مهندسی و مدیریت آبخیز
سال:1394 | دوره:7 | شماره:1 |تعداد مقالات:10

در دهه های گذشته نقش فرسایش خاک مورد توجه بسیاری از پژوهشگران بوده، به طوری که آگاهی از عامل های مؤثر در آن و تغییرات گسترده این عوامل از نیازهای اولیه مدیریت سرزمین است. هدف از این پژوهش، بررسی ضریب تغییرات زمانی و مکانی متغیرهای فرسایشی و عامل های هیدرولیکی در شیارهای حاصل از شخم در زراعت دیم گندم در دامنه های با شیب 20 درصد است. در این رابطه، ابتدا شخم رایج منطقه از بالا به سمت پایین شیب انجام و شیارهای 10، 20 و 30 متری ایجاد شد. پس از اعمال دبی های 10، 15 و 20 لیتر بر دقیقه به مدت 10 دقیقه، متغیرهای هیدرولیکی و غلظت های رسوب در سه فاصله زمانی و مکانی مساوی اندازه گیری و نرخ جدایش و انتقال ذرات محاسبه شد. به منظور بررسی ضریب تغییرات عامل های یاد شده نیز شاخص خطای نسبی محاسبه شد. نتایج نشان داد که خطای نسبی نرخ جدایش، انتقال و غلظت رسوب اختلاف معنی داری در سطح یک درصد را با عامل های هیدرولیکی دارند. این اختلاف بین قدرت جریان خطای نسبی نرخ جدایش و انتقال در سطح پنج درصد معنی دار شد. بررسی زمانی هدرروی خاک نیز نشان داد که ضریب تغییرات در بازه زمانی انتهایی و ابتدایی بیشتر از بازه میانی است، ولی بین این بازه ها تفاوت معنی دار مشاهده نشد. علت آن را می توان به وجود رسوبات فراهم در مراحل اولیه و زیرخوردگی و ریزش دیواره ها در مراحل پایانی نسبت داد. بررسی مکانی مقدار ضریب تغییرات نرخ جدایش نشان داد که این عامل در مقطع ابتدایی شیارها از مقاطع بعدی در سطح یک درصد بوده و بیشتر است، در حالی که بین مقاطع دوم و سوم اختلاف معنی داری وجود نداشت.

رسوب نمودهای معلق و حلقه های سنجه ابزارهای مهمی در تحلیل رفتار رسوبی حوزه های آبخیز و طبعاً موفقیت اقدامات آبخیزداری در مدیریت رسوب محسوب می شوند. با این وجود، تهیه و تحلیل رسوب نمودها و حلقه های سنجه در مقیاس حوزه های آبخیز و بررسی عوامل موثر بر آن در ایران کمتر مورد توجه قرار گرفته است. بر این اساس، پژوهش حاضر با هدف تحلیل رفتار آب نمود و رسوب نمود مشاهداتی و شبیه سازی شده برای 13 رگبار طی پاییز 1390 تا پاییز 1391 در حوزه آبخیز رودخانه گلاز اشنویه در استان آذربایجان غربی با مساحت 103 کیلومترمربع انجام پذیرفت. برای این منظور، رسوب نمودهای رگبارهای مشاهداتی با استفاده از مفهوم رسوب نمود واحد لحظه ای استنتاج و تاثیر نوع و توزیع مکانی کاربری های مرتع، کشاورزی و جنگل روی آن ها بررسی شد. همچنین، الگوی رفتاری آب نمودها و رسوب نمودهای مشاهداتی و حلقه های سنجه رسوب به ازای هر یک از کاربری ها رسم و تحلیل شد. بر اساس نتایج به دست آمده از داده های مشاهداتی، اغلب رسوب نمودها دارای اوج زودهنگام و طبعاً حلقه های سنجه ساعت گرد بوده و نیز افزایش غلظت رسوب در شاخه پایین رونده رسوب نمود در اثر مشارکت تولید رسوب از کاربری های کشاورزی دامنه های بالادست آبخیز اتفاق افتاده است. صحت نتایج شبیه سازی در برآورد رسوب نمود در مرحله اعتبارسنجی، بر اساس معیار ضریب کارایی برابر 71 درصد نیز مورد تائید قرار گرفت. تحلیل اثر نوع و توزیع مکانی انواع کاربری نیز دلالت بر تاثیر معنی دار آن ها بر شکل رسوب نمودها و نیز حلقه های سنجه داشته است.

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

به دلیل پیچیدگی و تغییرات وسیع فاکتورهای زیست محیطی در تالاب ها، پایش آلودگی، حفظ و کنترل کیفیت خاک، امری ضروری تلقی می شود. بنابراین، شناخت توزیع مکانی ویژگی هایی نظیر مقادیر غلظت فلزات سنگین از اهمیت زیادی برخوردار است. در این راستا، این پژوهش با هدف بررسی تغییرات مکانی عنصر مس با توجه به برخی خصوصیات شیمیایی خاک تالاب انزلی انجام شد. در این رابطه، نمونه برداری در 48 محل از خاک سطحی تالاب انجام و مقادیر غلظت مس، اسیدیته و ظرفیت تبادل کاتیونی خاک آن ها تعیین شد. در این پژوهش، روش های معکوس فاصله وزنی، چند جمله ای ها، پنج تابع اسپلاین شامل اسپلاین با تابع کاملا منظم، اسپلاین با تابع کششی، اسپلاین با تابع چند جمله ای درجه دوم، اسپلاین با تابع چند جمله ای معکوس، اسپلاین با تابع صفحه نازک، کریجینگ عام و تلفیق روش های یاد شده با روش های فازی با استفاده از تکنیک ارزیابی متقاطع مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین، برای مقایسه اختلاف مقادیر مشاهده ای و تخمینی و تعیین روش مناسب، معیارهای ارزیابی میانگین خطای مطلق (MAE)، میانگین انحراف از خطا (MBE) و کارایی مدل (EF) مورد استفاده قرار گرفت. بر اساس نتایج به دست آمده، روش فازی اسپلاین کششی با استفاده از متغیر کمکی ظرفیت تبادل کاتیونی، با حداقل (MAE) برابر 5. 64، درصد خطا برابر 11. 90 و مقدار EF برابر 0. 3، به عنوان روش برتر در تهیه نقشه پراکنش مس برگزیده شد. این روش در مقایسه با روش هایی چون معکوس فاصله وزنی، چند جمله ای موضعی، چند جمله ای فراگیر، اسپلاین، کریجینگ عام و فازی کریجینگ معمولی، میانگین خطای مطلق را به ترتیب به میزان 50، 56، 56، 53، 53 و 50 درصد کاهش داد. همچنین، مقایسه مقادیر حداکثر و میانگین غلظت مجاز عنصر مس در این پژوهش با مقادیر این عنصر در استانداردهای خاک کشورهای استرالیا و لهستان نشان داد که در حال حاضر و با توجه به مقادیر داده های حاصل از نمونه ها، فعلا مقدار عنصر مس در خاک تالاب انزلی کمتر از حد بحرانی است.

حمل ماسه به وسیله بادهای فرساینده، یکی از مهم ترین فرایندهای باد در مناطق خشک و نیمه خشک است. در این مطالعه به منظور تعیین رژیم باد، شاخص های مختلف این پدیده طبیعی اعم از شاخص یکسانی جهت باد (UD)، شاخص پتانسیل حمل ماسه (DP)، شاخص برآیند جهت بادهای فرساینده (RDD)، شاخص برآیند پتانسیل حمل (RDP) با شاخص مورفولوژی تپه های ماسه ای، در دشت سمنان مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. از داده های بادسنجی ایستگاه های همدید گرمسار، سمنان، دامغان و بیارجمند و نرم افزار Sand Rose Graph. 2 به منظور آنالیز داده های باد و محاسبه مقادیر پتانسیل حمل ماسه و رسم گل ماسه استفاده شده است. نتایج نشان داد که پتانسیل حمل ماسه بادی در تمامی ایستگاه های مورد بررسی بر اساس سرعت آستانه شش متر برثانیه نسبتاً زیاد و بیش از 3000 واحد برداری (VU) در طول سال می باشد که بیان گر زیاد بودن پتانسیل بادها در ایجاد فرسایش بادی و حمل ماسه در منطقه است. شاخص UD سالانه باد در ایستگاه دامغان بیشتر از 0. 9 و در سایر ایستگاه ها بین 0. 8-0. 3 متغیر می باشد. شاخص RDD نیز بیان گر تغییرات جهت باد از 130 الی 180 درجه است. دو شاخص مذکور نشان دهنده شکل گیری تپه های ماسه ای بارخانی، برخانوئید و یا تپه های طولی سیلک مانند در دشت سمنان-گرمسار است که در امتداد بادهای شمال-شمال غرب به سمت جنوب-جنوب شرق شکل می گیرند. این وضعیت با توجه به موقعیت ارتفاعات البرز در شمال منطقه و موقعیت جنوبی دشت های گرمسار، دامغان و سمنان نشانگر شرایط مناسب برای ایجاد بادهای کوه-دشت بوده و با دالان-های توپوگرافی موجود انطباق مناسبی را نشان می دهد. شاخص حرکت تپه های ماسه ای بیان گر متحرک بودن آن ها می باشد و پوشش فعلی نتیجه عملیات بیابان زدایی است.

در این پژوهش، به بررسی طرح سرریزی با قوس در پلان و زاویه تقرب به سمت پایین دست که طول مؤثر خود را از تاج تا پنجه چند برابر کاهش می دهد، پرداخته شده است. آزمایش ها در دو مرحله صورت گرفته است، در مرحله اول مدل فیزیکی با مقیاس 1: 50 از طرح نمونه واقعی برای سایتی خاص مورد آزمایش قرار گرفت، در این مرحله آزمایش ها به ازای هشت دبی مختلف شامل مقادیر 25 تا 150 درصد دبی طراحی معادل نمونه واقعی در طبیعت انجام شد. سرریز عملکرد مناسبی را تا دبی 1. 13Qd از خود نشان داد. به تدریج با افزوده شدن دبی، کارایی سرریز کاهش پیدا کرده، به گونه ای که در دبی 1. 26Qd سرریز به طور کامل مستغرق شد و کانال پایین دست کنترل کننده دبی عبوری شد. مشاهدات و آزمایش-ها نشان دهنده این بود که یکی از عوامل مستغرق شدن سرریز تغییر زاویه شدید دیوارهای هادی، 120 درجه و کاهش قابل ملاحظه نسبت عرض کانال (Lch) به طول تاج (L) معادل Lch/L=0. 214 می باشد. در مرحله دوم، تاثیر تغییر زاویه همگرایی دیواره های هادی سرریز، مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور مدل فیزیکی تحت سه زاویه همگرایی دیواره-های هادی شامل صفر درجه با نسبت Lch/L=0. 98، زاویه 60 درجه با نسبت Lch/L=0. 32 و زاویه 90 درجه با نسبت Lch/L=0. 26، مورد آزمایش قرار گرفت. تاثیر تغییر زوایا بر ضریب دبی تا قبل از استغراق قابل اغماض گزارش شد. در زاویه صفر درجه با نسبت Lch/L=0. 98 بالاترین ضریب دبی با مقدار C=1. 991 را به خود اختصاص داد و علت آن نیز عدم استغراق در دبی معادل دبی PMF در نمونه واقعی بود. در همه زوایا، فشار استاتیکی در تاج کاهش و در شوت و پنجه در حال افزایش گزارش شد، به نحوی که نسبت Hp/Hd=-0. 217 در تاج به ازای دبی 1. 13Qd در صفر درجه قرائت شد. در زوایای 90 و 120 درجه نیز به ازای دبی های بالاتر و مستغرق شدن سرریز با تغییر رژیم جریان روی سرریز از فوق بحرانی به زیر بحرانی فشار افزوده شد و بالاترین فشار به ازای دبی 1. 50Qd مقدار Hp/Hd=4. 35 در زاویه 120 درجه گزارش شد. در زوایای مذکور زاویه 60 درجه با نسبت Lch/L=0. 32 با توجه به طول تاج کمتر، (45 درصد کاهش طول تاج نسبت به زاویه 120 درجه و با نسبت Lch/L=0. 214) به عنوان زاویه مناسب در بین این زوایا انتخاب شد.

کسب اطلاعات و آگاهی کافی درباره نوع مواد تشکیل دهنده خاک کناره دیواره های رودخانه، تاثیر چگونگی نحوه قرارگیری لایه های مختلف مواد کناره رودخانه و همچنین، خصوصیاتی از خاک تشکیل دهنده دیواره های رودخانه که در فرسایش پذیری موثر هستند، کمک شایانی در جلوگیری از تخریب خاک و آثار آن می کند. هدف اصلی از انجام این پژوهش، دستیابی به-روش مناسب اصلاحی سازگار با محیط زیست طبیعی برای کاهش آثار مخرب ناشی از فرسایش کناری رودخانه با مطالعه بر روی تاثیر رس بر تغییرات میزان فرسایش کناری می باشد. برای نیل به اهداف این پژوهش، آزمایش هایی با استفاده از یک مدل آزمایشگاهی به طول تقریبی 14 متر، عرض 90 سانتی متر و عمق 50 سانتی متر، اجرا شد. نتایج حاصل از اجرای این آزمایش ها نشان دهنده تاثیر بسزای رس در کاهش فرسایش کناری رودخانه و کاهش عمق و ابعاد آبشستگی در طول پروفیل دیواره می باشد. با افزایش مقدار درصد رس مصالح چسبنده، عمق آبشستگی در پروفیل دیواره، روند رو به کاهش را در پی دارد. به طوری که این رقم در مصالح با رس 7. 5 درصد تقریبا به صفر رسیده است. عمق آبشستگی در ابتدای دیواره با افزایش چسبندگی مصالح ناشی از افزودن رس بنتونیت تا 7. 5 درصد، نسبت به مصالح فاقد رس حدود 97 درصد کاهش یافته است و در ابتدای دیواره در مصالح با رس 7. 5 درصد میزان کنش رخ داده، بسیار ناچیز است.

یکی از مهم ترین چالش های بهره برداری از سامانه های مدیریت منابع آب و به طور خاص مخازن سطحی در رویارویی با تغییرات هیدرولوژیکی، در نظر گرفتن وقوع پدیده خشکسالی در نحوه بهره برداری از منابع آب است. علاوه بر تغییرات دبی نسبت به متوسط، عامل مهم دیگر تداوم پدیده خشکسالی می باشد. یکی از راه های مقابله با خشکسالی، بهره برداری مناسب از منابع آب در شرایط خشکسالی است. برای بهره برداری از منابع آب مدل های مختلفی مانند WEAP توسعه یافته است. اما چنین مدلی قابلیت مدل سازی بهره برداری مخازن در شرایط خشکسالی را ندارد. بنابراین، توسعه چنین امکانی در مدل WEAP برای مهندسین منابع آب بسیار حائز اهمیت است. در پژوهش حاضر امکان توسعه قوانین بهره برداری هجینگ در قالب نرم افزار WEAP مورد تحلیل قرار گرفت و برنامه ای الحاقی برای نرم افزار WEAP توسعه داده شد. توسعه این مدل امکان تلفیق بهینه سازی و شبیه سازی در سطح حوزه های آبخیز را فراهم می کند. به منظور آزمون قابلیت های این برنامه الحاقی، بهره برداری از مخازن رودخانه گرگان رود مدل سازی شد و نتایج این مدل توسعه داده شده با نتایج مدل معمولی WEAP مقایسه شد. نتایج نشان دهنده افزایش کارایی نرم افزار WEAP در مدل سازی شرایط خشکسالی هیدرولوژیکی از یک درصد در سد وشمگیر تا 37 درصد در سد گلستان بوده است. شایان ذکر است که مدل الحاقی به صورت یک مدل عمومی توسعه پیدا کرده و قابل بکارگیری در حوضه های مختلف می باشد.

زمین لغزش به عنوان یکی از اشکال حرکات توده ای زمین اغلب با شاخصهای ژئومورفیک قابل بررسی می باشد. این شاخصها از ابزارهایکارآمد برای شناسایی وضعیت تکتونیکی، ارزیابی احتمالی و پهنه بندی مناطق به شمار می آیند. هدف از این تحقیق استفاده از شاخص های مورفوتکتونیک برای بررسی لغزش های رخ داده می باشد. برای انجام این کار، در هفت حوضه مورد بررسی، از شاخص هایی چون شیب طولیرودخانه (SL)، شاخص عدم تقارن حوضه زهکشی (AF)، شاخص تقارن توپوگرافی عرضی (TP)، شاخص هیپسومتریک (HI)، شاخص نسبتشکل حوضه (BS) استفاده شده است. سپس نتایج شاخص ها، تبدیل به شاخص فعالیت تکتونیکی (IRAT) شده و نقشه پهنه بندی مخاطرات تکتونیکی در سه طبقه ترسیم شده است. نقشه طبقه بندی شاخص مورفوتکتونیک حاصل با نقشه حاصل از پراکنش سطحی زمین-لغزش تهیه شده از بازدید میدانی با تفسیر عکس های هوایی و ماهواره ای در محیط نرم افزار ArcGIS روی هم اندازی شده است. با استفاده از تکنیک جداول متقاطع و شمارش نقاط لغزشی در هر طبقه مشخص شد که 88. 8 درصد از موارد لغزش در طبقه مناطق شدید و بسیار شدید تکتونیکی واقع شده و فقط 11. 2 درصد از زمین لغزش ها در طبقه متوسط قرار گرفته اند. روش شاخص های ژئومورفیک همراه با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی، رویه و ابزارتوانمندی برای برآورد، نمایش و پهنه بندی میزان زمین لغزش است، مع الوصف در این رابطه می توان از روش های جدیدتری همچون روش فازی و سامانه عصبی به منظور طبقه بندی تکتونیکی شاخص ها نیز بهره گرفت.

بررسی ها نشان می دهد که در مواردی به دلیل انتخاب نامناسب شیب حد، فاصله بندها کم بوده، به نحوی که بندهای بالادست در رسوبات پشت بندهای پایین دست مدفون شده است. طی این پژوهش، چهار زیرحوضه که قبلاً عملیات اجرایی بندهای اصلاحی در آن اجرا شده بود، شامل حوضه گوش و بهره در بالادست سد کارده، حوضه کرتیان در بالادست سد طرق، حوضه کامه در بالادست سد شهید یعقوبی و حوضه دشت در بالادست سد گلستان در استان خراسان رضوی مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا در حوضه های مورد مطالعه و با استفاده از پروفیل طولی برداشت شده، عوامل شیب حد، فاصله و ارتفاع سازه هایی که در بالادست آن ها رسوبگذاری شده و شیب حد آن ها شکل گرفته بود، مشخص شد. در ادامه نیز با استفاده از اطلاعات اندازه گیری شده شیب حد، روابطی بر اساس شیب اولیه آبراهه برای محاسبه شیب حد استحراج شد. بررسی ها بیانگر آن است که چنان چه فاصله بندهای موجود بر اساس شیب حد اندازه گیری شده انتخاب می شد، می توانست منجر به کاهش 25. 4 درصدی هزینه های احداث برای تمامی بندهای مورد مطالعه شود.