مهندسی و مدیریت آبخیز
سال:1396 | دوره:9 | شماره:2 |تعداد مقالات:10

اگرچه پرداخت های حمایتی دولت در بخش کشاورزی در جهت افزایش رفاه جامعه صورت می گیرد، اما تبعاتی نظیر تأثیرگذاری بر محیط زیست و به ویژه منابع آب به همراه دارد. به گونه ای که امروزه توسعه فعالیت های کشاورزی منجر به افت سطح آب زیرزمینی در بیشتر این آبخوان ها شده است. این موضوع انگیزه بخش های دولتی مربوطه را در توسعه و به کارگیری گزینه های سیاستی برای حفظ منابع آب آبخوان و در نتیجه پایداری آن را بیش از پیش افزایش داده است. هدف این مطالعه تحلیل و شبیه سازی تأثیر سیاست کاهش یارانه انرژی و ارزیابی اثر آن روی بهره برداری منابع آب و الگوی کشت محصولات کشاورزی در آبخوان دشت مهیار شمالی واقع در استان اصفهان با استفاده از مدل بهینه یابی غیرخطی شبیه سازی شده می باشد. برای این منظور، ابتدا، یک مدل برنامه ریزی ریاضی مثبت به شکل پویا گسترش یافت و نسبت به داده های مربوط به سطح کشت محصولات در سال پایه 84-1383 کالیبره شد. پس از کالیبره شدن، مدل اثرات مربوط به اعمال سناریوهای سیاستی کاهش یارانه انرژی را روی پارامترهای اقتصادی و هیدرولوژیکی منطقه در طول یک دوره 20 ساله شبیه سازی نمود. نتایج این مطالعه نشان داد، اعمال سیاست کاهش یارانه انرژی، علی رغم کاهش نسبی در منافع اقتصادی بخش کشاورزی منطقه باعث تعدیل روند بهره برداری بی رویه از منبع کمیاب آب و تغییر الگوی کشت و در نتیجه افزایش عمر آبخوان و هدایت بهره برداری آب بر اساس مفاهیم پایداری شده است. با این حال، ضروری است، سیاست قیمت گذاری انرژی به گونه ای اعمال شود که علاوه بر بهبود پایداری کشاورزی و حفظ منابع حیاتی آب، منافع اقتصادی و اجتماعی بخش نیز دچار نوسان زیادی نشود. بر این مبنا و با توجه به نتایج تحقیق، به نظر می رسد افزایش 10 درصدی در قیمت انرژی بتواند پایداری نسبی کشاورزی و منابع آب منطقه را فراهم نماید.

اندازه گیری رسوبات رودخانه در شرایط مختلف زمانی و هیدرولوژیکی در علوم و مهندسی هیدرولیک، هیدرولوژی و حفاظت آب و خاک مهم است. بار بستر به دلیل سختی و کارایی کم نمونه بردارهای مرسوم به ندرت اندازه گیری می شود. لذا، در پژوهش حاضر سعی شد، نوعی نمونه بردار بار بستر بر اساس شرایط حاکم بر فلوم های دبی سنجی طراحی و ساخته شود. نمونه بردار یادشده به صورت مکعب مستطیل با جداره های با شبکه فلزی و با ابعاد 1. 2 متر طول، 60 سانتی متر ارتفاع و 60 سانتی متر عرض، طراحی و ساخته شد. یک ورقه فلزی به صورت مضرس و مواج با ارتفاع هفت سانتی متر نیز در کف آن تعبیه شد. دقت نمونه بردار یادشده با اندازه گیری بار بستر در فلوم خروجی حوزه آبخیز جنگلی آموزشی و پژوهشی دانشگاه تربیت مدرس با استفاده از تانک آب بدون منفذ 300 لیتری و استفاده از آزمون t جفتی و معیارهای آماری درصد خطای نسبی و انحراف نسبی مدل مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که میانگین مقادیر بار بستر اندازه گیری شده به وسیله تانک آب و نمونه بردار ساخته شده به ترتیب 0. 00635 و 0. 0064 گرم بر لیتر بود. همچنین، اختلاف معنی داری بین مقادیر واقعی و اندازه گیری شده بار بستر با نمونه بردار یادشده وجود نداشت (p>0. 793). در مجموع نمونه بردار ساخته شده در مجموع با متوسط درصد خطای نسبی و انحراف نسبی به ترتیب 8. 5 درصد و 0. 107 از دقت بالایی در اندازه گیری بار بستر رودخانه ای برخوردار بود.

ارزیابی حساسیت پذیری زمین لغزش های کم عمق با استفاده از روش های مناسب و تعیین عوامل مؤثر در کاهش خطرات آن بسیار مؤثر می باشد. هدف از این مطالعه تعیین عوامل مؤثر در وقوع زمین لغزش های کم عمق و بررسی کارایی مدل شاخص آماری در تهیه نقشه حساسیت پذیری می باشد. بدین منظور تعیین نرخ مربوط به طبقات هر عامل با استفاده از روش شاخص آماری صورت پذیرفت که با تطبیق نقشه پراکنش زمین لغزش و 10 لایه اطلاعاتی تهیه شده شامل؛ شیب، جهت، بارندگی، ارتفاع، تراکم زهکشی، انحنای دامنه، کاربری اراضی، سنگ شناسی، رخساره های ژئومورفولوژی و حساسیت نسبی واحدهای سنگی به فرسایش در محیط ArcGIS 9. 3 انجام شد. سپس آزمون کارایی مدل مورد استفاده با استفاده از شاخص درصد سطح زیر منحنی (ROC) صورت پذیرفت که حاکی از دقت بالای مدل شاخص آماری می باشد (0. 952). به منظور تعیین عوامل اصلی در وقوع زمین لغزش های کم عمق از تجزیه به مؤلفه های اصلی (PCA) استفاده شد. نتایج نشان داد که متغیرهای میزان بارندگی، شیب، جهت شیب، حساسیت نسبی واحدهای سنگی به فرسایش و انحنای دامنه به ترتیب بیشترین تأثیر را در وقوع زمین لغزش دارند.

خشک سالی پدیده ای است که نمی توان از بروز آن جلوگیری نمود، اما با مدیریت جامع نگر و علمی می توان از بروز خسارات ناشی از آن کاست. برای کاهش میزان خسارات نیاز به یک برنامه تدوین شده می باشد. بدین منظور باید تلاش کرد تا دستیابی به دستورالعمل های اجرایی کارساز برای مناطق مختلف کشور بر اساس شرایط آب و هوایی آن مناطق و بررسی های میدانی به منظور شناخت بهتر از شرایط اقتصادی و اجتماعی امکان پذیر شود. این مقاله به شرح چگونگی و مراحل تدوین نخستین برنامه مدیریت ریسک خشک سالی کشاورزی برای یک منطقه به عنوان پایلوت می پردازد. این بررسی به مدت سه سال از سال 88 تا 90 به طول انجامید. در این راستا کارگاه های آموزشی و نشست های تخصصی برگزار و بررسی های میدانی انجام شد که بر اساس شناخت از منابع اقتصادی و اجتماعی در حوضه پایلوت و نتایج نشست های مدیران محلی و ساکنین آن مراحل برنامه اجرایی تهیه شد. همچنین، در راستای اجرای این تحقیق، اطلاعات مختلف اقلیمی و کشاورزی، اطلاعات محلی در منطقه جمع آوری شد و روشی برای ارزیابی میزان آسیب پذیری بخش های مختلف کشاورزی در منطقه ارائه شده است. برنامه بر اساس نظرات کارشناسی و تجارب موجود در جهان و شرایط حاکم بر منطقه مورد نظر به صورت نه فاز مختلف تدوین شده است. با توجه به درآمد متوسط 41 میلیارد ریالی این حوضه از کشاورزی و دامپروری میزان خسارات وارده در خشکسالی ضعیف تا بسیار شدید از 3. 450 میلیارد ریال تا 10. 350 میلیارد ریال متغیر است. مجموعه این نه فاز مراحل پایش، پیش بینی و هشدار را به صورت تیم های کاری تعریف نموده و با مشارکت ذینفعان و تصمیم گیران به شکلی مدیریت می شود که تا میزان خسارات خشکسالی از 30 تا 47 درصد (بستگی به شدت خشکسالی) کاهش پیدا کند.

در این مقاله عوامل موثر در پایداری و رسوب گیری سدهای اصلاحی سبک فلزی در اراضی مارنی مورد بررسی قرار گرفت. برای انجام این پژوهش با پیمایش صحرایی اقدام به بررسی و جمع آوری داده ها 380 سدهای سبک فلزی شده و از نرم افزار آماری (SPSS) و روش های ضریب همبستگی پیرسون و تجزیه واریانس رگرسیونی برای انجام تجزیه و تحلیل آماری استفاده شده است. بر اساس نتایج به دست آمده، رابطه بین صفات عرض، طول و حجم سدها با پایداری آن در سطح اطمینان درصد معنی دار بوده، با توجه به ضرایب همبستگی صفت عرض سد دارای همبستگی بیشتری نسبت به دو صفت دیگر دارد و صفت طول سد در مرتبه دوم می باشد. بر این اساس ابعاد سدهای احداثی از عوامل موثر بر پایداری این نوع سدها است. همچنین، پایداری با مقدار حجم رسوب تجمیع یافته در پشت سدها نیز دارای یک رابطه خطی و معکوس با ضریب تبیین 0. 24 می باشد. رابطه بین طول و عرض سدها با مقدار رسوب جمع شده در پشت آن ها از نوع خطی و مستقیم بوده، با توجه به ضرایب تبیین آن ها (طول 0. 69 و عرض 0. 23) تأثیر عامل طول بیشتر است. به طور کلی برای پایداری مناسب این سدها باید ابعاد آن ها به نحو مشخص که طبق معادلات و روابط موجود بین آن ها قابل محاسبه است، تعیین و اعمال شود.

این تحقیق در حوزه آبخیز سد لتیان به منظور تعیین ارتباط بین زمین لغزش ها و افزایش بار رسوبی رودخانه جاجرود انجام شده است. میزان رسوب دهی شش زیرحوزه آبخیز بالادست سد لتیان به دو روش برآوردی و مشاهده ای محاسبه شد. به کمک تصاویر ماهواره ای ETM+ و Google Earth، موقعیت مکانی بیش از 150 لغزش به وقوع پیوسته شناسایی و به نقشه درآمد. با مقایسه داده های رسوب مشاهده ای با داده های برآورد مدل MPSIAC در دو زیرحوضه لواسانات و کند-افجه مشخص شد که حوضه لواسانات کمتر از حوضه کند– افجه توان رسوبزایی دارد، ولی با این وجود، میزان رسوب مشاهده-ای حوضه لواسانات بر اساس تن در سال حدود دو برابر حوضه کند-افجه است و این در حالی است که مساحت لغزش در لواسانات 1. 8 و در کند– افجه 0. 7 مساحت کل حوضه است. بر اساس رسوب دهی برآوردی به کمک مدل MPSIAC، متوسط وزنی تولید رسوب ویژه دو زیر حوضه کند– افجه با درصد مساحت لغزش 0. 7 درصد و گرمابدر با درصد مساحت لغزش 2. 4 درصد به ترتیب برابر با 387. 02 و 431. 39 مترمکعب بر کیلومتر مربع در سال است که بدین مفهوم است که با افزایش درصد نسبی مساحت زمین لغزش ها از 0. 7 به 2. 4 درصد، حدود 11. 5 درصد رسوب دهی ویژه حوضه زیادتر شده است. بر اساس تحلیل داده های ایستگاه هیدرومتری رودک در خروجی حوضه جاجرود، متوسط دبی رسوب رودخانه جاجرود در نه ماهه اول سال 1383 و قبل از رخدادهای زمین لغزشی ناحیه حاجی آباد 6. 17 تن بر روز بوده که در نه ماهه بعد از زمین لغزش به متوسط 16. 9 تن بر روز افزایش یافته است. این مقدار معادل 170 درصد افزایش بار رسوبی رودخانه در نه ماهه بعد از رخدادهای مذکور است. نکته جالب توجه این است که این افزایش در حالی است که در این دوره حدود 30 درصد حجم جریان کاهش داشته است و این به مفهوم آن است که افزایش بار رسوبی نه تنها ناشی از افزایش دبی جریان نبوده بلکه کاهش 30 درصدی دبی جریان می توانسته در کاهش بار رسوبی نیز تاثیرگذار بوده باشد، بنابراین با در نظر گرفتن مساحت 20. 45 هکتار زمین لغزش های فوق الذکر، هر هکتار زمین لغزش، موجب افزایش بیش از هشت درصد بار رسوبی رودخانه شده است.

از آن جا که در بررسی عوامل موثر بر فرسایش خاک و تولید رسوب به طور ریشه ای نمی توان عامل مشخص و معینی را به عنوان عامل اصلی فرسایش آبی در یک منطقه معرفی نمود، شرایط فرسایش موجود در منطقه را باید معلول تأثیر متقابل مجموعه عوامل موثر در ایجاد فرسایش دانست. لذا در این پژوهش به منظور شناسایی عوامل مؤثر بر میزان فرسایش و تولید رسوب، فرسایش بین شیاری حوضه سید آباد به کمک متوسط شدت بارش 30 دقیقه ای با دوره بازگشت 10 سال منطقه (40 میلی متر بر ساعت) و باران ساز صحرایی در 33 پلات آزمایشی تعیین شد. روش های تجزیه و تحلیل عاملی، مدل رگرسیون چند متغیره، لجستیک و مدل اسکالوگرام نیز برای تحلیل آماری نتایج استفاده شد. ابتدا با استفاده از روش تجزیه و تحلیل عاملی (روش تحلیل مؤلفه های اصلی) از بین 15 متغیر موثر بر تولید رسوب، شش متغیر ضریب رواناب، درصد پوشش گیاهی، درصد شن، حساسیت سنگ به فرسایش، بافت خاک و نوع کاربری که 82. 009 درصد از واریانس داده ها را توجیه می کنند، انتخاب شدند (0. 53 =KMO). نتایج مدل رگرسیون چند متغیره تقریبا با روش تحلیل عاملی یکسان بود و نتایج حاصل از مدل اسکالوگرام نیز حاکی از تأیید این مطلب می باشد. در نهایت با توجه به ضرایب رگرسیونی به دست آمده، به ترتیب متغیرهای حجم رواناب (0. 02)، حساسیت سنگ به فرسایش (0. 001)، درصد ضریب رواناب (0. 00005) و درصد شن (0. 00002) از عوامل مؤثر بر فرسایش و رسوب در حوضه تشخیص داده شدند. لذا، با توجه به نتایج به دست آمده، می توان سیاست گذاری ها و برنامه ریزی های لازم را به منظور کاهش حجم رواناب و افزایش پوشش گیاهی در اولویت اقدامات کنترل میزان فرسایش و رسوب اتخاذ کرد.

فرسایش آبی خاک دارای فرایندهای مختلف جدایش، ورود به جریان، انتقال و رسوب گذاری است. رسوبات خروجی از حوزه آبخیز ترکیبی از ذرات با اندازه های مختلف می باشد. توزیع اندازه ذرات در حال انتقال عاملی بسیار تاثیرگذار در فرایند انتقال و رسوب گذاری می باشد. حال آن که تغییرپذیری مولفه های توزیع اندازه ذرات طی شرایط مختلف جریان کمتر مورد توجه قرار گرفته است. بر همین اساس پژوهش حاضر با هدف بررسی تغییرپذیری برخی مولفه های توزیع اندازه موثر ذرات رسوب با استفاده از دانه بندی لیزری در شرایط جریان ناپایدار ابتدایی و پایدار تکاملی در یک نوع خاک تهیه شده از منطقه کدیر در استان مازندران در مقیاس پلات های آزمایشگاهی برنامه ریزی شد. به این منظور شبیه سازی بارندگی در پلات های 1×6 متر در شیب های پنج، 15 و 25 درصد و در شدت های 30، 60 و 90 میلی متر بر ساعت و در سه تکرار به وسیله شبیه ساز باران مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحقیق بیان گر تبعیت بیشتر غلظت رسوب از شیب نسبت به شدت بارندگی در شرایط مختلف جریان بود. همچنین، مقایسه مقادیر درصد ذرات کوچک تر از دو میکرون و مولفه D10 در شیب های مختلف بیان گر اختلاف معنی دار آن ها در شیب پنج درصد در شدت بارندگی 60 و 90 میلی متر بر ساعت در سطح اطمینان 95 درصد در شرایط مختلف جریان بود. در صورتی که ذرات بزرگ تر از دو میکرون در شرایط جریان ناپایدار و پایدار فقط در شیب پنج درصد در شدت بارندگی 30 میلی متر بر ساعت اختلاف معنی دار در سطح اطمینان 95 درصد داشتند. در همین راستا مولفه D50 رفتار بسیار پیچیده ای در شیب ها و شدت های مختلف داشت، ولی مولفه D90 از هیچ کدام از شیب ها و شدت ها در مراحل ابتدایی و تکاملی جریان در سطح اطمینان 90 درصد به دلیل عدم توان جریان در انتقال ذرات بزرگ تر از 63 میکرون و مخصوصا مولفه D90 تاثیر نپذیرفت.

در حوضه هایی که در اثر پیشی گرفتن مصارف آب از منابع آن، بحران کمبود آب رخ می دهد، متوازن نمودن این تراز منفی امری ضروری است. در چنین شرایطی، برای تامین منابع آب جدید، طرح های انتقال آب بین حوضه ای به بخشی از سیاست های مدیریتی در کشور تبدیل شده است. در این طرح ها، بعضا پتانسیل های حوضه مبدا و مقصد به درستی ارزیابی نمی شود. در این پژوهش، طرح انتقال آب بین حوضه ای از حوضه سیروان در استان کردستان به حوضه های سفیدرود و کرخه مورد ارزیابی قرار گرفت. این ارزیابی بر اساس اصول مدیریت یکپارچه حوضه و بر مبنای توانایی حوضه مبدا در تامین نیازهای فعلی و حفظ منابع آب برای توسعه آینده انجام شد. به این منظور، ضمن شناسایی مناطق مستعد، سناریوهای مختلفی برای توسعه کشاورزی و مصرف آب در حوضه سیروان تعریف شد. در تعیین سناریوهای توسعه کشاورزی معیارهای کمی با بیشترین اثرگذاری به صورت نقشه هایی در محیط GIS استخراج شد. همچنین، با تعیین نیاز خالص آبیاری محصولات به کمک نرم افزار CROPWAT، سناریوهایی نیز برای مصرف آب در بخش کشاورزی تعریف شد. نتایج نشان داد که حوضه سیروان با توجه به وضعیت منابع آب و خاک آن از پتانسیل توسعه کشاورزی مناسبی برخوردار است، به طوری که میزان آورد سالانه حوضه از نیاز آبی بخش کشاورزی آن در افق طرح، کمتر است. نتایج این پژوهش بیانگر لزوم توجه هرچه بیشتر به مدیریت یکپارچه منابع آب در مطالعات طرح های انتقال آب بین حوضه ای در کشور است.

روزنه های مستطیلی از جمله ابزاری هستند که در هیدرولیک به عنوان یک وسیله اندازه گیری دبی جریان مورد استفاده قرار می گیرند. هدف از پژوهش حاضر، بررسی تأثیر نسبت طول به عرض روزنه های راست گوشه با مساحت یکسان بر ضریب دبی می باشد، به طوری که یکی از روزنه ها با نسبت طول به عرض برابر 1. 618 (نسبت طلایی) که در نظام طبیعت به فراوانی مشاهده می شود، ساخته شده تا ویژگی آن در تخلیه دبی تحت بار آبی مختلف بررسی شود. بنابراین، آزمایش ها بر روی پنج روزنه راست گوشه که نسبت طول به عرض آن ها بین یک تا 16 متغیر بوده انجام شد. همچنین، مقایسه ای بین روزنه های مستطیلی با روزنه دایره ای شکلِ هم مساحت با روزنه های راست گوشه انجام پذیرد. در نتیجه، تعداد 94 آزمایش در محدوده دبی 0. 136 الی 0. 637 لیتر بر ثانیه بر روی روزنه ها انجام گرفت. در این پژوهش، رابطه ای با عنوان ضریب تصحیح توزیع فشار برای روزنه ها ارائه شده است تا تأثیر توزیع غیرهیدرواستاتیک فشار بر ضریب دبی در بارهای آبی کم دیده شود. نتایج نشان داد که با افزایش نسبت طول به عرض، ضریب دبی روزنه راست گوشه به طور عمومی افزایش می یابد به طوری که با تغییر نسبت طول به عرض در بازه مذکور، ضریب دبی روزنه ها به مقدار 11. 7 درصد تغییر می کند. همچنین، نتایج آزمایش ها نشان داد که مستطیل طلایی ویژگی خاصی از نظر تخلیه دبی نداشته و ضریب دبی روزنه دایره ای شکل در محدوده انجام آزمایشات تحقیق حاضر برابر با کمترین ضریب دبی در روزنه های راست گوشه است.