مهندسی و مدیریت آبخیز
سال:1395 | دوره:8 | شماره:3 |تعداد مقالات:10

الگوی کشت نقش به سزایی در مصرف بهینه از منابع آب و خاک و به تبع آن در مدیریت واحدهای زراعی دارد. پژوهش حاضر به منظور دستیابی به الگوی کشت بهینه در اراضی حوزه آبخیز اهرچای واقع در پایاب سد ستارخان انجام گرفته است. اراضی مورد مطالعه واقع در شهرستان اهر با وسعت تقریبی 3000 هکتار می باشند و در حال حاضر آبیاری در منطقه مورد مطالعه به صورت سنتی بوده و راندمان پایین این نوع آبیاری و کمبود آب از جمله مشکلات کشاورزی در این منطقه می - باشد. به منظور تعیین الگوی کشت بهینه و ارایه راه کاری مناسب جهت افزایش سود خالص و بهره وری آب، مدل برنامه ریزی خطی در دو حالت، شامل شرایط موجود و شرایط بهبود سیستم آبیاری در محیط نرم افزار Mathematica و با در نظر گرفتن محدودیت های طراحی، شبیه سازی شد. پس از انجام شبیه سازی ها مقادیر سطح زیرکشت هر محصول در دو حالت مختلف شبیه سازی به منظور حداکثرسازی سود تعیین شد. نتایج نشان داد که در صورت توسعه زمین های کشاورزی با روش های مدرن آبیاری، سود حاصل از درآمد کشاورزی نسبت به حالت موجود یا سنتی از 98 میلیارد ریال به 128 میلیارد ریال یعنی معادل 30 درصد افزایش می یابد.

یکی از انواع فرسایش آبی که باعث ایجاد فرسایش و رسوب در حوزه های آبخیز می شود و خسارت های زیادی به اراضی کشاورزی، مرتعی و تاسیسات زیر بنایی وارد می نماید، فرسایش خندقی می باشد. در این تحقیق بررسی فرسایش خندقی با هدف تعیین پتانسیل آن با استفاده از روش شبکه عصبی مصنوعی انجام شده است. جهت تعیین پتانسیل فرسایش خندقی از ساختار پرسپترون چندلایه و الگوریتم لونبرگ مارگوت با به کارگیری متغیرهای خاک، سنگ شناسی، کاربری اراضی، فاصله از گسل، شیب، جهت شیب، فاصله از جاده، فاصله از شبکه آبراهه ها و طبقات ارتفاعی استفاده شد. نتایج نشان داد، ساختار 1-13-9 با تابع فعال سیگموئید در لایه پنهان برای بررسی پتانسیل فرسایش خندقی مناسب تر است. نتایج پهنه بندی فرسایش خندقی نشان داد که 70.26 درصد از حوزه آبخیز در طبقه خیلی کم، 1.71 درصد در طبقه کم، 2.45 درصد در طبقه متوسط، 2.65 درصد در طبقه زیاد و 22.93 درصد در طبقه خیلی زیاد قرار گرفته است. از سوی دیگر نتایج نشان داد که شیب کمتر از 10 درصد، فاصله از آبراهه تا 50 متری، واحدهای سنگ شناسی EM و M2 و کاربری مرتع بیشترین تاثیر را در رخداد فرسایش خندقی دارند.

از اهداف اصلی اجرای پروژه های پخش سیلاب، نفوذ آب به داخل خاک و تغذیه آبخوان ها است. بدین منظور، تغییرات نفوذپذیری خاک سطحی در عرصه های پخش سیلاب در استان یزد شامل پخش سیلاب سی ریزی بافق، هرات و میانکوه مهریز به عنوان نماینده مناطق خشک و نیمه خشک بررسی شد. در این پژوهش، در هر عرصه پخش سیلاب 12 آزمایش نفوذپذیری (نوارهای اول تا چهارم و در هر نوار سه آزمایش) به روش استوانه های مضاعف انجام شد. با استفاده از داده های حاصل از اندازه گیری نفوذ، کارایی مدل های نفوذ کوستیاکوف، کوستیاکوف-لوییس، هورتن، SCS و فیلیپ در برآورد نفوذ تجمعی در عرصه های پخش سیلاب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد، میانگین نفوذپذیری برای عرصه های پخش سیلاب سی ریزی بافق، هرات و میانکوه مهریز به ترتیب 1.06، 1.52 و 2.94 سانتی متر در ساعت است. همچنین، معادله مناسب برآورد نفوذ تجمعی برای عرصه پخش سیلاب بافق، معادله هورتن با RMSE برابر 0.097 و ضریب ناش و ساتکلیف برابر 0.992 بوده و برای عرصه های پخش سیلاب مهریز و هرات معادله کوستیاکوف- لوئیس با ضرایب RMSE و ناش و ساتکلیف به ترتیب برابر 0.358، 0.994 و 0.081، 0.991 از کارایی بیشتری در برآورد نفوذ تجمعی برخوردار است.

فرایند فرسایش یکی از مهم ترین فرایند تخریب سنگ ها در طبیعت به ویژه در اقلیم نیمه خشک می باشد. اولویت بندی پتانسیل رسوب زایی آن ها از مسائل پر اهمیت برای مدیران و برنامه ریزان حوزه های آبخیز است. این مطالعه در حوضه حبله رود و شمال شهر گرمسار با هدف بررسی و مقایسه سهم رسوبدهی سازندهای مارنی و غیرمارنی انجام شده است. برای این منظور نقشه واحدهای لیتولوژیکی به عنوان واحد کاری در سامانه اطلاعات جغرافیایی تهیه شد. سپس، پتانسیل مقدار رسوب بر اساس رسوب جمع آوری شده از دستگاه شبیه ساز باران کامفورست با شدت چهار میلی متر در دقیقه و تداوم 10 دقیقه در دو گروه لیتولوژی مارنی و غیرمارنی انجام شده است. نتایج نشان داد، در حوضه حبله رود سهم رسوبدهی، اراضی مارنی و غیرمارنی به ترتیب 40.6 و 59.4 درصد بوده است. در حالی که از لحاظ وسعت اراضی مارنی و غیر مارنی به ترتیب 21.4 و 78.6 درصد است. رسوب ویژه اراضی مارنی در کل حوضه 2.38 تن در هکتار بوده که دو برابر رسوب اراضی غیرمارنی است. تحقیق حاضر نشان داد که استفاده از دستگاه شبیه ساز باران به منظور رتبه بندی سهم رسوبدهی حاصل از سازندها، برای پژوهشگران حوزه های آبخیز روشی مناسب، جهت برآوردی صحیح از میزان فرسایش می باشد.

ارزیابی اقتصادی و اجتماعی طرح های آبخیزداری، معیار مهمی برای ارزش گذاری آن ها محسوب می شود. تحقیق پیش رو با هدف بررسی، شناخت و تحلیل اثرات اجتماعی-اقتصادی عملیات آبخیزداری اجرا شده، از دید روستائیان انجام شد. روش تحقیق برای بررسی ابعاد تئوریک موضوع به روش اسنادی و برای تکمیل پرسشنامه های مورد نیاز، به روش پیمایشی بود. جامعه آماری منتخب، 152 خانوار روستای گوش، واقع در 60 کیلومتری شمال شهر مشهد از استان خراسان رضوی بودند که 38 نفر از آنان، به طور تصادفی و به روش محاسبه با فرمول کوکران، انتخاب شدند. ابزار سنجش، پرسشنامه بود که پس از تهیه، آزمون اعتبار و تائید پایایی (0.745=α)، به صورت حضوری در محل تکمیل شد. به روش تحلیل عاملی و با کمک آمار توصیفی، مبتنی بر نظرخواهی از مردم و نتایج حاصل از استخراج اطلاعات پرسشنامه ها، میزان اثرگذاری اجتماعی-اقتصادی طرح های آبخیزداری اجرا شده، مشخص شد. در تحقیق، از مقیاس لیکرت، برای آنالیز و سنجش اثرات استفاده شد. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل عاملی نشان داد که متغیر های تاثیرگذار اقتصادی و اجتماعی، در چهار عامل اصلی شامل: افزایش سطح اراضی باغی و کشاورزی، افزایش آبدهی قنوات، افزایش اراضی مرتعی و جلوگیری از سیل و خسارات ناشی از آن به اراضی، بروز نمود. این چهار عامل در مجموع، بیش از 60 درصد از کل واریانس را تبیین نمودند. نتایج نهایی تحقیق نشان داد که اجرای عملیات آبخیزداری توانسته است با کنترل سیل و تغذیه آبرفت، آبدهی قنوات را بهبود و سطح اراضی کشاورزی و باغی را افزایش دهد. همچنین، اجرای عملیات حفاظتی در مراتع، موجب بهتر شدن تراکم پوشش گیاهی و افزایش سطح مراتع شده است.

سیلاب ها حاوی مواد رسوبی بوده که پس از نهشته گذاری در حاصلخیزی مخروط افکنه ها و دشت های سیلابی متشکل از رسوبات دانه درشت از طریق افزایش عناصر غذایی، مؤثر هستند. در این پژوهش، اثرات پخش سیلاب بر بازیافت عناصر غذایی اصلی خاک در عرصه پخش سیلاب بر آبخوان پلدشت واقع در استان آذربایجان غربی طی 10 سال مورد ارزیابی قرار گرفت. در این رابطه، در حد فاصل نهرهای گسترش سیلاب و سه نوار اول پخش سیلاب که سیل گیری شده اند، به تعداد سه نمونه مرکب حاصل از اختلاط چهار نقطه در هر نوار و از عمق 20-0 سانتی متری خاک به همراه لایه رسوب، نمونه برداری و عوامل درصد ازت کل و کربن آلی، فسفر و پتاسیم قابل جذب خاک اندازه گیری شد. برای مقایسه میانگین ها، چنانچه داده ها دارای توزیع نرمال بود، از آزمون آماری t و در غیر این صورت از آزمون های ناپارامتری استفاده شد. بر اساس نتایج به دست آمده، مقدار کربن آلی و ازت کل خاک در طول سال های اجرای طرح به طور محسوسی به ترتیب از 0.23 به 0.33 و از 0.027 به 0.039 درصد افزایش یافته است. مقدار فسفر تبادلی هم در طول سال های اجرای طرح از 2.69 به 5.32 و پتاسیم قابل تبادل از 145.93 به 206.52 قسمت در میلیون به طور معنی داری افزایش یافته است. از سوی دیگر، اختلاف مقادیر برخی از عناصر در نوارهای پخش در سطح پنج درصد معنی دار است، به طوری که مقادیر فسفر، کربن آلی و ازت خاک در طول نوارهای پخش بالا دست به طور معنی داری تا دو برابر بیشتر از نوارهای پایینی است، ولی میزان پتاسیم تغییر معنی داری نداشته است. این نتایج نشان داد که پخش سیلاب موجب افزایش عناصر غذایی اصلی خاک شده که به تبع آن امکان کاهش کاربرد کود به وجود آمده است.

در این تحقیق با روش ردیاب شیمیایی، ارتباط فرایندهای بارش، نفوذ و هیدروژئولوژی در دوره های مختلف گذشته به منظور تعیین دوره های اقلیمی دیرینه، در دشت اردبیل ارزیابی شده است. وقوع خشک و ترسالی های متوالی در دوره های گذشته، در این روش با ارزیابی پروفیل های کلراید در شش پروفیل حفرشده در دشت اردبیل، مشخص شد. برای معین -شدن زمان وقوع خشک و ترسالی ها در اعماق پروفیل ها، سن آب های قرارگرفته در اعماق خاک به وسیله معادله و منحنی های مربوط، محاسبه شده که سن برآورد شده املاح رسوبات دشت اردبیل در روش رابطه ادموند-آلیسون از 737 سال در پروفیل ایمیچه تا 4511 سال در پروفیل قره لر متغیر بود. در 1100 سال اخیر، دو ترسالی و دو خشکسالی عمده ثبت شد. آخرین خشکسالی در 116 سال پیش با 202 میلی متر بارش و دومین خشکسالی در 473 سال پیش با 83 میلی متر بارش برآورد شد. در همین دوره آخرین ترسالی در 210 سال پیش با 451 میلی متر بارش و دومین ترسالی در 735 سال پیش با 703 میلی متر بارش ثبت شد که این ترسالی بیشترین مقدار بارش برآورد شده در کل دوره 3600 به دست آمده بوده است. دشت اردبیل از 1100 تا 2900 سال پیش به مدت 1800 سال یک خشکسالی متوسط را تجربه کرده که نشان دهنده طولانی بودن دوره های خشکسالی ها در این دشت است. در دوره 2900 تا 3550 سال پیش دوره ترسالی با نوساناتی اتفاق افتاده است. با توجه به این موضوع منطقه اردبیل یک روند به سوی خشک سالی در پیش دارد. البته در این روند خشکسالی، دوره های تر و خشکسالی با تغییرات اقلیمی کمتر، می تواند اتفاق بیافتد.

شناخت قابلیت های مختلف اراضی از آن جا اهمیت می یابد که کاربری نامتناسب زمین می تواند منابع خاک و آب یک منطقه را به خطر اندازد و کیفیت و کمیت آن را برای نسل های آینده کاهش دهد. ضمن این که توسعه اراضی بر مبنای قابلیت های آن نیز همیشه با محدودیت هایی همراه است. این پژوهش با نگرشی پایدار به منظور مدیریت صحیح منابع آب و استعدادیابی اراضی در راستای استفاده بهینه از منابع محدود آب و خاک در حوزه های آبخیز انجام شده است. به این منظور اطلاعات مورد نیاز برای تهیه مدل توسعه منطقه بر مبنای پتانسیل موجود اراضی، جمع آوری شد. نقشه های لازم شامل شیب، ارتفاع از سطح دریا، جهات جغرافیایی، واحد شکل زمین، هیدروگرافی، خاک و پوشش گیاهی و تراکم آن، با استفاده از نرم افزار ArcGIS، تهیه شد. با ترکیب لایه های اطلاعاتی، توان محیطی منطقه به صورت 107 یگان زیست-محیطی استخراج و داده های هواشناسی، هیدرومتری و منابع آب به منظور ارزیابی منابع و مصارف حوضه، جمع آوری و آنالیز شد. نتایج نشان داد که 88.3 درصد کاربری فعلی این حوضه کشاورزی و باغات و 11.7 درصد مرتع است. در حالی که پتانسیل حوضه در این بخش ها به ترتیب 78.9 و 19.1 درصد است. از طرفی عدم توجه به پتانسیل منابع آب منطقه که بیشتر به صورت زیرزمینی است، باعث افت سطح آب زیرزمینی در حد 0.85 متر در سال و به تبع آن به خطر افتادن منابع خاک و آب منطقه شده است. نتایج این پژوهش بیانگر اهمیت مدیریت یکپارچه منابع آب و توجه به پتانسیل های طبیعی در توسعه پایدار اراضی در حوزه های آبخیز می باشد.

پژوهش حاضر با هدف ارزیابی و بررسی اثرات اقدامات مکانیکی آبخیزداری اجرا شده بر کاهش دبی اوج سیلاب در حوزه آبخیز سد بوستان انجام شده است. بدین منظور از سامانه مدل سازی حوزه آبخیز برای مقایسه دوره قبل و بعد از اجرای اقدامات استفاده شد. اقدامات مکانیکی مورد نظر در این مطالعه بین سال های 1379 تا 1386 انجام گرفته است. عمده اقدامات حفاظت خاک و آب در حوزه آبخیز سد بوستان در قالب عملیات مکانیکی انجام گرفته و عملیات بیولوژیک در سطح محدود اجرا شده است. برای تعیین تاثیر این اقدامات، این حوزه آبخیز در محیط سامانه مدل سازی آبخیز (WMS) مدل سازی شد. برای واسنجی و اعتباریابی مدل پنج واقعه سیلاب مشاهداتی در بازه زمانی قبل از انجام اقدامات و برای بررسی اثر اقدامات حفاظت خاک و آب، سه واقعه سیلاب مشاهداتی در ایستگاه تمر برای زمان بعد از تکمیل آن ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در اثر انجام اقدامات مکانیکی، با وجود این که مخازن آن پر از رسوب می باشند، دبی اوج به طور متوسط 1.79 درصد نسبت به عدم انجام این اقدامات کاهش یافته که در صورت تخریب نشدن برخی از سازه ها، میزان این کاهش به 5.95 درصد می رسید. لازم به ذکر است، در صورتی که مخازن سازه ها رسوب نگرفته بودند، دبی اوج به طور متوسط 3.25 درصد نسبت به وضعیت موجود و 7.64 درصد نسبت به عدم وجود سازه ها افزایش پیدا می نمود.

حوضه های کرخه، کارون و دز در جنوب غرب ایران انتخاب شد. سپس در این منطقه، آمار مشاهده ای دبی در 108 ایستگاه هیدرومتری و بارندگی در 208 ایستگاه بارا ن سنجی مورد استفاده قرار گرفت. همچنین، پارامترهای مورد استفاده در تحلیل منطقه ای شامل مساحت، طول مستطیل معادل، شیب، ضریب گراویلیوس، بارندگی، طول آبراهه اصلی، شیب آبراهه اصلی، ارتفاع متوسط حوضه، تراکم زهکشی و محیط حوضه می باشد. در بررسی و تحلیل همگنی حوضه های هیدرولوژیک از روش آنالیز خوشه ای و تابع تشخیص استفاده شد. برای ارزیابی مدل های به دست آمده از هر منطقه همگن، داده های مشاهده ای یک حوضه که در واسنجی این مدل ها استفاده نشده بودند، به کار گرفته شد. نتایج تحلیل مدل های همبستگی چند متغیره نشان داد که دبی جریان در سطوح مختلف احتمال دارای ضریب همبستگی بالایی با 10 عامل منتخب بوده، ولی رابطه دبی با چهار عامل اول مستقیم و با شش عامل بعدی معکوس می باشد. نتایج پژوهش نیز نشان داد که شدت جریان با بارندگی رابطه معکوس داشته ولی عمق جریان دارای رابطه مستفیم است. بعلاوه، روابط یک متغیره و دو متغیره دبی با مساحت و دبی با مساحت و بارندگی همبستگی بالایی با ضریب بین 0.52 تا 0.8 را نشان داد.