مهدی وفاخواه

رودخانه ها یکی از منابع اصلی آب مصرفی می باشند، برای مدیریت بهتر این منابع اطلاع از روند دبی آنها و عوامل ایجادکننده ی این روند ضروری می باشد. این تحقیق با هدف تحلیل روند بارندگی و دبی در حوزه ی آبخیز کشف رود که یکی از حوضه های کم بارش در شمال شرق ایران است، در 13 ایستگاه هواشناسی و هیدرومتری در دوره ی آماری بین سال های 1351 تا 1385 انجام گرفت. در این تحقیق برای ارزیابی بود یا نبود روند از آزمون ناپارامتری من- کندال و برای میزان بزرگی آن از آزمون سن استفاده شد. نتایج تحلیل بارندگی و دبی نشان داد بارندگی در فصل پاییز در اکثر ایستگاه ها افزایش یافته است. به طوری که در 9 ایستگاه روند افزایشی بوده است. از طرف دیگر بارندگی در فصل بهار در 10 ایستگاه از مجموع 13 ایستگاه روند کاهشی را نشان می دهد. در فصول زمستان و تابستان تقریباً تعداد ایستگاه های دارای روند افزایشی و کاهشی برابر است. در بررسی روند داده های سالانه ی بارندگی و دبی مشاهده شد که از مجموع 13 ایستگاه مورد مطالعه در حوزه ی آبخیز کشف رود، 5 ایستگاه روند افزایشی و 8 ایستگاه روند کاهشی در داده های بارندگی نشان دادند. ولی در داده های دبی در هیچ یک از ایستگاه ها روند افزایشی مشاهده نشد. به طوری که دبی در دو ایستگاه بدون روند و در مابقی ایستگاه ها دارای روند کاهشی بود. این به احتمال زیاد به علت افزایش برداشت و استفاده از آب رودخانه هاست. با افزایش جمعیّت نیاز به استفاده از آب رودخانه ها نیز افزایش یافته است. در نتیجه انسان با ایجاد سد و زیر کشت بردن زمین های کشاورزی بیشتر سعی در بهره وری و مهار بیشتر آب های جاری نموده است.

از آنجا که بخش کشاورزی بزرگ ترین بخش مصرف کننده منابع آب شیرین کشور است، یکی از علل اصلی خشک شدن دریاچه ارومیه را نیز می توان به توسعه ناپایدار فعالیت های کشاورزی مربوط دانست. به همین جهت، جا دارد که راهکارهای احیای آن عمدتاً بر مدیریت آب مصرفی بخش کشاورزی متمرکز شوند و به نظرمی رسد که یکی از این طرح ها، تغییر الگوی کشت و استفاده از گونه های با نیاز آبی کمتر به جای گونه های پرمصرف تر باشد. لذا در پژوهش حاضر تلاش شده است با استفاده از مفهوم PES، ابتدا راهکار تغییر الگوی کشت در قالب استفاده از گندم و جو به جای گونه های چغندرقند، یونجه، ذرت و گوجه فرنگی به بهره برداران پیشنهاد شود، سپس نتایج به دست آمده از نظر اقتصادی ارزیابی گردد. منطقه مورد مطالعه در پژوهش حاضر، حوزه آبخیز سیمینه رود است. برای این منظور از روش تلفیقی مصاحبه و پرسش نامه جهت جمع آوری اطلاعات موردنیاز استفاده شد. یافته های این مطالعه نشان داد که چنین پیشنهادی در زمان انجام مطالعه (1393) از مقبولیت کافی بین بهره برداران برخوردار بوده و در صورت توفیق در جلب پشتیبانی مالی دولت، امکان اجرای موفق آن وجود خواهد داشت. ارزیابی اقتصادی طرح نشان می دهد که نسبت منفعت به هزینه طرح جایگزینی گندم به جای چهار گونه مورد بررسی 12/2 و برای جایگزینی جو 06/2 است. بنابراین با توجه به قابلیت اجرایی این طرح، پیشنهاد می شود با جداسازی ردیف بودجه مشخص، ضمن اجرای این راهکار در تمام زیرحوضه های دریاچه ارومیه، میزان کاهش درآمد بهره برداران -که در صورت اجرای طرح تغییر الگوی کشت اتفاق می افتد- پرداخت شود. طبقه بندی JEL: Q51, Q57

یکی از راه کارهای اساسی برای کنترل و کاهش اثرات مخرب سیل، شناسایی مناطق سیل گیر در حوزه های آبخیز است. پهنه بندی سیل یکی از بهترین روش ها برای برنامه ریزی و شناسایی مناطق تحت تاثیر سیل می باشد. بدین منظور در حوزه آبخیز خرم آباد واقع در استان لرستان با معرفی شرایط مرزی جریان، دبی حداکثر لحظه ای با دوره بازگشت های مختلف، مقاطع عرضی و فاصله آنها و ضریب زبری مانینگ برای هر مقطع به مدل هیدرولیکی  HEC-RAS، این مدل اجرا و نیم رخ سطح آب در دوره های بازگشت مختلف سیل به دست آمد. نتایج حاصل از پهنه بندی نشان داد که پهنه سیل مربوط به دبی با دوره بازگشت دو ساله با 125/145 مترمکعب بر ثانیه مساحتی برابر با  63/8 کیلومتر مربع و پهنه سیل مربوط به دبی با دوره بازگشت 100 ساله با 781/553 مترمکعب بر ثانیه مساحتی برابر با  10 کیلومتر مربع در منطقه تحت تاثیر قرار می دهد. به طوری که سیل  با دوره بازگشت 100 سال حدوداً 4/4 کیلومتر مربع از اراضی دیم واقع در محدوده، 4/2 کیلومتر مربع از اراضی مرتعی، سطحی نزدیک به 4/1کیلومتر مربع از اراضی مسکونی، 6/1 جاده و 2/0 از اراضی رهاشده را تحت تاثیر قرار می دهد. به همین ترتیب برای سایر دوره بازگشت ها نیز مشاهده شد که بیشترین سطح درگیر سیل به ترتیب به اراضی زراعی دیم، مراتع، جاده، اراضی مسکونی و زمین های رهاشده مربوط می شود.

به منظور بررسی تأثیر تغییرات اقلیم آتی در تبخیر و تعرق واقعی و آب موجود در خاک در محدوده حوضه تالار واقع در بخش مرکزی استان مازندران، سال آبی 2003 2004 تا 2006 2007 به مدت چهار سال برای واسنجی و سال آبی 2008 2009 تا 2009 2010 به مدت دو سال برای اعتبارسنجی مدل SWAT درنظر گرفته شد. بدین منظور، از مدل 5 LARS-WG، که یکی از مشهورترین مدل های مولد داده های تصادفی وضع هواست، برای تولید سری- سناریو های مختلف مربوط به IPCC (کمیسیون بین الدول تغییر اقلیم مربوط به سازمان ملل متحد) جهت پیش بینی دما و بارش آتی استفاده شد. پس از تغییر دما و بارش روزانه برای ایستگاه های یادشده، این مقادیر تغییریافته به مدل SWAT وارد و مدل یک بار دیگر اجرا شد. بر طبق یافته های این پژوهش، میانگین روزانه (به سال) تبخیر و تعرق در همه دوره های واسنجی و اعتبارسنجی دارای افزایشی کلی در همه این دوره هاست و تبخیر و تعرق در بیشتر ماه های آتی بیش از وضعیت امروزی خواهد شد. در مورد آب موجود در خاک نیز، بررسی ها نشان دهنده روند نامنظم در مقدار کاهش و افزایش آب خاک بوده است.

مئاندرها از شاخص های مهم تغییرات محیطی به شمار می آیند. تحقیق حاضر به منظور بررسی تغییرات برخی از پارامترهای مئاندر در رودخانه کارون با استفاده از تصاویر ماهواره لندست سال های 1368 و 1384 به کمک سنجش از دور صورت گرفته است. در این تحقیق پارامترهای مورفولوژیکی 20 مئاندر در بازه ای به طول 128 کیلومتر از رودخانه کارون پس از تهیه نقشه کاربری اراضی برای هر دوره تعیین گردید. نتایج حاصل از مقیاس میانگین t جفتی نشان داد که پارامترهای عرض جریان و طول گردن مئاندر اختلاف معنی داری طی دوره مطالعاتی از خود نشان داده اند. نتایج همبستگی اسپیرمن حاکی از آن بود که تغییرات در پارامترهای مئاندر به شدت به یکدیگر وابسته اند؛ به طوری که همبستگی معنی داری بین تغییرات ضریب خمیدگی با شعاع انحنا، طول جریان و طول محور مئاندر و نیز میان تغییرات شعاع انحنا با طول جریان، طول محور مئاندر، طول گردن مئاندر و عرض جریان وجود دارد. از سوی دیگر همبستگی معنی داری بین تغییرات عرض جریان با پارامترهای طول جریان و طول محور مئاندر و طول جریان با محور مئاندر مشاهده می شود. از دلایل اصلی تغییرات پارامترهای مورد نظر می تواند تغییر در رژیم هیدرولوژیکی و اکولوژیکی منطقه باشد، به طوری که در طی دوره مطالعاتی، حریم رودخانه در اثر تجاوز افراد به منظور کشاورزی و تصاحب زمین به دشت تغییر یافته و دچار آسیب شده است.

با توجه به اینکه الگوریتم های متنوعی برای طبقه بندی تصاویر ماهواره ای در سنجش از دور توسعه یافته اند، انتخاب الگوریتم مناسب طبقه بندی در دستیابی به نتایج صحیح نقش بسیاری ایفا می کند. به همین منظور در پژوهش حاضر، با مقایسه کارآیی صحت طبقه بندی دو الگوریتم حداکثر احتمال و ماشین های بردار پشتیبان، الگوریتم دقیق تر تعیین، و از آن برای بررسی روند تغییرات کاربری اراضی استفاده شد. تحقیق حاضر در حوزه آبخیز سیمینه رود و با استفاده از تصاویر سنجنده های TM، ETM + و OLI انجام گرفت. نتایج تحقیق نشان داد که الگوریتم ماشین بردار پشتیبان، درمقایسه با الگوریتم حداکثر احتمال، تصاویر ماهواره ای را بهتر طبقه بندی کرده است و از میان کرنل های ماشین بردار، کرنل تابع پایه شعاعی (RBF) کارآیی بهتری داشته است. بنابراین، از الگوریتم ماشین بردار پشتیبان با کرنل تابع پایه شعاعی برای تهیه نقشه کاربری اراضی دوره های مورد بررسی و تغییرات کاربری استفاده شد. بررسی روند تغییرات کاربری اراضی، با استفاده از این کرنل، مشخص کرد که در طی دوره های بررسی شده، مساحت کاربری های زراعت آبی از 30.535 هکتار به 67.210 هکتار، زراعت دیم از 79.909 هکتار به 123.383 هکتار و مناطق مسکونی از 474 هکتار به 1934 هکتار افزایش یافته است درحالی که مراتع از 259.811 هکتار به 178.398هکتار، و منابع آب از 240 هکتار به 41 هکتار روند کاهشی دارند.

در فرهنگ بین المللی، سیلاب به جریان آب با دبی بالا گفته می شود که طی آن آب بالا آمده و زمینهای اطراف را که معمولاً زیر آب نیستند غرقاب می کند و به تبع آن مخاطراتی را به همراه خواهد داشت. از دیر باز به علت وجود شرایط مناسب، اکثر فعالیت های اقتصادی و اجتماعی در این گونه مناطق صورت می گیرد. لذا در این مناطق تعیین میزان پیشروی سیلاب و ارتفاع آن نسبت به رقوم سطح زمین با توجه به دبی سیلاب با دوره های برگشت مختلف که تحت عنوان پهنه بندی سیلاب صورت می گیرد حائز اهمیت فراوانی است. در این راستا، رودخانه چشمه کیله شهرستان تنکابن دارای پهنه های وسیع حاشیه رودخانه می باشد و اکثر فعالیت های اقتصادی و اجتماعی در آن صورت می گیرد که با توجه به شرایط طغیانی و سیل های اتفاق افتاده، برای پهنه بندی خطر سیلاب انتخاب شد. در این تحقیق ابتدا مقاطع عرضی با استفاده از نقشه توپوگرافی با مقیاس 1:1000 در محیط Arc/GIS و الحاقیه HEC-GeoRAS استخراج شدند. سپس خروجی های حاصل از HEC-GeoRAS به نرم افزار هیدرولیکی HEC- RAS وارد شد. در مدل HEC-RAS، با وارد کردن ضرایب زبری مانینگ، دبی سیل با پنج دوره بازگشت 2، 5، 10، 25، 50 و 100 ساله مدل اجرا شده، پروفیل سطح آب در مسیر جریان برآورد شده و با استفاده از اطلاعات خروجی این نرم افزار پهنه سیل گیر برای دوره برگشت های مختلف در سیستم اطلاعات جغرافیایی ترسیم شد. نتایج بدست آمده در این تحقیق نشان داد که هر چه دوره بازگشت طولانی تر شود سطح وسیع تری از اراضی تحت تاثیر سیل قرار می گیرد. همچنین بیشترین سطح سیلابی مربوط به اراضی زراعی به وسعت 24/6 هکتار می باشد و بعد از آن اراضی مسکونی با وسعت 94/3 هکتار، جنگلی 92/2 هکتار و باغی 8/0 هکتار می باشد.

با توجه به اهمیت داده های هواشناسی و وجود محدودیت داده برداری در ایستگاه های زمینی، فنّ سنجش از دور می تواند نقش مهمی در تهیه این داده ها ایفا کند. هدف از این پژوهش ارزیابی کمّی دمای سطح زمین (LST) حاصل از تصاویر سنجنده مادیس، برای تخمین دمای هوای بیشینه و کمینه روزانه در حوضه آبخیز طالقان است. برای این منظور، داده های دمای هوای بیشینه و کمینه روزانه سه ایستگاه هواشناسی زمینی و مقادیر LST روز و شب و NDVI سنجنده مادیس، متعلق به دوره زمانی 2009 تا 2015، دریافت و تهیه شد. سپس با استفاده از روش رگرسیون خطی چندگانه، بین هریک از متغیرهای مؤثر و دمای هوای بیشینه و کمینه روزانه در ایستگاه های زمینی، ارتباط برقرار شد. نتایج نشان داد که بین دمای هوای بیشینه و کمینه روزانه در ایستگاه های زمینی، با LST روز و شب و NDVI حاصل از سنجنده مادیس، همبستگی معنی داری وجود دارد؛ بنابراین از این متغیر ها در روابط رگرسیونی استفاده شد. نتایج حاصل از اعتبارسنجی نشان داد روابطی که با همه متغیرهای مؤثر ایجاد شده است بیشترین صحت را دارد؛ به طوری که بهترین مدل در تخمین بیشینه دمای هوای روزانه، دارای مقادیر ، NSE و RMSE، به ترتیب 75/0، 75/0 و C ˚ 7/4+ و درمورد کمینه دمای هوای روزانه، به ترتیب 71/0، 71/0 و  C ˚ 9/2+ است؛ ازاین رو می توان با تبدیل دمای سطح زمین حاصل از تصاویر سنجنده مادیس، دمای هوا را با دقت بالا در مقیاس روزانه و ماهیانه، برای استفاده در پژوهش های گوناگون، تخمین زد.