هیدروژئومورفولوژی
سال:1397 | دوره:5 | شماره:17 |تعداد مقالات:10

فرسایش یک پدیده ی طبیعی ناشی از حذف ذرات خاک توسط آب و یا باد و انتقال آنها به مناطق دیگر است و عوامل مختلف طبیعی و انسانی آن را تشدید می کند. از آنجایی که خاک یکی از مهم ترین منابع طبیعی هر کشور می باشد، فرایند فرسایش سبب تنزل خاک شده و خسارات جبران ناپذیری را بر جای می گذارد. تمرکز اصلی این تحقیق برآورد میزان فرسایش در حوضه ی آبریز نورآباد ممسنی واقع در شمال غرب استان فارس با استفاده از مدل (RUSLE) است. بررسی نقشه ی فاکتور فرسایندگی باران در سطح حوضه نشان داد که مقادیر این فاکتور از 11 تا 31 متغیر است. مقادیر فرسایندگی از قسمت های مرکزی حوضه تا نیمه ی شمالی روند کاهشی داشته و در قسمت های جنوبی که ارتفاعات و بارش بیشتر است، فرسایندگی افزایش یافته است. میزان فرسایش پذیری خاک حوضه از 25/0 تا 48/0متغیر بوده است. نتیجه ی حاصل از بررسی فاکتور پوشش گیاهی نشان داد که مقادیر این فاکتور از 7/0 تا 35/1 متغیر است بخش عمده ای از نقش عوامل مخرب بر فرسایش آبی خاک، در اراضی دیم و مرتعی مربوط به عوامل انسانی می باشد. بررسی نقشه ی خطر فرسایش خاک که از ترکیب لایه های فرسایندگی، فرسایش پذیری خاک، توپوگرافی و پوشش گیاهی تولید گردید، نشان داد که میزان خطر فرسایش خاک در سطح حوضه بر حسب تن در هکتار در سال از 8 تا 75 متغیر است. مطابق نقشه ی خطر فرسایش خاک تهیه شده، مناطق با خطر فرسایش تا زیاد، در بخش های جنوبی به علت ارتفاعات بیشتر، شیب تند و لیتولوژی مستعد، شدیدتر است. علاوه بر این، تحلیل رگرسیون از لایه های مختلف نشان داد که عامل طول شیب (LS) نقش بیشتری در فرسایش نسبت به بقیه عوامل دارد.

هدف این پژوهش، ارزیابی تغییرات زمانی-مکانی شاخص های تغییرپذیری دبی جریان رودخانه در حوضه های آبخیز استان اردبیل است. مقادیر شاخص های تغییرپذیری دبی ماهانه ی رودخانه ی شامل شانون، بریلویین، سیمپسون، مک اینتاش، برگر-پارکر، شاخص تغییرپذیری، شاخص ناهمسانی دبی و شاخص تغییرپذیری دبی محاسبه شدند. ضمن ارزیابی تغییرات مکانی، از نمودار سه متغیره برای تعیین ارتباط بین تغییرات دبی سالانه استفاده شد. براساس نتایج میزان تغییرپذیری شاخص ها در مناطق بالادست بیش تر است که با شرایط طبیعی جریان رودخانه و سرعت عکس العمل هیدرولوژیک در بالادست مرتبط است. نتایج نمودار سه متغیره نشان داد که میزان تغییرپذیری شاخص ها در دبی های پایین بیش تر است. همبستگی میان شاخص های تغییرپذیری دبی در نرم افزار R نشان داد که بین شاخص بریلویین و شاخص تغییرپذیری همبستگی (42/0-) وجود دارد و میان شاخص برگر-پارکر و شاخص تغییرپذیری همبستگی مستقیم (91/0) دارند. هم چنین بین شاخص ناهمسان دبی مثبت و شاخص ناهمسان دبی منفی هم همبستگی مستقیم معنی دار (62/0) وجود دارد و ارتباط بین شاخص ناهمسان دبی منفی و شاخص تغییرپذیری دبی همبستگی مستقیم معنی دار (64/0) می باشد. به طور کلی شاخص شانون و سیمپسون، به ترتیب از دسته ابزارهای نظریه ی اطلاعات و چیرگی، نتایج متفاوتی با شاخص های دیگر ارائه داده است.

آب های زیرزمینی همواره به عنوان یکی از منابع مهم و عمده ی تأمین آب شرب و کشاورزی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک مطرح بوده اند. به منظور آگاهی از وضعیت این منابع و مدیریت بهینه ی آنها، لازم است پیش بینی دقیقی از نوسانات سطح آب زیرزمینی صورت گیرد. در این تحقیق اطلاعات 15 پیزومتر موجود در دشت اردبیل مورد استفاده قرارگرفت. از تبدیل موجک و روش خوشه بندی به ترتیب برای پیش پردازش زمانی و مکانی استفاده گردید. روش مدل سازی مورد استفاده در این تحقیق، ماشین بردار پشتیبان و شبکه عصبی مصنوعی برای پیش بینی یک ماه آینده می باشد. در ابتدا پیزومترهای موجود با روش خوشه بندی نقشه خود سازمانده کلاس بندی شده و برای پیزومترهای مرکزی هر کلاس دو مدل فوق به صورت تکی و در ترکیب با تبدیل موجک به کار رفت. نتایج حاصله ضریب تبیین متوسط 94/0 برای آموزش و 89/0 برای صحت سنجی را در مرحله ی مدل سازی با ماشین بردار پشتیبان نشان داد. استفاده از تبدیل موجک باعث افزایش 5/3 درصدی دقت مدل گردید. در ضمن مدل سازی از طریق شبکه عصبی مصنوعی نیز با ضریب تبیین متوسط 94/0 برای آموزش و 88/0 برای صحت سنجی از دقت بالایی برخوردار بوده و استفاده از تبدیل موجک باعث افزایش 5 درصدی دقت مدل شد.

مخروط افکنه ها از عوارض متنوع ژئومورفولوژیکی است که به دلیل تخلخل زیاد از جنبه ی تشکیل و تغذیه ی طبیعی سفره-های آب زیرزمینی اهمیت فراوانی دارند و گسترش تمدن ها و مناطق مسکونی را در حاشیه ی خود با بهره برداری از این منابع آبی به وسیله ی حفر قنات و چاه به دنبال داشته است. از سوی دیگر برداشت بی رویه از این سفره های آب زیرزمینی، باعث افت شدید سطح آب زیرزمینی شده است. تغذیه ی مصنوعی آبخوان ها به روش پخش سیلاب راهکاری است که با آن می توان سطح ایستابی آب زیرزمینی را افزایش و روند افت سطح آن را کاهش داد. در این پژوهش با تلفیق سیستم اطلاعات جغرافیایی و مدل فازی، مناسب ترین عرصه های تغذیه ی مصنوعی در دشت سبزاب و گتوند شناسایی و میزان انطباق آنها با مخروطه افکنه ها مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، ابتدا نقشه ی عوامل مؤثر در تغذیه ی مصنوعی شامل-شیب، نفوذپذیری، هدایت الکتریکی، ضخامت آبرفت، قابلیت انتقال، تراکم زهکشی-در محیط GIS آماده سازی و با استفاده از تابع عضویت خطی فازی شده و با استفاده از عملگرهای اشتراک، جمع، ضرب و گاما با همدیگر تلفیق و نقشه ی نهایی تهیه گردید. نتایج این تحقیق نشان داد، اراضی منطقه در چهار طبقه تناسب بالا تا نامناسب از جهت تغذیه ی مصنوعی به روش پخش سیلاب هستند و مناطق با تناسب بالا غالباً در پایین دست سازند زمین شناسی کنگلومرای بختیاری بوده و سطح مخروط افکنه دارای انطباق متوسط 83 درصدی در عملگرهای مختلف فازی با طبقات تناسب بالا جهت تغذیه ی مصنوعی می باشد که نشان دهنده ی اهمیت این لندفرم ژئومورفولوژی از جهت تغذیه ی مصنوعی سفره ی آب زیرزمینی می باشد.

سیلاب یکی از مهم ترین مخاطرات ژئومورفولوژیکی حوضه های آبخیز می باشد. حوضه ی خیاو چای مشکین شهر به لحاظ شرایط اقلیمی و توپوگرافی، بسیار مستعد جهت شکل گیری سیلاب می باشد. بنابراین هدف تحقیق حاضر، پهنه بندی حوضه ی خیاو چای از لحاظ پتانسیل وقوع سیلاب می باشد. در این مطالعه ابتدا، ده عامل شیب، ارتفاع، بارش، CN، ارتفاع رواناب، فاصله از رودخانه، خاک، لیتولوژی، پوشش گیاهی و کاربری. اراضی، به عنوان عوامل مؤثر برای ایجاد سیلاب در منطقه شناسایی شدند. ابتدا نقشه ی کاربری اراضی منطقه با استفاده از روش نظارت شده به دست آمد و سپس نقشه ی کاربری با جدول شاخص مقایسه و با اطلاعات گروه هیدرولوژیکی خاک تلفیق شد، سپس شماره ی منحنی CN تهیه شد و در مرحله ی بعد، با لحاظ میانگین بارش و CN، ارتفاع رواناب محدوده با روش SCS محاسبه شد. همچنین، با استفاده از شاخص NDVI، نسبت به تهیه ی نقشه ی پوشش گیاهی حوضه اقدام شد و سپس سایر لایه های اطلاعاتی در محیط GIS تهیه گردید. وزن دهی لایه ها با استفاده از روش کرتیک انجام شد. تحلیل و مدل سازی نهایی با استفاده از مدل WLC، انجام گردید. نتایج مطالعه نشان داد، عوامل ارتفاع، لیتولوژی، شیب و بارش به ترتیب با ضریب وزنی 173/0، 163/0، 139/0 و 133/0، بیشترین تأثیر را بر ایجاد سیل در حوضه ی مطالعاتی دارند. همچنین، با توجه به نتایج به دست آمده به ترتیب 457/41 و 875/75 کیلومتر مربع از مساحت محدوده، در طبقه ی بسیار پرخطر و پرخطر قرار دارند.

ارزیابی آسیب پذیری آبخوان به منظور تعیین مناطق دارای پتانسیل آلودگی برای مدیریت منابع آب زیرزمینی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش، از روش SINTACS برای ارزیابی آسیب پذیری آبخوان دشت بیلوردی استفاده شده است. در روش SINTACS پارامترهای مؤثر در ارزیابی آسیب پذیری سفره ی آب زیرزمینی، شامل عمق سطح ایستابی، تغذیه ی خالص، جنس سفره، نوع خاک، شیب توپوگرافی، مواد تشکیل دهنده ی منطقه ی غیراشباع و هدایت هیدرولیکی استفاده می شود که به صورت 7 لایه در محیط ArcGIS تهیه شدند که پس از اختصاص وزن و رتبه بندی و تلفیق 7 لایه یاد شده، نقشه ی نهایی آسیب پذیری آبخوان تهیه و شاخص SINTACS برای کل منطقه بین 79-169برآورد شد. برای صحت سنجی روش از داده های غلظت نیترات در منطقه استفاده شد. برای بهبود نتایج روش SINTACS، از مدل فازی ممدانی استفاده و به این منظور داده های ورودی (پارامترهای SINTACS) و خروجی (شاخص آسیب پذیری تصحیح شده) و مقادیر نیترات مربوطه به 2 دسته آموزش و آزمایش تقسیم شد و پس از آموزش مدل، با استفاده از مقادیر نیترات نتایج مدل در مرحله ی آزمایش مورد ارزیابی قرار گرفت. مدلMFL با افزایش ضریب تعیین روش SINTACS از 61/0به 85/0 که حاصل حذف خطای نظر کارشناسی اعمال شده در روش کلاسیک می باشد، توانایی خود را در بهبود نتایج روش SINTACS اولیه نشان داد.

علاوه بر کمبود بارندگی، وقوع سیلاب های شدید از ویژگی های اقلیمی مناطق خشک و نیمه خشک است. رسوبات موجود در سیلاب ها موجب تغییر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک می شوند. در این تحقیق آثار پخش سیلاب بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک سطحی و عمقی کانال های پخش سیلاب کاشمر بررسی شد. از اعماق 50-0 و 100-50 سانتی متری از سطح خاک پنج کانال ابتدایی پخش سیلاب و عرصه ی بالادست آن به عنوان شاهد نمونه برداری شد. درصد شن، ماسه و رس و مقدار EC، pH، بی کربنات، سولفات، کلر، پتاسیم و سدیم در آزمایشگاه تعیین شد. نفوذپذیری خاک با استوانه های دوتایی اندازه گیری شد. تجزیه و تحلیل آماری نمونه ها در قالب طرح بلوک تصادفی-سیستماتیک و مقایسه ی میانگین ها با استفاده از آزمون دانکن انجام شد. نتایج نشان داد میزان نفوذپذیری در بین کانال ها در سطح احتمال 1% تفاوت معنی دار دارند. به طوری که کانال های 1 و 2 با کمترین نفوذپذیری در یک گروه و کانال های 3، 4، 5 و عرصه ی شاهد با نفوذپذیری زیاد در گروه دیگری قرار گرفتند. درصد شن، سیلت و رس در عمق 50 سانتی متری خاک تفاوت معنی داری در سطح 5% بین کانال های عرصه ی پخش و شاهد نداشتند. مقدار pH در عرصه ی پخش نسبت به عرصه ی شاهد افزایش معنی دار و مقدار EC، بی کربنات، کلر، سولفات و سدیم کاهش معنی دار در سطح 1% داشتند. مقدار پتاسیم خاک در عرصه ی پخش نسبت به شاهد تفاوت معنی داری در سطح 5% نداشت. به طور کلی پخش سیلاب، نفوذپذیری خاک کانال های پخش را بیشتر تحت تأثیر قرار داده است و بیشترین تغییرات فیزیکی و شیمیایی در خاک سطحی اتفاق افتاده است.

مدل متداول شماره ی منحنی SCS-CN یکی از پرکاربردترین مدل های برآورد سیلاب است. مطالعات متفاوتی برای بهبود نتایج این مدل انجام شده و ساختار این مدل توسط محققان مختلف مورد بازنگری قرار گرفته است. هدف از این مطالعه ارزیابی مقایسه ای مدل های متداول شماره ی منحنی SCS-CN و شماره ی منحنی اصلاح شده (میشرا سینگ سه پارامتری) در برآورد سیلاب در پنج حوضه ی آبریز گالیکش، تمر، کچیک، نوده و وطنا در استان گلستان است. معیارهای ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، نش-ساتکلیف (NSE) و خطای برآورد دبی اوج (PEP) برای ارزیابی نتایج در 14 رویداد مرحله ی صحت سنجی به کار گرفته شد. بررسی معیارهای مورد بررسی نشان می دهد که کاربرد مدل شماره ی منحنی اصلاح شده (میشرا-سینگ سه پارامتری) به ترتیب در 71٪ و 78٪ رویدادهای مورد بررسی موجب بهبود برآورد هیدروگراف و دبی اوج سیلاب نسبت به کاربرد مدل متداول شماره ی منحنی SCS-CN شده است. به علاوه مدل متداول در اغلب موارد تمایل به بیش برآوردی دبی اوج سیلاب داشته است که این مشکل در مدل اصلاح شده تعدیل شده است.

سیل یکی از مهم ترین مخاطراتی است که در مخروط افکنه ها ایجاد می شود و تحلیل آن با پیچیدگی های زیادی همراه است. از طرفی دیگر تعداد زیادی از شهرها و روستاهای ایران بر روی مخروط افکنه ها واقع شده اند و بالقوه در خطر وقوع سیلاب قرار دارند. در این تحقیق خطر سیل در مخروط افکنه های شمال ایذه در استان خوزستان مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق ابتدا سیستم حوضه – مخروط افکنه در محدوده ی مورد مطالعه مشخص شد و کار در سه گام اصلی به انجام رسید. گام اول، شناسایی قسمت های فعال مخروط افکنه ها با استفاده از شاخص های ژئومورفولوژیکی، گام دوم، تحلیل مقدار و مدت بارندگی، تخمین رواناب، دبی اوج و زمان رسیدن به دبی اوج سیلاب و گام سوم، رتبه بندی مناطق خطر با روش تصمیم گیری چند شاخصه ی تاپسیس. تحلیل نهایی بر اساس چهار متغیر مساحت مخروط افکنه ی فعال، مساحت روستاهای مستقر در مخروط های فعال، دبی اوج سیل و مدت زمان رسیدن به دبی اوج سیلاب. تقریباً نود درصد مخروط افکنه های منطقه حالت تحمیلی داشته و رأس توپوگرافیک با نقطه ی تقاطع یکسان داشته است. مخروط افکنه های 2 و 5 با ضریب نزدیکی 1 و 448/0 به ترتیب در رتبه ها اول و دوم خطر سیلاب در منطقه قرار گرفتند. دو متغیر مساحت مخروط افکنه و مساحت روستاهای واقع بر آن ها هفتادوهفت درصد وزن تأثیرگذاری را در رتبه بندی خطر سیلاب داشته اند.

دریاچه ی ارومیه در شمال غرب ایران طی دهه های اخیر با یک خشکی تدریجی مواجه شده است. این مسئله باعث افزایش سطح زمین های شوره زار و به تبع آن مشکلات اجتماعی-محیط زیستی فراوانی شده است. پایش مناطق ساحلی و استخراج تغییرات این مناطق در فاصله های زمانی مختلف دارای اهمیت زیادی است؛ زیرا ماهیت خطوط ساحلی دینامیکی است و مدیریت چنین محیط های بوم شناختی حساسی، به کسب اطلاعات دقیق در فاصله های زمانی مختلف نیاز دارد. هدف از انجام این تحقیق، بررسی گسترش نمکزارهای شمال غربی دریاچه ی ارومیه با استفاده از داده های میدانی، تصاویر ماهواره ای لندست (MSS, TM, ETM+, OLI) و رخساره های ژئومورفیک منطقه است. برای انجام این تحقیق، نمونه هایی از رسوب دریاچه به صورت سطحی (عمق 0 تا 15 سانتی متر) در ترانسکت های مختلف از یک محدوده ی مشخص در شمال غربی دریاچه برداشت شد. در مرحله ی بعد با استفاده از تصاویر ماهواره ای و پیمایش میدانی، میزان شوری، گسترش نمکزارها و رخساره های ژئومورفیک استخراج گردید. در نهایت نتایج داده های میدانی و آزمایشگاهی، تصاویر ماهواره ای و همچنین رخساره های ژئومورفیک مقایسه و اعتبارسنجی شد. نتایج نشان داد مساحت سطح آب دریاچه بسیار کاهش یافته و در مقابل نمکزارها در سطح وسیعی گسترش یافته اند و مناطقی که دارای تراکم نمک بالاتری می باشند با خطوط نمکزار به دست آمده از تصاویر ماهواره ای و رخساره های ژئومورفیک مطابقت می کنند. بر اساس نقشه ی رخساره ها، محدوده ی مورد مطالعه دارای 12 رخساره است که زمین های شوره زار با مساحت 1724 هکتار، از نظر وسعت در بین رخساره های محدوده، سومین رخساره می باشند؛ منطقه برداشت با مساحت 2641 هکتار و پهنه های ماسه ای به مساحت 14 هکتار، به ترتیب دارای بیشترین و کمترین وسعت رخنمون رخساره در منطقه مورد بررسی می باشند.