هیدروژئومورفولوژی

بررسی پادگانه های رودخانه ای از عمده ترین مباحث مربوط به ژئومورفولوژی رودخان ه ای می باشد؛ ازاین رو به عنوان یکی از لندفرم های محیط های آبرفتی و میراثی از چینه شناسی، به منظور درک زمان تکتونیکی و آب و هوایی به طور گسترده توسط ژئومورفولوژیست ها مورد بررسی قرار می گیرد. رودخانه ی قزل اوزن به عنوان یکی از طویل ترین سیستم های رودخانه ای، به عوامل لیتولوژیکی و تکتونیکی به خوبی پاسخ داده است. بر این اساس به کمک نقشه های توپوگرافی 1:50000 و زمین شناسی 1:100000 منطقه و استفاده از نرم افزارهای رایانه ای مانند Arc GIS -Global Mapper و Excel پادگانه های این رودخانه از نظر لیتولوژی به بازه های مارنی، متبلور و کنگلومرایی و از نظر لیتولوژی و تکتونیک، مسیر رودخانه به هشت بازه تقسیم شد و نیمرخ عرضی پادگانه های هر بازه، تفسیر گردید. نتایج نشان داد که از بین لیتولوژی پادگانه های قزل اوزن (مارن، متبلور و کنگلومرا) پادگانه های مارنی نامتقارن تر و پادگانه های متبلور، در مناطق فاقد حرکات زمین ساختی، متقارن تر هستند. در مناطق فاقد حرکات تکتونیکی، یا مناطقی با حرکات تکتونیکی یکسان در دو طرف ب ستر با لیتولوژی مقاوم، پادگان ه های متقارن ای جاد ش ده و در م کان هایی که فعالیت های تکتونیکی دو طرف بستر یکسان نبوده، یا در بین لایه های زمین شناسی ﻣﺎرن وجود دارد پادگانه های نامتقارن شکل گرفته اند. لیتولوژی مارنی که بیشترین لیتولوژی حوضه را نیز تشکیل داده، بیشترین تأثیر را در نامتقارنی پادگانه های این رودخانه داشته است. تکتونیک در بازه های A, C, E, F & H فعال و در بازه های B, D & G غیرفعال بوده است.

تغییر کاربری اراضی و تأثیر پدیده ی تغییر اقلیم بر فرآیندهای هیدرولوژیکی و رواناب س طحی حوضه ی آبخیز م ی تواند به مدیریت چالش های منابع آب و برنامه ریزی صحیح و مدیریت حوضه های آبخیز کمک نماید. در این تحقیق به منظور بررسی اثر تغییر کاربری اراضی و تغییر اقلیم بر رواناب، مدل SWAT مورد استفاده قرار گرفت. ب رای پیش بینی کاربری اراضی حوضه ی آبخیز گرین از تصاویر ماهواره لندست سال های 1986، 2000، 2014، مدل مارکوف وCA  مارکوف استفاده و نقشه ی کاربری اراضی سال 2042 پیش بینی شد. ریزمقیاس نمایی داده های بارش و دما نیز توسط مدل SDSM انجام شد و خروجی های مدل HADCM3 جهت پیش بینی اقلیم آتی حوضه ی آبخیز گرین استفاده گردید. با توجه به ضریب نش ساتکلیف و ضریب تعیین به دست آمده در مرحله ی واسنجی (به ترتیب برابر با 59/0 و60/0) و مرحله اعتبار سنجی (به ترتیب برابر با 66/0 و 67/0) این مدل دارای کارایی قابل قبولی در پیش بینی متغیرهای مورد بررسی در حوضه ی آبخیز مورد مطالعه است. نتایج به دست آمده نشان می دهد با ثابت ماندن روند تغییرات دوره ی پایه در سال های 1986 تا 2014 این منطقه شاهد افزایش 28/2 درصدی مساحت جنگل و کاهش 07/2 درصدی مساحت مرتع تا سال 2042 نسبت به سال 2014 خواهد بود و همچنین مشاهده می شود که در اکثر ماه های سال در دوره آتی میانگین بارش ماهانه دارای روند کاهشی و میانگین دما دارای روند افزایشی خواهد بود. نتایج بیانگر این موضوع است که تغییر کاربری اراضی در دوره ی آتی با کاهش مساحت مرتع و اراضی بدون پوشش و افزایش مساحت اراضی جنگلی و همچنین تغییر اقلیم تحت سناریوهای A2 و B2 موجب کاهش میزان رواناب می گردد. در نهایت نتایج نشان  داد کاهش میزان رواناب در دوره 2042 تا 2050 نسبت به دوره ی 2000 تا 2010 در اثر تغییر اقلیم (بارش و دما) بیشتر از میزان کاهشی است که در اثر تغییر کاربری اراضی ایجاد می شود. 

شوری آب مشخص کننده ی پراکندگی حیات جانوری و گیاهی در دریاچه ها، دریاها و اقیانوس هاست. در این مقاله با مطالعه بازتابش از سطح آب، شاخص های شوری و همچنین داده های میدانی نقشه ی شوری دریاچه ی ارومیه تهیه گردید. سپس مدل سازی شوری این دریاچه با استفاده از رگرسیون بردار پشتیبان و تصاویر لندست-8 انجام گردید. جهت انتخاب ویژگی های مناسب از میان هفده ویژگی ورودی اولیه ی مدل از دو الگوریتم ژنتیک و انتخاب ویژگی ترتیبی به کمک نرم افزار متلب استفاده شد. در نهایت میزان شوری آب دریاچه ی ارومیه با خطا و دقت نسبتاً مناسبی تخمین گردید. به طوری که مدل رگرسیون بردار پشتیبان با تمام ویژگی ها با RMSE=24.55psu و R2=41%، مدل رگرسیون بردار پشتیبان مبتنی بر الگوریتم ژنتیک با RMSE=21.97psu و R2=54% و مدل رگرسیون بردار پشتیبان مبتنی بر انتخاب ویژگی ترتیبی با مقادیر RMSE=21.93psu و R2=53% توانستند میزان شوری دریاچه ی ارومیه را تخمین بزنند.

جابجایی جانبی کانال و تغییرات مسیر جریان رودخانه ها به طرفین، یکی از علل اصلی گسترش دشت های سیلابی، فرسایش کناری و تخلیه خاک های دشت های سیلابی به رودخانه ها در اثر برش کناری است. رودخانه ی ارس با پیچ و خم های زیاد دارای جابجایی سالانه قابل ملاحظه است. با عنایت به خط مرزی بودن مسیر جریان این رودخانه بین ایران و کشورهای همسایه شمالی، تثبیت جابجایی و تعیین جهت جابجایی از ضرورت ها محسوب می شود. در این مقاله برای بررسی میزان جابجایی عرضی رودخانه ی ارس در بازه ی زمانی (1985 تا 2015) از تصاویر ماهواره ای لندست 5 و 2 ( Mss) لندست 5 (TM ( لندست 7 (ETM+)، و لندست 8 ((OLIا1) با قدرت تفکیک 30 و 15 استفاده شد. برای برآورد میزان جابجایی یا پویایی، از شاخص جابجایی یا اندکس حرکت (MI) و Rm و برای محاسبه ی سینوزیته از شاخص سینوزیته استفاده شده است. بررسی متوسط شعاع خمیدگی قوس ها در طرف ایران نشان می دهد که متوسط شعاع قوس خمیدگی های ایجاد شده در مسیرجریان 62/509 متر است. این در حالی که متوسط شعاع خمیدگی قوس ها در طرف مقابل 71/515 متر است. اگر به نوسانات پهنای دشت سیلابی دقت شود، مشخص می شود که گستره ی جابجایی ها در طول مسیر بسیار متفاوت بوده و در جایی که پهنا بیشتر شده، جابجایی ها نیز بیشتر شده است. بررسی تغییرات اخیر نیز حاکی از بروز تغییرات در مسیر این رودخانه است اما میزان جابجایی ها نسبت گذشته کاهش یافته و تفاوت جابجایی ها در طرف مقابل و ایران به حداقل ممکن رسیده است. متوسط میزان جابجایی کانال جریان آب به طرف ایران در سال 2010 به 21/27 و این میزان در طرف مقابل به 32/28 بوده است

بارش متغیری است که مقدار، شدت و نوع آن، در ابعاد زمانی و مکانی تغییر می کند. وقوع بارش های سنگین نمودی از این تغییرات است که عاملی مخاطره آمیز در بروز حوادث طبیعی مثل سیل می باشد. در این پژوهش با هدف بررسی رفتار بارش و دبی حوضه ی آبریز بابلرود، ایستگاه قران تالار، به عنوان ایستگاه شاخص انتخاب گردید. سپس چرخه های حاکم بر پارامترهای بارش و دبی ایستگاه مزبور در مقیاس سالانه (1391-1355) بر اساس تکنیک تحلیل طیفی تخمین زده شد. نتایج حاصله از تحلیل طیفی بر روی سری های زمانی دبی و بارش در سطح %95 اطمینان، نشان دهنده ی وجود یک چرخه 2 سالانه مشترک در دبی و بارش سالانه است. همزمانی وقوع چرخه ی معنی دار 2 ساله در سری زمانی بارش و دبی بدین معنی است که در هر 2 سال، تکرار رویدادهای بارشی سالانه، دبی سالانه را نیز متأثر می سازد. سپس با استخراج روزهای توام با بارش های سنگین در حوضه ی آبریز بابلرود، به بررسی رفتار جو در سطح زمین (SLP) و ارتفاع سطح میانی جو (سطح 500 هکتوپاسکال) در زمان وقوع آنها پرداخته شد. پس از گروه بندی این روزها بر اساس تکنیک تحلیل خوشه ای، سه الگو به عنوان الگوهای غالب بارش های سنگین در حوضه ی آبریز بابلرود، تعیین گردید. مشخص شد که شکل گیری امواج کوتاه در بستر امواج بلند و هدایت آن به سمت ایران و تأثیر عوامل جوی فوقانی مهم ترین عامل ایجاد بارش های سنگین در سواحل خزری و حوضه ی آبریز بابل رود می باشند.

حوضه ی آبریز تبارک آباد یکی از زیرحوضه های آبریز قره قوم در شمال شرقی شهرستان قوچان و در استان خراسان رضوی می باشد که در زون زمین شناسی کپه داغ قرار دارد. به طور کلی هدف از این پژوهش، ارزیابی تأثیر شاخص های مورفومتری بر روی پارامترهای بافتی مربوط به اندازه ی رسوبات در حوضه های آبریز است. در این تحقیق دو زیرحوضه ی یدک و زیرآبه که حوضه ی تبارک آباد را ایجاد می نمایند انتخاب و برخی از شاخص های کمی مورفومتریکی کلاسه بندی گردید. بر این اساس زیرحوضه ی یدک در کلاس 1 و زیرحوضه ی زیرابه در کلاس 2 قرار گرفت که نشان دهنده ی فعال بودن زیرحوضه ی یدک از لحاظ تکتونیکی است. به منظور بررسی پارامترهای رسوب شناسی 6 نمونه رسوب از هر کدام از زیرحوضه ها برداشت گردید. اندازه ی رسوبات نشان می دهد که زیرحوضه ی یدک رسوباتی درشتر از زیرحوضه ی زیرآبه دارد. نتایج نشان می دهد که زیرحوضه ی یدک که بر اساس شاخص های مورفومتری در کلاس فعال تری قرار گرفته، پارامترهای بافتی مربوط به اندازه ی بالاتری دارد.

تراکم زهکشی یک شاخص مهم هیدروژئومورفولوژی در تعیین چگونگی فرآیندهای رواناب سطحی، ش دت س یلاب و میزان فرسایش خاک م ی باشد. حوضه ی بهرستاق ی کی از زیرحوضه های رودخانه ی هراز است که شرایط زمین شناسی و توپوگرافی متنوع و جریانات سطحی زیاد در آن موجب فرسایش خاک و تخریب مراتع و باغ ها در منطقه می شود. هدف از این پژوهش بررسی اثر عوامل زمین شناسی و توپوگرافی در میزان تراکم زهکشی و تعیین تفاوت آن در متغیرهای مورد مطالعه است. برای این منظور ابتدا نقشه ی آبراهه های حوضه با استفاده از DEM منطقه تهیه شد. سپس ویژگی های زمین شناسی و توپوگرافی منطقه شامل لایه های جنس سنگ، طب قات ارتفاع، شیب و جهت دام نه مدنظر قرار گرفته و در محیط ArcGIS طبقه بندی و با شبکه آبراهه ها به عنوان متغیر وابسته همپوشانی شد. بر این اساس مجموع طول آبراهه ها در واحد سطح هر یک از عوامل محاسبه و تراکم زهکشی به دست آمد. برای تحلیل داده ها از آزمون آماری آنالیز واریانس یک طرفه (ANOVA) استفاده گردید. نتایج آزمون آماری نشان دهنده ی رابطه ی معنی دار جنس سنگ و شیب با میزان تراکم زهکشی به ترتیب در سطح اطمینان 95 و 99 درصد است، اما میزان تراکم زهکشی در طبقات ارتفاعی و جهت دامنه در منطقه تفاوت مشخص و معنی داری نداشته است. سازند ملافیر کرتاسه  (km)با میانگین تراکم 79/8 و طبقه شیب 30-20 درصد با میانگین تراکم 7/10 بیشترین حساسیت را نشان داده اند. با دانستن این ارتباط می توان از این متغیرها در برنامه های مدیریت شبکه زهکشی و کنترل شدت فرسایش نیز استفاده نمود.

حرکت توده ای از مواد روی دامنه های شیب دار تحت تأثیر ثقل و عوامل محرکی مانند زمین لرزه، سیل و باران های سیل آسا زمین لغزش نامیده می شود. امروزه در کشورهای درگیر با زمین لغزش، تمایل فزاینده ای جهت ارزیابی خطر و خسارات این پدیده وجود دارد. لذا در پژوهش حاضر به کمک هندسه ی فرکتال اثر کاربری، زمین شناسی و ژئومورفولوژی بر الگوی پهنه های لغزشی در حوضه ی تویه-دروار استان سمنان مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بررسی بعد فرکتالی 146 پهنه لغزشی به روش شمارش جعبه، متوسطی برابر با 987/1 را نشان داد. بررسی ویژگی های مکانی پهنه های لغزشی شامل کاربری اراضی، جهت دامنه، کلاس فرسایش خاک، واحد زمین شناسی، تیپ ژئومورفولوژی، کلاس شیب و ارتفاع، فاصله از جاده، فاصله از گسل و فاصله از آبراهه نشان داد که تنها اثر تیپ ژئومورفولوژی بر بعد هندسی پهنه های لغزشی معنا دار است و این معنا داری ناشی از اختلاف بالای (000/sig.= ) تیپ کوه ها با تیپ فلات ها و تراس های فوقانی است. نهایتاً نیز نسبت تراکمی نقاط و پهنه های لغزشی در هر یک از طبقات مربوط به ویژگی های مکانی وقوع زمین لغزش محاسبه و اثر این متغیرها بر شدت وقوع زمین لغزش ارایه و تحلیل گردید. در پهنه بندی حساسیت زمین لغزش حدود 57 درصد لغزش ها در کلاس خطر بالا و خیلی بالا واقع شدند که بیانگر پتانسیل بالای منطقه برای وقوع زمین لغزش است.

خشکسالی یکی از پدیده های آب و هوایی است که در همه ی شرایط اقلیمی و در همه ی مناطق کره ی زمین به وقوع می پیوندد. پیش بینی خشک سالی نقش مهمی در طراحی و مدیریت منابع طبیعی، سیستم های منابع آب، تعیین نیاز آبی گیاه  ایفا می نماید. در این پژوهش جهت تخمین شاخص بارش استاندارد 12 ماهه ی چهار ایستگاه باران سنجی دلفان، سلسله، دورود و بروجرد واقع در استان لرستان از مدل شبکه ی عصبی موجک استفاده شد و نتایج آن با سایر روش های هوشمند از جمله شبکه ی عصبی مصنوعی مقایسه گردید. برای این منظور از پارامتر بارش در مقیاس زمانی ماهانه در طی دوره ی آماری (1372-1392) به عنوان ورودی و شاخص بارش استاندارد به عنوان پارامتر خروجی مدل ها انتخاب گردید. معیارهای ضریب همبستگی، ریشه ی میانگین مربعات خطا و میانگین قدر مطلق خطا برای ارزیابی و عملکرد مدل ها مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد هر دو مدل قابلیت خوبی در تخمین شاخص بارش استاندارد دارند، لیکن از لحاظ دقت، مدل شبکه ی عصبی موجک عملکرد بهتری نسبت به شبکه ی عصبی مصنوعی از خود نشان داده است. در مجموع نتایج نشان داد استفاده از مدل شبکه ی عصبی موجک می تواند در زمینه تخمین خشکسالی موثر باشد.

هدف از تحقیق حاضر نیز ارزیابی پروژه های آبخیزداری بیولوژیک، مدیریتی و سازه ای و تأثیر آن بر روی میزان کاهش فرسایش، رسوب و پارامترهای پوشش حفاظتی زمین در فاصله ی سال های اجرای 1380-1389 در حوضه ی آبخیز شهری خرمبید از سرشاخه های سد سیوند در استان فارس است. بدین منظور امتیاز عامل های مدل تجربی MPSIAC اصلاح شده به کمک نرم افزار GIS برای شرایط قبل و بعد از عملیات آبخیزداری بر روی دامنه و برداشت مستقیم رسوب پشت سازه ها تعیین شد. سپس با مقایسه ی تغییر امتیاز عامل ها، اثرگذارترین برنامه های آبخیزداری مشخص گردید. همچنین با مقایسه ی تغییر مساحت کلاس های رسوب دهی، ارزیابی تغییر کلاس ها نیز انجام شده است. نتایج تحقیق نشان داد امتیاز عامل فرسایش رودخانه ای و فرسایش سطحی به ترتیب 77/30 و 51/30 درصد بیشترین تأثیر و عامل پوشش زمین با 05/15 درصد کمترین تأثیر را در کاهش 97/21 درصدی رسوبدهی داشته است. همچنین مساحت کلاس درجه ی رسوبدهی 75-100، 1375 هکتار که معادل 78/15 درصد از مساحت حوضه می باشد و از نظر توزیع مکانی در خروجی حوضه واقع شده که به کلاس 50-75 تغییر کرده است. کلاس درجه ی رسوبدهی 50-75، 7339 هکتار 22/84 درصد بوده است که با 09/28 درصد کاهش داشته و به کلاس پایین تر 25-50 تغییر پیدا کرده است. با توجه به معنی دار بودن تغییرات رسوبدهی زیرحوضه ها در سطح 05/، نتایج حاکی از کارا بودن پروژه های آبخیزداری در کاهش رسوبدهی است. به منظور مدیریت منابع آب و خاک و اثرگذاری بیشتر عملیات آبخیزداری در کاهش فرسایش و رسوب و افزایش لایه ی پوششی زمین در حوضه ی آبخیز خرمبید، از تلفیق برنامه های بیولوژیک و سازه ای و علاج بخشی عملیات سازه ای اجراء شده در حوضه اقدام گردد.