مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران
سال:1399 | دوره:14 | شماره:48 |تعداد مقالات:12

تداوم کمبود بارش نسبت به میانگین بلندمدت (خشکسالی هواشناسی)، باعث کاهش جریان آب رودخانه، افت تراز آب زیرزمینی و خشکسالی هیدرولوژیک می شود. هدف از این پژوهش، بررسی بهترین توابع توزیع تجمعی برای محاسبه خشکسالی بر اساس شاخص بارش استاندارد شده (SPI) و شاخص جریان سطحی استاندارد شده (SSI) است. در این پژوهش ضمن بررسی توابع توزیع تجمعی به پایش خشکسالی 5 ایستگاه مطالعاتی در استان تهران در بازه زمانی 1395-1364 در مقیاس سالانه پرداخته شده است. هم چنین مطالعة تطبیقی شاخص های خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیک در این استان نیز مورد بررسی واقع گردید. نتایج نشان می دهند که مناسب ترین تابع توزیع تجمعی در ایستگاه درکه تابع لوگ لجستیک، در فیروزکوه و آبعلی تابع گاما، در نمرود تابع فتیگ لایف و در شریف آباد تابع بتا می باشند. در بین ایستگاه ها با توابع مناسب یاد شده، ایستگاه درکه با بیشترین مقدار P-Value (996/0) و کمترین مقدار RMSE (916/0) بهترین برازش را با تابع لوگ لجستیک داشته است. هم چنین وجود تشابه در روند خشکسالی های منتج از دو شاخص مختلف نشان می دهد که شاخص هواشناسی و هیدرولوژیک کاملا بر هم منطبق می باشند، به عبارت دیگر منابع آب سطحی در استان تهران به شدت از بارش تاثیرپذیر است.

این مطالعه به منظور بررسی نقش ساختمان خاک در فرسایش پاشمانی در خاک های منطقه نیمه خشک انجام شد. فرسایش پاشمانی در چهار خاک با بافت مختلف( لوم رس سیلتی، لوم رس شنی، لوم سیلتی و لوم شنی) و در دو شرایط ساختمان خاک( با ساختمان طبیعی و بدون ساختمان) با استفاده از باران شبیه سازی شده با شدت 50 میلی متر بر ساعت به مدت 30 دقیقه در ظروف پاشمان به ارتفاع 10 و با قطر هشت سانتی متر اندازه گیری شد. ویژگی های فیزیکی خاک شامل میانگین قطر خاکدانه، پایداری خاکدانه، چگالی ظاهری و هدایت هیدرولیکی اشباع(Ks) در دو شرایط ساختمان خاک تعیین شدند. نتایج نشان داد که خاک لوم شنی بیش ترین حساسیت را به فرسایش پاشمانی داشت به طوری که فرسایش پاشمانی آن در اثر تخریب ساختمان خاک 52 درصد افزایش یافت. چگالی ظاهری، پایداری خاکدانه و هدایت هیدرولیکی اشباع به شدت در اثر تخریب ساختمان خاک دچار تحلیل شدند. ارتباط معنی داری بین تغییرات فرسایش پاشمانی و تغییراتKs در دو شرایط ساختمان خاک وجود داشت(05/0>P، 90/0=R2). در اثر تخریب خاکدانه های خاک، فرسایش پاشمانی با کاهش Ks افزایش یافت. این مطالعه نشان داد که در خاک هایی که با تخریب ساختمان، هدایت هیدرولیکی اشباع به شدت کاهش می یابد، افزایش شدیدی در فرسایش پاشمانی مشاهده می شود.

در مطالعه ویژگی های سنگ های کارستی، امروزه شناخت خصوصیات فیزیکی و شیمیایی سنگ جایگاه خاصی در تحقیقات دارد. با پی بردن به خصوصیات یاد شده می توان میزان گسترش کارست را در توده سنگ های انحلال پذیر مورد ارزیابی قرار داد. در این تحقیق به بررسی تغییرات فصلی بار رسوب انحلالی و تعیین سرعت انحلال پذیری سازندهای آهکی در حوزه های آبخیز خرم آباد، الشتر و بیرانشهر پرداخته شد. ابتدا با استفاده از دستگاه سیرکولاسیون سرعت انحلال پذیری سازندهای مورد مطالعه تعیین شد و در ادامه رسوب انحلالی هر حوزه آبخیز و بار محلول خروجی از حوزه های آبخیز تعیین گردید. نتایج نشان داد که بیشترین و کمترین میزان ثابت انحلال پذیری (k) به ترتیب متعلق به سازند های آسماری-شهبازان (6-10×27/1 متر بر ثانیه) و Omas )6-10×027/1 متر بر ثانیه) بود. همچنین نتایج نشان داد که بیشترین و کمترین بارانحلالی در عرصه های آهکی به ترتیب در حوزه های آبخیز خرم آباد و بیرانشهر مشاهده شده است که میزان آن در حوزه-های آبخیز خرم آباد، الشتر و بیرانشهر به ترتیب برابر 61/75، 56/47 و 49/44 هزار تن در سال بوده است.

در این مطالعه به منظور بررسی نصب تیغه در زیر لوله مستغرق در بستر رودخانه برای کنترل آبشستگی در اطراف آن، آزمایش هایی در یک فلوم آزمایشگاهی از جنس پلاکسی گلاس در مسیر مستقیم انجام گرفت. در این تحقیق با قراردادن یک لوله عمودی بر مسیر جریان به همراه تیغه در زیر آن، در دو حالت با وجود تیغه و بدون نصب تیغه اقدام به انجام یک سری آزمایش گردید. آزمایش ها با استفاده از چهار قطر مختلف، چهار شدت جریان متغیر و در چهار عرض تیغه متفاوت در حالت آب زلال انجام شد. در انتهای هر آزمایش عمق و طول آبشستگی در زیر لوله اندازه گیری شد. نتایج این تحقیق نشان داد در کلیه شرایط، نصب تیغه در زیر لوله مستغرق، عامل مؤثری در کاهش طول آبشستگی و افزایش عمق آبشستگی در زیر آن شده و استفاده از تیغه بطور متوسط باعث کاهش طول آبشستگی در زیر لوله حدود 21 درصد و افزایش عمق آبشستگی حدود 22 درصد نسبت به حالت بدون تیغه را نشان داد. همچنین بیش ترین عمق آبشستگی در شرایط توام لوله و تیغه در زیر آن، عرض تیغه 26/0 با قطر لوله 8/4 سانتی متر و عدد فرود 42/0، حدوداً 55 درصد بدست آمد.

منطقه پژوهشی در دشت آبرفتی تسوج، شمال دریاچه ارومیه قرار دارد. ارتفاع متوسط 1700متر با میانگین بارش 22 ساله حدود3/363میلیمتر بوده، متوسط دمای سالانه 65/10 درجه سانتیگراد است. بررسیهای نفوذ سطحی نهشتههای سیلابی از نظر پروژههای تغذیه مصنوعی آبخوان ها اهمیت دارد. در این پژوهش تغییرات نفوذپذیری خاک از حد کوهدشت تا حاشیه دریاچه با استفاده از سیلندرهای مضاعف اندازهگیری شده است. هدف طرح پایش نفوذپذیری در واحدهای ژئومورفولوژی دشت و جلگه است. نهشتههای کواترنر براساس لوگ زمین شناسی چاه های حفاری و مقاطع ژئوفیزیکی به Q1, Q2, Q3 تقسیم شدهاند که Q3 جوانترین نهشته کواترنر است. نتایج نشان داد نفوذ تجمعی و سرعت نفوذ پایه از دشتسر به دریاچه در حال کاهش بوده، تسلط کندوکاو بر نهشته گذاری را نشان میدهد. نهشتههای دشت تسوج دارای رس، ماسه و گراول بوده از جریانات سیلابی حکایت دارد. آنالیز بافت رسوبات شامل 13 درصد رس، 18 درصد سیلت و 69 درصد شن است. بیشترین مقدار سرعت نفوذ پایه با 5/8 سانتیمتر در ساعت مربوط به شمال دشت است. مقدار سرعت نفوذ پایه از ابتدای جلگه به سمت دریاچه از 3/1 سانتیمتر برساعت به حدود 22/0 کاهش یافته است. بافت رسوبی نهشته های این واحد 73 درصد شن و ماسه در بالادست جلگه و 46 درصد در حاشیه دریاچه است.

پوشش سنگ ریزه سطحی عاملی مهم در کنترل فرسایش شیاری خاک در مناطق کم آب و خشک، به ویژه در مناطقی که امکان استقرار پوشش گیاهی در اثر شوری و یا خشکی بیش از حد امکان پذیر نیست، شناخته می شود. بدین منظور، اثر پوشش های مختلف سنگ ریزه سطحی بر میزان رواناب و رسوب بررسی شد. به این منظور، 36 کرت با طول و عرض به ترتیب 20 و نیم متر در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه شهرکرد با شیب سه درصد احداث گردید. تیمارها شامل چهار سطح پوشش سنگ ریزه (صفر، 10، 20 و 30 درصد) و سه شدت جریان سطحی (5/2، 5 و 5/7 لیتر در دقیقه) در سه تکرار بودند، که در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که، میزان رواناب و رسوب با افزایش پوشش سنگ ریزه ای سطحی به ترتیب به صورت خطی و نمایی کاهش یافت (001/0˂ P). همچنین، نتایج نشان داد که، مقدار پوشش سنگ ریزه سطحی موثر در کاهش میزان رواناب و رسوب با افزایش مقدار جریان های سطحی متفاوت می باشد، به طوری که در جریان سطحی با دبی 5/2 و 5 لیتر در دقیقه، 20 درصد و برای جریان سطحی 5/7 لیتر در دقیقه، 30 درصد سنگ ریزه سطحی مناسب بود.

فرسایش بین شیاری طی مدت بارندگی به دلیل تغییر شرایط خاک می تواند تغییر کند. این پژوهش به منظور بررسی تغییرات زمانی فرسایش بین شیاری در خاک ها تحت شدت های مختلف باران انجام گرفت. برای این منظور آزمایش در سه خاک با بافت مختلف در سه شدت بارندگی تحت شیب 10 درصد در سه تکرار در مجموع با 27 واحد آزمایشی در قالب طرح کاملاً تصادفی انجام شد. فرسایش بین شیاری در فاصله زمانی یک دقیقه از آغاز رواناب در هر یک از واحدهای آزمایشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تفاوت های اساسی از نظر آستانه زمانی وقوع رواناب سطحی و فرسایش بین شیاری و نیز شدت وقوع آن ها بین شدت های مختلف باران وجود دارد (001/0>P). رابطه معنی دار بین مقدار فرسایش بین شیاری و شدت باران به دست آمد (96/0R2= و 01/0>P). فرسایش بین شیاری طی مدت بارندگی همسو با افزایش تولید رواناب سطحی افزایش یافت اما در زمان های پایانی (حدود 45 دقیقه)، روند وقوع فرسایش بین شیاری همسو با تولید رواناب سطحی نبود. به این ترتیب می توان نتیجه گرفت که وابستگی زمانی فرسایش بین شیاری به تولید رواناب سطحی در اوایل بارندگی تحت تأثیر مقدار تولید رواناب و در زمان های پایانی تحت تأثیر شرایط خاک از نظر موجودیت ذرات فرسایش پذیر است.

مکانیک انتقال رسوبات چسبنده متفاوت از رسوبات غیرچسبنده است. در تعیین نرخ فرسایش رسوبات غیرچسبنده از پارامتر های فیزیکی استفاده می گردد، در حالی که به علت ماهیت رسوبات چسبنده نرخ فرسایش آن ها به صورت رابطه ای با تنش برشی بستر با ضرایب ثابت مربوط به ویژگی هر نوع رسوب تعریف می گردند. در این تحقیق از اطلاعات آزمایشگاهی رسوبات چسبنده مصب رودخانه لویر استفاده شده است که پس از صحت سنجی نتایج در نرم افزار مایک، داده های آزمایشگاهی توسعه داده شدند تا بتوان با داده های بیشتر و شرایط هیدرولیکی متفاوت تری، پدیده فرسایش رسوبات را مورد مطالعه قرار داد. در ادامه نظر به تعداد پارامترهای متعدد مؤثر در پدیده فرسایش رسوبات، از شبکه عصبی برای ایجاد ارتباط میان داده ها استفاده گردید. پارامترهای استفاده شده در مدل شامل مؤلفه های جریان و مشخصه های رسوبات و سیال می باشند. به علت عملکرد بهتر شبکه عصبی این داده ها پس از بی بعدسازی مورد استفاده قرار گرفتند. ضریب همبستگی و میانگین قدر مطلق خطای داده ها در شبکه عصبی مورد استفاده به ترتیب 98/0 و 0036/0 به دست آمدند که بیان گر عملکرد مناسب شبکه بودند. در نهایت پس از انجام تحلیل حساسیت وزنی، پارامترهای V/√ (τ _y/ρ _w ) و ρ _s/ρ _w به ترتیب بعنوان مؤثرترین پارامترهای افزایش و کاهش نرخ فرسایش معرفی شدند.

خاک جهت تولید محصولات زراعی و مواد غذایی دارای اهمیت زیادی است. از مهم ترین بحران های زیست محیطی در رابطه با خاک پدیده هدررفت خاک بوده و حفاظت از آن بسیار مهم می باشد. در شرایطی که امکان استقرار پوشش گیاهی وجود ندارد استفاده از اصلاح کننده های خاک می تواند در کنترل هدررفت خاک مفید باشد. پژوهش حاضر با هدف بررسی تغییرات هدررفت خاک و غلظت رسوب با استفاده از نانورس محلول مونت موریلونیت با مقادیر سه، شش و نه گرم بر مترمربع و زغال زیستی با مقدار 160 گرم بر مترمربع روی خاک لومی-شنی انجام شد. آزمایش ها تحت شرایط آزمایشگاهی با استفاده از شبیه ساز باران با شدت 40 میلی متر بر ساعت در دانشگاه تربیت مدرس انجام شدند. نتایج نشان داد که نانورس محلول با مقدار نه گرم در مترمربع و زغال زیستی اثرات بیش تری بر تغییرات هدررفت خاک داشتند. تیمار موفق تر نانورس محلول توانست مؤلفه های هدر رفت خاک سطحی، غلظت رسوب سطحی، هدر رفت خاک زیرقشری و غلظت رسوب زیرقشری را به ترتیب 17/89، 41/87، 64/13 و 31/87 درصد کاهش دهد. هم چنین زغال زیستی توانست مؤلفه های هدر رفت خاک سطحی، غلظت رسوب سطحی، هدر رفت خاک زیرقشری و غلظت رسوب زیرقشری را با مقادیر به ترتیب 27/85، 64/63، 20/45 و 88/92 درصد کاهش دهد.

به منظور مدیریت حوزه های آبخیز، به ویژه در حوزه های کوهستانی که فاقد ایستگاه هیدرومتری به اندازه کافی هستند شبیه سازی پدیده های هیدرولوژیکی از اهمیت فراوانی برخوردار است. در این تحقیق از مدل SWAT برای شبیه سازی هیدرولوژیک حوزه اسکندری استفاده شد. واسنجی و اعتبارسنجی مدل به ترتیب برای دوره های 1385-1371 و 1394-1388 با استفاده از الگوریتم SUFI2 در نرم افزارSWAT CUP انجام شد. برای ارزیابی نتایج در مرحله واسنجی ضرایب R2، bR2 و NS به ترتیب برابر 76/0، 53/0و 76/0 و در مرحله اعتبارسنجی برابر 56/0، 29/0 و 52/0 حاصل گردید. نتایج آنالیز حساسیت 23 پارامتر موثر بر رواناب را نشان داد که شماره منحنی (CN2) بعنوان مهمترین پارامتر شناخته شد و همچنین پارامترهای ثابت تخلیه آب زیرزمینی، زمان تاخیر آب زیرزمینی و آب قابل دسترس خاک به ترتیب حساسیت بیشتری داشتند. شاخص ها و نمودارها برای شبیه سازی دبی رواناب ماهانه، نشان می دهد که مدل در مرحله واسنجی موفق تر عمل کرده است. همچنین مدل توانسته است زمان وقوع دبی اوج را به خوبی تعیین نماید ولی دبی های پیک را نسبت به مقادیر واقعی بیشتر تخمین زده است که علت این امر را می توان به چگونگی توزیع ایستگاه های باران سنجی و نحوه درون یابی بارندگی مرتبط دانست.

در این تحقیق، امکان استفاده ترکیبی از فیلترهای سنگ ریزه ای با پوشش پلاستیکی به منظور افزایش نفوذ آب و ذخیره رطوبت خاک در سامانه های سطوح آبگیر باران مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور پنج تیمار (با سه تکرار) شامل تیمار شاهد، سامانه با فیلتر سنگ ریزه ای و حذف پوشش گیاهی، سامانه بدون فیلتر سنگ ریزه ای و حذف پوشش گیاهی، سامانه نیمه عایق با فیلتر سنگ ریزه ای و سامانه نیمه عایق بدون فیلتر سنگ ریزه ای در نظر گرفته و در کلیه تیمارها نهال زردآلو کاشته شد. سپس میزان ذخیره رطوبتی خاک در هر یک از تیمارها توسط داده بردار رطوبت خاک در دو عمق20 و60 سانتی متری خاک ثبت شد. اطلاعات بدست آمده از طریق طرح آزمایش بلوک های کاملاً تصادفی مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج بررسی میانگین رطوبت خاک نشان داد که در بین تیمارها اختلاف معنی داری وجود دارد. در طول فصل رشد بیش ترین ذخیره رطوبت خاک مربوط به ماه های خشک سال (خرداد، تیر، مرداد و شهریور) و تیمار نیمه عایق با فیلتر سنگ ریزه ای بود. به عبارت دیگر، میزان رطوبت سامانه نیمه عایق با فیلتر سنگ ریزه ای به طور معنی داری بیشتر از سایر تیمارها بود. نتایج این تحقیق نشان داد که استحصال آب باران از طریق سطوح نیمه عایق و نفوذ آن توسط فیلتر سنگ ریزه ای راه کار مناسبی برای افزایش ذخیره رطوبتی خاک می باشد.

افزایش جمعیت و به دنبال آن تقاضا برای رفع نیازهای آبی، تامین مواد غذایی از جمله محدودیت هایی است که دنیای کنونی با آن روبرو است. وجود چنین روندی با منابع طبیعی محدود، نیازمند بهبود بهره بردار ی بهینه و مستمر از منابع قابل دسترس می باشد. مدیریت آبخیزداری یکی از راهکارهای مناسب برای رفع نیازهای غذایی و جلوگیری از پیامدهای اقتصادی بشمار می رود که آگاهی از میزان اثر بخشی هر نوع پروژه از جمله عملیات آبخیزداری برای مجریان طرح از اهمیت زیادی برخوردار است. ارزیابی اقتصادی این فعالیت ها به منظور اطلاع از نسبت سود به هزینه پروژه ها، امری ضروری می باشد. بدین منظور به بررسی و ارزیابی اقتصادی بندهای چند منظوره در کنترل سیل و رسوب حوزه های آبخیز در سطح استان خوزستان پرداخته ایم.