اباذر اسمعلی عوری

محدودیت پتانسیل آب زیرزمینی در آبخوان آبرفتی دشت اردبیل و عدم توجه به میزان برداشت مجاز و توسعه ی روز افزون مصارف کشاورزی، شرب، صنعت، بهره برداری ناموزون و نامتناجس، عدم جایگزینی آن از طریق ریزش های جوی به دلیل مواجه شدن با سال های کم آبی و خشک، موجب گردیده که آبخوان دشت اردبیل با افت سطح و در نتیجه کاهش حجم مخزن مواجه شود. این پژوهش با هدف بررسی عوامل مؤثر بر افت و تغییرات سطح آب های زیرزمینی دشت اردبیل در دو مقطع زمانی 1995 تا 2005 و 2005 تا 2015 انجام گرفت. برای انجام پژوهش حاضر، از داده های بارش ماهانه ایستگاه های هواشناسی اردبیل، نیارق، نمین، آبی بیگلو، هیر، سامیان واقع در داخل دشت اردبیل در طول آماری 20 ساله (1995-2015) و داده های ماهانه ارتفاع سطح ایستابی تعداد 24 حلقه چاه پیزومتری برای دشت انتخاب شد. برای تهیه ی نقشه ی کاربری اراضی در دو دوره ی زمانی، تصاویر سنجنده های OLI و TM ماهواره لندست مربوط به خرداد ماه 1993، 2005 و 2015 استفاده شد. نتایج بررسی تغییرات سطح کاربری اراضی در طول سال های 1993، 2005 و 2015 در دشت اردبیل نشان داد کاربری های زراعت آبی به ترتیب با 26/48156، 66/50678 و 68/58356 هکتار بیشترین سطح و پهنه ی آبی به ترتیب با 75/168، 65/88 و 95/380 هکتار کمترین سطح را داشتند که نشان از دخالت بالای اراضی کشاورزی در افت سطح ایستابی اراضی کشاورزی در دشت اردبیل می باشد. در نهایت بررسی روند تغییرات چاه های پیژومتری نشان داد در دشت اردبیل حداکثر تراز سطح ایستابی (1437 متر) مربوط به قسمت های جنوب دشت اطراف اراضی-نوشهر-کرگان و حداقل تراز (1300 متر) مربوط به اطراف روستای خلیفه لو شیخ می باشد. مطابق با نقشه ی پراکنش چاه ها، بیشترین تراکم چاه ها در منطقه ی شرقی و مرکزی دشت بوده است.

داده های دبی روزانه جریان از پیش نیازهای مدیریت منابع آب هستند، اما امکان اندازه گیری آن در بسیاری از آبخیزهای بالادست وجود ندارد. بر این اساس، مدل سازی هیدرولوژیکی یکی از ابزارهای مهم در برآورد خصوصیات جریان در آبخیزهای بدون آمار است. تخمین پارامتر های ورودی مدل های هیدرولوژیکی در اغلب موارد نیازمند بهینه سازی است. هدف این پژوهش، ارزیابی روش های بهینه سازی و واسنجی خودکار مدل بارش-رواناب SIMHYD در حوزه آبخیز کوزه تپراقی با مساحت 805 کیلومترمربع در استان اردبیل است. داده های دبی، بارش روزانه، تبخیر و تعرق به عنوان ورودی های مدل از سال 2002-2011 برای واسنجی و از سال 2009-2011 برای صحت سنجی در امر شبیه سازی استفاده شدند. روش های واسنجی شامل الگوریتم ژنتیک، تکامل رقابتی جامع، الگوی جستجو، الگوی جستجوی چند شروعه، نمونه گیری تصادفی یکنواخت، روزنبروک، بهینه سازی روزنبروک چند شروعه براساس معیارهای کارایی آماری ارزیابی شدند. نتایج نشان داد که تغییر الگوریتم های بهینه سازی در دقت واسنجی مدل تاثیر قابل توجهی دارد. به طوری که مقدار تابع نش-ساتکلیف برای الگوریتم های مورداستفاده به ترتیب 42/0، 31/0، 55/8-، 38/0، 56/0، 23/0، 24/0 به دست آمد. الگوریتم روزنبروک در مقایسه با سایر الگوریتم های مورد استفاده، از دقت بالایی در واسنجی مدل هیدرولوژیک SIMHYD برخوردار است.

تغییرات کاربری اراضی یکی از مهم ترین چالش های زیست محیطی در بیش تر حوضه های آبریز است. در این تحقیق تغییرات روند هیدرولوژیکی جریان با سناریو تغییر کاربری اراضی در حوضه آبریز اهل ایمان با مساحت 7771 هکتار واقع در قسمت غربی استان اردبیل مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور مدل هیدرولوژیکی SWAT برای منطقه مطالعاتی اجرا و با استفاده از الگوریتم SUFI2 واسنجی و اعتبارسنجی شد. نتایج مدل با استفاده از ضرایب آماری R2، NS و RMSE ارزیابی شد که در دوره واسنجی این ضرایب آماری به ترتیب 75/0، 71/0 و 31/0 و در دوره اعتبارسنجی به ترتیب 71/0، 68/0 و 18/0 به دست آمدند که ضرایب آماری به دست آمده در هر دو دوره نشان دهنده بالا بودن عملکرد مدل در منطقه مطالعاتی جهت شبیه سازی رواناب است. بنابراین با توجه به پتانسیل و مشخصات منطقه تأثیر سناریوهای تغییرکاربری اراضی دیم کم بازده به مرتع، تبدیل 50 درصد زراعت آبی به باغ و تبدیل 40 درصد کاربری مرتع به زراعت دیم دبی جریان ماهانه خروجی از حوضه آبریز اهل ایمان مطالعه شد. نتایج نشان دهنده کاهش دبی متوسط (17 درصد) در سناریوی اول و افزایش دبی متوسط (36 درصد) در سناریوی دوم است. افزایش دبی متوسط در سناریو دوم نشان دهنده کاهش ذخیره آب زیرزمینی در منطقه است.

فرسایش عامل اصلی هدررفت منابع آب و خاک و بروز خسارت های محیط زیستی است. پژوهش حاضر با هدف بررسی و مقایسه ی سازندهای زمین شناسی از نظر میزان رواناب، غلظت رسوب و آستانه ی شروع رواناب در آبخیز قره شیران استان اردبیل با استفاده از دستگاه شبیه ساز باران صورت گرفت. پس از برداشت تعداد 45 نمونه، نتایج آنالیز واریانس یک طرفه نشان داد که تفاوت معنی داری بین سازندهای مختلف از نظر میزان رواناب، غلظت رسوب وجود ندارد اما از نظر آستانه ی شروع رواناب دارای تفاوت معنی داری (p Value<0.05) هستند. با مقایسه ی مقادیر متوسط آستانه ی شروع رواناب با استفاده از آزمون دانکن مشخص شد که بیش ترین و کم ترین آستانه ی شروع رواناب به ترتیب با مقادیر 22/8 و 38/2 دقیقه مربوط به سازند Qt2 (پادگانه های آبرفتی جوان) و Qb (گدازه های بازالتی) است. نتایج نشان داد که رابطه ی بین متغیرهای رواناب و رسوب در سازندهای مختلف از نوع عکس و کاهشی و رابطه ی بین آستانه ی شروع رواناب با مقدار رواناب معکوس با ضریب همبستگی 318/0- است و رابطه ی بین آستانه ی شروع رواناب با غلظت رسوب از نوع مستقیم و افزایشی (r=0.327) در سطح اطمینان 5 درصد است. در مجموع می توان گفت که در بیش تر مناطق، سطح سازندهای قدیمی تر با تحول بیش تر در طول زمان، توسط رسوبات و سازندهای کواترنری پوشیده شده است. همین عامل باعث شده است تا بیش تر سازندها رفتاری مشابه از خود نشان دهند در حالی که تفاوت ترکیب و کانی شناسی سازندهای مختلف به اندازه ای است که سبب تفاوت در زمان شروع رواناب شده است.

در حین وقوع خشکسالی هیدرولوژیکی، ضمن عدم نیاز آبی بهره برداران، جریان رودخانه کاهش یافته و کیفیت اکوسیستم رودخانه تخریب خواهد شد. تعیین تغییرات زمانی و مکانی شاخص خشکسالی هیدرولوژیک، امکان برنامه ریزی به منظور استفاده بهینه از آب رودخانه ها فراهم می کند. در این پژوهش، تغییرات زمانی و مکانی شاخص خشکسالی جریان رودخانه ای (SDI) در 28 ایستگاه هیدرومتری استان اردبیل مورد ارزیابی قرار گرفت. مقادیر SDI با نرم افزار DrinC محاسبه و ویژگی های خشکسالی هیدرولوژیک تحلیل و تغییرات مکانی SDI در مقیاس های زمانی 1 ماهه، 3 ماهه، 6 ماهه و سالانه در نرم افزار GIS تعیین شد. مقادیر SDI یک ماهه (خشکسالی های کوتاه مدت) نشان داد که خشکسالی در رودخانه های کم آب بیش تر اتفاق افتاده است. این در حالی است که اکثر ایستگاه های پر آب و کم آب، دوره های ترسالی شدید داشته اند. مقادیر SDI سالانه (بلند مدت) در اکثر ایستگاه های در بین بازه 1-≥SDI≥5/1، قرار داشته که نشان از وقوع خشکسالی ملایم هستند. تغییرات مکانی مقادیر SDI نشان داد که تغییرات مکانی در مقیاس یک ماهه کاملاً متفاوت از مقیاس سالانه است. کم ترین وقوع SDI در ایستگاه های بالادست و رودخانه های جاری در دامنه های سبلان بود. خشکسالی های شدید و خیلی شدید در رودخانه هایی اتفاق می افتد که آبدهی آن کم است. هر اندازه آب دهی رودخانه بیش تر باشد وقوع خشکسالی های شدید کاهش می یابد و ثبات جریان آن از رودخانه هایی با آب دهی کم بیش تر است.

پژوهش حاضر با هدف بررسی ارتباط بین سنجه های سیمای سرزمین و الگوی فرسایش خاک در حوزه آبخیز شریف بیگلو استان اردبیل برنامه ریزی شد. ابتدا با استفاده از نرم افزار Fragstats 4.2.1، 9 سنجه سیمای سرزمین شامل تراکم لکه، شاخص بزرگ ترین لکه، حاشیه کل، تراکم حاشیه، شاخص شکل لکه، میانگین اندازه لکه، میانگین فاصله نزدیک ترین همسایه اقلیدسی، شاخص گسستگی سیما و شاخص تکه شدگی مورد محاسبه قرار گرفت. سپس شدت فرسایش خاک منطقه با استفاده از مدل پتانسیل فرسایش (EPM) با عملکرد قابل قبول بر اساس مطالعات پیشین برآورد شد. در ادامه نتایج حاصل از محاسبه ی سنجه ها و شدت فرسایش خاک وارد نرم افزار SPSS شده و رابطه معنی داری حاکم بر آن ها تعیین شد. نتایج نشان داد که در حوضه مورد مطالعه کاربری کشاورزی دارای فرسایش زیاد، کاربری های مرتع و باغ فرسایش متوسط، مسکونی فرسایش کم و بدنه آبی دارای فرسایش جزئی می باشد. در سطح سیما، برای حوضه شریف بیگلو میزان تعداد لکه 49، تراکم لکه 15/1، شاخص بزرگترین لکه 64/80، حاشیه کل 008/75508، تراکم حاشیه 75/17، شاخص شکل لکه 56/4، میانگین اندازه لکه 79/86، گسستگی سیما 34/0 و تکه شدگی 52/1 محاسبه شد. در سطح کلاس، میزان تکه تکه شدگی در بدنه آبی بالا ترین مقدار است. می توان نتیجه گرفت ارتباط آن با مجموعه هایشان قطع شده است که در نهایت با دخالت تغییرات سنجه های سیمای سرزمین، مطالعه فرسایش خاک نیز به شکل بهتری به انجام رسید به طوری که نقشه پتانسیل فرسایش نشان داد که مناطق با شدت فرسایش بالا متأثر از شاخص های سنجه به کار رفته و خصوصیات هیدروژئومورفولوژی به کار گرفته شده می باشد.

شاخص های بوم شناختی به ابزارهای مهمی برای ارزیابی و پایش منابع طبیعی تبدیل شده اند که درک رابطه بین فعالیت های زیست شناسی و واکنش بوم شناختی برای ساختار آن ها ضروری است. از طرفی، فعالیت های انسانی از طریق تغییرات در تولید رسوب، انتقال و ذخیره سازی تأثیرات قابل توجهی بر تکامل چشم انداز دارند. لذا این امر در مدیریت جامع نگر حوضه ها و اکوسیستم های مختلف بایستی مورد توجه قرار گیرد. بر همین اساس، پژوهش حاضر با هدف ارزیابی ناهمگونی فضایی شاخص آشفتگی هیدرورسوب شناسی (HSDI) در زیرحوضه های سامیان واقع در بخش مرکزی استان اردبیل انجام شد. بدین منظور، ابتدا عوامل انتقال رسوب (ST)، تنش هیدرولوژیکی (HS)، تغذیه آب زیرزمینی (Rec) و پتانسیل فرسایش خاک (SEP) برای 27 زیرحوضه مختلف مورد مطالعه محاسبه شد. در ادامه، وزن دهی این عوامل با استفاده از روش آنتروپی شانون صورت گرفت. سپس با استفاده از میانگین وزنی شاخص آشفتگی هیدرورسوب شناسی (HSDI) محاسبه و پهنه بندی شد. نتایج نشان داد که مقادیر متوسط، حداکثر و حداقل مقدار شاخص HSDI در حوضه سامیان به ترتیب برابر 17/10، 67/45 و 20/0 بوده است. هم چنین، طبق نتایج به ترتیب 67/87، 33/5، 32/5 و 68/1 درصد از مساحت حوضه در طبقات خیلی کم، کم، متوسط و زیاد از سطح آشفتگی دسته بندی شد. زیرحوضه 19 واقع در بخش شمالی، و زیرحوضه های 20 و 21 واقع در بخش مرکزی حوضه سامیان دارای بیش ترین آشفتگی هستند، لذا برای انجام اقدامات مدیریتی در اولویت قرار می گیرند. چارچوب پژوهش حاضر به عنوان ابزاری بالقوه برای حمایت از تصمیماتی که باید بر بهبود مدیریت منابع طبیعی متمرکز باشد، قابلیت کاربرد دارند.