اکوهیدرولوژی
سال:1401 | دوره:9 | شماره:4 |تعداد مقالات:10

اطلاعات دقیق در مورد منابع رسوب معلق در سامانه های رودخانه ای ضروری است، زیرا افزایش عرضه ی رسوبات ریزدانه به یک سامانه ی رودخانه ای از طریق فعالیت های انسانی منجر به بارگذاری بیش از حد رسوب معلق در رودخانه ها می شود که بر کیفیت آب و سلامت بوم سازگان تأثیر منفی می گذارد. همچنین، کمی سازی سهم نسبی منابع مختلف رسوبات معلق به منظور تعیین بهترین شیوه های مدیریت کنترل رسوب معلق اهمیت زیادی دارد. بنابراین، نیاز فزاینده ای به اطلاعات قابل اعتماد در مورد منشأ رسوبات ریزدانه ی حمل شده توسط رودخانه ها وجود دارد. هدف از این مطالعه، منشأیابی رسوبات معلق با استفاده از ویژگی های ژئوشیمیایی با استفاده از بسته Fingerpro نرم افزار R در کاربری/ پوشش های مختلف اراضی حوضه ی آبخیز واز در استان مازندران است. در پژوهش حاضر 30 نمونه خاک از کاربری های مختلف اراضی شامل جنگل، مرتع، اراضی کشاورزی و همچنین، اراضی کناره های آبراهه به عنوان منابع تولید رسوب و یک نمونه رسوب معلق در خروجی حوضه برداشت شده و ویژگی های ژئوشیمیایی نمونه های خاک و رسوب شامل 59 عنصر با استفاده از دستگاه ICP-OES GBC Integra اندازه گیری شد. سپس، ردیاب های پایا و مناسب از بین 59 عنصر، برای منشأیابی رسوبات معلق با استفاده آزمون های آماری دامنه، کروسکال والیس و تحلیل تابع تفکیک، در بسته ی Fingerpro نرم افزار R شامل K، Li، P، V، Cr، Fe، Cu، Ga، Ge، Rb، Sb، Ba، Nd، Ta و Wانتخاب شد. همچنین، نتایج تفکیک سهم کاربری ها/پوشش های اراضی در تولید رسوب معلق با شاخص نکویی برازش 68/80 نشان داد سهم اراضی کشاورزی، مرتع، جنگل و کناره های آبراهه به ترتیب 18/0، 90/7، 69/5 و 21/86 درصد است. در نهایت، سهم ویژه ی هر منبع در تولید رسوب معلق به ازای هر هکتار نیز محاسبه شد و نتایج نشان داد کناره های آبراهه و جنگل با سهم ویژه 513/0 و 0007/0 درصد به ازای هر هکتار به ترتیب بیشترین و کمترین مشارکت را در تولید رسوب معلق در هر هکتار دارند. نتایج همچنین نشان داد سهم ویژه ی اراضی کنار آبراهه به ترتیب 62/320، 61/394 و 85/732 برابر سهم ویژه ی کاربری های کشاورزی، مرتع و جنگل است. نتایج منشأیابی با روش ژئوشیمیایی در این بررسی، اطلاعات ارزشمندی درباره ی سهم منابع تولید رسوب معلق به منظور اجرای برنامه های مدیریتی برای حفاظت خاک و آب در اختیار مدیران و برنامه ریزان قرار می دهد.

کشاورزی بیشترین سهم از کل مصرف آب در سراسر جهان را به خود اختصاص داده است. در بین غلات مصرف و تقاضای زیاد گندم در سراسر جهان، آن را به یک محصول استراتژیک تبدیل کرده است. به دلیل زیاد بودن سطح زیر کشت آن در دنیا، میزان آب مصرف شده برای تولید گندم به طور قابل ملاحظه ای می تواند روی کل آب مصرف شده در بخش کشاورزی تأثیر بگذارد و تهدیدی جدی برای دسترسی به منابع آب باشد. این مطالعه با هدف ارزیابی کمبود آب در تولید گندم در ایران با تأکید بر چارچوب ردپای آب در سطح کشور طی دوره ی آماری 1387 تا 1398 صورت گرفته است. نتایج حاصل از مطالعه ی حاضر نشان داد سهم ردپای آب آبی، سبز و خاکستری به ترتیب 76/71، 87/15 و 11/13 درصد از کل ردپای آب در تولید محصول گندم فاریاب و 55 و 34/38 درصد سهم ردپای آب سبز و خاکستری در گندم دیم در ایران را تشکیل می دهد. همچنین، نتایج نشان داد میانگین شاخص تنش آبی تولید گندم در سطح کشور 6/0 است که محدوده ی تغییرات مکانی این شاخص از 01/0 در گیلان تا 01/3 در اردبیل در شمال کشور متغیر است. بیشترین میزان شاخص خودکفایی آب (کمترین شاخص وابستگی) مربوط به استان خراسان شمالی، خوزستان و فارس با مقدار متوسط 70 درصد و کمترین میزان شاخص خودکفایی مربوط به استان گیلان (2 درصد)، مازندران 9 و تهران 16 درصد (بیشترین شاخص وابستگی) است. مطالعه ی حاضر برای تصمیم گیری در مورد مدیریت پایدار منابع آب برای تولید گندم در ایران بسیار راه گشاست.

در این پژوهش نیاز آبی زیست محیطی تالاب امیرکلایه در سه سناریوی خشکسالی، نرمال و ترسالی با هدف رسیدن به شرایط حداقل، قابل قبول و مطلوب برآورد شد. برای انجام این کار، ابتدا تعیین طبقات خشکسالی در سال های مختلف براساس شاخص SPI محاسبه شد. در مرحله ی بعد، مقادیر کمبود آب تالاب با شبیه سازی دوره ی آماری بلندمدت معادله ی بیلان، منابع آب در دسترس و تطبیق آن با شرایط اکولوژیکی هدف گذاری شده، در جهت تأمین نیاز آبی تالاب امیرکلایه در سناریوهای مختلف به دست آمد. نتایج نشان داد در شش ماهه ی اول سال آبی و در شرایط خشکسالی با تأمین حدود 62/0 میلیون مترمکعب کمبود آب، نیاز آبی برای شرایط اکولوژیکی حداقل تأمین خواهد شد در صورتی که در شرایط نرمال و ترسالی کمبود آبی وجود نخواهد داشت. در حالی که در شش ماهه ی دوم سال آبی و در شرایط خشکسالی نرمال و ترسالی به ترتیب به مقدار 65/3، 54/3 و 68/2 میلیون مترمکعب، تیرماه به عنوان بحرانی ترین ماه، تالاب با کمبود آب مواجه است. با بررسی آبدهی نهر سیدعلی اکبری نتیجه شد که فقط در شش ماهه ی اول سال آبی می توان از این منبع برای تأمین آب تالاب استفاده کرد. حجم آب قابل برداشت از این نهر حدود 7/4 میلیون مترمکعب برآورد شد. همچنین، در شرایط نرمال و ترسالی نیز می توان با افزایش ظرفیت ذخیره ی مخزن تالاب مقدار 5/1 میلیون مترمکعب آب را ذخیره کرد و از طریق افزایش راندمان حدود 55/0 میلیون مترمکعب در مصرف آب صرفه جویی کرد.

با استفاده از شاخص مطلوبیت زیستگاه می توان به طور بالقوه توزیع زیستمندان را در اکوسیستم پیش بینی کرد یا به بیان دیگر، همبستگی آن ها را با فاکتورهای محیطی نشان داد. با بررسی رابطه ی بین شاخص مطلوبیت زیستگاه و آشیان اکولوژیک در یک گونه، می توان یافته های مهمی از جنبه های عملکردی تئوری آشیان اکولوژیک و رقابت درون گونه ای به دست آورد. در این مطالعه، با استفاده از داده های ریخت سنجی سنتی و خوشه بندی k-میانگین، گروه بندی 103 نمونه از ماهیان گونه ی ماهی سفید رودخانه ای نمک (Squalius namak) بر اساس دو گروه ماهیان کوچک و بزرگ انجام شد. برای محاسبه ی شاخص مطلوبیت زیستگاه از روش ناپارامتری هموارسازی هسته ای به منظور ترسیم رابطه بین هر متغیر محیطی و تعداد ماهیان در هر ایستگاه استفاده شد. سپس، یک معادله ی چند جمله ای بر داده های پیش بینی شده توسط هموارها، برازش داده شد. نسبت مساحت مشترک زیر نمودار به مساحت کل به عنوان همپوشانی آشیان اکولوژیک تعیین شد. در نهایت، با رگرسیون خطی رابطه ی بین مقدار شاخص شایستگی هر پارامتر و مقدار همپوشانی آشیان اکولوژیک حاصل از همان پارامتر برای دو گروه بررسی شد. ارتفاع و شیب خط دو رگرسیون خطی با آنالیز کوواریانس بررسی شدند. نتایج نشان داد اختلاف معنا داری در ارتفاع و شیب خط دو رگرسیون برازش داده وجود نداشت که نشان دهنده ی اثر تغییرات یکسان شاخص مطلوبیت زیستگاه بر مقدار همپوشانی آشیان اکولوژیک نمونه های کوچک و بزرگ ماهی سفید رودخانه ای است. میانگین مقدار همپوشانی آشیان اکولوژیک نمونه های کوچک و بزرگ 52 درصد بود. احتمال می رود پارامترهای دیگری از نظر ایجاد رقابت مؤثر باشند.

نیاز به انرژی برقابی و توسعه ی کشاورزی در بالادست حوضه ی آبریز رودخانه ی هیرمند میزان آب ورودی به منطقه ی سیستان را به صورت چشم گیری کاهش داده که نتیجه ی آن کاهش نیاز زیست محیطی و افزایش دوره ی خشکی تالاب بین المللی هامون بوده است. این مسئله باعث کاهش حجم آب هامون های سیستان و خشک شدن بخش زیادی از آن ها در سال های اخیر شده است. به دلیل وجود بادهای 120روزه و موقعیت تالاب صابوری، یکی از تالاب های سه گانه ی هامون، این تالاب توسط برخی محققان به عنوان یکی از منشأهای گرد و غبار در منطقه معرفی شده است. در این تحقیق کاهش اثرات گرد و غبار بر اثر افزایش سطح آبی با کمک تصاویر ماهواره ای بررسی شد. به منظور بررسی دقیق موضوع و برآورد میزان نیاز تخصیص آب برای کاهش گرد و غبار، سطح پوشش آب در تالاب صابوری ایران با استفاده از شاخص آب تفاضلی نرمال شده (NDWI) در 113 تصویر ماهواره ای از سال 1388 تا 1397 محاسبه و روزهای گرد و غبار در شهر زابل از ایستگاه هواشناسی استخراج شد. با بررسی روزهای گرد و غبار ماهیانه ی شهر زابل و پوشش سطح آب ماهیانه در تالاب، مشاهده شد که هیچ نوع همبستگی بین دو پارامتر یادشده وجود ندارد و پوشش تالاب هامون صابوری اثری بر میزان گرد و غبار شهر زابل نمی گذارد. همچنین در سال های 1392 و 1397 کمترین سطح آب و کمترین ماندگاری آب در تالاب اتفاق افتاده و تنها سطحی معادل 150 کیلومتر مربع سطح پوشش آب بوده است.

تخریب اکوسیستم های آبی، افت کیفیت آب شهری و کمبود آب موجب شد تا کشورها به استفاده از منابع آبی نامتعارف روی آوردند. در حال حاضر، منابع آب شهرهای پرجمعیت مانند تهران بر اثر مصرف و برداشت بیش از حد با کاهش شدید مواجه شده است. در این تحقیق، کانال آب الهیه منطقه ی 3 تهران به عنوان مطالعه ی موردی برای بررسی طرح بازچرخانی و استفاده ی مجدد از آب کانال انتخاب شد. تحقیق حاضر به بررسی فرایند برداشت، تصفیه و سپس استفاده ی مجدد آب کانال شهری با هدف آبیاری بخشی از فضای سبز منطقه ی 3 تهران پرداخته است. داده های مورد استفاده در این تحقیق به روش مشاهده ی میدانی برداشت شده و تجزیه و تحلیل ها در یکی از آزمایشگاه های معتمد محیط زیست انجام شده است. برخی از مهم ترین نتایج کیفیت آب به صورت زیر است: بیشترین احتمال آماری کلی فرم گوارشی 1100 در 100 میلی لیتر بوده، این مقدار نشان دهنده ی آلودگی میکروبی است. وجود نمک های سدیمی موجب کاهش نفوذپذیری آب در خاک می شود و عامل بازدانده ی رشد گیاهان است، میانگین میزان سدیم آب این کانال، 34 میلی گرم بر لیتر بوده که از حد آستانه تجاوز کرده است. میانگین مقدار BOD5 و COD به ترتیب 38 و 72 میلی گرم بر لیتر بوده است که از نظر استاندارد EPA این مقادیر بیشتر از حد مجاز است. همچنین، نتایج آزمایش فلزات سنگین نشان داد بور با میانگین 52 ppb از حد آستانه تجاوز کرده است و محدودیت شدید در آبیاری ایجاد می کند. در نهایت، نتایج آزمایش نمونه های آب کانال، نشان داد با انجام مراحل مختلف تصفیه از جمله تصفیه ی فیزیکی، پیشرفته و گندزدایی، این آب جهت استفاده ی مجدد آماده سازی می شود. همچنین، نتایج این مطالعه نشان داد استفاده از آب کانال الهیه برای آبیاری فضای سبز موجب کاهش فشار بر سفره ی آب زیرزمینی می شود، چرا که در حال حاضر 560 مترمکعب در روز از چاه فخار برداشت می شود که در صورت جایگزین کردن آب کانال الهیه این مقدار در سفره ی آب زیرزمینی به صورت ذخیره باقی خواهد ماند.

هدف از پژوهش حاضر، ارزیابی عملکرد شبکه ی زهکشی و گره های سیل گیر در دوره ی پایه (1980 2020) و تحت تأثیر تغییر اقلیم برای دوره ی بازگشت های 25 و 50 ساله در قسمت مرکزی منطقه ی 6 تهران است. نتایج حاصل از واسنجی و صحت سنجی مدل نشان از انطباق مناسب بین داده های مشاهداتی و شبیه سازی شده را دارد، به طوری که مقدار ضریب (NS) در مرحله ی واسنجی برای رویداد اول تا سوم به ترتیب 77/0، 72/0 و 64/0 و این ضریب در مرحله ی اعتبارسنجی برای دو رویداد به ترتیب 72/0 و 70/0 به دست آمد. پس از تأیید دقت مدل، ارزیابی شبکه ی زهکشی برای دوره ی بازگشت 25 و 50 ساله صورت گرفت. نتایج نشان داد با افزایش دوره ی بازگشت در دوره ی پایه و آینده در برخی مجاری سیلاب رو و گره های شبکه ی زهکشی پرشدگی و سیلاب وجود دارد، طوری که تعداد گره های سیل گیر در دوره ی پایه (1980 2020) و تحت تأثیر تغییر اقلیم سناریوی RCP2. 6 و RCP8. 5 (2021 2050) برای دوره ی بازگشت 25 ساله به ترتیب 10، 13 و 15 است و تعداد گره های سیل گیر در دوره ی پایه (1980 2020) و تحت تأثیر تغییر اقلیم سناریوی RCP2. 6 و RCP8. 5 (2051 2100) برای دوره ی بازگشت 50 ساله به ترتیب 12، 17 و 19 است. افزایش ابعاد کانال ها و اجرای روش های (LID) یک راه حل عملیاتی برای رفع مشکل بالازدگی است.

مدیریت پایدار رودخانه ها نیازمند ساخت و بهره برداری از سدهایی است که جریان محیط زیستی را برای حمایت از اکوسیستم رودخانه ی پایین دست فراهم کند. بیشتر سدهای ایران رژیم طبیعی جریان را به شدت تغییر داده و باعث آسیب های محیط زیستی شده اند. هدف از این بررسی، ارزیابی تغییرات کمی پارامترهای هیدرولوژیکی جریان و مؤلفه های محیط زیستی رودخانه ی جاجرود در بازه ی پایین دست سد لتیان بوده است. در این بررسی، از شاخص تغییرات هیدرولوژیکی و محدوده ی رویکرد تغییرپذیری برای تحلیل داده های بلند مدت جریان در دوره ی 70 ساله (1326 1396) استفاده شد. نتایج نشان می دهد درجه ی تغییرات تعداد 24 متغیر جریان در دامنه ی زیاد تا متوسط است، که نشان دهنده ی تغییرات زیاد هیدرولوژیکی رودخانه ی جاجرود است. متوسط، بیشینه و کمینه ی جریان در همه ی ماه های سال به ترتیب 57، 94 و 21 درصد کاهش یافته است. درجه ی تغییر کل پارامترهای هیدرولوژیکی در این بازه 51 درصد بوده است. مقدار و مدت رخدادهای حدی جریان کاهش داشته است؛ به طوری که جریان های کمینه و پایه بیشترین تغییر را داشته، و کمترین تغییر مربوط به جریان های بیشینه بوده است. همچنین، احداث سد باعث حذف سیلاب های بزرگ و کاهش سیلاب های کوچک شده است. نتایج نشان می دهد اهداف RVA در دوره ی پس از احداث سد لتیان تأمین نشده و شرایط محیط زیستی رودخانه آسیب شدید دیده است. براساس شاخص های اکوهیدرولوژیکی، بازتوانی محیط زیست جاجرود در بازه ی پایین دست سد نیازمند آزادسازی کمینه ی جریان مورد نیاز ماهانه در دامنه ی 3/2 تا 8/33 مترمکعب بر ثانیه و به طور متوسط 5/6 مترمکعب بر ثانیه است.

این تحقیق با هدف بررسی تأثیر دوره های خشکسالی هیدرولوژیکی بر میزان هدایت الکتریکی آب، در ایستگاه های منتخب حوضه ی جنوبی رودخانه ی کرخه انجام شد. برای بررسی روند داده ها از آزمون من کندال و برای تعیین نقاط شکست در روند داده ها از آزمون پتیت استفاده شد. نتایج آزمون پتیت برای پارامتر هدایت الکتریکی بیانگر شکست در روند داده ها طی سال های 1375 و 1376 در ایستگاه های مختلف بود. بررسی داده ها نشان داد هدایت الکتریکی در رودخانه ی کرخه روند افزایشی داشته است. این افزایش با کاهش شدید دبی، ناشی از خشک سالی های متوالی در رودخانه ی کرخه همراه بوده است. همچنین، روند شاخص خشک سالی SDI همواره با روند افزایش EC در رودخانه ی کرخه همراه نبوده است. به علاوه، افزایش هدایت الکتریکی در ایستگاه های پایین دست سد کرخه، احتمالاً بیشتر به دلیل کاهش دبی ناشی از تنظیم دبی توسط سد بوده است. با مشاهده ی نقطه ی شکست در سری زمانی دبی و هدایت الکتریکی در سال 1376، مشاهده شد که بروز خشک سالی و در نتیجه، افزایش شوری پیش از آبگیری سد کرخه رخ داده است. همچنین، در سال های پس از بهره برداری از سد تغییرات هدایت الکتریکی در ایستگاه های عبدالخان و پای پل فاقد روند قابل توجهی است. به نظر می رسد در سال های پس از بهره برداری، سد کرخه تنها عامل مؤثر بر بروز روند افزایش هدایت الکتریکی در ایستگاه های واقع در پایاب نبوده و افزایش بروز خشکسالی و افزایش مصارف در مناطق بالادست هم بر کاهش دبی و در نتیجه، افزایش شوری کرخه ی جنوبی مؤثر بوده اند.

روند تخریب اراضی در کشورهای در حال توسعه رو به افزایش بوده است. تغییرات اقلیم و کاربری اراضی در استان فارس در چند دهه ی گذشته روند تخریب و بیابان زایی را دوچندان کرده است. در تحقیق حاضر از داده های ماهواره ای برای بررسی تغییرات زمانی و مکانی پوشش گیاهی و ارتباط آن با تغییرات اقلیمی در نمونه های اقلیمی استان فارس در سال های 2000 تا 2020 بهره گرفته شد. روند زمانی تغییرات این متغیرها با آنالیز روند من-کندال و برای تعیین زمان تغییر و همبستگی مکانی به ترتیب از آزمون پتیت و آزمون همبستگی پیرسون استفاده شد. روند تغییرات NDVI در اقلیم های خشک و فراخشک رو به افزایش و نقطه ی تغییر از سال 2010 به بعد بوده است. بر این اساس، می توان انتظار داشت به این معنا که در بیشتر مناطق فارس کاهش نسبت بارش به تبخیر بالقوه (افزایش تبخیر) رخ داده و روند تخریب رو به افزایش خواهد بود. بارش فاقد روند و دمای سطح زمین رو به کاهش است. الگوی مکانی روند NDVI و بارش در بیش از 70 درصد منطقه افزایشی (جنوبی) و AI و LST در بیش از 65 درصد منطقه (مرکزی) در حال کاهش است. بررسی همبستگی مکانی تغییرات NDVI با متغیرهای LST، بارش و AI نشان داد در مناطق مختلف اقلیمی نوع رابطه و قدرت همبستگی متفاوت بوده است. قوی ترین روابط همبستگی در اقلیم های فراخشک سرد در شمال شرق و مدیترانه ای معتدل که در شمال غرب استان واقع شده است، دیده شد.