مهندسی اکوسیستم بیابان
سال:1399 | دوره:9 | شماره:27 |تعداد مقالات:9

خشکسالی یکی از پدیده های جوی است که بخش های مختلف محیطی را تحت تأثیر قرار می دهد. تحقیق حاضر به منظور بررسی تغییرات مکانی خشکسالی هواشناسی و منابع آب زیرزمینی و تأثیر آن بر شوری خاک در دشت یزد – اردکان می باشد. برای این منظور، شاخص بارندگی استاندارد (SPI) سالانه از 6 ایستگاه باران سنجی و شاخص منبع آب زیرزمینی (GRI) از 38 چاه پیزومتری در طی دوره ی آماری 13771394 در سطح دشت محاسبه شد. همچنین نقشه ی شوری خاک با استفاده از داده های سال 2014 مربوط به 84 نمونه خاک و هدایت الکتریکی آن ها تهیه شد. سپس با استفاده از مدل شبکه ی عصبی، رابطه ی بین داده های زمینی و متغیرهای محیطی (شاخص خشکسالی هواشناسی، آب زیرزمینی، داده های ماهواره ی لندست 7 و 8 و شاخص پوشش گیاهی NDVI و مدل رقومی ارتفاع) به دست آمد و میزان شوری خاک در سال های 2006 و 2010 شبیه سازی و نقشه ی شوری خاک در این دو سال ترسیم شد. نتایج نشان دهنده ی افزایش میزان شوری در منطقه همراه با تغییرات ناچیز پوشش گیاهی در قسمت های غرب و جنوبی دشت است به طوری که میانگین آن در سال 2006 از dS/m17/56 به dS/m48/59 در سال 2014 رسید. به طور کلی با افزایش شدت خشکسالی هواشناسی و هیدروژئولوژیکی در دشت یزد اردکان، میزان شوری خاک افزایش یافت؛ هرچند تغییرات پوشش گیاهی ناچیز بوده است.

تمام مسائل مربوط به یک حوزه ی آبخیز از قبیل مدیریت آب و خشکسالی باید به صورت یکپارچه، در غالب مدیریت جامع مدنظر باشد. یکی از عوامل توسعه ی کانون های گردوغبار دهه ی اخیر استان خوزستان، منطقه ی خروجی سه حوزه ی آبخیز کارون، کرخه و زهره-جراحی، رخداد خشکسالی های متوالی بوده است. به منظور ارزیابی پتانسیل تغییرات مکانی-زمانی رخدادهای خشکسالی و ترسالی، از نمایه ی خشکسالی SPI استفاده شد اما با توجه به افزایش روند دما در هر سه حوضه، شاخص خشکسالی SPEI محاسبه و از دوره ی آماری 13461396 در قالب 5 دهه در یک شبکه با تفکیک مکانی 44×44 کیلومتر بر اساس داده های هواشناسی و مدیریت منابع آب کشور در نرم افزار GIS بازتولید شد. برای 79 نقطه در سه حوضه شاخص SPI و SPEI در نرم افزار متلب استخراج و در نرم افزار GIS به روش کریجینگ پهنه بندی شد. نتایج نشان داد بر اساس هر دو شاخص، دهه ی سوم مرطوب ترین و دهه ی پنجم خشک ترین دهه بوده است. در دو دهه ی اول که دما افزایش چندانی نداشته، رخداد خشکسالی بر اساس شاخص SPEI در کل حوضه ها شدت کمتری داشته اما در دهه ی آخر به دلیل افزایش دما و در نتیجه ی افزایش تبخیر شدت خشکسالی SPEI به ویژه در محدوده ی کانون های گردوغبار به مراتب شدیدتر بوده است.

هدف از اجرای این پژوهش، بررسی اثر خشکسالی هیدرولوژیک و بهره برداری سنتی از سیلاب بر روند تخریب زمین و بیابان زایی در منطقه ی سیستان است. بدین منظور در ابتدا به بررسی وضعیت خشکسالی هیدرولوژیک در رودخانه ی هیرمند پرداخته شد. با استفاده از شاخص جریان رودخانه (SDI) خشکسالی هیدرولوژیک برای یک دوره ی 22 ساله محاسبه شد. به منظور بررسی تأثیر نحوه ی بهره برداری از منابع آب سطحی بر روند بیابان زایی و تخریب اراضی در منطقه، نقشه ی تغییرات کاربری اراضی و الویت دسترسی مناطق به منابع آب سطحی با یکدیگر هم پوشانی شد. نتایج بررسی شاخص جریان رودخانه (SDI) بیانگر وقوع 18 سال خشکسالی در طول دوره ی مورد مطالعه می باشد که طی سال های اخیر شدت آن نیز افزایش یافته است. با مقایسه ی مساحت کلاس های کاربری در طی سال های عدم وقوع (1382) و وقوع (1397) خشکسالی، نیز نتایج بیانگر افزایش 41 درصدی سطح اراضی بایر و همچنین کاهش به ترتیب 84، 67، 57 و 31 درصدی پهنه های آبی، مرتع، سطح زیر کشت محصولات کشاورزی و مناطق مسکونی بوده است. در بررسی نحوه ی بهره برداری از جریان های سیلابی، یافته های این پژوهش نشان داد که توزیع و انتقال سیلاب های ورودی به منطقه ی سیستان با توجه به فصلی بودن و تداوم نامشخص آن ها، محدودیت دسترسی به این منابع آب سطحی را در مناطقی از جمله شهرستان های هیرمند (بخش قرقری)، نیمروز (بخش پشت آب) و زابل (بخش مرکزی) به همراه داشته است. همچنین نتایج بیانگر آن است که بیشترین تغییرات کاربری ها مربوط به تبدیل پهنه های آبی (معادل با 12581 هکتار)، اراضی کشاورزی سیلابی (معادل با 22 /3073 هکتار) و مراتع ضعیف (معادل با 8/4495 هکتار) به اراضی بایر بوده که از لحاظ فضایی منطبق با مناطقی است که در دسترسی به جریان های سیلابی با محدودیت همراه اند. بر این اساس با توجه به نتایج به دست آمده، خشکسالی هیدرولوژیکی و بهره برداری سنتی از جریان های سیلابی با توجه به نظام آبیاری و شبکه ی آبرسانی، تغییرات محسوس کاربری اراضی را با تخریب اکوسیستم های وابسته به آب به همراه داشته که باعث گسترش مناطق بیابانی و نقاط بحرانی در سیستان شده است.

سیلاب ها هرساله باعث خسارت فراوانی در نقاط مختلف به ویژه در جنوب غرب کشور می شود. حوضه ی کرخه یکی از حوضه های اصلی و پرآب جنوب غرب کشور است که در فصل بهار به علت همزمانی بارش های بهاری و ذوب برف، آب دهی آن افزایش می یابد و گاهی منجر به تولید سیلاب می شود. این مطالعه به بررسی رواناب شبیه سازی شده با استفاده از مدل SWAT با استفاده از داده ی هواشناسی درحوزه ی آبخیز کرخه می پردازد. مقایسه ی نتایج رواناب شبیه سازی شده با دبی رواناب مشاهداتی در ایستگاه های آب سنجی به طور اتوماتیک به وسیله ی الگوریتم SUFI2 در بسته ی نرم افزاری SWAT_CUP انجام گرفت. میزان همبستگی بین داده های مشاهداتی و شبیه سازی سازی شده بر اساس ضریب نش ساتکلیف و ضریب تعیین در ایستگاه های مختلف حوضه به دست آمد. در ایستگاه حمیدیه، این ضرایب با کمترین مقدار و در ایستگاه چم انجیر، با بیشترین مقدار به دست آمد؛ به گونه ای که در ایستگاه حمیدیه ضریب نش ساتکلیف در هر دو دوره ی واسنجی و صحت سنجی به ترتیب برابر با 19/0-و 04/0-و در ایستگاه چم انجیر به ترتیب برابر با 76/0 و 77/0 بوده است. ضریب تعیین نیز برای ایستگاه حمیدیه در دوره های واسنجی و صحت سنجی به ترتیب 02/0 و 22/0 و برای ایستگاه چم انجیر 88/0 و 75/0 به دست آمد. نتایج شبیه سازی رواناب در بقیه ی ایستگاه ها نیز دور از واقعیت نیست که این نشان می دهد مدل SWAT توانایی این شبیه سازی را در حوضه ی آبخیز کرخه دارد و پژوهشگران می توانند از این مدل برای اعمال سناریوهای مدیریتی در زمان کوتاه و هزینه ی کم جهت تصمیم گیری بهتر استفاده کنند.

زمان تهیه ی بذر و شیوه ی انبارداری تأثیر بسزایی بر قوه ی نامیه ی بذر گیاهان مرتعی دارد، که آگاهی از آن ها جزء مهم ترین اولویت های ایستگاه های تولید بذر است. تیمارهای آزمایش شامل دو روش کاشت گیاه مادری (آبی و دیم)، دو شیوه ی انبارداری (یخچال و دمای طبیعی انبار) و تیمارهای فرعی شامل بررسی تیمار حذف پوسته ی بذر و مدت زمان نگهداری بذرها (زمان برداشت و یکسال پس از برداشت) بر روی درصد جوانه زنی بذر گیاه سالسولا بود. هر آزمایش 4 تکرار 25 تایی از بذر گیاه در ژرمیناتور در تناوب نوری 14 ساعت نور و 10 ساعت تاریکی قرار گرفت. بر اساس نتایج در روش کشت دیم، در ماه شهریور نیز میزان جوانه زنی کم بود و در ماه های مهر و آبان به حداکثر میزان خود رسید و دوباره در ماه های آذر و دی میزان جوانه زنی کاهش یافت. اثر متقابل دو عامل شیوه ی آبیاری و زمان برداشت بذر، معنی دار نبود. همچنین تأثیر متقابل تیمارهای زمان و سرمادهی (بیرون و داخل یخچال) نیز بر درصد جوانه زنی گیاه مورد بررسی معنی دار بود. همچنین بر اساس نتایج، در سال دوم حذف پوسته اثر معنی دار داشت. بر اساس نتایج این پژوهش پیشنهاد می شود بذر گیاه Salsola rigida در ایستگاه عشق آباد نیشابور در آبان ماه از عرصه جمع آوری گردد. بذرها بدون نیاز به یخچال قادر به زنده مانی هستند ولیکن درصد جوانه زنی آن ها به شدت کاهش می یابد. شیوه های این پژوهش را می توان برای سایر گیاهان مرتعی در ایستگاه تولید بذر کشور مورد استفاده قرار داد.

هدف از تحقیق حاضر، مکان یابی مناطق مستعد کشت گونه ی دیودال (Ammodendron Persicum) در منطقه ی جنوب کرمان با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) برای وزن دهی لایه ها و Fuzzy جهت تلفیق لایه ها می باشد. بدین منظور پس از تعیین عوامل تأثیرگذار بر رشد گونه ی دیودال (ژئومورفولوژی، کاربری اراضی، میزان بارش، میزان شوری و ارتفاع)، پرسشنامه های مربوط، با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی تهیه شد و در اختیار کارشناسان قرار گرفت. سپس نتایج خروجی از این مرحله در محیط سامانه ی اطلاعات جغرافیایی (GIS) فازی سازی و روی هم گذاری شد و در نهایت وضعیت استعداد مناطق مختلف منطقه ی جنوب کرمان جهت استقرار گونه ی دیودال مشخص گردید. نتایج نشان داد که معیار کاربری اراضی با اهمیت نسبی 38/0 بیشترین اهمیت را در استقرار گونه ی دیودال دارد. دلیل این امر این است که این گونه فقط در کاربری تپه های ماسه ای می تواند رشد کند. همچنین معیارهای بارش، ارتفاع، ژئومورفولوژی و شوری به ترتیب با اهمیت 25/0، 18/0، 11/0 و 08/0 در رده های بعدی قرار می گیرند. نتایج همچنین نشان داد که 19% از منطقه ی جنوب کرمان دارای قابلیت زیاد برای استقرار گونه ی دیودال است. دلیل این امر وجود تپه های ماسه ای فراوان و همچنین بارندگی مناسب است. همچنین 16% در کلاس متوسط و به ترتیب 48 و 17% در کلاس های قابلیت کم و خیلی کم قرار دارد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که استفاده ی هم زمان از GIS و AHP یک روش بسیار مناسب و به راحتی قابل اجرا برای مکان یابی مناطق مناسب کشت گونه های گیاهی مختلف است.

با انتخاب محل مناسب برای دفن مواد زاید جامد می توان از اثرات نامطلوب اکولوژیکی و اجتماعی اقتصادی جلوگیری کرد. شهرستان کاشان به عنوان یک منطقه ی خشک یکی از شهرستان های صنعتی در شمال استان اصفهان است که افزایش روزافزون جمعیت موجب تولید بیشتر مواد زاید جامد شهری شده است. امر مکان یابی محل دفن مواد زاید جامد به علت نبود جایگاه دفن مناسب در شهرستان کاشان از اهداف این مطالعه است. در این پژوهش، از روش های تصمیم گیری چندمعیاره از جمله فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) و میانگین گیری وزن دار ترتیبی (OWA) برای مکان یابی دفن استفاده شد. نقشه های استانداردشده ی معیارها به روش فازی در محیط سامانه ی اطلاعات جغرافیایی آماده و سپس روی هم گذاری با استفاده از روش میانگین گیری وزن دار ترتیبی و در نظر گرفتن هفت سناریو منطبق با ریسک پذیری کم تا زیاد صورت گرفت. اولویت بندی سه منطقه ی پیشنهادی حاصل از سناریوی چهارم به دلیل انطباق با روش ترکیب خطی وزنی به عنوان نمونه با استفاده از روش تاپسیس فازی نشان داد که مناسب ترین منطقه برای دفن مواد زاید جامد در قسمت جنوب شرقی شهرستان است. همچنین نتایج وزن دهی با استفاده از روش AHP در این مطالعه ضمن اختصاص بیشترین اهمیت به معیارهای فاصله تا عمق آب زیرزمینی، نزدیکی به آبراهه ها و چاه و چشمه به ترتیب با وزن های 161/0، 137/0 و 116/0 اهمیت قابل توجه منابع آب را گوشزد کرده که بایستی به آن ها در اولویت بندی محل های پیشنهادی دفن مواد زاید جامد شهری توجه ویژه کرد.

برآورد تبخیر و تعرق در سطح منطقه ای، یکی از مؤلفه های مهم برای مدیریت بهینه ی منابع آب است. روش های تجربی زیادی برای برآورد تبخیر و تعرق گیاه مرجع وجود دارد، ولی این روش ها نتایج یکسانی برای همه ی مناطق نشان نمی دهند. مطالعات لایسی متری به منظور تعیین مناسب ترین روش در هر منطقه به کار می رود. لذا در این تحقیق برای تعیین مناسب ترین روش برآورد تبخیر و تعرق در منطقه ی مورد مطالعه، آزمایشی به مدت 6 ماه در سال آماری 13911392 با استفاده از 4 دستگاه لایسی متر زهکش دار در دانشگاه کاشان اجرا شد. همچنین انواع روش های تجربی برآورد تبخیر و تعرق و تشتک تبخیر بر اساس داده های لایسی متری مورد مقایسه قرار گرفتند. در نهایت، نتایج برآورد مجموع تبخیر و تعرق ماهانه با استفاده از لایسی متر در منطقه ی طرح در ماه های دی، بهمن، اسفند، فروردین، اردیبهشت و خرداد به ترتیب برابر 49/24، 39/38، 52/51، 87/73، 77/119 و 180 میلی متر به دست آمد. همچنین از میان روش های مورد بررسی، روش تورنت وایت به ترتیب با 2R، R، NSC، RMSE و MBE برابر 95/0، 97/0، 986/0، 29/4 و 15/1-از دقت بیشتری برخوردار بود که به عنوان مناسب ترین روش برآورد تبخیر و تعرق در منطقه ی مورد مطالعه معرفی می شود. پس از آن، روش های جنسن-هیز اصلاح شده، بلانی-کریدل، جنسن-هیز، هارگریوز-سامانی، تشتک تبخیر و فائو-پنمن-مانتیث در رتبه های بعدی قرار می گیرند. در نهایت روش پنمن با 2R برابر 58/0 کمترین دقت را داشت.

به منظور بررسی اثرات تغییر اقلیم بر بارش و دما در شهر بندرعباس، از خروجی مدل های CMIP5، سه مدل BNU-ESM، CCSM4 و MPI-ESM-MR طبق دو سناریوی انتشار 5/4 و 5/8 و از چهار روش آماری، برای ریزمقیاس نمایی داده ها استفاده شد. نتایج نشان داد مدل MPI-ESM-MR کمترین خطا را با داده های مشاهداتی ایستگاه سینوپتیک بندرعباس در دوره ی مشاهداتی 1982 تا 2005 دارد. دو روش BC-Meanو CF-variance به ترتیب برای ریزمقیاس نمودن پارامترهای دما و بارش این منطقه مناسب بوده و دارای کمترین میزان خطا نسبت به سایر ضرایب هستند. روند تغییرات پارامترهای دما طی سناریو 5/4 طی هر دو بازه ی زمانی بدین صورت است که بیشترین تغییرات به ترتیب مربوط به دمای حداقل (2/2-و 2/1-C)، دمای متوسط(4/0 و 04/1 C) و دمای حداکثر(1/0 و 6/0 C) است. طبق سناریو 5/8 متوسط تغییرات طی هر دو بازه ی زمانی به ترتیب مربوط به دمای حداکثر (13 و 8/13 C)، دمای متوسط (6/11 و 3/12 C) و دمای حداقل (7/7 و 2/8 C) است. ازاین رو می توان دلیل این پدیده را متأثر بودن بارش های منطقه از سیستم موسمی اقیانوس هند دانست که سبب ایجاد بارندگی در ماه های کم بارش می گردد. نتایج نشان دادند که بیشترین روند افزایشی بارش در ماه های کم بارش رخ خواهد داد. حال آنکه اغلب سیل های شهر بندرعباس در ماه های پربارش، فصل زمستان و بهار رخ داده است.