مهندسی و مدیریت آبخیز
سال:1395 | دوره:8 | شماره:2 |تعداد مقالات:10

سیل یک اتفاق ناگهانی و رویدادی سریع و مخرب است که هر ساله در نقاط مختلف جهان باعث بروز خسارات جانی و مالی محسوس و نامحسوس می شود. کنترل و یا کاهش خسارت این عارضه ویرانگر نیازمند مطالعات صحیح و دقیق می-باشد.در این راستا شناسایی مناطق دارای پتانسیل بالای تولید رواناب در آبخیز دارای اهمیت بسیاری می باشد. هدف از این پژوهش تعیین سیل خیزی به صورت توزیعی و زیرحوضه ای و مقایسه آن ها در حوزه آبخیز خانمیرزا واقع در استان چهارمحال و بختیاری می باشد.بدین منظور ابتدا ورودی های مدل با استفاده از نرم افزار ArcGIS 9.3 استخراج و سپس مدل واسنجی و اعتبارسنجی شد. در مرحله بعد برای تعیین سیل خیزی برای واحدهای سلولی و زیرحوضه ای با اجرای روش "عکس العمل سیل واحد" ابتدا بارش طراحی با دوره بازگشت های 25، 50 و 100 در محل ایستگاه آلونی استخراج، سپس میزان تاثیر هر یک از سلول ها و زیرحوضه ها بر آب نمود خروجی کل حوزه آبخیز به دست آمد. نتایج ارزیابی مدل بر اساس مقایسه بین دبی های هم عرض نشان داد، مدل در مرحله اعتبارسنجی با ریشه میانگین مربعات خطا، ضریب کارایی و ضریب تبیین به ترتیب برابر 1.53، 0.89 و 0.74 آب نمود سیلاب را با دقت بالایی شبیه سازی کرده است. همچنین، نتایج این پژوهش بر اساس نمایه آماری خطای نسبی حجم سیلاب، دبی اوج، زمان پایه و زمان تا اوج نشان داد که مدل ModClark در تخمین حجم سیلاب و دبی اوج خطای کمتری داشته است. نتایج نهایی نشان داد، سیل خیزی در واحدهای زیرحوضه ای از پایین دست به سمت بالادست حوزه آبخیز افزایشی و در واحدهای سلولی از توزیع خاصی پیروی نمی کند.

یکی از مهمترین و ابتدایی ترین مراحل ساخت سد، مکان یابی احداث سازه می باشد . مکان یابی سازه های آبخیزداری از جمله تحلیل های مکانی است که در صورت مدیریت صحیح، تاثیر فراوانی در کاهش هزینه فعالیت های آبخیزداری دارد. تعیین ویژگی های زیر حوضه ها و شناخت خصوصیات آن ها در حوزه آبخیز، برای اجرای صحیح سازه های آبی از اهمیت بالایی برخوردار است. در صورت اجرای پروژه ها در مکان های نامناسب، علاوه بر هدر رفت سرمایه ملی، وقوع پدیده هایی نظیر سیلاب های مهیب، سبب بدتر شدن شرایط حوضه ها خواهد شد. هدف این پژوهش، معرفی و تبیین روش های سیستم پشتیبانی تصمیم گیری در رتبه بندی زیر حوضه های بحرانی به منظور مکان یابی صحیح پروژه های آبخیزداری می باشد. در پژوهش حاضر، نه معیار موثر به منظور مکان یابی سدهای سنگی-ملاتی در ده زیرحوضه حوزه آبخیز یخلقان ماکو شناسایی و تعیین شدند. سپس معیارها به کمک ماتریس زوجی روش AHP وزن دهی و زیرحوضه ها با روش های TOPSIS و VIKOR جهت اجرای سدهای سنگی -ملاتی اولویت بندی شدند. با توجه به نتایج، مهمترین معیارهای موثر جهت مکان یابی سدهای سنگی-ملاتی، مساحت زیرحوضه و معیار طول آبراهه اصلی با بیشترین وزن به ترتیب وزن های 0.191 و 0.204 بودند. معیارهای فاصله روستا تا جاده نیز با کمترین وزن 0.033، پایین ترین اهمیت را به خود اختصاص دادند. در نهایت زیرحوضه ها برای اجرای سدهای سنگی-ملاتی به کمک هر دو روش اولویت بندی شدند و نتایج حاصل از هر دو روش، زیرحوضه های یکسانی را به عنوان زیرحوضه های بحرانی تعیین کردند.

این پژوهش در زمینه مورفولوژی رودخانه قزل اوزن سفلی حد فاصل سد استور تا سد منجیل در دو بازه سنگی و دشت سیلابی در پریود زمانی 37ساله بر اساس نقشه های توپوگرافی و عکس های هوایی با بازدیدهای میدانی انجام شده است. نتایج نشان داد که رودخانه در بازه کوهستانی و دشتی با میزان ضریب پیچشی متوسط 1.46 و 1.22 به ترتیب در زمره رودخانه پیچان رودی و سینوسی دسته بندی می شود. در بازه دشتی در حد فاصل سد پاوه رود تا سد منجیل به طول 60 کیلومتر، رودخانه، سه پلان مشخص سینوسی کانالی شکل، سینوسی بارگذار، سینوسی چندشاخه و چندشاخگی و شریانی نشان داده است، حال آن که در بازه سنگی و کوهستانی متاثر از عوامل زمین شناختی به صورت تنگدره مئاندری است. در طی دوره 37ساله، چندشاخگی رودخانه در ناحیه هزاررود به پهنای 1.2 کیلومتر توسعه داشته است که اگر این روند یکنواخت فرض شود، سرعت متوسط پیشروی بازه چندشاخه، 32 متر در سال است که میزان قابل توجهی است. در منطقه هارون آباد تا کوه کن، فرسایش کناری به شکل مهاجرت حلقه های مئاندری تا 850 متر در دوره زمانی یاد شده نیز بیانگر نقش ویرانگری رودخانه در بازه های پیچان رودی است. بر اساس زاویه مرکزی حلقه های مئاندر، 57.72 درصد حلقه ها توسعه یافته، 25.93 درصد خیلی توسعه یافته، 16.05 درصد دیگر حلقه ها، از نوع جوان رو به رشد هستند و لذا هنوز خسارات پیچان رودی رودخانه وجود دارد. غالب ترین حالت فرسایش در انحناهای مئاندر، حالت توسعه یافتگی می باشد که بیش از 56 درصد حالات فرسایش را به خود اختصاص می دهد و بسته به نحوه توزیع تنش برشی آب، هندسه پیچ و شعاع انحناء نسبی آن و در نتیجه، محل تمرکز تنش برشی آب، حالات مختلف انتقال، چرخش، پیچیده شدن و پدیده میانبری نیز مشاهده شده است. بیش از 75 درصد جابه جایی محور رودخانه به سمت جناح چپ بوده، لذا احداث هرگونه سازه و راه در جناح چپ خطرآفرین خواهد بود.

فرسایش خاک و تولید رسوب امروزه به یکی از معضلات مهم طبیعی تبدیل شده است. در گام نخست مبارزه با این معضل باید به ارزیابی کمی فرسایش خاک و تولید رسوب پرداخت. در این رابطه مدل ها و روش های مختلفی ارائه شده است. آنچه مسلم است، قبل از هرچیز باید قابلیت این مدل ها مورد راست آزمایی قرار گیرند. بدین منظور از معادله جهانی تلفات خاک تجدید نظر شده سه بعدی در قالب ابزار سامانه اطلاعات جغرافیایی در حوزه آبخیز کن سولقان استفاده شد. عامل فرسایندگی، با استفاده از اطلاعات بارش و با تکنیک درون یابی IDW پهنه بندی شد. مقادیر فرسایش پذیری خاک با استفاده از اطلاعات نمونه برداری خاک در قالب نقشه واحدهای قابلیت اراضی محاسبه شد. تخمین عامل پوشش زمین با استفاده از شاخص تفکیک نرمال شده گیاهی NDVI انجام شد. عامل پستی و بلندی نیز با استفاده از مدل رقومی ارتفاع محاسبه شد. پهنه بندی عامل عملیات حفاظتی نیز با استفاده از نقشه شیب منطقه به درصد صورت گرفت. با ترکیب این عوامل بر اساس مدل، مقدار میانگین سالانه فرسایش 20.22 تن در هکتار در سال به دست آمد. برای محاسبه بار رسوب از روش های محاسبه SDR استفاده شد که بر این اساس متوسط سالیانه رسوب در هر یک از روش ها بسیار بیشتر از رسوب ویژه حوضه در ایستگاه سولقان بود. رسوب ویژه حوضه محاسبه شده با استفاده از آمار ایستگاه هیدرومتری سولقان (1.82 تن در هکتار در سال) بود. این پژوهش همچنین نشان داد، عامل LS با ضریب همبستگی 0.68 درصد بیشترین تاثیر را در برآورد فرسایش سالیانه خاک داشته است. نتایج حاصل از این تحقیق در زمینه کاربرد مدل در این منطقه دلالت بر این داشت که مدل، میزان فرسایش حوضه را بسیار بیشتر از حد انتظار تخمین زده است. این تحقیق کارایی مدل RUSLE 3D را در بررسی وضعیت فرسایش حوزه آبخیز کن سولقان مناسب نمی داند.

پوشش گیاهی در بستر و حاشیه رودخانه موجب افزایش زبری مسیر و کاهش میانگین سرعت جریان، کاهش انرژی آب و تغییر توزیع سرعت لایه ای و به عبارتی پروفیل سرعت جریان در مقطع عرضی رودخانه می شود. در این پژوهش آزمایشگاهی، تأثیر پوشش گیاهی شاخه ای بر جریان و فرم بستر در آبراهه بررسی شد. شبیه سازی جریان در کانال آزمایشگاهی به طول هفت متر، عرض و ارتفاع 25 سانتی متر با دبی های سه، پنج و هفت لیتر بر ثانیه و شیب های یک، سه و پنج در هزار و پوشش گیاهی مصنوعی از نوع شاخه ای با تراکم های 50، 25 و 12 درصد در شرایط مستغرق مورد آزمایش قرار گرفت. با توجه به داده برداری انجام شده، می توان نتیجه گرفت که اختلاف بین رقوم سطح جریان و بستر جریان و همچنین، دبی جریان، تحت تأثیر انواع تراکم پوشش گیاهی قرار دارد. وجود پوشش باعث ایجاد مقاومت در برابر جریان و افزایش عمق می شود. در تمامی آزمایش ها، با افزایش تراکم پوشش مقدار فرسایش بستر نسبت به شرایط اولیه بیشتر شد، به صورتی که در تراکم 50 درصد بیشترین و در تراکم 12 درصد کمترین تغییر مشاهده شد. در شرایط دبی یکسان با افزایش تراکم، عمق جریان افزایش می یابد. جابه جایی ذرات بستر در منطقه دارای پوشش گیاهی با افزایش تراکم، افزایش می یابد که در تراکم 50 درصد، سطح جریان نسبت به تراکم های 12 و 25 درصد بیشتر و همچنین در این تراکم، بستر جریان نسبت به سطح اولیه دچار فرسایش و تغییر فرم بیشتری شده و ته نشینی و تجمع ذرات در انتهای پوشش در شرایط با تراکم کمتر، بیشتر مشاهده شده است.

آگاهی از روش های استفاده ی بهینه از آب باران تحت سامانه های مختلف به منظور غلبه بر تنش های آبی، ارتقاء عملکرد محصولات تولیدی و چگونگی تاثیر آن ها امری مهم است. بنابراین، در این مقاله اثر سامانه های آبگیر باران تحت پنج تیمار بدون تغییر در سامانه (A)، تیمار با حذف پوشش گیاهی و سنگریزه همراه با فیلتر سنگریزه ای (B)، تیمار با حذف پوشش گیاهی و سنگریزه بدون فیلتر سنگریزه ای (C)، تیمار با عایق کردن بخشی از سامانه همراه با فیلتر سنگریزه ای (D) و تیمار با عایق کردن بخشی از سامانه بدون فیلتر سنگریزه ای (E) بر عوامل فتوسنتزی نهال زردآلو مورد بررسی قرار گرفت. برای انجام طرح تیمارهای ذکر شده در قالب طرح بلوک کامل تصادفی در سه تکرار در ابعاد هشت، پنج و 5/0 متر به ترتیب برای طول، عرض و عمق در هر سامانه طراحی شد. ساختار سامانه ها به گونه ای بود که با شیب تقریبی نه درصد به سمت پایین دست ادامه می یافت. به منظور تسریع نفوذ رواناب و توزیع آن در منطقه ریشه دوانی فیلتری به قطر 10 و عمق 30 سانتی متر در تمام تیمارها ایجاد شد. در سال 1390 پس از یک بارندگی 22 میلی متری با فاصله زمانی 10 و 23 روز از بارندگی، چهار عامل فتوسنتزی شامل میزان فتوسنتز در واحد سطح برگ، هدایت روزنه ای آب، میزان تعرق و جذب CO2زیر روزنه ای اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که در سه عامل از چهار عامل اندازه گیری شده، اختلاف معنی داری بین تیمارهای مختلف وجود دارد و جالب تر این که تیمارهای با بیشترین و کمترین عملکرد نیز در اکثر موارد با یکدیگر منطبق بوده اند که این امر می تواند وابستگی این عوامل به یکدیگر را بیان کند به طوری که کاهش یا افزایش هر عاملی سبب تاثیر در عامل دیگر می شود. به طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد که سامانه های عایق کردن بخشی از سامانه بدون فیلتر سنگریزه ای (E) و حذف پوشش گیاهی و سنگریزه بدون فیلتر سنگریزه ای (C) بیشترین تاثیر مثبت را بر ارتقاء عملکرد عوامل فتوسنتزی نهال های زردآلو داشته است. در حالی که تیمار بدون تغییر در سامانه (A) دارای کمترین عملکرد در عوامل فتوسنتزی بوده است. تأثیر تیمارهای مدیریتی در تحویل رواناب به نهال ها عمده ترین دلیل در کسب این نتایج بوده است.

مخازن استوانه ای پرورش ماهی، به دلیل مصرف آب کمتر و راندمان تولید بیشتر در سطح جهان توسعه روز افزون یافته است. مطالعه هیدرولیک جریان این مخازن، اولین قدم برای شناختن پدیده رسوب گذاری و راندمان تخلیه رسوب می باشد. در این مقاله با تحلیل سرعت جریان در عمق های مختلف مخزن، شرایط جریان در آزمایشگاه هیدرولیک پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری مورد مطالعه آزمایشگاهی قرار گرفته است. نتایج بیانگر آنست که در راستای جریان ورودی، در نزدیکی دیواره گرادیان سرعت جریان به سمت دیواره افزایش می یابد و به دلیل عدم تطابق خطوط هم سرعت در لایه های مختلف با یکدیگر، جریان های چرخشی ثانویه، به خصوص در نزدیکی دیواره مخزن شکل می گیرند. همچنین، متناسب با شدت جریان جت، جریان انعکاسی در محل برخورد جت آب با دیواره مخزن، به وجود می آید که در فاصله ای کوتاه مجددا با دیواره مخزن برخورد نموده و سرعت جریان به صورت موضعی به خصوص در لایه های میانی و تحتانی افزایش می یابد و جریان انعکاسی، در لایه های سطحی در طول بیشتری مستهلک می شوند و با افزایش تخلیه میانی مخزن، جریان در لایه های تحتانی از شدت بیشتری برخوردار می شود. به دلیل جریانات موضعی و ثانویه، مقادیر کمی هیدرولیکی در دبی های مختلف متفاوت می باشند. اندازه گیری ها در عمق 0.2 ارتفاع آب از کف بستر مخزن، دامنه تغییرات بین 0.6 تا 1.78 را برای نسبت سرعت به سرعت متوسط جریان در دبی های مورد بحث نشان می دهد. همچنین، نتایج بیانگر آنست که عدد فرود محاسباتی در هر نقطه از حجم سیال، تابع نسبت شعاع موضعی نقطه به شعاع مخزن خواهد بود.

در میان مطالعات گسترده ای که در زمینه خشکسالی صورت گرفته، سهم خشکسالی مراتع بسیار ناچیز است. لذا در این تحقیق به بررسی اثرات خشکسالی بر روی درمنه زارهای استان اصفهان پرداخته شده است. بدین منظور از داده های بارش ماهانه سه ایستگاه اصفهان، میمه و شهرضا و داده های تولید سه سایت مرتعی چرمشهر، موته و گردنه شادیان در طی دوره آماری 1386-1377 استفاده شد. روش های به کار گرفته شامل شاخص های بارش استاندارد (SPI)، ناهنجاری بارش (RAI)، درصد تفاضل بارش و معیار بارش سالانه (SIAP) در بازه های زمانی مختلف می باشد. برای بررسی ارتباط بین شاخص ها و تولید در این مراتع نیز، از روش همبستگی پیرسون استفاده شد. نتایج حاکی از این بود که تنها در مرتع موته، ارتباط تولید و شاخص ها معنادار بود و در دو مرتع دیگر به دلیل شرایط خاص موجود در آن ها، بین این دو متغیر، همبستگی وجود نداشت. همچنین، مشاهده شد که تاثیر بازه های زمانی بیشتر از نوع شاخص ها می باشد و بارش های بهاره بیشترین تاثیر را بر روی تولید درمنه زارهای استان اصفهان داشته است. در نهایت شاخص های درصد تفاضل بارش در بازه سه ماهه با مقدار همبستگی 0.867 و پس از آن RAI3 با مقدار 0.863 و SPI3 با مقدار 0.802 به عنوان مناسب ترین شاخص های خشکسالی تعیین شدند.

بر اساس اهمیت تهیه نقشه های پهنه بندی ضریب رواناب، سیلاب و نیز تاثیر آن ها روی توسعه سکونتگاهی، هدف پژوهش حاضر اعمال تاثیر میزان ضریب رواناب آبخیز و پهنه های مختلف سیلاب دشت در دوره بازگشت های مختلف بر توسعه کاربری مسکونی در شرایط کاربری مسکونی فعلی و کاربری مسکونی بر مبنای مدل سیستمی آمایش سرزمین در حوضه زیارت استان گلستان است. نقشه کاربری مسکونی فعلی منطقه مورد مطالعه با استفاده از اطلاعات حاصل از تصاویر ماهواره ای سنجنده TM و بازدیدهای میدانی تهیه شد و سپس برای ارزیابی توان توسعه سکونتگاهی از مدل سیستمی آمایش سرزمین استفاده شد. همچنین، اطلاعات لازم برای تعیین ضریب رواناب شامل نقشه کاربری اراضی، شیب و بافت خاک تهیه و سپس مقادیر ضریب رواناب با استفاده از جدول سه ترکیبی تعیین شد. پهنه بندی خطر سیل در دوره بازگشت های مختلف با استفاده از الحاقیه HEC-GeoRAS در محیط ArcMap انجام شد. نتایج نشان داد، 4/3 درصد از مساحت منطقه در وضعیت فعلی به کاربری سکونتگاهی اختصاص دارد، همچنین، بر اساس مدل سیستمی آمایش سرزمین، حدود نه درصد مساحت منطقه در طبقه مناسب یک و دو توسعه سکونتگاهی قرار دارد. با توجه به نقشه ضریب رواناب، متوسط ضریب رواناب بالقوه برابر 0.51 درصد است. با تلفیق نقشه ضریب رواناب با سیلاب با دوره بازگشت های مختلف (25، 50، 100 و 200ساله) مشخص شد که در کاربری سکونتگاهی موجود، مناطق امن از خطر سیلاب به ترتیب برابر 47/318، 46/317، 44/316 و 44/316 هکتار می باشند. بنابراین، با افزایش دوره بازگشت، مساحت مناطق تحت تاثیر سیلاب در هر دو کاربری فعلی و نیز کاربری آمایشی افزایش یافته و این افزایش پهنه سیلاب در دوره بازگشت 100 و 200ساله نسبت به دوره بازگشت های پایین تر برابر 5/3 هکتار بوده است.

رواناب به عنوان یکی از مولفه های بیلان آب حوضه، اهمیت زیادی در آبخیزداری و مدیریت منابع آب دارد. برآورد مناسب میزان رواناب، مستلزم تعیین ضریب رواناب می باشد. در این پژوهش، ضریب رواناب با دوره بازگشت های 25 و 50 ساله حوضه-های تا مساحت 50 کیلومتر مربع استان مازندران با استفاده از سه روش استدلالی، SCS و سیپرس-کریک برآورد شد. از نرم افزار GIS برای همپوشانی لایه ها و تحلیل اطلاعات حوضه استفاده شد. جدول چاو مبنای تناظر روش های مورد استفاده در این پژوهش قرار گرفت. روش استدلالی به دلیل عدم تناظر با جدول چاو و محاسبه ضریب رواناب کمتر از واقعیت در اکثر موارد، نتایج مطلوبی ارائه نداد. روش سیپرس-کریک به دلیل قرابت با روش SCS کارایی لازم را در برخی از حوضه ها نشان داد. میانگین ضریب رواناب معادل 0.37=C25 و 0.41=C50 بیانگر دقت بسیار بالای روش SCS نسبت به دو روش دیگر در این پژوهش می باشد. مطابق روش سازمان حفاظت خاک، کمترین و بیشترین ضریب رواناب با دوره بازگشت 25ساله به ترتیب مربوط به حوزه آبخیز چالکرود یک (0.06) و صفارود چهار (0.61) تعیین شد. کمترین و بیشترین ضریب رواناب با دوره بازگشت 50ساله نیز به ترتیب مربوط به حوزه آبخیز چالکرود یک (0.1) و صفارود چهار (0.65) برآورد شد. بر اساس نتایج به-دست آمده از هر سه روش، حوضه های دارای بیشترین مساحت و کمترین شدت بارندگی، کمترین ضریب رواناب را دارا بودند.