اکوسیستم دریاچه ارومیه، در سال های اخیر با بحران کاهش فزاینده سطح آب به دلیل از دست رفتن منابع تغذیه کننده آب سطحی خود روبرو بوده است. در این پژوهش به منظور بررسی تاب آوری ناحیه ای در حوضه آبریز دریاچه ارومیه، در مقابل تخریب تراکم شبکه آبراهه ای، اقدام به توسعه ماتریس تابع عملکرد در روش احتمالاتی مرتبه اول قابلیت اطمینان (FORM) شده است. پایه محاسبات در محیط برنامه نویسی پایتون بر اساس تغییرات لایه تجمع جریان، به عنوان عامل مهم تغذیه آب سطحی دریاچه ارومیه می باشد. تهیه لایه تجمع جریان، بر اساس مدل رقومی ارتفاع 30 متری سنجنده Aster در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی و ملاک تغییرات آن بر مبنای لایه های تراکم شبکه آبراهه ای مختلف و با آستانه های ترتیب توانی معین، در روش استخراج خودکار مسیر جریان طبیعی بوده است. تابع عملکرد در روش FORM با تخمین انحراف استاندارد، میانگین و همبستگی خطی، بین دو دسته تراکم شبکه جریان، با آستانه های 100، 300 و 1000 و همچنین 1000، 3000 و 10000 و به صورت کسر دو مجموعه، نقاط مختصاتی تهیه شد. نتایج حاکی از آن است احتمال شکست در حوضه آبریز، بدون احتساب محیط دریاچه، بین دو رقم 28 تا 72 درصد متغیر است. برای نوار مرزی نمایش آسیب پذیری دریاچه، کم ترین تاب آوری در بخش های غربی، شمال غربی و جنوبی است. آسیب پذیری با تخریب شبکه آبراهه ای مطابق با روش FORM در بیشترین مقدار خود با رقم 86 درصد در محدوده میانه غربی مساحت دریاچه رخ می دهد.

از نیازهای اساسی در طراحی سازه های آبی، پهنه بندی سیل، تثبیت سواحل رودخانه ها و عملیات آبخیزداری، برآورد دبی حداکثر لحظه ای جریان با دوره بازگشت های مختلف می باشد. در این خصوص تعمیم تحلیل های منطقه ای سیلاب با استفاده از داده های دبی ثبت شده در ایستگاه های آبسنجی به نقاط فاقد آمار از اهیمت خاصی برخوردار است. تغییرات مکانی متغیرهای هیدروژئومورفیک بویژه مساحت زهکشی به عنوان عامل اصلی در مدل های منطقه ای دبی اوج سیلاب مشارکت دارد، به کمک قابلیتهای پیشرفته GIS می توان توزیع مکانی این متغیرها را در سطح حوزه استخراج نمود. بنابراین از جنبه نظری می توان با دردست داشتن نقشه های توزیع مکانی عوامل موثر در تحلیل منطقه ای، روابط حاصل را با نوع میانگین گیری به شبکه آبراهه ها تعمیم داد. توجه ویژه این مقاله به نقش سامانه های اطلاعات جغرافیایی (GIS) در پیاده سازی روابط منطقه ای، تهیه نقشه های سیل و نیز استخراج نیمرخ طولی تغییرات دبی سیل (منحنی تغییرات دبی بازای مسافت) در شبکه رودخانه ها، معطوف گردیده است. به عبارتی چگونگی تعمیم مکانی نتایج تحلیل منطقه ای سیلاب در ایستگاههای آبسنجی دارای آمار به نقاط شبکه اصلی آبراهه های حوزه بصورت پیوسته مکانی، مساله اساسی این پژوهش می باشد.بدین منظور انتخاب 22 حوزه آبخیز واقع در محدوده استان گیلان و استفاده از جدیدترین بررسی های تحلیل منطقه ای سیلاب در این ناحیه، روش تعمیم مکانی بکار گرفته شد. ابتدا عوامل موثر در روابط منطقه ای نظیر مساحت و شیب حوزه بر اساس مدل ارتفاعی رقومی (DEM) و بارندگی متوسط سالیانه بر مبنای داده های بارانسنجی، بصورت نقشه های رستری استخراج گردید. سپس در محیط GIS برنامه ای به زبان شیی گرا با به کارگیری نرم افزار Arc View نوشته شد. با استفاده از برنامه مذکور و بر اساس روند نمای هدایت جریان (D8)، سلول های بالا دست که به یک سلول خاص (هدف) تجمع می یابند، شناسایی گردید. در نتیجه با محاسبه عامل شیب و بارندگی تک تک سلول های بالادست سلول هدف، متوسط این عامل ها برای سلول هدف به صورت خودکار استخراج شد. با پیاده سازی روابط منطقه ای برای هر سلول از شبکه آبراهه، دبی سیل از نقاط موجود ایستگاه ها به کلیه شبکه رودخانه ها تعمیم داده شد. براین اساس نقشه های پایه سیل در دوره بازگشت های مختلف برای حوزه آبخیز مورد نظر، تهیه گردید. با استفاده از این نقشه ها، منحنی های تغییرات دبی در مسیر شبکه آبراهه ها بدست آمد. در نهایت با توجه به موقعیت مکانی سلول های واقع در آبراهه ها، میزان تاثیر و درصد مشارکت هر یک از عوامل در ایجاد دبی سیل، مورد بررسی قرار گرفت. از نتایج این پژوهش می توان در تهیه نقشه های پایه سل و برآوردهای هیدرولوژیک مورد نیاز در طراحی سازه های هیدرولیکی و پروژه های کنترل سیل استفاده نمود.

در دیدگاه رفتارهای فرکتالی، ویژگی همانندسازی در طول زمان الگوهایی را در بستر حوضه به­وجود می­آورند که بنا بر ویژگی­های زایشی و چگونگی تحولات، عملکرد منحصر به­فردی را در طی بلوغ یک حوضه آبریز به نمایش می­گذارند. به­همین دلیل در این پژوهش با هدف بررسی انشعاب شبکه­های آبراهه­ای حوضه رامهرمز از مدل توکوناگا و بعدفرکتال همبستگی استفاده شده است. رودخانه رامهرمز از زیرحوضه های حوضه آبریز جراحی واقع در جنوب غربی کشور می باشد که از 50 کیلومتری جنوب شرق ایذه سرچشمه گرفته و به سوی جنوب غرب سرازیر می­گردد. در این پژوهش شبکه های رودخانه با استفاده از نرم افزار Arc GIS استخراج شده و سپس داده های ورودی برای محاسبه عدد فرکتالی دو بعدی به کمک تابع همبستگی وارد نرم افزار گردید. در این راستا ابتدا حوضه رامهرمز را به دو بخش شرقی و غربی تقسیم نموده و در ادامه با استفاده از روش توکوناگا، شبکه نامنظم و منحنی رودخانه رامهرمز به شکل منظم، هندسی و درختی منتناظر ترسیم شده است. با توجه به طول شاخه­ها، بعد فرکتالی برای هر دو بخش حوضه رامهرمز محاسبه گردید. بعد فرکتالی همبستگی حوضه رامهرمز و بخش­های شرقی و غربی آن بین (42/1 تا 68/1) با ضریب همبستگی بالا برآورد گردیده است. بعد فرکتال محاسبه شده معرف نسبت انشعاب متوسط و مدت زمان اندک برای رسیدن به جریان دائمی است که بیانگر رفتار آشوبناکی نسبتاً بالای حوضه و بخش­های آن می­باشد.

در طرح های مطالعاتی یا تحقیقاتی مرتبط با حوزه های آبخیز، داده های شبکه آبراهه ای، از جمله مهم ترین داده های مورد استفاده در محاسبه پارامترهایی نظیر پارامترهای فیزیکی حوزه های آبخیز، رواناب، رسوب، فرسایش و غیره می باشند. این داده ها که در مقیاس و قالب های مختلف به شکل رقومی تهیه می شوند به طور عمده دارای اشکالاتی در ساختار توپولوژی خود بوده که از جمله مهم ترین آن ها می توان به ناپیوستگی خطوط شبکه آبراهه ای و عدم انطباق صحیح الگوی جهت جریان آب در حوزه با جهت رقومی در این شبکه ها اشاره نمود. این نقائص، مشکلات عدیده ای را در محاسبه پارامترهای حوزه های آبخیز ایجاد نموده و این در حالی است که امکانات تعبیه شده در نرم افزارهای کنونیGIS نیز دارای محدودیت های اساسی در رفع آن ها می باشند.در پژوهش حاضر، مدل جدیدی در محیط GIS طراحی و ساخته شده است که علاوه بر رفع مشکلات نرم افزارهای GIS در تولید شبکه های آبراهه ای مصنوعی (از نظر تعداد، موقعیت شاخه ها و تعریف حد آستانه)، قادر است شبکه های آبراهه ای گسسته رقومی را به شبکه های پیوسته تبدیل نموده به نحوی که تعداد و موقعیت آبرا هه های تولیدی با تعداد و موقعیت شاخه ها در شبکه آبراهه ای اولیه برابر و جهت جریان آب در آن ها منطبق با الگوی جریان آب حوزه آبخیز اصلاح شده است. نتایج آماری گرفته شده از پژوهش، دقت زیاد نتایج مدل را نشان می دهد.

کاهش تراز آب دریاچه ارومیه در سال های اخیر سبب شده که اراضی بخش هایی از بستر آن خشک شده و فرایندهای ژئومورفیکی به درون بستر آن گسترش یابد. در این پژوهش با هدف بررسی شبکه آبراهه های پدید آمده در بستر خشک شده دریاچه ارومیه، از مدل تحلیل رده-آرایه ای استفاده شده است. به این منظور داده های وکتوری شبکه آبراهه های به دست آمده از تصاویر ماهواره ای، در محیط نرم افزار MapViewer با استفاده از روش استرالر رده بندی شده و نمودار فراداده های رده و تعداد آبراهه های رده 1 تا 6 در نرم افزارهای Grapher و Curvexpert ترسیم گردید. با توجه به نتایج میان فراداده های رده و تعداد آبراهه های رده های 1 تا 6 همبستگی نمائی برقرار بوده و ضریب تعیین میان این دو متغیر در نیمه راست پهنه پژوهش برابر0.982 و در نیمه چپ 0.975 است و با توجه به بیشتر بودن ضریب همبستگی و تعیین رده و تعداد آبراهه ها در نیمه راست، روند تکامل ریخت شناختی آبراهه ای تندتر از نیمه چپ است. همچنین همبستگی میان رده و میانگین درازای آبراهه های هر دو نیمه از نوع معکوس مربع است و ضریب تعیین میان رده و میانگین درازای آبراهه ها در دو نیمه تقریبا برابر بوده و حدود 0.98 می باشد. تفاوت میانگین درازای آبراهه ها در این دو نیمه در روند شتاب افزایشی-کاهشی آن است، به گونه ای که روند شتاب افزایش و کاهش میانگین درازای آبراهه ها در نیمه چپ شدیدتر از نیمه راست می باشد.

متن کامل این مقاله به زبان انگلیسی می باشد، لطفا برای مشاهده متن کامل مقاله به بخش انگلیسی مراجعه فرمایید.   لطفا برای مشاهده متن کامل این مقاله اینجا را کلیک کنید.