مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران
سال:1398 | دوره:13 | شماره:44 |تعداد مقالات:13

مهم ترین عاملی که در مدیریت یک حوزه آبخیز باید مدنظر قرار گیرد، در نظر گرفتن اهداف در راستای سیاست ها است. در بهره برداری از سامانه های منابع آب، به طور عام و مخزن، به طور خاص، قواعد بهره برداری بهتر است به صورت چندهدفه استخراج شوند. در این تحقیق، برنامه ریزی ژنتیک چندهدفه (MOGP) توسعه و استفاده می شود. در ادامه، پس از صحت سنجی، برای استخراج سیاست بهره برداری چندهدفه از مخزن به کار گرفته می شود. در تحقیق حاضر، هر سیاست بهره برداری با رویکرد کمینه کردن آسیب پذیری (به عنوان هدف اول) و بیشینه کردن اطمینان پذیری (به عنوان هدف دوم)، استخراج می شود. نتایج صحت سنجی نشان می دهند که عمل کرد ابزار معرفی شده موفقیت آمیز است (با ضریب تعیین 997/0 در مسأله ریاضی) و می تواند برای مسائل چندهدفه در مدیریت سامانه های منابع آب به کار گرفته شود، به طوری که محدوده تغییرات آسیب پذیری بین 16 تا 41 درصد و محدوده تغییرات اطمینان پذیری بین 46 تا 78 درصد خواهد بود.

محدودیت منابع آب و توزیع نامتجانس آن در مناطق مختلف ایران سبب شده است که در مقایسه با بسیاری از کشورها، نسبت به پدیده تغییر اقلیم آسیپ پذیرتر باشد. در سال های اخیر با تدوین سناریوهای انتشار گازهای گلخانه ای توسط هیئت بین الدول تغییر اقلیم، مدل های گردش عمومی با سناریوهای مختلف انتشار، اجرا شده و وضعیت اقلیمی دهه های آتی را پیش بینی کنند. این تحقیق شامل دو فاز اقلیمی و ریزمقیاس گردانی است و هدف آن ارزیابی اثر نوسانات اقلیمی پیش بینی شده با مدل HadCM3 تحت سناریوهای A2 (سختگیرانه ترین سناریو)، سناریوی حد واسطA1B و سناریوی خوش بینانه B1 برای مدل HadCM3 در سه دوره آینده نزدیک (شاخص 2020)، شاخص 2045 و آینده دور( 2099-2070) و تاثیر آن بر رواناب حوزه کن است.، برای این منظور جهت ریزمقیاس گردانی پیش بینی کننده های بزرگ مقیاس از مولد آب و هوایی لارس استفاده شد. شبیه سازی رواناب توسط مدل داده های روزانه دمای حداقل، حداکثر، بارش و ساعات آفتابی ایستگاه سینوپتیک مهرآباد تهران در دوره 2010-1981 با استفاده از مولد آب وهوایی انجام شد و پس از اطمینان از کارآیی این مدل در شبیه سازی پارامترهای هواشناسی مذکور در حوزه آبخیز کن جهت بررسی تاثیر پدیده تغییر اقلیم برتغییرات پارامترهای اقلیمی در منطقه مورد مطالعه، داده های سه سناریوی بدبینانه A2، با مدل آماری لارس ریزمقیاس گردید. نتایج نشان داد که بر اساس برآورد مدل لارس برای سناریوهای مورد بررسی در دوره آتی (2040-2011)، دمای حداکثر و حداقل به ترتیب 3/1 و 8/0 درجه سانتی گراد افزایش خواهد یافت. همچنین برای تمامی ایستگاه های منتخب کاهش بارش بدست آمد که بیشترین کاهش مربوط به فصل بهار بود. ولی در برخی ماه های فصل زمستان افزایش بارش پیش بینی شد.

ﻣ ﻜ ﺎ ن یابی یکی ﺍ ﺯ مهم ترین و چالش انگیزترین ﻣ ﺴ ﺎ ﺋ ﻞ ﺩ ﺭ ﺗ ﻐ ﺬ ﻳ ﺔ ﻣ ﺼ ﻨ ﻮ ﻋ ﻲ آب های زیرزمینی ﻣ ﻲ باشد. در این راستا هدف از تحقیق حاضر توسعه روش فازی داده محور برای مکانیابی محل های مناسب تغذیه مصنوعی آب های زیرزمینی، می باشد. به این منظور پس از تعریف یک مدل توصیفی و مفهومی در برگیرنده اختصاصات محل مناسب تغذیه مصنوعی، همه مشخصاتی که می توانند به عنوان معیارهای مناسب مورد استفاده قرار گیرند، شناسایی و در قالب یک مدل هدف جمع آوری شد. سپس با استفاده از تجزیه و تحلیل لایه های اطلاعاتی مختلف و وزن دار نمودن آنها با کاربرد تابع لجستیکی، نقشه های شاهد وزن دار بدست آمد. در این خصوص برای اولین بار به منظور ﻣ ﻜ ﺎ نیابی محل های مناسب ﺗ ﻐ ﺬ ﻳ ﺔ ﻣ ﺼ ﻨ ﻮ ﻋ ﻲ آب های زیرزمینی، نقشه های وزن دار به طور پیوسته، بدون استفاده از اعمال سلیقه کارشناس و همچنین بدون طبقه بندی و ساده سازی داده ها به قسمت های مختلف، تولید ودر نهایت کلیه نقشه های وزندار با استفاده از عملگر گامای فازی تلفیق شدند. کاربرد مدل توسعه داده شده در دشت همدان-بهار اثبات نمود که مدل سازی به روش فوق می تواند به نحو مطلوبی نواحی مورد بررسی را کوچک نموده و اهداف را جهت بررسی های بیشتر صحرایی شناسایی نماید.

طبق گزارش چهارم IPCC وقوع تغییر اقلیم و تأثیر آن بر خشکسالی، سیل، مشکلات بهداشت و کمبود غذا تأیید شده است. بنابراین شناخت مقدار و چگونگی تغییرات اقلیمی می تواند در مدیریت منابع مختلف بخصوص مدیریت منابع آب حائز اهمیت تلقی گردد. مدل های گردش عمومی جو ابزاری برای پیش بینی متغیرهای اقلیمی برای دوره آتی هستند که برای استفاده از خروجی این مدلها در مقیاس محلی نیاز به ریزمقیاس گردانی آنها در سطح ایستگاه می باشد. در ریزمقیاس گردانی آماری انتقال داده خروجی یک سلول به ایستگاه هواشناسی انجام می شود. با توجه به اینکه ایستگاه در چه قسمتی از سلول قرار گرفته باشد، ممکن است دقت ریزمقیاس گردانی متفاوت باشد. هدف از این پژوهش پیش بینی متغیرهای دما و بارش حوضه کن تا سال 2099 توسط خروجی مدل بزرگ مقیاس HadCM3 تحت سناریو A2 و مدل آماری SDSM بود. همچنین ارتباط بین دقت ریزمقیاس گردانی مدل آماری SDSM در ایستگاه های مختلف مربوط به حوضه که در یک شبکه HadCM3 واقع شده اند با موقعیت و شرایط اقلیمی ایستگاه ها بررسی شد. براساس نتایج حاصل در ایستگاه هایی که متوسط دما و بارش آن ها به متوسط دما و بارش سلول HadCM3 نزدیک تر بود شبیه سازی با دقت بالاتری بدست آمد. در نهایت تغییرات مقادیر دما و بارش برای سه دوره آینده نزدیک (2040-2011)، آینده میانی (2070-2041) و آینده دور (2099-2071) نسبت به دوره پایه (2001-1961) پیش بینی شد که نتایج حاصل از این بخش نیز افزایش دما و کاهش بارش را تا سال 2099 برای حوضه کن نشان داد.

اطلاع از ضرایب هیدرودینامیکی برای تعیین جریان طبیعی آب و مدیریت بهره برداری بهینه از منابع آب زیرزمینی امری ضروری است. در این مطالعه به منظور تعیین ضرایب هیدرودینامیکی آبخوان دشت زوزن از نتایج 112 سونداژ الکتریکی استفاده شده است. تفسیر کمی داده های ژئوالکتریک با استفاده از نرم افزار IPI2WIN صورت گرفته است. از داده های حاصل از تفسیر ژئوالکتریک میزان فاکتور سازند و تخلخل در محل هر سونداژ تعیین گردید. متوسط تخلخل آبخوان دشت زوزن 26 درصد برآورد شد. با استفاده از معادله کوزنی و داده های حاصل از تفسیر ژئوالکتریک مقادیر نفوذپذیری ذاتی و هدایت هیدرولیکی تعیین و نقشه هدایت هیدرولیکی نیز تهیه گردید. متوسط هدایت هیدرولیکی برای آبخوان آبرفتی دشت زوزن m/s 5-10 × 5/12 برآورد شد. با استفاده از اطلاعات بدست آمده میزان قابلیت انتقال نیز تعیین و نقشه آن تهیه گردید. متوسط ضریب قابلیت انتقال برای آبخوان دشت زوزنm2/day 1552 برآورد شد. میزان آبدهی ویژه نیز با استفاده معادله آرچی در محل هر سونداژ مشخص و نقشه آن تهیه گردید. متوسط آبدهی ویژه برای این آبخوان 4/5 درصد برآورد شد. نتایج حاصل از تفسیر داده های ژئوالکتریک با داده های حاصل از تجزیه و تحلیل آزمون پمپاژ مقایسه شدند که با دقت قابل قبولی این نتایج با هم انطباق داشتند.

پژوهش حاضر به منظور جلوگیری از تبخیر سطوح آب و همچنین پسماندهای سد باطله معدن مس سرچشمه انجام گرفته است. به این منظور پوششی شناور فیزیکی با نام یونوبتن طراحی و ساخته شده و بعد از آماده سازی 36 قطعه از آن، پوشش ها به مکان احداث حوضچه های تحقیقاتی با مساحت 9 متر مربع در مجاور سد رسوب گیر انتقال داده شده است. همچنین، به منظور تعیین میزان کارایی پوشش های نامبرده، مقادیر تبخیر در دو حوضچه شاهد و تحت پوشش به مدت دو ماه از تاریخ 21/06/95 تا 21/08/95 اندازه گیری و سپس آنالیز شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که کارایی پوشش های یونوبتن در کاهش میزان تبخیر در بازه مورد نظر با واریانسی کمتر از 88/0 تقریباً 1/89 درصد بوده است. با توجه به کارایی فوق می توان گفت میزان 800/987/22 متر مکعب از تلفات تبخیر جلوگیری و ذخیره می شود که این میزان ذخیره آب معادل استفاده بیش از 22 ماه برداشت آب از کل چاه های خاتون آباد در حال حاضر می باشد. در نهایت، با توجه به کارایی و دوام پوشش فوق در کاهش تبخیر، استفاده از آن جهت حفاظت مخازن مجتمع مس سرچشمه مناسب و کارامد ارزیابی گردید.

آب های زیرزمینی از مهمترین و قابل اعتمادترین منابع آبی برای کشاورزی و شرب می باشند. در مناطق ساحلی به دلیل نفوذ آب شور دریا تعیین حد تداخل آب شور و شیرین برای ساکنین این مناطق از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. در این تحقیق خصوصیات آبخوان های ساحلی غرب و شرق بابلسر با استفاده از مطالعات ژئوالکتریک و ژئوالکترومغناطیس بررسی شد، که این روش ها از دقیق ترین روش های موجود در این زمینه می باشند. برای این منظور شش مقطع مطالعاتی عمود بر خط ساحلی در این مناطق انتخاب شدند، در هر مقطع در امتداد خط ساحلی، ابتدا 10 نقطه مطالعاتی با فاصله های 50 متری و سپس پنج نقطه مطالعاتی با فاصله های 100، 200، 300، 400 و 500 متری انتخاب شدند. جهت تعیین حد تداخل آب شور با روش ژئوالکتریک از اطلاعات چاه های اکتشافی نیز استفاده شد. با توجه به اطلاعات مشاهداتی در برخی نقاط نتایج حاصل از بررسی های انجام شده نشان داد که روش ژئوالکترومغناطیس نسبت به روش ژئوالکتریک از دقت بیشتری برخوردار می باشد. همچنین نتایج نشان داد که عمق تداخل آب شور و شیرین در نقاط مطالعاتی واقع در مقاطع غرب بابلسر نسبت به مقاطع شرق بابلسر بیشتر می باشد. به طور کلی با توجه به عمق های تداخل به دست آمده آسیب پیشروی آب شور در هر دو منطقه وجود دارد و لازم است با استفاده از عملیات مدیریتی از افزایش پیشروی آب شور در این مناطق جلوگیری شود.

آلودگی غیرنقطه ای تهدید بسیار جدی برای آب های سطحی به خصوص در زمینه اوتروفیکاسیون است. نوارهای حائل گیاهی شامل گیاهان خاصی می باشند که جریان قبل از ورود به آبراهه ها از آن ها عبور می نماید و این موجب کاهش حجم رواناب، آفت کش های انباشته شده و دیگر آلاینده های جریان توسط نفوذ، جذب و انباشت رسوب می گردند. بنابراین تحقیق حاضر با هدف بررسی تاثیر مراحل فنولوژی گیاه و نوع آلاینده ها بر کارایی نوارهای حائل گیاهی در نگهداشت آن ها به انجام رسیده است. این پژوهش با استفاده از کرتهای آزمایشی 10×1 متری و تولید رواناب مصنوعی با دبی حاصل از بارندگی با دوره بازگشت 100 سال و همچنین با استفاده از دو گونه گیاهی وتیور و چمن بومی در منطقه لالیم ساری طی یک سال به انجام رسید. نتایج نشان داد که نوار حائل حاوی وتیور در مراحل رشد رویشی و گلدهی بهترین عملکرد را در کاهش آلاینده های موجود در رواناب دارد به طوری که حجم رواناب، غلظت رسوب، نیترات و فسفات را به ترتیب تا 80

عدم وجود یک سیستم دیده بانی بارش قابل اعتماد و گسترده یکی از چالش های مهم در تجزیه و تحلیل، پیش بینی هیدرولوژیکی و مدیریت منابع آب در ایران است. لذا هدف اصلی این پژوهش، ارزیابی و پهنه بندی میزان دقت بارش ماهانه ماهواره TRMM 3B43 v7 در پهنه ایران با ایستگاه های زمینی است. بدین منظور داده های ماهانه بارش TRMM بصورت شبکه ای و با تفکیک مکانی 25/0×25/0 درجه طول و عرض جغرافیایی طی دوره 1998 تا 2014 استخراج گردید و با 41 ایستگاه سینوپتیک در سطح کشور مورد ارزیابی قرار گرفت. برای ارزیابی دقت بارش برآوردی و پهنه بندی معیارهای ارزیابی خطا، به ترتیب از معیارهای NSE، RMSE، BIAS، ME و روش IDW در نرم افزار ArcGIS 10. 3 استفاده شد. در حالت کلی نتایج نشان داد که در اکثر مناطق خشک و نیمه خشک کشور ماهواره TRMM دارای بیش برآوردی بارش و در مناطق پر بارش کشور کم برآوردی داشته است و با توجه معیار ME، در 93/82 درصد ایستگاه ها این کم و بیش برآوردی کمتر از 10 میلی متر در ماه بوده است. همچنین نتایج رتبه بندی معیارهای ارزیابی خطا نشان داد که ایستگاه اردبیل با مجموع رتبه 5 و ایستگاه اصفهان با مجموع رتبه 146 به ترتیب بیشترین و کمترین خطا را در برآورد بارش ماهانه داشتند. به طور کلی نتایج تحقیق نشان داد که داده های بارش ماهانه TRMM در اکثر نقاط کشور از دقت قابل قبولی برخوردار بوده است.

انباشت رسوبات در مخازن سدها همواره یکی از مشکلات سدهای مخزنی بوده است. بر این اساس از جمله روش های مقابله با این معضل می توان به روش رسوب شویی تحت فشار اشاره نمود. در این روش در طول مدت انجام رسوب شویی، عموماً تخلیه کننده های تحتانی سد برای مدت زمان معینی باز شده و سطح آب مخزن تقریبا ثابت نگه داشته می شود. زمانیکه آب از میان تخلیه کننده های تحتانی خارج می گردد پس از گذشت مدت زمانی از انجام رسوب شویی، حفره یا چاله ای از آب شستگی به شکل مخروط یا یک قیف در جلوی دریچه تحتانی بوجود خواهد آمد که ابعاد این مخروط به پارامترهای مختلفی همچون دبی جریان خروجی، عمق آب داخل مخزن و نوع رسوبات تجمع یافته در درون مخزن بستگی دارد. در این پژوهش برای بررسی اثر رسوبات چسبنده و غیر چسبنده برتشکیل مخروط رسوب شویی، از یک مدل فیزیکی با ابعاد مشخص استفاده گردید. نتایج نشان داد که در رسوبات غیرچسبنده، الگوی فرسایش پس رونده بوده و زمانی که آزمایشات با حداقل ارتفاع آب(40سانتیمتر) و حداکثر دبی (8 لیتر درثانیه) انجام می پذیرد، مخروط رسوب شویی حدوداً پس از 11-9 دقیقه به تعادل می رسید. در خصوص رسوبات چسبنده نیز با استفاده از تجزیه و تحلیل نتایج آماری بدست آمده، رابطه پیش بینی غلظت متوسط رسوبات خروجی از تخلیه کننده به صورت نمایی و تابعی از ارتفاع آب و ارتفاع رسوب بدست آمد.

به منظور مدیریت حوزه آبخیز جهت کاهش اثرات فرسایش خاک نیاز است تا میزان رسوب معلق خروجی حوزه آبخیز برآورد شود. بدین منظور روش منحنی سنجه متداول ترین روش آماری برای برآورد رسوب معلق در شرایط عدم داده برداری رسوب معلق می باشد. با توجه به خطا های داده های برداشتی و محدود بودن این داده ها مقدار رسوب برآوردی با استفاده از روش منحنی سنجه دارای عدم قطعیت هایی است که این عدم قطعیت در صورت بزرگ بودن منجر به بروز خطاهای معنی دار در برآورد ها می شود. بدین منظور در این تحقیق با استفاده از روش تصادفی مونت کارلو اقدام به برآورد عدم قطعیت و تحلیل حساسیت معادله منحنی سنجه رسوب در ایستگاه هیدورمتری زشک شد. شبیه سازی مونت کارلوی رسوب بر اساس معادله سنجه رسوب و با 5000 نمونه برداری نشان داد که سهم ضریب a نسبت به b در توجیه واریانس داده های شبیه سازی شده رسوب در رژیم جریان نرمال پرآب، کم آب و نرمال بسیار بیش تر می باشد. اما این روند در رژیم جریان حداکثر برعکس است. تحلیل حساسیت معادله سنجه در رژیم جریان نرمال پرآب، کم آب و نرمال نشان دهنده تأثیر پذیری بالای مدل سنجه رسوب نسبت به تغییرات ضریب a می باشد، در حالیکه این تأثیر پذیری نسبت به تغییرات ضریب b اندک است. ولی در رژیم جریان حداکثر معادله سنجه رسوب تأثیرپذیری منظم تر غیر خطی و بالایی را نسبت به تغییرات ضریب b نشان می دهد. معادله سنجه رسوب عدم قطعیت بسیار بالایی را در رژیم جریان حداقل (کم تر از 3/0 متر مکعب بر ثانیه) نشان داد بطوریکه در این نوع از جریان تقریباً هیچ یک از داده های مشاهده ای رسوب در محدوده تخمین باند عدم قطعیت مدل قرار نمی گیرند. در حالیکه میزان عدم قطعیت مدل در رژیم جریان های متوسط به بالا بسیار کم تر بوده و اکثر داده های مشاهده ای رسوب در محدوده باند تخمین عدم قطعیت مدل قرار می گیرند.

یکی از شایع ترین پدیده های طبیعی که عموماً در نقاط کوهستانی جهان رخ می دهد زمین لغزش است که در بسیاری موارد منجر به خسارات مالی و جانی گشته و به عنوان بلای طبیعی شناخته می شود. ایران با توجه به شرایط جغرافیایی و اقلیمی خاص از مناطق مستعدِ به این پدیده می باشد که سالانه 500 میلیارد ریال خسارت مالی به واسطة آن بر این کشور تحمیل می گردد. در طی 15 سال اخیر تحقیقات زیادی قابلیت های تصاویر راداری ماهواره ای و مزیت های روش تداخل سنجی را بررسی و اثبات کرده اند. در حال حاضر تداخل سنجی راداری یکی از تکنیک های مورد استفاده برای ارزیابی جابجایی زمین است و در حال تبدیل شدن به یک ابزار تلفیقی برای مقابله با خطرات زمین لغزش به منظور مدیریت مخاطرات طبیعی می باشد. تجزیه و تحلیل داده های ماهواره ای نقش مهمی در بررسی وقایع مربوط به لغزش در مراحل مختلف (از جمله: نقشه برداری، پایش، شناسایی وپیش بینی) دارد. منطقه ی ماسوله به دلیل شرایط زمین شناسی، ژئومورفولوژی و پتانسیل بالا در وقوع زمین لغزش، از اهمیت زیادی برخوردار است. لذا به منظور بررسی دقیق نقاط لغزش خیز منطقه از روش تداخل سنجیِ راداری استفاده گردید. در این تحقیق 11 تصویر راداری سنجنده ی ایلوس /پالسار در بازه ی زمانی سال های 2008 تا 2010 گرفته شد و با روش طول باز های کوتاه به منظور بدست آوردن سری زمانی جابجایی منطقه مورد پردازش قرار گرفت. مناطق فعال لغزش توسط مطالعات میدانی زمین شناسی بررسی شد و ویژگی های ژئومورفولوژیکی منطقه صحت جابجایی قسمت های مختلف لغزش را تأیید کرد. نتایج پردازش تصاویر ماهواره ای نشان داد که بیشترین نرخ جابجایی در راستای دید ماهواره در ناحیه ی شمالی، قدیمی تر و جوان تر به ترتیب 51، 46 و 70 میلی متر در سال در حال دور شدن از سنجنده، می باشد.

خاک یکی از مهم ترین منابع طبیعی هر کشور است. فرسایش نه تنها سبب فقیر شدن خاک و متروک شدن مزارع می گردد و از این راه خسارات زیاد و جبران ناپذیری را به جا می گذارد، بلکه با رسوب مواد در آبراهه ها، مخازن سدها، بنادر و کاهش ظرفیت آبگیری آن ها نیز زیان های فراوانی را سبب می گردد. بنابراین نباید مساله حفاظت و حراست خاک را کوچک و کم اهمیت شمرد. در این پژوهش به شناسایی و پهنه بندی مناطق فرسایشی در حوزه آبخیز رودخانه جاجرود پرداخته شده است. برای نیل به هدف از تصاویر ماهواره ای لندست8 برای تاریخ 24/8/2016 و مدل رقومی ارتفاعی Aster استفاده گردید و آلبدو سطحی برای منطقه مورد مطالعه محاسبه شد و در 5 طبقه، طبقه بندی گردید. نتایج نشان داده که مساحت 14677. 30 هکتار از اراضی حوزه آبخیز دارای شرایط با فرسایش بسیار زیادی همراه است که اکثر این مناطق در بالا دست سد ماملو قرار گرفته اند و تهدیدی برای این مخزن به شمار می رود.