رئوف مصطفی زاده

تحلیل تغییرات رژیم جریان و تداوم آن و تعیین عوامل مؤثر در بی نظمی ها از پیش نیازهای اصلی مدیریت و بهره برداری بهینه از رودخانه ها به عنوان یکی از منابع اصلی آب مصرفی می باشند. در این پژوهش میزان تغییرات ماهانه حجم رواناب در 20 ایستگاه هیدرومتری واقع در استان گلستان در یک دوره ی 38 ساله (۱۳۵۳-۱۳۹۱) با استفاده از شاخص تغییرات سالانه (ضریب تعدیل توزیع سالانه و شدت تمرکز) مورد ارزیابی قرار گرفت. براساس داده های ماهانه دبی در سال های مختلف، حجم رواناب ماهانه و سالانه ی ایستگاه های مورد مطالعه در طول دوره ی آماری محاسبه گردید. هم چنین روند شاخص تغییرات سالانه با استفاده از آزمون من-کندال مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج پژوهش نشان داد که از نظر توزیع ماهانه، حداکثر مقادیر حجم رواناب ایستگاه ها در فصل بهار و خصوصاً در ماه فروردین اتفاق افتاده است که با مقادیر بالای بارش بهاره و اثر آن در میزان آبدهی بالای رودخانه ها در این فصل در ارتباط بوده است. هم چنین، بیش ترین مقادیر حجم رواناب در ایستگاه های آق قلا، قزاقلی و بصیرآباد به ترتیب دارای متوسط حجم رواناب سالانه (9/33، 5/33 و 6/32 میلیون مترمکعب) می باشند. در حالی که بیش ترین یکنواختی در وقوع رواناب در ماه های سال مربوط به ایستگاه های نوده خاندوز، تمر، گالیکش و قلی تپه به ترتیب با مقادیر ضریب تعدیل توزیع سالانه برابر 19/0، 21/0، 23/0 و 24/0 درصد بوده است. کم ترین شدت تمرکز رواناب نیز مربوط به ایستگاه های نوده خاندوز و تمر به ترتیب برابر با مقادیر 26/0 و 25/0 درصد می باشند، در صورتی که ایستگاه رامیان (با مقدار شاخص 62/0 درصد) دارای بیش ترین شدت تمرکز بوده است. نتایج حاکی از رابطه ی مستقیم و معنی دار میان ضریب تعدیل توزیع سالانه ی دبی و شاخص شدت تمرکز با ضریب همبستگی 60/0 می باشد. بنابراین بیش ترین روند کاهشی و افزایشی در طول دوره ی آماری با استفاده از آزمون من-کندال به ترتیب در ایستگاه های شیرآباد و نوده خاندوز در سطح معنی دار 05/0 مشاهده شده اند.

افزایش نیاز به آب و تغییر الگوهای اقلیمی باعث تشدید ساخت سازه های ذخیره آبی برای تأمین تقاضا در بسیاری از مناطق جهان شده است، لذا رژیم های هیدرولوژیکی رودخانه ها بر اثر فعالیت های انسانی و احداث سدها تغییر کرده اند. برهمین اساس درک اثرات سدها بر رژیم هیدرولوژیکی رودخانه ها به منظور مدیریت جریان رودخانه، تامین نیاز آبی و حفظ ارزش های اکولوژیکی رودخانه ضروری است. در پژوهش حاضر، تغییرات سلامت هیدرولوژیک جریان رودخانه شهرچای ارومیه در سه دوره قبل از احداث سد، دوره ساخت سد و دوره بهره برداری از سد شهرچای در بازه زمانی 1951 الی 2017 ارزیابی شده است. نتایج پژوهش نشان داد میزان انحراف همه زیرشاخص های هیدرولوژیک در دوره بعد از احداث سد بیش تر از دوره قبل از احداث سد است. در همین راستا میزان انحراف زیرشاخص های سلامت هیدرولوژیک جریان از شرایط طبیعی تا سال 1998 غالباً در محدوده خیلی کم تا متوسط و از سال 1998 به بعد در محدوده خیلی کم تا خیلی زیاد بوده است. هم چنین، بر اساس نتایج، بیش ترین میزان انحراف در زیرشاخص ها در دوره های مرجع و بهره برداری از سد مربوط به شاخص وقوع جریان های سیلابی و در دوره ساخت سد مربوط به جریان حداقل ماهانه بود. هم چنین نتایچ حاکی از آن بود که سلامت هیدرولوژیک جریان رودخانه شهرچای در دوره های ساخت و بهره برداری از سد شهرچای به ترتیب در حدود 16 و 45 درصد در مقایسه با دوره مرجع کاهش داشته است. یافته های پژوهش حاضر می تواند در درک تغییرات رژیم تنظیمی جریان رودخانه، مدیریت و تنظیم پایدار رژیم جریان رودخانه شهرچای استفاده شود.

هدف: با توجه به این که مراتع تحت تأثیرات عوامل محیطی قرار خواهند گرفت، از این رو پیش بینی پوشش تاجی و تولید اولیه سطح زمین برای رویارویی با تنش ها و مدیریت حالت توازن کربن و هم چنین تعادل بین عرضه و تقاضای محصولات مرتعی ضروری خواهد بود. هدف اصلی این مطالعه، تهیه نقشه پوشش تاجی و تولید اولیه سطح زمین فرم های رویشی گیاهی با استفاده از متغیر مستقل پستی و  بلندی بود در مراتع استان اردبیل بود.روش و داده: ابتدا با در نظر گرفتن تیپ های گیاهی و عوامل محیطی، نمونه برداری در مرحله اوج رویش گیاهان از سال ۱۳۹۵ تا ۱۳۹۹ با استفاده از پلات های یک متر مربعی برداشت شد. برای تعیین مؤثرترین عامل محیطی در تغییرات پارامترهای گیاهی ذکر شده، از هم بستگی بین متغیرهای وابسته و مستقل استفاده شد. برای مدل سازی توسط مؤثرترین عامل نیز از معادله رگرسیونی خطی استفاده شد و نقشه ها شبیه سازی شد. صحت معادلات نیز با خطای جذر میانگین مربعات (RMSE) محاسبه شد.یافته ها: نتایج نشان داد عامل ارتفاع بیش ترین هم بستگی با متغیرهای وابسته را داشت. اختلاف میانگین برآورد شده از مدل با مقادیر اندازه گیری شده برای پوشش تاجی گندمیان برابر با ۱+٪، پهن برگان علفی ۱ ٪، بوته ای ها ۱ ٪، و کل ۲ ٪ و این مقادیر برای تولید اولیه سطح زمین گندمیان ۱۱+ کیلوگرم در هکتار، پهن برگان علفی برابر با صفر، بوته ای ها ۱۳- و کل برابر با ۱۵۰+ کیلوگرم در هکتار بود.نتیجه گیری: پیش بینی پارامترهای مورد مطالعه برای مدیریت تعادل بین عرضه و تقاضای محصولات مرتعی دارای اهمیت است. می توان با در درست داشتن این معادلات برای مراتع استان اردبیل، در سال های آتی بدون تخریب مرتع (قطع و توزین) و تنها با اندازه گیری پوشش تاجی از عرصه، به پیش بینی دقیقی از تولید اولیه سطح زمین فرم های رویشی و کل دست یافت.نوآوری، کاربرد نتایج: در این مطالعه با استفاده از عوامل فیزیوگرافیک به عنوان متغیرهای مستقل، پوشش تاجی و تولید اولیه سطح زمین مربوط به فرم های مختلف رویشی گیاهان مدل سازی شده است. نقشه ها و مدل های ارائه شده می تواند برای پیش بینی و مدیریت تعادل بین عرضه و تقاضای تولید علوفه استفاده شود و در مدیریت پایدار پوشش گیاهی کمک نماید.

تعیین وسعت فرسایش کناره رودخانه ای خاک و نمایش آن به صورت نقشه در محیط GIS، در مدیریت بهینه از منابع آب و خاک موثر است. هدف تحقیق حاضر تعیین محدوده فرسایش رودخانه ای از روی عکس های هوایی، مدل سازی رگرسیونی و تعیین عوامل موثر بر توسعه فرسایش کنار رودخانه ای با استفاده از داده های مکانی مختلف فیزیوگرافی، هیدرولوژی، زمین شناسی و محیطی در بازه هایی از رودخانه بالخلوچای در استان اردبیل است. ابتدا پارامترهای موثر در ایجاد فرسایش کنار رودخانه ای موجود در منطقه شامل عوامل توپوگرافی، خاک و زمین، هیدرولوژی، تغییرات کاربری محاسبه شدند. در این راستا، متغیرهای مورد مطالعه در چهار مقطع زمانی 1334 با استفاده از عکس های هوایی، سال 1359 با استفاده از تصاویر ماهواره ای TM، سال های 1389 و 1392 با تصاویر Google Earth تهیه شد و سطح موثر فرسایش رودخانه ای مورد مقایسه قرار گرفت. سپس با استفاده از متغیرهای مستقل (شامل عوامل توپوگرافی، هیدرولوژی، فرسایش پذیری خاک و عوامل زمینی) و سطح موثر فرسایش رودخانه ای به عنوان متغیر وابسته، تجزیه و تحلیل رگرسیونی چند متغیره در نرم افزار SPSS انجام و مدل های مناسب برآورد مقدار فرسایش کنار رودخانه ای مختلف به دست آمدند. بر اساس نتایج تحلیل رگرسیونی، پارامترهای محیط بازه، دبی اوج، مساحت تحت کشت زراعت آبی، زمان تمرکز، پوشش مرتع و مناطق مسکونی نقش مهم تری در تشدید فرسایش کنار رودخانه ای داشته اند.

روش تحقیق و هدف: جهت بررسی های رسوب شناسی در منطقه مورد مظالعه بررسی های میدانی، عکس های هوایی، تصاویر ماهواره ای با دوره های زمانی مختلف، بررسی مورفولوژی عمومی و بادهای منطقه (120روزه) و مکان یابی به لحاظ مطالعه ژئومورفولوژی منطقه، نمونه برداری از رسوبات (رسوب شناسی و ترسیم نمودارهای مربوطه) و مطالعات آزمایشگاهی (آزمایشات XRD"دیفراکسیون اشعه ایکس" و XRF"فلوئورسانس اشعه ایکس"، آزمایشات دانه بندی، گرانولومتری، مورفوسکوپی و تعیین پارامترهای آماری)، انجام پذیرفت. پس از انجام آزمایشات مربوطه، تحلیل مقایسه ای و روش تجزیه وتحلیل داده ها صورت خواهد پذیرفت. در این پژوهش از نقشه های توپوگرافی، نقشه های زمین شناسی، نرم افزارهای رایانه ای ازجمله ENVI و GIS استفاده شد. برای تعیین شدت فرسایش بادی در اراضی منطقه موردمطالعه و تهیه نقشه حساسیت اراضی به فرسایش بادی، با توجه به نمرات به دست آمده در هر یک از واحدهای کاری با رخساره های ژئومورفولوژی و انطباق کلیه اطلاعات موجود با رخساره های فوق الذکر که به عنوان بستر و پایه مطالعات مدنظر قرارگرفته است. نقشه حساسیت اراضی منطقه مطالعاتی به فرسایش بادی و بر مبنای جدول ذکرشده حاصل شده است. این نقشه با مقیاس ۱:۵۰000 تهیه و رقومی شده است.یافته ها: بر اساس نتایج تحقیق، آنالیز نمونه ها در دو کریدور نیاتک و جزینک نشان داد که دانه های کوارتز کم زاویه و پر زاویه بارنگ های مختلف و هم چنین فلدسپات ها، خرده سنگ ها و میکاها در همین نمونه ها مشاهده می شود که این خود دلالت و همسانی و مشابهت نمونه ها دارد. هم چنین مورفوسکوپی نمونه ها حکایت از رفتار آبی و بادی در آن ها دارد، زیرا که این ذرات توسط رود هیرمند و بادهای ۱۲۰ روزه به طور مرتب در یک چرخه بسته دائماً جابجا می شوند؛ بنابراین رسوبات منطقه متأثر از دو محیط آبی و بادی هستند و ویژگی های هر دو محیط در آن ها مشاهده می شود. به طورکلی رسوبات منطقه تقریباً شبیه هم بوده که نشان از محلی بودن ذرات و یکسان بودن منطقه برداشت دارد.

داده های دبی روزانه جریان از پیش نیازهای مدیریت منابع آب هستند، اما امکان اندازه گیری آن در بسیاری از آبخیزهای بالادست وجود ندارد. بر این اساس، مدل سازی هیدرولوژیکی یکی از ابزارهای مهم در برآورد خصوصیات جریان در آبخیزهای بدون آمار است. تخمین پارامتر های ورودی مدل های هیدرولوژیکی در اغلب موارد نیازمند بهینه سازی است. هدف این پژوهش، ارزیابی روش های بهینه سازی و واسنجی خودکار مدل بارش-رواناب SIMHYD در حوزه آبخیز کوزه تپراقی با مساحت 805 کیلومترمربع در استان اردبیل است. داده های دبی، بارش روزانه، تبخیر و تعرق به عنوان ورودی های مدل از سال 2002-2011 برای واسنجی و از سال 2009-2011 برای صحت سنجی در امر شبیه سازی استفاده شدند. روش های واسنجی شامل الگوریتم ژنتیک، تکامل رقابتی جامع، الگوی جستجو، الگوی جستجوی چند شروعه، نمونه گیری تصادفی یکنواخت، روزنبروک، بهینه سازی روزنبروک چند شروعه براساس معیارهای کارایی آماری ارزیابی شدند. نتایج نشان داد که تغییر الگوریتم های بهینه سازی در دقت واسنجی مدل تاثیر قابل توجهی دارد. به طوری که مقدار تابع نش-ساتکلیف برای الگوریتم های مورداستفاده به ترتیب 42/0، 31/0، 55/8-، 38/0، 56/0، 23/0، 24/0 به دست آمد. الگوریتم روزنبروک در مقایسه با سایر الگوریتم های مورد استفاده، از دقت بالایی در واسنجی مدل هیدرولوژیک SIMHYD برخوردار است.

سیلاب از جمله مخاطرات طبیعی است که پیش بینی آن نیازمند ارزیابی پاسخ هیدرولوژیکی حوضه به مقادیر بارش است. با توجه به تنوع مدل های بارش-رواناب، انتخاب مدل مناسب شبیه سازی رفتار هیدرولوژیکی از اهمیت بسیاری برخوردار است. این مطالعه در حوضه ننه کران در استان اردبیل با هدف ارزیابی انواع روش های تبدیل بارش به رواناب سطحی، شامل هیدروگراف واحد مثلثی، مثلثی شکسته، مثلثی متغیر و SCS با مدل هیدرولوژیکی Wildcat5 پرداخته شده است. مقادیر بارش در دوره بازگشت 25 ساله با استفاده از نرم افزار Cumfreq محاسبه شد. پس از استخراج نقشه کاربری اراضی با استفاده از تصاویر ماهواره ای، مساحت هر کاربری در حوضه با نرم افزارArcGIS  محاسبه شده است. در همه روش های تبدیل بارش به رواناب مقادیر بارش، زمان تمرکز ثابت بوده تا بهتر میزان تغییرات در مولفه های هیدروگراف نمایان شود. نتایج نشان داد که روش SCS بیش ترین دبی به مقدار 50/44 مترمکعب بر ثانیه، حداقل زمان تا اوج به مقدار 19/2 ساعت داشته و روش مثلثی متغیر هم از کم ترین میزان دبی اوج برخوردار بوده است. هم چنین روش مثلثی ساده حداکثر زمان تا اوج به مقدار 51/4 ساعت را به خود اختصاص داده که حاکی از تفاوت بسیار زیاد هیدروگراف روش SCS با سه روش دیگر بود. در مجموع روش SCS برای تخمین مولفه های هیدروگراف توصیه می شود، چون از پارامترهای مورفومتریک مانند شیب حوضه و شماره منحنی که تابعی از ویژگی های خاک و پوشش گیاهی حوضه استفاده می کند. در انتخاب روش تبدیل بارش موثر به رواناب باید دقت بیش تری در تخمین شماره منحنی و زمان تمرکز مدنظر قرار گیرد.

در پژوهش حاضر خطر وقوع زمین لغزش در حوضه آبریز زمکان، واقع در استان کرمانشاه، ارزیابی شد. دو مدل ماشین بردار پشتیبان (SVM) و رگرسیون لجستیک برای تهیه نقشه حساسیت زمین لغزش استفاده شد. در راستای اهداف تحقیق، 13 لایه اطلاعاتی شامل ارتفاع، شیب، جهت شیب، عدد ناهمواری ملتون، تحدب سطح زمین، طول دامنه، عمق دره، رطوبت توپوگرافیک، بارش، سازندهای زمین شناسی، فاصله از آبراهه، فاصله از جاده و پوشش گیاهی به عنوان متغیرهای مستقل استفاده شد. حدود 70 درصد پیکسل های لغزشی حوضه به منظور آموزش و 30 درصد برای اعتبارسنجی مدل استفاده شدند. اعتبارسنجی مدل ها با کاربست منحنی ROC صورت گرفت. نتایج نشان دهنده کارایی و دقت بالاتر تابع پایه شعاعی (RBF) مدل SVM برای تهیه نقشه خطر زمین لغزش منطقه است. مساحت زیر منحنی (AUC) تابع پایه شعاعی حدود 951/0 برای آموزش مدل و 944/0 برای آزمون مدل به دست آمد. نتایج بیانگر این است که فاکتورهای شیب با ضریب 28/0، بارش با ضریب 27/0، لیتولوژی با ضریب 26/0 و ارتفاع با ضریب 22/0 کنترل کننده های اصلی وقوع زمین لغزش در سطح حوضه آبریز زمکان هستند. توابع مدل SVM و هم چنین رگرسیون لجستیک نیز اثرات قطعی فاکتورهای انتخابی بر وقوع زمین لغزش را تائید کردند. براساس نقشه پهنه بندی زمین لغزش حدود 35 درصد مساحت حوضه مطالعاتی در کلاس خطرپذیری زیاد و بسیار زیاد قرار گرفته است. پهنه های مذکور عمدتاً در نیمه شرقی حوضه توزیع شده اند. ارتفاع زیاد، غلبه شیب های تند، دریافت نزولات جوی قابل توجه و رخنمون وسیع سازند کژدمی با تناوبی از لایه های آهکی، رسی، مارنی و شیلی مهم ترین دلایل حساسیت بالای این پهنه ها نسبت به زمین لغزش هستند.

زمین لغزش ها جزو مهم ترین مخاطرات ژئومورفولوژیکی در مناطق کوهستانی به شمار می روند. ارزیابی مکانی و تهیه نقشه های خطر راهکاری اساسی در رابطه با مدیریت ریسک زمین لغزش به شمار می رود. در پژوهش حاضر به ارزیابی مکانی و پهنه بندی خطر زمین لغرش در سطح حوضه آبریز زمکان کرمانشاه پرداخته شده است. در این راستا، از 13 فاکتور موثر بر وقوع زمین لغزش شامل ارتفاع، شیب، جهت شیب، عدد ناهمواری ملتون، تحدب سطح زمین، طول دامنه، عمق دره، رطوبت توپوگرافیک، بارش، سازندهای زمین شناسی، فاصله از آبراهه، فاصله از جاده و پوشش گیاهی استفاده شد. به منظور ترکیب و روی هم گذاری فاکتورهای مذکور از توابع تئوری کاتاستروف در بستر سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) استفاده شد. مدل مذکور برای رفع عدم قطعیت های مرتبط با تصمیم گیری و کلاسه بندی داده ها به کار گرفته شد. در مدل مذکور وزن معیارها براساس مکانیسم درونی سیستم تعیین می شود که دارای ماهیت ریاضیاتی است. مدل سازی مبتنی بر توابع تئوری کاتاستروف نشان داد که فاکتورهای شیب با ضریب 3/1، بارش با ضریب 2/1، ارتفاع با ضریب 1/1 و سازندهای زمین شناسی با ضریب 1 مهم ترین متغیرهای مؤثر بر وقوع زمین لغزش در حوضه زمکان هستند. بالغ بر 4/32 درصد مساحت حوضه مطالعاتی در کلاس های با خطرپذیری زیاد و بسیار زیاد قرار گرفت. به دلیل برآیند عوامل موثر مانند ارتفاع، شیب و بارش زیاد و نیز تناوب مارن، آهک رسی و شیل، بخش های مرکزی و جنوبی منطقه از پتانسیل لغزشی بالایی برخوردار می باشند. نتایج بیانگر کارایی مطلوب توابع تئوری کاتاستروف مبتنی بر GIS در تهیه نقشه حساسیت وقوع زمین لغزش است که بر اساس منحنی مشخصه عملکرد سیستم (ROC)، دقت مدل حدود 90 درصد برآورد شده است. در مدل مورد استفاده وزن معیارها بر اساس مکانیسم درونی سیستم تعیین می شود و ضمن قابلیت تکرارپذیری و تعمیم منجر به کاهش عدم قطعیت و نیز ترکیب داده های کمی و کیفی می شود.

هدف از این مطالعه مدل سازی رواناب ماهانه با استفاده از مدل Temez با در نظر گرفتن تاثیرات سناریوهای مختلف تغییر کاربری اراضی بر سیلاب در حوزه آبریز کوزه تپراقی استان اردبیل است. در این مطالعه از تصویر ماهواره ای لندست 8 سنجنده OLI/TIRS، مدل رقومی ارتفاعی (DEM)، داده های بارش، دما و دبی روزانه دوره 10 ساله (1381-1391) استفاده شد. طبقه بندی کاربری اراضی با استفاده از روش نظارت شده ماشین بردار پشتیبان انجام شد و ضریب کاپای 95/0 و صحت کلی 5/97 درصد بدست آمد. علاوه براین، باتوجه به وضعیت موجود کاربری های اراضی، مجاورت کاربری های اراضی و درصد شیب کاربری های اراضی در حوزه مورد مطالعه 10 سناریوی تغییرکاربری اراضی در حوضه ی مورد مطالعه تعریف و تدوین شد. هم چنین، نتایج حاصل از مدل سازی با استفاده از داده های دبی مشاهداتی ایستگاه هیدرومتری کوزه تپراقی واسنجی و اعتبارسنجی شد. مقدار ضریب تبیین برای مراحل واسنجی و اعتبارسنجی به ترتیب برابر با 77/0 و 65/0 بود. نتایج نشان دهنده این بود که اگر تغییرات کاربری های اراضی در حوضه یمورد مطالعه در آینده براساس شرایط تدوین شده در سناریوهای احیاء کاربری اراضی3 (احداث باغ در اراضی کشاورزی آبی)، 4 (احداث باغ در اراضی کشاورزی آبی و احیا مراتع شخم خورده) و5 (احداث باغ در مراتع شخم خورده و کم بازده) باشد، حجم رواناب به میزان 4/3، 3/3 و 1/4 درصد کاهش خواهد یافت. هم چنین، اگر تغییرات کاربری اراضی براساس شرایط تدوین شده در سناریوهای تخریب کاربری اراضی در سناریوی 9 (تبدیل مراتع پرشیب به زراعت دیم) و 10 (تبدیل مراتع کم شیب به اراضی بدون پوشش) باشد، میزان رواناب ماهانه به میزان 24/15 و 5/4 درصد افزایش خواهد یافت.

در حین وقوع خشکسالی هیدرولوژیکی، ضمن عدم نیاز آبی بهره برداران، جریان رودخانه کاهش یافته و کیفیت اکوسیستم رودخانه تخریب خواهد شد. تعیین تغییرات زمانی و مکانی شاخص خشکسالی هیدرولوژیک، امکان برنامه ریزی به منظور استفاده بهینه از آب رودخانه ها فراهم می کند. در این پژوهش، تغییرات زمانی و مکانی شاخص خشکسالی جریان رودخانه ای (SDI) در 28 ایستگاه هیدرومتری استان اردبیل مورد ارزیابی قرار گرفت. مقادیر SDI با نرم افزار DrinC محاسبه و ویژگی های خشکسالی هیدرولوژیک تحلیل و تغییرات مکانی SDI در مقیاس های زمانی 1 ماهه، 3 ماهه، 6 ماهه و سالانه در نرم افزار GIS تعیین شد. مقادیر SDI یک ماهه (خشکسالی های کوتاه مدت) نشان داد که خشکسالی در رودخانه های کم آب بیش تر اتفاق افتاده است. این در حالی است که اکثر ایستگاه های پر آب و کم آب، دوره های ترسالی شدید داشته اند. مقادیر SDI سالانه (بلند مدت) در اکثر ایستگاه های در بین بازه 1-≥SDI≥5/1، قرار داشته که نشان از وقوع خشکسالی ملایم هستند. تغییرات مکانی مقادیر SDI نشان داد که تغییرات مکانی در مقیاس یک ماهه کاملاً متفاوت از مقیاس سالانه است. کم ترین وقوع SDI در ایستگاه های بالادست و رودخانه های جاری در دامنه های سبلان بود. خشکسالی های شدید و خیلی شدید در رودخانه هایی اتفاق می افتد که آبدهی آن کم است. هر اندازه آب دهی رودخانه بیش تر باشد وقوع خشکسالی های شدید کاهش می یابد و ثبات جریان آن از رودخانه هایی با آب دهی کم بیش تر است.

بعد فرکتال نمایه ای قوی و مهم در انعکاس خصوصیات فیزیکی و مورفولوژی رودخانه بوده و ارتباط تنگاتنگی با سایر ویژگی های فیزیکی و هندسی رودخانه ها دارد. در تحقیق حاضر به منظور بررسی وضعیت پیچان رودی رودخانه قره سوی استان اردبیل براساس الگوی فرکتال از روش شمارش جعبه ای استفاده شد، سپس با استفاده از روش همبستگی پیرسون، ارتباط میان پارامترهای مورفولوژیک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج پژوهش نشان می دهد، بعد فرکتال رودخانه قره سو بین 068/2 تا 186/2 متغیر است. حداقل بعد فرکتال در دسته اول و حداکثر در دسته هشتم قرار دارد. بر اساس رابطه معنی داری ضریب تعیین میان تعداد و مساحت دایره های مماس بر پیچان رود با مقادیر 71/0 تا 84/0 می توان گفت که پیچان رودهای مورد مطالعه در بازه مورد مطالعه از رودخانه قره سو از الگوی فرکتالی و خودتشابهی پیروی می کند. مقادیر بعد فرکتالی بازه روستای انزاب- روستای طالب قشلاقی برابر 23/2 محاسبه شد که نشان می دهد این بازه دارای خاصیت خودتشابهی بیش تری است و می تواند دلیلی بر طبیعی بودن بازه مورد نظر باشد و نیز بازه مذکور در یک محدوده دشتی جریان دارد و رودخانه تکامل بیش تری پیدا کرده است. این در حالی است که در بازه روستای طالب قشلاقی-سد سبلان مقدار بعد فرکتالی برابر 85/1 به دست آمد که می تواند به عبور رودخانه از مسیرهایی با شیب بیش تر مرتبط باشد که توسعه مئاندر را محدود نموده است. باید اشاره شود که برخی دخالت های انسانی در مسیر رودخانه و نیز عبور رودخانه از مجاورت اراضی کشاورزی در برخی موارد باعث تغییر در عرض و عمق رودخانه و محدودیت در گسترش مئاندرها شده است.

امروزه کاهش منابع اراضی ناشی از فرسایش خاک، هر ساله خسارات فراوان جانی و مالی را در پی دارد. بنابراین در این پژوهش به منظور برآورد فرسایش خاک و تولیدرسوب با استفاده از روش تجربی پسیاک اصلاح شده (MPSIAC) و بهره گیری از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) در حوضه آبخیز کوزه توپراقی استان اردبیل پرداخته شد. بدین منظور با استفاده از نقشه های پایه و بهره گیری از GIS لایه های اطلاعاتی مورد نیاز تهیه شد. پس از گردآوری، آماده سازی و ورود لایه های اطلاعاتی به محیط GIS و تلفیق این لایه ها میزان رسوب ویژه سطح حوضه بین ۷/۶۹ تا ۰/۷۶ تن در هکتار در سال محاسبه شد. مقدار کل و متوسط فرسایش سالانه خاک حوضه نیز به ترتیب برابر با 0 تا ۵۷/۶۲ و ۱۱/۶۶ تن در هکتار در سال به دست آمد. هم چنین بیش ترین و کم ترین مقدار فرسایش در زیرحوزه ها براساس اولویت بندی مربوط به زیر حوزه های 15 و 36 است که مقادیر آن ها به ترتیب برابر ۲۸/۵۰ و ۲/۸۳ تن در هکتار در سال محاسبه شد. متوسط رسوب تولیدی برای حوضه مورد مطالعه ۳/۱۶ تن در هکتار در سال برآورد شد. اولویت بندی زیرحوزه ها بر اساس میزان فرسایش خاک نشان داد که زیرحوضه 15 و 34، به ترتیب بیش ترین و کم ترین مقدار فرسایش (۲۸/۴۸ و ۲/۸ تن در هکتار در سال) را دارند. بر اساس میزان رسوب، زیرحوضه 16 و 34 به ترتیب بیش ترین و کم ترین مقدار رسوب (۷/۱۶ و ۰/۷۶ تن در هکتار در سال را تولید می کنند. بر اساس نتایج به دست آمده از تحلیل پارامترهای مربوط به فرسایش در مدل MPSIAC، می توان نتیجه گیری کرد که اولویت بندی انجام شده می تواند مبنای تصمیم گیری و مدیریت در کنترل فرسایش و تولید رسوب در نظر گرفته شود

فرسایش خاک یک فرایند ژئومورفیک غالب است که امنیت غذایی را در بخش های وسیعی از کره زمین را تهدید می کند. ویژگی های ژئومورفیک حوضه در هیدرولوژی، فرسایش خاک و تولید رسوب نقش مهمی دارد و می تواند شاخصی از وضعیت فرسایش و رسوبگذاری حوضه باشد. بنابراین هدف از این پژوهش ارتباط شاخص های پوشش گیاهی و ژئومورفیک با مقادیر فرسایش و رسوب در حوضه آبریز کوزه توپراقی است که با بهره گیری از قابلیت های سیستم اطلاعات جغرافیایی جهت استخراج خصوصیات ژئومورفیک حوضه انجام شد. بدین منظور مقادیر فرسایش و رسوب با استفاده از مدل پسیاک اصلاح شده (MPSIAC)، محاسبه شد. هم چنین به منظور استخراج خصوصیات فیزیوگرافی و ژئومورفیک (شامل: رطوبت توپوگرافی TWI، قدرت جریان SPI، شیب SLOPE، انحناء دامنه، انحناء پروفیل و انحناء پلان) زیرحوضه ها، از مدل رقومی ارتفاع با دقت مکانی 30 متر و نیز سایر لایه های مورد استفاده در مدل MPSIAC شامل نقشه های توپوگرافی 1:25000، زمین شناسی 1:100000 و نیز نقشه های موضوعی: خاکشناسی، پوشش گیاهی و تصاویر ماهواره ای، آمار ایستگاه های هواشناسی، باران سنجی مناطق مجاور حوضه آبریز استفاده شد. نتایج نشان داد که که ارتباط میان مقادیر فرسایش و رسوب در زیرحوضه های مورد مطالعه معنی دار است. علاوه براین، مقدار فرسایس و رسوب با مقادیر شیب نیز دارای رابطه ی معکوس و معنی دار هستند. هم چنین میان شیب و نیز شاخص قدرت آبراهه رابطه ی مثبت و معنی دار از نظر آماری وجود دارد. شاخص های مرتبط با انحناء دارای تغییرات اندکی در منطقه مورد مطالعه هستند. اما به دلیل توپوگرافی متنوع منطقه، مقادیر شیب دارای تغییرات قابل توجهی در میان زیرحوزه ها است.

فرسایش خاک جزو مهم ترین فرایندهای ژئومورفولوژیکی سطح زمین به شمار می رود که با دخالت انسان آهنگ پرشتابی به خود گرفته است. این فرایند باعث خسارت های متعدد نظیر از بین رفتن خاک های حاصلخیز، تخریب زیرساخت ها و پر شدن سدها می شود. در ارزیابی فرسایش خاک می بایست فاکتورهای متعددی به صورت ترکیبی و یکپارچه استفاده شوند. در این رابطه، در حوضه های فاقد آمار یا با آمار محدود می توان از مجموعه ای از شاخص های ژئومورفولوژیکی در ترکیب با سایر شاخص ها استفاده کرده و پتانسیل فرسایش را مورد ارزیابی قرار داد. در پژوهش حاضر پتانسیل فرسایش حوضه آبریز فیروزآبادچای واقع در استان اردبیل مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این رابطه از تعداد 13 شاخص عمدتا ژئومورفولوژیکی استفاده شد. به منظور ترکیب و روی هم گذاری لایه ها از منطق فازی در بستر سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) استفاده گردید. نتایج نشان دهنده پتانسیل بالای فرسایش خاک در سطح حوضه آبریز فیروزآباد می-باشد. عوامل متعددی در فرسایش پذیری خاک های حوضه موثرند که در این زمینه می توان به رخنمون وسیع سازندهای آبرفتی کواترنری، مارن های ژیپس دار، لاهار و خاکسترهای آتشفشانی، پوشش گیاهی ضعیف، غلبه شیب های تند، تراکم زهکشی بالا و وجود آبراهه های متعدد، مقادیر بالای عدد ناهمواری و دامنه های طولانی اشاره نمود. در پهنه هایی از حوضه مطالعاتی که چندین فاکتور موثر بر فرسایش از شرایط مساعدی برخوردارند میزان فرسایش تشدید شده است. در این رابطه، می توان به زیرحوضه های مرکزی حوضه مطالعاتی اشاره نمود که به دلیل وجود سازندهای آبرفتی و مارنی، پوشش گیاهی ضعیف، شیب زیاد، تراکم زهکشی بالا و چندین عامل دیگر جزو پهنه های بحرانی حوضه به شمار می روند.

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.

شاخص های بوم شناختی به ابزارهای مهمی برای ارزیابی و پایش منابع طبیعی تبدیل شده اند که درک رابطه بین فعالیت های زیست شناسی و واکنش بوم شناختی برای ساختار آن ها ضروری است. از طرفی، فعالیت های انسانی از طریق تغییرات در تولید رسوب، انتقال و ذخیره سازی تأثیرات قابل توجهی بر تکامل چشم انداز دارند. لذا این امر در مدیریت جامع نگر حوضه ها و اکوسیستم های مختلف بایستی مورد توجه قرار گیرد. بر همین اساس، پژوهش حاضر با هدف ارزیابی ناهمگونی فضایی شاخص آشفتگی هیدرورسوب شناسی (HSDI) در زیرحوضه های سامیان واقع در بخش مرکزی استان اردبیل انجام شد. بدین منظور، ابتدا عوامل انتقال رسوب (ST)، تنش هیدرولوژیکی (HS)، تغذیه آب زیرزمینی (Rec) و پتانسیل فرسایش خاک (SEP) برای 27 زیرحوضه مختلف مورد مطالعه محاسبه شد. در ادامه، وزن دهی این عوامل با استفاده از روش آنتروپی شانون صورت گرفت. سپس با استفاده از میانگین وزنی شاخص آشفتگی هیدرورسوب شناسی (HSDI) محاسبه و پهنه بندی شد. نتایج نشان داد که مقادیر متوسط، حداکثر و حداقل مقدار شاخص HSDI در حوضه سامیان به ترتیب برابر 17/10، 67/45 و 20/0 بوده است. هم چنین، طبق نتایج به ترتیب 67/87، 33/5، 32/5 و 68/1 درصد از مساحت حوضه در طبقات خیلی کم، کم، متوسط و زیاد از سطح آشفتگی دسته بندی شد. زیرحوضه 19 واقع در بخش شمالی، و زیرحوضه های 20 و 21 واقع در بخش مرکزی حوضه سامیان دارای بیش ترین آشفتگی هستند، لذا برای انجام اقدامات مدیریتی در اولویت قرار می گیرند. چارچوب پژوهش حاضر به عنوان ابزاری بالقوه برای حمایت از تصمیماتی که باید بر بهبود مدیریت منابع طبیعی متمرکز باشد، قابلیت کاربرد دارند.

فرسایش عامل اصلی هدررفت منابع آب و خاک و بروز خسارت های محیط زیستی است. پژوهش حاضر با هدف بررسی و مقایسه ی سازندهای زمین شناسی از نظر میزان رواناب، غلظت رسوب و آستانه ی شروع رواناب در آبخیز قره شیران استان اردبیل با استفاده از دستگاه شبیه ساز باران صورت گرفت. پس از برداشت تعداد 45 نمونه، نتایج آنالیز واریانس یک طرفه نشان داد که تفاوت معنی داری بین سازندهای مختلف از نظر میزان رواناب، غلظت رسوب وجود ندارد اما از نظر آستانه ی شروع رواناب دارای تفاوت معنی داری (p Value<0.05) هستند. با مقایسه ی مقادیر متوسط آستانه ی شروع رواناب با استفاده از آزمون دانکن مشخص شد که بیش ترین و کم ترین آستانه ی شروع رواناب به ترتیب با مقادیر 22/8 و 38/2 دقیقه مربوط به سازند Qt2 (پادگانه های آبرفتی جوان) و Qb (گدازه های بازالتی) است. نتایج نشان داد که رابطه ی بین متغیرهای رواناب و رسوب در سازندهای مختلف از نوع عکس و کاهشی و رابطه ی بین آستانه ی شروع رواناب با مقدار رواناب معکوس با ضریب همبستگی 318/0- است و رابطه ی بین آستانه ی شروع رواناب با غلظت رسوب از نوع مستقیم و افزایشی (r=0.327) در سطح اطمینان 5 درصد است. در مجموع می توان گفت که در بیش تر مناطق، سطح سازندهای قدیمی تر با تحول بیش تر در طول زمان، توسط رسوبات و سازندهای کواترنری پوشیده شده است. همین عامل باعث شده است تا بیش تر سازندها رفتاری مشابه از خود نشان دهند در حالی که تفاوت ترکیب و کانی شناسی سازندهای مختلف به اندازه ای است که سبب تفاوت در زمان شروع رواناب شده است.

هدف این پژوهش، ارزیابی تغییرات زمانی-مکانی شاخص های تغییرپذیری دبی جریان رودخانه در حوضه های آبخیز استان اردبیل است. مقادیر شاخص های تغییرپذیری دبی ماهانه ی رودخانه ی شامل شانون، بریلویین، سیمپسون، مک اینتاش، برگر-پارکر، شاخص تغییرپذیری، شاخص ناهمسانی دبی و شاخص تغییرپذیری دبی محاسبه شدند. ضمن ارزیابی تغییرات مکانی، از نمودار سه متغیره برای تعیین ارتباط بین تغییرات دبی سالانه استفاده شد. براساس نتایج میزان تغییرپذیری شاخص ها در مناطق بالادست بیش تر است که با شرایط طبیعی جریان رودخانه و سرعت عکس العمل هیدرولوژیک در بالادست مرتبط است. نتایج نمودار سه متغیره نشان داد که میزان تغییرپذیری شاخص ها در دبی های پایین بیش تر است. همبستگی میان شاخص های تغییرپذیری دبی در نرم افزار R نشان داد که بین شاخص بریلویین و شاخص تغییرپذیری همبستگی (42/0-) وجود دارد و میان شاخص برگر-پارکر و شاخص تغییرپذیری همبستگی مستقیم (91/0) دارند. هم چنین بین شاخص ناهمسان دبی مثبت و شاخص ناهمسان دبی منفی هم همبستگی مستقیم معنی دار (62/0) وجود دارد و ارتباط بین شاخص ناهمسان دبی منفی و شاخص تغییرپذیری دبی همبستگی مستقیم معنی دار (64/0) می باشد. به طور کلی شاخص شانون و سیمپسون، به ترتیب از دسته ابزارهای نظریه ی اطلاعات و چیرگی، نتایج متفاوتی با شاخص های دیگر ارائه داده است.

رودخانه ها دارای اهمیت بسیار بالا از نظر استفاده های انسانی و کارکردهای اکولوژیک هستند. در تحیق حاضر مولفه های جریان محیط زیستی رودخانه خیاوچای در دوره های متوالی 5 ساله تعیین شده است. در این راستا تغییرات مولفه های جریان محیط زیستی رودخانه خیاوچای با استفاده از نرم افزار IHA مشخص شد. بر اساس نتایج، مقادیر جریان های کمینه در دوره اول (1367 تا 1396) بالا بوده است ولی در دوره اخیر (1391 تا 1398) کاهش پیدا کرده است. هم چنین کاهش مقادیر دبی شاخص های جریان های حداکثر و افزایش تعداد روزهای دبی صفر به تعداد 174 روز نیز ناشی از کاهش آبدهی رودخانه بوده است. مقدار مولفه های نرخ اوج گیری و نرخ فروکش در دوره های اخیر افزایش پیدا کرده است. مقادیر شاخص های تداوم جریان کمینه، و فراوانی جریان کمینه در رودخانه خیاوچای افزایش داشته است. بر اساس تغییر مقادیر شاخص پراکندگی جریان، وقوع جریان های شدید و یا بسیار کم در رودخانه به دلیل کاهش جریانهای کمینه و افزایش دبی های سیلابی تشدید شده است. بدر دوره های ابتدایی رژیم جریان رودخانه طبیعی بوده و در ایام سال با دبی بالاتر از 01/0 مترمکعب درثانیه جریان داشته است، درحالی که، در دوره 7 ساله اخیر کاهش پیدا کرده و به میزان 001/0 مترمکعب درثانیه رسیده است. براساس تغییرات تداوم جریان در دوره های اخیر تداوم رودخانه به 50 الی 60 درصد ایام سال با دبی بسیار کم تغییر پیدا نموده است. در مجموع می توان گفت که تغییر مولفه های محیط زیستی جریان در راستای کاهش دبی و افزایش روزهایی با دبی صفر بوده است که می تواند ناشی از کاهش بارندگی و وقوع خشکسالی ها باشد.