هیدروژئومورفولوژی

امروزه به دلیل افزایش جمعیت، توسعه صنعتی، بهره برداری بی رویه، خشکسالی ها بهره برداری از آب های زیرزمینی چندین برابرشده است. بنابراین تشخیص مناطق دارای آب زیرزمینی به عنوان یکی از منابع مهم برای تأمین آب آشامیدنی، کشاورزی، صنایع مختلف به خصوص  از موارد مهم و ضروری در مدیریت منابع آب محسوب می شود. هدف از انجام این پژوهش، بررسی و پهنه بندی مناطق دارای آب زیرزمینی در دشت خرم آباد واقع در استان لرستان با استفاده از روش شبکه عصبی کانولوشن است. بدین منظور ابتدا از طریق بازدیدهای میدانی، نقشه های زمین شناسی و توپوگرافی و با مرور منابع قبلی و بررسی شرایط منطقه، نه عامل طبقات ارتفاعی، شیب، جهت شیب، فاصله از گسل، فاصله از رودخانه، بارش، لیتولوژی و کاربری اراضی، خاک به عنوان عوامل مؤثر بررسی و انتخاب شدند و  نقشه آن ها در محیط ArcGisتهیه شدند. درروش کانولوشن تعداد نمونه ها به عنوان نسبت بین مجموعه آموزشی و مجموعه آزمایشی70:30 تعیین شد و چارچوب شبکه عصبی کانولوشن به عنوان 2 لایه کانولوشن و 2 لایه ادغام، 2 اتصال کامل استفاده شد. لایه ها و در نهایت لایه sigmoid برای در طبقه بندی از هسته کانولوشن 3 3، تابع Relu به عنوان تابع فعال سازی و تابع آنتروپی متقاطع به عنوان تابع زیان استفاده شد. نقشه های به دست آمده در 5 کلاس طبقه بندی شد. هم چنین برای اعتبارسنجی نتایج مدل از ماتریس کانفیوزن استفاده شد.30 درصد از داده های واقعی برای ارزیابی استفاده شد که منجر به دقت کلی92 درصد شد، یعنی مدل توانسته 92درصد داده ها را آب زیرزمینی و93درصد عدم آب زیرزمینی رو به درستی تشخیص دهد. تجزیه و تحلیل نقشه پتانسیل آب زیرزمینی مدل شبکه عصبی کانولوشن نشان می دهد که حدود 57 درصد منطقه در شرایط کم آب زیرزمینی و43درصد منطقه در شرایط خوب آب زیرزمینی قرار دارد.

هدف از این تحقیق بررسی روابط بین LST و LULC در منطقه گردنه حیران می باشد. شاخص های LULC متشکل از شاخص های تفاوت نرمال شده پوشش گیاهی (NDVI) ، تفاوت نرمال شده ساخت و ساز (NDBI) و تفاوت نرمال شده و اصلاح شده آب (MNDWI) می باشد. مساحت منطقه مورد مطالعه 95/156 کیلومتر مربع بوده که از این میزان در سال 1401، حدود 7/122 کیلومتر مربع اختصاص به پهنه جنگلی داشته و تنها 2/33 کیلومتر مربع اختصاص به زمین کشاورزی دارد. مقادیر شاخص MNDWI در غنی ترین منطقه در سال 1397 از مساحتی معادل 27/12 کیلومتر مربع برخوردار بوده و با کاهش شدید در سال 1401 مواجه شده و به 68/1 کیلومتر مربع رسیده است. پهنه های ساخت و ساز شده (NDBI) تا سال 1397 با افزایش مواجه بوده و تا سال 1401 با کاهش قابل توجهی روبرو گردید. حداکثر دمای سطح زمین (LST) از 42/35 درجه سانتیگراد در سال 1392 به 04/39 درجه سانتیگراد در سال 1401 رسیده است. پهنه برخوردار از دمای 20 تا 25 درجه سانتیگراد از 9/67 کیلومتر مربع به 124 کیلومتر مربع رسیده است. در نهایت، روابط همبستگی پیرسون نشان داد که شاخص NDVI و MNDWI با شاخص LST از همبستگی منفی برخوردار بوده و بین شاخص LST با شاخص NDBI همبستگی مثبت برقرار است. بیشترین همبستگی مثبت به میزان 77/0 بین LST و NDBI مربوط به بهار 1397 بوده و بیشترین همبستگی منفی به میزان 71/0- متعلق به شاخص MNDWI و LST بوده که در پاییز 1397 به ثبت رسیده است.

فرسایش خاک از جمله تهدیدات زیست محیطی جدی است که می تواند بر جنبه های سیاسی، اجتماعی و اقتصادی کشورها تأثیر بگذارد. یکی از مدل های تجربی پرکاربرد برای تخمین میزان فرسایش خاک معادله جهانی فرسایش خاک اصلاح شده موسوم به مدل RUSLE می باشد. هدف از این پژوهش تجزیه و تحلیل و پهنه بندی میزان فرسایش خاک و ارتباط آن با شاخص های هیدروژئومورفیک و پوشش گیاهی حوضه آبریز خیاوچای مشکین شهر می باشد. فاکتورهای مدل RUSLE شامل فرسایندگی باران (R)، فرسایش پذیری خاک (K)، توپوگرافی (LS)، پوشش گیاهی (C) و عملیات حفاظتی (P) است که به ترتیب عامل فرسایندگی باران با استفاده از داده های بارندگی، لایه بافت خاک، مدل رقومی ارتفاعی و کاربری اراضی می باشد در محیط سامانه اطلاعات مکانی (GIS) تهیه شده اند و پس از روی هم گذاری لایه ها، مقدار فرسایش سالانه خاک بین 0 تا 54/150 تن بر هکتار در سال در سطح حوضه برآورد شد. در گام بعد شاخص های هیدروژئومورفیک و پوشش گیاهی که در رخداد فرسایش خاک موثر هستند شامل شاخص رطوبت توپوگرافی (TWI)، شاخص توان آبراهه (SPI)، شاخص انحناء دامنه (Curvatore)، شاخص انحناء مقطع (Profil Curvatore)، شاخص انحناء سطح (Plan Curvatore) و شاخص پوشش گیاهی عادی (NDVI) در محیط ArcMap ایجاد و نقشه های پهنه بندی تهیه شدند. نتایج این پژوهش همچنین نشان داد عامل توپوگرافی با ضریب همبستگی 92/0 درصد بیش ترین تاثیر را در برآورد فرسایش سالانه خاک توسط مدل RUSLE داشته است. در بررسی دیگر ارتباط بین شاخص های هیدروژئومورفیک و پوشش گیاهی با میزان فرسایش سالانه خاک انجام گرفت و نتایج نشان داد که شاخص های تفاضل پوشش گیاهی نرمال شده و انحناء مقطع به ترتیب با ضریب همبستگی 57/0 و 05/0 نسبت به شاخص های دیگر به ترتیب بیش ترین و کم ترین تاثیرگذاری را دارا می باشند. نتایج این پژوهش امکان تلفیق شاخص های موثر هیدروژئومورفیک و پوشش گیاهی بر فرسایش و نیز امکان استفاده از سایر شاخص های موثر و قابلیت های RS و GIS را جهت تخمین کمی مقادیر فرسایش خاک را تایید می نماید.

در سه دهه گذشته، مخازن آب زیرزمینی ایران با چالش های مهم و مرتبطی مواجه بوده است. کاهش همزمان حجم و کیفیت این آب ها که با افزایش آلاینده ها نیز برای اغلب مصارف غیر قابل استفاده می شود. بنابراین برای جلوگیری همین مقدار آب در دسترس ضرورت ارزیابی کیفیت آب های زیرزمینی و شناسایی عوامل انسانی یا طبیعی تاثیر گذار بر کیفیت بیش از پیش تاکید می شود. در این پژوهش ابتدا با بررسی هیدروژئوشیمیایی آلودگی حاصل از عناصر اصلی، فرعی و کمیاب شناسایی گردید و سپستغییرات آبنمود معرف آبخوان در مقابل هدایت الکتنوریکی منابع آب موجود در آبخوان دشت آذرشهر بررسی شده است. به منظور دستیابی به اهداف پژوهش در منطقه موردمطالعه داده های بلند مدت سطح آب و هدایت الکتریکی از آب منطقه ای استان آذربایجان شرقی اخذ شده و پس از بررسی اولیه، اقدام به نمونه برداری از چاه ها و قنات های موجود در منطقه گردید و تعداد 33 نمونه با توزیع مناسب از آبخوان برداشت گردیده و به آزمایشگاه آب دانشگاه تبریز منتقل شد. پارامترهای اندازه گیری شده شامل pH، هدایت الکتریکی، عناصر اصلی، فرعی و کمیاب بود. نتایج حاصل از تجزیه شیمیایی عناصر، غلظت بیش ازحد مجاز شرب نیترات و عناصر آرسنیک، سرب، نیکل و کروم را نشان داد. به منظور بررسی تیپ آب منطقه از نمودارهای پایپر و استیف استفاده شد که نشان داد تیپ آب عمدتا سولفاته و بیکربناته می باشد؛ که منشا آب های موجود مطابق سازندهای زمین شناسی منطقه، آب حاصل از اختلاط و آب های حاصل تعویض یونی بودند. همچنین یافته های حاصل از آنالیزهای آماری چند متغیره تحلیل عاملی نیز چهار گروه عاملی را در کیفیت منابع آب منطقه موثر نشان دادند که تنها عامل چهارم انسان زاد تلقی شد. به طور کل اکثریت عناصر کمیاب موجود در منابع آبی متأثر از سازندها و اندرکنش آب-سنگ است. روند کلی آبنمود معرف کمیت آبخوان در طی بازه زمانی 25 ساله تقریباَ متعادل و با شیب نزولی کم می باشد ولی روند کلی نمودار کموگراف هدایت الکتریکی در این آبخوان به صورت صعودی با شیب بسیار بالاتر است که نشانگر افزایش فعالیت های انسان زاد و وجود شورابه ها و لایه های با شوری بالا می باشد که در اثر انحلال و نفوذ به آب زیرزمینی منجر به کاهش کیفیت مخزن آب زیرزمینی شده است. در  منطقه مطالعاتی عمده نمونه های آلوده از نظر عناصر اصلی و کمیاب در اطراف شهر گوگان که انتهای دشت می باشد. آلودگی در انتهای دشت با روند کلی انحلال در مسیر حرکت آب زیرزمینی و تمرکز چاه های پمپاژ در این منطقه مرتبط است

فرایندهای تکتونو-کارست نقش مهمی در شکل گیری و تغییر لندفرم ها دارند. بعضی از مناطق مانند زاگرس استان فارس، به دلیل قرار گرفتن در منطقه فعال تکتونیکی و همچنین داشتن سازندهای کارستیک، متاثر از فعالیت های تکتونو-کارست هستند. با توجه به اهمیت بررسی تغییرات لندفرمی در برنامه ریزی های مختلف، در این پژوهش نقش فرایندهای تکتونو-کارست در شکل گیری و گسترش دره های عرضی زاگرس فارس از محدوده اَوز تا کَرمُستَج تحلیل شده است. در این تحقیق از تصاویر راداری سنتینل 1، مدل رقومی ارتفاعی 5/12 متر SRTM، نقشه زمین شناسی 1:100000 منطقه و اطلاعات هیدرواقلیمی منطقه به عنوان مهم ترین داده های تحقیق استفاده شده است. مهم ترین ابزارهای مورد استفاده در تحقیق، ArcGIS و GMT بوده است. این تحقیق با توجه به اهداف مورد نظر در دو مرحله انجام شده است که در مرحله اول با استفاده از روش سری زمانی SBAS به ارزیابی وضعیت تکتونیکی منطقه و در مرحله دوم با استفاده از مدل تلفیقی منطق فازی-AHP، به پتانسیل سنجی مناطق مستعد توسعه فرایندهای کارستیک پرداخته شده است. نتایج حاصله از روش سری زمانی SBAS نشان داده است که برخی از دره های عرضی منطقه نسبت به مناطق پایین دست خود در حال فرونشینی هستند و همین مسئله سبب کاهش اختلاف ارتفاع، کاهش سرعت رواناب، ایجاد فرصت لازم برای فرسایش و انحلال و در نتیجه توسعه عرضی این دره ها شده است. همچنین بر اساس نتایج حاصله، تمامی دره های عرضی در طبقه با پتانسیل زیاد یا خیلی زیاد توسعه فرایندهای کارستیک قرار دارند که این مسئله بیانگر نقش فرایندهای کارستیک در شکل گیری دره های عرضی منطقه است. مجموع نتایج حاصله از این پژوهش نشان داده است که شکل گیری و توسعه دره های عرضی در منطقه مورد مطالعه متاثر از عوامل تکتونو-کارست بوده است.

سیستم های ارزیابی آسیب پذیری آب های زیرزمینی برای دستیابی به روشی مناسب برای حفاظت از این منابع در برابر آلاینده ها توسعه یافته اند. یکی از روش های شناخته شده برای تعیین حساسیت آب های زیرزمینی، روش DRASTIC است. از آنجایی که ارزیابی آلودگی آب های زیرزمینی اغلب با عدم قطعیت همراه است، مطالعه حاضر از مفهوم اعداد Z به عنوان نسل جدیدی از منطق فازی برای تخمین آسیب پذیری ویژه آبخوان ها استفاده کرده است. در این مطالعه، از پارامترهای مدل DRASTIC (ورودی ها) و مقادیر غلظت نیترات (خروجی) در دو سناریو برای برآورد آسیب پذیری ویژه آبخوان های دشت های اردبیل و قروه- دهگلان استفاده شد و نتایج به دست آمده با نتایج مدل DRASTIC به عنوان مدل معیار مقایسه شد. تجزیه وتحلیل نتایج نشان داد که مدل سازی مبتنی بر اعداد Z به دلیل درنظرگرفتن قابلیت اطمینان داده ها و تخصیص وزن مناسب به قوانین، کیفیت نتایج را نسبت به منطق فازی کلاسیک به میزان 53 درصد (برای سناریوی اول)، 184 درصد (برای سناریوی دوم) در دشت اردبیل و 127 درصد (برای سناریوی اول)، 311 درصد (برای سناریوی دوم) در دشت قروه_دهگلان بهبود بخشید. همچنین بر اساس نتایج، ممکن است کیفیت قوانین استخراج شده برای مدل مبتنی بر اعداد Z در دشت هایی با ضریب تغییرات داده بالاتر، پایین باشد (برای مثال ضریب تغییرات داده بالای دشت اردبیل نسبت به دشت قروه_دهگلان در این مطالعه)، بنابراین در این شرایط، نتایج مدل مبتنی بر اعداد Z ممکن است بهبود قابل توجهی نسبت به نتایج منطق فازی مرسوم نداشته باشد. روش پیشنهادی در این مطالعه به دلیل قابلیت بالای آن می تواند برای طراحی کنترل کننده های هوشمند مدیریت آب زیرزمینی مورد استفاده قرار گیرد.

مدیریت جامع به عنوان رویکردی جدید در راستای برنامه ریزی، توسعه، مدیریت منابع آب و پوشش گیاهی با تأکید ویژه بر مسائل اقتصادی و اجتماعی و زیست محیطی مطرح می باشد. هدف از این پژوهش ارائه راهبرد های مدیریت جامع حوضه دوآبی با استفاده از مدل SWOT و تعیین اولویت اجرا با QSPM است. برای این منظور ابتدا نقاط ضعف، قوت، فرصت و تهدید حوضه مورد مطالعه با استفاده از روش طوفان فکری و تصمیم گیری گروهی برای حوضه آبریز دوآبی استان تهران استخراج و سپس اهمیت نسبی و ارزش ن هایی هر یک از عوامل ماتریس در ارزیابی تعیین و بررسی شدند. به منظور اولویت بندی راهبرد ها نیز از ماتریس QSPM استفاده شد. نتایج این بررسی نشان داد مؤلفه وجود چشمه و قنات و انهار در حوضه با وزن 24/0 به عنوان مهم ترین نقطه قوت، دو مؤلفه ضعف کمبود آب و رطوبت در مناطق پایین دست حوضه و بارندگی کم در محدوه خروجی حوضه با امتیاز وزنی 24/0 به عنوان مهم ترین نقاط ضعف، مؤلفه راه های ارتباطی آسفالته و خاکی درجه 1 و 2 و 3 با وزن 16/0 به عنوان مهم ترین فرصت و مؤلفه سیلاب و خسارات ناشی از آن با وزن 18/0 به عنوان مهم ترین تهدید مشخص شده است. نتایج هم چنین نشان داد که ماتریس ارزیابی عوامل داخلی و خارجی 15/3 و 16/3 می باشند که بیانگر غلبه قوت ها بر ضعف ها و هم چنین فرصت ها بر تهدید ها بود. به عبارتی حوضه آبریز دوآبی در راهبرد تهاجمی قرار گرفته است. در راستای مدیریت فرصت ها و تقویت آن ها و براساس ماتریس QSPM عملیات مدیریتی، به عنوان اولویت اول و عملیات بیولوژیک در اولویت دوم اجرایی قرار گرفت.

در شرق شهرستان جاسک، در فاصله سال های 1387 تا 1398 چهار سیلاب شدید در رودخانه سدیج رخ داده است که بالاترین دبی را در بین سایر سیلاب های دوره موردمطالعه به خود اختصاص داده اند. هدف این تحقیق ارزیابی تغییرات مورفولوژیکی رودخانه سدیج در اثر رخداد سیلاب ها در یک دوره 11 ساله و در چهار سیلاب شاخص در سال های 1387، 1392، 1395 و 1397 در قاعده دلتای سدیج است. به منظور استخراج اثرات ژئومورفیک در رودخانه موردمطالعه از داده های ماهواره ای لندست و گوگل ارث استفاده شد. تغییرات مورفولوژیکی ناشی از سیلاب در رودخانه و کرانه آن با بهره گیری از نرم افزار GIS10.5 استخراج و از افزونه فلوویال کریدور جهت محاسبه تغییرات عرض رودخانه استفاده گردید. علاوه بر آن از مدل RNCI به منظور ارزیابی میزان فرسایش و رسوب گذاری کانال رودخانه سدیج استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان می دهد که سیلاب سال 1397 نسبت به دیگر سیلاب ها ، تأثیرات زیادتری بر تغییرات ژئومورفولوژیکی عرض کانال و فرسایش شدید کرانه رودخانه داشته است. در حدفاصل سیلاب های سال 1387 تا 1397 متوسط عرض کانال حدود 38 متر کاهش یافته است و طول رودخانه در حدود 3510 متر افزایش یافته است که با افزایش ضریب خمیدگی رودخانه از 40/1 به 56/1 انطباق دارد. هم چنین بر اساس نتایج RNCI سیلاب سال 1397 با دبی 73/1167 مترمکعب بر ثانیه و میزان 19/8، بیشترین میزان فرسایش را نسبت به دیگر سیلاب ها داشته است. هم چنین در بین بازه های موردمطالعه در حدفاصل سیلاب های 1387 تا 1397 بازه B بیشترین تغییرات پارامترهای هندسی را داشته است.