مهندسی و مدیریت آبخیز
سال:1396 | دوره:9 | شماره:4 |تعداد مقالات:10

تحلیل های ریخت سنجی به عنوان ارزیابی کمی ویژگی های هندسی اشکال زمینی و چشم اندازها قابل بررسی می باشند. در بررسی ویژگی های تکتونیکی حوزه آبخیز، استفاده از بعضی پارامترهای ریخت سنجی، می تواند اطلاعات بسیار مهمی را ارائه دهند. حوضه گاوکشک با مساحت 46. 73 کیلومترمربع، در ناحیه کوهستانی و تکتونیکی زاگرس چین خورده، قرار دارد. هدف از این پژوهش، استفاده از شاخص های ریخت سنجی، نظیر: شاخص انتگرال هیپسومتری، شاخص شکل حوضه زهکشی، شاخص شیب جریان (گرادیان طول رود)، شاخص شیب طولی رودخانه، شاخص عدم تقارن حوضه زهکشی و شاخص نسبت عرض کف دره به ارتفاع آن می باشد. در نتیجه، این شاخص ها تبدیل به شاخص نسبی فعالیت تکتونیکی می شود. با استفاده از این شاخص می توان عملکرد کلی فعالیت تکتونیکی منطقه را بررسی کرد. مقادیر شاخص های ریخت سنجی منطقه مورد مطالعه، با تقسیم شدن منطقه به 43 زیرحوضه آن و با استفاده از مدل رقومی ارتفاعی (DEM) و سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) مورد بررسی قرار گرفته است. روش شاخص های ریخت سنجی همراه با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی، رویه و ابزار توانمندی، برای برآورد فعالیت تکتونیکی منطقه می باشد. البته باید در نظر داشت که نتایج حاصل از این شاخص ها، می تواند در بخش های مختلف، مقادیر مختلفی را نشان دهد. با بررسی شاخص نسبی فعالیت تکتونیکی، حوضه مورد مطالعه به دو بخش فعال (25. 6 درصد از کل حوزه آبخیز) و نیمه فعال (74. 4 درصد از کل حوزه آبخیز) تقسیم می شود. با انجام بررسی های آماری، حوضه مورد مطالعه به چهار خوشه شامل: خوشه یک، با 91. 83 درصد شباهت، خوشه دو، با 95. 19 درصد شباهت، خوشه سه، با 96. 18 درصد شباهت و خوشه چهار، با 91. 09 درصد شباهت تقسیم بندی می شود. در این روش، مناطق همگن، بر اساس الگوریتم خوشه بندی Ward تعیین شدند. بررسی تکتونیک فعال حوضه مورد پژوهش، با استفاده از دیگر شاخص های ریخت سنجی، می تواند در یک طرح پژوهشی دیگر مورد بررسی قرار گیرد.

امروزه تخریب زمین با توجه به روند رو به رشد جمعیت و تامین نیاز های آن و همچنین توسعه اقتصادی، بهره برداری غیر علمی و غیر منطقی از منابع اجتناب نا پذیر است. از این رو، پایش و شناسایی عوامل موثر بر تخریب زمین در یک منطقه برای مهار و مدیریت آن ضروری است. حال آن که این موضوعات کمتر مورد توجه متخصصین و مدیران قرار گرفته است. در این راستا، پژوهش حاضر در حوزه آبخیز شازند با هدف تحلیل روند تخریب زمین و شناخت عوامل مهم و تاثیر گذار بر مبنای شاخص منطقه حساس محیطی (ESAI) در بازه زمانی 1365 تا 1393 به سبب تغییرات قابل توجه به دلیل بهره برداری ها و مدیریت های متنوع و توسعه صنعتی انجام شد. با توجه به نقشه های ESAI تهیه شده در مقاطع زمانی 1365، 1377، 1387 و 1393، به ترتیب 16. 56، 33. 39، 42. 32 و 49. 52 درصد از وسعت منطقه در شرایط بحرانی تخریب زمین قرار داشت. بر اساس تحلیل نتایج حاصل، روند تخریب زمین در منطقه فزاینده بوده و در دوره های منتهی به سال های 1377 و 1393 با شدت بیشتری صورت گرفته است. همچنین، تحلیل حساسیت و بررسی عوامل تاثیرگذار در تخریب زمین در منطقه مطالعاتی مشخص نمود که نقش عوامل پوشش گیاهی و مدیریتی و انسانی در تغییرات مقادیر ESAI و تعدیل و تشدید تخریب زمین بیش از سایر عوامل بوده است.

کارایی روش منشأیابی با ردیاب ها یا انگشت نگاری به عنوان روشی موفق و مؤثر برای تعیین منابع رسوبات به اثبات رسیده است. اولین و مهم ترین مرحله روش منشأیابی رسوب، انتخاب ترکیب مناسبی از ردیاب است که قادر به جداسازی منابع رسوب باشند. وجود داده های پرت بر انتخاب ترکیب مناسبی از ردیاب ها اثر گذاشته، ممکن است مانع انتخاب متغیرهای مهم (ردیاب های مؤثر) شده و توان جداسازی یا درصد طبقه بندی صحیح را کاهش دهد. بنابراین داده های یادشده باید شناسایی و در صورت وجود شواهد کافی دال بر پرت بودن، نسبت به تصحیح یا حذف آن ها اقدام شود. در مطالعه حاضر هدف شناسایی داده های پرت در بین مجموعه ردیاب های اندازه گیری شده در حوزه آبخیز تنگ بستانک، برای تشخیص بهترین ترکیب ردیاب ها بود. بر این اساس از روش های تک متغیره شناسایی داده های پرت همچون آزمون گراب، آزمون گوس، آزمون دیکسون، نمودار جعبه ای، میانه به اضافه یا منهای میانه انحراف های تمام داده ها از میانه و میانگین به اضافه و منهای سه برابر انحراف از معیار داده ها و نیز از روش های چندمتغیره شناسایی داده های پرت همچون تحلیل مؤلفه های اصلی، فاصله ماهالانوبیس، مربع فاصله ماهالانوبیس، نمودار چندک مربع فاصله ماهالانوبیس به روی درجه آزادی در برابر توزیع مربع کای، نمودارهای جعبه ای مربع فاصله ماهالانوبیس استفاده شد. در مجموع داده ای پرت شناخته شد که دست-کم نیمی از روش های مذکور به پرت بودن آن اذعان داشته باشند. نتایج نشان داد روش میانه به اضافه و منهای میانه انحراف های تمام داده ها از میانه تعداد بیشتری از داده ها را به عنوان داده پرت معرفی می کند و همچنین روش های چندمتغیره اشتراک کمتری در تشخیص داده های پرت با یکدیگر دارند. آزمون های تک متغیره اجماع بهتری نسبت به شناسایی و معرفی داده های پرت دارند. برای استفاده از روش های تک متغیره برای شناسایی داده های پرت روش های میانه به اضافه یا منهای میانه انحراف های تمام داده ها از میانه، نمودار جعبه ای و آزمون دیکسون به ترتیب حساسیت آن ها پیشنهاد می شود. همچنین نتایج نشان داد، بیشینه اجماع روش های به کار رفته برای روش های تک متغیره چهار و برای روش های چندمتغیره دو مورد هست و در کل اجماع نیمی از روش ها برای پرت بودن داده ها مشاهده نشد.

سرریزهای لبه تیز یکی از سازه های اندازه گیری، انحراف و کنترل سطح آب در پروژه های هیدرولیکی، آبی و زیست محیطی هستند. ضریب آبگذری این سرریزها نیز چون سایر سرریزها تابعی از H/P (H ارتفاع آب روی سرریز و P ارتفاع سرریز) می-باشد. در شرایطی که نیاز به عبور جریان بیشتر با یک ارتفاع مشخص از روی سرریز وجود دارد با تغییر شکل پلان سرریز، طول آن افزایش داده می شود. یکی از این سرریزها، سرریز نوک اردکی می باشد. گاهی اوقات در اثر عواملی نظیر جمع شدن رسوبات در پشت سرریز، فرسایش در پایین دست سازه سرریز و مانند آن شرایطی به وجود می آید که رقوم بستر بالادست و پایین دست تغییر کرده، باعث تغییر در خصوصیات هیدرولیکی جریان عبوری، از جمله ضریب آبگذری جریان می-شود. در این تحقیق این تغییرات بر روی ضریب آبگذری سرریز لبه تیز نوک اردکی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تغییر در ارتفاع سرریز نوک اردکی تاثیری بر میزان ضریب آبگذری در نسبت های برابر H/P ندارد. اما با افزایش نسبت بزرگ نمایی یعنیL/W (L طول سرریز و W عرض فلوم) ضریب آبگذری کاهش می یابد. همچنین، با افزایش بزرگ نمایی مقدار بیشینه ضریب دبی در مقدار H/P کمتر روی می دهد به طوری که ضرایب آبگذری بیشینه در بزرگ نمایی های دو، سه و چهار به ترتیب دارای مقادیر 0. 73، 0. 68 و 0. 63 هستند که به ترتیب در H/P معادل 0. 5، 0. 3 و 0. 25 روی داده اند. بالا آمدن رقوم بستر بالادست باعث کاهش آبگذری می شود. در جریان مستغرق کاهش رقوم بستر پایین دست باعث افزایش ضریب آبگذری می شود، اما تا هنگامی که جریان مستغرق نباشد و شرایط هوادهی یکسان باشد، این کاهش رقوم تاثیری بر ضریب آبگذری ندارد. با افزایش نسبت بزرگ نمایی سرریز نوک اردکی از سه به چهار، مقدار H/P در آستانه تداخل جریان و استغراق های موضعی از 0. 5 به 0. 3 کاهش یافت.

قرن بیست و یکم مواجه با بحث جدال انگیز توسعه پایدار با اولویت توسعه پایدار شهری خواهد بود. در برنامه ریزی های شهری به موضوع پایداری شهرهای وابسته به منابع طبیعی و زیستی پیرامونی توجه کافی نشده است. مقوله توسعه شهر بدون توجه به حوزه آبخیز آن بی معنی است. راهبردهای شهری بر پیاده سازی و اجرای طرح های ایستا، پیرو مکتب مدرنیسم پرداخته و به لزوم برقراری ارتباط متقابل، پایدار و حیاتی حوزه های آبخیز شهری که در واقع رگ های تغذیه کننده شهر هستند، پرداخته نشده است. این پژوهش با هدف اصلی تبیین راهبردهای توسعه پایدار شهر گرمسار با محوریت مدیریت یکپارچه حوزه آبخیز شهری از طریق شناخت عوامل موثر در پایداری حوزه آبخیز شهری گرمسار و تحلیل روابط علی و معلولی پایداری شهری در کنش با عوامل پایداری حوزه آبخیز حبله رود انجام شده است. روش پژوهش توصیفی تحلیلی بوده و گردآوری اطلاعات مورد نیاز پژوهش از طریق مطالعات کتابخانه ای و استفاده از اسناد، مدارک و مشاهده میدانی برای ثبت اطلاعات، انجام شده است. به منظور ارزیابی و تحلیل اطلاعات، از مدل ارزیابی زیست محیطی DPSIR، از مدل AHP برای تعیین بهترین پاسخ ها و گزینه های منتج از مدل ارزیابی و از مدل SWOT برای تعیین بهترین راهبردهای توسعه پایدار شهر گرمسار به صورت تلفیقی استفاده شده است. نتایج بررسی ها نشان داد که شهر گرمسار به عنوان یک شهر وابسته به حوزه آبخیز شهری از پایداری برخوردار نیست، حوزه آبخیز شهری گرمسار به لحاظ تامین منابع زیستی و حیاتی حوضه، از پایداری برخوردار نیست، ولی حفظ پایداری حوزه آبخیز و شهر گرمسار از طریق پیاده سازی راهبردهای متناسب با منابع زیستی موجود امکان پذیر است. بر اساس نتایج حاصله از تحلیل و ترسیم ماتریس راهبردی کمی و تحلیل، هشت راهبرد اصلی شناسایی شده اولویت بندی شد و از بین آنان راهبرد تدوین برنامه مشترک آب، کشاورزی و منابع طبیعی در حوزه آبخیز شهری به منظور تبیین اقدامات موثر زنجیره تولید، توزیع و مصرف آب در اراضی بالادست در اولویت اول قرار گرفت.

آگاهی از عوامل موجود بازدارنده مشارکت مردمی در طرح های آبخیزداری، اصولی ترین گام در تحقق مشارکت موثر مردمی و دستیابی به اهداف مدیریت یکپارچه حوزه های آبخیز است. حوزه های آبخیز مشرف به شهر تهران، مشتمل بر 12 حوضه بوده که رواناب خروجی آن ها از اراضی شمالی شهر تهران و عرصه های مجاور شمال شرقی آن یا به عبارتی دیگر، شمیرانات عبور می نماید. عوامل متعددی می توانند بر عدم مشارکت مردم در طرح های آبخیزداری دخالت داشته باشند که در این تحقیق در قالب چهار شاخص اقتصادی، اجتماعی، انسانی و برنامه ریزی طبقه بندی شدند. نتایج حاصل از اولویت بندی شاخص های موثر بر عدم مشارکت ذینفعان در طرح های آبخیزداری مبتنی بر اوزان به دست آمده از روش فرایند تحلیل سلسله مراتبی فازی (FUZZY-AHP) بر اساس پرسش نامه از کارشناسان اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان تهران و شهرستان های مربوطه نشان می دهد که شاخص های اقتصادی و انسانی به ترتیب بیشینه و کمینه اولویت را به خود اختصاص داده اند. به طوری که رتبه بندی شاخص ها مبتنی بر وزن نرمال شده، به ترتیب اهمیت از بیشینه به کمینه به صورت شاخص اقتصادی، برنامه ریزی، اجتماعی و در نهایت انسانی است. همچنین، در این تحقیق زیرشاخص های موثر بر عدم مشارکت ذینفعان در طرح های آبخیزداری بر اساس شاخص های چهارگانه مبتنی بر مطالعات کتابخانه ای، پرسش از کارشناسان و نیز مراجعه به منطقه و مصاحبه حضوری با 240 نفر از ساکنان و بهره برداران منطقه ایجاد شد و در نهایت، روایی پرسش نامه مبتنی بر نظرات خبرگان به تایید نهایی رسید. نتایج حاصل از رتبه بندی زیر شاخص ها مبتنی بر آزمون فرید-من نشان دهنده تفاوت نقش زیرشاخص های موثر بر عدم مشارکت ذینفعان در طرح های آبخیزداری است. به طوری که "نادیده گرفتن درآمد مردم به عنوان انگیزه اقتصادی مستقیم" با میانگین رتبه 10. 77 و "پایین بودن سطح سواد و آگاهی" با میانگین رتبه 1. 80 به ترتیب بیشینه و کمینه میانگین رتبه را به خود اختصاص داده است. در این تحقیق، زیرشاخص "نادیده گرفتن درآمد مردم به عنوان انگیزه اقتصادی مستقیم" از شاخص اقتصادی، زیرشاخص "تمرکز قدرت تصمیم گیری در مرکز" از شاخص برنامه ریزی، زیرشاخص "عدم اعتماد نسبت به نتایج پروژه ها" از شاخص اجتماعی و نیز زیرشاخص "عدم آموزش ساکنان حوضه در خصوص طرح ها و اهداف مربوطه" از شاخص انسانی به عنوان مهمترین زیرشاخص ها رتبه بندی شدند.

زمین لغزش ها از مهمترین خطرات طبیعی هستند که نه تنها زندگی انسان را به خطر می اندازند، بلکه باعث ایجاد بار اقتصادی برای جامعه می شوند. با توجه به اهمیت تشخیص مناسب ترین روش برآورد صحیح خطر زمین لغزش، در این پژوهش میزان کارایی دو روش شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیون چندمتغیره مقایسه شد. بدین منظور ابتدا با استفاده از عکس های هوایی، تصاویر ماهواره ای، نقشه های زمین شناسی و بررسی های میدانی نقشه پراکنش زمین لغزش ها تهیه شد. همچنین، با استفاده از بررسی های میدانی و مرور مطالعات انجام شده اقدام به بررسی و تعیین نه پارامتر موثر در رخداد زمین لغزش شامل لیتولوژی، کاربری اراضی، شیب، جهت شیب، ارتفاع، بارش، فاصله از گسل، فاصله از جاده و تراکم شبکه زه کشی شد. پس از تهیه لایه های اطلاعاتی با استفاده از GIS و وزن دهی به عوامل موثر، با استفاده از نقشه پراکنش زمین لغزش، اقدام به تهیه نقشه های پهنه بندی خطر زمین لغزش با استفاده از روش های شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیون چند متغیره شده و نتایج مورد ارزیابی قرار گرفت. با توجه به اینکه برای ارزیابی مدل نمی توان از همان لغزش هایی استفاده نمود که در پهنه بندی استفاده شده اند، لذا، از بین نقاط لغزشی، 70 درصد (140 عدد) برای اجرای مدل و 30 درصد (60 عدد) برای ارزیابی مدل ها مورد استفاده قرار گرفت. مقادیر شاخص های مجموع کیفیت (QS) و دقت (P) به ترتیب برای روش شبکه عصبی (0. 15 و 0. 08) و برای روش رگرسیون چند متغیره (0. 14 و 0. 05) بوده که این نتایج بیانگر تناسب بیشتر نتایج مدل شبکه عصبی در پهنه بندی منطقه مورد مطالعه می باشد. بدین ترتیب با انتخاب بهترین روش پهنه-بندی، می توان به نقشه پهنه بندی خطر قابل اعتماد و نتایج مطلوب تری دست یافت.

معرفی و ارزیابی روش آشکارسازی حرکت آب به وسیله تغذیه واداری که یکی از ضرورت های ارزیابی اقدامات آبخیزداری است، هدف اصلی این تحقیق می باشد. در محدوده مورد پژوهش پنج پروفیل دوقطبی-دوقطبی، طراحی و داده برداری شد. پروفیل A در راستای محور خاکریز تاج سد در جهت شرقی-غربی انجام شد. پروفیل B و C در جهت شمالی-جنوبی به ترتیب در ساحل راست بالادست و پایین دست برداشت شد. پروفیل D و E عمود بر رودخانه به ترتیب در پایین دست و بالادست محور سد زیرزمینی و چکدم احداثی به انجام رسید. مدل سازی دو بعدی بر اساس داده های برداشت شده با استفاده از نرم افزار RES2DINV و تدقیق سازی نتایج مدل با استفاده از مطالعات زمین شناسی انجام گرفت. در این تحقیق دو محدوده حرکت آب یکی مسیر مدفون با تراوایی قابل توجه و دیگری از امتداد نمایی ناودیس شکل در ساحل راست رودخانه آشکارسازی شد. نتایج حاصل از پروفیل A حاکی از تشکیل شدن زون تخریب گسل شمالی– جنوبی و حرکت آب از سکوی سمت راست از ارتفاع 1457 (ارتفاع تاج خاکریز) تا ارتفاع 1450 متر است. مقاومت ویژه الکتریکی بدنه خاکی با بیش از 100 اهم متر، حاکی از خشک بودن بافت رسی آن است. در پروفیل B در فاصله 50 متری محور خاکریز در تراز ارتفاعی 1428 تا 1443 متری، منطقه ای با مقاومت ویژه کم به ابعاد 20 در 15 متر در یک نمای ناودیسی شکل بیانگر محیطی مرطوب است که با توجه به ابعاد و عمق آن، قسمت اعظم حرکت آب از این محل می باشد. پروفیل D تاییدی بر وجود و آشکارسازی مسیری مدفون با تراوایی قابل توجه می باشد که با نتایج پروفیل های A و B همخوانی دارد. پروفیل E تاییدی بر گسل شمالی– جنوبی و هدایت جریانات زیرقشری به سمت ساحل راست می باشد. در مجموع کاربرد روش یاد شده به عنوان ابزاری کارامد می تواند در زمان کم و هزینه قابل قبول، ارزیابی میزان و جهت جریان آب را شناسایی نماید. نتیجه کمی این مطالعه موید عملکرد مثبت اقدامات انجام شده است که منجر به ایجاد ذخیره ای به حجم 120 هزار مترمکعب طی چندین مرحله در سال، در مدیریت سیلاب ها و تغذیه واداری در افزایش توان سفره های سمت راست رودخانه در طول 500 و عرض 200 و ضخامت 20 متر شده که این میزان آب در شکستگی های یاد شده با سرعتی حدود 10 متر در روز در حال حرکت می باشد.

مهار سیلاب ها، تغذیه مصنوعی سفره های آب زیرزمینی و کوشش در بهینه سازی بهره وری از منابع آب و خاک از مهمترین نتایجی است که در زمینه احداث ایستگاه های پخش سیلاب بر آبخوان کشور به دست آمده است. یکی از اهداف مهم پخش سیلاب، ایجاد تغییرات مثبت در متغیرهای اقتصادی منطقه از جمله تولید محصولات کشاورزی، علوفه، تولید چوب و توسعه اراضی جدید کشاورزی و مرتعی می باشد. به عبارت دیگر، هر یک از طرح های اجرا شده پخش سیلاب در ایستگاه-های مختلف دارای اثرات اقتصادی خاص در منطقه مورد نظر می باشند. هدف این طرح، تعیین میزان اثرات اقتصادی طرح پخش سیلاب بر آبخوان دهلران از طریق پایش، رفتارسنجی و ثبت داده های مربوطه به طور پیوسته و مداوم بوده است. برای این منظور، با استفاده از معیارهای صحیح ارزیابی اقتصادی طرح های سرمایه گذاری اقدام به تعیین میزان سودآوری و توجیه اقتصادی طرح در ایستگاه آبخوان داری دهلران شده است. نتایج نشان می دهد سطح زیرکشت آبی روستاهای پایین دست آبخوان در سال 91 نسبت به سال پایه حدود 3. 5 برابر شده است، همچنین، ارزش افزوده حاصل از سیلاب تزریق شده بر اساس اندازه گیری حجم سیلاب کنترل شده برابر 14. 6 میلیارد ریال می باشد و ارزش افزوده تولیدات علوفه، چوب و بخش کشاورزی در عرصه آبخوان به ترتیب برابر با 1353. 96، 13. 38 و 657. 05 میلیارد ریال می باشند. به علاوه، مقدار ارزش خالص فعلی طرح برابر 1398. 61 میلیارد ریال، نرخ بازگشت سرمایه برابر 0. 38 و نسبت فایده به هزینه برابر 2. 87 می باشد که نشان دهنده، توجیه اقتصادی طرح است.

شناخت عوامل اقلیمی و اثر آن ها بر روی گیاهان زارعی یکی از مهمترین عوامل موثر در افزایش یا کاهش عملکرد و تولید می باشد و این موضوع در شرایط کشاورزی دیم، به ویژه برای گندم به عنوان یک محصول استراتژیک از اهمیت بیشتری برخوردار است. یکی از پیامدهای اقلیمی مهم برای زارعت، خشکسالی های پیاپی است که هر چند سال یکبار اتفاق می-افتند و باعث تاثیر بر محصولات کشاورزی می شوند. این مطالعه با هدف ارزیابی عملکرد تولید گندم در اراضی دیم استان ایلام تحت تاثیر پدیده خشکسالی انجام شد. در این راستا برای بررسی تاثیر خشکسالی از آزمون های آماری رگرسیون و همبستگی پیرسون استفاده شد. نتایج تحلیل رگرسیونی تاثیر وقوع پدیده خشکسالی بر عملکرد گندم دیم نشان داد که وقوع خشکسالی در شهرستان های دهلران، ایلام، دره شهر به ترتیب موجب کاهش 45، 67 و 45 درصدی عملکرد گندم اراضی دیم شده است. همچنین، ضریب همبستگی بیانگر این موضوع بود که در شهرستان مهران رابطه بین خشکسالی و تولید گندم در اراضی دیم این شهرستان 58 درصد، در شهرستان دهلران 61 درصد، ایلام 46 درصد، ایوان 74 درصد، دره-شهر 63 درصد، آبدانان 61 درصد و شیروان چرداول 85 درصد بود.