مهدی پژوهش

تغییرپذیری عامل فرسایش پذیری خاک یا مقاومت خاک در برابر حرکت ذرات، از اجزاء مهم معادله جهانی فرسایش خاک میباشد. هدف این مطالعه، بررسی تغییرپذیری مکانی عامل فرسایش پذیری خاک در بخشی از حوضه رودخانه زاینده رود در استان چهارمحال و بختیاری می باشد. برای تهیه نقشه های لازم، نمونه برداری به صورت شبکه نظام مند200 متر*200 متر در 70 نقطه و از عمق 0- 30 سانتیمتری سطح خاک صورت گرفت. ساختمان خاک، درصد مواد آلی، نفوذپذیری، درصد شن درشت، درصد شن خیلی ریز + سیلت اندازه گیری گردید.تغییر پذیری مکانیعامل فرسایش پذیری خاک با استفاده از تغییرنما و نسبت واریانس اثر قطعهای به واریانس کل مورد بررسی قرار گرفت و برای تهیه نقشه داده های مورد نیاز از روش زمین آماری کریجینگ استفاده شد. اعتبار نقشه ها با کاربرد میانگین خطا و جذر میانگین مربعات خطا ارزیابی گردید.نتایج نشان داد الگوی کروی برای عامل فرسایش پذیری و درصد سیلت، بهترین مدل برازش داده شده برای این متغیرها می باشد. دامنه وابستگی مکانی برای پارامترهای عامل فرسایش پذیری و درصد سیلت 2 تا 3/2 کیلومتر به دست آمد دارای وابستگی مکانی هستند. با توجه به نتایج به دست آمده مشخص گردیدالگوی تغییر پذیری مکانی عامل فرسایش پذیریبه مواد مادری و نوع خاک وابسته می باشد. نقشه واریانس پارامترهای اندازه گیری شده نشان می دهد که در خط همسایگی منطقه نمونه برداری شده و فواصل بین نمونه ها مقادیر عامل فرسایش پذیری و درصد سیلت افزایش یافته اند و بیشترین واریانس تخمین وجود دارد.

با توجه به اهمیت منابع آبی در مناطق خشک و نیمه خشک، و همچنین مشکلات مربوط به فرسایش و رسوب، تبیین شیوه های مدیریتی مناسب ضروری است. فرسایش خاک و تولید رسوب ازجمله محدودیت های اساسی در استفاده از منابع آب وخاک به شمار می رود،. این تحقیق در حوضه گوجان چال نمد از زیر حوضه های زاینده رود اجرا گردید. هدف از این پژوهش، ارزیابی کارایی مدل های WEPP و MPSIACدر برآورد فرسایش و رسوب می باشد. در این تحقیق ابتدا کلیه عوامل موردنیاز در هر دو مدل، به ترتیب پس از ساختن فایل های مربوط به پارامترها، و تعیین امتیاز 9 عامل مؤثر در هر واحد کاری، جمع آوری، و در صورت نیاز اندازه گیری، و نهایتاً میزان رسوب ویژه برآورد گردید. خروجی هر دو مدل نشان داد که مقدار رسوب برآورد شده توسط مدل های WEPP و MPSIAC به ترتیب 14/4 و 1/9 تن در هکتار در سال می باشد. با در دست داشتن مقدار رسوب مشاهده ای( 27/5 تن در هکتار در سال) و مقایسه آن با مقدار رسوب برآورد شده توسط دو مدل فوق، و انجام آنالیزهای آماری، نتایج نشان داد که مدل WEPP با داشتن 21 درصد خطای نسبی در برآورد رسوب، دارای خطای کمتر و مدل MPSIAC با 72 درصد خطای نسبی در برآورد رسوب، دارای خطای بیش برآوردی می باشد. به طورکلی نتایج نشان داد که مدل WEPP کارایی بهتری نسبت به مدل MPSIAC در برآورد رسوب منطقه موردمطالعه دارد.

برآورد تولید رسوب حوضه های آبخیز، یک امر مهم در طراحی سازه های آبی، مسائل زیست محیطی و کیفیت آب رودخانه ها است. یکی از متداول ترین روش ها برای برآورد میزان رسوب، روش های تجربی است. با توجه به عدم قطعیت ارتباط بین تولید رسوب و عوامل مؤثر بر آن، روابط تجربی ارائه شده در این زمینه کارایی چندانی در این امر ندارند. این پژوهش به مدل سازی بار رسوب یکی از زیر حوضه های (زیرحوضه 2) حوضه آبخیز زاینده رود علیا پرداخته است. روش آن از نوع توصیفی تحلیلی مبتنی بر روش های آماری، میدانی و کتابخانه ای است؛ بدین گونه که ابتدا منطقه به واحدهای همگن ژئومورفولوژی بخش شد، سپس نمونه برداری خاک از عمق 30-15 سانتی متری انجام گرفت و عوامل فیزیکی و شیمیایی خاک در هر واحد همگن، تعیین و مدل سازی بار رسوب با استفاده از مدل رگرسیون کمترین مربعات فازی انجام گرفت. نتایج نشان داد که رسوب برآورد شده کل زیرحوضه با روش رگرسیون کمترین مربعات فازی سالانه 625/2 تن در هکتار است که واحد همگن 10 حساس ترین واحد همگن به فرسایش و تولید رسوب است. همچنین نسبت نیکویی برازش بین رسوب برآوردی مدل مذکور و رسوب مشاهده ای 73/0 است.

استفاده از مدل های هیدرولوژیکی یکی از روش های رایج در تجزیه وتحلیل کمی حوضه های آبخیز است. پیشرفت های اخیر در زمینه سازی های بارش –رواناب که انعطاف بیشتری در حل مسائل و پدیده های هیدرولوژیکی دارند، آن ها را جایگزین مناسبی به جای روابط تجربی کرده است. به طور مرسوم در پژوهش های صورت گرفته پیشین مبتنی بر بهینه سازی مدل در همان مقیاس محلی موردبررسی قرارگرفته که فاقد عمومیت مکانی است. هدف این مطالعه ارائه پارامترهایی با اندازه معین است تا در سطح عمومی تری برای تمام زیرحوضه ها پاسخ قابل قبولی را ارائه دهد. بدین منظور پارامترهایی از مدل هیدرو گراف سیلاب که در هیدروگراف سیلاب نقش دارند، در مقیاس زیرحوضه ای و بزرگ مقیاس مورد مقایسه قرارگرفته است. در این مطالعه از مدلHEC-HMSبرای مدل سازی رواناب زیر حوضه ها و میزان رواناب خروجی از حوضه استفاده شده است؛ برای ساختار مدل از عوامل شماره منحنی SCS برای روش تلفات و هیدروگراف واحد SCS جهت روش انتقال استفاده شد. به منظور واسنجی ابتدا بهینه سازی پارامترها در هریک از زیرحوضه ها به صورت جداگانه انجام گرفت و سپس مقدار عمومی پارامترها با به دست آوردن اندازه ثابتی از پارامترهای حساس که در همه زیر حوضه ها پاسخ قابل قبولی ارائه دهند، انجام شد. یافته های تحقیق نشان می دهد که گرچه کارایی مدل در واسنجی با پارامترهای محلی برتر از واسنجی با استفاده از پارامترهای بزرگ مقیاس است، ولی ایستایی پارامترهای عمومی بهتر است. به منظور ارزیابی کارایی مدل از شاخص Nash-sutcliffeاستفاده گردید که این شاخص برای کالیبراسیون محلی ۸۵/۰ و کالیبراسیون بزرگ مقیاس ۶۵/۰ به دست آمد که در دامنه مطلوبی برای شبیه سازی قرار دارد.

تحلیل پدیده های هیدرولوژیکی با استفاده از سری زمانی ازجمله موضوعات مهم در هیدرولوژی است. در تحقیق حاضر از مدل رگرسیون کمترین مربعات فازی و مدل ARIMA برای شبیه سازی دبی ماهانه در حوضه ی آبخیز کوه سوخته استفاده گردید. طول دوره ی آماری 25 سال در نظر گرفته شد. در مدل خود همبسته تجمعی میانگین متحرک، ابتدا شناسایی مدل و مرتبه ی آن و در مرحله ی بعد تخمین پارامترها و کفایت مدل مورد بررسی قرار گرفت. در مدل رگرسیون کمترین مربعات فازی با در نظر گرفتن عدم قطعیت حاکم بر سیستم های طبیعی، از تابع عضویت مثلثی متقارن استفاده شد. جهت مقایسه ی کارایی دو مدل در پیش بینی دبی ماهانه، آمار هواشناسی و هیدرومتری مورداستفاده قرار گرفت. دبی ماهانه مدل سازی شده توسط مدل های ARIMA و رگرسیون کمترین مربعات فازی با استفاده از شاخص های مختلف ازجمله شاخص نش- ساتکلیف با هم مقایسه شدند که مقدار آن به ترتیب 84/0 و 88/0 برای کارایی مدل ها به دست آمد که نشان دهنده ی کارایی بهتر رویکرد رگرسیون کمترین مربعات فازی در برآورد دبی با مقادیر زیاد، نسبت به مدل سری زمانی است. ولی مدل ARIMA در برآورد دبی با مقادیر کم، دقت بیشتری دارد.