هیدروژئومورفولوژی

تغییرات کاربری اراضی یکی از عامل های مهم در تغییر جریان هیدرولوژیک، فرسایش حوضه و انهدام تنوع زیستی است. به همین دلیل آگاهی ازمیزان اثر تغییرات کاربری اراضی بر روی دبی و بار معلق یک ضرورت اجتناب ناپذیر است. هدف اصلی این پژوهش،آزمون کارایی مدل و قابلیت استفاده از آن به عنوان شبیه سازی روند تغییرات کاربری اراضی بر دبی و رسوب از مدل ارزیابی آب و خاک (SWAT) و برنامه SUFI2 میباشد. شبیه سازی مدل برای مدت 29 سال از سال 1987الی 2015 انجام شد که 5 سال اول آن برای واسنجی مدل و پنج سال آخر برای صحت سنجی نتایج مدل انتخاب شد. چهار شاخص آماری ،ر r_factor ،P_factor نش-ساتکلیف (NS) و ضریب تبیین (R2)، نسبت خطای مجذور ریشه مربعات به انحراف معیار (RSR) و درصد اریبی (PBIAS) به صورت ماهانه برای ارزیابی مدل انتخاب شدند. دقت شبیه سازی ماهانه با استفاده شاخص ارزیابی NSدر مرحله واسنجی و اعتبارسنجی برای دبی و بار معلق به ترتیب معادل 65/0 و 49/0 میباشد. نتایج حاصل از تحقیق با توجه به دامنه های تفسیری مورد استفاده در تحقیقات گذشته، قابل قبول ارزیابی شد و حاکی از کارایی رضایت بخش مدلSWAT در شبیه سازی مولفه های تاثیر تغییرات کاربری بر رسوب و دبی در حوضه ی آبخیر اوجان چای بستان آباد است. و نتایج نشان داد که ارتفاع رواناب سطحی به میزان 1.15 میلیمتر و غلظت رسوب به میزان 1.5 تن در هکتار در سال افزایش یافته است.

زمین لغزش هر ساله جان هزاران نفر را در سراسر جهان می گیرد و خسارت های هنگفتی را به مردم و دولت ها تحمیل می کند. پهنه بندی خطر زمین لغزش، نواحی سطح زمین را به مناطق ویژه و تفکیک شده ای از درجات بالقوه و بالفعل به لحاظ خطرپذیری تقسیم بندی می کند. این امر می تواند مبنایی برای برنامه ریزی های بلندمدت در سطح منطقه ای و محلی محسوب شود. هدف از انجام این پژوهش، بررسی و پهنه بندی خطر زمین لغزش در حوضه رود زرد واقع در شرق استان خوزستان با استفاده از روش منطق فازی است. بدین منظور ابتدا از طریق بازدیدهای میدانی، نقشه های زمین شناسی و توپوگرافی و با مرور منابع قبلی و بررسی شرایط منطقه، نه عامل طبقات ارتفاعی، شیب، جهت شیب، فاصله از گسل، فاصله از رودخانه، فاصله از جاده، بارش، لیتولوژی و کاربری اراضی به عنوان عوامل مؤثر، بررسی و انتخاب شدند. پس از طبقه بندی داده ها و مرحله فازی سازی، نقشه های پهنه بندی خطر زمین لغزش با استفاده از عملگر گامای فازی با مقادیر 7/0، 8/0، 9/0 تهیه شدند. نقشه های به دست آمده در 5 کلاس بسیار زیاد، زیاد، متوسط، کم و بسیار کم طبقه بندی شدند. نتایج حاصل از جمع کیفی نشان داد که عملگر گامای 9/0 فازی در مقایسه با دیگر عملگرهای فازی مناسب تر است. تحلیل نقشه های طبقه بندی شده نشان داد که 56/21 درصد از مساحت منطقه در پهنه با خطر زیاد و 24/43 درصد از مساحت منطقه در پهنه با خطر کم قرار گرفته است. در مجموع، می توان گفت که بخشی از مناطق مرکزی و شمال غربی منطقه در معرض خطر بالا قرار گرفته و مناطق غربی و شرقی حوضه در پهنه خطر متوسط تا پایین می باشند.

در این پژوهش با هدف پایش و بازشناسی الگوهای فرمیک شبکه ی آبراهه ها در مرکز جزیره ی قشم از تصاویر پانکروماتیک HR-PR سنجنده GeoEye-1 استفاده شده است. در این راستا با بهره گیری از الگوریتم های FWS ، MSA ، IDF و CFM در نرم افزار MATLAB ناحیه بندی فازی صورت گرفته است. در ادامه بر اساس ویژگی های فازی به ادغام تصاویر ورودی پرداخته و سپس با استفاده از خوشه بند ی فازی به ناحیه بندی تصاویر اقدام گردید. در این رابطه از فرآیند ادغام تصاویر پانکروماتیک و خروجی آن جهت ناحیه بندی استفاده شده است. در نهایت روش های خوشه بندی مورد مطالعه که دارای پارامترهای فازی هستند، بر روی تصاویر ورودی اعمال شده و نتایج آن مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نتایج ناحیه بندی فازی و مقایسه ی روش های پیشنهادی با یکدیگر نشان می دهد که الگوریتم خوشه بندی CFM عملکرد بسیار خوبی در تشخیص عوارض و پدیده های مکانی و بازشناسی الگوهای فرمیک شبکه آبراهه ها دارد و دارای بهترین عملکرد در ناحیه بندی این منطقه می باشد. نتایج الگوریتم های خوشه بندی مورد مطالعه، کارایی روش های ناحیه بندی پیشنهادی را از منظر تشخیص عوارض و پدیده های مکانی و استخراج دقیق اطلاعات از تصاویر تایید می نمایند. از این رو مطابق نتایج پژوهش، استفاده از الگوریتم های خوشه بندی و ویژگی های فازی، جهت ادغام اطلاعات تصاویر ماهواره ای HR-PRS روش مناسب و بهینه با هدف ناحیه بندی می باشد. همچنین در ادغام این اطلاعات اعداد فازی نوع نرمال بهترین نوع اعداد جهت استفاده در ناحیه بندی منطقه محسوب می شود و استفاده از اعداد فازی در حالت کلی می تواند ما را به نتایج بهتری در ناحیه بندی تصاویر ماهواره ای برساند. نتایج این پژوهش می تواند در آمایش سرزمین، مدیریت، برنامه ریزی و توسعه ی پایدار آتی مناطق مفید واقع شود.

حفاظت کیفی آب های سطحی و زیرزمینی به عنوان یکی از با ارزش ترین منابع ملی امری حیاتی می باشد. بدین منظور در این پژوهش حوضه ُی پریشان به عنوان نمونه ای از حوضه های نیمه بسته داخلی زاگرس انتخاب شد و با استفاده از تعداد 25 حلقه چاه مشاهداتی ارتباط بین پارامترهای کیفی آب با سازند های زمین شناسی، مدل سازی رگرسیون وزنی جغرافیایی (GWR) انجام گرفت. در این مدل پارامترهای کیفیت آب مانند (EC،TDS ،SAR ،CL ، Na ،K ، 4SO) به عنوان متغیرهای وابسته و از سازندهای زمین شناسی به عنوان متغیر مستقل استفاده شده است. نتایج مدل سازی نشان داد که بیشترین میزان همبستگی بر اساس پارامترهای کیفی مانند پتاسیم، کلر و هدایت الکتریکی مربوط به مرکز و شرق حوضه پریشان است که گستره ی سازند های گچساران و رسوبات تبخیری (گچ و نمک) سطح وسیعی از تالاب پریشان را تشکیل می دهد و در تغییر کیفیت آب نیز مؤثر هستند. در ادامه با تشکیل ماتریس خود همبستگی شاخص موران ارتباط بین پارامتر های کیفی آب با سازند های زمین شناسی مورد ارزیابی قرار گرفت که مدل با دقت تغییرپذیری بالا ارتباط مستقیمی بین این دو پارامتر برقرار کرد و با انجام این مرحله ی صحت سنجی مدل مورد تأیید قرار گرفت. در نهایت با استناد به نقشه های تهیه شده و  قدرت بالای مدلGWR ، مدیران و برنامه ریزان می توانند برای شناسایی نقاط حساس تغییر منابع آبی جهت مدل سازی مکانی از آن استفاده کنند.

رودخانه ها یکی از منابع مهم آب های سطحی هستند که با توجه به نقش مهم آنها در زندگی بشر باید مورد توجه قرار گیرند. هدف این تحقیق، مطالعه ویژگی های هیدرولیکی سیمینه رود و فرآیندهای حاکم بر آن با استفاده از تلفیق مدل HEC-RAS، در بستر نرم افزار  ArcGISاز طریق الحاقیه HEC-GeoRAS به منظور شبیه سازی پارامترهای هیدرولیکی آن رودخانه با مساحت حوضه ی آبریز 3726 کیلومترمربع می باشد. نظر به اینکه مدل های چندبعدی نیاز به زمان و هزینه ی بالایی دارند، در قوس رودخانه با استفاده از تلفیق تصاویر ماهواره ای و مدل تک بعدی HEC-RAS شبیه سازی چند بعدی انجام پذیرفت. در این میان، 58 مقطع عرضی در مسیر رودخانه در نظر گرفته شده است که داده های اصلی مورد نیاز در این پژوهش شامل: نقشه های ارتفاعی، تصاویر ماهواره ای، شرایط مرزی و داده های هیدرومتری سیمینه رود می باشند. نتایج حاصل نشان داد، در بالادست رودخانه مقدار دبی برابر با 3/316 مترمکعب بر ثانیه و تراز سطح آب 85/12 متر و در پایین دست مقادیر دبی جریان و تراز سطح آب به ترتیب 6/313 مترمکعب بر ثانیه و 52/11 متر محاسبه شد. در دو طرف قوس رودخانه نیز تغییرات سطح آب نزدیک به 50 سانتی متر بوده و سرعت جریان با مقدار فاصله از ساحل رودخانه نسبت مستقیم دارد؛ به طوری که بیشینه سرعت جریان با مقدار 20/2 متر بر ثانیه در فاصله ی حدود 50/1 متر اتفاق افتاده است. در صحت سنجی مدل، پارامتر آماری NSE در سطح آب و عمق جریان دارای مقادیر به ترتیب 805/0 و 845/0 بدست آمد که دقت بالای مدل سازی را نشان می دهد. این نتایج حاکی از دقت بالای مدل هیدرولیکی HEC-RAS در شبیه سازی هیدرولیک جریان سیمینه رود را دارد. در نتیجه ملاحظه می شود تلفیق نرم افزارهای HEC-RAS و ArcGIS قابلیت بالایی در مدیریت دشت سیلابی داشته و باعث افزایش دقت، سرعت و کاهش هزینه های مطالعاتی مهندسی رودخانه می شود.

فرآیندهای سطح زمین در مقیاس های مکانی-زمانی مختلف عمل می کنند و شکل های زمینی را تولید می کنند که در یک سلسله مراتب تودرتو ساختاریافته اند. شیوه ی استخراج نیمه خودکار انواع لندفرم های منتخب از مدل های رقومی ارتفاعی DEM از اهمیت بالایی برخوردار است. لندفرم یک عارضه ژئومورفیک از سطح زمین است که خصوصیات ظاهری خاص داشته و شکل آن را می توان تشخیص داد. در حال حاضر طبقه بندی لندفرم ها عموماً مبتنی بر تشخیص کارشناسی است که به طریق دستی و با استفاده از عکس های هوایی، نقشه های توپوگرافی و برداشت های صحرایی انجام می گیرد که روشی زمان بر، پرهزینه، کم دقت و تکرار نشدنی است. در این پژوهش از 5 مشتق اصلی  DEM5/12 متری ماهواره ALOS (لایه ی شیب، لایه جهت شیب، لایه ی خمیدگی، لایه ی جریان تجمعی و لایه ی ارتفاع) و همچنین از تصاویر ماهواره ای  Sentinel-2و شاخص پوشش گیاهی NDVI به عنوان لایه های کمکی استفاده گردیده، سگمنت سازی که در این منطقه صورت گرفت با استفاده از روش segmentation multi resolation انجام شد. در این سگمنت سازی به لایه ارتفاع، ارزش 3 و به لایه خمیدگی ارزش 2 و به بقیه ی لایه ها ارزش 1 داده شد و در قسمت Composition of homogeneity criterion، به Shape 7/0 و Compactness 3/0 و پارامتر مقیاس 50 در نظر گرفته شد و سپس با استفاده از الگوریتم های Layer Values   و Geometry و دستورات assign class به طبقه بندی لندفرم های واقع در دامنه های غربی و جنوب غربی زاگرس (محدوده ی شهرستان الیگودرز) اقدام شده است. نتایج نشان داد که استفاده از الگوریتم های Layer Values و Geometry و دستورات assign class توانایی خوبی در جداسازی و طبقه بندی لندفرم ها دارند، به گونه ای که 8 نوع لندفرم (دامنه، یال، پهنه های آبی، پرتگاه، قله، خط الرأس، دشت های پست و دشت های مرتفع) با ضریب کاپا 87/0 و دقت کلی 71/91 درصد استخراج گردید. لندفرم های یال بیشترین بخش منطقه را تشکیل داده و لندفرم های غالب منطقه محسوب می شوند و توزیع مناسبی در قسمت های مختلف دارند ولی لندفرم های قله با حداقل مساحت فقط بخش محدودی از منطقه ی موردمطالعه را تشکیل داده است.

حوضه آبریز دربادام در شمال استان خراسان رضوی واقع شده است. در این پژوهش جهت بررسی تغییرات زمانی و مکانی بستر رودخانه در منطقه ی مورد مطالعه از تصاویر ماهواره ای لندست ( سال های 2010 تا 2021 ) استفاده گردید و تغییرات رودخانه در دوره ی زمانی یازده سال مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. تصاویر ماهواره ای لندست در سه محیط CAD Auto ، ENVI ، Arc Map با توجه به اهداف تحقیق مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. بر این اساس بررسی تغییرات الگوی رودخانه در سه بخش شامل بخش اول (زیرحوضه سمت راست)، بخش دوم (زیرحوضه سمت چپ) و بخش سوم (بخش انتهایی) مورد مطالعه قرار گرفت. بر اساس نتایج بدست آمده از این تحقیق، میانگین زوایای مرکزی قوس ها در دوره ی زمانی یازده سال، در بخش اول تغییری در الگوی رودخانه رخ نداده اما در بخش دوم و سوم الگوی رودخانه از الگوی مئاندری توسعه نیافته به الگوی رودخانه مئاندری توسعه یافته تبدیل شده است. میانگین ضرایب خمیدگی نیز در هر سه بخش نشان دهنده ی الگوی پیچانرودی است.لایه های زمین شناسی موجود در این منطقه که عمدتاً دارای لیتولوژی مقاوم هستند، ویژگی شیب و توپوگرافی که باعث شده قسمت اعظم این حوضه دارای ساختار کوهستانی باشد، باعث شده است جابجایی عرضی مئاندر در منطقه ی مورد مطالعه کم باشد.

در این تحقیق به مدل سازی اثرات اقدامات مدیریتی به منظور بهبود وضعیت منابع آب و خاک حوضه آبریز تویسرکان در محیط نرم افزار mDSS پرداخته شده است. حوضه آبریز تویسرکان به وسعت حدود 80420 هکتار در استان همدان واقع شده است. برای انجام این تحقیق ابتدا، از طریق رویکرد DPSIR به تحلیل وضعیت سیستم حوضه آبریز پرداخته شد. سپس با توجه به نتایج رویکرد DPSIR، هفت فعالیت مدیریتی برای بهبود وضعیت منابع آب و خاک حوضه و کاهش فشارها با توجه به نظرات خبرگان تهیه شد. در ادامه به پیش بینی اثرات اجرای هر یک از فعالیت های مدیریتی با استفاده از شاخص های ارزیابی فیزیکی، اجتماعی، اقتصادی و اکولوژی کی پرداخته شد. در نهایت با استفاده از ت کنیک های TOPSIS و SAW در محیط نرم افزار mDSS به اولویت بندی فعالیت های مدیریتی پیشنهادی پرداخته شد. نتایج حاصل از رویکرد DPSIR نشان داد، مهم ترین فشارهای موثر بر حوضه تصرف و تغییر کاربری و از بین رفتن پوشش گیاهی است. هم چنین از مهم ترین اثرات ایجاد شده بر وضعیت سیستم حوضه آبریز، معیارهای از بین رفتن پوشش گیاهی، کاهش تغذیه ی آب زیرزمینی و افزایش خطر و خسارت سیل معرفی شده است. در نهایت با توجه به نتایج رویکرد DPSIR، مجموعه راهکارهای اصلاح بیولوژیکی مرتع و عملیات بیومکانیکی جهت ذخیره ی نزولات، برای بهبود وضعیت منابع آب و خاک حوضه پیشنهاد شد. با توجه به نظرات خبرگان و شرایط محیطی منطقه هفت فعالیت مدیریتی (قرق، درختکاری، احداث باغ، علوفه کاری، کنتورفار، کپه کاری و بذرپاشی) از مجموعه راهکارهای اصلاح بیولوژیکی مرتع و عملیات بیومکانیکی جهت ذخیره ی نزولات انتخاب شد. با توجه به نتایج بدست آمده از اولویت بندی فعالیت های مدیریتی در کلیه روش های پیشنهادی، فعالیت درختکاری بیشترین امتیاز را به خود اختصاص داده است و در اولویت ابتدایی قرار گرفته است و فعالیت کنتورفارو کمترین امتیاز را به خود اختصاص داده است و در اولویت انتهایی قرار دارد. لذا با توجه به این نتایج، درختکاری در این حوضه یک فعالیت مهم تلقی می شود که باید توجه ویژه ای به آن شود. همچنین کاشت درختان بومی و سازگار با منطقه از جمله بادام کوهی، سماق و سنجد پیشنهاد می شود.