرافی، بافت خاک و کاربری اراضی در رفتار هیدرولوژیک حوزه را داراست.

رواناب سطحی که نتیجه پاسخ های بارش در یک حوزه است منبع آب بالقوه ای است که اگر به طور صحیح مدیریت شود می تواند برای تامین تقاضا آب استفاده گردد. جمع آوری آب باران گزینه ای مناسب برای انحصار و ذخیره رواناب سطحی جهت کاربردهای بعدی بویژه در طول دوره هایی که محدودیت دسترسی به آب وجود دارد، است. در این پژوهش با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) مکان های مناسب جمع آوری آب باران در سطح حوزه آبخیز بیرجند واقع در استان خراسان جنوبی مکان یابی شدند. جهت انجام این کار با بهره گیری از نظرات کارشناسی، معیارهای تاثیرگذار بر فرآیند جمع آوری آب باران مشخص و به صورت دودویی با هم مقایسه شدند. سپس ماتریس مقایسات زوجی معیارها تشکیل و وزن هر کدام از آنها برآورد گردید. لایه های فضایی معیار ها پس از تاثیر وزن های مربوطه با همدیگر ترکیب شده و لایه نهایی مناطق مستعدجمع آوری آب باران ایجاد شد. نتایج نشان دادند که با قرار دادن استعداد حوزه آبخیزدر چهار کلاس ضعیف، متوسط، خوب و بسیار خوب به ترتیب 0.82، 46.1، 50.4 و 2.66 درصد از کل حوزه آبخیز به طبقات نامبرده اختصاص می یابد و به طور کلی از غرب به سمت شرق حوزه آبخیز بر استعداد آن در جمع آوری آب باران افزوده می شود.

هدف از انجام این تحقیق تهیه نقشه پتانسیل وقوع چشمه های آب زیرزمینی با توسعه مدل آماری و احتمالاتی رگرسیون لجستیک (LR) می باشد. موقعیت مکانی چشمه های حوزه آبخیز کوهستانی میرده استان کردستان با مساحت حدود 381 کیلومترمربع طی عملیات میدانی ثبت گردید. بر اساس بازدیدهای میدانی، پرس و جوهای محلی و آمار شرکت مدیریت منابع آب مختصات مکانی 904 دهنه چشمه در حوزه مورد مطالعه ثبت گردید و جهت تحلیل های بعدی، 304 چشمه به عنوان چشمه های آزمایشی به صورت کاملا تصادفی جدا شده و 600 چشمه باقیمانده به عنوان چشمه های آموزشی وارد تحلیل ها شدند. پس از انجام آنالیزهای رگرسیونی لجستیک گام به گام پیشرو، مهم ترین فاکتورهای تاثیرگذار در وقوع چشمه که از لحاظ آماری معنی دار بودند، انتخاب گردیدند. صحت مدل آماری و نقشه پهنه بندی بر اساس درصد وقوع چشمه های آزمایشی در نقشه حساسیت و آماره هایی از قبیل: -2LL، R2 ناگلکرک، و R2 کوکس و اسنل مورد ارزیابی و تایید شد. همچنین، دقت پیش بینی مدل مورد استفاده در این مطالعه با استفاده از سطح زیر منحنی ویژگی های عامل نسبی (ROC) مورد سنجش قرار گرفت. مدل های احتمالاتی و آماری در تلفیق با GIS جهت پتانسیل یابی نواحی با چشمه های آب زیرزمینی می تواند مورد توجه طراحان و تصمیم گیران طرح های توسعه آب زیرزمینی و آمایش سرزمین واقع گردد.

پژوهش حاضر با هدف بررسی عوامل انگیزشی موثر بر مشارکت کشاورزان در عملیات کشت پلکانی در اراضی کشاورزی حوزه آبخیز چهل چای در استان گلستان انجام شد. تحقیق توصیفی و از نوع پیمایشی و جامعه آماری کلیه کشاورزان مشارکت کننده در عملیات کشت پلکانی در حوزه آبخیز چهل چای استان گلستان به تعداد 75 نفر بودند که 62 نفر از آنان به شیوه تصادفی سیستماتیک انتخاب شدند. ابزار گردآوری اطلاعات پرسشنامه بود که اعتبار (روایی) آن با نظر چند تن از متخصصان حفاظت خاک و ترویج کشاورزی مورد تایید قرار گرفت و برای پایایی آن از روش آلفای کرونباخ استفاده شدکه مقدار آن 0.81 به دست آمد. نتایج حاصل نشان داد مهمترین انگیزاننده های کشاورزان برای مشارکت در اجرای عملیات کشت پلکانی، همکاری با سایر کشاورزان اجرا کننده عملیات، تشویق سایر کشاورزان و انجام عملیات توسط همسایگان مجاور مزرعه بوده است. همچنین نتایج نشان دهنده تاثیر بیشتر انگیزاننده های فردی- اجتماعی برای مشارکت کشاورزان در اجرای عملیات کشت پلکانی در مزارع بوده است. ارائه توصیه های فنی از طریق سرکشی کارشناسان به مزارع و منابع ارتباطی به خصوص رادیو و تلویزیون از جمله پیشنهادهای این مطالعه در راستای تداوم مشارکت کشاورزان در اجرای عملیات کشت پلکانی بوده است.

امروزه حوزه های آبخیز به عنوان محور برنامه ریزی جهت توسعه پایدار در بسیاری از مباحث مدیریتی مطرح شده است. ارزیابی توان اکولوژیکی حوزه های آبخیز و رتبه بندی آنها با توجه به معیارهای مختلف اکولوژیکی جهت اقدامات آبخیزداری، یکی از موارد مهم در برنامه ریزی و مدیریت جامع حوزه های آبخیز می باشد. از آنجایی که هزینه طرح های آبخیزداری سنگین و بودجه پروژه های عمرانی نیز محدود می باشد، لذا ضرورت دارد که اقدامات بر اساس اولویت وضعیت حوزه های آبخیز صورت بگیرد. در این رابطه تکنیک های تصمیم گیری چند معیاره راهکار مناسبی برای حل این گونه مسائل است. در واقع با استفاده از این تکنیک ها و با توجه به معیارهای مختلف تصمیم گیری، می توان بهترین گزینه یا گزینه ها را از بین گزینه های موجود تصمیم گیری انتخاب و اجرایی نمود. در این مطالعه روش تاپسیس که یکی از معروف ترین روش های تصمیم گیری چند شاخصه است برای حوزه زیدشت طالقان استفاده شد. در این تحقیق ده شاخص حفاظت خاک، فرسایش و رسوب، تنوع گونه ای، کلاس سنی، ترکیب گیاهی، گیاهان سمی، تولید علوفه، ظرفیت چرا، کمیت آب، تبخیر و تعرق اندازه گیری شدند و سپس جهت اولویت بندی اقدامات آبخیزداری با توجه به شاخص ها از روش تاپسیس استفاده شد. با توجه به روش تاپسیس و شاخص های ده گانه در نظر گرفته شده و استفاده از نزدیکی نسبی به راه حل ایده آل (C) به ترتیب زیرحوزه های D1,Dint1,Dint2,D2 با مقادیر 0.6855، 0.5869، 0.46 و 0.2398 جهت اقدامات آبخیزداری اولویت بندی شدند.

با توجه به وجود نوسانات شدید بارش های مناطق مختلف کشور، خشکسالی ها از جمله بلایای طبیعی هستند که در شرایط نوسان منفی و یا به عبارتی کاهش بارش های جوی نسبت به میانگین دراز مدت رخ می دهند و اثرات زیانباری را بر بخش کشاورزی و اقتصاد نواحی تحمیل می نمایند. خشکسالی هواشناسی یکی از انواع خشکسالی است که در ابتدایی ترین مراحل پدیده خشکسالی به وقوع می پیوندد. در این مطالعه با استفاده از نمایه بارش استاندارد شده وضعیت خشکسالی هواشناسی منطقه بررسی شده و از روش گشتاورهای خطی برای آنالیز فراوانی منطقه ای استفاده شده است. برای آنالیز منطقه ای به روش گشتاور خطی از برنامه توسعه داده شده توسط هاسکینگ، استفاده شده است. با بررسی معیار ناجوری و معیار درجه همگنی، مشخص شد که یکی از ایستگاه های موجود در حوزه کارون یک، دارای معیار ناجوری می باشد. همچنین نتایج حاصل از معیار نکویی برازش نشان داد که توزیع پیرسون نوع سوم می تواند برازش ناحیه ای خوبی برای کل منطقه داشته باشد. بنابراین می توان برای تحلیل منطقه ای نمایه های خشکسالی در این ناحیه از این توزیع استفاده کرد.

در سال های اخیر به علت افزایش فراوانی خشکسالی ها در مناطق خشک و نیمه خشک کشور سطح آب دریاچه ها به طور چشم گیری کاهش یافته و افزون بر آسیب های زیست محیطی، بخش های اقتصادی و اجتماعی جامعه را نیز با چالش روبه رو کرده است. هدف این پژوهش، بررسی نوسانات تراز سطح آب دریاچه پریشان در دوره های خشک و تر، تاثیر خشکسالی ها بر افت تراز سطح آب دریاچه و تعیین اثرگذارترین نمایه خشکسالی بر افت تراز سطح آب دریاچه می باشد. در این پژوهش با به کارگیری نمایه های خشکسالی SPI، CZI، MCZI و ZSI تاثیر خشکسالی و ترسالی بر نوسانات تراز سطح آب دریاچه پریشان در 5 ایستگاه نزدیک به دریاچه، در سه مقیاس زمانی کوتاه مدت (3 ماهه)، میان مدت (12 ماهه) و بلندمدت (48 ماهه) برای بازه آماری 1352 تا 1388 بررسی شد. یافته های این پژوهش گویای آن است که نمایه های خشکسالی هواشناسی SPI، CZI، MCXI و ZSI در همه ایستگاه ها در مقیاس زمانی میان و بلندمدت (بجز نمایه SPI در مقیاس زمانی بلندمدت در ایستگاه دشت برم) رابطه معنی داری در سطوح احتمال 5 و 1 درصد با تغییرات تراز سطح آب دریاچه نشان دادند. نمایه های SPI و CZI در مقیاس زمانی بلند مدت در ایستگاه دشت ارژن دارای بیشترین ضریب همبستگی (r=0.60) بودند. با رفع اختلاف فاز میان رخداد خشکسالی و افت تراز سطح آب دریاچه روابط رگرسیونی برای 4 نمایه خشکسالی در مقیاس زمانی کوتاه مدت هم بهبود یافت. یافته ها نشان دادند خشکسالی با تاخیر زمانی چند ماهه عامل مهمی در افت تراز سطح آب دریاچه پریشان در دهه 1380 بوده است.

وقایع خشکسالی با تاثیر روی منابع آب سطحی و آب زیرزمینی مقدار آب در دسترس بخش های مختلف را کاهش می دهد، بدین منظور برای اتخاذ تصمیمات مدیریتی مناسب برای مقابله با آثار زیان بار خشکسالی، باید با ارزیابی و پایش خشکسالی جریان آب سطحی به شناسایی ویژگی های این پدیده از نظر دوام، شدت و توسعه جغرافیایی در نواحی مختلف پرداخت. در این تحقیق جهت کلاسه بندی و آنالیز شدت و مدت خشکسالی جریان آب سطحی در 6 ایستگاه هیدرومتری منتخب استان ایلام طی دوره 1360 تا 1389 از خوشه بندی سلسله مراتبی، شاخص خشکسالی جریان آب سطحی و میانگین متحرک استفاده شد. نتایج شاخص خشکسالی جریان آب سطحی نشان داد که در بازه های زمانی 3 و 6 ماهه تنها جریان آب سطحی ملایم و متوسط در استان حاکم بوده است. اما در بازه های زمانی 9 و 12 ماهه خشکسالی شدید هم در سه دهه اخیر وجود داشته است. همه ایستگاه ها طبق نتایج میانگین متحرک نشان دادند که طی بازه زمانی 1370 تا 1375 یک دوره ترسالی شدید را در طی سه دهه اخیر تجربه کرده اند. در مقابل همه ایستگاه ها یک دوره خشکسالی جریان آب سطحی را در بین سال های 1375 تا 1385 پشت سرگذاشته اند. ایستگاه های هیدرومتری از لحاظ شرایط خشکسالی جریان آب سطحی در سه کلاسه مختلف قرار گرفتند. نتایج کلاسه بندی نشان داد که در کلاسه یک، ایستگاه های ایوان، هلیلان و تنگ سازین، در کلاسه 2، ایستگاه نظر آباد و در نهایت در کلاسه 3 دو ایستگاه سرجوی و دارتوت قرار گرفته اند. در نهایت جهت بررسی روند جریان آب رودخانه ها مرتبط با خشکسالی هیدرولوژیکی طی سه دهه گذشته از آزمون های من-کندال و شیب خط رگرسیونی استفاده شد. نتایج این دو آزمون نشان داد که روند دبی رودخانه ها در همه ایستگاه ها کاهشی بوده است.

مدل سازی چندمکانی بارش یکی از زمینه های مهم در علوم طبیعی است و مدل های مختلف آماری برای این مهم توسعه یافته اند که نگرشی فضایی به مدل سازی و شبیه سازی بارش روزانه دارند. مدل مارکف پنهان یکی از انواع مدل های چندمکانی بارش روزانه است که علاوه بر شبیه سازی بارش روزانه، به بررسی توزیع فضایی و زمانی الگوهای وقوع بارش نیز می پردازد. در مطالعه حاضر با بکارگیری مدل مارکف پنهان، اقدام به مدل سازی بارش زمستانه (ژانویه تا آوریل) براساس داده های 130 ایستگاه باران سنجی در گستره ایران شده است. طول دوره آماری داده های بارندگی روزانه 21 سال (2010-1990) می باشد. هدف این تحقیق، دستیابی به توزیع فضایی و زمانی الگوهای جوی و شبیه سازی تصادفی وقوع و مقدار بارش به طور همزمان است. نیل به این اهداف با بکارگیری الگوریتم های مختلف حل مسائل مدل مارکف پنهان شامل الگوریتم برآورد پارامتر بیشینه سازی امید (EM) و الگوریتم رمزگشایی ویتربی و یک الگوریتم شبیه سازی که با تبدیل احتمالاتی همراه است، میسر است. انتظار می رود که الگوهای جوی مستخرج از مدل مارکف پنهان، منطبق بر الگوهای سینوپتیکی باشند که براین اساس 8 الگوی مختلف جوی به عنوان مجموعه متناهی حالات پنهان به دست آمدند و هرکدام گویای الگوی خاص سینوپتیکی هستند. فراوان ترین الگوی توزیع بارندگی مستخرج از مدل مارکف پنهان، الگوی خشک (شرایط پایدار) بوده که طی آن احتمال وقوع بارش در اکثر ایستگاه های کشور پایین است. این الگو دارای بیشترین احتمال آغازین معادل 0.429 و بیشترین احتمال انتقال مارکفی از حالت مشابه معادل 0.637 می باشد. همچنین، شبیه سازی چندمکانی بارش زمستانه نیز با حفظ آماره های اساسی شامل میانگین و انحراف معیارهای مجموع فصلی ایستگاه ها، مقدار صدک های مختلف هر ایستگاه و وابستگی های فضایی وقوع و عدم وقوع بارش، دارای نتایج قابل قبولی است که در مجموع بکارگیری این رهیافت، سودمند ارزیابی شده است.

خشکسالی پدیده ای است که علاوه بر ایجاد کمبود منابع آب موجب تهدید کیفیت آن نیز می گردد. در این مقاله سعی شده تا اثر خشکسالی بر کیفیت آب های سطحی حوزه آبخیز کشکان بررسی گردد. بدین منظور ضمن جمع آوری آمار داده های هواشناسی و داده های کیفی منابع آب در طی 20 سال (از سال 1366 تا سال 1388) از شرکت سهامی آب منطقه ای و اداره هواشناسی استان لرستان در ابتدا با استفاده از شاخص های SPI، RDI و SDI دوره ها و شدت خشکسالی های هواشناسی و هیدرولوژیک تعیین شد. سپس در دوره هایی که شدت و تداوم خشکسالی بیشتر بود، درصد تغییرات کیفیت آب نسبت به میانگین درازمدت محاسبه شد و تحلیل کیفیت آب شرب و کشاورزی در قالب دو نمودار شولر و ویل کوکس انجام گرفت. همچنین برای واضح تر نشان دادن اثر خشکسالی بر تغییرات کیفی آب، روند خطی داده ها بررسی شده است. نتایج کلی نشان داد که خشکسالی تغییرات قابل ملاحظه ای بر پارامترهای کیفی منابع آب سطحی بویژه EC، TDS، Na، Cl و SO2-4 داشته است. همچنین نتایج نشان داد که کیفیت آب از لحاظ نمودارهای شولر و ویل کوکس در اثر خشکسالی تغییر کرده و کیفیت آب شرب رودخانه های افرینه و چم انجیر از کلاس خوب به قابل قبول و برای مصارف کشاورزی از کلاس C2S1 به کلاس C3S1 تغییر یافته است. در نهایت تحلیل کلی نمودارهای روند خطی نشان می دهد که روند افزایشی خشکسالی بر کیفیت آبهای سطحی حوزه آبخیز کشکان تاثیر منفی گذاشته است.

فرسایش حوزه های آبخیز و بار رسوب رودخانه ها از چالش های جدی مدیریت منابع آب کشور است که تبعات منفی در بهره برداری از تاسیسات آبی و سدها دارد. از آنجا که حجم رواناب و شدت فرسایش خاک و بده رسوب در حوزه های آبخیز به ویژگی های هیدروژئومرفولوژیک حوزه آبخیز بستگی دارد، این پژوهش با هدف بررسی رابطه ویژگی های هیدروژئومرفولوژیک و محاسبه مقدار رسوبدهی ویژه در حوزه های آبخیز انجام یافته است. به منظور دست یابی به هدف پژوهش و بررسی نقش عوامل پوشش گیاهی، تندی شیب و نفوذپذیری خاک در شکل گیری رخساره های فرسایشی، حوزه آبخیز زنوزچای، یکی از زیر حوزه های فرعی حوزه آبخیز زیلبرچای که دارای عدد تراکم شبکه زهکشی بالاتر در مقایسه با سایر زیرحوزه ها می باشد، انتخاب شد. محاسبه وزن هر یک از عوامل با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی انجام یافت و پس از تحلیل رگرسیونی به روش گام به گام، ضرایب تبیین آنها با وزن رخساره های ژئومرفولوژی در سطح اطمینان 95 درصد به دست آمد. حجم رواناب تولیدی در حوزه های آبخیز زنوزچای و زیلبرچای، بر اساس روش SCS محاسبه شد. درنهایت، با جایگزینی ضرایب تبیین ویژگی های حوزه آبخیز، به عنوان ضرایب نمایی در رابطه پیشنهادی دبی-رسوب، رسوب دهی ویژه در حوزه های آبخیز زنوزچای و زیلبرچای بترتیب 163.60 و 674.49 تن در کیلومترمربع برآورد شد. نتایج حاصل از مقایسه مقادیر محاسباتی با آمار مشاهداتی رسوب در طول دوره 35 ساله، نشان داد مقدار رسوب محاسباتی در دو حوزه آبخیز مورد مطالعه بترتیب با اطمینان 85 و 91 درصد مورد تایید است.

فرسایش خاک منجر به شستشوی خاک سطحی، مواد آلی و در نهایت کاهش حاصل خیزی خاک خواهد شد. به منظور حفاظت خاک و مبارزه با فرسایش و کاهش رسوب زایی منطقه ای در حوزه آبخیز نیر، بر مبنای مدل WSM مدل سازی برآورد شدت رسوب خاک انجام شد. شش عامل این مدل برای هر واحد کاری امتیازدهی گردید. معمولا مدل ها برای مناطق خاصی مناسب اند، لذا برای استفاده از آنها در شرایط مختلف، لازم است، ضرایب مدل ها در منطقه مورد مطالعه واسنجی شود. برای واسنجی، میزان رسوب دهی حاصل از مدل (تخمین) و حاصل از شبیه سازی باران (واقعی) در هر واحد کاری در این حوزه آبخیز اندازه گیری شد. نتایج نشان داد، مقدار رسوب برآورد شده تمام واحدهای کاری بر اساس مدل WSM بیشتر از مقدار اندازه گیری شده از باران ساز بود و تا 10 برابر می رسید. با اصلاح ضرایب توسط بهینه سازی در سالور (Solver)، با فن همگرایی 4-10، مشتق گیری پیش رو و میزان جهش پیش فرض 0.075 با اصلاح ضرایب مدل و ایجاد مدلی جدید مقدار رسوب برآورد شده بر مقادیر اندازه گیری شده نزدیک تر شد و همبستگی مدل و مشاهده افزایش یافت. پیشنهاد می شود برای بهبود ضرایب، نتایج مدل اصلاحی، در چند حوزه دیگر با مقادیر واقعی، ارزیابی گردد تا با اطمینان بیشتری به عنوان مدل بومی استفاده شود.

آب و خاک حاصل خیز مهم ترین منابع طبیعی هر کشور و پایه و اساس حیات بشر به شمار می آیند. فرسایش خاک و تولید رسوب باعث کاهش حاصلخیزی زمین های زراعی و در نتیجه به مخاطره افتادن حیات انسان می شود، از طرف دیگر افزایش میزان رسوبدهی حوزه های آبخیز نقش مهمی در کاهش عمر مفید سدها و کاهش ظرفیت آبگیری آنها دارد، بنابراین بررسی و مطالعه فرسایش خاک و برآورد رسوب خروجی حوزه های آبخیز امری ضروری می باشد. انجام مطالعات ارزیابی کمی تولید رسوب با استفاده از مدل های مختلف یکی از راهکارهایی است که از طریق آن می توان این پدیده را تا حدودی کنترل و مقدار آن را به حداقل رساند. هدف از این پژوهش، ارزیابی کارایی مدل WEPP در برآورد رسوب خروجی از حوزه آبخیز سولاچای می باشد. روش کار در مدل WEPP به این صورت بود که در ابتدا فایل مربوط به هریک از پارامترهای مدل (اقلیم، خاک، توپوگرافی، مدیریت و آبراهه) ایجاد و وارد نرم افزار GeoWEPP شد و در نهایت مقدار رسوب محاسبه گردید. از آنجا که مدل WEPP کارایی لازم در برآورد رسوب برای سه مقیاس دامنه، حوزه آبخیز و مسیرهای جریان را دارا می باشد، لذا مقدار رسوب ویژه برآوردشده در هریک از سه حالت فوق، به ترتیب برابر با 0.213، 0.178 و 0.785 و مقدار رسوب مشاهده ای نیز برابر با 0.241 تن در هکتار در سال به دست آمد. مقایسه نتایج مدل WEPP با رسوب مشاهده ای بیانگر این است که مقادیر برآوردی رسوب در حالت های دامنه و حوزه آبخیز به مقدار رسوب مشاهده ای نزدیک تر بوده و نسبت به حالت مسیرهای جریان نتایج قابل قبول تری را ارائه داده اند.

ریزش سنگ ها از فرآیندهای ژئومرفیکی طبیعی فعال روی دامنه های پر شیب نواحی کوهستانی می باشند. در این پژوهش، با استفاده از روش های رگرسیون لجستیک، نسبت فراوانی و تحلیل سلسله مراتبی در طول 11 کیلومتر از جاده گردنه صلواتاباد در شرق شهرستان سنندج در استان کردستان، نقشه های پهنه بندی حساسیت ریزش سنگ تهیه شدند. متغیر وابسته حضور و عدم حضور ریزش سنگ و متغیرهای مستقل شامل درجه شیب، جهت شیب، شکل شیب، ارتفاع از سطح دریا، فاصله از جاده، فاصله از گسل، سنگ شناسی و کاربری اراضی می باشند. نقشه های پهنه بندی با موقعیت ریزش سنگ ها با استفاده از روش نرخ منحنی موفقیت Success Rate Curve (SRC)، مقایسه و مورد آزمون قرار گرفتند. نتایج ارزیابی صحت روش ها نشان داد که درصد مساحت زیر منحنی (AUC) نقشه ها به ترتیب در مدل رگرسیون لجستیک 85.09 درصد، در مدل تحلیل سلسله مراتبی 8302 درصد و در مدل نسبت فراوانی 76.74 درصد به دست آمدند. بنابراین مدل رگرسیون لجستیک نسبت به سایر مدل ها برای شناسایی مناطق مستعد و حساس به حساسیت ریزش سنگ در منطقه مورد مطالعه مناسب تر شناخته شد.

شناسایی عوامل موثر در وقوع زمین لغزش های موجود در یک حوزه و پهنه بندی خطر آن یکی از ابزارهای اساس جهت دستیابی به راه هکارهای کنترل این پدیده و انتخاب مناسب ترین و کاربردی ترین گزینه موثر می باشد. در این مطالعه مدل پیش بینی مکانی خطر زمین لغزش در حوزه آق مشهد چوب و کاغذ مازندران، بر پایه زمین لغزش های رخ داده در گذشته ارائه شد. این مدل براساس رگرسیون چند متغیره در محیط GIS، نقشه پهنه بندی خطر زمین لغزش را نشان می دهد. پس از بررسی های میدانی و مرور مطالعات در مناطق مشابه، نقشه 8 عامل ارتفاع از سطح دریا، شیب، جهت جغرافیایی، زمین شناسی، خاک شناسی، فاصله از آبراهه، فاصله از جاده و نقشه کاربری اراضی در محیط GIS تهیه گردید و نقشه زمین لغزش های موجود نیز از طریق عمیات میدانی با استفاده از دستگاه موقعیت یاب جهانی (GPS)، ثبت و در محیط GIS تهیه گردید. 8 لایه آماده شده در محیط GIS با لایه اطلاعاتی پراکنش زمین لغزش تطابق داده و نقشه پهنه بندی خطر زمین لغزش با مدل رگرسیون چند متغیره با به کارگیری تکنیک سیستم اطلاعات جغرافیایی و تلفیق لایه ها در محیط نرم افزارArc GIS 9.3 تهیه شد. مدل ارائه شده برای منطقه با نرم افزار SPSS نشان داد که فاصله از آبراهه بیشترین تاثیر را روی زمین لغزش های رخ داده داشته است. مزیت این مدل این است که امکان ارزیابی سریع مکان های وقوع زمین لغزش در یک منطقه وسیع امکان پذیر است. نتایج تحقیق نشان داد که بین اعداد و کلاسه های خطر این مدل با مساحت زمین لغزش های موجود همبستگی و ارتباط معنی داری در سطح یک درصد (P<0.01) برقرار است.

برآورد میزان دقیق رسوبات معلق در رودخانه ها از ابعاد مختلف کشاورزی، حفاظت خاک، کشتیرانی، سدسازی، حیات آبزیان و ابعاد تحقیقاتی، دارای اهمیت فراوانی است. روش های مختلفی برای بررسی و برآورد رسوبات معلق رودخانه، موجود می باشد که البته توانایی این روش ها متفاوت است. در تحقیق حاضر به منظور مقایسه و بررسی توانایی مدل های سری زمانی شامل مارکف، ARIMA و شبکه های عصبی در پیش بینی رسوب معلق، از داده های روزانه ایستگاه قزاقلی واقع روی رودخانه گرگانرود استفاده شده است. داده های موجود به صورت متوسط رسوب معلق ماهانه در محیط نرم افزار Minitab 16 و Neurosolutions 5 به کار گرفته شد و در نهایت پیش بینی رسوب برای 111 ماه انجام گرفت. در مرحله بعد، مقادیر پیش بینی شده توسط مدل های مختلف، با شاخص های اندازه گیری خطا شامل RMSE و NMSE نشان داد که شبکه های عصبی در مقایسه با مدل های سری زمانی توانایی بهتری در پیش بینی و مدل سازی رسوب ماهانه دارد و نیز در بین مدل های سری زمانی، مدل مارکف در مقایسه با مدل ARIMA دارای توانایی بهتری در برآورد رسوب معلق می باشد.