عبدالرضا بهره مند

در دهه های اخیر، مردم در سراسر جهان تلفن های هوشمند و فناوری های آن را پذیرفته اند. برنامه های کاربردی در این دستگاه ها از جنبه های عملکرد و کاربری آسان شده اند. پروژه های علمی شهروندی که تلاش می کنند داده های ارزان و مقرون به صرفه را از افراد با پیشینه های مختلف جمع آوری کنند، نیازمند طراحی کاربرپسند و استفاده از فناوری با کاربری آسان است. در این پژوهش سعی شد تا با مرور جزییات مراحل طراحی یک برنامه علمی شهروندی در زمینه اقلیم و هیدرولوژی، به ملاحظات و ضرورت طراحی و انتشار یک برنامه کاربردی علمی شهروندی پرداخته شود. این برنامه که توسط نگارندگان طراحی شده است، با نام پایش یار معرفی می شود و با هدف پایش سه متغیر دما، بارش و تراز سطح آب رودخانه در روستاهای مرزی و دورافتاده استان گلستان طراحی شد. به منظور کسب تجربیات کافی، پس از قرار دادن ابزارهای سنجش ساده و ارزان قیمت در دسترس داوطلبان، به مدت پنج ماه (دی ماه 1400 تا اردیبهشت ماه 1401) از طرق مختلف از جمله پیامک، تماس تلفنی، فرم های کاغذی و شبکه های مجازی داده های مورد نیاز جمع آوری شد. پس از آن بازخوردها و نکات لازم ثبت گردید و مطابق با تجربیات کسب شده نسخه اولیه برنامه کاربردی پایش یار طراحی شد. بعلاوه در این پژوهش با مقایسه داده های جمع آوری شده از طریق این برنامه طی هشت ماه (خردادماه 1401 تا دی ماه 1401) و مقایسه آن با سایر روش های جمع آوری داده، نقاط ضعف و قوت آن برشمرده شد و کارایی آن مورد ارزیابی قرار گرفت. در انتها ارزیابی کارایی، مزایا، معایب، محدودیت ها و چالش های پایش یار نشان داد که یک برنامه کاربردی قابل نصب و اجرا در گوشی های هوشمند با طراحی خوب، جریان اطلاعات از کاربران به پایگاه های اطلاعاتی و محققان مربوطه را تسهیل می کند و به نظر می رسد برای ترویج و گسترش سامانه های پایشی و نظارتی بلندمدت علوم شهروندی ضروری است. به هرحال مسیرهای ارسال داده های اقلیمی و هیدرولوژی به سامانه های علمی شهروندی، زمینه ای است که به پژوهش های بیشتری نیاز دارد.

در پژوهش حاضر با توجه به وضعیت رودخانه حبله رود در بازه پایین دست روستای بن-کوه در استان سمنان و احتمال وقوع سیل و خسارات ناشی از آن و در معرض بودن عناصر متعدد و باارزش واقع در سیلابدشت،  با استفاده از مدل عددی CCHE2D ،  نقشه خطر سیل با دوره بازگشت 100 ساله به عنوان سیل مبنا تهیه شد. هدف از انجام این پژوهش، تعیین پهنه سیل مبنا و مشخص کردن مناطق در معرض خطر در راستای مدیریت ریسک سیل است. بدین منظور، ابتدا داده های موردنیاز برای اجرای مدل در منطقه موردمطالعه از قبیل نقشه بزرگ مقیاس توپوگرافی تهیه شده و مشخصات جریان (سرعت و عمق) اندازه گیری شد و سپس شبکه محاسباتی تنظیم شد. واسنجی مدل به منظور ارائه بهترین برآورد مدل ابتدا از طریق انتخاب شبکه برتر و سپس با تغییر ضریب زبری انجام شد. صحت سنجی شبیه سازی انجام شده با مقایسه نتایج برآوردی مدل با مقادیر برداشت شده سرعت و عمق جریان در سه مقطع در طول بازه انجام شد. خطای مدل برای پارامتر سرعت جریان، با شاخص های RMSE   و MAE   به ترتیب برابر084/0 و 41/7 درصد برآورد شد. با توجه به نقشه خطر سیل با دوره بازگشت 100 ساله مشخص شد که  عمدتاً مناطقی که دارای کاربری های باغ، زراعت، مرتع و مسکونی هستند زیر پوشش سیل 100 ساله قرار خواهند گرفت و تقریباً 18 درصد منطقه در طبقه خطر متوسط و زیاد قرار خواهد داشت. انتقال یافته های این تحقیق به جوامع محلی به صورت نقشه و نمایش وضعیت قرارگیری کاربری های مختلف در پهنه سیل 100 ساله می تواند در ارتقاء آگاهی و ادراک آن ها از خطر سیل بسیار مؤثر باشد.

یکی از مسائل عمده در مهندسی هیدرولوژی پیش بینی چگونگی طغیان یا فروکش سیل یا صعود و نزول هیدرگراف رودخانه در نقطه مشخصی از آن است که در این بین اهمیت اقلیم به دلیل نوسانات زیاد در دبی سیلاب رودخانه بسیار مشهود است و بنابراین از مهمترین عواملی است که باید مورد مطالعه دقیق قرار گیرد. هدف اصلی این پژوهش بررسی گذشته و پتانسیل آینده تغییرات اقلیمی و پیش بینی اثرات آن روی هیدروگراف رودخانه می باشد. بدین منظور آبخیز طالقان از زیرحوزه های سفیدرود به عنوان مطالعه موردی به دلیل اهمیت اقتصادی- اجتماعی آن انتخاب گردید. در ابتدا با استفاده از داده های هواشناسی با گام زمانی روزانه در یک دوره آماری 21 ساله، همچنین تلفیق اطلاعات سه نقشه اصلی مدل، شبیه سازی هیدروگراف رودخانه با استفاده از مدل WetSpa در آبخیز طالقان صورت پذیرفت. نتایج شبیه سازی نشان می دهد تطابق قابل قبولی بین داده های شبیه سازی شده مدل و مشاهدات در دوره پایه وجود دارد. سپس تغییرات اقلیمی آینده(بارش،دما و تبخیر) بر اساس خروجی مدل CanESM2 از گزارش پنجم IPCC تحت سناریو جدید انتشار به نام RCP8.5 به عنوان ورودی مدل WetSpa برای پیش بینی هیدروگراف رودخانه در بازه زمانی آینده (2029-2016) و مقایسه آن با دوره پایه(2015-1995) استفاده گردید. نتایج نشان داد در سناریو مورد بررسی، افزایش45 درصدی میانگین رواناب کل حوضه تحت تأثیر اقلیم در آینده نزدیک می باشد. همچنین میانگین دبی در تمامی ماه های سال(به استثنای ماه اکتبر)در دوره آینده نسبت به دوره پایه افزایش خواهد یافت که این افزایش برای ماه آوریل محسوس تر می باشد.

مدل های تحول چشم انداز، مدل های فرآیندی بر مبنای فیزیک هستند که سعی دارند فرآیندهای فعالی را که چشم اندازها را به طور قابل توجهی شکل می دهند، تقلید کرده و به صورت یک مدل درآورند. اکثر این مدل ها، غالباً فرآیندهای هیدرولوژیکی، رودخانه ای و دامنه ای را شبیه سازی می کنند؛ با این حال، فرآیندهای یخچالی، بادی و تکتونیک را نیز به خوبی دربرمی گیرند. مدل های تحول چشم انداز، معمولاً در تمام مقیاس های مکانی (10 تا 1000 کیلومترمربع) به صورت پیوسته و واقعه ای اجرا می گردند. این مدل ها، با دربرگرفتن دامنه گسترده ای از فرآیندها، امکان مقایسه جامع بین نتایج شبیه سازی پاسخ حوضه آبخیز به تغییرات محیطی را فراهم می کنند. مدل های تحول چشم انداز انواع مختلفی دارند که یکی از مهمترین آنها مدل CAESAR-Lisflood است. مدل CAESAR-Lisflood، نسخه فعلی CAESAR، که مؤلفه جریان سطحی آن (مبتنی بر قوانین فیزیکی با راه حل عددی ساده سازی شده معادلات جریان های کم عمق) از مدل هیدرولیکی LISFLOOD-FP اقتباس شده است. علاوه بر این، مدل CL تحولات ژئومورفولوژیکی حوضه رودخانه و دشت سیلابی را در شرایط جریان ناپایدار بصورت دوبعدی شبیه سازی می کند.