اکوهیدرولوژی
سال:1397 | دوره:5 | شماره:1 |تعداد مقالات:21

امروزه تخلیه ی آب های زیرزمینی و جایگزین نشدن آنها، یکی از مشکلات بزرگ محسوب می شود. تغذیه ی مصنوعی آبخوان، یکی از راه حل های اصلی این بحران است. دشت فتویه در بخش مرکزی شهرستان بستک و در استان هرمزگان قرار گرفته است. هدایت الکتریکی آب های سطحی در ایستگاه کهورستان واقع در منطقه، در کلیه ی ماه های بررسی شده بسیار نامناسب است، به طوری که این آب ها نه تنها برای شرب بلکه برای کشاورزی نیز مناسب نیستند. بنابراین، آب های زیرزمینی منبع تأمین آب منطقه به شمار می روند. با وجود افت آب های زیرزمینی نیاز به تغذیه ی مصنوعی آبخوان دشت فتویه احساس می شود. بنابراین، در تحقیق حاضر مناطق مناسب تغذیه ی مصنوعی شناسایی شد. شاخص های مطرح در این تحقیق شامل نُه پارامتر هیدروژئولوژی و ارتفاعی می شود که هر یک از آنها در قالب نقشه در محیط GIS ارائه شد. در این تحقیق سعی شده است با استفاده از سامانه ی اطلاعات جغرافیایی و روش تاپسیس فازی سلسله مراتبی و تاپسیس فازی تحلیل شبکه ای، لایه های اطلاعاتی مختلف ایجاد و تلفیق شوند تا مکان های مناسب برای اجرای تغذیه ی مصنوعی در دشت فتویه شناسایی و اولویت بندی شوند. نتایج نشان داد مناطق جنوبی دشت پتانسیل زیادی برای تغذیه ی مصنوعی دارند. در عین حال روش تاپسیس فازی تحلیل شبکه ای نتایج بهتری را ارائه داد.

با توجه به اهمیت فراسنج های اقلیمی، به ویژه بارندگی و تأثیر آن بر منابع آب، این تحقیق با هدف بررسی خشکسالی هواشناسی و تأثیر آن بر منابع آب زیرزمینی دشت کرمان طی دوره ی زمانی 18 ساله (1375 1392) انجام شد و مقادیر شاخص بارش استاندارد در ایستگاه باران سنجی کرمان و شاخص منبع آب زیرزمینی دشت، در مقیاس های زمانی چندگانه (1، 3، 6، 9، 12، 18، 24 و 48 ماهه) به دست آمد. نتایج آزمون همبستگی بین شاخص منبع آ ب زیرزمینی و شاخص بارش استاندارد طی دوره ی زمانی مطالعه شده بدون تأخیر زمانی و نیز با تأخیر زمانی یک تا 12 ماهه نشان داد شاخص منبع آ ب زیر زمینی، شش و 18 ماهه با بارش استاندارد، 48 ماهه با ضریب همبستگی 628/0 و 631/0 بدون تأخیر زمانی و شاخص منبع آب زیرزمینی، 48 ماهه با شاخص بارش استاندارد همین دوره با تأخیر زمانی شش ماهه ضریب همبستگی 686/0 دارد. بررسی مدل رگرسیونی نشان داد حداکثر 57 درصد تغییرات شاخص منبع آب زیر زمینی (48 ماهه) توسط شاخص بارش استاندارد (48 ماهه با تأخیر زمانی شش ماهه) قابل تبیین و توجیه است. این مهم به تأثیر سایر عوامل از جمله برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی بر افت سفره ی آب زیرزمینی و میزان شاخص منبع آب زیرزمینی مرتبط است. نقشه ی هم افت سطح آب زیرزمینی نشان دهنده ی افت سطح آب زیر زمینی در سطح دشت به طور متوسط 20 متر و بالاآمدگی سطح آب زیر زمینی در محدوده ی شهر کرمان به میزان 14 متر در دوره ی آماری مطالعه شده است.

هدف از این پژوهش، بررسی روند تغییرات کیفی در رودخانه های حوضه ی کشکان است. فرض بر این است که در دراز مدت رودخانه ها با عبور از شهرها و منابع آلودگی، به تدریج کیفیت خود را از بالا دست به سمت پایین دست حوضه از دست می دهند. به این منظور روند تغییرات کیفی طولانی مدت در دو سرشاخه ی کشکان (خرم آباد و هرود) ارزیابی شد؛ برای تعیین روند یابی داده ها از آزمون من کندال استفاده شد. برای بررسی کیفیت آب با استفاده از نرم افزار AqQA، دیاگرام شولر برای هر ایستگاه استخراج و تحلیل شد. برای بررسی کیفیت آب از نظر کشاورزی اطلاعات مورد نیاز به دیاگرام ویل کاکس منتقل و دسته بندی آب مشخص شد. در همه ی ایستگاه ها روند دبی منفی و برای بیشتر شاخص های کیفی آب روند مثبتی مشاهده شد. نتایج نشان داد در هر دو سرشاخه پارامترهای کیفی آب کاهش یافته است. تغییرات کیفی آب پس از پیوستن دو سرشاخه ی خرم آباد و هرود به یکدیگر، در ایستگاه پلدختر بررسی شد. در ایستگاه پلدختر بسیاری از پارامترها در محدوده ای بین مقدار آنها در دو سرشاخه قبل از پیوستن قرار گرفتند، اما در برخی از آنها نیز این قانون نقض شد و در ایستگاه پلدختر افزایش یافتند. با توجه به کاهش دبی و افزایش بسیاری از پارامترهای کیفی، فرض اولیه اثبات شد.

در شرایط وقوع سیل در رودخانه های آبرفتی با مقطع مرکب، به دلیل تبادل جریان بین مقطع اصلی و دشت های سیلابی، محاسبه ی دبی سیلاب به کمک روش های معمول با خطای زیادی همراه است. در این مقاله از روش جدیدی به نام برنامه ریزی بیان ژن چندمرحله ای برای محاسبه ی دبی کل جریان در مقاطع مرکب مستقیم استفاده شده است. برای مدل سازی از سه متغیر بدون بعد شامل عمق نسبی جریان، پارامتر کوهیرنس مقطع مرکب و دبی جریان نسبی محاسباتی به عنوان پارامترهای ورودی و از دبی جریان نسبی مشاهداتی به عنوان پارامتر خروجی استفاده شد. با استفاده از 402 داده ی هیدرولیکی و هندسی از 31 مقطع مرکب آزمایشگاهی و صحرایی، روابط صریحی برای محاسبه ی دبی کل جریان در مقاطع مرکب استخراج شد. میانگین خطای نسبی این روش در مراحل واسنجی و صحت سنجی به ترتیب حدود 2/10 و 6/11 درصد به دست آمد. این میزان خطا نسبت به خطای معادله ی مانینگ (3/19 درصد)، دقت بسیار بهتر روش برنامه ریزی بیان ژن چندمرحله ای را نشان می دهد. بنابراین، کاربرد این روش در محاسبه ی دبی سیلاب رودخانه های با مقطع مرکب توصیه می شود. همچنین، می توان با استفاده از تلفیق این ایده با محاسبات پروفیل سطح آب رودخانه ها و نیز روندیابی سیل، دقت محاسبات طراحی خاکریزهای کنترل سیل را افزایش داد.

رودخانه ها جزء کوچکی از آب های جاری جهان هستند و به عنوان یکی از منابع اساسی تأمین آب برای مصرف در کشاورزی، شرب و صنعت مطرح اند. هدف از این پژوهش بررسی کیفیت آب سه ایستگاه (زوات، والت و رودبارک) واقع در حوضه ی رودخانه ی سردآبرود استان مازندران طی سال های آبی 1358 تا 1394، با استفاده از شاخص کیفیت آب (CWQI) و همچنین نرم افزار Aquachem است. در این پژوهش برای محاسبه ی شاخص از پارامترهایی نظیر کلسیم، منیزیم، پتاسیم، سدیم، کلراید، سولفات، هدایت الکتریکی و اسیدیته استفاده شد. با توجه به نتایج پژوهش، ایستگاه زوات برای مصرف شرب در رتبه ی نسبتاً خوب و برای مصرف آبیاری و احشام در رتبه ی عالی و در همه ی مصارف دو ایستگاه والت و رودبارک در رتبه ی بد قرار داشتند. همه ی ایستگاه های رودخانه ی سردآبرود برای مصرف آب در آبزی پروری و تفریح و سرگرمی در شرایط بد قرار داشته و تقریباً در همه ی موارد به تصفیه نیاز داشتند. با توجه به تجزیه و تحلیل های صورت گرفته، بهترین و بدترین کیفیت آب به ترتیب مربوط به ایستگاه زوات، والت و رودبارک بود. همچنین، تیپ و رخساره ی آب در این رودخانه با استفاده از نرم افزار Aquachem تیپ بی کربنات-سدیمی تشخیص داده شد.

یافتن مناسب ترین ورودی ها برای شبکه ی عصبی و همچنین تعداد مناسب ورودی برای آن یکی از چالش هایی است که همواره محققان با آن روبه رو هستند. اغلب، بهترین ساختار برای شبکه ی عصبی نیز به صورت آزمون و خطا مشخص می شود و درنهایت با تعریف چند ورودی خاص مدل های مختلفی تولید و بررسی می شوند. در این تحقیق به مدل سازی کیفی جریان رودخانه ی گادارچای با استفاده از شبکه ی عصبی مصنوعی پرداخته شده و دو مدل و برای هر مدل چهار سناریو تعریف شد. در هر دو مدل پارامتر هدف مقدار هدایت الکتریکی بوده است. ورودی های مدل اول (ANNa) را پارامترهایی تشکیل می دهند که بیشترین همبستگی را با پارامتر هدف (EC) داشته اند. در مدل دوم (ANNb) مناسب ترین پارامترهای ورودی با استفاده از الگوریتم جامعه ی مورچگان (ACO) مشخص شد. معیارهای به کار رفته در این تحقیق شامل معیارهای میانگین مربعات خطا (MSE)، مجموع مربعات خطا (SSE)، نش ساتکلیف و ضریب همبستگی بوده است. نتایج نشان داد بهترین مدل ANNa، مدل ANNa2 با مقدار MSE برابر 0017/0 است. ورودی های این مدل مجموع کاتیون ها، سختی کل و کلسیم است. بهترین مدل ANNb، مدل ANNb3 با مقدار MSE برابر 0012/0 است. ورودی های این مدل درصد سدیم، pH و سختی کل است. همچنین، نتایج نشان داد استفاده از الگوریتم جامعه ی مورچگان برای یافتن بهترین پارامترهای ورودی سبب افزایش کارایی شبکه ی عصبی در قسمت صحت سنجی و تست در مدل ANNb نسبت به مدل ANNa می شود. طبق نتایج به دست آمده به جای آزمون و خطا در یافتن بهترین ورودی ها برای شبکه ی عصبی می توان به عنوان گام نخست از پارامترهایی استفاده کرد که بیشترین همبستگی را با پارامتر هدف دارند؛ اما پارامترهایی که با پارامتر هدف همبستگی زیادی دارند، لزوماً بهترین ورودی ها برای شبکه نیستند. همچنین، نتایج نشان داد از الگوریتم ACO می توان به عنوان روشی برای انتخاب متغیرهای ورودی استفاده کرد و عملکرد شبکه ی عصبی را بهبود بخشید.

تجزیه و تحلیل کمی پارامترهای مورفومتریک ابزار بسیار مفیدی در ارزیابی فرایندهای تشکیل دهنده ی فرم زمین، اولویت بندی حوضه های آبخیز از نظر حساسیت به فرسایش به منظور حفاظت از منابع آب و خاک و مدیریت منابع طبیعی در سطح حوضه ی آبخیز است. هدف از این پژوهش، اولویت بندی و طبقه بندی زیرحوضه ها از نظر حساسیت به فرسایش با استفاده از پارامترهای مورفومتریک و روش های تصمیم گیری چندمعیاره به کمک ابزار GIS و RS است. به این منظور ابتدا مدل رقومی ارتفاعی با استفاده از داده های فرکانس پایین راداری PALSAR از منطقه تهیه شد، سپس 17 زیرحوضه در محیط ArcGIS10. 2 استخراج شد. پس از پیش پردازش و آماده سازی مدل رقومی ارتفاعی 14 پارامتر مورفومتریک شامل چهار پارامتر مورفومتریک شکلی (ضریب شکل، ضریب کشیدگی، ضریب گردی، ضریب فشردگی)، دو پارامتر خطی (نسبت انشعاب، طول جریان)، پنج پارامتر فضایی (تراکم زهکشی، میزان بافت زهکشی، ثابت نگهداشت آبراهه، فراوانی آبراهه، ضریب نفوذ) و سه پارامتر توپوگرافیک (نسبت ناهمواری، مقدار عددی ناهمواری، شیب) استخراج شد. به منظور آنالیز کمی پارامترهای مورفومتریک از مدل های تصمیم گیری چندمعیاره ی TOPSIS, SAW و VIKOR استفاده شد و در نهایت با استفاده از شاخص های درصد تغییرات و شدت تغییرات، مدل ها ارزیابی شد. نتایج به دست آمده از ارزیابی پارامترهای مورفومتریک با استفاده از روش AHP نشان داد پارامترهای نسبت انشعاب، شیب و تراکم زه کشی به ترتیب با کسب (227/0، 174/0، 135/0) امتیاز بیشترین تأثیر را در فرسایش پذیری و هدررفت منابع طبیعی داشته اند. ارزیابی مدل ها نشان داد مدل VIKOR با دقت بیشتری نسبت به مدل های دیگر به اولویت بندی و طبقه بندی زیرحوضه ها پرداخته است. بر اساس نتایج به دست آمده از مدل برتر، زیرحوضه های دو، 15 و 17 به ترتیب با کسب (994/0، 645/0، 626/0) امتیاز در وضعیت بحرانی بسیار زیاد قرار گرفته اند و بقیه ی زیرحوضه ها نیز در وضعیت بحرانی زیاد قرار گرفته اند و به انجام عملیات آبخیزداری به منظور حفاظت از منابع آب و خاک نیاز دارند.

فرونشست زمین پدیده ای به وجودآمده از عوامل هیدرولوژیکی، هیدروژئولوژیکی و ژئوتکنیکی است که در بیشتر دشت های ایران مشهود است. در این پژوهش، چارچوبی جامع (GARDLIF) برای شناسایی مناطق فرونشست احتمالی در یک آبخوان معرفی شده است. برای ارزیابی روش ارائه شده، آبخوان دشت سلماس انتخاب شد که با بحران فرونشست زمین مواجه است. پس از تهیه ی لایه های رستری پارامترهای GARDLIF و رتبه بندی آنها، مدل سازی آسیب پذیری فرونشست در آبخوان دشت سلماس انجام شد و نقشه ی آسیب پذیری فرونشست به دست آمد. نتایج به دست آمده از مدل سازی کارایی زیاد روش جدید پیشنهادی را در پتانسیل یابی مناطق مختلف از نظر وقوع فرونشست زمین نشان می دهد. براساس نتایج به دست آمده بیشترین امکان وقوع فرونشست مربوط به مناطق اطراف قره قشلاق (شمال شرق دشت سلماس) است که با نتایج مطالعات قبلی انجام شده مطابقت دارد. برای بررسی میزان تأثیرپذیری هریک از پارامترهای مدل GARDLIF، تحلیل حساسیت حذف نقشه اجرا شد. بیشترین تغییر در شاخص آسیب پذیری با حذف پارامترهای پمپاژ (D) و کاربری اراضی (L) با میانگین تغییرات به ترتیب 62/1 و 5/1 درصد اتفاق می افتد. پارامترهای محیط آبخوان (G) و ضخامت آبخوان (I) نیز به علت رتبه های زیاد آنها در قسمت بزرگ آبخوان حساسیت و تغییر پذیری زیادی دارند. کم اثرترین پارامتر، فاصله از گسل (F) با میانگین شاخص تغییر پذیری 4/0 درصد است. با به کارگیری روش پیشنهادی در این تحقیق، می توان مناطق مستعدتر از نظر فرونشست زمین را شناسایی کرد تا با مدیریت صحیح از وقوع فرونشست زمین و تأثیرات مخرب آن جلوگیری شود.

داده های بارش پایگاه های واکاوی شده ی اقلیمی به دلیل شبکه بندی منظم و پوشش مکانی و زمانی زیاد در همه ی نقاط، برای انجام پژوهش هایی مانند پیش بینی اقلیمی، مدل سازی تغییر اقلیم، مدیریت منابع آب و مدل سازی هیدرولوژیکی، به خصوص در مناطق بدون داده های مشاهداتی، کاربردهای زیادی دارند. از این رو، در این پژوهش، شبیه سازی هیدرولوژیکی با بهره گیری از مدل SWAT و پایش مکانی خشکسالی با استفاده از شاخص SPI و SDI در منطقه ی دریاچه ی مهارلو و ارزیابی دقت زمانی مکانی پایگاه داده ی ملی اسفزاری در مقایسه با ایستگاه های مشاهداتی به عنوان مرجع روی این گستره ی مکانی ارزیابی شد. یافته های به دست آمده از شبیه سازی رواناب روی گستره ی واکاوی شده بیان کننده ی دقت بسیار زیاد این پایگاه در مقایسه با مقادیر رواناب شبیه سازی شده توسط ایستگاه های مشاهداتی است. ضریب تبیین و کارایی نش به طور متوسط دقت 6/0 را در شبیه سازی از خود نشان داده اند. دقت پایگاه داده ی یادشده در فصول سرد و بارانی بسیار بیشتر از فصل گرم سال است. در ماه های پربارش ضریب همبستگی حدود 85/0 و شاخص POD بیش از 9/0 را نشان می دهد. همچنین، از آنجا که دقت برآورد پایش خشکسالی در این پایگاه طی بازه ی زمانی واکاوی شده بسیار زیاد است، می توان گفت که از این پایگاه داده می توان به عنوان یک پایگاه قابل اعتماد و جایگزین در شبیه سازی رواناب و خشکسالی برای مناطقی بهره گرفت که سری های زمانی بارش همراه با کمبودهای آماری هستند.

در این پژوهش تأثیرات تغییر اقلیم بر تراز آب زیرزمینی در آبخوان گتوند عقیلی بررسی شد. به این منظور شبیه سازی آب زیرزمینی با استفاده از مدل MODFLOW در محیط GMS برای یک دوره ی 10 ساله (1381 1391) انجام شد. مقادیر خطای RMSE به دست آمده از واسنجی مدل برای یک دوره ی شش ساله در دو حالت ماندگار و غیرماندگار به ترتیب برابر با 751/0 و 852/0 متر و میزان میانگین ضریب همبستگی 82/0 برای دوره ی چهارساله ی صحت سنجی به دست آمد. سپس، برای مطالعه ی تأثیر تغییر اقلیم روی سطح آب زیرزمینی از خروجی 10 مدل AOGCM تحت سناریوی انتشار RCP8. 5 مربوط به آخرین گزارش ارزیابی IPCC، برای شبیه سازی پارامترهای اقلیمی استفاده شد. به این منظور دوره ی 1971 2000 به عنوان دوره ی پایه و 2015 2024 به عنوان دوره ی پیش بینی انتخاب شد. در نهایت، پنج سناریو ی اقلیمی (در سطوح ریسک 1/0، 25/0، 50/0، 75/0 و 90/0) برای دوره ی آتی تولید شد. سپس، نوسانات سطح آب زیرزمینی تحت این سناریو های مختلف تغییر اقلیم تعیین شد. بر اساس نتایج در سطح ریسک 1/0 بیشترین میزان افت آبخوان ( 8/1 متر) و در سناریویی سطح ریسک 90/0 افزایش سطح آب زیرزمینی به میزان 43/0 متر طی 10 سال 2015 2024 پیش بینی شد.

اقدامات اجرایی در زمینه ی کنترل بیابان زایی باید بر شناخت وضعیت فعلی بیابانی شدن و شدت آن متکی باشد. با توجه به این موضوع، در تحقیق حاضر بررسی تخریب بیابان زایی آبخوان واقع در دشت های بم نرماشیر و رحمت آباد (استان کرمان) با استفاده از مدل IMDPA و سامانه ی اطلاعات جغرافیایی انجام شد. در این پژوهش با استفاده از شاخص های کمی (افت سطح آب زیرزمینی)، کیفی )هدایت الکتریکی (EC)، کلر (Cl) و نسبت جذب سدیم ((SAR) و میزان فرسایش خاک محدوده ی آبخوان، به بررسی کلاس خطر بیابان زایی پرداخته شد. هر شاخص کلاس بندی شده و نقشه ی تخریب آن ترسیم شد. در نهایت، نقشه ی تخریب کلی منطقه با درنظرگرفتن بیشترین محدودیت در شاخص های کیفی به دست آمد. برای صحت سنجی مدل از روش های خوشه بندی وارد و K-means استفاده شد. در نهایت، نتایج به دست آمده از این تحقیق نشان داد از نظر تخریب بیابان زایی حدود 81/90 درصد و 61/8 درصد آبخوان به ترتیب در وضعیت خطر شدید و بسیارشدید قرار دارد که 5/62 درصد از نتایج مدل IMDPA توسط روش های خوشه بندی معنا دار گزارش شد.

در دشت بهبهان طی چند سال اخیر، به دلیل مدیریت نامناسب برداشت از منابع آب سطحی و زیرزمینی، سطح ایستابی بالا آمده است و سبب بروز مشکلاتی همچون پدیده ی آب گرفتگی در منطقه ی شهری شده است. از جمله عوامل تأثیرگذار در وقوع این پدیده، توسعه ی شبکه های آبیاری و زهکشی در سطح گسترده ای از منطقه ی مطالعه شده است. برای ارزیابی این موضوع، از آمار درازمدت (سال های آبی 1382 1383 تا 1394 1395) سطح آب زیرزمینی چاه های مشاهده ای و میزان آب ورودی به شبکه های آبیاری موجود در منطقه استفاده شد. با استفاده از این داده ها، هیدروگراف معرف، نقشه های هم عمق، هم تراز و نقشه های افت و خیز دشت بهبهان در قسمت های مختلف آن بررسی شدند. نتایج نشان داد نوسانات سطح آب زیرزمینی دشت بهبهان و ذخیره ی آن به آب ورودی از شبکه های آبیاری بستگی دارد و از میان شبکه های آبیاری منطقه ی مطالعه شده، شبکه ی بنه باشت در مقایسه با شبکه های آبیاری مارون جنوبی و شمالی کارکرد مؤثرتری را در تغذیه ی آبخوان دشت بهبهان و بالاآمدگی سطح آب زیرزمینی آن دارد.

بررسی نیاز آبی در طراحی سیستم های آبیاری و تأمین مصرف آب در کشاورزی اهمیت دارد. مطالعه ی حاضر با هدف برآورد و تعیین الگوی فضایی نیاز آبی درخت سیب با استفاده از آمار ایستگاه های هواشناسی طی سال های 1364 تا 1392 در مناطق کشت درخت سیب در ایران انجام شد. ابتدا تبخیر – تعرق مرجع سالانه براساس مدل فائو، پنمن– مانتیث برآورد شد، در ادامه نیاز آبی مراحل رشد درخت سیب تابستانه ی گلاب کهنز و سیب پاییزه ی رد دلیشز مشخص شد. نتایج به دست آمده از محاسبه ی ETo سالانه و نیاز آبی مراحل رشد با استفاده از نرم افزار ArcGIS10. 2 به صورت الگوی فضایی برای هر واریته مشخص شد. نتایج نشان داد میزان ETo سالانه در مناطق شمال شرق و نیمه ی جنوبی محدوده ی کشت سیب به بیش از 2 هزار میلی متر می رسد. درختان سیب تابستانه ی گلاب کهنز نسبت به واریته های پاییزه ی رد دلیشز نیاز آبی کمتری دارند و مرحله ی میانی رشد در درختان سیب بیشترین نیاز آبی را دارد. تغییرات مکانی تبخیر – تعرق و نیاز آبی درخت سیب بیشتر ناشی از عامل ارتفاع از سطح دریاست. از شمال به جنوب و از غرب به شرق مناطق کشت درخت سیب در ایران، میزان نیاز آبی افزایش می یابد. مناطق شمال شرق و دامنه های مجاور نواحی داخلی ایران و همچنین نواحی جنوبی در مناطق کرمان و یزد در مناطق کشت درختان سیب، تبخیر – تعرق سالانه و نیاز آبی دارند، بنابراین انتخاب واریته های با نیاز آبی کمتر در این مناطق مهم است.

به منظور ارزیابی کمی اثر فعالیت های مختلف آبخیزداری بر ترسیب و ذخیره ی کربن، نمونه برداری از پوشش گیاهی، لاشبرگ و خاک برای هر یک از تیمارها در 10 منطقه از حوضه ی مطالعه شده، که معرف تغییرات و نوسانات خاک و پوشش گیاهی بود، به روش سیستماتیک-تصادفی با استفاده از 10 ترانسکت و 100 پلات صورت گرفت. نتایج نشان داد در همه ی تیمارها خاک بیشترین تأثیر را در ترسیب کربن اکوسیستم دارد. لاشبرگ کمترین مشارکت را در بین اجزای سهیم در ترسیب کربن کل در همه ی تیمارها داشته است. علوفه کاری و کپه کاری به ترتیب با 152 و 148 کیلوگرم در هکتار بیشترین و تیمار بذرپاشی با 74 کیلوگرم در هکتار کمترین ترسیب کربن توسط لاشبرگ را داشته اند. در نهایت، نتایج این تحقیق نشان داد مراتع طبیعی، که وضعیت خوبی از نظر پوشش گیاهی و خاک دارند، در هر دو عمق خاک و همچنین به طور کلی (خاک+ بیوماس گیاهی+ لاشبرگ) با 84/647 تن در هکتار تا عمق 50 سانتی متری خاک بیشترین و سدهای سنگی ملاتی با 35/169 تن در هکتار تا عمق 50 سانتی متری خاک کمترین مقدار ترسیب کربن کل را دارند.

وضعیت آتی منابع آب متأثر از تغییرات اقلیم در هر منطقه است و شبیه سازی بارش-رواناب برای دوره های آینده سهم مهمی در مدیریت منابع آب خواهد داشت. تغییر اقلیم می تواند توسط مدل گردش عمومی جوّ و سناریوهای مختلف اقلیمی شبیه سازی شود. در این تحقیق، اثر تغییرات اقلیم بر رواناب، بارش، دما و منابع آب منطقه ی زیارت استان گلستان بررسی شد. از مدل گردش عمومی جوّ HadCM3 تحت سناریوهای اقلیمی A1B، A2 و B1 برای سه دوره ی آتی 2011 تا 2030، 2046 تا 2065 و 2080 تا 2099 استفاده شد. برای ریزمقیاس نمایی خروجی های مدل HadCM3، مدل ANFIS به کار برده شد. نتایج آزمون t در سطح اعتماد 95 درصد نشان داد هیچ اختلاف معناداری بین نتایج مشاهده ای و شبیه سازی شده وجود ندارد. مقادیر پیش بینی شده بیان کننده ی افزایش دما به مقدار 32/0 تا 77/1 درجه ی سانتی گراد است و کاهش میزان بارندگی نیز برای دوره های آتی به میزان 60/1 تا 46/31 میلی متر خواهد بود. در ادامه، داده های به دست آمده به همراه نقشه ی شماره ی منحنی (CN) و خصوصیات فیزیوگرافی زیرحوضه، به دست آمده از نرم افزار ArcGIS، به عنوان ورودی به مدل HEC-HMS وارد شد تا دبی در دوره های اقلیمی آینده شبیه سازی شود. نتایج نشان می دهد در هر سه سناریوی افق های 2020، 2055 و 2090، دبی پیک و حجم سیلاب کاهش یافته است و در هر سه افق یادشده، بیشترین کاهش مربوط به سناریوی A2 است. درصد کاهش دبی پیک و حجم تخلیه برای هر سناریو به ترتیب 72/1 و 83/1، 06/3 و 07/3، 43/4 و 48/4 برای دوره های آتی به دست آمد. نتایج اجرای مدل، بیان می کند که آبگیری مناسبی در پشت مخازن صورت نمی گیرد. در نهایت، برای حل این مسئله راهکارهایی ارائه شد.

دریاچه ی ارومیه در سال های اخیر به دلیل کاهش جریانات ورودی آب از زیرحوضه های خود با کاهش شدید حجم آب مواجه شده است. یکی از دلایل خشکی مستمر این دریاچه تغییرات اقلیمی و پدیده ی خشکسالی است. دو رودخانه ی زرینه رود و سیمینه رود از مهم ترین زیرحوضه های دریاچه ی ارومیه هستند و بیش از نیمی از ورودی آب دریاچه را تأمین می کنند. در این میان، شناخت ابعاد مختلف پدیده ی خشکسالی و خصوصیات آماری آن مهم است و نخستین قدم در بررسی و مدیریت منابع آب حوضه و درک بهتر دلایل خشکی دریاچه ی ارومیه به شمار می آید. هدف از این پژوهش، بررسی رفتار اقلیمی حوضه های بررسی شده از دیدگاه خشکسالی هواشناسی طی چهار دهه ی گذشته است. در این تحقیق وضعیت خشکسالی در دو حوضه ی زرینه رود و سیمینه رود توسط شاخص بارش استاندارد شده، SPI با استفاده از داده های بارش ماهانه ی 31 ایستگاه در دوره ی آماری 1350 1393 در مقیاس زمانی سالانه و ماهانه (یک تا 48 ماهه) بررسی شد. دوره های ترسالی و خشکسالی و همچنین مقادیر شاخص SPI در مقیاس های مختلف زمانی و به صورت منطقه ای استخراج شد. در نهایت، نقشه ی پهنه بندی شاخص بارش استانداردشده برای سال های واقع شده در دوره های مهم ترسالی و خشکسالی با استفاده از روش های زمین آماری (کریجینگ، کوکریجینگ و فاصله ی معکوس) تهیه و ارزیابی شد. بررسی شاخص SPI طی چهار دهه ی گذشته، نشان می دهد به طور کلی زیرحوضه های جنوبی دریاچه ی ارومیه پس از تجربه ی دو دوره ی ترسالی و یک دوره ی خشکسالی، در 70 درصد سال ها در شرایط نرمال به سر برده اند. پس از وقوع خشکسالی متوالی طی دوره ی 1377 1380 به رغم حاکمیت شرایط نرمال تا سال 1393، روند کاهشی تراز دریاچه ی ارومیه ادامه یافته است که نشان می دهد علاوه بر تأثیر شرایط اقلیمی و کاهش بارش ها، عوامل دیگری نظیر بهره برداری نامناسب و برداشت بیش از حد از منابع آبی در سال های اخیر عامل اصلی تشدید بحران در حوضه ی دریاچه ی ارومیه بوده است. مقایسه و ارزیابی روش های مختلف زمین آماری به منظور توزیع مکانی شاخص خشکسالی با استفاده از معیار RMSE نشان داد روش کریجینگ دقت زیادی برای پهنه بندی خشکسالی دارد.

دبی رودخانه ها به دلیل تغییرات درخور توجه زمانی و مکانی در مطالعات هیدرولوژی و برنامه ریزی مدیریت منابع آب اهمیت فراوانی دارد. در علوم مهندسی آب، سعی بر این است که با استفاده از سری زمانی داده های ثبت شده، اقدام به برآورد جریان رودخانه شود. افزایش دقت پیش بینی های یاد شده می تواند در برنامه ریزی دقیق تخصیص منابع آب مؤثر باشد. در این پژوهش از سه روش برنامه ریزی بیان ژن، روش حداقل مربعات ماشین بردار پشتیبان و شبکه ی عصبی موجکی برای برآورد جریان رودخانه ی تلوار در حوضه ی آبخیز قروه دهگلان استفاده شده و کارایی آنها مقایسه شد. به این منظور داده های 10 ساله ی دبی رودخانه (1381-1391) به منظور مدل سازی استفاده شد. برای مدل سازی با روش های یادشده، 75 درصد از داده ها به عنوان داده های آموزش و 25 درصد نیز به منزله ی داده های اعتبارسنجی مدل استفاده شدند. نتایج به دست آمده نشان داد پیش بینی مدل جریان با تأخیر دو روز قبل جریان در رودخانه در هر سه روش دقت قابل قبولی دارد، به طوری که معیار ضریب تبیین در مرحله ی اعتبارسنجی در بهترین مدل به ترتیب برای برنامه ریزی بیان ژن، ماشین بردار پشتیبان و شبکه ی عصبی موجک برابر با 94/0، 92/0 و 90/0 بودند. همچنین، مقایسه ی سه مدل نشان داد روش ماشین بردار پشتیبان نسبت به دو روش دیگر عملکرد بهتری دارد و نیز دقت پیش بینی در این مدل با افزایش تعداد تأخیرها به چهار و پنج روز قبل افزایش می یابد.

خشکسالی از گسترده ترین و مخرب ترین بلایای طبیعی است که با رخداد تغییر اقلیم پیچیده تر می شود. برای فراهم کردن یک دید کلی از شرایط خشکسالی، شاخص هایی برای پایش آن به طور گسترده استفاده می شوند. در این مطالعه، برای ارزیابی وضعیت خشکسالی آینده ی حوضه ی آبخیز تمر (بالادست سد گلستان)، ابتدا داده های روزانه ی خروجی مدل CanESM2 تحت سناریوهای RCP 2. 6 و RCP 8. 5 با استفاده از مدل SDSM برای دوره ی 2020-2049، ریزمقیاس و پیش بینی شدند. در ادامه، با استفاده از داده های پیش بینی شده و شاخص های خشکسالی SPI و SPEI، وضعیت خشکسالی در آینده بررسی شد. همچنین، آنالیز روند داده های دما و بارندگی، با استفاده از آزمون ناپارامتریک من-کندال انجام گرفت. نتایج آنالیز روند بیان کننده ی تغییرات ناچیز بارندگی و افزایش معنا دار دما در بیشتر سری های زمانی است. همچنین، عملکرد مدل SDSM برای پیش بینی داده های دما و بارندگی بسیار خوب ارزیابی شد و خروجی های آن نشان داد دما و بارندگی نسبت به زمان حال افزایش می یابند. نتایج شاخص SPI نشان داد در هر دو دوره ی پایه (1985 2014) و آتی (2020-2049)، بیشترین خشکسالی ها و ترسالی ها به ترتیب در اواخر و نیمه ی ابتدایی دو دوره رخ داده اند. از آنجا که در شاخص SPEI در مقایسه با شاخص SPI پارامترهای اقلیمی بیشتری علاوه بر بارندگی برای ارزیابی خشکسالی لحاظ می شود و با توجه به افزایش روند دما در دوره ی حال و آینده، می توان گفت که نتایج شاخص SPEI، واقعی تر و منطقی تر از نتایج شاخص SPI است به طوری که ارزیابی خشکسالی بر اساس شاخص SPEI، شرایط خشکسالی شدیدتری را نسبت به شاخص SPI نشان داد.

شبیه سازی باران یکی از روش های مهم برای اندازه گیری فرایندهای هیدرولوژیکی و فرسایش خاک است. ارزیابی سریع و قابلیت تکرار زیاد از مزایای استفاده از شبیه ساز باران است. شبیه ساز ساخته شده به وزن تقریبی 20 کیلوگرم قابلیت شبیه سازی باران با شدت های 8/2 تا 5/9 سانتی متر بر ساعت در سطح کرت آزمایشی با مساحت یک تا سه مترمربع را دارد. اندازه گیری قطر قطرات از روش های گلوله ی آردی و لکه ی رنگی به دست آمد. روش گلوله ی آردی به دلیل بیشتربودن ضریب تبیین انتخاب و نتایج آن بررسی شد. بیشترین ضریب یکنواختی (6/96 درصد) مربوط به شدت 3/8 سانتی متر بر ساعت و کمترین ضریب (6/90 درصد) مربوط به شدت 5/9 سانتی متر بر ساعت به دست آمد که بیشتر از حد قابل قبول است. دامنه ی قطر متوسط قطرات از 97/0 میلی متر در شدت 8/2 سانتی متر بر ساعت تا 22/1 میلی متر در 1/7 سانتی متر بر ساعت تغییر می کند که در محدوده ی باران های طبیعی قرار دارد. همچنین، دامنه ی تغییرات سرعت از 58/3 تا 21/4 متر بر ثانیه است. با توجه به مجموعه ویژگی های یادشده یک شبیه ساز باران قابل حمل بسیار مناسب با دقت قابل قبول برای مطالعات رواناب، نفوذپذیری، فرسایش و رسوب در صحرا ساخته شد.

آثار زیست محیطی انسان بر کره ی زمین در زمینه های مختلفی قابل بررسی است. یکی از زمینه هایی که اهمیت زیادی در کره ی زمین دارد، انتشار گاز دی اکسید کربن توسط انسان است. یکی از هزاران فعالیت بشر که به انتشار گاز دی اکسید کربن به محیط منجر می شود، فعالیت مربوط به تأمین آب مصرفی است. در این مقاله به بررسی حجم گاز دی اکسید کربن انتشاریافته ناشی از سیستم تأمین آب شرب شهر سپیدان پرداخته شده است. محدوده ی زمانی این پروژه یک سال بوده است. نتایج بررسی های این مطالعه نشان می دهد در شهر سپیدان از تعداد یک حلقه چاه با انرژی مصرفی 81318 کیلووات ساعت، یک چشمه با انرژی مصرفی 102234 کیلووات ساعت و ساختمان اداره ی آب و فاضلاب با انرژی مصرفی 5491 کیلووات ساعت، به ترتیب مقدار 48769-1067 و 3293 کیلوگرم دی اکسید کربن در سال تولید می شود. همچنین، نتایج این تحقیق نشان داد به ازای تأمین یک متر مکعب آب شرب در شهر سپیدان حدود 38 گرم دی اکسید کربن تولید می شود. نتایج این تحقیق نشان داد تأمین آب از چشمه در نقطه ای با ارتفاع بیشتر نسبت به همه ی مناطق شهر به دلیل توپوگرافی خاص شهر سپیدان، که به صورت پستی و بلندی های پرشیب است، نیاز به انرژی بسیار کمتری دارد و به دنبال آن آلودگی یا دی اکسید کربن کمتری منتشر می کند.

در حال حاضر، یک ابزار مهم برای شناسایی تغییرات زمین و پایش آنها علم سنجش از دور است. طبقه بندی تصاویر چندباندی یکی از تکنیک های مهم برای تفکیک واحدهای زمین است. هدف کلی تحقیق حاضر، طبقه بندی تصاویر ماهواره ای با بهره گیری از روش های هوش محاسباتی است. پدیده ی گرمایش جهانی، گسترش سدسازی، ذخیره ی آب در پشت سدها و بهره برداری بیش از حد از آب موجود برای کاربری های انسانی سبب خشک شدن دریاچه ها از جمله دریاچه ی بختگان شده است. به این منظور، در تحقیق حاضر تصاویر لندست سال های 1991، 2000، 2010 و 2017 دریاچه ی بختگان و محدوده ی اطراف آن گرفته شد. این تصاویر پس از انجام پیش پردازش ها و تصحیحات مورد نیاز، با روش نظارت شده ی بیشترین شباهت، براساس نمونه های آموزشی در چهار کلاس پهنه آبی، پوشش گیاهی، کوه و مناطق شهری طبقه بندی شد. سپس، همان تصویر با روش شبکه ی عصبی پرسپترون چندلایه در کلاس های یادشده طبقه بندی شد. در نهایت، برای هر دو روش ماتریس خطا استخراج شد و صحت کلی و ضریب کاپا محاسبه شد. صحت کلی برای سال 1991 به ترتیب برای روش بیشترین احتمال و شبکه ی عصبی 87 و 93 درصد و ضریب کاپا به ترتیب 86/0 و 90/0 محاسبه شد. بنابراین، با توجه به دقت بیشتر شبکه ی عصبی، تصاویر سال های 2000، 2010 و 2017 با این روش طبقه بندی شد. بعد از طبقه بندی به منظور ارزیابی آن، از Google Earth برای هر کلاس اطلاعاتی نمونه تست در نظر گرفته شد و صحت کلی و ضریب کاپا به ترتیب 89 درصد و 85/0 محاسبه شد. در نهایت، مساحت پهنه آبی به صورت چشمگیری کاهش یافته و به سایر کلاس ها افزوده شده است.