مهندسی و مدیریت آبخیز
سال:1398 | دوره:11 | شماره:1 |تعداد مقالات:20

از آنجا که انجام بسیاری از تحقیقات آب و خاک نیازمند ایجاد باران مصنوعی می باشد، لذا دستگاه های شبیه ساز باران یک ابزار کاربردی در این زمینه تحقیقاتی می باشد. به همین دلیل، تا کنون در تحقیق های مختلف، دستگاه های شبیه ساز باران متنوعی، طراحی، ساخته و به کار گرفته شده اند. هر چند دستگاه های شبیه ساز ساخته شده تا کنون امکان شبیه سازی میزان شدت بارش را فراهم می آورند، ولی در عین حال شبیه سازی تغییرات زمانی بارش به وسیله این دستگاه ها نیازمند سیستم هایی پرهزینه و پیچیده ای بوده که امکان استفاده از آن ها را در آزمایش های صحرایی مشکل می نماید. لذا، در این تحقیق، سعی شد تا با کمک روند یابی مخازن متوالی دستگاه شبیه ساز بارشی طراحی و ساخته شود که در عین سادگی و هزینه پایین ساخت، بتواند امکان ایجاد هایتوگراف بارش را همانند بارش های طبیعی فراهم آورده و در آزمایش-های صحرایی بدین منظور مورد استفاده قرار گیرد. نتایج واسنجی دستگاه نشان دهنده خطای کمتر از پنج درصد می باشد. همچنین، نتایج نشان دهنده شبیه سازی هایتوگراف مشاهداتی بارش ایستگاه نیاوران با این دستگاه با خطای 6. 1 درصدی است. همچنین، این دستگاه امکان شبیه سازی بارش و ایجاد هایتوگراف بارش تا مدت زمان بارش سه ساعت و شدت 30 میلی متر بر ساعت را دارا می باشد. لذا، دستگاه پیشنهادی و مدل عددی آن می تواند برای ایجاد هایتوگراف بارش مصنوعی در آزمایش های میدانی بررسی نفوذ آب باران و فرسایش پاشمانی کاربرد داشته باشد.

مدل سازی بارش-رواناب یکی از روش های تخمین رواناب و ابزاری مناسب برای مطالعه فرایندهای هیدرولوژیکی، ارزیابی منابع آبی و مدیریت حوزه آبخیز می باشد. اما پیچیدگی و ماهیت غیر خطی فرایند بارش-رواناب و ناشناخته بودن تاثیر عوامل روی یکدیگر و نهایتا روی دبی خروجی حوضه مدل سازی را مشکل تر می کند. لذا، استفاده از روش هایی که علاوه بر پویایی، قابلیت توسعه، ساختار مفهومی و کاربرپسند داشته باشد، ضروری می باشد. از این رو در این مطالعه برای مدل سازی بارش-رواناب از روش های پویایی سیستم در حوضه سد کارده مشهد استفاده شد. مدل ارائه شده شامل شش مخزن است که عبارت از مخزن برف، مخزن تاج پوشش، مخزن سطوح نفوذناپذیر، مخزن خاک سطحی، مخزن خاک زیرسطحی و مخزن آب زیرزمینی می باشند. داده های ورودی مورد نیاز شامل بارندگی و دمای متوسط روزانه است. برای واسنجی مدل از داده های روزانه دبی خروجی حوضه در بازه زمانی سال های 1998 تا 2008 و برای دوره اعتبارسنجی آمار سال 2009 تا 2012 استفاده شد. نتایج تحلیل حساسیت مدل نشان داد که پارامترهای مربوط به دما از حساسیت بیشتر برخوردار بوده و تأثیر قابل ملاحظه ای روی دبی و دبی پیک حوضه دارند. همچنین، مقادیر شبیه سازی شده و مشاهده ای تطابق خوبی دارند و دامنه ضریب ناش-ساتکلیف به دست آمده در دوره اعتبارسنجی بین 0. 67-0. 57 است که نشان دهنده توانایی بالای روش های پویایی سیستم در مدل سازی بارش-رواناب حوضه می باشد.

هدف از تحقیق پیش رو، پهنه بندی حساسیت زمین لغزش در حوزه آبخیز چهل چای، واقع در استان گلستان می باشد. بدین منظور، از دو مدل داده کاوی ماشین بردار پشتیبان (SVM) و درخت رگرسیون تقویت شده (BRT) به لحاظ الگوریتم محاسباتی توانمند در زمینه ارزیابی فرایند زمین لغزش استفاده شد. شواهد زمین لغزش با استفاده از دستگاه موقعیت یاب جهانی (GPS)، بازدید های میدانی و اطلاعات سازمانی موجود ثبت و در سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) در قالب نقشه تهیه شد. همچنین، با توجه به مرور منابع گسترده، 12 عامل زمینه ساز شامل فاصله از گسل، فاصله از آبراهه، فاصله از جاده، واحدهای سنگ شناسی، بافت خاک، کاربری اراضی، درجه شیب، جهت شیب، طبقات ارتفاعی، انحنای طولی و عرضی دامنه و شاخص رطوبت (WI) به عنوان عوامل موثر بر وقوع زمین لغزش منطقه مورد مطالعه انتخاب و لایه های مذکور در سامانه اطلاعات جغرافیایی تهیه شدند. به منظور ارزیابی نتایج مدل ها، از مقدار مساحت زیر منحنی تشخیص عملکرد نسبی (ROC) و 30 درصد لغزش های استفاده نشده در فرایند مدل سازی استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل ماشین بردار پشتیبان (SVM) با مساحت زیر منحنی 0/82 (82 درصد) کارایی بهتری در پهنه بندی حساسیت زمین لغزش در حوضه مورد مطالعه داشته و مدل BRT با مقدار معادل 0/77 (77 درصد) در رتبه بعدی اهمیت قرار گرفت. بر اساس نتایج مدل SVM، حدود 45 درصد از حوزه آبخیز چهل چای در پهنه حساسیت زیاد و خیلی زیاد به وقوع زمین لغزش قرار گرفته است.

این پژوهش به منظور ارزیابی فرایندهای هیدرولوژیکی و ظرفیت های آبی منطقه مورد بررسی و فراهم کردن ابزاری برای برآورد آبدهی و شبیه سازی رفتار حوزه های آبخیز در استان گلستان به انجام رسید. با بررسی تعدادی از مدل ها، مدل های شبیه سازی SFBM، AWBM2002، SCS و ISDI، پس از انجام اصلاحات و تطبیق با شرایط، انتخاب و در سطح کل حوضه های دارای آمار به کار گرفته شد. تحلیل نتایج مدل های توسعه یافته، پارامترهای مدل، آستانه شروع رواناب، منحنی تداوم جریان، خط برف، شاخص های خشکیدگی جریان و شاخص دبی پایه، تهیه و یا انجام شد. نتایج پژوهش نشان داد که مدل-های مورد استفاده به خوبی می توانند مجموع رواناب، آب پایه و رواناب سطحی را در این حوضه ها شبیه سازی کنند و قادرند با اطلاعات قابل دسترس پاسخ حوضه های فاقد آمار را محاسبه کرده و از قابلیت خوبی در طراحی و پژوهش برخوردار-باشند. نتایج به دست آمده در برآورد آستانه شروع رواناب، نشان داد که بیشترین مساحت استان دارای آستانه شروع رواناب بین پنج تا 10 میلی متر است. این محدوده آستانه شروع رواناب در گستره 61. 51 درصد کل حوضه های استان است. هرچه آستانه شروع رواناب کمتر باشد، نشان از قابلیت نفوذپذیری کمتر و در نتیجه سیل خیزی بیشتر است، در نتیجه اکثر پهنه های حوضه های استان مستعد سیل خیزی است. همچنین، نتایج نشان داد که بالاترین مقدار آستانه شروع رواناب در حوضه بندرگز برابر با 20 میلی متر بوده که دبی ویژه حداکثر لحظه ای آن برابر با 0. 27 متر مکعب بر ثانیه در کیلومتر مربع برآورد شد. کمترین مقدار آن نیز در حوضه های آزادشهر و گنبد کاووس به ترتیب برابر با دو و چهار میلی متر به دست آمده که دبی ویژه حداکثر لحظه ای آن از 0. 16 در حوضه گنبد کاووس تا 0. 26 متر مکعب برثانیه در کیلومتر مربع در حوضه آزاد شهر است. نتایج دیگر پژوهش نشان می دهد که از بین حوضه های مناطق مشابه، حوضه پایاب قطورچای با مساحت 201. 45 کیلومتر مربع با دبی ویژه حداکثر لحظه ای 0. 49 متر مکعب برثانیه در کیلومتر مربع دارای بیشترین مقدار و حوضه-های شور میانی با مساحت 37. 22 کیلومتر مربع و حوضه خلیج گرگان با مساحت 291. 62 کیلومتر مربع در محدوده استان با دبی 0. 04 متر مکعب بر ثانیه در کیلومتر مربع دارای کمترین دبی ویژه حداکثر لحظه ای با دوره بازگشت 50 ساله است. نتایج روابط بین آستانه شروع رواناب با عوامل مورفو-اقلیمی نشان داد که آستانه شروع رواناب، بیشترین همبستگی را با عمق بارش دارد. نتایج حاصل از مدل خشکی نشان داد که در مرحله اعتبارسنجی مدل با ضریب همبستگی بالا دبی را شبیه سازی کرده است.

برای شبیه سازی رواناب و رسوب در حوزه های آبخیز نیاز به استفاده از مدل های مختلفی است که هر یک برای شرایط خاص ارائه شده اند. یکی از پرکاربردترین مدل های هیدرولوژیکی مدل نیمه توزیعی SWAT است. از جمله مهمترین اطلاعات مکانی مورد نیاز مدل SWAT، نقشه مدل رقومی ارتفاعی (DEM) است که در استخراج مشخصات هیدروگرافی حوضه، برآورد توزیع مکانی رواناب و بار رسوب نقش دارد و دقت آن نقش زیادی در نتایج خروجی مدل دارد. هدف از این مطالعه، بررسی اثر انواع مدل های رقومی ارتفاعی بر رواناب و بار معلق آبخیز گالیکش استان گلستان می باشد. برای این منظور، سه نوع DEM با دقت های 30، 90 و 1000 متر انتخاب شد و در یک دوره 27 ساله مدل SWAT اجرا شد. در این مطالعه، از نرم افزار SWAT-CUP و روش SUFI2 برای واسنجی و اعتبارسنجی مدل استفاده شد. معیار ناش-ساتکلیف (NS) به عنوان تابع هدف برای دبی و بار معلق در مرحله واسنجی (1990-2007) برای دقت های 30، 90 و 1000 متر نقشه DEM به ترتیب 0. 63، 0. 63 و 0. 62 به دست آمد که با توجه به دامنه های تفسیری در نظر گرفته شده در مدل SWAT برای تابع هدف، قابل قبول ارزیابی شد. همچنین، میزان رواناب سالانه حوضه نیز برای دقت های 30، 90 و 1000 متر به ترتیب 11. 23، 11. 30 و 11. 39 میلی متر و میزان رسوب سالانه به ترتیب 9. 18، 8. 97 و 8. 83 تن در هکتار در سال به دست آمد. نتایج نشان داد که استفاده از انواع مختلف مدل های رقومی ارتفاعی نتایج نسبتاً یکسانی را در برآورد رواناب و رسوب دارد، هر چند تغییرات در نتایج رسوب اندکی بیشتر بود. علت این شباهت منطق مدل سازی معکوس و همچنین، اثرات دخالت ندادن پارامترهایی بود که به طور مستقیم از نقشه DEM به دست می آید. در مجموع نتایج نشان داد که با توجه به محدودیت اطلاعات در مرحله واسنجی مدل SWAT، انواع مدل رقومی ارتفاعی استفاده شده تأثیر چندانی بر شبیه سازی رواناب و رسوب ندارد.

کاربری اراضی به نوع استفاده از زمین در وضعیت موجود گفته می شود که در بر گیرنده تمامی کاربری ها در بخش های مختلف می شود. در این پژوهش، تغییر سطح کاربری های موجود در حوضه زرینه رود در سه دوره زمانی (1366، 1383 و 1392)، با استفاده از سنجنده های TM و OLI ماهواره لندست 5 و 8 و تأثیر آن بر کیفیت آب بررسی شد. نتایج بیانگر تغییرات کاربری اراضی در حوضه به سمت کاهش مرتع و افزایش زراعت می باشد. برای بررسی کیفیت شیمیایی آب کشاورزی از دیاگرام ویلکوکس و آب شرب از دیاگرام شولر استفاده شد. بر اساس دیاگرام ویلکوکس فقط سال 1383 (دوره خشک) در طبقه C3-S1 و بقیه سال ها در طبقه C2-S1 قرار گرفته است. بر اساس دیاگرام شولر، سال 1383 (دوره خشک) در رده شرب قابل قبول قرار داشته و بقیه سال ها در رده قابلیت شرب خوب قرار گرفته است و هیچ محدودیتی از نظر شرب ندارند. بررسی کیفیت آب رودخانه زرینه رود، کاهش کیفیت آب را، به صورت افزایش در مشخصه های EC، TDS و SAR در سال 1383 نشان می دهد که حاکی از کاهش کیفیت آب رودخانه در نتیجه تغییر کاربری اراضی است که با وقوع خشکسالی در سال آبی 84-83 مطابقت داشت.

خشکسالی یکی از پدیده های جدایی ناپذیر نوسانات اقلیمی است که سالانه خسارات زیادی را به بخش های مختلف وارد می سازد. بنابراین، پیش بینی خشکسالی می تواند در کاهش خسارات ناشی از آن موثر باشد. یکی از روش های پیش بینی خشکسالی زنجیره مارکف می باشد. در این مطالعه، با استفاده از داده های اقلیمی پنج ایستگاه سینوپتیک کشور با اقلیم های مختلف، طی دوره آماری 1967 الی 2014، تأثیر مرتبه زنجیره مارکف (مرتبه های 1، 2 و 3) بر دقت پیش بینی خشکسالی (بر مبنای شاخص SPEI) به وسیله این مدل بررسی شد. بر اساس نتایج، احتمال انتقال از کل طبقات خشکسالی به طبقه 4 بیشترین فراوانی و به طبقه 1 کمترین فراوانی را دارا بود. بررسی ها نشان داد که در حالتی که بین طبقات خشکسالی پیش بینی شده و مشاهده شده، هیچ اختلافی وجود نداشته باشد، مارکف مرتبه 3، دارای بهترین نتایج پیش بینی است. زمانی که بین طبقات خشکسالی پیش بینی شده و مشاهده شده فقط یک طبقه اختلاف وجود داشته باشد، در 60 درصد موارد مارکف مرتبه 3 و در 40 درصد موارد مارکف مرتبه 2 دارای بهترین نتایج پیش بینی بود. زمانی که بین طبقات خشکسالی پیش بینی شده و مشاهده شده دو یا سه طبقه اختلاف وجود داشته باشد، مارکف مرتبه 3، دارای بهترین نتایج بود. بنابراین، توصیه می شود، در پیشبینی خشکسالی با استفاده از شاخص SPEI و زنجیره مارکف، در درجه اول مارکف مرتبه 3 و در درجه بعد از مارکف مرتبه 2 استفاده شود.

امروزه تخریب منابع سرزمین، آلودگی هوا، کمبود مواد غذایی، فقر و نابرابری مهمترین چالش هایی هستند که حل آن ها بدون مشارکت فعال ساکنین محلی امکان پذیر نیست. هدف از انجام این پژوهش ارزیابی اقدامات آبخیزداری انجام یافته از دیدگاه ساکنین محلی بود که در قالب پروژه بین المللی منارید در حوضه رزین استان کرمانشاه بین سال های 95-1392 به مرحله اجرا در آمده بود. نظرات جامعه محلی از طریق مصاحبه حضوری در قالب پرسش نامه دریافت شد. نتایج این بررسی نشان داد که اقدامات انجام یافته شامل کپه کاری، احداث باغ، بند سنگی-ملاتی، بند گابیونی و دایک (دیواره کنترل سیل) بود. بیشتر مصاحبه شوندگان با اقدامات بیولوژیکی انجام یافته (کپه کاری و باغات دیم) به دلیل محدودیت در چرای دام، خلع ید برخی دیم زارها و در مواردی ایجاد تضاد موافقت چندانی نداشتند. نظرات موافق به دلیل چشم داشت آن ها برای ماکیت باغات و تسهیلات بانکی بود. حدود 85 درصد پاسخ دهندگان اظهار داشتند که از نظرات و دیدگاه آن ها، علی رغم داشتن تجربیات و ایده هایی مناسب تر و سازگار با محیط زیست، در مراحل مختلف انجام اقدامات آبخیزداری استفاده نشده بود. به طور کلی، آن ها بر این باور بودند که اقدامات مکانیکی راه حل مناسبی برای مقابله با فرسایش خاک، کنترل سیل، کاهش رواناب و بهبود آبیاری نیستند. غالب پاسخ دهندگان بر اساس تجربیات تلخ خشکسالی های اخیر و میزان آگاهی و سوادشان، نگران تغییرات اقلیمی و پیامدهای ناشی از آن بر کشاورزی و معیشت شان بودند و به همین دلیل، اذعان نمودند که مدیریت آبخیزداری و اقدامات دولتی بایستی در راستای مدیریت خشکسالی و سازگاری با شرایط جدید اقدامات اساسی انجام دهد. به طور کلی، ایده ها و مشارکت ساکنین محلی و بهره برداران بخش موثر اقدامات آبخیزداری هستند.

یکی از مهمترین پدیده هایی که در سال های اخیر منابع طبیعی و به ویژه جوامعی که معیشت آن ها در ارتباط با آن است را تحت تأثیر قرار داده، تغییر اقلیم است. همچنین، پیش بینی متغیرهای اقلیمی به منظور دستیابی به تغییرات آینده و در نظر گرفتن سازگاری هایی برای رویارویی با تغییرات اقلیمی مورد توجه پژوهشگران است. بنابراین، در این بررسی، با هدف تحلیل روند گذشته و پیش بینی متغیرهای بارش، میانگین دمای کمینه و بیشینه به ترتیب از آزمون ناپارامتریک من-کندال و مدل گردش عمومی جو HadCM3 استفاده شد. به این منظور، داده های خروجی مدل گردش عمومی جو HadCM3 با سه سناریو تغییر اقلیم A1B، A2 و B1 با استفاده از مدل LARS-WG در منطقه سمیرم ریزمقیاس شد. نتایج نشان داد، متغیرهای دمایی (میانگین، میانگین بیشینه و میانگین کمینه) در شش ایستگاه مورد بررسی در فصل زمستان، پاییز و در بازه سالانه روند افزایشی داشته، در فصول بهار و تابستان متغیرهای دمایی مختلف روند متفاوتی نشان می دهند و متغیر بارش در بازه سالانه در بیشتر ایستگاه ها روند منفی نشان می دهد. همچنین، نتایج پیش بینی دمای کمینه حاکی از آن است که دمای کمینه در طول قرن 21 با هر سه سناریو مورد بررسی عموماً افزایش پیدا می کند و بیشترین افزایش میانگین دمای کمینه نسبت به دوره فعلی در ماه نوامبر با بیش از 0. 8 درجه سانتی گراد افزایش مشاهده می شود. پیش بینی دمای بیشینه نشان دهنده تغییر در آستانه دمای بیشینه و گرم تر شدن قرن حاضر در تمام ماه های سال به جز ژانویه است و بارش در تمام ماه ها به جز ماه ژوئن و سپتامبر با استفاده از هر سه سناریو افزایش می یابد.

از آن جایی که سیل هم از نظر تلفات جانی و هم از نظر خسارت مالی یکی از مهیب ترین بلایای طبیعی در جهان محسوب می شود، واکاوی الگوهای سینوپتیکی و دینامیکی پدید آورنده سیلاب نه تنها ساز و کار پیدایش آن ها را آشکار می سازد، بلکه برای پیش آگاهی و آمادگی رویارو شدن با آن ها نیز سودمند است. در این پژوهش، سعی بر این است که الگوهای موجد سیلاب در استان مازندران شناسایی شود تا از طریق پیش بینی این الگوها قبل از وقوع سیل بتوان اقدامات پیش گیرانه لازم را برای جلوگیری از خسارات احتمالی و همچنین، استفاده بهینه از بارش ها به عمل آورد. بدین ترتیب، در این مطالعه، دو پایگاه داده متشکل از دو گروه متغیر ضرورت می یابد. یک گروه متغیرها و داده های جوی، مشتمل بر ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال، باد مداری، باد نصف النهاری و نم ویژه طی ساعت های هم دید چهارگانه در محدوده صفر تا 80 درجه شمالی و صفر تا 120 درجه شرقی با تفکیک مکانی 5/2×5/2 درجه قوسی که از پایگاه داده (NCEP/NCAR) برداشت شده است و گروه دیگر داده های بارش و دبی روزانه منطقه طی روزهای 28 آبان تا 2 آذر 1388 می باشد. در ادامه، با بهره گیری از رویکرد محیطی به گردشی نسبت به ترسیم نقشه های الگوهای گردشی تراز 500 هکتوپاسکال، الگوهای ضخامت جو ترازهای 500 تا 1000 هکتوپاسکال، تابع هم گرایی شار رطوبت و تابع جبهه زایی ترازهای 500، 925 و 1000 هکتوپاسکال در روز رخداد سیل اقدام شد. نتایج حاصل از این پژوهش آشکار ساخت که بارش های سیل زا در منطقه مازندران غالباً از کم فشارهای مهاجر همراه با جبهه از جانب شرق مدیترانه حاصل شده است. بررسی الگوهای ضخامت جو نیز منطقه کژفشاری شدیدی را که ناشی از تصادم توده هوای سرد عرض های بالایی با هوای گرم و مرطوب نفوذی از سمت جنوب مدیترانه است، نشان داد. تحلیل الگوهای تابع هم گرایی شار رطوبت نیز حکایت از این داشت که بارش های سیل زا حاصل شارش رطوبت از پیکره های آبی خزر و دریای سیاه به منطقه مازندران و انباشت رطوبت در این گستره جغرافیایی است. تحلیل نقشه های تابع جبهه زایی نیز موید این موضوع است که وقوع بارش های سیل زا در منطقه مطالعاتی می تواند متاثر از تشکیل و رخداد جبهه در روی گستره های آبی دریای خزر و دریای سیاه در تراز میانی جو و شرق این دو پیکره آبی در ترازهای پایینی جو (925 و 1000 هکتوپاسکال) باشد.

یکی از موضوعات مهم در بحث کیفی رودخانه ها پیش بینی میزان مواد جامد محلول در آب می باشد. در این پژوهش، عملکرد مدل های هوشمند ماشین بردار پشتیبان با توابع هسته مختلف، برنامه ریزی بیان ژن و شبکه بیزین برای پیش بینی میزان مواد جامد محلول در آب رودخانه کشکان مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، از داده های کیفی ایستگاه پلدختر واقع در استان لرستان، شامل هیدروژن کربنات، کلرید، سولفات، منیزیم، کلسیم، سدیم، هدایت الکتریکی، دبی جریان و pH برای پیش بینی میزان مواد جامد محلول در آب طی دوره آماری 1395-1370 در مقیاس زمانی ماهانه استفاده شد. برای صحت سنجی مدل ها از معیارهای ضریب تبیین، ضریب نش-c، ریشه میانگین مربعات خطا و اریب استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد که در هر سه مدل مذکور، ساختارهای ترکیبی از دقت قابل قبولی برخوردار هستند. همچنین، بر اساس معیارهای ارزیابی مشخص شد که مدل ماشین بردار پشتیبان با هسته توابع پایه شعاعی بیشترین دقت 0. 982، کمترین میزان ریشه مربعات خطا (mglit-1) 0. 032، کمترین اریب 0. 001 و بیشترین ضریب نش-ساتکلیف 0. 963 را نسبت به سایر مدل ها داشته است.

امروزه گرمایش و تغییر اقلیم کره زمین ناشی از اثر گلخانه ای تشدیدی حاصل از تصاعد گازهای کربنی به جو زمین به عنوان یکی از مهمترین تهدیدها برای توسعه پایدار و امنیت غذایی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک جهان نظیر ایران محسوب می شود. این پژوهش، با هدف تعیین اثرات عملیات احیایی آبخیزداری (مکانیکی، بیولوژیک و بیومکانیکی) اجراء شده به وسیله سازمان جنگل ها، مراتع و آبخیزداری، در افزایش پتانسیل ترسیب کربن اراضی و انتخاب الگوهای بهینه اجرا شده، طرح ریزی و اجرا شده است. به منظور برآورد میزان ترسیب کربن، سه حوضه به عنوان سایت نمونه انتخاب شد که در هر سه حوضه به روش سیستماتیک-تصادفی با استفاده از ترانسکت و پلات، نمونه برداری صورت گرفت. سپس، نمونه ها توزین شده، وزن آن ها بر اساس پلات در واحد سطح و هکتار مشخص شد. نتایج پژوهش نشان داد که حوضه نمونه ریمله با میزان 2025 کیلوگرم در هکتار بیشترین و حوضه نمونه شاهد آبخوان با 122 کیلوگرم در هکتار کمترین میزان ترسیب کربن را بین پروژه های بیولوژیکی داشته اند. به لحاظ نوع عملیات بیولوژیکی انجام شده نیز، پروژه بذرکاری با گندم در حوضه ریمله با 1064. 56 کیلوگرم در هکتار بهترین عملکرد را از نظر ترسیب کربن داشته و در رتبه برتر قرار گرفت. با توجه به نتایج آزمایشات و تحلیل اطلاعات به دست آمده از سایت های مورد مطالعه، مشخص شد که در پروژه بیومکانیکی پخش سیلاب رومشکان که گونه اکالیپتوس کشت شده است، شرایط ترسیب کربن نسبت به سایر گونه های کشت شده در سایت های ریمله و آبخوان مطلوب تر بوده، میزان آن به طور میانگین 37. 31 تن در هکتار است. در مجموع میزان ترسیب کربن خاک حاصل از عملیات مکانیکی، برای سه حوضه معرف ریمله، رومشکان و کوهدشت به ترتیب 45. 7، 78. 4 و 54. 8 تن در هکتار و میانگین نمونه های شاهد 26 تن در هکتار برآورد شد. در آخر، بر پایه نتایج این پژوهش، پروژه پخش سیلاب رومشکان با میزان ترسیب کربن 78. 4 تن در هکتار پروژه موفقی از لحاظ ترسیب کربن با اعمال مدیریتی کارا و انجام عملیات آبخیزداری است.

درک روابط پیچیده و نحوه تأثیر متغیرهای متعدد طبیعی و انسانی در یک حوزه آبخیز به سادگی امکان پذیر نیست. در چنین شرایطی تلفیق تحلیل های آماری چند متغیره و تحلیل های مکانی سبب استخراج اطلاعاتی مفید و قابل درک از یک مجموعه داده پیچیده می شوند. در این پژوهش، اطلاعات شش گروه از داده های توپوگرافی، اقلیمی، خاک، آب، اقتصادی-اجتماعی و داده های ماهواره ای حوزه آبخیز کارون با تلفیق سامانه اطلاعات جغرافیایی و تحلیل های آماری چند متغیره مورد مطالعه قرار گرفت. با استفاده از تحلیل عاملی، شش عامل اصلی که در مجموع 83. 270 درصد واریانس داده ها را پوشش می دهند، شناسایی شد. سپس با ورود این شش عامل در تحلیل خوشه ای، ابتدا تعداد بهینه خوشه های نهفته در داده ها شناسایی و از روش خوشه بندی k-میانگین، حوزه آبخیز کارون به 16 ناحیه همگن تقسیم بندی شد و از تحلیل تشخیصی نیز برای اعتبارسنجی خوشه بندی استفاده شد. دو خوشه 7 و 12 با فاصله اقلیدسی 8. 471 بین مراکز دو خوشه به عنوان متفاوت ترین خوشه ها و دو خوشه 14 و 6 با فاصله اقلیدوسی 1. 561 به عنوان شبیه ترین خوشه ها، طبقه بندی شدند. آزمون مقایسه میانگین 16 منطقه همگن، نشان داد که در مواردی دو منطقه از نظر اقلیمی و توپوگرافی شرایط یکسانی دارند، اما متغیرهای اقتصادی-اجتماعی سبب تمایز آن ها می شود. جداسازی مناطق همگن سبب فراهم شدن امکان مقایسه و شناسایی مناطق مشابه به عنوان واحدهای کاری و اولویت بندی آن ها برای انجام طرح های مطالعاتی و اجرایی مقابله با پدیده های مخربی از جمله بیابان زایی، فرسایش خاک، خشک سالی و سیل می شود.

زمین لغزش ها، از عوامل عمده فرسایش و تولید رسوب در حوضه های شیبدار وکوهستانی هستند. هر چند شواهد دال بر این است که میزان رسوب وارده به رودخانه های مناطق کوهستانی استان اردبیل بر اثر زمین لغزش ها قابل توجه است، اما از لحاظ کمی عدد و رقم متقن مبتنی بر تحقیق علمی برای آن ارائه نشده است. در این پژوهش، موضوع در حوضه بالخلوچای استان اردبیل با استفاده از داده های مستخرج از عکس های هوایی، مطالعات صحرایی و داده های رسوب سنجی ایستگاه هیدرومتری پل الماس مورد بررسی قرار گرفت. با تعیین رابطه داده های متناظر دبی جریان و دبی رسوب، حجم رسوب در ایستگاه های رسوب سنجی مرتبط با حوضه برآورد شد. میزان رسوب برآوردی در دوره های زمانی مختلف با دوره های فعالیت زمین لغزش ها مورد مقایسه قرار گرفت و تاثیر زمین لغزش ها در افزایش فرسایش و رسوبدهی حوضه تعیین شد. زمین لغزش های بزرگ مورد اشاره باعث افزایش قابل توجه بار رسوبی رودخانه بالخلوچای شده اند. آثار این لغزش ها در بار معلق عبوری از ایستگاه پل الماس مشاهده می شود. میانگین رسوب سالانه بر اساس داده های کل دوره آبی 40 ساله برابر با 46566. 30 تن در سال است، در حالی که میانگین رسوب سالانه بر اساس داده های 36 ساله، یعنی با حذف داده های مربوط به سال های لغزشی 1369 تا 1372، برابر با 30831 تن در سال می باشد. بنابراین، می توان نتیجه گرفت که بر اساس برآوردهای انجام گرفته میزان رسوب حمل شده به وسیله رودخانه بالخلوچای بعد از وقوع دو مورد زمین لغزش ساری قیه و ایلانجق در طول دوره چهار ساله (سال 1369 تا سال 1372) به طور محسوسی افزایش یافته است.

هدف از این پژوهش، بررسی تغییرات برخی از ویژگی های خاک سطحی و پوشش گیاهی شبکه پخش سیلاب و مقایسه آن با منطقه شاهد در ایستگاه پخش سیلاب کوه خواجه واقع در منطقه هامون سیستان است. برای انجام این پژوهش، چهار عرصه به عنوان منطقه پخش سیلاب و دو عرصه به عنوان منطقه شاهد در نظر گرفته شد. نمونه برداری ها در داخل شش قطعه به روش تصادفی– سیستماتیک صورت گرفت. بدین منظور، سه ترانسکت 100 متری در هر قطعه و بر روی هر ترانسکت 10 پلات یک متر مربعی با توجه به پراکنش پوشش گیاهی مستقر شد. درصد تاج پوشش گیاهی و میزان تراکم با روش پلات گذاری و با استفاده از روش قطع و توزین رشد سال جاری گیاهان به عنوان تولید گیاهی اندازه گیری شد. همچنین، برای ارزیابی خصوصیات خاک منطقه پخش سیلاب و شاهد، نمونه برداری در طول هر ترانسکت و در شش نقطه (سه نقطه در زیراشکوب بوته ای و سه نقطه از خاک لخت) انجام و عوامل هدایت الکتریکی، اسیدیته، درصد ازت خاک و درصد مواد آلی اندازه گیری شد. به منظور مقایسه عوامل خاک از آزمون فاکتوریل 2×2 و برای عوامل پوشش گیاهی از آزمون t غیر جفتی با نرم افزار SPSS استفاده شد. نرمال بودن داده ها نیز با استفاده از آزمون کلوموگوروف بررسی شد. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل داده ها نشان داد که پخش سیلاب بر افزایش درصد پوشش تاجی در سطح پنج درصد و میزان تولید در سطح یک درصد تأثیر معنی داری دارد، ولی بین تراکم عرصه پخش سیلاب و عرصه شاهد تفاوت معنی داری به لحاظ آماری وجود ندارد. نتایج بررسی خصوصیات خاک نشان داد که پخش سیلاب باعث افزایش معنی دار درصد ازت خاک و درصد مواد آلی و کاهش اسیدیته و هدایت الکتریکی در سطح پنج درصد شده است. همچنین، مقدار ماده آلی، ازت و اسیدیته خاک لخت نسبت به خاک زیر بوته در هر دو تیمار شاهد و پخش سیلاب در سطح پایین تری قرار دارد. ولی هدایت الکتریکی خاک زیر بوته بیشتر از خاک لخت در هر دو تیمار است.

هدف اصلی مهندسان هیدرولیک، طراحی یک آبگیر با بیشینه دبی انحرافی و کمینه رسوب ورودی به آن است. از جمله مهمترین پارامترهایی که در آبگیرهای جانبی مورد توجه قرار می گیرد، ابعاد ناحیه گردابی در آبگیر، الگوی جریان سه بعدی، رسوبگذاری و ورود رسوب به داخل آبگیر است. در این پژوهش، با انجام مطالعه آزمایشگاهی در یک کانال U شکل، به بررسی تأثیر عدد فرود بر مقدار رسوبات ورودی به آبگیر و تعیین ناحیه گردابی در ورودی آبگیر جانبی و عرض جدایی جریان در کانال اصلی با وجود سازه های آستانه، آبشکن و skimming wall 10 درجه در سه درصد آبگیری 17، 21 و 26 درصد پرداخته شد. نسبت دبی آبگیری از عوامل مهم در شکل گیری ابعاد ناحیه گردابی می باشد. به طوری که با افزایش درصد آبگیری مقدار عرض و طول ناحیه گردابی کانال آبگیر در آزمایش های شاهد و آستانه کاهش می یابد. اما با اضافه شدن سازه skimming wall 10 درجه روند تغییر متفاوت است. به طوری که در درصدهای پایین مقدار ابعاد ناحیه گردابی کاهش زیادی یافته، با افزایش آبگیری این ابعاد افزایش می یابند، اما در حالت کلی استفاده توام سازه skimming wall 10 درجه با آستانه نسبت به آزمایش های شاهد و آستانه مقدار ابعاد ناحیه گردابی را کاهش داده و سبب افزایش عرض مفید دبی خروجی از کانال آبگیر و کاهش ناحیه جداشدگی و تجمع رسوب در ابتدای کانال آبگیر می شود. با بررسی عرض جدایی جریان در سطح آب و نزدیک بستر در کانال اصلی مشخص شد که نسبت آبگیری مهمترین عامل موثر بر این پارامتر هیدرولیکی بوده است. به طوری که در سطح آب با افزایش درصد آبگیری مقدار این پارامتر افزایش یافته و کاربرد سازه های skimming wall 10 درجه و آبشکن به خاطر ایجاد جریان گردابه ایی و افزایش هدایت جریان سطحی باعث بیشتر شدن آن می شود. اما در نزدیک بستر در آزمایش های شاهد و آستانه با افزایش درصد آبگیری مقدار این پارامتر افزایش می یابد. ولی به کارگیری توام سازه های skimming wall 10 درجه و آستانه باعث کاهش مقدار عرض جدایی جریان در نزدیک بستر با افزایش درصد آبگیری شده و با اضافه شدن سازه آبشکن به دو سازه دیگر مقدار عرض جدایی جریان کاهش بیشتر می-یابد.

پژوهش حاضر به بررسی تأثیر عوامل آشفتگی بر تغییرات اشکوب علفی جامعه بلوط دارمازو حفاظت شده در مقایسه با منطقه بدون آشفتگی بر مبنای گونه های محافظه کار و ارتباط آن با برخی متغیر های محیطی می پردازد. منطقه مورد مطالعه، جنگل های دارمازوی شینه قلایی در 88 کیلومتری شمال غرب خرم آباد می باشد. اطلاعات مربوط به اشکوب علفی، درختی، خاک و سایر متغیرهای محیطی با استفاده از قطعات نمونه با مقیاس های متفاوت و به صورت تصادفی در هر منطقه برداشت شد. پس از تعیین گونه های محافظه کار برای مشخص کردن ارتباط گونه های گیاهی با متغیرهای محیطی از روش رسته بندی DCA و CCA و برای ارزیابی تنوع گیاهی از شاخص های عددی استفاده شد. تحلیل عوامل اصلی (PCA)نیز به منظور تعیین مهمترین مؤلفه های محیطی مؤثر بر تفکیک جوامع گیاهی استفاده شد. نتایج نشان داد که تیپ جنگلی تخریب شده نسبت به حفاظت شده دارای گونه های مهاجم بیشتر و شاخص های غنا و تنوع کمتری است. همچنین بر اساس نتایج، پوشش علفی حفاظت شده با سطوح بالای عناصر غذایی همبستگی مثبت نشان داده و متغیرهای اصلی تأثیرگذار بر آن، ارتفاع، تاج پوشش، جهت دامنه، کربن آلی، پتاسیم، نیتروژن، فسفر، رس، شن و وزن مخصوص ظاهری است. این مطالعه نشان داد که استفاده از مفهوم گونه های محافظه کار و انتخاب دو حوضه مجاور و هم شکل با حذف عوامل مخدوش گر منجر به تعیین هر چه بهتر اثرات مدیریت حفاظتی می شود.

بهره برداری صحیح و اصولی از منابع طبیعی باعث حفظ این ثروت های ارزشمند می شود و به کارگیری دانش بهینه سازی می تواند کمک مؤثری در این راستا باشد. بر همین اساس، هدف از این مطالعه مقایسه الگوریتم تکاملی ژنتیک و روش کلاسیک برنامه ریزی خطی در بهینه سازی کاربری اراضی حوزه آبخیز بایگ می باشد. نتایج مطالعه نشان داد که در صورت بهینه سازی کاربری اراضی با برنامه ریزی خطی مساحت زراعت دیم کاهش و زراعت آبی افزایش می یابد. بعد از کمینه-سازی، رواناب سطحی و رسوب دهی کل حوضه به ترتیب 1. 16 و 12. 91 درصد کاهش خواهد یافت. در صورت بهینه سازی کاربری اراضی با الگوریتم ژنتیک، مساحت مرتع و زراعت آبی افزایش پیدا کرده، مساحت باغ آبی، بادام کاری و زراعت دیم کاهش می یابد. ضمن این که بعد از بهینه سازی، رواناب سطحی و رسوب دهی کل حوضه به ترتیب 13. 95 و 31. 99 درصد کاهش خواهد یافت. نتایج همچنین نشان داد که برنامه ریزی خطی در مقایسه با الگوریتم ژنتیک، در تامین محدودیت ها بسیار بهتر عمل کرد و قید مساحت مجموع کاربری ها در برنامه ریزی خطی تامین ولی در الگوریتم ژنتیک برآورده نشد. نتایج به دست آمده از تحلیل حساسیت نشان داد که حساس ترین ضریب در تابع کمینه سازی رواناب و رسوب دهی، ضریب مربوط به زراعت دیم با هزینه کاهش یافته برابر با 67. 52 است. همچنین، نتایج گویای آنست که محدودیت سطوح کل کاربری ها و محدودیت کمینه سطوح مراتع به ترتیب با قیمت سایه ای 397. 40 و 233. 28 بیشترین تأثیر منفی را بر جواب بهینه و محدودیت های بیشینه سطح کاربری باغات آبی و محدودیت بیشینه سطح کاربری بادام کاری به ترتیب با قیمت سایه ای 134. 97-و 118. 44-بیشترین تأثیر مثبت را بر جواب بهینه خواهند داشت. به عنوان نتیجه گیری کلی، می توان بیان کرد که الگوریتم های تکاملی (مانند الگوریتم ژنتیک) زمانی که با مسائلی که دارای محدودیت های زیاد هستند مواجه می شوند، در مقایسه با تکنیک های کلاسیک بهینه سازی ضعیف تر عمل می کنند.

حوزه آبخیز سد پارسیان در استان فارس، با توجه به شرایط زمین شناسی و اقلیمی خود، از دیدگاه خطر وقوع زمین لغزش از پتانسیل بالایی برخوردار است. وقوع زمین لغزش در این حوضه، معمولأ با خسارت های زیادی همراه بوده، علاوه براین، رسوب زایی قابل ملاحظه ای را باعث می شود. از این رو، به منظور مدیریت و مهار بهینه این پدیده، دو مدل پهنه بندی خطر زمین لغزش در این حوضه توان سنجی شد. نخست، نقشه های پراکنش زمین لغزش ها، شیب، زمین شناسی، کاربری اراضی، پوشش گیاهی، جاده ها، آبراهه ها، گسل ها، هم باران و هم ارتفاع تهیه شد و سپس با استفاده از دو مدل نیلسون اصلاح شده و اثر نسبی، پهنه بندی خطر زمین لغزش انجام شد. به منظور مقایسه دو مدل و تعیین مدل کارآمدتر و مناسب تر برای حوضه، از دو تحلیل آماری جمع مطلوبیت و ضریب همبستگی استفاده شد. با توجه به نتایج پژوهش، مدل اثر نسبی با جمع مطلوبیت 0. 001 و ضریب همبستگی 0. 941 از مقبولیت و تناسب بالاتری برای پهنه بندی خطر زمین لغزش در حوزه آبخیز سد پارسیان برخوردار است.

نظارت مستمر بر میزان تخلیه از چاه ها، میزان تغذیه به چاه ها و تغییرات سطح و کیفیت آب زیرزمینی در مدیریت منابع آب زیرزمینی بسیار حائز اهمیت است. شبکه پایش آب زیرزمینی، می تواند ارائه دهنده اطلاعات مربوط به تغییرات کمی و کیفی آب زیرزمینی باشد و از این رو می توان به پیش بینی رفتار آبخوان در آینده پرداخت. طراحی شبکه پایش، یعنی تعیین تعداد چاه های مشاهداتی موجود در شبکه پایش و نحوه توزیع و تراکم آن ها در منطقه از مسائل قابل تأمل در آب زیرزمینی می-باشد. در این تحقیق، روشی بر پایه بهینه سازی برای طراحی شبکه پایش سطح آب زیرزمینی ارائه شده و در آبخوان دشت اشتهارد مورد استفاده قرار گرفته است. برای بهینه سازی موقعیت چاه های مشاهداتی دو سناریوی: 1) انتخاب چاه های بهینه از بین چاه های مشاهداتی موجود در منطقه مطالعاتی و 2) افزودن چاه های پایش بهینه به مجموعه چاه های مشاهداتی موجود در منطقه مطالعاتی در نظر گرفته شده است. به منظور تهیه بانک اطلاعات مورد نیاز برای شبیه سازی وضعیت آبخوان، از درون یابی کریجینگ استفاده شده است. بهینه سازی دو هدفه شبکه پایش سطح آب زیرزمینی با اهداف کمینه نمودن مقدار ریشه مربعات میانگین خطا (RMSE) و کمینه نمودن تعداد چاه ها (معرف کمینه نمودن هدف هزینه احداث، نگهداری و قرائت چاه ها) به وسیله نسخه دوم الگوریتم ژنتیک با مرتب سازی نامغلوب (NSGA-II) اجرا شده است. نتایج نشان داد که به کمک روش پیشنهادی می توان در یک شبکه پایش موجود با دقت قابل قبولی تعدادی از چاه های مشاهداتی اضافی را حذف کرد یا در صورت کمبود چاه در شبکه موجود، تعدادی چاه به شبکه اضافه نمود.