پژوهش های آبخیزداری
سال:1399 | دوره:33 | شماره:1 (پیاپی 126) |تعداد مقالات:7

هدف از این پژوهش مدل سازی کردن مکانی حساسیت زمین لغزش با الگوریتم یادگیری ماشین جنگل تصادفی و اولویت بندی کردن عامل های موثر بر وقوع آن در آبخیز سد رئیسعلی دلواری است. نقشه ی پراکنش زمین لغزش های منطقه با بازدیدهای صحرایی و بانک اطلاعات زمین لغزش های کشور تهیه شد. در مجموع از 279 زمین لغزش شناخته شده 70% (195) آن برای مدل سازی و 30% (84) مانده برای ارزیابی مدل به کاربرده شد. لایه های اطلاعاتی ارتفاع، جهت شیب، درجه ی شیب، انحنای سطح، انحنای نیمرخ، شاخص رطوبت پستی وبلندی، فاصله از شبکه ی آب راه، تراکم زه کشی، فاصله از گسل، فاصله از جاده، زمین شناسی و شاخص تفاضلی پوشش گیاهی بهنجار شده انتخاب شد. مدل جنگل تصادفی بر اساس ارتباط بین متغیر وابسته (زمین لغزش ها) و متغیرهای مستقل (عامل های موثر) در نرم افزار R و با بسته ی نرم افزاری Random Forest اجرا، و نقشه ی حساسیت زمین لغزش تهیه شد. مدل با به کاربردن منحنی تشخیص عمل کرد نسبی و 30% از داده های لغزشی به کاربرده نشده در فرآیند مدل سازی ارزیابی شد. نتایج ارزیابی نشان دهنده ی دقت عالی مدل جنگل تصادفی 0/983 (3/98%) بود. اولویت بندی عامل های موثر اهمیت درجه ی شیب، ارتفاع، انحنای نیمرخ، فاصله از جاده و واحدهای سنگ شناسی را نشان داد. بنابراین به نظر می رسد که نقشه ی حساسیت زمین لغزش تهیه شده ممکن است نقش بسزایی در تصمیم گیری های مدیران برای آمایش کردن سرزمین و مدیریت کردن جامع آبخیز سد رئیسعلی دلواری داشته باشد.

گسترش خشک سالی ها ذاتاً ناحیه یی است. شرایط بحرانی در دوره های خشکی زمانی اتفاق می افتد که کم بود شدید منابع آبی به مدت طولانی در منطقه ی وسیعی رخ بدهد. بنابراین، بررسی منطقه یی خشک سالی و نه ایستگاهی آن، سبب به دست آوردن درک کامل تری از این پدیده می شود. این پژوهش با هدف تحلیل منطقه یی خشکسالی های آب شناختی استان آذربایجان شرقی در بازه ی زمانی 45 ساله (95-1351) و بررسی 25 ایستگاه آب سنجی با توزیع مکانی مناسب در این استان اجرا شد. شناخت مناطق همگن آب شناختی در استان آذربایجان شرقی با روش تجزیه ی خوشه یی سلسله مراتبی در نرم افزار SPSS بر مبنای متغیرهای مستقل مساحت، محیط، طول آب راه اصلی، شیب آب راه اصلی، تراکم زه کشی، ضریب شکل حوزه، مجموع شبکه ی آب نمود (هیدروگرافی)، شیب متوسط وزنی حوزه، بیشینه، کمینه، میانگین ارتفاع حوزه و طول آن انجام شد. تحلیل فراوانی و برازش توزیع احتمال متغیرهای وابسته (مدت و شدت دوره های خشک سالی آب شناختی) بر مبنای دوره ی بازگشت دو ساله به تفکیک برای هر ایستگاه آب سنجی انجام شد. تحلیل عاملی با روش PCAدر نرم افزار SPSS انجام شد. مناسب بودن داده ها برای تحلیل عاملی با ضریب KMO ارزیابی گردید. مقدار این ضریب برای داده ها 546/0 برآورد شد، که بیانگر مناسب بودن داده ها برای تحلیل عاملی بود. نتیجه ی تحلیل عاملی نشان داد که محیط، ارتفاع و شکل آبخیز به ترتیب 40/13، 26/42 و 13/12، و در مجموع 79/68% در تبیین پراش متغیرها موثر است (بیش ترین نقش را در پهنه بندی دارد). نتیجه ی تحلیل منطقه یی با وایازی گام به گام نشان داد که فراسنجه های محیط، ارتفاع متوسط و ضریب شکل آبخیز نقش تعیین کننده یی در برآوردکردن شدت و مدت خشک سالی ها با دوره ی بازگشت دوساله در استان آذربایجان شرقی دارد. در کم بود ایستگاه های آب سنجی در بیش تر آبخیزهای استان، رابطه های منطقه یی آورده شده در این تحقیق می تواند در برآوردکردن مشخصه های خشک سالی های آب شناختی آبخیزهای بی داده ی مشاهده یی روان آب سطحی به کار رود.

فرسایش یکی از عمده ترین عامل های اتلاف آب و خاک است. دلیل اصلی ناموفقیت در مهارکردن فرسایش ممکن است کم بودن آگاهی از این پدیده و شناخت آن باشد. ارزش خاک فراوان است و جابه جاشدن اجزای تشکیل دهنده ی آن مشکل های بعدی درپی دارد، بنابراین معضل فرسایش باید ریشه یابی و مهار شود. لازم است که حساسیت سازندها به فرسایش مشخص کرده شود تا بتوان به وسیله ی آن فرسایش پذیری سازندهای مختلف را مشخص کرد. در این پژوهش توان رسوب زایی سازندهای حوزه ی خانقاه سرخ ارومیه را با دستگاه شبیه ساز باران مدل BSTF بررسی شد. در هریک از سازندها رسوب خاک در دو شدت بارندگی 40 و 50 میلی متر بر ساعت و در دو شیب 13-0 و 25-13% اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که بیش ترین و کم ترین میزان رسوب به ترتیب در سازند OML (آهکی ریفی معادل قم) (107/4گرم) و سازند CM (آمیزه ی تکتونیکی) (4 گرم) ایجاد شده است. سازند OML به دلیل به همراه داشتن لایه ی آهک رسی که مقاومت متوسط تا ضعیفی در مقابل فرسایش دارد، باعث تولید بیش ترین رسوب شده است، و کم ترین رسوب در سازند CM است که مقاومت بسیار زیادی در مقابل فرسایش دارد.

پیش بینی کردن خشک سالی نقش مهمی در طراحی و مدیریت کردن منابع طبیعی، سامانه های منابع آب و تعیین کردن نیاز آبی گیاه دارد. از سوی دیگر، تبدیل موجک یکی از روش های نوین و بسیار موثر در تجزیه کردن پیام ها و مجموعه های زمانی است. در این تحقیق پیام شاخص بارش معیار (SPI) با موجک مادر تجزیه کرده، و نتیجه ی آن ورودی مدل های شبکه ی عصبی مصنوعی و برنامه ریزی بیان ژن گرفته شد. برای پیش بینی کردن خشک سالی شبکه های عصبی مصنوعی شناسنده ی چندلایه، تابع پایه یی شعاعی، برنامه ریزی بیان ژن، شبکه های عصبی مصنوعی-موجک شناسنده ی چندلایه، تابع پایه یی شعاعی، و برنامه ریزی بیان ژن-موجک به کاربرده شد. داده های بارندگی از ایستگاه هواشناسی بیدستان با دوره ی داده برداری 44 ساله در آبخیز شور استان قزوین گرفته شد. وضعیت رطوبتی با شاخص بارندگی به معیارشده در دوره ی سه ماهه محاسبه کرده شد. برای تخمین مقدار شاخص بارندگی به معیارشده در هر بازه ی زمانی، اندازه های زمان های پیش تر به کاربرده شد. نتیجه ها نشان داد که از میان 6 مدل بررسی شده، برنامه ریزی بیان ژن-موجک با دقت بیش تری شاخص بارش معیار و وضعیت خشک سالی کوتاه مدت را پیش بینی می کند. در بهترین حالت نیز اندازه ی شاخص های R2، RMSE، MAE و NS در مرحله ی صحت سنجی برای مدل WA-GEP به ترتیب 0/911، 0/037، 0/022 و 0/845 بود.

آب زیرزمینی یکی از مهم ترین و حیاتی ترین منابع طبیعی در منطقه های خشک و نیمه خشک است. هدف از این پژوهش شناختن منطقه هایی که توان آب زیرزمینی دارد، و اولویت بندی کردن عامل های مؤثر بر آن است. در این پژوهش 14 شاخص تأثیرگزار بر توان آب زیرزمینی شامل شیب، ارتفاع، جهت شیب، انحنای پستی وبلندی، فاصله از آب راه، تراکم زه کشی، فاصله از گسل، تراکم گسل، شاخص رطوبت پستی وبلندی، موقعیت پستی وبلندی، سختی پستی وبلندی، سنگ شناسی، کاربری زمین، و موقعیت شیب نسبی به کاربرده شد. به روش تصادفی 30% از مجموع 145 چشمه در گروه داده های اعتبارسنجی و 70% آن در گروه داده های آموزش گذاشته شد. برای اولویت بندی کردن عامل های مؤثر و پهنه بندی کردن توان آب زیرزمینی در آبخیز پیرانشهر روش بیشینه ی آنتروپی و مدل MaxEnt با بهره گیری از ArcGIS، و برای ارزیابی کردن مدل منحنی تشخیص عمل کرد نسبی (ROC) به کاربرده شد. نتیجه ها نشان داد که توان آب زیرزمینی در 33/6% حوزه ی آبخیز، بیش تر در مرکز آبخیز، است. بر اساس نمودار جکنایف لایه های شاخص رطوبت پستی وبلندی، ارتفاع، سنگ شناسی (ماسه سنگ و پلمه سنگ)، سختی پستی وبلندی، موقعیت پستی وبلندی، و شیب به ترتیب مهم-ترین عامل های تأثیرگزار بر توان آب زیرزمینی بود. سطح زیر منحنی (AUC) نشان دهنده ی دقت 93% (عالی) روش بیشینه ی آنتروپی در مرحله ی آموزش، و 81% (خیلی خوب) در مرحله ی اعتبارسنجی برای شناختن منطقه های دارنده ی توان آب زیرزمینی بود. نتیجه ی این پژوهش ممکن است در مدیریت کردن آب زیرزمینی آبخیز پیرانشهر در رویارویی با افزایش جمعیت به کار برده شود.

دشت هشتگرد از آبخیز ساوجبلاغ با اقلیم خشک و نیمه خشک یکی از دشت هایی است که برداشت آب زیرزمینی از آن در سال های اخیر افزایش چشم گیری یافته، به طوری که در 5 سال اخیر بیش از 5 متر افت داشته، و به نظر می رسد که نقش عامل های مدیریتی در این دشت مهم است. در این مقاله برای یافتن اثر بارندگی و شرایط اقلیمی بر نوسان های تراز آب زیرزمینی داده های بارندگی 6 ایستگاه باران سنجی و 21 چاه مشاهده یی در دوره ی داده برداری 1371 تا 1390 به کاربرده شد. دوره های متوالی خشک سالی هواشناسی و آب شناختی با دو شاخص بارش بمعیار (SPI) و شاخص بمعیار تراز ایست آبی آب زیرزمینی (SWI) در مقیاس های زمانی 6، 9، 12، 18، 24 و 48 تهیه شد. به دلیل این که توزیع مجموعه ی داده های بارندگی و تراز ایست آبی آب زیرزمینی بهنجار نیست، آزمون ناسنجه یی من– کندال برای تعیین کردن روند داده های هواشناسی و تراز ایست آبی به کاربرده، و نشان داده شد که روند شیب تراز آب زیرزمینی در همه ی ماه های دوره کاهشی بود. بررسی همبستگی بین این دو شاخص تأخیر زمانی 24 ماهه بین خشک سالی هواشناسی و آب شناختی را نشان داد. شاخص SPI6 نیز نشان داد که بیش ترین خشک سالی در دوره ی خشکی در نیمه ی دوم سال 1375 رخ داد. نقشه های پهنه بندی خشک سالی با روش IDW در مقیاس زمانی 24 ماهه نشانگر روی دادن خشک سالی های شدید در جنوب حوزه است. در برخی جا ها در منطقه، بین خشک سالی اقلیمی و آب شناختی تأخیر زمانی دو ساله بود. آگاهی از این مسأله می تواند به مدیران و برنامه ریزان برای مدیریت کردن بهینه ی منابع آب کمک زیادی کند.

ارزیابی توزیع مکانی تغذیه در منطقه های کارستی نقش مهمی در مدیریت و حفاظت از منابع آبی دارد. به دلیل پیچیدگی شرایط طبیعی و حرکت آب در منطقه های کارستی، چگونگی تغذیه در آبخوان های کارستی پیچیده است و به کاربردن روش های مرسوم اندازه گیری تغذیه در ناحیه های کارستی نتیجه ی رضایت بخشی نداشته است. کارست لوپ روشی جدید برای تهیه کردن نقشه ی توزیع مکانی تغذیه و محاسبه کردن میانگین تغذیه در حوزه است. هدف از این پژوهش مدل سازی کردن توزیع مکانی تغذیه با روش کارست لوپ در آبخیز تنگ خوش استان بوشهر است. نقشه ی پهنه بندی منطقه های تغذیه با روش کارست لوپ در نرم افزار ArcGIS تهیه و برای ارزیابی کردن دقت آن در یافتن محل های تغذیه، نتیجه با نقشه ی زمین ریخت شناسی کارست سطحی، و ارتفاع محل های تغذیه ی برآوردشده با شیب ارتفاعی ایزوتوپی مقایسه کرده شد. شیب ارتفاعی ایزوتوپی با محتوای ایزوتوپی نمونه های بارش و ارتفاع محل های نمونه برداری در دوره ی 1396-1395 ترسیم کرده شد. بررسی نقشه ی رقومی تغذیه با روش کارست لوپ نشان داد که تغذیه در 45% از مساحت حوزه بیش از 60% است، و این محل ها بر سازندهای آهکی منطبق است و بیش ترین تراکم رخساره های کارستی در آن است. ارتفاع محل های تغذیه ی چشمه های دوین سرمستان، گنوی و تنگ خوش با شیب ارتفاعی ایزوتوپی به ترتیب 395، 376 و 429 متر برآورد کرده شد (در طبقه ی 550-350)، و نقشه ی توزیع مکانی تغذیه ی به دست آمده با روش کارست لوپ نشان داد که بر طبقه ی بیش ترین تغذیه (76 تا 86%) منطبق است. مقایسه ی نقشه ی تغذیه ی روش کارست لوپ با ارتفاع محل های تغذیه ی چشمه ها با شیب ارتفاعی ایزوتوپی نشان داد که کارآیی روش کارست لوپ در شناختن محدوده ی بیش ترین تغذیه، و مدل سازی توزیع مکانی تغذیه در آبخیز تنگ خوش پذیرفتنی است.