پژوهش های آبخیزداری
سال:1396 | دوره:30 | شماره:114 |تعداد مقالات:7

تغییر کاربری اراضی بر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک و در نتیجه آن بر مولفه های هیدرولوژیکی مانند حجم روان آب و غلظت رسوب تاثیر می گذارد. اطلاعات کمی درباره تغییر پذیری زمانی این مولفه های هیدرولوژیکی در کاربری ها و شدت بارش های مختلف وجود دارد، لذا هدف از این تحقیق بررسی اثر کاربری های مختلف اراضی بر زمان شروع روان آب، حجم روان آب و غلظت رسوب در دو شدت انتخابی است. به این منظور با استفاده از شبیه ساز باران اثر دو شدت بارش 51 و 86 میلی متر بر ساعت در چهار کاربری مرتع، عدس، کاه و کلش و زمین بایر در پلات یک متر مربعی در ایجاد روان آب و رسوب در پایگاه تحقیقاتی دانشگاه گنبد مورد بررسی قرار گرفت. هم چنین تغییرات زمانی میزان روان آب و غلظت رسوب برای مدت 30 دقیقه در فواصل زمانی 6 دقیقه برای هر کاربری اندازه گیری شد. نتایج تحقیق حاکی از تفاوت معنی دار زمان شروع روان آب، حجم روان آب و غلظت رسوب در سطح احتمال پنج درصد در دو شدت بارش مورد مطالعه با توجه به نوع کاربری بود. حجم روان آب و غلظت رسوب در همه ی بازه های زمانی مورد بررسی در سطح احتمال پنج درصد تفاوت معنی داری داشت. حجم روان آب در کاربری های مختلف در شدت های بارش 51 و 86 میلی متر بر ساعت به ترتیب از 3/2 تا 24 لیتر و از 38/6 تا 8/46 لیتر در 30 دقیقه متغیر بود. هم چنین غلظت رسوب در شدت بارش 86 میلی متر بر ساعت به ترتیب در کاربری مرتع، عدس، کاه و کلش و بایر 59/0، 63/0، 16/1 و 85/1 گرم در لیتر و در شدت بارش 51 میلی متر به ترتیب 35/0، 48/0، 79/0 و 26/1 گرم در لیتر بود. در دو شدت بارش مورد بررسی، اختلاف میانگین حجم روان آب و غلظت رسوب در کاربری های مطالعه شده با آزمون T-استودنت نشان دهنده تفاوت معنی داری بود. هم چنین نتایج آزمون T-استودنت نشان داد که حجم روا ن آب به غیر از کاربری عاری از پوشش، در بقیه کاربری های مورد مطالعه تفاوت معنی داری در سطح %5 دارند و غلظت رسوب فقط در پلات کاربری مرتع در سطح %5 اختلاف معنی داری دارند.

کنترل و ذخیره سازی سیلاب ها از جمله فاکتورهای بسیار مهم در جلوگیری از روند بیابان زایی به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک کشور می باشد. هدف از انجام این تحقیق شناسایی مناطق مناسب پخش سیلاب با استفاده از شبکه ی استنتاج فازی و تکنیک های سنجش از دور و GIS می باشد. در این تحقیق حوزه آبریز داورزن به عنوان یکی از سیل خیزترین حوضه های شمال شرق کشور از جهت موقعیت استراتژیک و قرارگیری اراضی کشاورزی سازمان اتکا انتخاب گردید. نقشه-های موضوعی مختلف شیب، نفوذپذیری، پتانسیل تولید آلایندگی سازندها، حجم رواناب، عمق آبرفت با مقیاس 1: 50000 به عنوان ورودی جهت آنالیز در بسته نرم افزاری ArcGIS 9. 3 انتخاب شدند. نقشه کاربری اراضی نیز پس از انجام مطالعات میدانی و تعیین نقاط تعلیمی با استفاده از تصاویر ETM+سال 2002 در نرم افزار ENVI4. 8 تهیه شد. جهت وزن دهی و تلفیق لایه های اطلاعاتی از روش شاخص همپوشانی، منطق بولین و مدل منطق فازی استفاده گردید. در این تحقیق روش فازی گاما 9/0 و روش شاخص هم پوشانی به علت دارا بودن بیشترین میزان هم پوشانی با عرصه های کنترل (به ترتیب 5 و 4 درصد) به عنوان بهترین روش انتخاب گردیدند. بررسی نقشه ها حکایت از نامناسب بودن مخروط افکنه بالادست اراضی کشاورزی سازمان اتکا داشت. چراکه به دلیل وجود سازند حساس به فرسایش در خروجی حوضه رسوبات مارنی در مخروط افکنه پایین دست انباشته گردیده و این منطقه را از نظر اجرای عملیات پخش سیلاب ناممکن ساخته است.

اشکال متفاوت از تپه های ماسه ای حدود 20 درصد از سطح بیابان های جهان را پوشانده، که زمین ریخت شناسی آن ها همواره از دیدگاه های مختلف مورد توجه بوده است. روش های سنتی نقشه برداری زمین ریخت شناسیک کیفی و یا بر پایه-ی عملیات های میدانی، به دلیل شرایط خاص و دشوار حاکم بر بیابان ها بسیار زمان بر و پرهزینه است. به ویژه زمانی که منطقه ای منحصر به فرد نظیر دشت لوت شامل تپه های بزرگ ماسه ای در مقیاسی بزرگ تحت بررسی قرار گیرد، روش های سنتی به دلیل عدم امکان بازدید صحرایی و دسترسی به منطقه دارای دقت مطلوبی نخواهد بود. در این مطالعه تپه های عظیم ماسه ای بخش شرقی دشت لوت با پستی و بلندی ویژه، به وسیله ی یکی از روش های شبکه های عصبی مصنوعی تحت عنوان الگوریتم خودسازمانده مطالعه گردید. در این مطالعه ابتدا 22 پارامتر مورفومتریک نمای اول، نمای دوم و نمای سوم از آخرین نسخه ی داده های رقومی ارتفاعی رادارSRTM/X با گرید سایز 1 قوس ثانیه (بزرگنمایی معادل 30 متر) بر اساس برنامه نویسی و با کمک برازش یک سطح درجه دوم و درجه سوم محاسبه گردید. سپس پارامترهای مؤثر در طبقه بندی و تعداد کلاس های متناسب منطقه بر اساس ضرایب کمی OIF و DBI تعیین گردید. پارامترهای بهینه ی مورفومتریک همراه با باندهای سنجنده ی ETM+ به تاریخ 2001 جهت طبقه بندی با الگوریتم شبکه ی خودسازمان ده مورد استفاده قرار گرفت و نتایج با استفاده از اطلاعات موجود و نقشه های پستی و بلندی مقایسه گردید. نتایج حاصل نشان داد که شبکه ی خودسازمان ده به عنوان یک الگوریتم نظارت نشده ی شبکه های عصبی مصنوعی در تلفیق پارامترهای مورفومتریک و داده های ماهواره ی لندست برای تحلیل لندفرم های بیابان با مقیاس ها و توان های تفکیک متفاوت بسیار کارآمد می باشد.

پوشش گیاهی را شاید بتوان مهمترین عامل تاثیرگذار در حفاظت خاک از فرسایش آبی و بادی دانست. مدیریت آگاهانه پوشش گیاهی، نیاز به اطلاعات دقیق و کافی از آن و ظرفیت های بانک بذر خاک دارد. از طرفی بررسی تغییرات ایجاد شده در پوشش گیاهی و بانک بذر خاک بعد از عملیات اصلاحی می تواند روند تغییرات حاصل از مدیریت را بیش از پیش نمایان سازد. رابطه ی بین این دو لزوم مطالعات بعد از عملیات اصلاحی را برجسته تر می کند. برای تعیین غنای گونه ای و تشابه پوشش سطحی و بانک بذر خاک، از مناطق آتریپلکس کاری شده 18 ساله قرق و منطقه قرق فاقد بوته کاری نمونه برداری صورت گرفت. نمونه برداری بانک بذر در پاییز 1389 به روش تصادفی سیستماتیک در طول 4 اندازه گیری نواری200 متری در هر منطقه انجام شد. 5 قطعه ی یک متر مربعی به فواصل 50 متری در طول هر اندازه گیری نواری(جمعا 20 قطعه در هر منطقه) مستقر گردید. نمونه های خاک از دو عمق 5-0 و 10-5 سانتی متر به وسیله ی مته نمونه برداری خاک به قطر 5/2 سانتی متر برداشت و به گلخانه منتقل و در بستر مناسب کشت گردیدند. همچنین بررسی و ثبت پوشش گونه های گیاهی در هر قطعه در دو مرحله پاییز و بهار 1390، به روش تخمین انجام شد. تعداد گونه هایی که از خاک استحصالی از هر قطعه در گلخانه جوانه زد و شناسایی شد، به عنوان غنای گونه ای آن نمونه به حساب آمد. از شاخص کیفی سورنسون جهت اندازه گیری تشابه بین بانک بذر خاک و پوشش گیاهی سطح زمین در هرقطعه استفاده شد. برای مقایسه خصوصیات بانک بذر خاک شامل تشابه بانک بذر با پوشش روی زمینی، غنای بانک بذر، کلاس های خوشخوراکی و شکلها زیستی بین دو منطقه از آزمون t غیر جفتی استفاده شد. جهت مقایسه ی هر کدام از خصوصیات بانک بذر خاک بین دو عمق هر منطقه از آزمون t جفتی استفاده شد. از آزمون تجزیه واریانس یک طرفه و دانکن جهت مقایسه ی کلاس های خوشخوراکی و شکلها زیستی در هر منطقه بطور جداگانه استفاده شد. نتایج نشان داد که در مورد تشابه بانک بذر خاک و پوشش روی زمینی، همچنین غنای بانک بذر خاک درعمق 5-0 و 10-5 سانتی متری بین منطقه بوته کاری و فاقد بوته کاری اختلاف معنی-دار وجود دارد. نتایج نشان داد که تشابه بانک بذر خاک با پوشش سطح زمین در منطقه بوته کاری برای عمق اول 60% و برای عمق دوم 24% و در منطقه ی فاقد بوته کاری برای عمق اول 84% و برای عمق دوم 40% است. تمامی کلاس های خوشخوراکی بین دو منطقه اختلاف معنی دار نشان داد. از بین شکل های زیستی به جز همی کریپتوفیت ها باقی شکلها زیستی دارای اختلاف معنی دار بین دو منطقه بودند.

توسعه و بهبود روش های برآورد فرسایش خاک با فراهم آوردن ابزاری برای آزمایش تأثیر راهبرد های مختلف مدیریت زمین روی تلفات خاک و طراحی استفاده بهینه از اراضی، برای متخصصین علوم زمین لازم و ضروری می باشند. معادله جهانی فرسایش خاک یکی از قدیمی ترین مدل های تجربی برآورد فرسایش می باشد که به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است. دراین تحقیق، میزان کارایی معادله جهانی فرسایش خاک و برخی نسخه های آن شامل MUSLT، USLEM، MUSLE-E، MUSLE-S، AUSLE وAOF درمقیاس رگبار درمراتع نیمه خشک خراسان ارزیابی شد. بدین منظور مقادیر رسوب اندازه گیری شده ناشی از 20 مورد رگبار در3 قطعه با خصوصیات یکسان، کاربری مرتعی و بدون انجام هیچ گونه عملیات حفاظتی با مقادیر برآوردی هر یک از نسخه هابررسی و مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج بیانگر آن است که مقادیر برآوردی چهار روش MUSLT، MUSLE-E، MUSLE-Sو USLEM همبستگی معنی داری با رسوب مشاهداتی داشته و مدل سازی فرسایش در این روش ها منطقی تر می باشد. از بین روش ها روش MUSLTدارای کمترین مقدار میانگین نسبی مجذور مربعات خطا (257/4RRMSE=)و بیشترین میانگین کارایی (011/0ME=) بوده و در برآورد مقدار رسوب مشاهداتی در مقیاس رگبار در منطقه مورد تحقیق دارای کارایی نسبی بیشتریمی باشد. سایر روش های مورد بررسی برآوردهای غیرمنطقی از مقدار رسوب ارائه می دهند.

تاغ یکی از گیاهان معمول برای تثبیت شن های روان در ایران است. هدف این پژوهش بررسی تاثیر تاغ بر ویژگی های فیزیکی شیمیایی خاک و امکان تشکیل جزایر حاصلخیز در منطقه یحیی آباد سبزوار بود. ابتدا بر اساس مشاهدات صحرایی و تجزیه و تحلیل پوشش گیاهی، دو منطقه با پوشش خوب و متوسط تاغ تعیین و به صورت کاملا تصادفی، 4 نقطه در منطقه متوسط و 5 نقطه در منطقه خوب انتخاب شد. جهت بررسی ویژگی های ریخت شناسی و فیزیکوشیمیایی خاک در هر نقطه، یک خاکرخ در زیر درخت و یک خاکرخ بین درختان تاغ و مجموعا تعداد 18 خاکرخ حفر و پس از تشریح، از افق های ژنتیکی نمونه برداری گردید. نتایج نشان داد که میزان SOC، Nt و Pa در زیر درختان، به ویژه در لایه های سطحی منطقه خوب، نسبت به بین درختان افزایش معنی داری داشته است. تغییرات هماهنگ HCO3-با SOC نشان دهنده ارتباط نزدیک آنها است. یون های Na+، Ca2+ و Cl-و به دنبال آن قابیلت هدایت الکتریکی و نسبت جذب سدیم، در همه لایه های خاک زیر درختان نسبت به بین درختان افزایش نشان داد. نتایج تجزیه برگ تاغ نشان داد که اضافه شدن برگ ها به خاک و تجزیه آنها، عامل اصلی افزایش موارد گفته شده است. کم بودن میزان Mg در برگ گیاه، توجیه کننده عدم افزایش قابل توجه این کاتیون در خاک است. از بین ویژگی های فیزیکی، فقط میزان SP به دلیل تاثیر موادآلی بر آن، در عمق اول خاک منطقه خوب افزایش پیدا کرده است. نتایج این پژوهش موید تشکیل جزایر حاصلخیز قابل تشخیص در زیردرختان تاغ شده است که با شدت کمتر تا عمق خاک نیز ادامه پیدا کرده است.

در طی چند دهه ی گذشته با توجه به رشد سریع جمعیت و توسعه ی شهری، رواناب شهری افزایش یافته و منجر به مشکلات محیط زیستی مختلفی از جمله آب گرفتگی معابر سطح شهر، انتشار آلودگی های زیست محیطی و خطرات ناشی از گسترش سیلاب شده است. تحلیل حساسیت روشی است برای نشان دادن این که کدام یک از پارامترها ورودی مدل تأثیر بیشتری بر نتایج اعمال می کند. هدف از تحقیق تعیین پارامترهای مهم ورودی مدل SWMM و اطمینان از عملکرد مدل در شهر ماهدشت است. به این ترتیب که از مقدار اولیه برآورد شده 10 پارامتر درصد مناطق نفوذناپذیر، شیب، عرض معادل، ضریب زبری مانینگ در مناطق نفوذپذیر و نفوذناپذیر، زمان تمرکز، شماره منحنی(CN)، ارتفاع ذخیره در مناطق نفوذناپذیر و نفوذپذیر و درصد مناطق نفوذناپذیر بدون ذخیره ی سطحی، به مقدار 15 و 30 درصد افزایش و کاهش داده شد و آب دهی اوج حاصل از این تغییرات به عنوان متغیر وابسته مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد حساس ترین پارامتر مربوط به درصد اراضی نفوذناپذیر و کم حساس ترین پارامتر مربوط به ارتفاع ذخیره ی مناطق نفوذپذیر است. برای فرایند واسنجی و اعتبارسنجی مدل رواناب متناظر با سه واقعه ی بارندگی در خروجی حوضه اندازه گیری و با رواناب شبیه سازی شده به وسیله ی مدل مقایسه گردید. نتایج نشان داد که انطباق خوبی بین آب دهی و عمق رواناب شبیه سازی شده و مشاهده ای وجود دارد. بنابراین می توان از این مدل برای پیش بینی خطر آبگرفتگی، طراحی و اولویت بندی مناطق برای رفع مشکل آب گرفتگی استفاده کرد.