محمدتقی دستورانی

سد مخزنی کارده به منظور تأمین بخشی از آب شرب شهر مشهد و همچنین آبیاری اراضی کشاورزیپائین دست حوزه با گنجایش حدود 38 میلیون متر مکعب احداث گردیده است. در حوزه آبخیز این سد 13 روستا، با 2 هزار و 400 نفر سکنه وجود دارد که می توانند در وضعیت سد و سلامت آب آن تأثیرگذار باشند.در تحقیق حاضر جهت برآورد سیلاب هر یک از زیرحوزه های مطالعاتی از روش های مستقیم و غیر مستقیم برآورد سیلاب استفاده گردید. با توجه به نتایجروش تحلیل منطقه ای و نزدیکی نتایج این روش به روش دیکن، و همچنین با توجه به بازدیدهای منطقه ای، روش دیکن منطقه ای سناریودوم به عنوان روش منتخب در نظر گرفته شد که در این روش از آمار سه ایستگاه جنگ، کوشک آباد و کارده برای کالیبراسیون ضریب دیکن استفاده گردید. در ادامه، بعد از تعیین ضریب زبری مانینگ، عملیات مدلسازی جریان به منظور استخراج پهنه سیلاب رودخانه در مدل هیدرولیکی HEC RAS انجام شد. پس از تعیین پهنه سیلاب مشخص شد که بیشترین مساحت اراضی باغات متصرف در بستر سیلاب رودخانه کارده به ترتیب در بازه های خرکت، بلغور، آل، سیچ و با مساحت های 8/240، 6/83، 50، 8/22 و 3/18 هکتار می باشند و بیشترین مساحت اراضی کشاورزی متصرف در بستر سیلاب رودخانه کارده به ترتیب در بازه های خرکت، گوش، بلغور، سیچ و آل با مساحت های 2/132، 5/17، 1/15، 5/5 و 8/0 هکتار می باشند. تغییرات کاربری موجود در بستر سیلاب از بالادست تا پایین دست رودخانه کارده می تواند بیانگر افزایش میزان ورود کودهای شیمیایی و سموم کشاورزی در اراضی زراعی و باغی باشد که به عنوان یک خطر جدی در جهت ایجاد آلودگی و اثرات نامطلوب بر آب آشامیدنی در محل مخزن سد کارده محسوب می گردد. نتایج پایش کیفیت آب رودخانه کارده در روستای آل و مارشک نیز این موضوع را تأیید می نماید.

تغییر کاربری اراضی یکی از فاکتور های مهم در تغییر وضعیت هیدرولوژیکی جریان، فرسایش و رسوب و گاهی اوقات منجر به مشکلات جدی در شرایط اکولوژیکی می گردد. هدف از این پژوهش بررسی وضعیت تبدیل بارش به رواناب حوزه در شرایط کاربری فعلی نسبت به شرایط بهینه است. بدین منظور پس از تهیه نقشه کاربری اراضی فعلی و نقشه توان اکولوژیکی حوزه (کاربری بهینه) اثرات کاربری اراضی روی تولید رواناب حوزه آبخیز نهر اعظم شیراز به وسیله اجرای مدل هیدرولوژیکی SCS (روش سرویس حفاظت خاک آمریکا) در دو حالت کاربری فعلی و بهینه موردبررسی قرار می گیرد. مقایسه سطوح کاربری ها در هر دو شرایط نشان می دهد که در کل در وسعت اراضی کشاورزی تغییر چندانی حاصل نشده است؛ اما در شرایط بهینه نسبت به شرایط فعلی 1/8 درصد از سطح اراضی شهری کاهش یافته و 18/17 درصد به سطح اراضی مرتعی افزوده می شود. همچنین نتایج نشان دهنده مقدار متوسط شماره منحنی 6/82 برای کاربری های فعلی و 2/75 برای کاربری های بهینه است. نتایج حاصل از برآورد ارتفاع رواناب در دو شرایط موردبررسی نشان می دهد که درصد کاهش ارتفاع رواناب در شرایط بهینه نسبت به فعلی با افزایش دوره بازگشت کمتر می شود، به طوری که بیشترین درصد کاهش ارتفاع رواناب مربوط به دوره بازگشت های 2، 5، 10 و 25 سال به ترتیب با 47/37، 97/29، 54/26 و 32/23 درصد است. این نتایج نشان می دهد که برنامه ریزی به منظور کاربری اراضی بر اساس استعداد آن ها نقش قابل توجهی در کاهش خسارات سیل و نیز هدررفت رواناب ها دارد.

پیش بینی جریان رودخانه در دوره های زمانی آینده، از مسائل مهم و کاربردی در مدیریت منابع آب است. در حقیقت تعیین یک مدل قابل اطمینان و انتخاب وروی ها با تأخیر زمانی مناسب برای پیش بینی دبی جریان، یک موضوع کلیدی برای مدیران حوزه آبخیز، هیدرولوژیست ها و مهندسان رودخانه است. در چند دهه اخیر استفاده از الگوریتم های هوشمند و تئوری مجموعه های فازی برای مدل سازی پدیده های هیدرولوژیکی که دارای پیچیدگی و عدم قطعیت بالایی هستند، مورد توجه محققان قرار گرفته است. در این راستا در پژوهش حاضر به منظور پیش بینی جریان در حوزه آبخیز کسیلیان، از مدل سیستم استنتاج عصبی- فازی تطبیقی و از ورودی دبی جریان با تأخیر یک روز قبل، دو روز قبل تا هفت روز قبل استفاده شد. سپس برای بررسی بیشتر این فرایند، از مدل شبکه عصبی مصنوعی نیز استفاده شد و نتایج براساس شاخص های آماری ضریب تبیین و جذر میانگین مربعات خطا مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاکی از این بود که در مدل سیستم استنتاج عصبی- فازی تطبیقی تا گام زمانی چهار روز قبل، پیش بینی جریان رو به بهبود بود و بعد از آن رو به نزول گذاشت و در مدل شبکه عصبی مصنوعی تا گام زمانی پنج روز قبل بهترین نتایج را ارائه داد. همچنین مقایسه و ارزیابی نتایج شاخص های آماری الگوهای بهینه هر دو مدل در دوره آزمون نشان داد که مدل سیستم استنتاج عصبی- فازی تطبیقی (ضریب تبیین= 60/0 و جذر میانگین مربعات خطا= 64/0) نسبت به مدل شبکه عصبی مصنوعی (ضریب تبیین=51/0 و جذر میانگین مربعات خطا= 74/1)، از دقت بیشتری برای پیش بینی جریان رودخانه برخوردار بود.

افزایش تاب آوری مهم ترین عامل جهت حفظ انعطاف پذیری سیستم های اجتماعی-زیست محیطی و مقابله با خشکسالی است. هدف پژوهش حاضر، ارزیابی و تحلیل شاخص های مبتنی بر تاب آوری جوامع روستایی در مواجهه با خشکسالی در سه روستا با شدت های متفاوت خشکسالی است. در این راستا ابتدا با استفاده از نقشه های پهنه بندی خشکسالی بر اساس شاخص SPEI در دوره زمانی ده ساله روستاهای موجود در سه زون خشکسالی بسیار شدید، شدید و متوسط شناسایی و از هر زون یک روستا به صورت تصادفی انتخاب گردید. سپس با استفاده از رویکرد پیمایشی، روش مشاهده مستقیم و بازدید میدانی، کشاورزان به عنوان جامعه هدف شناسایی گردیده و موردبررسی قرار گرفتند. با توجه مجموع تعداد کشاورزان در سه روستا، طبق فرمول کوکران، حجم نمونه به تعداد 105 نفر برآورد گردید. بر اساس پرسشنامه های تاب آوری و آزمون های آماری به ارزیابی ابعاد و شاخص های مؤثر بر تاب آوری پرداخته شد. نتایج مدل اندازه گیری لیزرل بر اساس متغیرهای سطح اول ابعاد سنجش تاب آوری نشان داد بیشترین اثرگذاری و اهمیت ابعاد در میزان تاب آوری متعلق به بعد زیرساختی و فیزیکی و بعد طبیعی است. ابعاد اقتصادی و مالی، اجتماعی و فرهنگی، حکمرانی و مدیریت، انسانی و فردی به ترتیب در رتبه بعدی اهمیت قرار دارند. سنجش میزان ابعاد تاب آوری در روستاهای موردمطالعه نشان داد بعد اجتماعی و فرهنگی دارای بیشترین میزان و بعد طبیعی دارای کمترین میزان در روستاهای موردمطالعه در این منطقه هستند. ﺗﻘﻮیﺖ ابعاد تأثیرگذار ﻣی ﺗﻮاﻧﺪ ﺳﻄح ﺗﺎب آوری و انطباق پذیری ﺑﺎ ﺷﺮایط را اﻓﺰایﺶ دﻫﺪ و نقش مؤثری در به حداقل رساندن ضررهای احتمالی در شرایط بحرانی، ایفا نماید. در این راستا، لازم است به تصمیم گیری و تخصیص منابع به کشاورزان منطقه در مواجهه ﺑﺎ ﻣﺨﺎﻃﺮات، توجه ویژه ای معطوف شود.

علاوه بر تغییر اقلیم، تغییر کاربری اراضی به عنوان یک عامل جانبی اثرات مهمی بر سیلاب دارد. لذا پیش-بینی اثر این دو پارامتر بر وضعیت سیلاب دهه های آتی، راهگشای مقابله با این پدیده خواهد بود. هدف از مطالعه حاضر پیش بینی وضعیت هیدرولوژیکی حوزه آبخیز اسکندری در دهه آتی تحت اثر تغییر اقلیم و تغییر کاربری اراضی می باشد. جهت بررسی تغییرات اقلیمی دهه ۲۰۲۰، برونداد مدل HadCM۳ تحت سناریوهای A۲ و B۱ توسط مدل LARS-WG ریزمقیاس گردید. پس از بررسی تغییرات کاربری-اراضی گذشته، دو سناریو جهت پیش بینی تغییرات آن در آینده طراحی شد. در انتها با تغییر هایتوگراف بارش و کاربری اراضی در مدلHEC-HMS که برای دوره گذشته کالیبره و اعتبارسنجی شده، اثر تغییر اقلیم و کاربری اراضی بر سیلاب منطقه مطالعاتی مورد بررسی قرار گرفته شد. نتایج نشان دهنده افزایش ۲/۷ تا ۹/۱۰ درصدی بارش متوسط سالانه دهه ۲۰۲۰ می باشد. افزایش توأمان دمای حداقل و حداکثر منطقه مطالعاتی در تمامی ماه ها موجب افزایش ۸۲/۰ تا ۰۲/۱ درجه سانتی گرادی دمای متوسط سالانه خواهد شد. افزایش دبی اوج و حجم سیلاب در ماه های مارس، اکتبر و فوریه و کاهش آن در ماه آوریل پیش بینی شده است. به طوری که در صورت تغییر کاربری اراضی همراه با تغییر اقلیم این افزایش شدیدتر خواهد بود.

با توجه به اینکه بخش وسیعی از سطح ایران دارای اقلیم خشک و نیمه خشک است بررسی رفتار رودخانه های حوزه های مناطق خشک و نیمه خشک از جمله کارهای اساسی و مهم در کشور می باشد. از عمده ترین ویژگی های متفاوت مناطق خشک با مناطق مرطوب متفاوت بودن عوامل اقلیمی از جمله مقدار و الگوی بارش می باشد. این مسأله می تواند باعث تغییرات رژیم جریان و رژیم رسوب و نسبت های آنها در این مناطق گردد. همچنین مسیل های موقتی مناطق خشک که جریان در آنها محدود به فصول پر باران و مرطوب می باشد بر روی رژیم جریان و رسوب تأثیر بسزایی دارد. در این تحقیق با بررسی آماری دبی جریان ها در منطقه ی خشک و نیمه خشک غرب کشور سعی شده تأثیر اقلیم روی رژیم جریان و رسوب بررسی گردد. بدین منظور اقدام به برآورد دبی های سیلابی با دوره بازگشت های مختلف با استفاده از بهترین توزیع آماری برازش شده در 21 ایستگاه هیدرومتری شد. سپس با استفاده از منحنی سنجه رسوب مقادیر رسوب در دوره بازگشت های مختلف محاسبه گردید. در گام بعدی رژیم جریان و رژیم رسوب محاسبه و به بررسی رابطه رژیم جریان و رژیم رسوب در دوره بازگشت های مختلف با مساحت زیر حوزه های بالادست پرداخته شد. نتایج این تحقیق ارقام بالای نسبت رژیم جریان و رسوب در دوره بازگشت های بالا در اغلب ایستگاهها را نشان داد. همچنین نتایج نشان داد که رابطه ی مساحت زیر حوزه های بالا دست هر ایستگاه با افزایش نسبت رژیم جریان و رژیم رسوب در دوره ی بازگشت های بالا افزایش می یابد.

امروزه یکی از مباحث مهم در محافل علمی دنیا، بحث در مورد تغییرات اقلیمی، گرمایش زمین و پیامدهای آن است که در کشور ما نیز به صورت پراکنده به این مهم پرداخته می شود. در این پژوهش سعی شده به بررسی افزایش دماهای حدی بیشینه یزد پرداخته شود. بنابراین داده های بیشینه مطلق سالانه دمای روزانه ایستگاه همدید یزد طی یک دوره 60 ساله ( 2010- 1951 ) مورد استفاده واقع شد. از روش رگرسیون (پلی نومیال و لگاریتمی) و آماره من- کندال در محیط نرم افزار مت لب برای آزمون معنی داری روند تغییرات سری های دمایی استفاده شد. نتایج نشان می دهد که دمای 2 دهه 1970 و 1980، پایین تر و دهه 2000 بالاتر از متوسط طولانی مدت هستند و دهه 1970 سردترین و دهه 2000 گرم ترین دهه است. نتایج کلی این پژوهش نشان می دهد وجود نوسانات فصلی در سری دماهای حدی بیشینه یزد است که این نوسانات معنی دار نیستند. همچنین معلوم شد که بهترین مدل برای پیش بینی دماهای حدی بیشینه یزد، مدل هالت- وینترز است که حاصل این پیش بینی نشان می دهد در سال های 2016 و 2020 دما افزایش ناهنجاری خواهد داشت.

سیلازجمله پدیده هایطبیعیاستکههرسالهخساراتجانی و مالی زیادیرادردنیا به بارآوردهو مشکلات عدیده ایرابرسرراهتوسعه یاقتصادیواجتماعیکشورهاایجادمی نماید.لذا جهت کاهش خسارات آنپرداختنبهاینپدیده خصوصاً برآورد دبی حداکثر سیلاب و شناسایی عوامل مؤثر بر آن بسیارحائزاهمیت می باشد. بطور کلی از جمله شیوه های برآورد دبی حداکثر سیل در حوضه های فاقد ایستگاه هیدرومتری، استفاده از روش های تجربی می باشد. اینروش ها بر پایه ی یکیاچند عاملاز عوامل مؤثربرشکلگیری سیلاب استوار بوده و بعضاً برای مناطقی خاص با شرایط فیزیکی و اقلیمی ویژه ارائه شده اند. بنابراین برای به کارگیری روش های مذکور، بررسی و واسنجی ضرایب منطقه ای آنها ضروری می نماید. در واقع این ضرایب، منعکس کننده ی اثر عوامل زمینی و جوی در تبدیل بارش به رواناب و ایجاد دبی حداکثر لحظه ای می باشد. در این تحقیق سعی شده تا تحلیل دقیق تری از روش تجربی فولر و واسنجی ضریب منطقه ای آن در حوضه ایران مرکزی به عمل آید. از آنجا که روش نامبرده کاربرد فراوانی در نقاط مختلف کشور جهت برآورد دبی سیل دارد، اهمیت واسنجی آن آشکار است. تاکنون غالباً استفاده از این روش در برآورد دبی های سیلابی و طراحی سازه ها بدون توجه به واسنجی ضریب منطقه ای آن انجام گردیده است. در این تحقیق از آمار 31 ساله ده ایستگاه هیدرومتری در این حوضه استفاده شد تا بر این اساس مقادیر دبی لحظه ای سیل در دوره ی بازگشت های مختلف، محاسبه گردد. تحلیل های آماری در مرحله ی اول نشان داد که روش تجربی فولر در این محدوده ی اقلیمی وسیع، با کیفیت آماری ضعیف موجود، کارایی چندان مناسبی ندارد. البته نتایج آزمون روش تجربی فولر در محدوده های اقلیمی دیگر (نیمه خشک و نیمه مرطوب و مرطوب) از کارایی نسبتاً بالاتر این روش حکایت دارد. تست همگنی لانگبین (که اغلب برای تعیین گروه های همگن هیدرولوژیکی استفاده می شود) بر اساس یافته های این تحقیق، در شرایط ایران مرکزی کارایی بالایی از خود نشان نداد.

برآورد رواناب در یک حوضه آبریز اهمیت زیادی در مدیریت منابع آب حوضه دارد. با وجود مدل های فیزیکی و آماری که هر کدام برخی از پارامترهای حوضه را به منظور برآورد رواناب را در بر می گیرند، استفاده از شبکه های عصبی به عنوان یک مدل جعبه سیاه نیز یکی از روش های مناسب محسوب می شود. هدف این تحقیق استفاده از شبکه عصبی پرسپترون چند لایه به منظور برآورد میزان رواناب روزانه از روی بارندگی روزانه حوضه آبریز پلاسجان است. ابتدا سری های بارندگی روزانه سه ایستگاه واقع در منطقه و سری روزانه دبی ایستگاه پلاسجان به سری نرمال تبدیل و با توجه به خود همبستگی و همبستگی عرضی بارندگی و رواناب، شش متغیر به عنوان ورودی به شبکه انتخاب شد. در پایان مشخص شد شبکه عصبی پرسپترون با چهار لایه مخفی اعتبار بیشتری در برآورد رواناب نسبت به سایر شبکه ها دارد.