محمود حبیب نژاد روشن

امروزه به دلیل کاهش بارندگی، حفر تعداد زیاد چاه­های عمیق در سال­های اخیر و برداشت بیش از حد مجاز از منابع آب زیرزمینی در دشت­ها و عدم توجه به مقوله آبخوانداری و انجام تغذیه مصنوعی، توجه بیشتر به آب­های زیرزمینی امری اجتناب­ناپذیر و مهم محسوب می­گردد، و بررسی وضعیت کمّی و کیفی سفره­های آب زیرزمینی از جمله این امور است. در این مقاله تغییرات کمّی و کیفی سفره به منظور تغذیه و تخلیه در تعدادی از پیزومترهای دشت حاصلخیز جوین در استان خراسان رضوی بررسی گردید. ابتدا آمار داده­های سطح ایستابی در 50 پیزومتر به صورت کمّی و در 60 پیزومتر به صورت کیفی به عنوان پیزومترهای منتخب تهیه شد و آزمون­های کفایت و همگنی داده­ها انجام گردید. سپس بازسازی داده­های ناقص انجام شد و در نهایت داده­ها در پایه مشترک آماری 12 ساله 1386-1374استخراج و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. هدف این مقاله، تعیین نقشه­های کمّی و کیفی آب­های زیرزمینی از روی متغیر داده­های سطح ایستابی به روش میان­یابی نزدیک­ترین همسایه (ID) با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) است؛ به طوری که براساس نتایج ترسیم هیدروگراف واحد سالانه دشت جوین به طور میانگین سطح آب زیرزمینی از سال­های 1375-1374 تا سال آبی 1386-1385 افتی معادل 10 متر را نشان می­دهد. همچنین هیدروگراف واحد سالانه دشت جوین و سه دوره افت شدید سطح ایستابی، از سال آماری 74 تا 77 از 07/53 به 09/54 متر، وضعیت تقریباً نرمالی از افت را در جوین نشان می­دهد، اما از سال آماری 1377 به بعد تا سال 1382 رقم افت از 09/ 54 به 5/58 متر رسیده، یعنی نزدیک به 5/4 متر افت طی 4 سال آبی نمایان را می­سازد. با توجه به نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل داده­های کمّی و کیفی به روش میان­یابی نزدیک­ترین همسایه و ترسیم نقشه­های کیفی و هم افت، پارامترهای کیفی میان­یابی شده نیز در برخی مناطق بحرانی و کاهش شدید کیفیت این آبخوان را نشان می­دهند.

وجود منابع قرضه در منطقه ساخت سازه های خاکی از جمله فاکتورهای اساسی به شمار میآید. اهمیت این تحقیق به خاطر تعیین نواحی دارای بافت خاک رسی است که میتوانند به عنوان منابع قرضه برای ساخت سازه های مختلف خاکی ـ از جمله سدهای خاکی ـ مورد استفاده قرار گیرند. ابتدا داده های پایه با استفاده از GPS و نقشه های موجود از پروژه ساخت سد البرز جمع آوری گردید. از نقشه های موجود خاک رس نمونه هایی برای اطمینان برداشته شد و بافت خاک نیز در آزمایشگاه با استفاده از روش هیدرومتری تعیین گردید. سرانجام 10 نقطه با بافت رسی و با توزیع منابع در سطح حوضه آبخیز بابلرود واقع در استان مازندران انتخاب شده که از آن میان 6 نقطه برای دادن داده های آموزشی به مدل و 4 نقطه باقیمانده نیز برای صحت سنجی به کار رفت. برای Endmember پوشش گیاهی و سایه هم 10 نقطه انتخاب شد و سپس به تصحیح خطای اتمسفریک با روش Dark-object subtraction پرداخته شد. تصاویر از نظر هندسی و رادیومتریک نیازی به اصلاح نداشتند. پس از آن اقدام به یافتن پیکسل های خالص با استفاده از شاخص خلوص پیکسل شد. با استفاده از این پیکسل ها کتابخانه طیفی تهیه شد و به منظور طبقه بندی با استفاده از روش آنالیز ترکیب طیفی و طبقه بندی درختی، مورد استفاده قرار گرفت. این تکنیک مدل سازی موقعیت و تفکیک پذیری خصوصیات پوشش گیاهی و خاک رس و سایه را در فضای طیف های مختلط استخراج شده از تصاویر سنجنده ETM+ ماهواره Landsat انجام میدهد. نتایج نشان داد که خاک رس و پوشش گیاهی و سایه با صحت 68 و 5/77 و 86/67 درصد میتوانند از یکدیگر تفکیک شوند. صحت کلی مدل 96/71 درصد و دارای ضریب کاپای 61 درصد است.

اولویّت­بندی، در اجرای پروژه­های منابع طبیعی امر بسیار مهم و ضروری می­باشد و به تصمیم­گیران اجازه خواهد داد تا مناسب­ترین استراتژی­های مدیریتی و پایدار را در درازمدت اجرا نمایند. وضعیت کنونی فرسایش با یک شاخص نسبی نمی­تواند بطور دقیق اولویّت نواحی جهت کنترل فرسایش خاک را شناسایی نماید. هدف از این تحقیق شناسایی اولویّت­های حفاظت با استفاده از یک روش ارزیابی چندمعیاره در حوضه ی آبخیز وازرود مازندران می­باشد. روند تغییرات خطر فرسایش نشان­دهنده ی مناطقی است که خطر فرسایش در آن­ها در حال ازدیاد بوده و همچنین به عنوان یکی از معیارهای شناسایی اولویّت­ها می­باشد. پهنه­بندی خطر فرسایش در قالب معادله تلفات خاک اصلاح شده جهانی (RUSLE)در سال­های 2000 و 2010 انجام گرفت و به شش ناحیه ی خطر خیلی کم، کم، متوسط، شدید، خیلی شدید و فوق­العاده شدید تقسیم گردید. روند تغییرات فرسایش خاک با مقایسه نتایج خطر فرسایش بین 2000 و 2010 و ارزیابی­های چند معیاره محقق گردید. دو سطح با بالاترین اولویّت، مناطق با درجه فرسایش­ شدید و یا افزایش قابل توجه در فرسایش که در این 10 سال اخیر به وقوع پیوسته را شامل می­شود (32/1588 هکتار و 31/11% از کل منطقه مورد مطالعه) و به عنوان مناطق کنترل فرسایش خاک و اختصاص استراتژی­های مدیریتی مناسب در آن پیشنهاد می­گردد. دو سطح میانی مناطق با وضعیت فرسایشی پایدار در طول زمان یا تغییرات جزیی را شامل می­شوند و به اقدامات کنترلی کمتری نیازمندند.

موضوع خشکسالی در مطالعات منابع آب اهمیت زیادی دارد. شاخص هایخشکسالیهواشناسیمستقیماًازرویداده هایهواشناسینظیربارندگیمحاسبهمی شوند درصورتفقدانداده هایمذکور،درپایشخشکسالیمفیدواقع نخواهندشد.لذاتکنیکسنجشازدورمی تواندابزاریمفیددرپایشخشکسالیبهشماررود. دراینتحقیقبااستفادهازتصاویرماهواره ایسنجنده MODIS روندتغییراتشاخصنرمالشدهپوششگیاهی استان اصفهان برای سال های 2000 تا 2008 بررسی شد. شاخص NDVIعلاوه بر پوشش گیاهی طبیعی برای پایش خشکسالی به ویژه خشکسالی زراعی نوع دیم هم می تواند مؤثر باشد. بادرنظرگرفتناینشاخص،پوششگیاهیمنطقه به4گروهطبقه بندی شد ومساحتهرکدامازطبقاتنیزمحاسبهشد.درنهایتدوشاخص SPI و NDVI موردمقایسهقرارگرفت. نتایجحاصل ازمحاسبه شاخص SPI حاکی از وقوع خشکسالیشدید در سال 2008 و خشکسالیمتوسطبه ترتیب در سال های2000 و 2001 دراستاناصفهان است. محاسبهشاخص NDVI دراینسهسالنیزنشاندادکهمیزانپوشش گیاهیضعیفبهطورقابلمحسوسیافزایشیافته است. با این حال نتایج حاصل از اثر تغییرات بارندگی بر روی شاخص NDVI نشان داد که همزمانی وقوع خشکسالی هواشناسی و خشکسالی کشاورزی در تمام سال ها وجود ندارد. برای سال 2006 علی رغم اینکه بارش بیشتر از سال های قبل و بعد و بیشتر از میانگین بارش استان بوده، اما براساس نتایج شاخص NDVI این سال همراه با خشکسالی کشاورزی (کاهش ارزش شاخص NDVI) بوده و برعکس در سال های 2002 و 2004 که بارش کمتر از سال 2006 رخ داده اما شرایط دیم و مرتع بهتر از سال 2006 بوده و همچنین در سال 2003 با اختلاف 2 میلیمتر بارش در سال 2002، مقدار شاخص NDVIکاهش زیادی یافته است. نتایج این تحقیق ضرورت تعریف نمایه ای که همه این موارد را بیان کند دوچندان می کند.

مدیریت آبخیزها نیازمند درک شرایط آبخیزها در حوضه های دارای آمار و فاقد آمار است. شناسایی زیرحوضه های همگن ب همنظور اجرای هماهنگ عملیات آبخیزداری و کنترل سیلاب و نیز اولویت دادن به زیرحوضه ها از اهمیت بسزایی برخوردار است. در این پژوهش به منظور خوشه بندی زیرحوضه های آبخیز کرخه از شاخص های مکانی و فیزیکی (شامل خصوصیات توپوگرافی، مورفولوژیکی، خاک و کاربری اراضی) استفاده شد و تعداد 53 شاخص برای زیرحوضه های کرخه استخراج گردید. برای کاهش تعداد متغیرها تحلیل عاملی به طور جداگانه برای هر گروه از شاخص ها انجام شد. نتایج تحلیل عاملی نشان داد که از بین 53 شاخص فیزیکی- مکانی، 9 شاخص (4 شاخص مورفولوژیکی، 3 شاخص کاربری اراضی و 2 پارامترخاک) دارای بار عاملی بیشتر نسبت به سایر شاخص ها هستند. بنابراین، از بین شاخص مورفولوژیکی، شاخص های سطح حوضه، کشیدگی حوضه، میانگین طول زهکش ها و کل پستی و بلندی؛ از بین شاخص کاربری اراضی، شاخص های درصد سطح مراتع، درصد سطح اراضی کشاورزی و درصد سطح اراضی بایر و از بین پارامترهای خاک، شاخص ظرفیت آب موجود در لایه خاک و شاخص هدایت هیدرولیکی اشباع شده به عنوان شاخص های نهایی جهت گروه بندی زیرحوضه ها انتخاب شدند. بااستفادهازروشفازی ( FCM ) [1] 38 زیرحوضه مطالعاتی در سه گروه همگن قرار گرفتند. تعداد خوشه های بهینه از طریق سعی و خطا و توابع ارزیابی ضریب افزار و آنتروپی افزار تعیین شدند. نتایج نشان داد که گروه های سه گانه شامل زیرحوضه های مناطق شمال شرقی و بخ شهایی از مناطق مرکزی حوضه کرخه (گروه 1)،مناطق شمال غربی- جنوب شرقی به همراه مناطق جنوبی حوضه کرخه (گروه 2) و مناطق مرکزی و بخش هایی از مناطق جنوب غربی حوضه کرخه (گروه 3) رادربرمی گیرند. تفکیک یک حوضه به زیرحوض هها و گروه بندی آنها در دسته های مشابه از نظر خصوصیات مشابه می تواند به عنوان روشی در جهت اجرای عملیات آبخیزداری، کنترل سیلاب و اولویت قائل شدن برای زیرحوضه های بحرانی به کار گرفته شود. 5 - Fuzzy C-Mean

به منظور بررسی تأثیر تغییرات اقلیم آتی در تبخیر و تعرق واقعی و آب موجود در خاک در محدوده حوضه تالار واقع در بخش مرکزی استان مازندران، سال آبی 2003 2004 تا 2006 2007 به مدت چهار سال برای واسنجی و سال آبی 2008 2009 تا 2009 2010 به مدت دو سال برای اعتبارسنجی مدل SWAT درنظر گرفته شد. بدین منظور، از مدل 5 LARS-WG، که یکی از مشهورترین مدل های مولد داده های تصادفی وضع هواست، برای تولید سری- سناریو های مختلف مربوط به IPCC (کمیسیون بین الدول تغییر اقلیم مربوط به سازمان ملل متحد) جهت پیش بینی دما و بارش آتی استفاده شد. پس از تغییر دما و بارش روزانه برای ایستگاه های یادشده، این مقادیر تغییریافته به مدل SWAT وارد و مدل یک بار دیگر اجرا شد. بر طبق یافته های این پژوهش، میانگین روزانه (به سال) تبخیر و تعرق در همه دوره های واسنجی و اعتبارسنجی دارای افزایشی کلی در همه این دوره هاست و تبخیر و تعرق در بیشتر ماه های آتی بیش از وضعیت امروزی خواهد شد. در مورد آب موجود در خاک نیز، بررسی ها نشان دهنده روند نامنظم در مقدار کاهش و افزایش آب خاک بوده است.

در ایران به دلیل وسعت زیاد، تنوع اقلیمی، تغییرات کاربری اراضی و دگرگونی های رخ داده درمقیاس های زمانی و مکانی بارش ها، همه ساله سیلاب های عظیمی رخ می دهد. تحقیق حاضر جهت ارزیابی روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) برای تهیه نقشه حساسیت به سیل می باشد. در این تحقیق از پارامترهای طبقات ارتفاعی، شیب، انحنای زمین، فاصله از رودخانه، زمین شناسی، کاربری اراضی، شماره منحنی رواناب و خاک در بخشی از حوضه آبخیز رازآور در استان کرمانشاه استفاده گردید. نقشه های رقومی این پارامترها با استفاده از نرم افزارهای ArcGIS 10.1 و SAGA GIS 2 با فرمت رستری تهیه شدند. احتمال رخداد سیل برای هر کلاس از هر فاکتور و همچنین اهمیت هر فاکتور نسبت به سایر فاکتورها در وقوع سیل توسط نظرات کارشناسی بررسی گردید و در نهایت وزن های مربوطه در نرم افزار Expert choice محاسبه گردید. سپس وزن های بدست آمده برای هر کلاس و هر فاکتور توسط سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) در لایه های مربوطه اعمال گردید و در نهایت نقشه های احتمال سیل منطقه مورد مطالعه تهیه شد. نقشه تهیه شده در نهایت به 5 کلاس شامل حساسیت خیلی زیاد، زیاد، متوسط، کم و خیلی کم به قوع سیل طبقه بندی شد. نتایج حاکی از آن است که فاکتور شیب دارای بیشترین تاثیر بر وقوع سیل بوده و پس از آن مربوط به فاصله از رودخانه و طبقات ارتفاعی می باشد ؛ و کمترین تاثیر بر وقوع سیل در منطقه مورد مطالعه مربوط به فاکتور شماره منحنی رواناب می باشد. همچنین نتایج نشان داد 5/48 درصد از حوضه دارای حساسیت زیاد و خیلی زیاد و 9/30 درصد دارای حساسیت کم وخیلی کم به وقوع سیل می باشد.

تهیه ی نقشه حساسیت سیلاب ضروری و اولین قدم در کاهش خسارات ناشی از سیل می باشد. به علت کمبود اطلاعات در اکثر حوضه ها، بسیاری از تحقیقات از تکنیک های داده کاوی برای مطالعات هیدرولوژی به ویژه سیلاب استفاده می کنند. هدف این پژوهش، شناسایی مناطق حساس به سیل گیری با استفاده از مدل ماشین بردار پشتیبان (SVM) در حوضه نکارورد می باشد. بدین منظور از 12 پارامتر ژئومورفولوژیکی، هیدرولوژیکی و فیزیوگرافیکی شامل مقدار شیب، جهت شیب، طبقات ارتفاعی، دما، کاربری اراضی، بارندگی، تراکم و فاصله از گسل، تراکم و فاصله از آبراهه، تراکم و فاصله از جاده می باشند که در محیط نرم افزارهای ArcGIS، SAGA GIS و ENVI تهیه شدند. به منظور برداشت نقاط سیل گیر نیز از دستگاه GPS استفاده گردید. در نهایت همه متغیرها و نقاط برداشت شده با اندازه پیکسل یکسان (5/12 متر) با فرمت ASCII وارد نرم افزار R شدند. به منظور ارزیابی صحت مدل مذکور از محاسبه ویژگی های عامل نسبی (ROC) در محیط نرم افزار R استفاده شد. نتایج ارزیابی نشان داد که مدل SVM دقت مناسبی در شناسایی پهنه های حساس سیلاب در منطقه مورد مطالعه دارد. همچنین نتایج پژوهش حاضر نشان داد که مناطق حساس به سیل گیری بیشتر در بخش های شمالی و شمال غرب حوزه و در مناطقی قرار گرفته اند که تمرکز سکونتگاه های انسانی بیشتر است، در حالی که مناطق مرکزی حوضه که دارای پوشش گیاهی متراکم است، حساسیت کمی نسبت به سیل گیری دارند. نتایج این پژوهش می تواند به برنامه ریزان و محققان برای انجام اقدامات مناسب به منظور جلوگیری و کاهش خطر سیلاب در آینده کمک کند. همچنین می توان از آن به منظور شناسایی مناطق مناسب و امن برای توسعه های عمرانی استفاده کرد.

در حال حاضر تغییر اقلیم موجب بر هم خوردن چرخه ی هیدرولوژیکی زمین به ویژه توزیع زمانی و مکانی آن شده است، لذا بررسی و پیش بینی تغییرات آن بسیار مهم می باشد. در مطالعه ی حاضر اثر تغییر اقلیم بر میزان بارش، دما و رواناب در سه زیرحوضه از حو ضه ی آبخیز همدان- بهار مورد بررسی قرار گرفت. از مدل WETSPASS، جهت برآورد رواناب و از مدل LARS-WG به منظور پیش بینی متغیرهای اقلیمی در طی ۲۰۴۳ - ۲۰۱۴ استفاده شد. نتایج نشان داد مدلHadCM3  با بیشترین ضریب وزنی و کمترین خطا بیشترین کارایی را در شبیه سازی بارش و دما برای منطقه ی مطالعاتی دارد. طبق نتایج ریزمقیاس نمایی، در دوره ی آتی میانگین دمای حداقل و حداکثر به ترتیب حدود 22/1 و 9/0 درجه سانتی گراد افزایش و مجموع بارش حدود ۸ درصد کاهش می یابد. نتایج بررسی تأثیر تغییر اقلیم بر هیدرولوژی آینده ی حوضه نشان داد، حجم رواناب برای هر سه زیرحوضه تحت سناریو ی A2 کاهش و تحت سناریو ی  B1برای زیرحوضه ی شماره ی ۱ و ۲ کاهش و برای زیر حوضه  ۳ افزایش خواهد یافت. مجموع رواناب ورودی به دشت تحت سناریو A2، ۳۶درصد کاهش و تحت سناریو B1، ۸ درصد افزایش خواهد یافت، که تغییرات سیستم منابع آب حوضه را تحت تأثیر قرار خواهد داد. نکته ی قابل توجه کاهش بارش در فصول زمستان و بهار و بر هم خوردن توزیع زمانی بارش و افزایش دما است،که همراه با تغییر کاربری اراضی می تواند تأثیر منفی قابل توجهی در آینده مدیریت منابع آب داشته باشد. بنابراین پیشنهاد می شود، در برنامه ریزی آینده منابع آب مورد توجه واقع شود.