هیدروژئومورفولوژی

تغییر کاربری اراضی یک چالش هیدرولوژیک در آبخیزداری شهری است که با تأثیر بر رواناب سطحی روش های مدیریت مناب ع آب را تغییر م ی دهد. تکنیک های سنجش از دور و استفاده از تصاویر ماهواره ای می تواند به بهبود و تسریع در مطالعات منابع طبیعی و مدیریت حوزه های شهری بیانجامد. در این تحقیق رابطه ی مقادیر گسترش شهری و رواناب حوزه با استفاده از مدل سازی هیدرولوژیک، سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور بررسی شد. ابتدا برای تهیه ی نقشه ی کاربری اراضی شهرستان اسدآباد از داده های رقومی سنجنده های TM و ETM+ ماهواره ی لندست های 5 و 7 ماه اردیبهشت در سال های 1992، 2002، 2014 استفاده شد. برای طبقه بن دی نظارت شده از روش حداک ثر احتمال و برای برآورد رواناب سطحی، روش سرویس حفاظت منابع ملی  (NRCS-CN)استفاده شد. سپس نقشه های کاربری اراضی، شماره منحنی و ارتفاع رواناب محاسبه و ترسیم شد. نتایج نشان داد که با افزایش مساحت کاربری شهری از سال 1992 تا 2014 به میزان 95/4  درصد و تغییرات رواناب سطحی تا 8/15 درصد افزایش داشته است. که حجمی معادل 350 مترمکعب خواهد بود که این حجم رواناب در یک شهر کوچک قابل ملاحظه و بعضاً خطرناک است. 

رودخانه ها از سرچشمه تا حوضه های انتهایی بسترهای متفاوتی را تجربه می کنند که بالتّبع در هر کدام از این شرایط و مناطق، رفتاری کاملا متفاوت را به نمایش می گذارند و در نتیجه الگوهای متفاوتی را به خود می گیرند. محدوده مورد بررسی این پژوهش، بخشی از رودخانه آجی چای در محدوده ی بخشایش تا خواجه به طول تقریبی 50 کیلومتر است. در مسیر رودخانه ی آجی چای نیز مانند همه رودخانه ها بدون برنامه ریزی و در نظر گرفتن پیامدهای ناشی از تغییر مسیر رودخانه در حریم آن کاربری های زیادی از جمله ساخت و سازها، انواع کشت و غیره صورت می گیرد که در پی تغییر بستر رودخانه تحت تأثیر عوامل مختلف پیامدهای سنگین و زیانباری به بار می آورد هدف این تحقیق بررسی کمّی خصوصیات و الگوی پیچان های مسیر مورد مطالعه می باشد، جهت رسیدن به این هدف و تعیین الگوی رودخانه از شاخص های مورفومتری ضریب خمیدگی و زاویه مرکزی به عنوان روش مورد بررسی و نقشه های توپوگرافی با مقیاس 50000/1 خواجه و بخشایش و نقشه ی زمین شناسی به مقیاس 100000/1 خواجه و تصاویر ماهواره ای لندست 8 و نرم افزار Arc GIS ، به عنوان مواد و ابزار تحقیق استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که میانگین کل زاویه ی مرکزی در سه بازه 1/126 درجه می باشد که طبق نظریه ی کورنایس در رده 158- 85 قرار می گیرد که شمای رودخانه در این رده پیچان رود توسعه یافته می باشد. میانگین ضریب خمیدگی در سه بازه ی مورد بررسی نیز 25/1 می باشد که بر اساس جدول لئوپولد و ولمن در رده 2- 25/1 قرار می گیرد که این رده از لحاظ ضریب خمیدگی الگوی پیچان رودی به خود می گیرد، بنابراین با توجه به اینکه رودخانه مورد بررسی در مسیر دارای شیب تقریباً یکنواخت و هموار قرار گرفته است عامل توپوگرافی به ویژه شیب، عامل اصلی گسترش الگوی پیچان رودی می باشد. 

تکتونیزه شدن استان کردستان و گسترش سنگ های کربناته انحلال پذیر، باعث توسعه ی کارست شده است. تعیین واحد کارستی و غیرکارستی و انتقال موقعیت چشمه ها و غارها روی نقشه نشان داد که تمام غارهای منطقه بر روی واحدهای کارستی قرار گرفته اند. مقایسه ی دیاگرام گلسرخی امتداد گسل های اطراف چند غار با امتداد راهروهای این غارها تأثیر آب یا ساختار در کنترل الگوی توسعه ی غارها مشخص گردید. با اینکه 29 درصد از سازندهای استان را واحدهای کارستی تشکیل می دهد، به علت تراکم و دبی بالای چشمه های کارستی، 5/69 درصد آبدهی کل چشمه های استان از واحدهای کارستی می باشد. از نظر کاربری حدود 79 درصد آب مورد نیاز کشاورزی و 4 درصد آب شرب استان کردستان از چشمه های کارستی تأمین می شود. کمترین هدایت الکتریکی مربوط به چشمه های سازند سخت و واحدهای کارستی بوده و بیشترین و کمترین دبی ویژه به ترتیب مربوط به سنگ های کربناته و سنگ های بلورین می باشد. با توجه به شرایط زمین شناسی و تکتونیکی منطقه حدود ۹0 درصد چشمه ها تحت تأثیر درز و شکستگی های تکتونیکی تشکیل شده اند. سیستم توسعه ی کارست در بخش های جنوبی استان عمدتاً کانالی و در بقیه ی قسمت های منطقه افشان است. 

افزایش گازهای گلخانه ای و گرمایش جهانی در اثر تغییرات اقلیمی می تواند باعث افزایش احتمال وقوع رخدادهای حدی اقلیمی مانند سیلاب و افزایش فراوانی و شدت آن در بعضی از مناطق کره ی زمین شود. از این رو ضرورت بررسی مقادیر حدی شدت بارش و فراوانی رخداد این کمیت طی دوره های گذشته و همچنین تأثیر گرمایش جهانی بر روند آن طی دوره های آتی کاملاً احساس می شود. در پژوهش حاضر اثر تغییرات اقلیمی بر رواناب حوضه ی آذرشهر با مدل CanESM2 تحت سناریوهای انتشار، RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 با ریزمقیاس گردانی آماری مدل SDSM از طریق مدل هیدرولوژیکی SWAT بررسی شد. نتایج ارزیابی مدل SDSM با ضریب نش-ساتکلیف 95/0 بیانگر دقت بالای این مدل در ریزمقاس نمایی داده های بزرگ مقیاس است. نتایج مدل اقلیمی حاکی از افزایش دما به میزان 1/0 تا 25/0 درجه ی سانتی گراد و افزایش 4 تا 7 درصدی بارش در دوره ی زمانی 2005-1976 نسبت به دوره ی 2059-2030 می باشد. به منظور تحلیل فرکانس و شدت سیلاب با استفاده از مدل Easy fit مناسب ترین توزیع براساس سه آزمون نکویی برازش انتخاب شد. نتایج بررسی رژیم جریان های حداکثر سالانه (فراوانی و شدت) از طریق برازش توزیع های احتمالاتی با کمترین میزان خطا برای دوره ی پایه توزیع ویبول، دوره ی آینده RCP2.6 توزیع لوگ پیرسون نوع 3، RCP4.5 لوگ نرمال و RCP8.5 لوگ نرمال به عنوان بهترین توزیع انتخاب شده است. فراوانی و شدت سیلاب نیز افزایش یافته به طوری که، در دوره ی بازگشت 500 ساله افزایش 98 درصدی دبی حداکثر دوره ی آتی RCP8.5 نسبت به دوره ی پایه مشهود شده است.

آشکارسازی دقیق تغییرات کاربری اراضی، پایه ای برای فهم بهتر روابط و تعاملات انسان و پدیده های طبیعی برای مدیریت و استفاده بهتر از منابع را فراهم می آورد. هدف از این پژوهش بررسی تغییرات کاربری اراضی در سال های گذشته و امکان پیش بینی این تغییرات در سال های آینده در حوضه ی آبخیز بادآور نورآباد واقع در لرستان به مساحت 71600 هکتار است. به منظور آشکارسازی تغییرات کاربری اراضی از تصاویر سنجنده های TM، +  ETMو OLI ماهواره لندست در سال های 1370، 1383 و 1395 برای تهیه ی نقشه ی کاربری اراضی منطقه ی موردمطالعه استفاده شد. سپس با استفاده از مدل مارکف، کاربری اراضی سال 1395 شبیه سازی و ماتریس احتمال برای 12سال پیش بینی تهیه شد. نتایج مدل مارکف و نقشه ی کاربری اراضی سال 1395 به عنوان ورودی به مدل سلول های خودکار معرفی و کاربری اراضی سال 1407 پیش بینی شد. ارزیابی میزان تطابق نقشه ی شبیه سازی شده و نقشه ی واقعی با ضریب کاپای 97/. نشان داد مدل سلول های خودکار- مارکف، مدلی مناسب جهت پیش بینی تغییرات کاربری اراضی می باشد. نتایج حاصل از تغییرات کاربری اراضی بین سال های 1370 تا 1395 نشان داد به وسعت مناطق مسکونی، اراضی دیم، باغ و اراضی کشاورزی آبی افزوده شده است. همچنین نتایج حاصل از پیش بینی نشان داد از وسعت مراتع به مقدار 89/659 هکتار کاسته و به اراضی کشاورزی آبی به وسعت 47/395 هکتار افزوده خواهد شد. با توجه به نتایج به دست آمده تغییرات کاربری اراضی در جهت تخریب عرصه های منابع طبیعی بوده است، ازاین رو پیشنهاد می شود اقدامات حفاظتی و اتخاذ تصمیمات مدیریتی مناسب جهت کنترل تغییرات غیراصولی بیش از پیش ادامه اعمال گردد.

در سال های اخیر سطح تراز آب های زیرزمینی در اثر تغییرات اقلیمی و همچنین شیوه و میزان بهره برداری از آن ها، روند نزولی داشته است. با توجه به افزایش تقاضای آب و افت شدید آب های زیرزمینی، مدیریت پایدار این منابع از اهمیت شایانی برخوردار است. پیش بینی سطح ایستابی با استفاده از مدل های ریاضی و آماری می تواند کمک قابل توجهی به برنامه ریزی و تصمیم گیری های مناسب جهت تأمین آب در درازمدت، داشته باشد. در این مطالعه تلاش شده است تا سطح آب های زیرزمینی با استفاده از شبکه ی عصبی گرادیان دیسکنت و تابع انتقال Hyperbolic Tangent پیش بینی شود. مدل تابع انتقال Tanh با تعداد 40 نرون در لایه پنهان با ضریب همبستگی 99/0 و مجذور مربعات خطا 01/0 برای پیش بینی سطح ایستابی پیاده سازی شد. با تعمیم این مدل به ده چاه مشاهده ای و برون یابی در محیط سامانه ی اطلاعات جغرافیایی، مدل مکانی پیوسته سطح ایستابی در دشت سرخون برای سال 1400 تخمین زده شد. نتایج نشان داد که سطح ایستابی در قسمت های غربی دشت با مقدار 98/72 متر بیشترین و در بخش شرقی دشت با توجه به تراکم جمعیتی بیشتر مقدار با 72/18 متر کمترین سطح ایستابی را خواهند داشت. با توجه به میزان خطای پایین مدل، می توان نتیجه گرفت که با اجرای این مدل در دیگر حوزه ها می توان پیش بینی صحیحی از سطح آب های زیرزمینی به دست آورد و در برنامه ریزی و مدیریت پایدار آب های زیرزمینی از آن استفاده نمود

زمین لغزش ها به عنوان یکی از مخاطرات ژئومورفولوژی محسوب می شوند که می توانند با خسارات زیادی همراه باشند. این مخاطره همزمان با دست کاری انسان درسیستم های طبیعی در دهه های اخیر شتاب فزاینده ای داشته است. اهمیت زمین لغزش ها سبب شده است تا در این تحقیق به شناسایی مناطق مستعد وقوع زمین لغزش در حوضه ی سرپل ذهاب پرداخته شود. در این تحقیق به منظور دستیابی به اهداف مورد نظر از سه مدل منطق فازی، OWA و  WLCبرای پهنه بندی و همچنین از مدل تحلیل سلسله مراتبی برای وزن دهی به لایه ها استفاده شده است. روش کار به این صورت است که ابتدا لایه های اطلاعاتی تهیه و بر اساس نظر کارشناسان و با استفاده از مدل AHP وزن دهی شده است و سپس وزن بدست آمده بر روی لایه های اطلاعاتی اعمال شده است و در نهایت لایه های اطلاعاتی با استفاده از سه روش منطق فازی، OWA و WLC با هم تلفیق شده است. نتایج تحقیق بیانگر این است که به دلیل به وجود مناطق پرشیب و همچنین فراهم بودن سایر پارامترها، حوضه ی مورد مطالعه دارای پتانسیل بالایی جهت وقوع حرکات دامنه ای بخصوص لغزش است و همین امر سبب شده است تا بخش عمده ای از مناطق شرقی حوضه در طبقه با پتانسیل زیاد و خیلی زیاد وقوع زمین لغزش قرار گیرد. مقایسه ی روش های پتانسیل سنجی بیانگر این است که در هر سه روش مناطق شرقی دارای بالاترین و مناطق غربی دارای کم ترین پتانسیل جهت وقوع زمین لغزش هستند.

فرسایش تسریع شده خاک یک مشکل جدی در ایران است که منجر به تخریب منابع آب و خاک، کاهش حاصلخیزی خاک، از بین رفتن دامنه ها و اراضی کشاورزی، بیابان زایی، سیل های مخرب، رسوب گذاری مخازن و آلودگی زیستگاه های آبزیان می شود. بنابراین مقابله با فرسایش از ضروری ترین اقدامات زیست محیطی می باشد. بدین ترتیب شناخت مناطق حساس به فرسایش که سهم زیادی در تولید رسوب حوضه ها دارند جزء اقدامات لازم و ضروری می باشد. به این منظور منشأیابی رسوب، به عنوان بهترین تکنیک برای تعیین سهم نسبی رسوب شناخته شده، چرا که در این تکنیک با انجام مقایسه ی خصوصیات ویژگی ها بین منابع رسوب و رسوبات تولیدی در خروجی حوضه ی مناطق پر خطر از نظر تولید رسوب شناسایی می شود. پژوهشگران در استفاده از تکنیک منشأیابی رسوب، تقسیم بندی های مختلفی از منابع رسوب داشته اند از جمله می توان به کاربری اراضی، زمین شناسی، زیرحوضه ها، فرسایش سطحی و زیرسطحی اشاره کرد، اما مطالعات اندکی وجود دارد که منابع رسوب را براساس واحدهای فرسایش پذیر بررسی کند. بنابراین هدف از پژوهش حاضر تقسیم بندی حوضه ی آبخیز کوهدشت به واحدهای مختلف براساس میزان فرسایش پذیری خاک و تعیین سهم نسبی هر کدام از واحدها در تولید رسوب با استفاده از تکنیک منشأیابی رسوب بر اساس عدم قطعیت می باشد. در اینجا میزان ذخیره ی کربن آلی منطقه نیز بر اساس واحدهای فرسایش پذیر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد اهمیت نسبی واحدهای فرسایش پذیر اول، دوم و سوم در تولید رسوب به ترتیب برابر با 08/0، 28/0 و 57/1 است.

  فرونشست پدیده ای مورفولوژیکی است که تحت تأثیر حرکت فرو رو زمین پدید می آید. علت رخداد این پدیده ممکن است متأثر از عوامل طبیعی و انسانی باشد. در این پژوهش سعی شده است، فعالیت های تکتونیکی و تأثیر آن در فرونشست زمین در حوضه ی آبریز دشت جوین بررسی شود. جهت دستیابی به این امر از روش های کمی از جمله شاخص شکل حوضه (BS)، شاخص عدم تقارن حوضه ی زهکشی (F) شاخص تقارن توپوگرافی معکوس (T)، شاخص سینوسی جبهه کوهستان (J)، انتگرال هیپسومتری (Hi)، شاخص پهنای کف دره به ارتفاع آن (VF)، شاخص سینوسیته رودخانه (S) شاخص گرادیان طولی رودخانه (SL) استفاده گردید. همچنین با بهره از روش تداخل سنج راداری، سعی شد، ژئودوالیتی را در دشت جوین بیان کنیم. نتایج بدست آمده بر اساس شاخص ها AF,T,H,SMF,S,VF از لحاظ زمین ساختی فعال و شاخص SL در حالت نیمه فعال قرار دارد. فعالیت های تکتونیکی باعث کشیدگی دشت و نامتقارن شدن حوضه و عمیق شدن دره ها در محدوه ی مطالعاتی شده است. نتایج مربوط به تداخل سنج راداری نشان می دهد در بخش های که میزان بالاآمدگی بیشتر است؛ به موازات آن در دشت با فرونشست (با متوسط نرخ4/6 سانتی متر در سال) همراه است. همچنین دامنه ی فرونشست در راستای ارتفاعات به صورت شرقی-غربی می باشد و این دو را در ارتباط معناداری قرار داده است که تأییدی بر توسعه ی نظریه ی ژئودوالیتی در سطح حوضه می باشد. با توجه به مخاطرات ژئومورفیکی حوضه، لازم است در فعالیت های عمرانی و آمایش سرزمین، نقشه ی پهنه بندی خطر منطقه تهیه گردیده و بر مبنای آن اقدامات کنترلی، حفاظتی، پیشگیری و یا هشداردهندگی صورت پذیرد.

حوضه های آبریز سیستم های بازی هستند که با توجه به پیچیدگی آن و برای دست یافتن به اهداف موردنظر، اقدام به مدل سازی می شود. از طریق مدل سازی هزینه ی مطالعه برای سامانه های پی چیده کاهش می یابد، زیرا انجام آزمایشات صحرایی در سطح وسیع بسیار پرهزینه و یا غیرممکن هستند. همچنین از طریق تحلیل نتایج حاصل از مدل می توان بخوبی حوضه های آبریز را مدیریت کرد. در این پژوهش میزان عملکرد مدل بارش-رواناب IHACRES در شبیه سازی رواناب حوضه ی آبریز لنبران ارزیابی گردید. داده های ماهانه بارندگی و دمای ایستگاه ورزقان به عنوان متغیرهای ورودی برای شبیه سازی جریان و داده های مشاهداتی دبی در ایستگاه هیدرومتری کاسین برای سنجش دقت مدل IHACRES به کار گرفته شد. بر اساس سال های موجود، از داده های سال 2002-2000 برای سازگاری مدل و 2012-2003 برای واسنجی و 20016-2013 برای اعتبارسنجی مورد استفاده قرار گرفتند. برای بررسی توانایی مدل IHACRES در شبیه سازی رواناب از معیار ضریب نش – ساتکلیف استفاده گردید. نتایج نشان داد که این ضریب 71/0 و 74/0 به ترتیب برای واسنجی و اعتبارسنجی بدست آمد. بنابراین با توجه به نتایج حاصل از ارزیابی مدل IHACRES با استفاده از معیارهای عملکردی مختلف و به دلیل کاربری آسان، و ورودی های کمتر و کاهش صرف زمان می توان استفاده از این مدل را جهت شبیه سازی و پیش بینی رواناب در مقیاس ماهانه در حوضه ی آبریز لنبران توصیه نمود و از آن جهت بررسی و مطالعه ی رواناب سطحی و جریان رودخانه ای طی دوره های آتی استفاده کرد.