هیدروژئومورفولوژی

افزایش مصرف آب ناشی از افزایش جمعیت، باعث کاهش کیفی و کمی آب های قابل استحصال شده است. با توجه به این وضعیت، شناخت کمی و کیفی منابع مناسب برای شرب و کشاورزی امری ضروری و اجتناب ناپذیر به نظر می رسد. در این مطالعه، به  بررسی کیفیت آب های زیرزمینی دشت جنگل در استان خراسان رضوی پرداخته شده است. 10 حلقه چاه در این دشت در سال های 1395-1386 از نظر غلظت یون های Ca2+، Mg2+،Na2+، HCO3-، SO42-، Cl-، pH  و TDS با دو شاخص GWQI و AWQI مورد تحلیل قرار گرفت. هم چنین، پهنه بندی دشت با استفاده از شاخص GWQI در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی انجام شد. بر اساس نتایج این مطالعه، مقدار شاخص GWQI در منطقه بین 66/69 تا 12/239 و مقدار شاخص AWQI بین 49/56 تا 48/189 قرار دارد، یعنی کیفیت آب های زیرزمینی منطقه ی جنگل در حد ضعیف و نامناسب قرار دارد که علت آن نیز بالا بودن مقدار جامدات محلول کل آب می باشد. در حقیقت در این منطقه، مقدار تمامی شاخص های کیفی اندازه گیری شده غیر از جامدات محلول کل در حد استاندارد قرار دارد.

رودخانه ها سیستمی کاملاً پویا بوده و الگوی مورفولوژیک آن ها به طور پیوسته در طول زمان تغییر می کند. ازاین رو با بررسی رفتار هیدرولوژیکی و هیدرولیکی آن اهمیت طرح های ساماندهی، کنترل سیلاب و هرگونه تغییر در هندسه و مورفولوژیک رودخانه، که منجر به تغییر مشخصه های هیدرولیک جریان می شود باید همواره مورد توجه باشد. در این تحقیق شرایط هیدرودینامیکی بازه ی بالادست و پائین دست سازه پل وحدت در شهر شاهین دژ آذربایجانغربی به طول یک کیلومتر با نرم افزار MIKE11 در شرایط موجود و سناریوهای مختلف متأثر از عملیات ساماندهی شبیه سازی گردید. در شرایط موجود (پل با دهنه 120 متری)، به ازای دوره ی بازگشت 25 سال رودخانه (دبی 1200مترمکعب بر ثانیه)، سطح آب بالاتر آمده و سواحل اطراف در معرض خطر سیل قرار می گیرد. با عملیات ساماندهی و تعریض پل به دهنه ی 300 متری، علاوه بر آزادسازی حدود 90 هکتار از اراضی مجاور در دو سمت رودخانه، مقادیر سطح جریان و به تبع آن تراز سطح آب در حدود 65 سانتی متر کاهش داشته که باعث افزایش ظرفیت میزان آبگذری رودخانه (در حدود 115 هزار مترمکعب) در محدوده ی مورد نظر خواهد شد. ضمناً میزان خطای برآورد حجم جریان ( REV ) و میزان خطای نسبی در دبی اوج ( REQP ) برای شرایط ساماندهی به ترتیب برابر 197/0 و 792/1 درصد بوده که در حدود 068/0 و 82/2 درصد نسبت به شرایط موجود کاهش داشته که بر اساس دامنه ی شاخص های آماری، تناسب کاملی بین داده های مشاهداتی و شبیه سازی شده وجود داشته است. این مقادیر نشانگر تأثیر بالقوه عملیات ساماندهی رودخانه در آبگذری و روندیابی جریان است.

دمدیریت مناسب منابع آب زیرزمینی برای شناخت پتانسیل های بالای منابع اب زیرزمینی از اهمیت زیادی برخوردار است. در این تحقیق با استفاده از مدل نسبت فراوانی تلاش گردیده تا مناطق با پتانسیل بالای آب زیرزمینی حوضه آبخیز صوفی چای مشخص گردد. از فاکتورهای موثر هیدروژئولوژیکی در وقوع آب زیرزمینی شامل : ارتفاع، شیب، توپوگرافی، تراکم رودخانه ها، تراکم خطواره ها، زمین شناسی، خاک شناسی و کاربری اراضی می باشد. در این مدل ، ابتداچاه های با آبدهی بالای11لیتر بر ثانیه از حوضه مورد مطالعه استخراج گردید. سپس70 درصد چاه برای مرحله مدل سازی(تعداد6981عدد) و 30 درصد چاه برای مرحله صحت سنجی(تعداد2992 عدد) به صورت تصادفی انتخاب گردید. با استفاده از GIS تحلیل های لازم بر روی فاکتورها و نقشه ها صورت گرفت و نقشه ها همپوشانی شدند. در نهایت با استفاده از خروجی مدل ،نقشه پتانسیل منابع آب زیرزمینی ایجاد گردید. جهت صحت سنجی و ارزیابی نقشه های پتانسیل آب زیرزمینی از منحنی ROC استفاده گردیده شد . مساحتی از حوزه که زیرخط منحنی قرارگرفته نتایج رضایت بخشی از این مدل را ارائه داده است. بدین صورت نواحی که در بخش پتانسیل بالای آب زیرزمینی قرار گرفته اند دارای بیش از 90 % چاه های منطقه را شامل شده است. همچنین نتایج این منحنی نشان داد که 7/80 درصد این مدل کارایی خوبی در پتانسیل منابع آب زیرزمینی منطقه دارد. بر این اساس با استفاده از این مدل درصد مساحت ها به این صورت می باشد: 63درصد از مناطق کم ، 18 درصد متوسط ،12 درصد خوب و 7 درصد خیلی خوب می باشد.

نظارت بر تبخیر و تعرق پیامدهای مهمی را برای مدل سازی آب و هوا در سطح جهانی و منطقه ای دارا می باشد. لذا میزان تبخیر و تعرق کاربری های مختلف اراضی در نیمه شمالی استان اردبیل بر اساس طبقه بندی شی ءگرا با ضریب کاپای 945/0 و دقت کلی 956/0، با استفاده از روش های سبال و سبال کوهستانی از تصاویر لندست 8 مربوط به تاریخ 1/7/2018 برآورد گردیده و با روش پنمن مانتیث مقایسه شد. بر اساس نتایج بدست آمده سطوح آبی با مقدار 61/9 و 50/9 میلی متر در روز دارای بیشترین و اراضی شهری و بایر با مقدار میانگین 845/2 و 08/2 میلی متر در روز به ترتیب در روش های سبال و سبال کوهستانی دارای کمترین میزان تبخیر و تعرق واقعی 24 ساعته می باشند. همچنین میزان نیاز آبی محصول نخود نیز به ترتیب 14/7 و 70/6 میلی متر در روز برای روش های سبال و سبال کوهستانی برآورد گردید و با روش پنمن مانتیث با مقدار 32/6 میلی متر در روز مقایسه شد که دارای میانگین تفاضل مطلق (MAD) 60/0 می باشد. در ادامه مساحت هر یک از اراضی استخراج شد که اراضی تحت کشت نخود با مساحت 62/1202 هکتار کمترین مقدار را دارا بود و با میزان مساحت (25/1147 هکتار) اعلام شده از سوی جهاد کشاورزی استان اردبیل حدود 6/4 درصد اختلاف داشت که به نظر قابل قبول می رسد.

مقاله با جریان سیل به طور عمده ناشی از رواناب سطحی است که حاصل خصوصیات بارش و حوضه ی آبریز است که در این میان، تأثیر پوشش گیاهی در کاهش جریان سیل حوضه های کوچک، کم تر از حوضه های با مساحت زیاد می باشد. اولین گام در مطالعات اقتصادی طرح های مدیریت سیلاب، تهیه ی نقشه های پهنه بندی سیل است. در این مقاله، رودخانه ی باراندوزچای به عنوان رودخانه ای دائمی در حوضه ی آبریز دریاچه ی ارومیه که در معرض بارش های با شدت بالا قرار دارد، جهت پهنه بندی سیلاب دبی های حداکثر لحظه ای سالانه بین سال های آبی 2013-1974 برای بازه ی 3 کیلومتری بین دو ایستگاه اندازه گیری در بالادست بی بکران و پایین دست دیزج در مسیر رودخانه مورد بررسی قرار گرفت. برای روندیابی هیدرولیکی سیل، ضریب زبری مانینگ مناسب، حاصل از متوسط گیری از ضرایب به مقادیر 0325/0 بالادست و 0301/0 پایین دست، در نرم افزار  HEC-RAS اجرا شده است. نتایج حاصل که شامل استخراج رقوم خطوط پهنه ها به کمک روش ماسکینگام-کونژ به ازای سیلاب های با دوره های بازگشت متفاوت می باشد. با تبدیل نتایج به ریسک متناظر هر دوره ی بازگشت جهت ترسیم پهنه، از طریق الحاقیه Arc-Map HEC-geo-RAS وارد نرم افزار شده است تا پهنه های سیل مشخص شوند. خطوط هم ریسک به ازای دوره های 2 الی 75 سال ترسیم گردید که بیش ترین مساحت تحت پوشش سیلاب متعلق به دوره ی بازگشت 1000 ساله به مقدار 34/97 هکتار بوده که دارای بیش ترین ریسک به مقدار 58/63% با عمر مفید 3 سال است. منحنی فرمان به کمک مساحت های تحت پوشش سیلاب در دوره های بازگشت متفاوت و عمر مفید متفاوت از فرمول ریسک به دست آمد که منجر به استخراج فرمول کلی مساحت-دوره-ریسک گردید.

عقیده ی عمومی بر این باور است که در مطالعه و بررسی لندفرم های توپوگرافیکی و الگوی سیستم شبکه ی زهکشی، با استفاده از شاخص های ژئومورفیک، می توان وضعیت عملکرد تکتونیک فعال را ارزیابی نمود. این در صورتی است که ساختار اولیه ی زمین، نوع سنگ و عوامل محلی تعیین کننده ی میکروکلیما، مدنظر قرار نگیرند. در نظر گرفتن این عوامل، نتایج شاخص های ژئومورفیک را مورد تردید قرار می دهد. در این مقاله نقش عوامل مختلف در شاخص عدم تقارن زهکشی 117 زیرحوضه ی توده ی کوهستانی الوند همدان بررسی می گردد. برای این منظور پارامترهای جهت شیب غالب، متوسط شیب، متوسط ارتفاع، مساحت سمت راست و چپ، طول آبراهه ی اصلی، فاصله ی هوایی آبراهه ی اصلی، مجموع طول آبراهه ها، فاصله ی سرچشمه تا خط تقسیم آب و نوع سنگ بخش های مختلف زیرحوضه ها مشخص گردید. با استفاده از این پارامترها، ضریب گراولیوس، نسبت کشیدگی، تراکم زهکشی و شاخص عدم تقارن محاسبه و تجزیه وتحلیل شد. در زیرحوضه های وسیع شیب زیاد و متفاوت بودن جهت شیب دامنه، از جمله بردارهایی است که می تواند در عدم تقارن شبکه ی زهکشی اثر مهمی داشته باشد. کشیدگی بیشتر حوضه با تراکم زهکشی کم، در سنگ گرانیت، بر عدم تقارن شبکه ی زهکشی حوضه اثر دارد. بررسی شاخص مقدار شیب در کلاس های مختلف شاخص عدم تقارن در زیرحوضه هایی با سنگ غالب غیر از گرانیت، دال بر این است که تفاوت مقدار شیب چپ و راست در عدم تقارن حوضه نقش چندانی ندارد. بررسی ضریب گراولیوس دال بر این است که حوضه های پایدارتر ازنظر شاخص عدم تقارن، به شکل دایره ای نزدیک تر هستند.

دشت ماهیدشت به علت نزدیکی به شهر کرمانشاه دارای تأسیسات صنعتی متعددی بوده و از اهمیت کشاورزی بالای برخوردار است. توسعه ی فعالیت های انسانی و رخ داد خشکسالی ها در چند دهه ی گذشته سبب محدودیت تغذیه و کاهش سطح ایستابی منایع آب زیرزمینی در این حوضه شده است. بنابراین شناسایی مناطق مناسب تغذیه ی آب زیرزمینی در حوضه ی آبریز ماهیدشت ضروری به نظر رسیده و هدف پژوهش نیز پهنه بندی مناطق مستعد تغذیه ی منابع آب زیرزمینی در حوضه ی مورد مطالعه است. روش شاخص پتانسیل تغذیه ی مبتنی بر هشت پارامتر تراکم خطواره، تراکم زهکشی، کاربری اراضی، شیب توپوگرافی، خاک، بارش سالانه و ژئومورفولوژی بوده و بر اساس روش ترکیب خطی وزنی محاسبه می گردد. نتایج پژوهش نشان داد، که 62% مساحت حوضه در پهنه ها ی با پتانسیل خیلی زیاد و زیاد تغذیه ی آب زیرزمینی قرار گرفته است. دشت آبرفتی ماهیدشت و نواحی تپه ماهوری و فرسایشی حاشیه این دشت به ترتیب در پهنه ی با پتانسیل تغذیه خیلی زیاد و زیاد واقع ش ده اند. پهنه های با پتانسیل متوسط و کم تغذیه ی آب زیرزمینی منطبق بر نواحی کوهستانی در شمال و جنوب حوضه بوده و پارامتر لیتولوژی عامل اصلی افتراق این دو پهنه از یکدیگر می باشد. به علت مساعدت شرایط زمین شناسی و جغرافیایی پهنه های مناسب تغذیه ی آب زیرزمینی حدود 80% از مساحت حوضه را در برگرفته اند. بستر و حاشیه رودخانه مَرِگ و سطح دشت ماهیدشت مناسب ترین شرایط را برای تغذیه ی منابع آب زیرزمینی داشته اند. بر اساس نتایج این پژوهش می توان، با ایجاد طرح های تغذیه ی مصنوعی در حاشیه ی دشت ماهیدشت و جلوگیری از ساخت وسازهای گسترده در مناطق با پتانسیل تغذیه ی زیاد و خیلی زیاد را جهت مدیریت منابع آب زیرزمینی حوضه پیشنهاد داد.

برآورد دقیق آبدهی رودخانه ها یکی از مهم ترین موارد کلیدی در مدیریت و برنامه ریزی منابع آب به ویژه اتخاذ تصمیمات صحیح در مواقع سیلاب و بروز خشک سالی ها است. برای برآورد میزان آبدهی رودخانه ها رویکردهای متنوعی در هیدرولوژی معرفی شده است که مدل های هوشمند از مهم ترین آن ها می باشد. در این پژوهش کاربرد مدل های هیبریدی ماشین بردار پشتیبان_ موجک و ماشین بردار پشتیبان-بیزین به منظور برآورد دبی رودخانه های حوضه آبریز کرخه براساس آمار آبدهی روزانه ایستگاههای هیدرومتری واقع در بالادست سد کرخه طی دوره آماری(1387-1397) مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. معیارهای ضریب همبستگی، ریشه میانگین مربعات خطا و میانگین قدر مطلق خطا برای ارزیابی و عملکرد مدلها مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد ساختارهای ترکیبی نتایج قابل قبولی در مدلسازی دبی رودخانه ارائه می نمایند. همچنین مقایسه مدل ها نشان داد مدل هیبریدی ماشین بردار پشتیبان-موجک دقت بهتری در پیش بینی جریان از خود نشان داده است. در مجموع نتایج نشان داد استفاده از مدل هیبریدی ماشین بردار پشتیبان می تواند در زمینه پیش بینی دبی روزانه مفید باشد .

فرسایش عامل اصلی هدررفت منابع آب و خاک و بروز خسارت های محیط زیستی است. پژوهش حاضر با هدف بررسی و مقایسه ی سازندهای زمین شناسی از نظر میزان رواناب، غلظت رسوب و آستانه ی شروع رواناب در آبخیز قره شیران استان اردبیل با استفاده از دستگاه شبیه ساز باران صورت گرفت. پس از برداشت تعداد 45 نمونه، نتایج آنالیز واریانس یک طرفه نشان داد که تفاوت معنی داری بین سازندهای مختلف از نظر میزان رواناب، غلظت رسوب وجود ندارد اما از نظر آستانه ی شروع رواناب دارای تفاوت معنی داری (p Value<0.05) هستند. با مقایسه ی مقادیر متوسط آستانه ی شروع رواناب با استفاده از آزمون دانکن مشخص شد که بیش ترین و کم ترین آستانه ی شروع رواناب به ترتیب با مقادیر 22/8 و 38/2 دقیقه مربوط به سازند Qt2 (پادگانه های آبرفتی جوان) و Qb (گدازه های بازالتی) است. نتایج نشان داد که رابطه ی بین متغیرهای رواناب و رسوب در سازندهای مختلف از نوع عکس و کاهشی و رابطه ی بین آستانه ی شروع رواناب با مقدار رواناب معکوس با ضریب همبستگی 318/0- است و رابطه ی بین آستانه ی شروع رواناب با غلظت رسوب از نوع مستقیم و افزایشی (r=0.327) در سطح اطمینان 5 درصد است. در مجموع می توان گفت که در بیش تر مناطق، سطح سازندهای قدیمی تر با تحول بیش تر در طول زمان، توسط رسوبات و سازندهای کواترنری پوشیده شده است. همین عامل باعث شده است تا بیش تر سازندها رفتاری مشابه از خود نشان دهند در حالی که تفاوت ترکیب و کانی شناسی سازندهای مختلف به اندازه ای است که سبب تفاوت در زمان شروع رواناب شده است.

گسترش حوضه های آبریز شهری از طرفی باعث افزایش نیاز آبی این مناطق و از سوی دیگر با افزایش سطوح نفوذناپذیر باعث پاره ای مشکلات از قبیل افزایش حجم و دبی پیک سیلاب، افزایش آلودگی ها، کاهش تغذیه ی سفره های آب زیرزمینی، ایجاد جزایر گرمایی، افزایش دما و... شده است. این پژوهش با هدف تعیین استراتژی های مدیریتی مناسب جهت بهره برداری بهینه از منابع آب در سطح شهر نطنز با رویکرد SWOT انجام شده است. جهت انجام این تحقیق، مهم ترین نقاط ضعف و قوت و همچنین فرصت ها و تهدیدات حوضه ی آبریز شهری نطنز در حوضه ی منابع آب شناسایی و بر اساس آن بهترین استراتژی های مدیریتی قابل اجراء تبیین گردید. بر اساس نتایج به دست آمده، در حال اجراء بودن سیستم تصفیه ی فاضلاب شهری، برنامه ی شهرداری برای اجرای طرح های جمع آوری رواناب ها و وجود برنامه ی ششم توسعه ی کشور در سطح شهرستان از جمله نقاط قوت و ناکارآمدی سیستم دفع فاضلاب و سیستم زهکشی شهری، عدم توجه به طرح های توسعه ی شهری و عمرانی با موضوع جمع آوری رواناب های سطحی از نقاط ضعف منطقه است. وجود فعالیت های آبخیزداری در بالادست رودخانه های ورودی به حوضه ی شهری و استفاده مجدد و بر جا از رواناب به منظور افزایش منافع عمومی و کشاورزی، از مهم ترین فرصت های منطقه است و وجود سطوح نفوذناپذیر، حفر چاه های متعدد به منظور تأمین آب کارخانجات و عدم وجود تصفیه خانه های فاضلاب شهری از تهدیدهای منطقه است. با توجه به یافته های این پژوهش، نوع استراتژی ساختاری حوضه ی آبریز شهری نطنز، استراتژی تهاجمی است.