هیدروژئومورفولوژی

امروزه پدیده ی سیل یکی از پیچیده ترین رخداد های مخاطره آمیز است که بیش از سایر بلایای طبیعی دیگر، همه ساله در نقاط مختلف دنیا منجر به ایجاد خسارت های جانی و مالی و تخریب اراضی کشاورزی می شود. به دلیل سیل خیز بودن حوضه ی کرگانرود، بررسی و پهنه بندی خطر وقوع سیل در این حوضه ضروری به نظر می رسد. لذا در این تحقیق ابتدا متغیرهای تأثیرگذار در وقوع سیل نظیر: شیب، زمین شناسی، پوشش گیاهی، خاک، میزان بارندگی و رتبه بندی آبراهه ها، مورد بررسی قرار گرفته و به صورت لایه های اطلاعاتی وارد نرم افزار جی آی اس شده اند. سپس به هر یک از متغیرها براساس درجه ی اهمیت آنها طبق نظر کارشناسان مرتبط، امتیازاتی داده شده است. نهایتاً با تلفیق لایه های مذکور و تجزیه و تحلیل آنها نقشه ی پهنه بندی خطر وقوع سیل با چهار پهنه ی خطر تهیه شده است که شامل: 1- احتمال وقوع زیاد، نسبتاً زیاد، متوسط و کم می باشد. با توجه به نقشه ی پهنه بندی وقوع سیل، پهنه ی با احتمال وقوع زیاد، 86/18 درصد (53/113 کیلومترمربع)، پهنه هایی با احتمال وقوع نسبتاً زیاد، 68/35 درصد (90/215 کیلومترمربع)، پهنه هایی با احتمال وقوع متوسط، 66/29 درصد (29/179 کیلومترمربع) و پهنه هایی با احتمال وقوع کم، 80/15 درصد (58/94) از سطح حوضه را شامل می شوند. نتایج تحقیق نشان می دهد که حوضه ی مورد مطالعه به دلیل برخورداری از متوسط بارندگی سالانه ی 7/1058 میلی متر، شیب زیاد، سازند های نسبتاً نفوذناپذیر و همچنین به دلیل داشتن شکلی دایره وار از قابلیت سیل خیزی نسبتاً زیادی برخوردار می باشد.

مطالعات و بررسی ویژگی های فیزیکی و مورفولوژیکی رودخانه ها از جمله ی اولین و مهم ترین اقدامات در طراحی و اجرای طرح های هیدرولوژیکی به شمار می آید. از اهداف پژوهش حاضر بررسی مشخصه های فیزیکی حوضه ی آبریز تروال و ویژگی های هیدرولوژی، هیدروگرافی و هیدروژئومورفولوژی آن با استفاده از روش های آماری و نرم افزاری جهت نیل به اطلاعات مناسب برای برنامه ریزی ها و اجرای طرح های عمرانی و آبخیزداری می باشد. رودخانه ی تروال از زیرحوضه های دریای خزر بوده که مساحت حوضه ی آبریز آن تا محل تلاقی آن با رودخانه ی قزل اوزن 6955 کیلومترمربع می باشد. با توجه به آمارهای موجود بین سال های 90-1350 میانگین دمای سالانه ایستگاه های هواشناسی و سینوپتیک حوضه ی 5/12 درجه ی سانتی گراد و بارش سالانه 352 میلی متر است که نشان دهنده ی نیمه خشک بودن شرایط اقلیمی حوضه می باشد. محاسبات صورت گرفته نشان می دهد که تراکم شبکه زهکشی در این حوضه کم بوده و تعداد آبراهه ها در واحد سطح اندک می باشد. با توجه به اینکه سطح حوضه ی مورد مطالعه دارای پوشش گیاهی تنک و در مواردی نسبتاً متراکم است، ضریب رواناب 35/0 درصد، زمان تأخیر حوضه 65/1 ساعت، و زمان تمرکز آن 75/2 ساعت است. نتایج به دست آمده مؤید آن است که تحت تأثیر عواملی مانند میزان بارندگی، شیب کم حوضه، رسوبات دانه ریز منفصل و نفوذ زیاد، میزان رواناب حوضه بسیار ناچیز بوده و بارندگی در این منطقه به سرعت فروکش می کند به همین دلیل میزان فرسایش پذیری خاک در این حوضه بسیار اندک و قابل کنترل می باشد. به علاوه منحنی تغییرات دبی سیل با گذشت زمان انحنای ملایمی دارد که حاکی از مصونیت نسبی حوضه در مقابل خطر سیل است.

محل استقرار سکونتگاه ها و سایر تأسیساتی که انسان ایجاد می کند، در بسیاری از موارد تحت تأثیر عوامل محیطی به ویژه ژئومورفولوژی و زمین شناسی است. امروزه به تبع رشد جمعیت، توسعه ی ساخت و سازها اجتناب ناپذیر است و تأثیر نامطلوب نیازهای بشر بر روی زمین و همچنین بهره برداری از مناطق اطراف شهرها و روستاها برای خانه سازی و تأسیسات اقتصادی و صنعتی گسترشی روزافزون می یابد. در این بین، کثرت عوامل ژئومورفولوژیک و پویایی و دینامیسم محیط طبیعی، گاه امکان ارزیابی یکجای کلیه ی عوامل را جهت بازشناسی بهترین مکان برای جایگذاری عناصر توسعه، با مشکل مواجه می سازد. لذا بهره گ یری از شیوه های کارآمد ارزیابی از مهم ترین اقدامات در راستای برنامه ریزی بهتر خواهد بود. بر همین اساس تحقیق حاضر در پی آن است تا با استفاده از روش اولویت بندی TOPSIS - که یک روش تصمیم گیری قوی و تکنیکی بر اساس نزدیکی به جواب ایده آل است- به مکانیابی بهترین مکان از نظر ساختار طبیعی و ژئومورفولوژیک، جهت توسعه ی آتی شهر ارومیه بپردازد. در این پژوهش، با ورود لایه های اطلاعاتی منطقه به محیط ARC GIS و بر اساس مؤلفه توپوگرافی که مهم ترین محدودیت مورفولوژیک شهر ارومیه به شمار می آید، سه سایت جهت توسعه مناسب تشخیص داده شد که سایت های پیشنهادیآ با استفاده از مؤلفه های طبیعی و مورفولوژیک از طریق تکنیک های ANTROPY فازی (جهت وزن دهی به شاخص ها) و TOPSIS (جهت اولویت بندی سایت ها) مورد ارزیابی قرار گرفت. براساس یافته های تحقیق، سایت ج در بخش شرقی شهر با ضریب CI معادل 76877/0 به عنوان بهترین محل جهت توسعه ی آتی شهر ارومیه در نظر گرفته شده است.

شناسایی رفتار بارش از مهم ترین اصول برنامه ریزی های محیطی به شمار می رود. چرا که رفتار بارش در بلندمدت راه را برای برنامه ریزی های محلی و منطقه ای هموار می نماید. پژوهش پیش رو با هدف پیش آگاهی مدیریت سیلاب در حوضه ی آبریز هراز واقع در جنوب استان مازندران انجام شده است. بدین منظور از تحلیل روند و تکنیک تحلیل طیفی استفاده شده است. داده های بارش مورد نیاز در بازه ی زمانی 2007-1951 از  پایگاه داده ی بارش آفرودیت اخذ شده است. نتایج نشان داد که ضریب تغییرات بارش در سطح حوضه در ماه های گرم سال نسبت به دوره ی سرد سال بیشتر بوده است. همچنین با توجه به آماره های پراکندگی به دست آمده، بزرگ ترین خوشه های بارش در حوضه ی آبریز هراز در فصل زمستان ایجاد می شوند که نشان دهنده ی نظم نسبی بارش در منطقه ی مورد مطالعه می باشد. تحلیل طیفی مشاهدات بارش، حاکی از وجود چرخه های سینوسی معنی دار 2-3، 5-3، 5-11 و 11 سال به بالا در منطقه ی مورد مطالعه است. وجود این چرخه ها را می توان به تأثیر عوامل کلان مقیاس جوی- اقیانوسی نسبت داد. شیب خط روند به دست آمده برای بارش سالانه ی حوضه ی آبریز هراز 67/7 میلی متر بر دهه به دست آمد. مهم ترین ساز و کاری که می توان بر اساس آن با وجود روند افزایشی دما، مقادیر مثبت بارش را در حوضه ی آبریز هراز توجیه نمود، ساز و کار «مرطوب ترشدن گرم تر» است که بر اساس آن هر چه دمای سطحی منطقه بالاتر باشد، مقدار بارندگی بیشتر است.

حساسیت دامنه ها نسبت به فرسایش آبکندی در محدوده های مختلف جغرافیایی و شرایط اقلیمی حاکم، بسیار متفاوت است. در دامنه های کوهستان های نیمه خشک، تلف شدن خاک در اثر انواع فرسایش، به ویژه فرسایش آبکندی در اثر رواناب های جاری در سطوح شیب دار، از جدی ترین مسائل ژئومورفولوژیکی، هیدرولوژیکی، انسانی و از عمده ترین معضلات زمین های تحت کشت در بخش های مرتفع حوضه ها در دهه های اخیر محسوب می شود. در زیرحوضه ی آتش بیگ (در موقعیت جغرافیایی  ' 00 °37 ° تا '20 °37 عرض ش مالی و '45 °46 تا '15 °47 طول شرقی قرار گرف ته است) آبکندها- به عنوان یکی از اشکال مهم حاصل از فرسایش تسریع ش ده در شیب های نسبتاً تن د در دامنه های متشکل از سازندهای مستعد به فرسایش تشکیل و با توجه به تراکم آبکندهای تشکیل شده، می توانند مواد  دامنه ای را در زمان کوتاهی به پای دامنه ها منتقل سازند. در این مقاله سعی شده است با استفاده از روش های کمّی و به کارگیری روابط تجربی (E,Tr,Dg,...) فرسایش و میزان خاک تلف شده از یک خندق مجزا برآورد شده است. در ابتدا با استفاده از ضریب هیدروترمال (HTK) استعداد منطقه برای ایجاد خندق ها بررسی و سپس با استفاده از روابط متناسب، ویژگی های رواناب ها از نظر زمان جابجایی به صورت کمی بررسی شد و میزان رسوب حاصل از یک خندق مجزا برآورد گردید (Dg). ن تایج حاصل این بررسی ها حاکی از این است که ش دت فرسایش آب کندی در بخش های مختلف حوضه ی آتش بیگ متفاوت است. در قسمت های میانی حوضه شدت فرسایش بیشتر از سایر بخش های حوضه مشاهده می شود. نتایج حاصل از به کارگیری HTK نشان می دهد که در حدود پنج ماه از سطح حوضه ی مورد مطالعه از نظر پارامترهای اقلیمی برای ایجاد آبکندهای عمیق مساعد می باشد. با توجه به نتایج حاصل از به کارگیری رابطه ی آستانه ی فرسایش در حوضه ی آتش بیگ، می توان گفت که میزان فرسایش در بیشتر بخش های حوضه از خط آستانه بسیار بیشتر است.

دو پارامتر مهم در هیدرولوژی و منابع آب، دما و بارش هستند. تأثیر تغییر اقلیم بر روی این دو پارامتر موضوع بسیاری از مطالعات بوده است که مدل های گردش عمومی جو یکی از بهترین روش ها برای برآورد این تأثیرات به شمار می روند. در مطالعات تغییر اقلیم لحاظ نکردن عدم قطعیت های موجود در مراحل مختلف ارزیابی اثرات تغییراقلیم سبب کاهش قطعیت و اطمینان به خروجی های نهایی سیستم خواهد شد. در این مطالعه به منظور بررسی و تحلیل اثرات تغییر اقلیم بر روی دما و بارش حوضه ی شهرچای ارومیه و همچنین لحاظ کردن عدم قطعیت مربوط به مدل های گردش عمومی جو و سناریوهای موجود ابتدا خروجی شش مدل گردش عمومی جو تحت سه سناریوی A2, A1B و B1 با مدل آماری LARS-WG ریزمقیاس شدند، سپس برای بررسی عدم قطعیت مدل ها و سناریوها، از طریق مقایسه ی خروجی مدل ها در دوره ی آتی با دوره ی پایه به صورت ماهانه توسط شاخص های آماری ضریب تعیین (R2) و خطای جذر میانگین مربعات (RMSE)، بهترین مدل و سناریو برای تولید داده های دما و بارش دوره 2030-2011 انتخاب شد. در نتیجه برای تولید بارش از مدل HADCM3، تحت سناریوی A1B و برای تولید دما نیز از مدل MPEH5 ، تحت سناریوی A2 استفاده شد. نتایج این مطالعه نشان داد که بارش دوره ی آتی 9 میلی مترکاهش خواهد یافت و این در حالی است که دمای حداقل 05/1 و دمای حداکثر 87/0 درجه ی سانتی گراد افزایش خواهد یافت. نکته ی قابل توجه بر هم خوردن توزیع زمانی بارش و افزایش دما است که احتمالاً تبعات منفی آن بیش از کاهش بارش خواهد بود.

تخمین رواناب در حوضه های آبخیز فاقد آمار همواره مورد توجه محققان و سازمان های مرتبط در مطالعه ی بسیاری از پروژه ها بوده است. پژوهش حاضر با هدف بررسی دقت و کارآیی مدل های زمان-سطح و آبنمود واحد لحظه ای کلارک در تخمین آبنمود خروجی حوضه های فاقد آمار صورت گرفته است. محل مطالعه ی حو ضه ی آبخیز کسیلیان انتخاب گردید. ابتدا با استفاده از نقشه ی توپوگرافی منطقه ی مورد مطالعه و نرم افزار ArcGIS نمودار زمان-سطح تهیه گردید. سپس با استفاده از داده های باران نگار و انتخاب رگبار مناسب، آبنمود سیل مربوط به هر رگبار با کمک مدل زمان-سطح به دست آمد و نتایج با آبنمودهای ثبت شده ی مربوطه در خروجی حوضه مقایسه شد. سپس با اعمال ضریب ذخیره، آبنمود واحد لحظه ای کلارک به منظور بازسازی آبنمود واحد مشاهده ای در خروجی حوضه ی آبخیز کسیلیان به دست آمد. محاسبه ی ضریب ذخیره با استفاده از روش های ترسیمی، کلارک، لینزلی، میشل، جانستن و کراس، ایتن، هویت و لانگبین، ناش، کارتر، مورگان و جانسن و بل انجام گرفت. در نهایت برای مقایسه ی نتایج به دست آمده از شاخص های جذر میانگین مربعات خطا، میزان انحراف از دبی اوج، ضریب کارآیی و خطای نسبی دبی اوج، زمان تا اوج و زمان پایه استفاده گردید. نتایج نشان داد روش ترسیمی در محاسبه ی ضریب ذخیره از دقت بالاتری برخوردار است و مدل کلارک نیز نتایج بهتری نسبت به مدل زمان-سطح ارائه کرد که نشان دهنده ی اثر ضریب ذخیره در روندیابی سیلاب در حوضه ی آبخیز جنگلی کسیلیان می باشد. لذا می توان از این روش برای محاسبه ی آبنمود ناشی از رگبار در حوضه های بدون آمار استفاده کرد.

هدف از این مقاله تعیین روند و بررسی ارتباط سری های زمانی بلندمدت تراز سطح آب دریاچه ی ارومیه و دیگر پارامتر های هیدروکلیماتولوژیکی حوضه ی شامل بارش، رواناب، دما و رطوبت نسبی، در مقیاس های ماهانه، فصلی و سالانه با استفاده از آزمون من-کندال و تبدیل موجک گسسته است. آزمون من -کندال و من-کندال دنباله ای برای ترکیب های مختلف زیر سری های حاصل از تبدیل موجک گسسته، جهت تعیین زیر سری زمانی جزئی که مسئول اصلی تولید روند در سری های زمانی است، مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد در سری های زمانی پارامتر های هیدروکلیماتولوژیکی در مقیاس ماهانه، تناوب 8 ماهه اصلی ترین تناوب در تولید روند است. بعلاوه نتایج حاکی از روند منفی قابل ملاحظه ای در مقیاس های مختلف از سری های زمانی سطح آب دریاچه و رواناب است و سری های زمانی بارش، دما و رطوبت نسبی در حالت کلی روند های چشمگیری نداشته اند. از نتایج این تحقیق چنین برمی آید که در سال های اخیر کاهش روند در سری زمانی رواناب نقش اساسی را در خشکی دریاچه ارومیه ایفا کرده است. همچنین براساس نتایج آزمون من-کندال دنباله ای، از سال 1377 به بعد، یک روند کاهشی قابل ملاحظه ای در هر دو سری زمانی سطح آب و رواناب در مقیاس ماهانه دیده می شود. در نهایت روش تحلیل روند سن (Sen) به کار رفته، نتایج به دست آمده از روش آزمون من-کندال بر پایه موجک را تأیید کرد.