مهندسی و مدیریت آبخیز
سال:1397 | دوره:10 | شماره:3 |تعداد مقالات:20

برای ارزیابی پتانسیل حرکت فسفر از یک منطقه به آب های سطحی، چه از طریق رواناب سطحی یا زهکش زیرزمینی، یک شاخص عملی مورد نیاز است. درجه اشباع فسفر، که میزان فسفر جذب شده به خاک را به ظرفیت جذب آن ارتباط می دهد، می تواند شاخص مناسبی از توانایی رهاسازی فسفر آن خاک باشد. برای خاک های کشور، تا کنون روش های محاسبه درجه اشباع فسفر به کار گرفته نشده است. اهداف این پژوهش، توسعه شیوه های محاسبه درجه اشباع فسفر برای خاک های آهکی اطراف شهرستان های بستان آباد، سراب و هریس استان آذربایجان شرقی واقع در زیرحوضه دریاچه ارومیه، به دست آوردن مقادیر درجه اشباع فسفر برای خاک های آهکی و ارزیابی درجه اشباع فسفر با استفاده از فسفر محلول به عنوان شاخص پتانسیل هدررفت فسفر از طریق رواناب می باشد. به این منظور، از 30 نقطه از مناطق یاد شده که فسفر آن ها در دامنه وسیعی قرار داشت، نمونه برداری خاک از لایه سطحی انجام شد و پس از تعیین ویژگی های بافت، واکنش، کربن آلی و آهک نمونه های خاک، با استفاده از چهار روش اندازه گیری یا عصاره گیری فسفر خاک و چهار روش برای تعیین ظرفیت جذب آن، 16 شکل گوناگون از درجه اشباع فسفر به دست آمد. درجه اشباع فسفر این خاک ها از 0.06 تا 33.49 درصد (میانگین 8.14 درصد) نوسان داشت. همبستگی معنی داری بین فسفر محلول در آب و انواع درجه های اشباع فسفر محاسبه شده وجود داشت. غلظت آستانه فسفر از بین چهار عصاره گیر، برای عصاره گیرهای اولسن، مهلیچ 3 و سلطان پور به جز در رابطه هایی که میزان منیزیم به عنوان عامل فسفر جذب شده بوده است، در دامنه 0.4 تا 33 درصد و برای عصاره گیر اکسید آهن، فقط در رابطه ای که مجموع کلسیم همراه منیزیم عامل جذب بوده اند، برابر با 1.3 درصد به دست آمد. خاک هایی که درجه اشباع فسفر آن ها، بالاتر از حد آستانه باشد، مستعد هدررفت فسفر محلول از طریق جریان سطحی و آبشویی و نتیجه تشدید پدیده غنی شدن آب ها در حوزه های آبخیز می باشند و باید جهت مهار وقوع این پدیده متناسب با در نظر گرفتن شرایط گوناگون حوضه، عملیات مدیریتی در آن ها اعمال شود.

مدل SWAT یک مدل هیدرولوژیک پیوسته و فیزیک پایه است که فرایند هایی نظیر تولید رواناب، بار رسوب و نیتروژن برای هر یک از واحدهای هیدرولوژیک شبیه سازی می شود. هدف اصلی در این پژوهش، آزمون کارایی مدل ارزیابی SWAT و قابلیت استفاده از آن به عنوان شبیه ساز جریان و استفاده از نرم افزارهای SWAT-CUP و الگوریتم های SUFI2 برای واسنجی و اعتبارسنجی حوزه آبخیز نکا مازندران می باشد. در این پژوهش، از شاخص های عامل P، عامل R، NS و R2 به منظور ارزیابی مدل SWAT استفاده شد. از آمار رواناب چهار ایستگاه هیدرومتری در سال های1373-1382 به منظور واسنجی و 1383-1387 برای اعتبارسنجی این حوضه به کار برده شده است. ضرایب واسنجی برای آبلو، پایین زرندین، کارخانه سیمان و سفیدچاه به ترتیب 0.85، 0.78، 0.78، 0.89 برای P-factor، 2.55، 2.03، 1.71، 2.43 برای عامل R، 0.76، 0.62، 0.69، 0.71 برای NS و 0.71، 0.82، 0.76، 0.63 برای R2 به دست آمد. اعتبارسنجی این حوضه نیز برای آبلو، پایین زرندین، کارخانه سیمان و سفیدچاه به ترتیب 0.87، 0.88، 0.72، 0.72 برای P-factor، 3.61، 2.24، 3.56، 1.78 برای R-factor، 0.74، 0.66، 0.58، 0.64 برای NS و 0.81، 0.68، 0.73، 0.61 برای R2 به دست آمد. نتایج کلی واسنجی مدل نشان می دهد که مدل SWAT می تواند ابزار مناسبی در رابطه با شبیه سازی رواناب در حوزه آبخیز نکا باشد.

در این مقاله، به پژوهش انجام شده برای بررسی عوامل موثر بر مشارکت مردمی در طرح های آبخیزداری و پیش بینی سطح پذیرش مردمی از سناریوهای مدیریت پوشش گیاهی در حوضه رودخانه حبله رود پرداخته می شود. رودخانه حبله رود در استان های سمنان و تهران قرار گرفته و از جمله حوضه های بین استانی در سطح کشور است. سناریوهای مدیریتی مورد بررسی شامل وضع موجود، تراس بندی، تاغ کاری، پوشش گیاهی جوامع رودخانه، علوفه کاری، کپه کاری، کنتورفارو، درخت کاری، قرق، بذرپاشی، بذرکاری، باغ کاری و اگروفارستری هستند. طی مصاحبه حضوری با بهره برداران حوضه، برای هر فرد به تفکیک پرسشنامه ای تکمیل شد. روایی و پایایی پرسشنامه ها مورد آزمون قرار گرفت.با توجه به رابطه کوکران و با روش نمونه گیری انتساب متناسب به 379 آبخیزنشین از جامعه آبخیزنشینان حوضه مراجعه شد. وضعیت نقش عوامل موثر بر مشارکت مردمی به تفکیک بخش های حوضه بررسی شد. احتمال پذیرش مردمی فعالیت های آبخیزداری با روش توزیع احتمالاتی دوجمله ای بررسی شد. سیاست های حمایتی مالی دولت به عنوان موثرترین عامل در مشارکت مردمی حوضه حبله رود شناخته شد. این عامل از نظر مردم ساکن در بخش های سرخه و ایوانکی، بیشترین امتیاز را داشت. مشارکت مردمی در چهار شکل حمایت اجتماعی، مشارکت نیروی انسانی، مشارکت مالی و مشارکت نیروی انسانی و مالی با هم بررسی شد. نتایج نشان می دهد که سناریوهای اگروفارستری و باغ کاری بیشترین مشارکت نیروی انسانی و مالی (بیشترین درصد مشارکت در بخش های مرکزی فیروزکوه و مرکزی دماوند) را به خود اختصاص می دهند. نتایج حاصل از توزیع دوجمله ا نشان می دهد که سناریوهای اگروفارستری و باغ کاری از دیدگاه بهره برداران حوضه بیشترین پذیرش مردمی را دارند. نتایج این پژوهش قابل استفاده به وسیله مدیران و تصمیم گیران آبخیز برای حفظ منابع آب و خاک و افزایش قابلیت اجرایی فعالیت های مدیریتی، در مقیاس آبخیز است.

کاربری اراضی شامل انواع بهره برداری از زمین به منظور رفع نیازهای گوناگون انسان است. تغییرات کاربری اراضی نتیجه برهم کنش انسان و عوامل موثر بر محیط است که در مقیاس زمانی و مکانی مطرح می شود. اطلاع از نسبت کاربری های اراضی و نحوه تغییرات آن در گذر زمان، یکی از مهمترین موارد در برنامه ریزی های مدیریتی است. با اطلاع از نسبت تغییرات کاربری ها در گذر زمان می توان تغییرات آتی را پیش بینی کرد و اقدامات مقتضی را انجام داد. در این پژوهش ابتدا نقشه کاربری اراضی برای سال 2014 با استفاده از سنجش از دور تهیه شد که این نقشه با ضریب کاپا برابر 0.88 و صحت کلی برابر 0.86 دارای دقت خیلی خوب می باشد. در مدل CLUE-S برای بررسی اثرات هر کدام از عوامل موثر بر کاربری از رگرسیون لجستیک و برای ارزیابی رگرسیون لجستیک از منحنی ROC استفاده شد. پس از تعیین میزان تقاضا بر اساس تغییرات گذشته، نقشه کاربری اراضی برای سال 2025 تهیه شد. ارزیابی مدل CLUE-S دقت بالای مدل (ضریب کاپا 0.88) را نشان داد. همچنین، نتایج حاصل از تحقیق نشان داد که بیشترین تغییر کاربری اراضی، تبدیل کاربری جنگل و مرتع به زمین های کشاورزی خواهد بود، به طوری که تا سال 2025 کاربری مرتع 28.12 و جنگل 82.20 درصد کاهش می یابد و کاربری کشاورزی 10.33 درصد افزایش می یابد.

برآورد دوره بازگشت فرایندهای هیدرولوژیکی نظیر دبی سیلابی، دبی بیشینه، خشکی و غیره رابطه مستقیم با انتخاب تابع توزیع برازش مناسب با داده های سری زمانی دوره آماری دارد. هرچه داده های تولیدی ناشی از تابع توزیع برازش و داده های واقعی اختلاف کمتر و همبستگی بیشتری داشته باشند، قطعا دوره بازگشت محاسبه شده به واقعیت نزدیک تر است و احتمال خطا تا حد زیادی کاهش می یابد. به همین دلیل، باید سعی شود متناسب با داده های موجود، بهترین تابع توزیع برازش انتخاب شود. در این پژوهش با استفاده از دبی روزانه رودخانه های غرب دریاچه ارومیه و همچنین، روش سال میانگین، داده های حجم خشکی رودخانه های مذکور استخراج شد. چند توزیع مطرح از هرکدام از توزیع های پیوسته نظیر توزیع پیوسته پیشرفته مقادیر حدی تعمیم یافته و ویک بای، توزیع پیوسته غیر صفر ارلانگ، توزیع پیوسته کران دار جانسون اس-بی و توزیع پیوسته بی کران نرمال برای برازش داده های حجم خشکی رودخانه های غرب دریاچه ارومیه در دوره آماری 38 ساله استفاده شد. سپس، نتایج تمام مدل های توزیع با استفاده از آزمون های نکویی برازش اندرسون دارلینگ و کولوموگروف-اسمیرنف مقایسه و به ترتیب اولویت درجه بندی شدند. همچنین، مدل های منتخب، با استفاده از آزمون ارزیابی، مورد ارزیابی قرار گرفتند و همبستگی داده های آمار توصیفی تاریخی و داده های آمار توصیفی مدل شده به دست آمد.نتایج حاصل از توزیع فراوانی داده های خشکی سه رودخانه مورد مطالعه نشان داد که از میان توزیع های گروه پیوسته، توزیع های آماری پیشرفته ویک بای و جانسون اس بی بهترین توزیع را داشته و نسبت به روش های توزیع آماری رایج نیز عملکرد بهتری داشتند.

تغییر کاربری به همراه تغییر اقلیم، به عنوان یک عامل جانبی اثرات مستقیم و غیر مستقیم بر سیلاب دارد. بنابراین، پیش بینی اثر تغییر اقلیم و کاربری اراضی بر وضعیت سیلاب و رواناب دهه های آتی، راه گشای مقابله با این پدیده خواهد بود. جهت بررسی تغییرات اقلیمی دهه 2020 حوزه آبخیز بالیقلوچای، برونداد مدل HadCM3 تحت سناریوهای A2 و B1 به وسیله مدل آماری LARS-WG ریزمقیاس شد. نتایج نشان دهنده افزایش 8.78 تا 12.86 درصدی بارش متوسط سالانه دهه 2020 می باشد. افزایش هم زمان دمای حداقل و حداکثر منطقه مطالعاتی در تمامی ماه ها موجب افزایش 0.66 درجه سانتی گرادی دمای متوسط سالانه در دهه 2020 خواهد شد. پس از بررسی تغییرات کاربری اراضی در گذشته، دو سناریو جهت پیش بینی اثر تغییرات کاربری اراضی در دهه های آتی بر سیلاب منطقه طراحی شد که در سناریوی اول فرض بر ثابت ماندن وضعیت فعلی و سناریوی دوم بر فرض ادامه روند گذشته می باشد. نتایج نشان دهنده کاهش نه درصدی مراتع و افزایش پنج درصدی اراضی کشاورزی در دهه های 2020 می باشد. جهت شبیه سازی سیستم هیدرولوژیکی دهه های آتی، از مدل HEC-HMS استفاده شد. نتایج نشان دهنده افزایش دبی اوج و حجم سیلاب در ماه آوریل و کاهش آن در ماه های مارس، می و جوئیه بوده است. به طوری که در صورت تغییر کاربری اراضی همراه با تغییر اقلیم این تغییرات شدیدتر خواهد بود.

تهیه نقشه حساسیت زمین به لغزش و ارزیابی خطر آن از مهمترین مراحل در تهیه نقشه ریسک زمین لغزش می باشد. در این پژوهش به تهیه نقشه حساسیت وقوع زمین لغزش در پادنای علیای سمیرم که یک منطقه حساس به زمین لغزش است، با استفاده از روش شبکه عصبی پرداخته شده است. بدین منظور، در اولین گام 23 عامل موثر در لغزش در منطقه شناسایی شده، همچنین، به کمک تفسیر عکس های هوایی و پیمایش های میدانی موقعیت لغزش ها مشخص شد. در گام بعد با کمک نظرات کارشناسی (AHP) به غربالگری پارامترها پرداخته، در نهایت 14 پارامتر برای اجرای مدل انتخاب شد. از 103 لغزش شناسایی شده در منطقه 70 درصد (72 زمین لغزش) به صورت تصادفی به منظور آموزش شبکه و 30 درصد (31 زمین لغزش) به منظور اعتبارسنجی مورد استفاده قرار گرفت. از شبکه عصبی پرسپترون چند لایه (multilayer perceptron) با الگوریتم یادگیری پس انتشار خطا استفاده شد و تابع سیگموئید (sigmoid function) به عنوان تابع فعال سازی انتخاب شد. به منظور انتخاب بهترین آرایش شبکه از شاخص های میانگین مربعات خطا (MSE)، جذر میانگین مجذور خطا (RMSE)، بیشینه خطای مطلق (MAE) و ضریب همبستگی (R2) استفاده کرده، بهترین ساختار شبکه برای پهنه بندی حساسیت به زمین لغزش 14-4-1 انتخاب شد. قبل از ورود لایه های اطلاعاتی به شبکه با استفاده از روش نسبت فراوانی (FR) وزن هر یک از طبقات لایه های اطلاعاتی محاسبه شده، بر اساس آن لایه ها وزن دهی شدند. منحنی ROC و مساحت زیر منحنی (AUC) برای نقشه پهنه بندی ترسیم و از AUC برای صحت سنجی استفاده شد. نتایج اعتبارسنجی نشان داد که مساحت زیر منحنی برای مدل 0.938 (93.8 درصد) است که در گروه دقت پیش بینی عالی قرار می گیرد. طبق نتایج 29.61 کیلومتر مربع (93.25 درصد) از مساحت لغزش ها در رده های خطر زیاد و خیلی زیاد قرار گرفته است.

مقوله ارزیابی، یکی از ارکان اساسی اجرای پروژها بوده، که به عنوان ابزاری برای بررسی میزان اثربخشی آن ها به شمار می رود. انجام این مهم به خصوص در رابطه با اقدامات آبخیزداری، مستلزم ارزیابی پروژه در قبل و بعد از اجرای عملیات آبخیزداری است. در حوضه هایی که ارزیابی قبل از اجرا انجام نشده است، کار ارزیابی با مشکل مواجه می شود. روش عملی در برطرف نمودن این مساله شبیه سازی حوضه با استفاده از مدل های ریاضی است. این پژوهش با هدف ارزیابی تاثیر حوضچه های ذخیره آب بر روی تغییر رفتار حوضه در کاهش سیلاب و سیل‍خیزی حوضه دادآباد صورت گرفت. روش کار در گام نخست بر اساس نقشه برداری و بررسی حجم عملیات سازه‍ های اجرا شده، و آگاهی از تعداد، وضعیت و مشخصات آن ها می باشد. در مرحله بعد با استفاده از مدل ریاضی HEC-HMS نسبت به برآورد سیلاب اقدام شد. نتایج حاصل از شبیه سازی و مقایسه هیدروگراف های مشاهداتی و شبیه سازی شده نشان داد، مدل از کارایی لازم برای شبیه سازی حوضه دادآباد برخوردار بوده و به پارامترهای شماره منحنی و تلفات اولیه حساسیت زیادی دارد. با محاسبه حجم مخازن، قابلیت آن ها در ذخیره سازی رواناب و سیلاب و کاهش خطر سیلاب برای اراضی پایین دست مورد بررسی قرار گرفت. به منظور تعیین پاسخ حوضه در مقابل رگبارهای طرح، با اعمال تغییرات ایجاد شده در ورودی های مدل، اقدام به شبیه سازی رفتار سیلاب برای دوره بازگشت های دو، پنج، 10، 25، 50 و 100 ساله در قبل و بعد از اقدامات آبخیزداری شد. نتایج نشان داد که در دوره بازگشت های پایین، حوضچه های ذخیره آب، از توانایی لازم برای ذخیره سازی رواناب و کاهش دبی اوج سیلاب برخوردارند، اما با افزایش دوره بازگشت، نقش این اقدامات در مهار سیلاب و کاهش دبی اوج کاهش می یابد. حوضچه های احداث شده در مجموع قادرند روانابی با ارتفاع 13.12 میلی متر معادل 236645 مترمکعب را ذخیره و کنترل نمایند.

با توجه به ضعف پوشش گیاهی در مناطق خشک و نیمه خشک، پوشش سنگریزه سطحی از اهمیت ویژه ای در مهار فرسایش خاک برخوردار است. پژوهش حاضر با هدف بررسی تاثیر پوشش سنگریزه سطحی و شیب بر شدت فرسایش پاشمانی و بین شیاری در دو نمونه خاک مختلف انجام شد. به این منظور، بر روی دو خاک ماسه ای و زراعی با توزیع اندازه ذرات متفاوت، در چهار شیب 0.5، دو، پنج و 10 درصد و پنج سطح سنگریزه سطحی شامل صفر، پنج، 10، 20 و 40 درصد، هر یک در سه تکرار آزمایش شبیه سازی باران انجام شد.با ایجاد باران با شدت ثابت 35 میلی متر در ساعت و مدت 35 دقیقه در یک سینی به ابعاد60 در 60 سانتی متر، شدت فرسایش بین شیاری و نیز پاشمان ذرات به سمت پایین دست و بالادست و نیز متوسط پاشمان کل اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که با افزایش پوشش سنگریزه سطحی در هر دو خاک، شدت پاشمان پایین دست و بالادست و همچنین، متوسط پاشمان کل به طور معنی داری کاهش می یابد، البته شدت پاشمان پایین دست بیشتر از پاشمان بالادست بود. با افزایش درصد پوشش سنگریزه از صفر (شاهد) به پنج، 10، 20 و 40 درصد، متوسط شدت پاشمان به سمت پایین دست در نمونه خاک ماسه ای به ترتیب 12.9، 25.3، 35.7 و47.7 درصد و در نمونه خاک زراعی به ترتیب 13.9، 25.4، 0.37 و 49.44.49 درصد کاهش یافت.با افزایش درصد پوشش سنگریزه از صفر درصد (شاهد) به پنج، 10، 20 و 40 درصد، متوسط شدت فرسایش بین شیاری در نمونه خاک ماسه ای به ترتیب 5.13، 26.4، 33.3 و 46.4 درصد و در نمونه خاک زراعی به ترتیب 12.9، 30.7، 37.3 و 45.9 درصد کاهش یافت. همچنین، با افزایش شیب در هر دو خاک، شدت فرسایش پاشمانی و بین شیاری به طور غیر خطی افزایش پیدا کرد.شدت پاشمان و نیز فرسایش بین شیاری در خاک ماسه ای به دلیل چسبندگی کمتر و جدایش پذیری بیشتر ذرات آن، بیشتر از نمونه خاک زراعی بود. یافته های این پژوهش نشان داد که وجود پوشش سنگریزه در سطح خاک می تواند شدت فرسایش پاشمانی و بین شیاری را به طور معنی داری کاهش دهد.

در مناطق به شدت فرسایش یافته خصوصا در دامنه های شیب دار امکان استقرار پوشش گیاهی نیست. بنابراین، کاربرد افزودنی های آلی و یا غیرآلی می تواند از طریق مهار رواناب شرایط را برای استقرار پوشش گیاهی در این مناطق بهبود بخشد. بر همین اساس، در پژوهش حاضر، تراشه های چوب به عنوان یک افزودنی آلی خاک برای مهار متغیرهای رواناب شامل زمان شروع، مقدار و ضریب رواناب استفاده شد. برای این منظور، از سه سطح تیمار تراشه های چوب با مقادیر 0.5، 1 و 1.5 کیلوگرم بر مترمربع در سه تکرار در مقیاس کرت یک مترمربعی، شیب 30 درصد در شرایط صحرایی تحت باران شبیه سازی شده 60 میلی متر بر ساعت به مدت 15 دقیقه استفاده شد. نتایج نشان داد که بعد از کاربرد تراشه های چوب با مقادیر 0.5، 1 و 1.5 کیلوگرم بر مترمربع، زمان شروع رواناب به ترتیب 97.50، 192.38 و 203.31 درصد افزایش یافت. همچنین، حجم رواناب بعد از کاربرد سه سطح تیمار تراشه چوب به ترتیب 35.23، 55.11 و 60.43 و ضریب رواناب نیز به ترتیب 42.43، 67.40 و 72.14 کاهش یافتند. نتایج آزمون GLM نشان داد که تیمار تراشه چوب تاثیر معنی داری در افزایش زمان شروع رواناب (0.01≥p) و کاهش حجم رواناب و ضریب رواناب (0.05≥p) داشت. کاربرد تراشه های چوب به عنوان یک تیمار حفاظتی در سطح خاک نشان داد که این اصلاح کننده می تواند در امر مهار رواناب به ویژه در مناطقی که مقادیر تراشه چوب زیادی در دسترس باشد، مورد استفاده واقع شود.

رسوب گذاری جریان های چگال از تهدیدهای اصلی مخازن سدها و حوزه های آبخیز آن محسوب می شود. در این پژوهش تاثیر شش نوع چیدمان پوشش گیاهی همگراهای مشابه، واگراهای مشابه، موازی، زد شکل، زیگزاگ و شطرنجی بر کنترل پیشروی جریان چگال مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش ها در کانالی به طول 10 متر انجام گرفت. جنس پوشش از پلاستیک و طول پوشش سه متر بود. سرعت پیشانی جریان چگال در شش مقطع نیم متری بین پوشش ها و چهار مقطع پس از پوشش ها اندازه گیری شد. آزمایش ها در سه شیب بستر صفر، یک و دو در صد و با دو غلظت 40 و 80 گرم بر لیتر جریان چگال نمکی تکرار شد. نتایج نشان داد که بسته به شیب بستر، وجود پوشش گیاهی بر کنترل پیش روی جریان چگال به طور متوسط 59-21 درصد موثر واقع شده است. پس از عبور جریان چگال از پوشش گیاهی سرعت جریان در یک مقطع افزایش می یابد که این افزایش سرعت چشمگیر نیست و همواره جریان چگال در بستر صاف نیز تحت تاثیر پوشش گیاهی قرار دارد.

فرسایش بادی از مهمترین فرایندهای بیابان زایی در مناطق خشک و نیمه خشک محسوب می شود. این فرایند سبب تخریب اراضی، خاک، منابع آب و غیره می شود. پدیده گرد و غبار به عنوان یکی از مهمترین پیامدهای فرسایش بادی در سطح ایران و جهان و به ویژه در منطقه غرب و جنوب غرب کشور مطرح است. از این رو، پژوهش حاضر با هدف شناسایی مناطق داخلی دارای پتانسیل تولید گرد و غبار در استان خوزستان به انجام رسید. در این پژوهش، با ترکیبی از روش های آماری برای تجزیه و تحلیل اطلاعات ایستگاهی، ماهواره ای به منظور بارزسازی مناطق منشا گرد و غبار و تغییرات کاربری و مدل سازی برای رهگیری مسیر حرکت گرد و غبار استفاده شده است.نتایج نشان داد که در مقیاس سالانه بیشترین فراوانی رخداد گرد و غبار در استان خوزستان طی سال های 2008 و 2009 ثبت شده است. در مقیاس فصلی، اواخر فصل بهار و اوایل تابستان و در مقیاس ماهانه ماه های می، ژوئن و جولای از بیشترین رخداد گرد و غبار برخوردار هستند. بارزسازی گرد و غبار روی تصاویر ماهواره ای و بررسی غلظت آن ها با استفاده از تصاویر AOD و BTD نشان داد که نواحی غرب و جنوب غرب استان خوزستان نسبت به سایر نواحی این استان بیشتر با گرد و غبارهای ورودی از خارج و یا داخل استان مواجه می شوند. ردیابی مسیر گرد و غبارهای ورودی نشان داد که طی دوره گرم سال بیشترین گرد و غبارهای ورودی با جهت شمال غربی- جنوب شرقی و غربی- شرقی و در دوره سرد به ویژه در اواخر دوره با جهت جنوبی- شمالی این استان را تحت تاثیر قرار می دهند. تهیه نقشه کاربری و بررسی تغییرات آن بیانگر کاهش سطح پهنه های آبی، پوشش گیاهی (30 درصد) و افزایش زراعی بایر در سال 1393 به ویژه برای نیمه غربی خوزستان است. این ویژگی ها و خصوصیات فیزیوگرافی چون فرسایش پذیری بسیار زیاد سازندها، وجود خاک های شور و باتلاقی، رطوبت کم خاک، تغییرات زیاد کاربری نشان دهنده وجود مناطق مستعد و پتانسیل تولید گرد و غبار برای غرب و جنوب استان خوزستان است.

تحلیل و تعیین تغییرپذیری رسوبات انتقالی رودخانه در شرایط مختلف زمانی و هیدرولوژیکی از اهمیت ویژه ای در علوم مهندسی هیدرولیک و هیدرولوژی برخوردار است. از طرفی اتخاذ تصمیمات مدیریتی برای مهار و کاهش انتقال رسوب در رودخانه ها نیازمند به تحلیل و شناخت رفتار سامانه رودخانه در شرایط زمانی مختلف می باشد. با وجود این، اطلاعاتی کافی در خصوص نوع و میزان تولید رسوب آبخیزها در شرایط زمانی و هیدرولوژیکی مختلف وجود ندارد. بر همین اساس، در پژوهش حاضر تغییرپذیری زمانی بار بستر، معلق به عنوان انواع رسوب رودخانه و نسبت بار بستر به معلق با تغییرات دبی مورد بررسی قرار گرفت. برای انجام پژوهش، داده های بار بستر و معلق (گرم بر لیتر) و دبی (مترمکعب بر ثانیه) رودخانه قطورچای آذربایجان غربی از سال 1377 تا 1382 ثبت شده در ایستگاه یزدکان به وسیله سازمان های مربوطه، جمع آوری شد و در محیط Excel 2007 با رسم نمودارهای فصلی، مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش مقادیر دبی در تمامی فصول بار معلق افزایش محسوسی داشته و نسبت بار بستر به بار معلق کاهش پیدا کرده و کم ترین میزان انتقال بار بستر و معلق در زمستان و بیش ترین میزان بار معلق و بار بستر در فصل بهار صورت گرفته است. مقادیر حداقل، حداکثر و میانه نسبت بار بستر به معلق در فصل بهار، به ترتیب 5.02، 563.99 و 27.43 درصد، در فصل تابستان به ترتیب 0.75، 2034.91 و 135.80 درصد، در فصل پاییز به ترتیب 28.31، 659.15 و 184.94 درصد و در فصل زمستان به ترتیب با 28.96، 457.61 و 169 درصد بود. همچنین، نسبت بار بستر به معلق در طی دوره مطالعاتی از 0.7 تا 2034 درصد متغیر بوده و به سبب رفتار پیچیده تغییرات متغیرهای مورد بررسی به ویژه بار بستر و نسبت بار بستر به معلق با دبی جریان، استفاده از روش های غیرمستقیم تخمین بار بستر دقیق نبوده و ضرورت تجهیز ایستگاه های سنجش بار بستر به صورت روزانه اجتناب ناپذیر است.

امروزه کشور شاهد رشد و توسعه مدل های متعددی برای طراحی سامانه های تامین آب، برآورد سیل، مدیریت تخصیص و استفاده منابع آبی، مدیریت هرزآب ها و فاضلاب ها در مناطق شهری و مدیریت بوم سازگان های آبی است. شناخت ظرفیت های آبی و تقاضا برای آب از مولفه های اصلی تصمیم گیری برای مدیریت منابع، آبخیزها و پدیده هایی نظیرخشک سالی به شمار می رود. در فضای مدیریت منابع آب های سطحی و ریسک خشک سالی مناطق مختلف کشور، همچنان فقدان یک سامانه که تصمیم گیران را در اتخاذ تصمیمات درست و به موقع پشتیبانی کند، کاملا مشهود است. برای ایجاد چنین سامانه ای، لازم است اقدامات اساسی در خصوص شناخت موضوع و ظرفیت های موجود کشور مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرند. در این پژوهش، شبیه سازی در حوزه های آبخیز درجه هفت موجود در استان مرکزی واقع در منطقه اقلیمی نیمه خشک با استفاده از اطلاعات بارندگی، تبخیر و دبی و با کمک دو مدل AWBM و SFB انجام و تحلیل شد. استخراج پارامترهای فیزیکی مدل، تبدیل اطلاعات نقطه ای بارندگی به اطلاعات منطقه ای با استفاده از روش های مختلف و معمول، تحلیل اطلاعات تبخیر و محاسبه تبخیر و تعرق پتانسیل و تجمیع اطلاعات به منظور شبیه سازی هیدرولوژیکی حوزه های آبخیز درجه هفت و برآورد ظرفیت جریان های سطحی در این استان از اهداف اصلی این پژوهش محسوب می شود. نتایج محاسبه شده و به دست آمده برای واسنجی و اعتبارسنجی دو مدل AWB و SFB در تمامی زیرحوضه ها نشان داد که مدل AWBM می تواند شبیه سازی قابل قبولی نسبت به مدل SFB در شرایط استان مرکزی داشته باشد و مدل SFB با توجه به مقادیر ضریب تعیین و ضریب کارایی به هیچ وجه مناسب تشخیص داده نشد.

این پژوهش با هدف امکان سنجی کاربرد مدل چندمنظوره نظریه بازی ها برای ایجاد توازن بین دغدغه های اقتصادی و زیست محیطی در بهینه سازی کاربری اراضی حوزه آبخیز زمکان واقع در غرب استان کرمانشاه و برای کمک به امر تصمیم گیری، انجام گرفت. هدف دوگانه مدل چندمنظوره نظریه بازی ها به حداقل رساندن اثرات تخریبی روی محیط زیست (میزان فرسایش و رسوب کمتر) و به حداکثر رساندن میزان درآمد اقتصادی (ارزش خالص فعلی بیشتر) حاصل از کاربری های مختلف می باشد.برای آگاهی از انواع کاربری های اراضی از تصاویر ماهواره ای IRS-P6 و برای نشان دادن مساحت کاربری ها از ابزار GIS بهره گرفته شده است. در این پژوهش حامیان و طرفداران حفاظت از محیط زیست و جنگل ها به عنوان بازیگر زیست محیطی (بازیگر یک) و کاربران حوزه آبخیز زمکان به عنوان بازیگر اقتصادی (بازیگر دو) انتخاب شدند. در این مطالعه استفاده از نظریه بازی ها، بهینه سازی چندمنظوره و سیستم های اطلاعات جغرافیایی در بهینه سازی کاربری اراضی حوزه آبخیز زمکان برای ایجاد توازن توسعه اقتصادی و اثرات زیست محیطی استفاده شد. نتایج مدل چندمنظوره نظریه بازی ها نشان داد که بعد از چند دور چانه زنی و تعدیل اهداف بین بازیگران تعادل نش ایجاد می شود. در بازه تعادل نش، میانگین فرسایش و رسوب برای بازیگر زیست محیطی از 4296 تا 4300 هزار مترمکعب در سال و ارزش خالص فعلی برای بازیگر اقتصادی از 47050 تا 47068 میلیارد ریال در سال متغیر است. تعادل نش در مقایسه با پراکندگی بهینه پارتو که نتیجه مدل چندهدفه سنتی (کلاسیک) می باشد، راه حل های رضایت بخش تری را بر اساس اولویت های تصمیم گیرندگان ارائه نمود. نتایج بیانگر این است که مدل نظریه بازی ها در بسیاری دیگر از مسائل مربوط به مدیریت محیطی نیز کاربرد دارد. پژوهش های آینده می تواند روی بسط دادن یک هدف سوم به عنوان مثال دغدغه های اجتماعی متمرکز شود و به جای باز های دو هدفه از بازی های سه هدفه استفاده شود.

آب های زیرزمینی یکی از منابع اصلی آب مصرفی است. در مقابله با افزایش تقاضا برای استفاده های آب شرب، کشاورزی و صنعتی، مدیریت این منابع بسیار مهم است. اقدامات مدیریتی نیاز به دانستن رفتار مکانی و زمانی آب های زیرزمینی است. با توجه به برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی در این منطقه و با در نظر گرفتن سیلاب ها و رژیم بارندگی این ناحیه که دارای بارش های بسیار شدید در زمان های کوتاه می باشد، نیاز به بررسی خصوصیات هیدروژئومورفولوژیکی نهشته های کواترنر دشت جم احساس می شود. در این تحقیق، بررسی های اکتشافی-ژئوفیزیکی نهشته های کواترنر در محدوده آبخوان دشت جم صورت گرفت. برای این کار از روش های ﮔﺮافیکی، ﺗﺮسیم ﻣﻘﺎﻃﻊ ژﺋﻮاﻟﮑﺘﺮیک و تهیه ﻧﻘﺸﻪﻫﺎی ﻫﻢﻣﻘﺎوﻣﺖﻇﺎﻫﺮی ﺑﺮای ﻋﻤﻖ ﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻒ، ﺑﺮرسی ﻫﺎی اﮐﺘﺸﺎفی ﭼﺎهای پیزوﻣﺘﺮی ﺣﻔﺎری ﺷﺪه در ﻣﺤﺪوده آﺑﺨﻮان دﺷﺖ جم از ﻃﺮیق تهیه و ﺗﺮسیم ﻟﻮگ ﭼﺎه ها و ﻣﻘﺎﻃﻊ زیرسطحی بین ﭼﺎه ها استفاده شد و نهایتا، به روابط هیدروژئومورفولوژیکی نهشته های کواترنر پرداخته شد. نتایج نشان داد، کمینه عمق آبرفت از 30 متر در حاشیه شمال غربی محدوده آبخوان و در فاصله 500 متری شرق پارک جنگلی جم و بیشترین عمق آن نیز 95 متر در حاشیه شمال غربی محدوده آبخوان و در فاصله 450 متری جنوب چاه نفت و گاز مهرباغ واقع شده است. بیشترین ضریب قابلیت هدایت هیدرولیکی دشت جم 2.5 متر در روز مربوط به چاه گچی و کمینه آن نیز به میزان 1.06 متر در روز در چاه فرامرزی محاسبه شد. بررسی روند تغییرات ضریب قابلیت هدایت هیدرولیکی نشان داد، میزان آن در بخش شرقی محدوده مورد مطالعه 2.5-2 متر در روز بوده که به سمت بخش غربی کاهش یافته و به 1.5-1 متر در روز رسیده است و در جهت شمال به جنوب نیز روند کاهشی دارد (از 2.5-2 به 1.5-1 رسیده است). روند مکانی تغییرات ضریب قابلیت انتقال از شرق به غرب تا نیمه های دشت تقریبا ثابت در طبقه200-180 مترمربع در روز قرار گرفته است ولی در نواحی غربی میزان آن 90-50 مترمربع رسیده و کاهش یافته است. تغییرات این ضریب در جهت شمال به جنوب تا میانه دشت تغییرات معنی داری نشان نداد. اما در بخش های جنوبی دچار کاهش شده است که نتیجه افت ضخامت آبرفت در این نواحی ارزیابی می شود. بررسی ها نشان داد 4810 هکتار از منطقه از واحد کوهستان، 2186 هکتار از واحد تپه هاهور و 5282 هکتار نیز از واحدهای فلات و دشت میان کوهی تشکیل شده است.

مدل ارزیابی خاک و آب (SWAT) یک مدل پیوسته و نیمه توزیعی می باشد که می تواند فرایندهای هیدرولوژیکی را در حوزه های آبخیز در مقیاس های زمانی روزانه، ماهانه و سالانه و با استفاده از طیف وسیعی از اطلاعات همانند اطلاعات فیزیکی حوضه ها (خاک، کاربری اراضی و شیب) و همچنین، اطلاعات هواشناسی همانند بارندگی، درجه حرارت، باد، رطوبت نسبی و تابش خورشیدی و قابلیت اتصال به سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، شبیه سازی کند. در این پژوهش با استفاده مدل هیدرولوژیکی SWAT اقدام به شبیه سازی رواناب در مقیاس زمانی ماهانه در حوضه روانسر سنجابی استان کرمانشاه در کشور ایران با مساحت 1260 کیلومتر مربع شده است. شبیه سازی رواناب در یک دوره آماری نه ساله (2010-2002) انجام شد که هفت سال ابتدایی این دوره (2008-2002) به منظور واسنجی مدل با استفاده از 14 پارامتر مختلف و دو سال انتهایی آن (2010-2009) جهت اعتبار سنجی مدل در نظر گرفته شد. عملکرد مدل در شبیه سازی رواناب در دوره های واسنجی و اعتبارسنجی با استفاده از دو شاخص آماری ضریب ناش ساتکلیف (NSE) و ضریب تعیین (R2) مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به هیدروگراف های شبیه سازی شده و مشاهده ای رواناب ماهانه و همچنین، شاخص های آماری محاسبه شده، مدل SWAT هم در دوره واسنجی و هم در دوره اعتبارسنجی در دوره زمانی ماهیانه دارای نتایج قابل قبولی در شبیه سازی رواناب می باشد، به طوری که مقادیر ضرایب NSE و R2 در دوره واسنجی به ترتیب معادل 0.7 و 0.8 و برای دوره صحت سنجی 0.81 و 0.9 محاسبه شد.

برآورد دبی اوج به عنوان یکی از مباحث اصلی در مدیریت منابع آبی و سیلاب نقش اساسی در طراحی سازه های آبی و اقدامات بیومکانیکی در حوزه های آبخیز دارد، به طوری که برآورد صحیح آن نقش اساسی در موفقیت کارهای اجرایی دارد. در این بررسی، سعی شده با استفاده از روش های هوش مصنوعی (شبکه عصبی MLP، ترکیب شبکه عصبی MLP و شبکه SOFM، GRNN، ترکیب خوشه بندی FCM و ANFIS) دبی بیشینه رودخانه یلفان در محل ایستگاه هیدرومتری برآورد شود. به این منظور، در این دو مدل هشت متغیر که شامل بارندگی مربوط به روز وقوع سیل، بارندگی های پنج روز قبل، دبی پایه در روز وقوع سیل و CN حوضه به عنوان پارامترهای ورودی و دبی پیک به عنوان خروجی در نظر گرفته شده است. سپس، با استفاده از روش هوش مصنوعی و پیش پردازش داده ها، ساختار بهینه مدل ها با استفاده از داده های ورودی و خروجی و با ملاک قراردادن معیارهای ارزیابی، به روش سعی و خطا تعیین شد. نتایج نشان داد که شبکه عصبی پرسپترون چند لایه (MLP) عملکرد بهتری در برآورد دبی سیلاب نسبت به مدل ترکیبی ANFIS+FCM، MLP+SOFM، GRNN در حوضه یلفان دارد.

در این پژوهش، دو روش برای تخمین دیاگرام زمان مساحت بدون بعد (DTAD) حوزه های آبخیز ارائه شد. در روش اول (روش هندسی) یک شکل هایپربولیک برای حوضه در نظر گرفته شد و رابطه بین زمان پیمایش و فاصله تا خروجی حوضه به صورت توانی در نظر گرفته شد و یک معادله برای محاسبه DTAD ارائه شد. معادله حاصل با توان یک برابر با معادله زمان مساحت (1990) USAC است. در روش دوم (روش Nash-TA) معادله ای برای تخمین DTAD ارائه شد که تابعی از پارامترهای مدل Nash است. نتایج دو روش برای داده های حوزه آبخیز آجای در هند و حوزه های آبخیز کسیلیان، جعفرآباد و شوراندیکا در ایران با DTDA به دست آمده با روش موج سینماتیکی (KW) مقایسه شد. ضریب کارایی تخمین روش هندسی برای توان 0.6 برابر 0.971 و برای روش Nash-TA، 0.955 می باشد. ضریب کارایی روش هندسی برای توان های یک (روش USACE (1990))، 1.5 و 1.67 به ترتیب 0.824، 0.484 و 0.161 می باشد. کارایی دو روش هندسی (به ازای توان 0.6) و روش Nash-TA در تخمین DTDA چهار حوضه معرف در این پژوهش، خوب ارزیابی شد.

خشکسالی از جمله مخاطرات طبیعی است که بر حسب شدت و مدت آن به صورت کوتاه مدت، میان مدت و بلند مدت بر وضعیت اقتصادی و اجتماعی جامعه تاثیر می گذارد. پایش به موقع و دقیق از خشکسالی ها که هدف اصلی این تحقیق است، گام موثری در جهت برنامه ریزی برای کاهش خسارات ناشی از خشکسالی می باشد. در این تحقیق، از نمایه های SPI و PNI برای بررسی تغییرات بارش در سطح کشور برای بازه زمانی شش ماهه اول سال آبی 93-92 استفاده شده است. نتایج این تحقیق نشان داد که تغیرات مکانی بارش در برخی استان ها نسبت به دوره مشابه سال قبل قابل توجه بوده است، به طوری که در برخی استان ها خشکسالی شدید اتفاق افتاده و برخی دیگر بارش قابل توجهی نسبت به شرایط نرمال دریافت نموده اند. علاوه بر شدت خشکسالی، گستره خشکسالی در سال جاری در مقایسه با دوره مشابه تغییرات قابل توجهی را نیز نشان می دهد. استان های خراسان شمالی، خراسان رضوی، البرز و تهران روندی کاهشی داشته به طوری که مقادیر SPI در استان های مذکور برابر با -2.5<SPI<-1 بوده است که بیشترین شدت خشکسالی مربوط به استان خراسان شمالی می باشد که مقدار آن به کمتر از -2 رسیده است و نیز استانهای مازندران، زنجان و آذربایجان غربی با توجه به مقادیر SPI شش ماهه منتهی به اسفند ماه سال آبی 92-93 در وضعیت هشدار قرار گرفته اند. همچنین، شاخص PN موید شرایط حاکم با SPI شش ماهه مذکور را نشان می دهد.