هیدروژئومورفولوژی

الاستیسیته بارش یکی از ابزارهایی است که در تعیین میزان حساسیت دبی رودخانه به متغیر بارش استفاده می شود. هدف اصلی پژوهش، محاسبه ی شاخص الاستیسیته بارش در برخی از ایستگاه های هیدرومتری استان اردبیل می باشد. بر این اساس مقادیر شاخص الاستیسیته محاسبه گردید و برای بررسی تغییرات شاخص الاستیسیته از نمودار سه متغیره استفاده شد. نتایج نشان داد که بازه ی عددی شاخص الاستیسیته بین 21/2- تا 96/3 می باشد که بیش ترین و کم ترین میزان این شاخص به ترتیب مربوط به ایستگاه های ارباب کندی و شمس آباد است. تغییرات شاخص الاستیسیته در دبی های پایین، بیش تر است. هم چنین در ماه های خشک سال مقدار شاخص الاستیسیته بالاتر از سایر ماه هاست که به این معنی است که بارش در ماه های خشک سال تأثیر بیش تری بر افزایش دبی داشته است. با توجه به نمودار تغییر ماهانه شاخص الاستیسیته و بارش می توان گفت، در ماه های پرباران و کم باران دامنه مقادیر بارش به ترتیب 45-15 و 20-0 میلی متر بیش ترین مقدار شاخص الاستیسیته محاسبه شده است. کاهش مقادیر الاستیسیته در مقادیر بارش کم را می توان به تأثیر اندک بارش های کم در تولید رواناب مرتبط دانست، در حالی که در بارش های زیاد کاهش الاستیسیته با هم ز مانی وقوع بارش و دبی های بالا در فصول پرآب توجیه می شود. در مجموع می توان گفت که شاخص الاستیسیته بارش، امکان مقایسه واکنش آبخیزها را در تولید رواناب و عکس العمل به متغیرهای اقلیمی فراهم می نماید.

مقاله ی دشت صفی آباد یکی از دشت های شمالی کویر مرکزی ایران است که به دلیل قرار گرفتن در منطقه ی خشک استفاده از آب های زیرزمینی در آن رایج است. از زمان انجام مطالعات ژئوفیزیکی در سال 1368سطح آب های زیرزمینی این دشت در حال کاهش است که این امر مشکلاتی چون شورشدن آب چاه ها، افزایش هزینه های پمپاژ و خشک شدن قنات ها را به دنبال داشته است. کشاورزان این دشت با اقداماتی نظیر ایجاد کانال های بتنی و لوله کشی مسیر انتقال آب، استفاده از شیوه های نوین آبیاری، تغییر نوع کشت، اقدامات فرهنگی و نصب کنتورهای هوشمند سعی نمودند سطح برداشت از آب های زیرزمینی در این دشت را کنترل نمایند. این تحقیق به شیوه ی میدانی و کتابخانه ای و با هدف مشخص شدن تأثیر اقدامات انسانی در کنترل آب های زیرزمینی به منظور مدیریت منابع آب در این دشت انجام شد. نتایج به دست آمده نشان داد در بین اقدامات انسانی فقط نصب کنتورهای هوشمند از برداشت بی رویه ی آب جلوگیری نموده و شیب کاهش سطح آب های زیرزمینی تا حدودی آن را تعدیل کرده است. بقیه ی اقدامات انسانی هرچند سبب صرفه جویی در مصرف آب شده اما به دلیل افزایش سطح زیر کشت و ادامه ی برداشت های بی رویه از آب های زیرزمینی تأثیرات مثبت قابل توجه ی در این زمینه نداشته است. همچنین در بین اقدامات انسانی اقدامات فرهنگی قابل توجه ی انجام نشده و به نظر می رسد علت اصلی به نتیجه نرسیدن سایر اقدامات توجه کمتر به مسائل فرهنگی باشد.

رودخانه ها سیستم های طبیعی پیچیده ای هستند لذا طبقه بندی رودخانه می تواند درک بهتری از مطالعه ی فرآیندها و اشکال رودخانه را فراهم آورد. در این پژوهش برای ارزیابی طبقه بندی الگوی جریان در رودخانه ی کلیبرچای از مدل راسگن در سطح 1 ،2، 3 استفاده شده است. بدین منظور یک بازه ی 3 کیلومتری مابین دو روستای پیغام و قشلاق تعیین گردید و سپس 8 مقطع عرضی در این بازه انتخاب شد. جهت شبیه سازی رودخانه و استخراج پارامترهای مورد نیاز از نقشه های زمین شناسی، توپوگرافی، کاربری اراضی استفاده گردید. پس از بازه بندی مسیر رودخانه با تکیه بر بازدیدهای میدانی و نقشه های توپوگرافی طبقه بندی سطح 1 و 2 که بر اساس متغیرهای شیب، ضریب انحنا، عرض دبی لبالبی، متوسط عمق دبی لبالبی، عرض دشت سیلابی و جنس مصالح بستر است، در 8 مقطع مورد نظر در رودخانه ی کلیبرچای انجام گرفت. بر پایه ی تحلیل های صورت گرفته مورفولوژی آبراهه کلیبرچای در بازه های 1، 3، 4، 5 از نوعB ، در بازه های 2، 6، 7، 8 از نوع C می باشد. نتایج ارزیابی شرایط پایداری در سطح سوم طبقه بندی راسگن نیز نشان داد، بازه ی 2 و 6 هر دو از گروه تیپ C، در وضیعت خوب و پایدار قرار گرفتند، بازه های 1 و 4 از گروه تیپB  و 8 از گروه تیپ C، به در وضعیت متوسط ناپایداری محدود و بازه ی 3 و 5 از گروه تیپ B، 7 از گروه تیپ C در وضیعت ضعیف و ناپایدار قرار گرفتند. بنابراین سیستم طبقه بندی راسگن در ارتباط با شناخت مورفولوژیک رودخانه کلیبرچای و سیستم های فلویال مشابه مناسب ارزیابی شده است.

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.

سیلاب در مطالعات مربوط به بهره برداری از منابع آب، ساخت سدها، مدیریت حوضه و مطالعات هیدرولوژیکی اهمیت زیادی دارد. بنابراین، تا حد زیادی دقت این مطالعات و ایمنی تأسیسات آبی بستگی به روش های مطاله سیلاب دارد. این مطالعه با هدف مقایسه ی روش های  هیدروگراف واحد SCS و Uniform  در تعیین بیشینه ی دبی سیلاب با استفاده از مدل WMS در حوضه ی عموقین واقع در استان اردبیل، انجام شده است. مساحت حوضه ی مذکور 78 کیلومتر مربع بوده و برای تعیین مقدار CN منطقه از تلفیق نقشه ی کاربری اراضی و گروه هیدرولوژیک خاک (B ,C ,D) به دست آمده از تحلیل تصاویر ماهواره لندست 8 در نرم افزار Idrisi32 به دست آمد که برابر 7/78 محاسبه گردید. نتایج واسنجی (RE=7.17، RMSE=0.44) و اعتبار سنجی مدل (RE=2.51، RMSE=0.0042 ) با وقایع بارندگی رواناب در منطقه نشان داد که میزان حداکثر دبی سیلاب و حجم سیلاب برآورد شده توسط روش SCS به خوبی با مقادیر مشاهده شده مطابقت دارد. همچنین نتایج حداکثر دبی روش های SCS وUniform  در دوره ی بازگشت های 25، 50 و 100 ساله مقایسه شد و نتایج نشان داد میانگین برآوردهای روشUniform  تقریباً 5 درصد بیشتر از روش SCS می باشد و بر اساس آزمون T استیودنت، تفاوت بین مقادیرUniform  و SCS در سطح اعتماد یک درصد معنی دار نگردید. نتایج نشان داد در صورتی که زمان تأخیرحوضه با درنظر گرفتن سیلاب واقعی حوضه، محاسبه گردد، روش SCS دقیق تر از روشUniform  قادر به شبیه سازی سیلاب در منطقه است، با توجه به حساسیت بالای روش SCS به توزیع بارندگی، تحلیل بارندگی در منطقه ی مورد مطالعه، برای دستیابی به نتایج مطلوب لازم بوده و توزیع باران و توزیع زمانی آن باید حتی الامکان نزدیک به مقادیر واقعی در منطقه باشد.

بررسی و شناخت تغییرات اقلیمی رخ داده در نواحی مختلف می تواند شناختی از تغییرات اقلیمی محتمل در آین ده را به دست دهد. یکی از راه های شناخت تغییرات احتمالی عناصر اقلیمی در آینده استفاده از مدل های اقلیمی موجود و ریز مقیاس نمایی آنهاست. در این پژوهش بارش و رواناب حوضه ی آبریز رود زرد، ریزمقیاس نمایی و برای دوره ی 2100-2006 شبیه سازی گردید. برای این منظور از سناریوهای RCP خروجی مدل CanESM2 استفاده شد. دوره ی پایه ی مورد استفاده برای این کار 2005-1976 می باشد. برای ریزمقیاس نمایی بارش و رواناب حوضه ی آبریز رود زرد از داده های بارش روزانه ایستگاه باغملک و رواناب ایستگاه ماشین و روش شبکه ی عصبی مصنوعی بهره گرفته شد. با استفاده از روش حذف پس رونده، متغیرهای میانگین فشار سطح دریا، ارتفاع ژئوپتانسیل تراز 500 هکتوپاسکال و میانگین دما در ارتفاع نزدیک سطح زمین به عنوان متغیرهای پیش بینی کننده انتخاب شد. راستی آزمایی الگو با نمایه های  و  انجام پذیرفت. در نهایت، معماری شبکه با الگوریتم قانون پسرو بیزی و با سه لایه ی پنهان به عنوان شبکه ی بهینه انتخاب شد. نتایج نشان دهنده ی روند کاهشی بارش سالانه برآورد شده در 95 سال آی نده بر اساس هر سه سناریو می باشد. همچنین افزایش بارش در ماه های فصل گرم و کاهش بارش در ماه های فصل سرد مورد انتظار است. به عبارت دیگر می توان افزایش بارش های محلی (احتمالاً همرفتی) ناشی از افزایش دما در دوره های آینده را محتمل دانست. رواناب حاصل از بارش نیز در ماه های سرد، کاهش و در ماه های گرم با صرف نظر از تأثیر دما و پوشش گیاهی، افزایش را تجربه خواهد کرد.

رودخانه ها سیستم های طبیعی پیچیده ای هستند که طبقه بندی آنها می تواند درک بهتری از مطالعه فرآیندها و اشکال رودخانه فراهم آورد. رودخانه ها از نظر شکل کانال و میزان پویایی بسیار متعدد هستند. هدف از این مطالعه ارزیابی شرایط هیدروژئومورفولوژی رودخانه ی طالقان واقع در استان البرز با استفاده از شاخص کیفی مورفولوژیک (MQI) می باشد. در این روش عوامل مؤثر شامل دخالت های انسانی، پوشش گیاهی و پیوستگی فرآیندهای رودخانه ای می باشد. به این منظور 6 بازه در بالادست رودخانه ی طالقان مشخص شد و با استفاده از تصاویر ماهواره ای و بازدیدهای میدانی میزان MQI برای هر بازه ی مشخص گردید. برای ارزیابی کیفیت مورفولوژیک بازه های رودخانه سه جنبه ی پیوستگی فرآیندهای رودخانه ای (طولی و عرضی)، شرایط مورفولوژیکی کانال، شکل مقطع عرضی و رسوبات بستر و پوشش گیاهی مورد توجه قرار گرفت، که این جنبه ها در قالب سه مؤلفه عملکردهای ژئومورفولوژیک، فرایندها و اشکال رودخانه ای (F)، مصنوعی (A) و تعدیل های کانال (CA) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد بازه ی شماره ی 1 با محدوده ی امتیاز 71/0در طبقه خوب قرار گرفت که از دلایل آن دخالت های کم انسانی و واقع بودن در بالادست رودخانه بوده است. اما بازه های 2، 3 ، 5 و 6 به ترتیب با امتیاز های 58/0، 54/0، 59/0و 61/0 در طبقه متوسط قرار می گیرند که این بازه ها نسبت به بازه ی 1 میزان دخالت های انسانی در آنها بیشتر بوده است و در بازه ی 4 امتیاز MQI 49/0 می باشد که در طبقه ی ضعیف قرار می گیرد که دلیل آن دخالت های انسانی از جمله برداشت شن و ماسه و سازه هایی مانند پل می باشد. نتایج به دست آمده بیانگر آن است که مدل MQI جهت طبقه بندی رودخانه در دامنه ی جنوبی البرز مناسب است.

زمین لغزش یکی از مهم ترین خطرات طبیعی با خسارات اقتصادی و اکولوژیکی قابل توجه است. استان لرستان به دلیل شرایط کوهستانی و پرباران از جمله مناطق مستعد وقوع زمی ن لغزش می باشد. هدف اصلی این تحقیق اولویت بندی عوامل مؤثر بر وقوع زمین لغزش و پهنه بندی حساسیت آن در استان لرستان با استفاده از روش حداکثر آنتروپی و مدل MaxEnt است. جهت انجام این تحقیق از 11 عامل مؤثر بر وقوع زمین لغزش شامل ارتفاع، شیب، جهت شیب، انحنای سطح، فاصله از آبراهه، فاصله از گسل، فاصله از جاده، لیتولوژی، کاربری اراضی، بارندگی و شاخص رطوبت توپوگرافیک استفاده شده است. در این تحقیق تقسیم بندی 30، 40، 50، 60 و 70 درصد زمین لغزش ها برای اعتبارسنجی جهت تعیین حساسیت و دقت مدل مورد بررسی قرار گرفت و برای ارزیابی مدل از منحنی تشخیص عملکرد نسبی (ROC) استفاده شد. از مجموع 176 زمین لغزش، با استفاده از روش فاصله ماهالانوبیس 70درصد به عنوان داده های آزمون و 30 درصد به عنوان داده های اعتبارسنجی بهترین تقسیم بندی شد و دقت مدل در مراحل آزمون و اعتبارسنجی بر اساس سطح زیر منحنی در سایر تقسیم بندی ها کاهش پیدا کرد. نتایج نشان داد که 5/35درصد استان لرستان دارای حساسیت وقوع زمین لغزش است. همچنین بر اساس نمودار Jackknife لایه های بارندگی، فاصله از جاده، لیتولوژی و کاربری اراضی به ترتیب مهم ترین عوامل تأثیرگذار بر حساسیت وقوع زمین لغزش بودند. سطح زیر منحنی (AUC) بر اساس منحنی تشخیص عملکرد نسبی، نشان دهنده ی دقت 90درصد (عالی) روش حداکثر آنتروپی در مرحله ی آموزش و 83درصد (خیلی خوب) در مرحله ی اعتبارسنجی برای تعیین مناطق دارای حساسیت وقوع زمین لغزش بود. نتایج این تحقیق جهت آمایش سرزمین و کاهش خسارات ناشی از وقوع زمین لغزش، قابل استفاده برای مدیران و مسئولان استانی خواهد بود.

پدیده ی خشکسالی مختص ناحیه ای خاص نبوده و مناطق مختلف جهان از آن متأثر می باشد، یکی از این مناطق، ایران در جنوب غرب آسیا می باشد که در چند سال اخیر از این پدیده رنج می برد. هدف پژوهش حاضر مدل سازی، تحلیل و پیش بینی خشکسالی در ایران می باشد. برای این کار ابتدا پارامترهای اقلیمی: بارش، دما، ساعات آفتابی، حداقل رطوبت نسبی و سرعت باد در بازه ی زمانی 29 ساله (2018- 1990) در 30 ایستگاه ایران مورد استفاده قرار گرفت. برای مدل سازی، شاخص فازی T.I.B.I ابتدا چهار شاخص (SET, SPI, SEB, MCZI) با استفاده منطق فازی در نرم افزار Matlab فازی سازی شدند و در نهایت برای پیش بینی از مدل شبکه ی عصبی مصنوعی تطبیقی Anfis بهره گرفته شد. یافته های پژوهش نشان داد شاخص فازی نوین T.I.B.I طبقات خشکسالی، چهار شاخص مذکور را با دقت بالا در خود منعکس کرد. از بین 5 پارامتر اقلیمی مورد استفاده در این پژوهش، پارامتر دما و بارش در نوسان شدت خشکسالی بیش ترین تأثیر را داشت. شدت خشکسالی براساس مدل سازی صورت گرفته در مقیاس 6 ماهه بیش تر از 12 ماهه بود، بیش ترین درصد رخداد خشکسالی در ایستگاه بندرعباس با مقدار (30/24) در مقیاس 12 ماهه و کم ترین آن در ایستگاه شهرکرد با مقدار درصد فراوانی خشکسالی (36/0) درصد در مقیاس 6 ماهه اتفاق اف تاده است. پیش بینی خشکسالی ش اخص فازی T.I.B.I بر اساس م دل Anfis ایستگاه های بندرعباس، بوشهر و زاهدان به ترتیب با مقدار شاخص T.I.B.I (62/0، 96/0 و 97/0) در نیمه جنوبی ایران بیش تر در معرض خشکسالی قرار گرفتند. براساس نتایج کلی پژوهش در هر دو مقیاس 6 و 12 ماهه مناطق نیمه جنوبی ایران از شدت بیش تر خشکسالی برخوردار شد که نیازمند مدیریت دقیق و کارآمد در مدیریت منایع آبی در این مناطق می باشد.

تغییرات کاربری اراضی، یکی از عواملی است که بر خصوصیات رواناب سطحی و سیلاب در سطوح مختلف حوضه ها، تأثیر می گذارد. هدف از پژوهش حاضر بررسی اثر تغییرات بوجود آمده در کاربری و پوشش اراضی بخشی از حوضه ی آبخیز قره سو اردبیل در بازه ی زمانی 2012-1992 بر روی ارتفاع رواناب حوضه است. بدین منظور ابتدا با استفاده از نقشه ی گروه هیدرولوژیکی خاک و نقشه ی کاربری اراضی مربوط به سال های 1992، 2002 و 2012، شماره ی منحنی منطقه به دست آمد و سپس با استفاده از این نقشه ها، میزان نگهداشت ویژه ی خاک (S) محاسبه و میزان رواناب از طریق روش SCS برآورد شد. نتایج نشان داد که در طول دوره های مورد مطالعه، مساحت کاربری های اراضی جنگل، زراعت آبی و زمین بایر به ترتیب 54/2، 69/16 و 19/1 درصد کاهش پیدا کرده و مساحت کاربری های مرتع، زراعت دیم و مناطق مسکونی به ترتیب 74/5، 39/12 و 29/2 درصد افزایش یافته است. این تغییرات باعث افزایش شماره ی منحنی از 57/78 در سال 1992 تا مقدار 77/79 در سال 2012 شده و به دنبال آن نگهداشت ویژه از 28/69 در سال 1992 به مقدار 42/64 در سال 2012 کاهش پیدا کرده است. تغییرات این عوامل باعث افزایش رواناب از مقدار 4/263 میلی متر در سال 1992 تا 07/297 میلی متر در سال 2012 گردیده است که بیانگر افزایش 67/33 میلی متری (33/11 درصد) رواناب در طول دوره ی مورد مطالعه می باشد. محاسبه ی ضریب همبستگی بین کاربری های مختلف و شماره ی منحنی و ارتفاع رواناب نشان داد که این متغیرها با کاربری های مرتع، زراعت دیم و مناطق مسکونی رابطه ی مستقیم دارند، در حالی که با کاربری های جنگل، زراعت آبی و زمین بایر، دارای رابطه ی معکوس هستند.