هیدروژئومورفولوژی

بار رسوبی معلق یکی از مهم ترین عناصر رودخانه ای است که علاوه بر تاثیر بر کیفیت آب، نقش موثری در مدیریت منابع آبی و سازه های احداثی بر روی این منابع دارد. پارامترهای فیزیوگرافی که بیانگر ویژگی های فیزیکی حوضه آبریز هستند می تواند به عنوان یک فاکتور تعیین کننده در میزان رسوب زایی حوضه آبریز مطرح گردد. روش های متعددی به منظور برآورد بار معلق رودخانه ها وجود دارد. از جمله این روش ها استفاده از مدل های داده کاوی می باشد که در حل مسایل هیدرولوژی رسوب بسیار پرکاربرد می باشد. لذا در این پژوهش با تلفیق مدل های داده کاوی و پارامترهای فیزیوگرافی، بار رسوب 30 حوضه آبریز در استان لرستان با دوره آماری 33 ساله برآورد گردید. به منظور بررسی اثر شاخص های مختلف فیزیوگرافی بر میزان برآورد رسوب در گام نخست دبی جریان به عنوان تنها ورودی مدل ها و در گام بعدی شاخص های مختلف فیزیوگرافی حوضه به عنوان ورودی های مدل های مختلف داده کاوی انتخاب گردید. در این مطالعه از پنج مدل داده کاوی از جمله شبکه عصبی مصنوعی، ماشین بردار پشتیبان تکاملی، درخت تصمیم، فرآیند گوسی و رگرسیون استفاده شد. نتایج نشان داد تمامی مدل ها از دقت قابل قبولی برخوردار بودند. در هر دو مجموعه داده، مدل ماشین بردار پشتیبان تکاملی دارای بهترین دقت بود. با به کارگیری شاخص های مورد اشاره دقت در تمامی مدل ها افزایش یافت به طوریکه در مدل ماشین بردار پشتیبان تکاملی میزان میانگین مربعات خطا از 74/6 به 3 کاهش یافت و ضریب همبستگی از 994/0 به 999/0 افزایش یافت. وزن دهی پارامترها نیز نشان داد که بیشترین وکمترین وزن به ترتیب مزبوط به شاخص زبری و نسبت کشیدگی بوده است.

یکی از مهم ترین عوامل ساختاری کره زمین اقلیم است. هرگونه ناهنجاری در هر یک از این مؤلفه ها سبب اختلال و اغتشاش در کل سیستم می شود. ضریب تغییرات کم بارش، معرف پایداری و توزیع زمانی یکنواخت است. به منظور بررسی ارتباط بین فاکتورهای اقلیمی و اثر آن بر آبگیری دریاچه های داخلی ایران از داده های 50 ساله اقلیمی دما و بارش پایگاه داده اسفزاری در یاخته های 15*15 کیلومتر استفاده شد. در پردازش های آماری علاوه بر اندازه گیری های گرایش مرکزی بارش و دما، از شاخص های پراکندگی استفاده گردید. آستانه های به دست آمده نشان می دهد که حوضه ای با دارا دمای متوسط از 78/15 کمتر، متوسط بارش سالانه از 215 میلی متر بیشتر، ضریب برفی از 13 درصد بیشتر، ضریب تغییرات بارش از 40 درصد کمتر و ضریب تغییرات دما از 43/7 بیشتر می تواند حیات دریاچه را تضمین می کند. همه ی حوضه های داخلی ایران در دوره کواترنری به یک تناسب دچار تغییر دما نشده اند وضعیت و شواهدی که از آبگیری دریاچه ها کواترنری وجود دارد با بارش دو برابر نسبت به شرایط کنونی و دمایی 6-12 درجه کاهش نسبت به امروز همخوانی ندارد؛ به طوری که با کاهش 3، 9 و 12 درجه دما و افزایش بارش، خط تعادل آب وخشکی نمی توانسته به آثار تراس های کواترنری برسد. تغییر ارتفاع خط تعادل آب وخشکی با مقدار تغییرات دما و بارش به تنهایی قابل تفسیر نیست و علیت را باید در تغییر رژیم بارش و وضعیت ژئومورفولوژیکی منطقه جستجو کرد.

طی چند دهه گذشته، در نتیجه افزایش جمعیت، صنعتی شدن، شهرنشینی و ... تقاضا برای آب افزایش یافته که عمده ی این نیاز با بهره برداری از منابع آب زیرزمینی تأمین گردیده است. از این رو، بایستی عدم قطعیت موجود در تقاضا و تأمین آب را با مدیریت صحیح آب های زیرزمینی، با تعیین مناطق دارای پتانسیل آب زیرزمینی به حداقل رساند. در این پژوهش تلاش شده تا با استفاده از روش ترکیبی فرآیند تحلیل سلسله مراتبی و تاپسیس فازی در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی، نقاط دارای پتانسیل منابع آب زیرزمینی در دشت سیلاخور را تعیین نمود. در این راستا، یازده لایه ی موضوعی شامل لایه های لیتولوژی، بارش، پوشش گیاهی، تراکم و فاصله از گسل، ارتفاع، شیب، دما، کاربری اراضی، تراکم و فاصله از آبراهه براساس پردازش تصاویر ماهواره ای و داده های آماری تهیه و در ایجاد نقشه ی پتانسیل یابی منابع آب زیرزمینی به کار گرفته شد. نقشه ی پتانسیل منابع آب زیرزمینی در پنج طبقه شامل پتانسیل زیاد، خوب، متوسط، کم و خیلی کم پهنه بندی گردید. بر این اساس نقاط دارای پتانسیل زیاد تا متوسط بیشتر در مرکز و جنوب غربی دشت قرار گرفته و منطبق بر نواحی آبرفت های کواترنری و سازندهای سخت کربناته می باشد. اعتبار سنجی توسط تعداد چاه های بهره برداری موجود در منطقه انجام شد که نتایج بدست آمده بیانگر آن است که، استفاده از رویکرد تلفیقی فرآیند تحلیل سلسله مراتبی و تاپسیس فازی در پتانسیل یابی با موقعیت چاه ها همخوانی خوبی دارد، به طوری که حدود 87 % از چاه های بهره برداری در مناطقی با پتانسیل آب زیرزمینی متوسط تا زیاد قرار گرفته است.

مناطق ساحلی به دلیل کاربردهای متعدد برای انسان از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. تغییرات در خط ساحلی با وجود انسان و اثراتش نظیر تغییرات کاربری اراضی، اجتناب ناپذیر است و به همین دلیل مطالعه میزان ارتباط بین تغییرات خط ساحلی و تغییرات کاربری اراضی ضرورت دارد. خط ساحلی بابل رود با طول حدود 9 کیلومتر در اکثر محدوده خود با شهر بابلسر تلاقی دارد که این موجب تاثیرگذاری فعالیت های انسانی بر روی تغییرات خط ساحلی در این محدوده می گردد. رفتار نوسانی دریای خزر و میزان پسروی و پیشروی خط ساحلی در این محدوده می تواند متأثر از فعالیت های انسانی و ایجاد تغییرات در کاربری اراضی ساحلی باشد. داده های استفاده شده در این پژوهش شامل تراز سطح دریای خزر و تصاویر لندست در سنجنده های TM و OLI می باشد. طول دوره موردمطالعه 42 ساله از سال 1976 میلادی تا 2018 میلادی مشخص شده است که با روند آستانه تغییرات تراز دریای خزر هماهنگی دارد. روش پژوهش تحلیلی - مقایسه ای بین داده های و اطلاعات تراز دریا و تغییرات خط ساحلی و نقشه های کاربری اراضی است که برای محاسبه تغییرات خط ساحلی از سامانه (DSAS) در نرم افزار ArcGIS10.7 و برای محاسبه تغییرات کاربری اراضی از نرم افزار ENVI5.3.1 استفاده شده است. بعد از محاسبه تغییرات خط ساحلی و محاسبه آماره NSM، نمودار تغییرات خط ساحلی استخراج و با تغییرات مساحت کاربری های اراضی مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که فعالیت های انسانی بیش از تراز دریا، در تغییرات خط ساحلی تأثیرگذار بوده اند که مهم ترین این فعالیت ها، توسعه ساخت وسازها و سازه های ساحلی فراتر از خط ساحلی طبیعی است.

پوشش برف و یخ یک منبع حیاتی بوده و به تغییرات اقلیم بسیار حساس می باشد. اندازه گیری دقیق و منظم توزیع مکانی برف و یخ برای مدیریت منابع آبی ضروری می باشد. دراین پژوهش اقدام به استخراج سطح پوشش برف کوهستان سبلان با استفاده ازتصاویر ماهواره ای لندست ۵ برای سال ۲۰۰۰ و لندست ۸ برای سال ۲۰۲۰ با استفاده از طبقه بندی شی گرا و همچنین با استفاده از شاخص های طیفی NDSI و NDSINW شد. نتایج بررسی نقشه های طبقه بندی مستخرج از روش شی گرا نشان داد که مساحت تحت پوشش برف برای سال های ۲۰۰۰ و ۲۰۲۰ به ترتیب ۲۵۰۰ و ۱۹۵۴ کیلومترمربع می باشد که ضریب کاپا و صحت کلی برای هر دو سال به ترتیب 99/0 و 99 درصد می باشد. سپس اقدام به استخراج مساحت تحت پوشش برف با استفاده از شاخص های طیفی NDSI و شاخص NDSINW شد. هر دو شاخص ذکر شده قادر به استخراج سطح پوشش برف با دقت نسبی مناسب در منطقه سرد و زمستانی هستند. ولی شاخص NDSI به دلیل اینکه تمایزی میان برف و آب قائل نمی شود مکن است نتایج متفاوتی در مناطقی با حضور عوارض آبی در ارتباط با استخراج مساحت تحت پوشش برف حاصل کند. درحالی که شاخص NDSINW با حذف پس زمینه عوارض آبی دقیق تر عمل می کند. در رابطه با تحقیق حاضر شاخص NDSI مقادیر مساحت تحت پوشش برف را ۲۶۱۰ و ۲۵۷۷ کیلومترمربع و شاخص NDSINW مقادیر ۲۵۷۷ و ۱۹۳۷ کیلومترمربع به ترتیب برای سال های ۲۰۰۰ و ۲۰۲۰ استخراج کرده است که مساحت به دست آمده از شاخص NDSINW به مساحت استخراج شده به روش طبقه بندی شی گرا نزدیکتر می باشد.

مدلسازی صحیح فرآیند بارش-رواناب به دلیل گستردگی عوامل موثر بر بارش و رواناب یکی از پیچیدگی های علم هیدرولوژی است. هدف از این پژوهش استفاده از روش های پیش پردازش زمانی از جمله رف ع نویز موجکی و تبدیل موجک برای پیش بینی سری های زمانی ماهانه رواناب در دشت اردبیل می باشد. ش بیه س ازی ب ارش – روان اب ب ا اس تفاده از مدل جعب ه س یاه شبکه عصبی مصنوعی برای سه ترکیب داده های بارش و رواناب دشت اردبیل انج ام گردید. ترکیب اول و دوم داده ها از داده های خود ایستگاه در زمان های گذشته استفاده می کند و ترکیب سوم داده ها از داده های ایستگاه های بالادست (ایستگاه های گیلانده و کوزه تپراقی) برای پیش بینی رواناب خروجی دشت (ایستگاه سامیان) استفاده می کند. نتایج نشان داد ک ه اعم ال روش های پیش پردازش زمانی رف ع نویز م وجکی و استفاده از تبدیل موجک در ش بیه س ازی بارش-رواناب ب ا مدل شبکه عصبی مصنوعی به ترتیب بطور متوسط باع ث بهب ود 4 و 39 درصدی در مرحل ه آزمایش مدل شده است.

کشور ایران با متوسط بارندگی سالیانه کمتر از240 میلی متر، جزء مناطق خشک و نیمه خشک جهان است. بدین منظور در این تحقیق با انتخاب حوضه ایزدخواست به عنوان نمونه ای از حوضه های داخلی زاگرس برای بررسی رابطه بین سازندهای زمین شناسی و پارامترهای کیفی آب و مدل سازی مکانی از مدل رگرسیون وزنی جغرافیایی (GWR) استفاده شده است که در این مدل از پارامترهای مختلف کیفیت آب (EC، TDS، SAR، CL، Na، K، SO4) به عنوان متغیرهای وابسته و سازندهای زمین شناسی به عنوان متغیر مستقل استفاده شده است. ارزیابی میزان کارایی مدل در حوضه آبریز بر اساس ضریب تعیین (R2) انجام شد که نتایج نشان داد این مدل با قدرت تغییر پذیری مکانی بالا و ضریب تعیین بالاتر از 80/0 تأثیر سازندهای مختلف بر منابع آبی را در نقاط مختلف و مناطق بحرانی با بیش ترین آثار منفی به خوبی مشخص کرده است . در اغلب پارامترهای کیفی مانند سدیم، پتاسیم، کلر و هدایت الکتریکی بیشترین میزان همبستگی مربوط به غرب حوضه می باشد که رسوبات تبخیری موجود در حوضه از جمله گنبد نمکی در این قسمت از مهم ترین سازندهای تغییر کیفیت آب می باشند. همچنین وجود رابطه معنی دار پارامترهای کیفی آب با سطح اساس حوضه یا دریاچه های فصلی، نشان دهنده شسته شدن و حمل این رسوبات به این نقاط توسط آب های جاری می باشد که این سازندها به دلیل سست بودن، خود را به صورت بدلندها و تپه ماهورها در منطقه نشان داده اند.

کشور ایران با توپوگرافی عمدتاً کوهستانی، فعالیت های تکتونیکی و لرزه خیزی، تنوع اقلیمی و زمین شناسی شرایط طبیعی مستعدی را برای طیف وسیعی از زمین لغزش داراست. هدف این پژوهش بررسی رخداد زمین لغزش ، اولویت بندی فاکتورهای موثر بر آن و پهنه بندی خطر آن در حوضه آبریز وهرگان واقع در پیشکوه های زاگرس است. منطقه ای که به شکل طبیعی و با داشتن لیتولوژی نامقاوم، خاک ضخیم، شیب و بارش نسبتا زیاد از پتانسیل بالایی برای وقوع زمین لغزش برخوردار بوده و دخالت های انسانی به عنوان عامل تحریک کننده نقش پررنگی در تشدید آن ایفا نموده است. ویژگی های مستعد طبیعی و دخالت نابجای انسانی سبب رخداد دست کم 140 زمین لغزش جدید در منطقه ی مورد مطالعه شده است. برای انجام این تحقیق از روش رگرسیون چندمتغیره خطی استفاده گردید. بنابراین، نقشه ی پراکندگی زمین لغزش های رخ داده به عنوان متغیر وابسته و دوازه عامل ارتفاع، شیب، جهت شیب، سنگ شناسی، گسل، بارش، آبراهه ، جاده های ارتباطی، کاربری اراضی، پوشش گیاهی، TWI و SPI به عنوان متغیرهای مستقل مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که ایجاد راه های ارتباطی بر روی دامنه های پرشیب با خاک سست و ضخیم، با ضریب استاندارد 0.411 مهمترین عامل در ایجاد زمین لغزش بوده است. همچنین، عوامل طبیعی شامل لیتولوژی و بارش با ضریب تأثیر 0.362 و 0.299 و کاربری اراضی با ضریب 0.286 بیشترین نقش و عوامل پوشش گیاهی و شاخص TWI هر کدام با ضریب تأثیر 0.103 و 0.127 کمترین نقش را در وقع زمین لغزش های منطقه ایفا کرده اند. نتایج نهایی حاصله از پهنه بندی حوضه بر اساس شاخص های به کار گرفته شده نشان داد که بخش عمده حوضه در محدوده ی خطر بسیار زیاد و زیاد رخداد زمین لغزش قرار دارد. بر اساس نتایج حاصله پیشنهاد می گردد که با توجه به حساسیت بسیار بالای بخش های زیادی از حوضه به زمین لغزش، همه فعالیت ها و کاربری های زمین متناسب با ویژگی های سنگ شناسی و خاک شناسی و همچنین شیب دامنه در نظر گرفته شود.

در این پژوهش به شبیه سازی کیفیت آب رودخانه خرم آباد به کمک مدل یک بعدی QUAL2Kw در طول یک بازه 35 کیلومتری از رودخانه پرداخته شد. به همین منظور از پارامترهای مهم کیفی آب از جمله اکسیژن محلول (DO)، اکسیژن خواهی زیست شیمیایی کربنی (CBODf)، اکسیژن خواهی شیمیایی (COD)، نیترات (NO3)، هدایت الکتریکی (EC) و اسیدیته (pH) و پارامتر دما در دو ماه تیر و شهریور سال 1397 به ترتیب برای واسنجی و صحت سنجی مدل استفاده گردید. نتایج نشان داد که با پیوستن رودخانه فرعی به رودخانه اصلی و تخلیه پساب منابع آلاینده صنعتی، شهری و کشاورزی به رودخانه، پارامترهای کیفی COD، NO3 و CBODf روند صعودی پیدا می کنند. نتایج حاصل از شاخص های ارزیابی نشان داد شاخص NRMSE در مرحله واسنجی و صحت سنجی مدل برای pH کمترین مقدار و برابر 83/8 و 22/9 درصد بدست آمد و برای EC به ترتیب 05/11 و 86/13 درصد محاسبه شد. شبیه سازی پارامتر DO نیز در طول رودخانه دارای نوساناتی بود این در حالی است که شاخص های آماری NRMSE، RMSE و MAE برای این پارامتر در هر دو مرحله واسنجی و صحت سنجی در حد قابل قبولی بدست آمدند، به طوری که شاخص های فوق در مرحله واسنجی مدل به ترتیب 49/12، 917/0 و 72/0 و در مرحله صحت سنجی مدل به ترتیب 65/24، 78/1، 55/1 محاسبه شد. همچنین مدل توانست با دقت خوبی پارامتر دما را در تیرماه (92/1 RMSE=و 57/1=MAE) و شهریورماه (77/2 RMSE=و 5709/2=MAE) شبیه سازی کند. در نهایت نتایج حاصل از این پژوهش بیانگر دقت مناسب مدل QUAL2Kw در شبیه سازی پارامترهای فوق در رودخانه خرم آباد بود.

با توجه به نیاز روزافزون جوامع بشری به منابع آب زیرزمینی، به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک مانند ایران، حفاظت و جلوگیری از آلودگی این منابع امری ضروری تلقی می گردد. بدین منظور، ارزیابی آسیب پذیری آب های زیرزمینی می تواند نقشی حیاتی در حفاظت و بهره برداری از این منابع ایفا نماید. دشت حاجی آباد با وسعت حدود 158 کیلومتر مربع در فاصله 160 کیلومتری شمال بندرعباس واقع شده است. نظر به اهمیت این دشت از جهت تأمین آب کشاورزی و شرب منطقه و با توجه به روند افت سطح آب زیرزمینی منطقه، برداشت از منابع آب در سال های اخیر ممنوع شده است. در از این پژوهش، ارزیابی آسیب پذیری آبخوان دشت حاجی آباد توسط مدل های DRASTIC و SINTACS انجام گرفت. در نهایت نقشه های نهایی آسیب پذیری با مقادیر EC واسنجی شد. به منظور بررسی خصوصیات هیدروژئوشیمیایی منابع آب زیرزمینی دشت، از نقاط تعیین شده 26 نمونه آب در دوره های مختلف سال آبی 1398 برداشت گردید که آنالیز نمونه ها آب در آزمایشگاه آب و خاک هرمزگان انجام گردید. همچنین، از نتایج داده های نمونه های آب آنالیز شده توسط سازمان آب منطقه ای هرمزگان نیز استفاده شده است. اندیس آسیب پذیری مدل دراستیک برای منطقه موردمطالعه، مقداری بین (94-128( و برای SINTACS (115-156( به دست آمده است. طبق برآورد نقشه های آسیب پذیری تهیه شده برای هر دو مدل، بیشترین پتانسیل آسیب پذیری مربوط به قسمتی از بخش مرکزی و شرقی منطقه مورد مطالعه می باشد. مقدار شاخص همبستگی بین EC و مدل های آسیب پذیری DRASTIC و SINTACS به ترتیب 39 و 35 برآورد شده است.