مهندسی و مدیریت آبخیز
سال:1398 | دوره:11 | شماره:4 |تعداد مقالات:25

مدیریت و بهره برداری از منابع آب در مناطق خشک از اهمیت فراوانی برخوردار است تا ضمن بالاترین بهره وری از منابع آب خسارت-های ناشی از کمبود آب در این مناطق به کمینه برسد. هدف از تحقیق حاضر مدیریت منابع آب با رویکرد مقابله با پدیده ریزگردها و بیابان زایی در منطقه سیستان با استفاده از روش برنامه ریزی GOAL اولویتی بوده است. برنامه ریزی هدف اولویتی از مهمترین روش های حل مسائل بهینه سازی چند هدفه است. برای طراحی مدل تحقیق از محیط برنامه نویسی GAMS استفاده شده است. نتایج حاصل از تحقیق نشان داد که بر طبق نظرات کارشناسان به منظور مقابله با پدیده ریزگردها، اولویت های انتقال آب از مخازن آبی چاه نیمه ها و رودخانه سیستان پس از تامین نیازهای آبی مصارف خانگی، کانون های بحرانی تالاب هامون و مناطق نهال کاری کانون های برداشت رسوبات بادی می-باشد. بدین منظور، پس از اجرای مدل تحقیق و در شرایط مدیریت بهینه منابع آب، علاوه بر تامین تمام نیازهای آبی بخش مصارف خانگی، میزان انتقال آب به دریاچه هامون برای تامین کمینه نیاز آبی آن، 61. 4 میلیون متر مکعب افزایش را نشان داد و بدین ترتیب آب مورد نیاز برای تثبیت کانون های بحرانی تالاب هامون به طور کامل تأمین شد. همچنین، در شرایط مدیریت بهینه، میزان انتقال آب به بخش های نهال کاری شمال شهرک محمد شاه کرم و جزینک به ترتیب به میزان 13. 82 و 7. 76 میلیون متر مکعب یعنی بیش از دو برابر شرایط فعلی افزایش پیدا کرده، در نتیجه تمام نیازهای آبی این بخش ها نیز به طور کامل برطرف شده است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که در شرایط مدیریت بهینه آب علاوه بر تامین نیازهای اساسی منطقه، می توان انتقال آب به کانون های بحرانی برداشت رسوبات را افزایش و باعث تثبیت این مناطق شد.

در این تحقیق مدل لاپسوس به عنوان یک مدل مناسب که روندیابی جریان سطحی را بر اساس الگوریتم توزیع جریان چند جهته انجام می دهد، معرفی شد. الگوریتم های توزیع جریان به دو گروه توزیع جریان چند جهته و تک جهته تقسیم می شود. مدل لاپسوس یک مدل تحول چشم انداز بوده که ورودی های لازم برای روندیابی جریان سطحی آن شامل مدل رقومی ارتفاع، مقدار رگبار، ضریب رواناب و مقدار عامل هم گرایی می باشد. این مدل در محیط برنامه نویسی ++C نوشته شده و ورودی های آن از طریق صفحه اجرای مدل تعریف می شدند. این مدل برای اولین بار در ایران برای روندیابی جریان سطحی در مقیاس حوزه آبخیز در حوضه زوجی کاخک شهرستان گناباد اجرا و مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق جریان های سطحی ایجاد شده بر اثر 34 واقعه منجر به سیلاب طی سال های 2008 تا 2018 با استفاده از این مدل در مقیاس حوزه آبخیز و در زیرحوضه های نمونه و شاهد، شبیه سازی شد. نتایج حاصل نشان داد، روندیابی جریان چند جهته که به وسیله مدل لاپسوس صورت گرفته است با دقت بالایی قادر به شبیه سازی حجم کل جریان خروجی در مقیاس حوضه است. به طوری که مقدار RMSE نرمال شده برابر با 3. 9 درصد می باشد.

رشد جمعیت و تغییرات ناشی از گرمایش زمین تاثیرات مختلفی بر محیط پیرامون داشته است. این تغییرات سبب چالش هایی در روند بهره-برداری از منابع آب از دیدگاه کمی و کیفی شده است. کاهش سطح آب زیرزمینی شیرین و بالازدگی آب شور دریا در آبخوان های ساحلی سبب کاهش میزان بهره وری از آب در این مناطق شده است. در این پژوهش، شبیه سازی کیفیت آبخوان در اثر تهاجم جبهه های آب شور با استفاده از مدل عددی با استفاده از نرم افزار GMSv. 10 انجام گرفته است. با استفاده از دو مدل کیفی MT3D و SEAWAT، وضعیت کیفی آبخوان تحلیل و پیش بینی شد. مدل پیش بینی 10 ساله نشان داد که میزان افزایش غلظت TDS رابطه مستقیمی با افت سطح ایستابی دارد. پس از واسنجی ضریب پخشیدگی مولکولی، نسبت پخش افقی به طول پخش 0. 5، نسبت پخش عمودی به طول پخش 0. 2 به دست آمد. تحلیل نتایج کیفی نشان داد که در شمال غرب آبخوان (چاه دریاکنار) میزان غلظت TDS افزایش داشته است که تهاجم جبهه های آب شور دریا به طرف ساحل را محتمل می کند. نتایج شبیه سازی با استفاده از مدل کیفی نشان می دهد که تهاجم جبهه های آب شور از دو بعد سطح و عمق جریان آب زیرزمینی می باشد و اختلاف چگالی بین منابع آب شور و شیرین سبب هجوم منحنی جبهه آب شور شده است. وضعیت تهاجم جبهه های آب شور به طرف ساحل حاکی از افزایش غلظت بیش از 2000 میلی گرم بر لیتر در طی دوره پیش بینی می باشد. در این پژوهش به منظور تصمیم گیری در خصوص عوامل موثر بر افزایش یا کاهش پیشروی جبهه های آب شور ساحلی سه روش کاهش برداشت آب از منابع آب زیرزمینی، استفاده از طرح های افزایش تغذیه آبخوان و احداث سد زیرزمینی مورد تحلیل و مدل سازی قرار گرفت. نتایج نشان می-دهد که کاهش برداشت، بیشترین تاثیر را در عقب زدگی جبهه های آب شور نسبت به دو روش دیگر دارد.

رژیم هیدرولوژیکی رودخانه نیروی محرکه و عامل اصلی پویایی زیست بوم آن است و عملیات سد سازی تاثیر قابل توجهی بر دبی جریان رودخانه دارد. از این رو، هدف اصلی این پژوهش، بررسی تأثیر ترکیبی تغییر مؤلفه های اقلیمی و احداث سد یامچی بر دبی جریان رودخانه بالخلوچای اردبیل با استفاده از نرم افزار IHA Software 7. 1 در دوره های قبل از احداث سد (1383-1353) و بعد از احداث سد (1392-1384) می باشد. بدین منظور، ابتدا وجود روند در مقادیر متغیرهای اقلیمی بارش، دما و تبخیر-تعرق با استفاده از نرم افزار MAKESENS مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس، تغییرات 33 متغیر هیدرولوژیکی و رویکرد دامنه تغییرپذیری برآورد شد. در نهایت تغییرات متغیرهای مستخرج از دبی جریان در دوره های قبل و بعد از احداث سد در گروه های مقدار، تداوم، زمان بندی، فراوانی و میزان مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به نتایج آزمون روند، تغییر در متغیرهای اقلیمی به صورت کاهش بارش و افزایش دما بر کاهش مقادیر جریان بوده است. بر اساس نتایج، می توان گفت که دوره های بعد از احداث سد حدود 92 درصد دبی های کمینه جریان را به خود اختصاص داده است. در حالی که، سهم این دوره از دبی های بیشینه فقط 25 درصد است که بیانگر کاهش مقدار جریان در اثر احداث سد و همچنین، روند کاهشی بارش می باشد. همچنین، تعداد ضربان های بالای جریان در دوره قبل از احداث سد 38 درصد بیشتر از دوره بعد از احداث سد می باشد. در حالی که، تعداد ضربان های کم جریان در دوره بعد از احداث سد 60. 7 درصد نسبت به دوره قبل از احداث سد کاهش داشته است. میزان نوسانات افزایشی دبی در دوره بعد از احداث سد 0. 11 ولی در دوره قبل از احداث سد 0. 3 است که نشان از کاهش آن می باشد. به طورکلی، بر اساس متغیرهای گروه 1 (مقدار) می توان این گونه نتیجه گرفت که، مقدار متوسط دبی جریان رودخانه در دوره بعد از احداث سد نسبت به دوره قبل از احداث سد، 52 درصد کاهش داشته است. قابل ذکر است که تغییر در شاخص های هیدرولوژیک جریان عمدتاً تحت تاثیر احداث سد بوده و نیز تغییر متغیرهای اقلیمی نیز در این خصوص اثرگذار بوده است و تفکیک اثرات آن نیازمند مطالعات بیشتری است.

تغییرات زیاد توزیع و نوع بارش در سطح حوضه، در کنار سایر عوامل موثر بر رواناب و تغذیه آب زیرزمینی از جمله بافت خاک، کاربری اراضی و شیب زمین در سطح حوزه آبخیز، منجر به تنوع و تغییر در توزیع مکانی و زمانی مؤلفه های بیلان آب می شود. در این پژوهش، برای بررسی توزیع مکانی بیلان آب حوضه مورد مطالعه، با استفاده از مدل WetSpass-M، نقشه های رستری بارش، عمق آب زیرزمینی، دما، تبخیر و سرعت باد در مقیاس ماهانه اجرا شد. نتایج این اجرا پس از واسنجی برای شبیه سازی جریان مورد استفاده قرار گرفت. همچنین، با توجه به کوهستانی بودن حوزه آبخیز ونک، نقشه های پوشش سطح برف نیز برای لحاظ کردن اثر ذوب برف به مدل معرفی شد. ارزیابی کارایی مدل با استفاده از ضریب نش-ساتکلیف 0. 61 و 0. 54 به ترتیب در دوره واسنجی و اعتبارسنجی به عنوان تابع هدف نشان داد که مدل در شبیه سازی جریان رودخانه این حوضه از دقت قابل قبولی برخوردار است. پس از حصول نتایج توزیع مکانی رواناب و تغذیه آب زیرزمینی در انواع کاربری اراضی، شیب سطح زمین بررسی شد. تجزیه و تحلیل نقشه های توزیع مکانی رواناب و تغذیه آب زیرزمینی ماهانه نشان داد که ضریب رواناب و سهم تغذیه آب زیرزمینی اثرپذیری محسوسی از کاربری اراضی و شیب سطح زمین دارند، به نحوی که مناطق جنگلی و شیب های کم حوضه، با مقادیر تقریبی 138 و 596 میلی متر رواناب و تغذیه آب زیرزمینی سالانه، ضریب رواناب کمتر و سهم تغذیه پتانسیل بالاتری دارند. بیشینه تغذیه آب زیرزمینی در مقیاس زمانی ماهانه در ماه فوریه (82 میلی متر در جنگل های تنک با شیب کمتر از 10 درجه) است. لذا با تأثیری که شناخت این عوامل مدیریت زمین بر توزیع مؤلفه های بیلان آب دارند، می توانند به طور محلی نقش مؤثری در مدیریت و برنامه ریزی منابع آب سطحی و زیرزمینی ایفا کنند.

حکمرانی ﻣ ﺸ ﺎ ﺭ ﻛ ﺘ ﻲ حوزه آبخیز ﻳ ﻚ ﻧ ﮕ ﺮ ﺵ ﺟ ﺎ ﻣ ﻊ ﺑ ﺮ ﺍ ﻱ ﺟ ﻠ ﺐ ﻣ ﺸ ﺎ ﺭ ﻛ ﺖ ﻓ ﺮ ﺩ ﻱ ﻭ ﮔ ﺮ ﻭ ﻫ ﻲ ﺑ ﻴ ﻦ بهره برداران و نهاد های فعال در یک عرصه است ﻛ ﻪ ﺩ ﺭ ﺟ ﻬ ﺖ نیل به ﺍ ﻫ ﺪ ﺍ ﻑ غایی نهاد و بهره بردار ﻭ همچنین، ﺑ ﻬ ﺒ ﻮ ﺩ ﻣ ﺴ ﺘ ﻤ ﺮ ﺩ ﺭ ﺗ ﻤ ﺎ ﻡ ﺍ ﺑ ﻌ ﺎ ﺩ تلاش می کند. این مطالعه با هدف تحلیل اثربخشی و پویایی رویکرد جامع نگری با تأکید بر انسجام سازمانی در راستای استقرار حکمرانی مشارکتی حوزه آبخیز سه قلعه در شهرستان سرایان استان خراسان جنوبی انجام گرفته است. برای دستیابی به این هدف، شاخص های سطح کلان در شبکه همکاری بین دست اندرکاران سازمانی در دو بازه زمانی قبل و بعد از اجرای یک پروژه جامع نگر در استان خراسان جنوبی با استفاده از روش تحلیل شبکه اجتماعی سنجش شده اند. نتایج نشان دهنده روند مثبت و افزایشی در پویایی انسجام سازمانی با اجرای رویکرد جامع نگری است که بر اساس میزان شاخص های تراکم (در قبل از اجرا: 54. 1، در بعد از اجرا: 74. 2)، دوسویگی پیوندها (در قبل از اجرا: 48. 8، در بعد از اجرا: 67. 32) و میانگین فاصله ژئودزیک (در قبل از اجرا: 1. 37 و در بعد از اجرا: 1. 25) و با تقویت روابط برون بخشی زمینه برای کاهش تمرکز در تصمیم گیری ها فراهم شده است. بنابراین، تحلیل شبکه اجتماعی و رویکرد برون بخشی در عملیاتی کردن سیاست ها برای مدیریت پایدار منابع طبیعی امری ضروری است و روش تحلیل شبکه اجتماعی ابزاری کاربردی برای شناسایی فرصت و چالش های پیش روی مدیران منابع طبیعی در راستای تقویت انسجام سازمانی است.

سرریزها یکی از سازه های متداول برای تخلیه و اندازه گیری جریان هستند، به همین منظور این نوع سازه های هیدرولیکی بسته به هدف مورد استفاده، دارای اشکال مختلفی هستند. ضرایب طراحی سرریز ها که در مراجع استاندارد طراحی در دسترس است، مربوط به سرریز هایی است که امتداد آن ها عمود بر جهت جریان است. در برخی از موارد به دلیل محدودیت های اجرایی و طراحی، استفاده از سرریزهای کنگره ای، سرریز های جانبی و همچنین، طراحی سرریزهای قوس محور اجتناب ناپذیر است. تا کنون در زمینه تخمین ضریب دبی این سرریزها و نیز استخراج رابطه دبی-اشل آن ها تحقیقات بسیار کمی انجام شده است. در این تحقیق، به کمک روش نوین بهینه سازی برنامه-ریزی بیان ژن و همچنین، روش شبکه هوش مصنوعی روابطی بدون بعد بر اساس پارامترهای زاویه قوس سرریز و نسبت بار آبی بالادست سرریز به ارتفاع آن برای برآورد ضریب دبی این سازه ها ارائه شده است. برای واسنجی و صحت سنجی (آزمون) رابطه پیشنهادی، داده های آزمایشگاهی Kumar و همکاران استفاده شده است. مقایسه نتایج محاسباتی این رابطه با مقادیر آزمایشگاهی ضریب دبی سرریزهای قوسی نشان داد که روابط پیشنهادی از دقت بسیار مناسبی برخوردار است. با توجه به معیارهای عملکرد، دو مدل برای GEP و یک روش برای ANN انتخاب شدند که در همه این مدل ها الگوی ورودی یکسان می باشد. در روش منحنی برنامه ریزی ژنتیک الگوی ورودی با عملگرهای 2F و 4F با داشتن بیشترین ضرایب تعیین برای داده های آزمون به ترتیب 0. 924=DC و 0. 956=DC بهترین عملگرها در این روش انتخاب شدند. همچنین، در روش ANN نیز با متغیر قرار دادن تعداد نورون ها در لایه های مخفی در بازه 10-2، مدل حاضر با تعداد 10 نورون دارای بیشترین 0. 962=DC نسبت به الگوهای دیگر می باشد.

در قرن اخیر یکی از مهمترین چالش های جهان، خشکسالی بوده، پایش و ارزیابی شدت و مدت آن برای مقابله و کاهش اثرات آن بسیار ضروری است. در چند دهه اخیر با توسعه و پیشرفت مباحث سنجش از دور، برآوردهای ماهواره ای خشکسالی با دقت مکانی بالا و گام های زمانی مختلف به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. لذا هدف پژوهش حاضر، تحلیل خشکسالی هواشناسی و توزیع خطای برآوردی داده های ماهواره TRMM با داده های زمینی طی دوره آماری 1998 تا 2014 بوده است. در این راستا، به منظور ارزیابی صحت و دقت شاخص خشکسالی هواشناسی، برآوردی از ماهواره TRMM از 41 ایستگاه سینوپتیک ایران استفاده شد. در این پژوهش، معیارهای ارزیابی خطا شامل NSE، RMSE، ME، Bias و ضریب همبستگی بوده، برای تحلیل مکانی آن ها از روش درون یابی IDW در نرم افزار ArcGIS 10. 3 استفاده شده است. نتایج تحلیل شاخص خشکسالی بر اساس داده های زمینی نشان داد که از لحاظ شدت خشکسالی، ایستگاه های کرمان، بوشهر، کاشمر، قزوین، بجنورد و کاشان در بین ایستگاه های مورد مطالعه یک خشکسالی خیلی شدید را طی دوره 1998 تا 2014 پشت سر گذاشته اند و از لحاظ فراوانی ایستگاه کرج بیشترین فراوانی خشکسالی را در بین ایستگاه های مورد مطالعه داشته است. نتایج تحلیل مکانی معیارهای ارزیابی خطا نشان داد که شاخص خشکسالی برآوردی از ماهواره TRMM در مناطق شمال شرقی (در اطراف ایستگاه های کاشمر و مشهد) و جنوب غربی (در اطراف ایستگاه های شهرکرد، اصفهان، یاسوج، بوشهر و شیراز) کشور خطای کمتری داشته، بیشترین خطا مربوط به مناطق مرکزی کشور (در اطراف ایستگاه های بیارجمند، طبس) بوده است. همچنین، در بیشتر مناطق کشور، شاخص خشکسالی برآوردی از TRMM با محاسباتی ایستگاه های زمینی تطابق قابل قبولی داشته است و با واسنجی داده های TRMM با ایستگاه های زمینی، می توان از آن برای پایش خشکسالی در مناطق فاقد ایستگاه به صورت شبکه های 0. 25× 0. 25 درجه طول و عرض جغرافیایی استفاده کرد.

بارندگی از پارامترهای مهم در بین پارامترهای اقلیمی و از عوامل بسیار تأثیرگذار در هیدرولوژی و بیلان آب یک حوزه آبخیز است که پیش بینی و شناسایی رفتار آن برای مدیریت اکوسیستم و منابع آبی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این تحقیق، برای بررسی روند تغییرات بلندمدت آستانه های بارش در شمال غرب کشور، از رویکردهای آماری ناپارامتری (اسپیرمن رو، کندال تائو، من-کندال و تخمین گر-شیب San) و آزمون های همگنی (فن نیومن، بوشانت، همگنی نرمال استاندارد و پتیت) در هشت ایستگاه سینوپتیک طی دوره 1984 تا 2013 استفاده شد. با توجه به نتایج حاصل از آزمون های ناپارامتری و همگنی ایستگاه مراغه، در همه آستانه بارش ها در سطح معنی داری 0. 01 روند کاهشی و در سطح معنی داری 0. 05 دارای تغییر ناگهانی به صورت نزولی را نشان داد. آزمون های من-کندال، اسپیرمن رو و کندال تائو در همه سری ها نتایج مشابه با یکدیگر و در برخی آستانه ها متفاوت با روش San ارائه دادند. به طوری که برای کل آستانه های بارشی 26 درصد از آزمون های ناپارامتری دارای روند بودند. برای تعیین نقطه تغییر در تمام آستانه ها نتایج آزمون های بوشانت، همگنی نرمال استاندارد و پتیت مشابه با یکدیگر ولی با نتایج آزمون فن نیومن متفاوت بودند. در این زمینه، به طور متوسط 25. 92 درصد از آستانه های بارشی در منطقه مورد مطالعه ناهمگن بوده است. با بررسی این تغییرات ناگهانی می توان پی برد که عوامل طبیعی و غیر طبیعی همچون خشکسالی های هواشناسی یا عوامل انسانی سبب تغییر ناگهانی در بارش های آستانه گشته است.

آگاهی از خصوصیات کمی و کیفی تغییرات زمین در برنامه ریزی های محیطی، آمایش سرزمین و توسعه پایدار بسیار حائز اهمیت است. در حال حاضر، استفاده از نقشه های پوشش گیاهی یکی از ارکان مهم در تولید اطلاعات جهت برنامه ریزی های کلان و خرد می باشد. در این پژوهش، برای نمایش تغییرات زمانی و مکانی پوشش گیاهی استان فارس از اطلاعات ماهواره لندست سنجنده های OLI و ETM در طی دوره 30 ساله (2017-1986) استفاده و مقدار شاخص NDVI محاسبه شد. همچنین، به منظور بررسی تغییرات کیفی پوشش گیاهی، مقادیر عددی این شاخص به سه طبقه غنی، ضعیف و فاقد پوشش گیاهی طبقه بندی شد و تغییرات دمایی سطح زمین در دوره مطالعاتی با استفاده از تصاویر MODIS محاسبه شد. نتایج نشان داد، تغییرات کمی و کیفی پوشش گیاهی در طی 30 سال برای منطقه مورد مطالعه گسترده بوده است، به طوری که مناطق فاقد پوشش گیاهی به میزان 107. 49 هکتار افزایش و مناطق با پوشش گیاهی ضعیف به میزان 366. 56 هکتار کاهش و همچنین، پوشش گیاهی غنی به میزان 455. 55 کاهش یافته است. بیشترین کاهش مساحت در اراضی با پوشش گیاهی غنی صورت گرفته است. از بررسی دمای سطح زمین در استان با تصاویر MODIS این نتیجه حاصل شد که دمای سطح افزایش یافته است. دامنه اختلاف دمایی بیش از سه درجه (از 2. 85-تا 0. 96 درجه سانتی گراد) متفاوت بوده و بیشترین میزان کاهش دما در مناطق شرقی و منتهی به مرکز استان مشاهده می شود. در نهایت، برای بررسی ارتباط پوشش گیاهی و دمای سطح زمین (LST) خطوط هم-دمای اختلاف دمای سالانه ترسیم و با اختلاف میزان NDVI در دوره مورد مطالعه تلفیق شد. نتایج نشان داد، در اکثر مناطقی که دمای کمتری دارند، پوشش گیاهی انبوه تر به وجود آمده است. میزان همبستگی پوشش گیاهی مقدار 0. 77-را نشان می دهد که بیانگر رابطه مستقیم و معکوس بین پوشش گیاهی و دما می باشد.

با پیش بینی جریان رودخانه ها علاوه بر مدیریت بهره برداری از منابع آب، می توان حوادث طبیعی نظیر سیل و خشکسالی را نیز پیش بینی و مهار کرد. استفاده از مدل های جدید در این زمینه می تواند به مدیریت و برنامه ریزی صحیح کمک کند. در این مطالعه، به ارزیابی سه مدل به نام های، برنامه ریزی بیان ژن (GEP)، شبکه بیزین (BN) و ماشین بردار پشتیبان (SVM) پرداخته شده است. داده های مورد استفاده برای این پژوهش، داده های بارش و جریان روزانه رودخانه گاماسیاب نهاوند در یک دوره 10 ساله (1391-1381) می باشد. نتایج نشانگر برتری نسبی مدل برنامه ریزی بیان ژن نسبت به بقیه مدل ها بود و مدل ماشین بردار پشتیبان (SVM) تقریبا عملکرد بهتری نسبت به شبکه بیزین در مدل سازی جریان روزانه رودخانه داشت. علاوه بر این، سرعت اجرای مدل برنامه ریزی بیان ژن نسبت به بقیه مدل ها بیشتر بود و در زمان کوتاهی قادر به ارائه نتایج بود. همچنین، مدل SVM در تخمین مقادیر کمینه پایانی نیز دچار بیش برازش شده است. در نهایت مدل برنامه ریزی بیان ژن با ضریب تبیین 0. 9230 و جذر میانگین مربعات 0. 5867 در مرحله آموزش و ضریب تبین 0. 9025 و جذر میانگین مربعات 0. 4936 در مرحله تست، به عنوان مدل برتر انتخاب شد.

سیمای سرزمین، یکی از عوامل موثر بر فرایندهای هیدرولوژی آبخیز می باشد. تغییر ساختار و توزیع مکانی کاربری های اراضی مختلف، نقش مهمی در تولید رواناب و رسوب در سطح آبخیز دارد. تعیین ارتباط بین الگوهای چشم انداز آبخیز و فرایندهای هیدرولوژی می تواند در تعیین مقدار فرسایش خاک و رسوب آبخیز مورد استفاده قرار گیرد. از این رو، با توجه به مشکلات موجود در اندازه گیری رسوب، برآورد آن با استفاده از ویژگی های سیمای سرزمین و الگوی کاربری زمین جایگزین مناسبی برای روش های معمول برآورد رسوب می باشد. بر این اساس، هدف پژوهش حاضر، تعیین ارتباط رسوب آبخیز با سنجه های سیمای سرزمین در زیرحوضه های منتخب استان گلستان است. بدین منظور، داده های دبی و رسوب معلق برای ایستگاه های هیدرومتری استان از منابع مربوطه اخذ و بر اساس خصوصیات آبخیز و کیفیت و کمیت داده ها، زیرحوضه های مناسب این پژوهش انتخاب شد. سپس، با استفاده از نقشه کاربری اراضی استان، 15 سنجه سیمای سرزمین مرتبط با رسوب برای کاربری های مختلف تعیین شدند. به منظور تعیین ارتباط بین رسوب آبخیز با سنجه های سیمای سرزمین، از رگرسیون کمینه مربعات جزئی استفاده شد که ترکیب روش های تجزیه و تحلیل مؤلفه های اصلی و رگرسیون چندگانه است. نتایج پژوهش نشان داد که بین رسوب آبخیز با الگوهای پوشش زمین ارتباط زیادی وجود دارد. از میان 15 سنجه سیمای سرزمین، شاخص بزرگ ترین لکه (LPI)، میانگین فاصله نزدیک ترین همسایه (ENN-MN) و میانگین نسبت محیط به مساحت (PARA– MN) به ترتیب با مقادیر اهمیت متغیر در پیش بینی (VIP) 1. 296، 1. 184 و 1. 747 و ضرایب رگرسیونی 0. 014-، 0. 039-و 0. 002-به عنوان سنجه های اصلی در کاهش میزان رسوب آبخیز تعیین شدند و سنجه های شاخص شکل سیمای سرزمین (LSI) و میانگین اندازه لکه (AREA-MN) با مقادیر VIP، 0. 80 و 0. 84 و ضرایب رگرسیونی 0. 020 و 0. 017 به عنوان سنجه های مؤثر در افزایش رسوب آبخیز های مطالعاتی شناخته شدند که 71 درصد از تغییرات رسوب را در زیرحوضه ها تبیین می کنند. نتایج پژوهش حاضر، توانایی برآورد رسوب با استفاده از ویژگی های سیمای سرزمین و کارایی رگرسیون کمینه مربعات جزئی را در تعیین مدل های کمی رسوب تایید می کند.

امروزه داده های بارش ماهواره ای با قدرت تفکیک مکانی و زمانی بالا، یک منبع جایگزین مناسب برای انجام مطالعات مختلف اقلیمی و هیدرولوژیکی در مناطق فاقد آمار و مناطق با عدم توزیع یکنواخت ایستگاه ها است. استفاده از این داده ها با شرط داشتن دقت کافی، برای کشور ایران که بسیاری از قسمت های آن به ویژه مناطق بیابانی و کوهستانی به دلیل تراکم پایین ایستگاه ها، طول دوره آماری کوتاه ایستگاه های جدید و غیره، همواره با مشکلات دسترسی به اطلاعات مکانی و زمانی اقلیم مواجه می باشند، از اهمیت زیادی برخوردار است. از این رو، هدف اصلی تحقیق حاضر ارزیابی دقت داده های بارش GPM و TRMM در مقابل داده های ثبت شده ایستگاه های منتخب در سطح ایران است. برای رسیدن به این منظور، از روش های سنجش از دوری و آماری استفاده شد. داده های مورد استفاده شامل داده های بارش روزانه 70 ایستگاه هم دیدی منتخب و داده های شبکه بندی شده بارش GPM و TRMM با قدرت تفکیک مکانی 0. 25×0. 25 درجه جغرافیایی طی دوره زمانی 2016-2014 است. نتایج به دست آمده نشان داد که در حالت کلی مقادیر بارش روزانه سنجنده های نام برده شده از دقت مناسبی در سطح ایران برخوردار نیستند و میزان خطای بارش برآوردی برای بیشتر ایستگاه ها قابل توجه است. مقایسه دقت سنجنده های TRMM و GPM در برابر داده های مشاهده ای نشان داد که هر چند شباهت زیادی بین مقادیر بارش برآوردی GPM و TRMM وجود دارد، ولی دقت داده های روزانه سنجنده GPM در سطح ایران نسبت به داده های TRMM بیشتر است. زیرا مقدار ضریب تعیین برای داده های بارش TRMM در بهترین حالت به 0. 46 و برای GPM به 0. 6 می رسد. از نظر مکانی، بهترین دقت پایگاه داده های سنجش ازدوری GPM و TRMM در غرب کشور و به ویژه در امتداد کوه های زاگرس است و همانند بسیاری از پایگاه داده های دیگر کمترین دقت در نواحی ساحلی و به ویژه سواحل دریای خزر مشاهده می شود. بررسی و مقایسه مجموع بارش سالانه ایستگاه ها و پایگاه داده های دورسنجی نشان داد که نه تنها بین مقادیر بارش برآوردی بلکه از نظر مکانی نیز بین هسته های پر بارش و کم بارش اختلاف وجود دارد.

وجود و تأمین آب کافی از پیش نیازهای بنیادی برای توسعه اقتصادی-اجتماعی جوامع انسانی می باشد. هدف مطالعه حاضر، ارزیابی پایداری منابع آب سطحی و عوامل موثر بر آن است. به کمک شاخص های تعیین شده شامل: منابع (موجودیت، تغییرپذیری)، دسترسی (دسترسی به بهداشت)، مصارف (مصرف آب خانگی، مصرف آب کشاورزی)، محیط زیست (جریان پایه، پوشش گیاهی طبیعی، جریان زیست محیطی) و ظرفیت اجتماعی-اقتصادی (نرخ سواد، جمعیت فعال اقتصادی، اشتغال در بخش غیر کشاورزی) مؤلفه های اثرگذار بر پایداری منابع آب سطحی در 21 حوزه آبخیز استان اردبیل ارزیابی شده است. مقادیر شاخص ها پس از محاسبه، بر اساس دامنه آن ها به صورت استاندارد در دامنه صفر تا 100 ارائه شدند. امکان مقایسه مولفه های مختلف و چند بعدی در حوضه های مورد مطالعه، به صورت ارائه نتایج در قالب نمودارهای راداری فراهم شده است. معیار منابع که شامل سرانه آب و ضریب تغییرات بارش است، در حوضه های شمس آباد و هیر به ترتیب با مقادیر استاندارد 16 و 93 پایین ترین و بالاترین مقدار را دارند. حوضه های نیر، پل الماس و دوست بیگلو از نظر معیار استاندارد شده محیط زیست با مقادیر 60، 58 و 54 در شرایط مطلوب و سایر حوضه ها در وضعیت بسیار نامناسبی قرار دارند. مقدار معیار ظرفیت در حوضه پل الماس بیشتر و پل سلطان کمتر از بقیه حوضه ها می باشد. در معیار دسترسی، حوضه های شمس آباد و احمدکندی به ترتیب کمترین و بیشترین مقدار را دارند. متوسط مقادیر استانداردسازی شده معیارهای منابع، مصارف، دسترسی، ظرفیت و محیط زیست به ترتیب برابر 50، 60، 42، 38 و 25 است. در مجموع، نتایج نشان داد که معیارهای دسترسی و منابع دارای تغییرات بیشتری بوده، معیار محیط زیست در شرایط نامطلوبی قرار دارد. قابل ذکر است که حوضه های مرکزی و شرق استان دارای مقادیر مشابهی از نظر معیارها هستند.

بررسی غلظت رسوب معلق در دلتاها یکی از مهمترین مباحث محیط زیستی و مهندسی در دریا محسوب می شود. الگوی پخش رسوب معلق نزدیک سواحل را می توان با توجه به توپوگرافی بستر و نوع جریان های غالب منطقه، به وسیله نمونه برداری از رسوب معلق دریا و ترکیب آن با محصولات سنجش از دور پیدا کرد. این نوشتار دستاورد پژوهشی است که هدف آن تعیین الگوریتم حاکم بر غلظت رسوب معلق سطحی با استفاده از تصاویر ماهواره لندست 8، OLI و داده های میدانی در دلتای هندیجان در شمال غربی خلیج فارس بوده است. برای این منظور، هم زمان با عبور ماهواره لندست 8 در تاریخ های اول اسفند 1394 و 18 بهمن 1395، نمونه برداری از آب و رسوب در بیش از 60 ایستگاه انجام شد و محدوده تغییرات غلظت رسوب معلق در دلتای هندیجان (740-0) اندازه گیری شد. پس از تصحیح هندسی و اتمسفری تصاویر SWIR ماهواره لندست 8، OLI، روابط مقادیر غلظت رسوب معلق با کمیت بازتاب های تصاویر فوق مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که همبستگی بالایی بین غلظت رسوب به دست آمده و بازتابش سطحی در نوارهای 4 و 5 ماهواره لندست 8 وجود دارد. با استفاده از آزمون های آماری و آزمودن بیش از 50 معادله، نوع الگوریتم حاکم بر غلظت رسوب معلق تعیین شد. بهترین الگوریتم با ترکیب نوار 4 و نوار 5 ماهواره لندست 8 و از نوع نمایی انتخاب شد. ضریب همبستگی پیرسن r=0. 93 و میزان جزر میانگین ریشه مربعات خطا و خطای نسبی به ترتیب 28. 12=RMSE و 34. 24=PRMSE درصد به دست آمد. پس از اعمال الگوریتم به دست آمده بر تصاویر ماهواره ای، نقشه پراکندگی رسوب معلق سطحی در دلتای هندیجان حاصل شد. طبق این نتایج، غلظت رسوب معلق در نزدیک ساحل هندیجان مقدار بالایی دارد و با دور شدن از ساحل، مقدار رسوب معلق کاهش می یابد. میزان این تغییرات از مناطق نزدیک به ساحل دلتا تا فاصله پنج کیلومتری به سمت دریا، حدود 2800 mgl-1 تا 20 mgl-1 در تاریخ اول اسفند 94 و 800 mgl-1 تا 15 mgl-1 در تاریخ 18 بهمن 95 برآورد شد. نتیجه این که تصاویر لندست 8، OLI برای محاسبه غلظت رسوب معلق در دلتای هندیجان بسیار مناسب است.

فرسایش خندقی یکی از اشکال پیشرفته فرسایش آبی می باشد که شناسایی عوامل موثر و پهنه بندی آن یکی از ابزار های مهم برای کنترل این پدیده می باشد. هدف اصلی پژوهش حاضر، مدل سازی مکانی و ارزیابی فرسایش خندقی با استفاده از مدل احتمالاتی وزن واقعه و سناریوهای مختلف در انتخاب محل رخداد خندق های شناسایی شده در حوزه آبخیز مهارلو در استان فارس می باشد. بدین منظور، ابتدا با استفاده از بازدید های میدانی گسترده نقاط راس خندق، انتهای خندق و همچنین مرز خندق ها (پلی گون های خندقی) شناسایی و نقشه پراکنش خندق های منطقه مورد مطالعه تهیه شد. سپس، لایه های اطلاعاتی درصد شیب، جهت شیب، انحنای سطح، طبقات ارتفاعی، شاخص رطوبت توپوگرافی، متوسط بارندگی سالانه، شاخص پوشش گیاهی تفاضلی نرمال شده، کاربری اراضی، واحدهای سنگ شناسی، فاصله از آبراهه، فاصله از جاده، تراکم زهکشی و مشخصات خاک (درصد سیلت، درصد رس، هدایت الکتریکی و pH) به عنوان عوامل موثر بر وقوع خندق ها شناسایی و در محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی نقشه های آن ها تهیه و طبقه بندی شد. با استفاده از الگوریتم وزن واقعه ارتباط هر یک از عوامل و سه سناریو مختلف در انتخاب محل وقوع خندق ها (راس خندق، انتهای خندق و همچنین، پلی گون های خندقی) تعیین و وزن طبقه های هر عامل مشخص شد. نتایج وزن دهی لایه ها با استفاده از مدل وزن واقعه، نشان داد که افزایش بارندگی، تراکم زهکشی بالا، درصد سیلت زیاد، طبقات ارتفاعی کم، جهت های جنوبی، فاصله های کم از جاده و آبراهه، سازندهای زمین شناسی آسماری، آغاجاری، رازک، گچساران، میشان و ساچون و همچنین، اراضی لخت نقش موثری در وقوع فرسایش خندقی در منطقه مورد مطالعه داشته است. نهایتاً، در محیط نرم افزار ArcGIS، نقشه های پهنه بندی حساسیت فرسایش خندقی تهیه شد. ارزیابی سه نقشه پهنه بندی فرسایش خندقی با استفاده از منحنی ROC و 30 درصد از خندق های استفاده نشده در فرایند مدل سازی حاکی از آن بود که دقت مدل های تهیه شده بر اساس سه سناریو راس خندق، انتهای خندق و پلی گون خندق ها به ترتیب 0. 847، 0. 861 و 0. 792 می باشد. به منظور کنترل و جلوگیری از این نوع فرسایش آبی در حوزه آبخیز مهارلو، اقدامات حفاظتی و آبخیزداری را در قالب فعالیت ‍ های بیولوژیکی در مراحل اولیه و به ویژه در ابتدای خندق به منظور پیش روی از گسترش آن می توان انجام داد.

آگاهی از بافت به دلیل تأثیر مستقیم آن بر دیگر ویژگی های خاک برای مطالعات کشاورزی، منابع طبیعی، هیدرولوژی و غیره از اهمیت زیادی برخوردار است. تعیین بافت خاک در پهنه های گسترده مستلزم صرف وقت و هزینه های زیاد است. به همین دلیل، پژوهشگران به دنبال راه هایی برای تعیین این ویژگی مهم خاک در مقیاس های وسیع هستند. یکی از این روش ها، استفاده از بازتاب طیفی خاک سطحی است. در این روش، انتخاب روش واسنجی، دقت اندازه گیری ویژگی های خاک را به شدت از خود متأثر می سازد. در این پژوهش، عملکرد دو روش رگرسیونی کمینه مربعات جزئی (PLSR) و رگرسیون مؤلفه های اصلی (PCR) برای شناسایی روش مناسب برای ارزیابی شن، سیلت و رس خاک مقایسه شد. به همین منظور، 50 نمونه خاک از استان تهران گردآوری و به عنوان مجموعه داده برای روش واسنجی و اعتبارسنجی مورد استفاده قرار گرفت. نمونه ها با پنج سطح رطوبتی صفر، پنج، 10، 15 و 20 درصد وزنی و با استفاده از اسپکترورادیومتر زمینی با محدوده اندازه گیری 2500-350 نانومتر اسکن شدند. طیف ها نیز با استفاده از سه روش پیش پردازش SG، FD-SG و Normal+SG تصحیح شد. نتایج ضریب تبیین (R2) حاصل از ارزیابی متقابل نشان داد که مدل PLSR عملکردی بهتر از PCR دارد. روش پیش پردازش Normal+ SG برای بافت لوم رسی و روش SG برای بافت لوم رس شنی برآورد بهتری از خصوصیات مورد اندازه گیری نشان داد. مقدار R2 برای رس 0. 74، 0. 81، 0. 97 و 0. 87 به ترتیب در رطوبت های صفر، پنج، 15 و 20 درصد در بافت لوم رسی و 0. 95 و 0. 61 در سطوح صفر و پنج درصد در بافت لوم رس شنی به دست آمد. سیلت با مقدار R2 0. 67 در رطوبت پنج درصد در بافت لوم رسی و 0. 97 در رطوبت 20 درصد در بافت لوم رس شنی برآورد بهتری داشت. شن نیز با R2 برابر با 0. 86 و 0. 72 به ترتیب در رطوبت های پنج و 10 درصد در بافت لوم رسی برآورد شد.

در هر برنامه مدیریتی برای منابع آب، آگاهی از شرایط آینده به منظور تخصیص بهینه منابع آب به بخش های مختلف از قبیل شرب، کشاورزی و غیره لازم می باشد. آن چه در این میان مهم می باشد، پیش بینی مقادیر جریان ورودی به سیستم منابع آب در ماه های آینده است. در این راستا، استفاده از روش هایی که بتواند با کمینه خطا و با توجه به داده و اطلاعات موجود، جریان رودخانه را پیش بینی کند، از اهمیت فراوانی برخوردار می باشد. در پژوهش حاضر، مقادیر دبی ماهانه ورودی به سد بوستان برای آینده با استفاده از داده های هیدرومتری ایستگاه تمر و به کارگیری سه مدل سری زمانی، شبکه عصبی مصنوعی و ماشین بردار پشتیبان و همچنین، سه مدل ترکیبی پیش بینی شد. سپس، با استفاده از معیارهای ارزیابی اقدام به مقایسه عملکرد هر کدام از مدل ها شد. با توجه به نتایج به دست آمده در مدل، سری زمانی بر اساس کمینه بودن معیارهای آکاییک و شوارتز، مدل (1, 0, 1) ARIMA (2, 0, 0) به عنوان مدل برتر انتخاب شد. در مدل شبکه عصبی، شبکه با ورودی 2 و 4 نرون و در مدل SVM شبکه با ورودی 3، به عنوان شبکه برتر انتخاب شدند. در نهایت، با توجه به نتایج به دست آمده از معیارهای ارزیابی، مدل سری زمانی بهترین عملکرد را داشته است که مقادیر معیارهای میانگین مربعات خطا، متوسط مقادیر مطلق خطای نسبی، میانگین مطلق خطا و نش-ساتکلیف برای این مدل به ترتیب برابر با 0. 88، 4. 71، 0. 024-و 0. 36 به دست آمد. در نتیجه، مدل سری زمانی به عنوان بهترین مدل برای پیش بینی دبی ماهانه در این ایستگاه معرفی شد.

در پژوهش حاضر، حافظه بلندمدت و رفتار دینامیکی سیگنال سری زمانی جریان روزانه رودخانه خرم آباد که حوزه آبخیز آن کوهستانی و دارای کاربری شهری است، با استفاده از نمایه هرست بررسی شده است. مقدار نمایه هرست سیگنال رواناب رودخانه خرم آباد در بازه زمانی سال های 1370 تا 1393 برابر با 0. 8 به دست آمد. این مقدار نشان از حافظه بلندمدت و دینامیک غیر خطی سیگنال رواناب این رودخانه دارد. در ادامه، با به کارگیری مدل های شبکه عصبی و تبدیلات موجک، سری زمانی بارش-رواناب این رودخانه شبیه سازی شده است. در این راستا، با اتخاذ سری های زمانی بارش و بارش-رواناب به عنوان ورودی در دو الگوریتم شبکه عصبی و ترکیب موجک-عصبی، چهار مدل شامل 1) بارش، عصبی، 2) بارش-رواناب، عصبی، 3) بارش، موجک-عصبی و 4) بارش-رواناب، موجک-عصبی تولید شده است. در مدل های ترکیبی موجک-عصبی، سری زمانی بارش و رواناب به زیرسیگنال های فرکانس بالا و پایین تجزیه شده اند. نتایج حاصل از ارزیابی میزان دقت و کارایی چهار مدل حاکی از آن است که مدل بارش-رواناب، موجک-عصبی با بهترین کارایی در سطح اطمینان 99 درصد، دقت بالایی در شبیه سازی رفتار رواناب دارد. به طوری که مقایسه نتایج مدل موجک-عصبی با مدل عصبی با استفاده از آزمون مرگان-گرنجر-نیوبلد، نشان از برتری معنی دار مدل نخست دارد. همچنین، نتایج ارزیابی سیگنال خطای چهار مدل اجرا شده با استفاده از دو آزمون نسبت وان نیومنو بویشاند نشان داد که یک نقطه جابه جایی معنی دار در سیگنال خطای مدل عصبی و سیگنال بارش-رواناب وجود دارد. بنابراین، وجود نوسان های بسیار متفاوت ماهانه و دوره ای شامل دو دوره 13771370 و 13931378 در رفتار بارش-رواناب منجر به کاهش کارایی و ضریب دقت مدل شبکه عصبی شده است. در صورتی که در مدل ترکیبی موجک-عصبی با اختصاص وزن نسبی به هر زیرسیگنال، تأثیر نوسان های کوتاه مدت، متوسط و بلند مدت در ایجاد خطای مدل سازی به نحو مؤثری کاهش یافته است.

تعیین موقعیت دقیق زیرحوزه های آبخیز در تولید سیل خیزی بسیار حائز اهمیت است. در برخی موارد، این امر با انجام مطالعات میدانی و ترسیم نقشه های توپوگرافی، بسیار وقت گیر و پرهزینه است. امروزه فناوری جدید و رو به رشد داده سنجنده فعال LIDAR، برای جمع آوری اطلاعات از سطح زمین وجود دارد که بر مبنای اندازه گیری فاصله لیزر عمل می کند. در این پژوهش، حوضه جنگلی شصت کلاته گرگان به-دلیل داشتن داده های متنوع انتخاب شد. به منظور تهیه زیرحوزه های آبخیز و مشخصات آن ها، نیاز به مدل رقومی ارتفاعی زمین است. در مدل فوق از داده های LIDAR و رادار و سنجنده های دیگر به ترتیب با قدرت تفکیک مکانی یک، 5/12 و 30 متر به منظور کنترل داده های زمینی استفاده شد. آبراهه ها با استفاده از مدل مناسب در هر یک از روش های فوق استخراج و انواع مشخصات حوزه آبخیز مورد نظر از طریق نرم افزار Arc-Hydro و IDRISI به دست آمد. شاخص میزان فاصله هر یک از آبراهه ها از یکدیگر و واقعیت زمینی مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه تحلیل ها در نرم افزار SPSS انجام شد. مقدارsig-value برای مقایسه ارتفاعات در راستای آبراهه ها برای LIDAR با آزمون t جفتی برابر 0. 13 به دست آمد که نشان می دهد، تفاوت معنی داری وجود ندارد. در مقایسه آبراهه های ناشی از مدل های رقومی مختلف بین مدل رقومی 12. 5 و 30 متری زمین و LIDAR، مقدار 0. 002 حاصل از آزمون ویلکاکسون تفاوت معنی داری را نشان می دهد. همچنین، بر اساس نتیجه گیری کلی، مشاهده شد که بین روش های مورد استفاده، اختلاف معنی داری در سطح احتمال 95 درصد وجود دارد. در نهایت داده های LIDAR بیشترین دقت حاصله را با واقعیت زمین دارا بود.

این مطالعه به منظور بررسی قابلیت مدل DHSVM برای شبیه سازی فرایندهای هیدرولوژیکی در یک حوزه آبخیز کوهستانی با کمینه سطح کاربری کشاورزی انجام شد. پارامترهای اقلیمی مورد نیاز برای گام زمانی روزانه تنظیم شدند. روش فاصله معکوس به منظور میانیابی متغیرهای اقلیمی از ایستگاه ها به سلول های شبکه مورد استفاده قرار گرفت. ورودی های زمانی به مدل برای سال های 1386 لغایت 1392 تهیه شد. نقشه پوشش زمین با استفاده از روش طبقه بندی نظارت شده و تصاویر لندست 8 تهیه شد. نقشه شبکه آبراهه با استفاده از نقشه DEM و در نرم افزار ARCGIS تولید شد. نقشه طبقات بافت خاک با استفاده از نمونه برداری میدانی و در آزمایشگاه تهیه شد. آزمایش های اولیه به منظور تعیین حساسیت به پارامترهای ورودی نشان داد که این مدل به هدایت هیدرولیکی جانبی، ضریب کاهش نمایی هدایت هیدرولیکی، میزان تخلخل، ظرفیت مزرعه و کمینه مقاومت روزنه ای سطح برگ حساس است. در این مطالعه، به جز هدایت هیدرولیکی جانبی و ضریب کاهش نمایی، تمامی پارامترهای دیگر (خاک و پوشش گیاهی) بر اساس مطالعات قبلی و مشاهدات میدانی به روش مشابه برای هر دو دسته داده ها تعیین شدند. سری زمانی داده ها به سه دسته زمانی گرم کردن یا آماده سازی (1388-1387)، واسنجی (1390-1388) و اعتبارسنجی (1392-1390) تقسیم شد. مدل با استفاده از داده های دبی سال های 1387 تا 1390 در خروجی حوضه واسنجی شد. ضرایب مختلف کارایی مابین جریان شبیه سازی شده و مشاهده شده محاسبه شد. عدد نش-ساتکلیف برای واسنجی مدل DHSVM 0. 59 و برای داده های اعتبارسنجی مدل 0. 606 بودند. به طور کلی، نتایج اجرای این مدل در حوضه مورد مطالعه و با توجه به کیفیت و کمیت داده های ورودی به مدل رضایت بخش است.

رتبه بندی فرسایش پذیری سازندهای زمین شناسی حوزه های آبخیز، در شناسایی و تعیین اولویت زیرحوضه ها از منظر تصمیم سازی و عملیاتی در مدیریت حوضه از اهمیت خاصی برخوردار است. از این رو، تحقیق حاضر با هدف اولویت بندی اجرای عملیات حفاظت خاک در زیرحوزه های آبخیز حبله رود واقع در شمال گرمسار بر اساس درجه حساسیت واحدهای سنگی به فرسایش انجام شد. روش کار بر پایه نظر کارشناسی و عملیات میدانی آزمایش شبیه ساز باران و مقایسه با نتایج مدل های تجربی برآورد فرسایش و رسوب استوار بود. نتایج حاصل از اجرای آزمایش شبیه ساز باران برای رتبه بندی فرسایشی زیرحوضه ها با نتایج حاصل از مدل های تجربی PSIAC، EPM و SWAT مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که رتبه بندی فرسایشی زیرحوضه ها بر اساس شبیه ساز باران در 12 زیرحوضه از 21 زیرحوضه با نتیجه سه مدل یاد شده هم خوانی کامل دارد. در شش زیرحوضه با دو مدل و در سه زیرحوضه باقی مانده فقط با یک مدل هم خوانی داشته است. نتایج شبیه سازی باران، بیشترین تطابق را با مدل PSIAC با رسوب ویژه 9. 02 تن در کیلومتر مربع در سال ارائه کرده، بر اساس نتایج داده های مشاهداتی ایستگاه رسوب سنجی بن کوه، رسوب ویژه 8. 02 تن در کیلومتر مربع در سال بدون در نظر گرفتن بار بستر مشخص شد که مدل PSIAC مطمئن ترین نتیجه برآورد رسوب را ارائه کرده است. بدین ترتیب، هم خوانی نتایج شبیه ساز باران در رتبه بندی فرسایشی زیرحوضه ها با مدل PSIAC، نشان می دهد که نتایج رسوب دهی حوضه مبتنی بر واحدهای سنگ شناسی به کمک باران ساز قابل اطمینان بوده، می توان با تکیه بر داده های مشاهداتی سهل الوصول باران ساز، نسبت به اولویت بندی حوضه های مشابه به فرسایش با درجه اطمینان 90 درصد اقدام و نتایج آن را در اولویت مکانی انجام کارهای حفاظتی حوضه ها به کار بست.

حرکت بار بستر نقش مهمی در انتقال رسوب و خصوصیات ریخت شناسی رودخانه ها دارد. شیب، دبی جریان و اندازه ذرات از جمله پارامترهای مهم در میزان انتقال بار بستر در بسترهای فرسایش پذیر هستند. تا کنون، مطالعات گسترده ای در خصوص تاثیر این پارامترها در بسترهای غیر فرسایشی انجام شده است. در این پژوهش، با انجام مدل آزمایشگاهی در بسترهای فرسایش پذیر، تاثیر پارامترهای شیب، دبی جریان، اندازه ذرات و غلظت ذرات معلق بر میزان انتقال بار بستر مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش ها در دبی های 0. 90 تا 4. 75 لیتر در ثانیه با غلظت ذرات معلق صفر و 10 گرم در لیتر و شیب های دو، سه و پنج درصد بر روی بار بستر از ذرات غیر چسبنده یکنواخت با دانه بندی با قطرهای متوسط 1. 7 و 3. 29 میلی متر انجام و عدد فرود حاصل از 0. 93 تا 1. 51 و دبی بی بعد بار بستر در محدوده 0. 004 تا 0. 311 به دست آمد. در نتایج آزمایشگاهی، نحوه تغییرات ظرفیت انتقال بار بستر نسبت به دبی جریان در شیب ها و دانه بندی های مختلف نشان داده شد. همچنین، با افزایش غلظت ذرات معلق به میزان 10 گرم بر لیتر تاثیر قابل توجه ای در ظرفیت انتقال بار بستر مشاهده نشد. با انجام تحلیل ابعادی، پارامترهای تاثیرگذار بر دبی بی بعد بار بستر(ϕ ) بررسی و رابطه ای تجربی در محدوده انجام آزمایش برای تعیین آن نسبت به تنش برشی بی بعد (θ )، اندازه بی بعد ذرات (D*) و شیب (S) ارائه شد. نتایج حاکی از آن بود که در بسترهای فرسایشی در شیب های تند، در نظر گرفتن شیب و اندازه بی بعد ذرات به صورت پارامترهای مستقل در تعیین دبی بی بعد بار بستر نتیجه بهتری نسبت به اصلاح تنش برشی دارد. تحلیل حساسیت پارامترهای موثر بر رابطه تجربی نشان داد که پارامتر شیب بیشترین تاثیر را در رابطه تجربی دارد.

پایش تغییرات سطح دریاچه ها و کاربری اراضی اطراف آن ها یکی از راه کارهای دست یابی به مدیریت صحیح دریاچه ها و تالاب ها است. در پژوهش حاضر، برای پایش تغییرات سطح و کاربری اراضی اطراف دریاچه مهارلو (استان فارس)، از تصاویر ماهواره ای سال های 1366، 1380 و 1392 در دو ماه پر آب (فروردین) و خشک (شهریور) با اعمال تصحیحات هندسی و اتمسفری بر روی تصاویر، از الگوریتم بیشینه احتمال برای تهیه کاربری اراضی استفاده شد. ضریب کاپا برای تصویر شهریور ماه سال 1366، 1380 و 1392 به-ترتیب 0. 85، 0. 88 و 0. 89 و برای فروردین ماه 1366 و 1392، 0. 86 و 0. 88 حاصل شد. پس از استخراج کاربری ها و ارزیابی صحت کار، برای پایش تغییرات از روش مقایسه تصاویر ماهواره ای بعد از طبقه بندی استفاده شده است. نتایج نشان دهنده کاهش 82 درصدی سطح آب دریاچه در شهریور بوده است. این میزان کاهش در فروردین سال 1392-1366 به میزان 20 درصد بوده است. با کاهش سطح آب دریاچه در شهریور، میزان اراضی بدون پوشش و شوره زار به میزان 39 درصد و 37. 5 درصد افزایش داشته است. تغییرات میزان اراضی کشاورزی و مرتعی اطراف دریاچه مهارلو از سال 1366 تا 1392 به ترتیب 28 درصد و 3. 5 درصد کاهش داشته است. به-طورکلی، میزان سطح زیر کشت در اطراف دریاچه و میزان سطح آب دریاچه مهارلو با توجه به معنی دار نبودن تغییرات بارش طی بازه بلند مدت و افزایش معنی دار تبخیر و تعرق حوضه مهارلو طی سه دهه اخیر، کاهش چشم گیری داشته اما مساحت خاک بدون پوشش و اراضی شوره زار سطح دریاچه افزایش یافته است. این امر دارای پیامد های متفاوتی است که نیازمند مدیریت و برنامه ریزی های صحیح تالاب ها و دریاچه ها مخصوصا در طی سال های اخیر است.

در تحقیق حاضر، با استفاده از خروجی مدل گردش عمومی جو HadCM3، مدل ریزمقیاس ساز LARS-WG و مدل هیدرولوژیک SWAT، به بررسی اثر تغییر اقلیم بر آبدهی حوزه آبخیز حبله رود پرداخته شده است. ابتدا به کمک مدل LARS-WG، خروجی مدل گردش عمومی جو HadCM3 در دوره 2040-2011 ریزمقیاس شد و داده های هواشناسی لازم برای مدل SWAT تهیه شد. نتایج ریزمقیاس سازی نشان داد که بارش در دوره آتی، اختلاف معنی داری با بارش در دوره پایه (2010-1995) ندارد. همچنین، مشاهده شد که در سناریوهای انتشار A2، B1 و A1B، میانگین دمای کمینه، به ترتیب 0. 59، 0. 47 و 0. 43 و میانگین دمای بیشینه، به ترتیب 0. 51، 0. 39 و 0. 35 درجه سلسیوس افزایش خواهند یافت. در مرحله بعد، مدل SWAT با استفاده از داده های آبدهی ماهانه ایستگاه هیدرومتری بنکوه واقع در خروجی حوضه مورد واسنجی و اعتبارسنجی قرار گرفت. مقادیر ضریب تبیین و نش-ساتکلیف در دوره اعتبارسنجی، به ترتیب برابر با 0. 80 و 0. 71 به دست آمدند. با معرفی بارش و دمای ریزمقیاس شده به مدل SWAT، تغییرات رواناب خروجی از حوضه طی دوره 2040-2011 شبیه سازی شد. نتایج نشان از افزایش 10. 66، 17. 72 و 17. 52 درصدی آبدهی سالانه در سه سناریوی مورد بررسی، نسبت به دوره پایه داشت.