مهندسی و مدیریت آبخیز
سال:1397 | دوره:10 | شماره:1 |تعداد مقالات:10

آب و خاک از گران بهاترین منابع ملی کشور هستند. متاسفانه در دهه اخیر، در اثر تغییر کاربری اراضی و تخریب پوشش گیاهی، قسمت اعظم نزولات تبدیل به رواناب شده، علاوه بر هدر رفت این منبع حیاتی، با ایجاد سیلاب های عظیم، باعث خسارات مالی و جانی فراوان می شود. این پژوهش به منظور بررسی رواناب و فرسایش خاک در مراتع تحت پوشش گیاهی متراکم و مقایسه آن با مراتع با پوشش گیاهی نیمه متراکم و اراضی زراعی که منتج از تغییر کاربری مرتع بوده در منطقه حیران اردبیل صورت گرفت. بدین منظور سه کاربری شامل مرتع دست نخورده با پوشش گیاهی 100 درصد، مرتع با پوشش گیاهی 50 درصد، و زمین زراعی (مرتع تبدیل شده به زمین زراعی) فاقد پوشش گیاهی در منطقه شناسایی شد. سپس در هر کاربری سه طبقه شیب (10، 15 و 24 درصد) تعیین شد. آزمایش به صورت کرت های خرد شده در قالب طرح کاملا تصادفی 1.5 متر (در مجموع 27 کرت) شد. با استفاده از باران ساز، بارشی با شدت ثابت 1.5 میلی متر بر دقیقه و به مدت 15 دقیقه در هر کرت ایجاد و همزمان با آغاز رواناب، هر دو دقیقه یک بار از رواناب نمونه برداری شد. نتایج نشان داد، بیشترین حجم رواناب، مقادیر خاک هدر رفته، غلظت رسوب مربوط به مرتع تبدیل شده به زمین زراعی در شیب 24 درصد و کمترین آن ها مربوط به کاربری مرتع با 100 درصد پوشش گیاهی و شیب 10 درصد می باشد. همچنین، نتایج نشان داد که با تبدیل مرتع دست نخورده به زمین زراعی، حجم رواناب تولیدی حدود پنج برابر افزایش داشت. از طرف دیگر با افزایش شیب از 10 به 24 درصد، حجم رواناب 1.7 برابر افزایش نشان داد. ضریب رواناب برای سه کاربری و سه سطح شیب تعیین شد که بیشترین ضریب رواناب مربوط به کاربری مرتع تبدیل شده به زمین زراعی با شیب 24 درصد و کمترین آن مربوط به مرتع با 100 درصد پوشش گیاهی و شیب 10 درصد بود که به ترتیب 0.72 و 0.06 به دست آمد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

مقدار رسوب ورودی به آبگیرهای جانبی به الگوی جریان در محل دهانه آبگیر بستگی دارد. استفاده از سازه در جلوی دهانه آبگیر می تواند باعث تغییر این الگو و در نتیجه مقدار رسوب ورودی شود. یکی از روش های موثر برای تغییر الگوی جریان و کنترل رسوب ورودی به آبگیر جانبی، کاربرد دیوار جداکننده می باشد. دیوار جداکننده با دور کردن رسوبات از دهانه آبگیر باعث کاهش حجم ورود رسوبات به آبگیر می شود. به منظور هدایت جریان به سمت آبگیر و افزایش کارایی دیوار جداکننده، معمولا از آبشکن در مقابل آبگیر استفاده شده است. آبشکن با زاویه 60 درجه با طول B0.25 و در فاصله b2 از مرکز آبگیر قرار داشت (B عرض کانال اصلی و b عرض آبگیر). در این تحقیق، زاویه های دیوار جداکننده با ساحل، ترکیب آبشکن و دیوار جداکننده و تغییرات دبی بر کنترل رسوب ورودی به آبگیر، نسبت آبگیری و توپوگرافی بستر به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا تاثیر دیوار جداکننده با سه زاویه (15o، 14o، b1=10o) در جلوی آبگیر و سپس ترکیب دیوار جداکننده در جلوی آبگیر و آبشکن در مقابل آبگیر مورد بررسی قرار گرفت. با انجام تحلیل ابعادی، نسبت های بدون بعد استخراج و رابطه بین متغیرها در آزمایش ها مشخص شد. نتایج حاکی از آن بود که در حالت وجود دیوار جداکننده و ترکیب آن با آبشکن مقدار رسوب ورودی به آبگیر به طور متوسط در دیوار با زاویه 10 درجه 81 درصد، دیوار با زاویه 14 درجه 78 درصد و دیوار با زاویه 18 درجه 76 درصد کاهش یافته است. ترکیب دیوار جداکننده و آبشکن نسبت به دیوار جداکننده به تنهایی در کاهش رسوبات ورودی به آبگیر به طور متوسط برای هر سه زاویه به میزان 15 درصد بیشتری دارد.

افزایش درآمد آبخیزنشینان همراه با کنترل فرسایش خاک از مهمترین اهداف توسعه پایدار کشاورزی است. بهینه سازی کاربری اراضی از جمله راه حل های موثر در زمینه افزایش سود و کاهش خسارات فرسایش خاک به شمار می رود.تحقیق حاضر، در بخشی از دامنه های جنوبی حوزه آبخیز اهرچای در استان آذربایجان شرقی صورت گرفته است. در این پژوهش، برای بهینه سازی کاربری اراضی از مدل برنامه ریزی خطی چند هدفه به روش سیمپلکس در قالب سه سناریوی مختلف، کاربری وضع موجود، وضعیت موجود با اعمال مدیریت و وضعیت استاندارد اراضی با به کارگیری نرم افزار WinQSB استفاده شده است. نتایج حاصله نشان داد که در صورت بهینه سازی کاربری اراضی، سطح باغات آبی از 173.6 به 662.9 هکتار افزایش خواهد یافت. همچنین، وجود خاک مناسب و نزولات جوی کافی، توسعه باغات دیم در منطقه را تا سطح 972 هکتار امکان پذیر می سازد. با بهینه سازی کاربری اراضی، متوسط وزنی فرسایش خاک در سناریوی اول و دوم به ترتیب از 16.3 به14.8 و از 10.11 به 9.5 تن در سال کاهش یافته است. این مقدار در وضعیت استاندارد، به 6.8 تن در سال رسیده است. از طرف دیگر، با بهینه سازی کاربری اراضی، میزان درآمد خالص در واحد سطح در وضعیت فعلی از 6.6 به 12.9 و در وضعیت اعمال مدیریت از8.46 به 14 میلیون ریال در سال افزایش خواهد یافت. این مقدار در سناریوی سوم به 15.67 میلیون ریال در سال افزایش یافته است. نتایج حاصل از تحلیل حساسیت نشان داد که کاربری های باغات آبی و دیم، حساسیت بالائی در توابع بیشینه سازی سود داشته، علت آن سوددهی بالای این کاربری ها در واحد سطح است. در مقابل، در کمینه سازی فرسایش، کاربری های مراتع، جنگل و کشت دیم از حساسیت بالائی برخوردار بوده، به طوری که افزایش سطح آن ها تاثیر زیادی در افزایش فرسایش منطقه خواهد گذاشت.

مطالعه عوامل موثر بر حجم رواناب و ارزیابی روش های کنترل آن ها یکی از راه کارهای ضروری برای مدیریت صحیح حوزه های آبخیز است. مطالعه حاضر با هدف بررسی اثرات طبقات شیب و نوع کاربری اراضی بر رواناب تولید شده با استفاده از شبیه ساز باران در شش زیرحوضه از حوزه آبخیز کاکاشرف از سرشاخه های حوزه آبخیز کرخه در استان لرستان انجام گرفت. به این منظور بر اساس نقشه کاربری اراضی منطقه، شش واحد کاری (زیرحوضه) با سه نوع کاربری مرتع، جنگل و زراعت و در سه طبقه شیب 10، 20 و 30 درصد انتخاب شد. مقدار رواناب در مجموع طی 93 مورد آزمایش به وسیله شبیه ساز باران، اندازه گیری شد. دستگاه شبیه ساز باران مورد استفاده از نوع باران ساز غیر فشاری از جنس پلکسی گلاس به ابعاد 83.5×119 سانتی متر و به ارتفاع 1.60 متر بود. به منظور تجزیه و تحلیل آماری از نرم افزار SAS استفاده شد. با توجه به نتایج به دست آمده، میانگین، کمینه و بیشینه رواناب در حوضه به ترتیب برابر 1499، صفر و 9100 میلی لیتر بود. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که بین زیرحوضه های مختلف از نظر حجم رواناب تولید شده، تفاوت معنی دار در سطح یک درصد وجود دارد. همچنین، اثر متقابل زیرحوضه و نوع کاربری اراضی از نظر حجم رواناب اختلاف در سطح یک درصد و معنی دار بود. بین حجم رواناب و شیب تفاوت معنی داری در سطح یک درصد وجود داشت که با افزایش شیب از 10 به 30 درصد حجم رواناب تولید شده افزایش یافت. بین سه کاربری مرتع، جنگل و زراعت از نظر مقدار رواناب تولید شده، تفاوت معنی دار در سطح یک درصد مشاهده شد و بیشترین حجم رواناب مربوط به کاربری جنگل بود.

یکی از راه های مناسب برای مهار و استفاده بهینه از سیلاب ها در مناطق خشک و نیمه خشک، گزینه پخش سیلاب است که به وسیله آن می توان ضمن ذخیره آب و تغذیه سفره های آب زیرزمینی، حاصلخیزی خاک را افزایش داده و رسوبات سیلاب را مورد استفاده مجدد قرار داد. پخش سیلاب یک روش آسان برای بهره برداری از رسوبات و آب های غنی از عناصر غذایی نظیر سیلاب ها است که برخی استفاده های مهم آن شامل باروری بیشتر خاک و تامین مواد غذایی آن است. پخش سیلاب در آبخوان ها و رسوب گذاری در سطح خاک آن ها می تواند باعث تغییرات زیادی در ویژگی های خاک عرصه چه در سطح و چه در عمق شود. پژوهش حاضر به بررسی عملکرد شبکه پخش سیلاب در منطقه هشتبندی می پردازد. دشت هشتبندی در فاصله 165 کیلومتری جنوب شرقی بندرعباس با وسعت 564 کیلومتر مربع بر روی مخروط افکنه ای کم عمق تا متوسط به وجود آمده است. در این دشت، طرح پخش سیلاب در سال 1385 و در سطح 165 هکتار اجرا شده است. هدف از این پژوهش، بررسی تغییرات در برخی از ویژگی های خاک سطحی در عرصه سیلاب زده و مقایسه نتایج آن با منطقه شاهد است. در این پژوهش، از سه نوار پخش سیلاب استفاده شد که در هر نوار نمونه برداری به صورت تصادفی از عمق صفر تا 30 سانتی متری خاک صورت گرفت. همچنین، در یک منطقه شاهد در مجاورت منطقه پخش سیلاب و در سه قسمت بالادست، میان دست و پایین دست به صورت تصادفی نمونه برداری انجام شد، برای اندازه گیری تغییرات خاک در عرصه پخش سیلاب اقدام به حفر 20 پروفیل خاک در هر دو منطقه سیل گرفته و شاهد شد. سپس، نتایج در قالب طرح کاملا تصادفی تجزیه و تحلیل شد. نتایج با استفاده از آزمون t استیودنت نشان داد که در عرصه پخش سیلاب میانگین درصد رس، سیلت، رطوبت اشباع خاک، کربن آلی و میزان هدایت الکتریکی، ازت کل، فسفر و پتاسیم قابل جذب افزایش یافته که این تغییرات در سطح یک درصد معنی دار است (p£0.01) و درصد ماسه و اسیدیته نسبت به مناطق شاهد کاهش معنی دار در سطح یک درصد داشته است (p£0.01). به طور کلی نتایج این تحقیق نشان می دهد که وضعیت خاک در مجموع بهتر شده است. این وضعیت شامل افزایش حاصلخیزی خاک و بهتر شدن وضعیت بافت خاک در اثر رسوبگذاری در بهبود نگهداشت رطوبت است.

برآورد میزان ضریب جریان، که متاثر از عوامل مورفومتری، زمین شناسی و هیدرواقلیمی است، همواره یکی از موضوعات مهم در هیدرولوژی بوده، اطلاع از میزان آن، نقش به سزایی در برنامه ریزی و مدیریت بهینه منابع آب دارد. همگن بندی حوزه های آبخیز مناسب ترین روش برای تحلیل پارامتر های هیدرولوژیکی در غیاب پوشش کامل داده های هیدرولوژی است. در این پژوهش، ابتدا با بررسی داده های دبی روزانه ایستگاه های آب سنجی و باران سنجی تعداد 22 ایستگاه با آمار مناسب و دوره مشترک آماری، سال های آبی 1378-1353 انتخاب شد. همچنین، با استفاده از نقشه توپوگرافی با مقیاس 1:50000 و تعیین موقعیت ایستگاه ها، محدوده مورد پژوهش مشخص و پارامترهای اولیه حوضه ها با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی استخراج شد. ضریب جریان با استفاده از روش جاستین و شاخص جریان پایه به روش فیلتر رقومی برگشتی تک پارامتره، محاسبه شد. واحدهای سنگ شناسی با استفاده از نقشه زمین شناسی با مقیاس 1:250000 رقومی و بر اساس نظر کارشناسی به دو طبقه عمده نفوذپذیر و نفوذناپذیر تقسیم و مساحت تحت پوشش هر واحد در هر حوضه تعیین شد. تحلیل عاملی از بین 15 پارامتر موثر در ضریب جریان انجام و همگن بندی حوضه ها با استفاده از عوامل مستقل انتخابی به روش های مختلف سلسله مراتبی شامل: نزدیک ترین همسایه، دورترین همسایه، فاصله از میانه، فاصله از مرکز ثقل و روش وارد انجام شد. سپس روابط منطقه ای به روش رگرسیون خطی، در سطوح معنی داری کمتر از یک درصد برای گروه های همگن تمام روش ها به دست آمد. ارزیابی صحت و کارایی مدل های برآوردی، به روش های آزمون استقلال خطاها، نرمال بودن توزیع خطاها و هم خطی انجام شد. سپس دقت مدل های استخراج شده با استفاده از ایستگاه های شاهد محاسبه و با یکدیگر مقایسه شد. نتایج آزمون تحلیل عاملی نشان داد که کلیه متغیرها در قالب پنج عامل طبقه بندی می شوند که در مجموع در برگیرنده 85.452 درصد از واریانس داده ها می باشند. نتایج همگن بندی نشان داد که دسته بندی حوضه ها در روش های همگن بندی نزدیک ترین همسایه، دورترین همسایه، فاصله از مرکز ثقل و فاصله از میانه، تماما مشابه هم بوده و در دو گروه با اجزاء مشابه دسته بندی می شوند. ولی در روش وارد، حوضه ها به سه منطقه همگن تفکیک شد، نتایج بررسی دقت مدل ها نشان داد که دقت مدل های استخراج شده در گرو ه های همگن به روش نزدیک ترین همسایه به دلیل حداقل درصد خطای نسبی به میزان 25.4 درصد، میانگین مطلق خطا به میزان 7.85 و مجذور میانگین مربعات خطا به میزان 9.62 از سایر روش ها مناسب تر است و به عنوان بهترین روش همگن بندی برای تحلیل منطقه ای ضریب جریان در منطقه پژوهش تشخیص داده شد.

فرسایش بادی به دلیل تداوم و وسعت عمل فرسایندگی در زمان و مکان به ویژه در مناطق خشک دارای پتانسیل تخریب بالایی است. از این رو، خسارات وارد شده به منابع اقتصادی به ویژه خاک و پوشش گیاهی چشمگیر است. لذا، شناخت جامع شکل گیری، عملکرد، مناطق تحت تاثیر و اثرات آن ضروری است. در این راستا، این پژوهش با هدف منشاء یابی فرسایش بادی و تعیین جهت حرکت ماسه های روان در دشت خضرآباد یزد به انجام رسید. در این مطالعه سعی شد، داده های بادسنجی ایستگاه سینوپتیک یزد طی یک دوره آماری 15 ساله (2015-2001) با استفاده از نرم افزار Wrplot View، WDconvert و Sandrose Graph 3.0 مورد تحلیل قرار گیرد. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل فضایی داده های بادسنجی نشان داد که جهت باد غالب در دشت خضرآباد، غربی (W) با 18.77 درصد فراوانی حالات آرام با بادناکی کمتر از یک نات (0.54 متر بر ثانیه) می باشد. نتایج حاصل از محاسبه و ترسیم گل طوفان که بر اساس سرعت آستانه فرسایش بادی 6.5 متر بر ثانیه تهیه شد نشان می دهد که در این دشت بادهای فرسایشی عمدتا از جهت غرب-شمال غرب (WNW) و پس از آن از جهت شمال غرب (NW) می وزند و بادهای غربی (W) از فراوانی کمتری برخوردارند. به استناد گل طوفان رسم شده، فراوان حالات آرام در منطقه حدود 96 درصد است. این مساله بیانگر آن است که بادهای فرسایشی تنها حدود چهار درصد دیدبانی ها را شامل می شود. گلماسه ترسیم شده بر مبنای سرعت آستانه فرسایش، نشان داد که بادهای شمال غربی (NW) و جنوب غربی (SW) به ترتیب از بیشترین قدرت یا توان حمل ماسه (DP) برخوردارند و پس از آن بادهای جنوبی (S) در اولویت هستند و جهت نهایی حمل ماسه نسبت به شمال (RDD) در حدود 73 درجه (شمال شرقی) می باشد.

یکی از دلایل مهم فرسایندگی خاک و تولید رسوب در شبکه های فرعی آبیاری و زهکشی ناپایداری خاک کانال ها است. مکانیسم فرسایش در این نوع کانال ها ابتدا در اثر برخورد قطرات باران و شکسته شدن خاکدانه ها شروع می شود، به طوری که ذرات ریز شکسته شده باعث انسداد منافذ خاک می شود. در این حالت، نفوذپذیری خاک نسبت به حالت اولیه کاهش یافته، باعث افزایش رواناب می شود. افزایش رواناب در شیب های متوسط تا تند، تنش برشی را به شدت افزایش داده و موجب تخریب خاک و تولید رسوب می شود. برای جلوگیری از این معضل استقرار پوشش گیاهی راه کاری مناسب است، اما در مواردی استقرار پوشش گیاهی به علت شرایط ویژه به سادگی امکان پذیر نیست و در کوتاه مدت نیز به نتیجه نمی رسد. یکی از راه های مهار فرسایش در اراضی شیب دار، استفاده از سازه های مختلف مکانیکی است که معمولا در پروژه های مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد که با هزینه های بسیار زیادی همراه است. راه حل دیگری که در این پروژه مورد بررسی و آزمون قرار گرفت، استفاده از مواد اصلاح کننده طبیعی مانند انواع مالچ های زیستی است. در این پژوهش سازوکار استفاده از چهار نوع مالچ زیستی مختلف بر پارامترهای مختلف مقاومت فرسایشی خاک روی دیواره کانال های زهکش، به صورت آزمایشگاهی با استفاده از شبیه سازی بارش، مورد بررسی قرار گرفت. این پژوهش با هدف تعیین نوع و مناسب ترین تراکم از مالچ های مختلف در کاهش فرسایش جداره جانبی کانال های شبکه آبیاری و زهکشی دشت ارایض خوزستان، در آزمایشگاه شبیه ساز باران پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری با استفاده از خاک و سایر مشخصات فیزیکی منطقه انجام شد. به طوری که با استفاده از چهار نوع مالچ زیستی، که در سه غلظت مورد استفاده قرار گرفت، حداقل 40 آزمایش بر روی نمونه خاک منطقه مورد پژوهش انجام شد و ویژگی های مختلف اندازه گیری شد. برای همه آزمایش ها مقدار 25 کیلوگرم نمونه خاک در داخل تشتک های فلزی قرار داده شد و به صورت دستی با اعمال فشردگی لازم تا رساندن به جرم مخصوص ظاهری خاک در طبیعت، فشرده شد. تیمارهای آزمایشی در فلوم هایی با شیب یک به 1.25 مشابه شیب جانبی زهکش ها، در دو شدت بارندگی 30 و 80 میلی متر بر ساعت شبیه سازی شدند. نتایج نشان داد که همه تیمارهای مالچ در مقایسه با نمونه شاهد تاثیر معنی داری در کاهش رسوب داشتند و تائید نمود، مالچ های زیستی نقش موثری در کنترل فرسایش از جداره جانبی کانال های زهکش دارند. نتایج مشخص نمود که حضور پوشش مالچ تا بیش از 90 درصد منجر به کاهش رسوب ناشی از باران می شود، لذا مالچ های1 و 4 دارای بیشترین تاثیر در کاهش میزان فرسایش از جداره کانال های زهکش بودند.همچنین، مشخص شد افزایش غلظت مالچ های مورد استفاده در تمامی تراکم ها، در کاهش میزان رسوب خروجی تاثیر زیادی داشته است.

این تحقیق با هدف بررسی تغییرات زمانی و مکانی کیفیت آب زیرزمینی دشت مروست به منظور استفاده در برنامه ریزی برای مدیریت این منابع صورت گرفت. به همین دلیل، داده های کیفیت آب زیرزمینی دشت مروست شامل پارامترهای مجموع آنیون ها و کاتیون ها، درصد سدیم، Ca، Cl، EC، HCO3، K، Mg، Na، pH، SAR، SO4 و TH تهیه و با بررسی و بازسازی داده های ناقص، دوره آماری 14 ساله از 1377 تا 1390 برای پژوهش انتخاب شد. برای اجرای روش های زمین آماری، نیم تغییرنما و نیم تغییرنمای متقابل ترسیم و باتوجه به میزان R2 بیشتر، RSS کمتر و ساختار فضایی قوی تر بهترین مدل انتخاب که مدل نمایی برای اغلب پارامترها مناسب تشخیص داده شد. سپس روش های RBF، IDW با توان های یک و دو، کریجینگ معمولی و کوکریجینگ معمولی برای اجرای درون یابی استفاده شد. با روش ارزیابی متقابل و سه شاخص برآورد خطای MAE، MBE و RMSE دقیق ترین روش برای هر پارامتر انتخاب شد. نتایج نشان داد، روش کوکریجینگ معمولی برای اغلب پارامترها (کاتیون، آنیون، EC، Cl، Ca، K، Mg، Na و TH) بهترین روش می باشد. برای پارامترهای SAR، SO4 و pH روش کریجینگ معمولی، برای پارامتر درصد سدیم تابع پایه شعاعی و برای پارامتر HCO3 روش وزن دهی عکس فاصله با توان یک مناسب ترین روش تشخیص داده شد. نتایج حاصل نشان داد، غلظت اکثر پارامترها دارای روندی صعودی از غرب به شرق منطقه مورد مطالعه و جنوب به شمال آن منطقه می باشد. همچنین، با گذشت زمان روند کاهش کیفیت آب زیرزمینی مشاهده شد.