هیدروژئومورفولوژی

امروزه بررسی و پیش بینی اثر تغییرات اقلیمی جهت برنامه ریزی های کلان کشور در رابطه با مدیریت منابع آب در دوره های آتی مورد توجه قرار گرفته است . هدف از این تحقیق ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر رواناب حوضه آبخیز رحیم آباد- سیلاخور لرستان در دوره های آتی است. ابتدا داده های مدل گردش عمومی جو HADCM3 با بکار گیری دو مدل ریز -مقیاس نمایی آماری LARS-WG و SDSM طبق سه سناریو A2، B2 و B1 برای حوضه ریز مقیاس و سپس پارامترهای اقلیمی دوره پایه (2014-1990)، مورد ارزیابی و سپس پارامترهای اقلیمی برای دوره 2065-2046 شبیه سازی شدند. همچنین به منظور بررسی اثر تغییر اقلیم بر رواناب در منطقه مورد مطالعه، از مدل SIMHYD استفاده شد. بررسی ها نشان می دهد که کارایی مدل با مقادیر ضریب تغذیه ، ضریب نفوذ و ظرفیت ذخیره رطوبت خاک رابطه مستقیم دارد . همچنین مدل SIMHYD، بیشترین حساسیت را نسبت به پارامتر های ضریب جریان پایه و ظرفیت ذخیره باران و کمترین میزان حساسیت پذیری را نسبت به آستانه نفوذپذیری دارد . بطوری که با افزایش مقدار پارامتر ضریب جریان پایه تا بیش از 057/0شاهد روند افزایشی در مقدار ضریب کارایی مدل و پس از آن این مقدار کاهش می یابد. با توجه به افزایش دما و کاهش دبی و مولفه های رواناب کل، بهتر است راهکارهایی جهت برنامه ریزی و مدیریت منابع آب حوضه آبخیز سیلاخور- رحیم آباد در پیش گرفته شود .

در این تحقیق تاثیر وضعیت زمین شناسی و کاربری اراضی به عنوان مهمترین عوامل کنترل کننده کیفیت آب زیرزمینی در حوزه آبخیز حبله رود مورد ارزیابی قرار گرفته است. جهت انجام این تحقیق، 132 منبع آبی شامل چاه، چشمه و قنات مورد استفاده قرار گرفت. به منظور تعیین مهمترین پارامترهای کیفی آب از تحلیل عاملی، جهت بررسی روابط بین پارامترها از همبستگی بین داده ها، جهت مقایسه میانگین ها از آزمون دانکن و برای پهنه بندی کیفیت آب از روش های زمین آمار در نرم افزار ArcGIS استفاده شد. نتایج نشان داد که پارامتر های TH, Ca, Na, TDS, EC, Cl و SO4 در کاربری های مختلف و پارامتر های TH, TDS, EC, Cl و SO4 در سازند های مختلف اختلاف معنی دار دارند. همچنین پارامتر ECدر سطح 5 درصد بیشترین همبستگی را با TDS نشان داد. تحلیل عاملی بر اساس مشخصه های کیفیت آب نشان داد که 16/88 درصد تغییرات کیفیت آب در بین کاربری ها با یک عامل (پارامتر TDS با بار وزنی 99/0) و 59/91 درصد تغییرات کیفیت آب در بین سازندها با دو عامل (عامل اول با بار وزنی (95/0) مربوط به پارامتر TDS و برای عامل دوم، با بار وزنی (95/0) مربوط به پارامتر EC) کنترل می شود. واریوگرام داده ها نشان داد که همبستگی بالای مکانی بین متغیرها وجود دارد. پهنه بندی آب شرب با استفاده از دیاگرام شولر کیفیت آب زیرزمینی را در 5 دسته خوب، قابل قبول، نامناسب، بد و موقتا قابل شرب نشان داد. همچنین پهنه بندی آب کشاورزی با استفاده از دیاگرام ویلکوکس کیفیت آب را در 3 دسته آب های خوب، متوسط و نامناسب طبقه بندی کرد.

مورفولوژی رودخانه ها در حفاظت و مقابله با سیلاب به واسطه پیوند و ارتباط آن با زیستگاه های طبیعی و انتقال سیلاب از اهمیت خاصی برخوردار است. بنابراین در پژوهش حاضر، رودخانه حمزه خانلو بر اساس سیستم ژئومورفولوژیکی رزگن مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش جمع آوری داده ها در خصوص موضوع مورد مطالعه به طور کلی به دو روش کتابخانه ای و میدانی انجام شد. جهت شبیه سازی رودخانه و استخراج پارامترهای مورد نیاز از دو دسته ابزارهای فیزیکی شامل نقشه های زمین شناسی، توپوگرافی و کاربری اراضی و ابزارهای مفهومی از جمله نرم افزارهای ArcGIS و HEC-RAS استفاده شد. نتایج به دست آمده از مدل رزگن نشان داد که رودخانه حمزه خانلو در قسمت هایی که مقاطع در طبقه C قرار گرفته اند دارای حساسیت به تلاطم و کنترل پوشش گیاهی بسیار بالا و پتانسیل بازیابی و تأمین رسوب بالا هستند، در حالی که قسمت هایی که در طبقه B قرار دارند درجه حساسیت به تلاطم و تأمین رسوب و تأثیر کنترل پوشش گیاهی متوسط و پتانسیل احیا عالی است. در نتیجه در انتهای بازه سوم و بیش تر بخش های بازه چهارم شیب رودخانه بین 2 تا 4/0 درصد قرار گرفته و رسوبات ماسه ای در کف رودخانه قابل مشاهده است که منجر به ایجاد دره های باریکی می شود که توسعه یک دشت وسیع سیلابی را محدود می کند. بنابراین الگوهای مجرای موجود در رودخانه و به تبع آن پارامترهای مؤثر در طبقه بندی و تفکیک مجراها با مدل رزگن مطابقت دارند.

جنگل های مانگرو برای هزاران سال نقش قابل ملاحظه ای را در اقتصاد جوامع انسانی بر عهده داشته اند. لذا شناسایی و سنجش تغییرات مرزهای مانگروها در طول زمان، می تواند نقش مهمی را در برنامه ریزی و انجام اقدامات حفاظتی مؤثر و کاهش آسیب پذیری مانگروها نسبت به مخاطرات طبیعی و انسانی داشته باشد. هدف این پژوهش بررسی تغییرات جنگل های مانگرو و ارتباط این تغییرات با هیدرودینامیک دریا و مورفولوژی ساحلی در بخش هایی از شمال و شرق تنگه هرمز طی بازه زمانی 47 سال می باشد. با استفاده از تصاویر ماهواره ای و انجام پیش پردازش ها و طبقه بندی آن ها به روش های SVM، MLC و ANN و ارزیابی دقت نقشه-ها روش SVM با کسب بالاترین درصد دقت، برای تهیه نقشه طبقه بندی تمام تصاویر انتخاب شد. نتایج نشان می دهد که در قسمت شمالی تنگه هرمز در تمامی سال ها مساحت جنگل های حرا افزایش پیدا کرده اند اما در قسمت شرقی مورد مطالعه همواره با روند کاهشی و افزایشی مواجه می باشد و به طور کلی توسعه قابل توجهی در طی این 47 سال در مانگروهای این قسمت مشاهده نمی شود. هر چند که با توجه به بررسی ویژگی های ژئومورفیک منطقه مانند شیب، توپوگرافی و وجود خورها و استران ها و رسوبات وارده از رودخانه های حسن لنگی، گز و حیوی و همچنین متوسط جزر و مد منطقه و گسترده ای که در بر می گیرد، مناطق مورد مطالعه پتانسیل بیشتری برای توسعه جنگل های مانگرو دارد. نتایج حاصل از این تحقیق می تواند با فرآهم آوردن اطلاعات دقیق در خصوص پیشروی و یا پسروی مانگروها در بخش های ساحلی مختلف، کمک چشمگیری به اجرای اقدامات حفاظتی و احیاء مانگروهای ایران کند.

در تحقیقات منابع آب، تعیین دبی سیلاب حوضههای مختلف اهمیت بسیار زیادی دارد. بنابراین، این مطالعه با هدف تعیین حداکثر سیلاب با دوره بازگشت های 10، 25، 50 و 100 سال با استفاده از مدل رگرسیونی و خصوصیات فیزیوگرافی زیرحوضههای حوضه درهرود با مساحت 12900 کیلومتر مربع در استان اردبیل، انجام شده است. در این پژوهش، داده های دبی 16 ایستگاه هیدرومتری جمع آوری و تکمیل گردید و سیلاب با دوره بازگشتهای مختلف محاسبه گردید. سپس با استفاده از نرم افزارهای ArcGIS و WMS مشخصات فیزیوگرافی زیرحوضه ها، شامل مساحت، شیب، ضریب شکل و ارتفاع متوسط، زمان تمرکز و شماره منحنی زیرحوضه ها استخراج گردید و مدل رگرسیونی سیلاب ها محاسبه گردید. نتایج کالیبراسیون مدل نشان داد که میزان حداکثر دبی سیلاب برآورد شده توسط مدل رگرسیونی برای دوره بازگشت های مختلف به خوبی با سیلاب مشاهده شده مطابقت دارد. به طوریکه میزان ضرییب تبیین در دوره بازگشت های 10، 25، 50 و 100 سال به ترتیب برابر97، 6/96، 8/95 و 7/94 درصد برآورد گردید. نتایج نشان داد مدل رگرسیون خطی با دقت بسیار خوبی قادر به پیشبینی میزان سیلاب زیرحوضههای درهرود با استفاده از پارامترهای فیزیوگرافی حوضه میباشد و با افزایش دوره بازگشت به میزان جزئی از دقت مدل کاسته میشود. همچنین نمودارهای پراکندگی نشان داد که کلیه مدل ها بسیار جزئی از حالت کم برآورد برخوردار بودند و پراکندگی نقاط حول محور یک به یک برای تمام دوره بازگشت ها، بسیار مناسب بود.

یکی از مهمترین متغیرهای هیدرولوژیکی در حوضه آبخیز شناخت دبی است. در این تحقیق از مدل جامع حوضه آبخیز سوات و مولفه های زمین شناختی برای شناخت بیلان آبی استفاده شده . در این مدل با ورود نقشه های طبقات ارتفاعی، کاربری اراضی و خاکشناسی از اطلاعات هواشناسی برای شبیه سازی یک دوره سی ساله (استفاده گردید. سپس در محیط سوات- کاپ اقدام به واسنجی مدل برای یک دوره 8 ساله و صحت سنجی سه ساله شد. برای ارزیابی، از معیارهای ضریب تعیین وزنی و ضریب کارایی ناش-ساتکلیف استفاده گردید. شاخص برای تخمین دبی در مرحله واسنجی 6/0 و صحت سنجی 51/0 بوده که نشان از دقت قابل پذیرش مدل دارد. براساس بیلان آبی، بیش از 72 درصد بارش تبخیر گردیده و رواناب حوضه 7/3 درصد است. جریان زیر قشری در جهت شیب، به سمت خروجی حوضه، 27/20 درصد و 93/1 درصد از بارش وارد سفره های مشترک آب زیرزمینی شده و تنها 12/0 درصد به عمق نفوذ می کند. به منظور بررسی اثر عوامل زمین ساختی و سنگ شناختی، از مولفه های شکستگی ها، جهت شیب لایه ها و لیتولوژی کلی واحدهای سنگی استفاده شد. هم راستا بودن شیب لایه بندی با جهت مسیر رودخانه زهکش کننده حوضه و وجود گسل لتیان در مسیر زهکش، تاثیر بسزایی در خروجی رودخانه دارد. همچنین براساس ساختار سنگ شناسی، پس از نفوذ بارش در لایه های سنگی، گسل ها آب را به صورت جریان زیر قشری منتقل می کنند. بخش اندکی از جریان، به سفره عمیق منتقل می شود. لذا می توان بیان کرد که جریان زیرقشری تامین کننده آب در حوضه رودک است.

در سال های اخیر، خشک شدن دریاچه ارومیه مورد توجه محققین قرار گرفته است. این دریاچه از سال 1995 با حدود 8 متر کاهش سطح آب مواجه بوده است. خشکسالی ها به عنوان رویدادهای حدی مخرب، بر محیط طبیعی منطقه تأثیر می گذارند. شناسایی روند خشکسالی برای مدیریت و استفاده بهینه از منابع آب، ضروری است. ارزیابی روند توسط شاخص های خشکسالی، که شاخص استاندارد بارش (SPI) محبوب ترین آن است، راهی منطقی است، زیرا شاخص های خشکسالی با توجه به شدت، مدت و فراوانی، ناهنجاری های اقلیمی را اندازه گیری می کنند. در این مطالعه، روند خشکسالی هیدرولوژیک در حوضه آبریز دریاچه ارومیه با استفاده از سری های SPI 12 و 24 ماهه بررسی شد. سری SPI با استفاده از داده های بارش ماهانه 32 ساله (1986-2017) در 8 ایستگاه منتخب حوضه، تعیین شد. آشکارسازی روند با استفاده از تحلیل روند نوآورانه (ITA) و من-کندال صورت گرفت و برای شناسایی روندهای معنی دار، از آزمون های معنی داری در سطح 05/0 استفاده شد. نتایج آزمون های ITA و من- کندال نشان داد که مراغه، سهند، سقز، تکاب و مهاباد دارای روند کاهشی معنی دار در سری های 12 و 24 ماهه هستند. در ارومیه، تبریز و سراب، آزمون من-کندال روند معنی داری را نشان نداد؛ درحالی که ITA، روندهای کاهشی و افزایشی معنی داری نشان داد. بر اساس نتایج گرافیکی ITA، روند کاهشی در شرایط مرطوب و نرمال و روند افزایشی در شرایط خشکسالی، در اکثر ایستگاه های حوضه وجود دارد. همچنین نتیجه گرفته شد که ITA، ابزاری ارزشمند برای استنباط اطلاعات کیفی است. از نتایج این تحقیق می توان برای مدیریت منابع آب و درک ویژگی های تغییر اقلیم استفاده کرد.

خطر سیلاب و عدم آگاهی از شرایط فیزیوگرافی و مورفولوژیکی حوضه های آبریز شهری موجب شده تا سکونتگاه های انسانی در دوره های زمانی مختلف، همواره مورد تهدید جانی و مالی اثرات ناشی از سیل قرار گیرند. سیل اخیر شیراز که در فروردین ماه 1398رخ داد یکی از مواردی بود که مداخلات انسانی و عدم آگاهی دقیق در رابطه با شرایط حوضه، منجر به خسارت های جبران ناپذیر جانی گردید. با توجه به شرایط پیش آمده و پیشگیری از وقوع رخدادهای مشابه، هدف این مطالعه شناسایی مناطق مستعد وقوع سیلاب در حوضه آبخیز شهر شیراز می باشد. به این منظور مهم ترین عوامل مؤثر در ایجاد سیلاب شامل لایه های اطلاعاتی بارش، فاصله از مسیل، مقدار شیب، جهت شیب، طبقات ارتفاعی، پوشش زمین، کاربری اراضی، تراکم ساختمانی، بافت های فرسوده، سیلاب های گذشته، سازندهای زمین شناسی و شماره منحنی، با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) و فناوری سنجش از دور (RS) تهیه شدند سپس استانداردسازی لایه ها بر اساس توابع فازی در محیط ArcMap 10.3 با استفاده از روش مقایسات زوجی وزن دهی شدند و در نهایت با بهره گیری از مدل فازی TOPSIS نقشه نهایی پهنه بندی تهیه گردید. نتایج نشان می دهد که مناطق 2، 3،11،7 و 9 بیشترین آسیب پذیری را در برابر سیلاب دارند. همچنین 2754 هکتار از محدوده شهر شیراز در طبقه با خطر خیلی زیاد، 6076 هکتار در پهنه با خطر زیاد، 17390 هکتار در پهنه با خطر متوسط، 13418 هکتار در پهنه کم و 6658 هکتار در پهنه با خطر بسیارکم قرار دارد.

رواناب یکی از مهم ترین اجزای چرخه هیدرولوژی است. در هر حوضه ی آبریز برآورد رواناب برای برنامه ریزی دقیق مدیریت منابع آب ضروری است. هدف از انجام این مطالعه بررسی کارایی مدل هیدرولوژیکی و نیمه توزیعی SWAT جهت برآورد دبی روزانه ی حوضه های فاقد آمار در مناطق خشک از طریق انتقال پارامتر های واسنجی شده از حوضه ی دارای آمار به حوضه ی فاقد آمار با رویکرد منطقه بندی مبتنی بر خصوصیات فیزیکی است. جهت انجام این مطالعه، ابتدا مدل SWAT در حوضه ی آبریز دارای آمار (خ نچه) واسنجی و صحت سن جی شد. سپس پارام تر های واسنجی ش ده برای ش بیه سازی و تحلیل جریان در بسته نرم افزاری Hydro office-FDC ب ه حوضه ی فاقد آمار س وک چم انتتقال داده شد. ب ر اساس نتایج حاصل از تحلیل حساسیت، از بین پارامترهای حساس در شبیه سازی جریان، پارامتر های HRU-SLP, SLSOIL, SOL-AWC, CANMX, CH-S1 به عنوان حساس ترین پارامتر ها در منطقه ی مورد مطالعه شناخته شدند. معیار های ارزیابی عملکرد مدل PBIAS, R2, NSE به ترتیب برای دوره واسنجی 6/0، 65/0 و 7/10 و برای دوره ی صحت سنجی برابر 47/0، 63/0 و 88/11- به دست آمد که نشان دهنده ی دقت قابل قبول شبیه سازی دبی روزانه در حوضه ی خشک در مقیاس روزانه است. همچنین نتایج حاصل از اندازه گیری شاخص های منحنی تداوم سیلابی (Q5)، مرطوب(Q20-Q10)، متوسط (Q60-Q50-Q40-Q30)، کم آبی (Q95-Q90-Q80-Q70) نشان داد که در 5 درصد از ایام سال (18روز) دبی سیلابی معادل 28/0 مترمکعب برثانیه یا بیشتر از آن است. محدوده ی شاخص های مرطوب، متوسط و کم آبی به ترتیب (12/0–16/0)، (11/0- 08/0) و (024/0– 058/0) مترمکعب برثانیه به دست آمد. استخراج این نتایج می تواند به درک و شناخت بهتر از رفتار هیدرولوژیکی حوضه های فاقد آمار کمک کند.

هیدرولوژی حوضه رودخانه ها به شدت تحت تأثیر تغییرات اقلیمی و افزایش بیش از حد انتشار گازهای گلخانه ای قرار دارد. هدف از این پژوهش بررسی اثرات تغییر اقلیم بر شرایط اقلیمی حوضه آبریز گرگان رود در استان گلستان بوده که در آن مدل SWAT توسط الگوریتم SUFI-2 با هدف بهبود نتایج شبیه سازی دبی حوضه، مورد واسنجی و اعتبارسنجی قرار گرفت. مدل MIROC-ESM از سری مدل های گزارش پنجم هیئت بین دول تغییر اقلیم جهت بررسی اثرات تغییر اقلیم بر مؤلفه های هیدرو- اقلیمی حوضه و تحت چهار سناریوی انتشار به نام های 6/2، 5/4، 0/6 و 5/8 و در سه بازه زمانی آینده نزدیک (2050-2025)، میانی (2075-2051) و دور (2100-2076) مورد استفاده قرار گرفت؛ همچنین روند تغییرات حوضه با استفاده از آزمون من- کندال مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تغییرات دما تحت سناریوی RCP4.5 در دوره زمانی آینده نزدیک و میانی و تحت سناریوی RCP6.0 و آینده میانی و دور از یک روند معنی دار افزایشی تبعیت کرده؛ به طوری که مؤلفه بارش در تمامی سناریوها از تغییرات کاهشی غیرمعنی داری پیروی می کند. همچنین، تغییرات رواناب تحت سناریوی RCP4.5 و در دوره های زمانی آینده میانی و دور و تحت سناریوی RCP8.5 و در آینده دور از روند معنی دار کاهشی تبعیت می نماید؛ به طورکلی، مقادیر دما در یک مسیر افزایشی پیش می رود، درحالی که مقادیر بارش و رواناب یک روند کاهشی را تا انتهای قرن 21 در حوضه دنبال می کنند.