هیدروژئومورفولوژی

در مناطق خشک و نیمه خشک که با کمبود آب روبرو هستند، بررسی پتانسیل آب و مدیریت  آب های زیرزمینی امری ضروری می باشد. یکی از راهکارهای مدیریتی منابع آب، شناسایی مناطق آبی با پتانسیل های مختلف و  بهره برداری از آنها با توجه به ظرفیت شان می باشد. هدف از این پژوهش پهنه بندی مناطق  پتانسیل آب زیرزمینی در دشت مهران (استان ایلام)، از طریق روش های AHP و تکنیک GIS می باشد. جهت نیل به این هدف از معیارهای زمین شناسی، اقلیم، هیدرولوژی، پوشش گیاهی و توپولوژی (طبقات ارتفاع و شیب توپوگرافی)،  بهره گرفته شد، به کمک روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) در نرم افزار IDRISI وزن دهی انجام شد. با استفاده از روش های  AHP-OWA، AHP-WLC  نقشه ی نهایی پتانسیل یابی آب زیرزمینی در منطقه ی مورد مطالعه تهیه گردید. در مجموع 5 پهنه با پتانسیل یابی خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد شناسایی گردید، که پهنه با پتانسیل یابی بالا منطبق بر رسوبات آبرفتی و پهنه با پتانسیل کم منطبق بر مناطق با حداکثر شیب و رسوبات رسی و مارنی می باشد. نتایج نشان داد که، روش های بکار رفته کارایی مناسبی در پتانسیل یابی آب زیرزمینی ایفا م ی کنند. نتایج حاصل از این پ ژوهش م ی تواند در طرح های مدی ریت منابع آب زیرزمینی و جلوگیری از استفاده بیشتر از توان آنها کارساز باشد.

در این تحقیق با استفاده از یک مدل عددی به بررسی سیلاب های رودخانه با دوره ی بازگشت مختلف 10 و 50 ساله پرداخته شده است. محدوده ی مورد مطالعه بازه ای از رودخانه ی کر می باشد. در این بررسی پس از نقشه برداری دقیق، نقشه ی توپوگرافی با مقیاس مناسب از محدوده ی مورد مطالعه به دست آمد و سپس هندسه مدل و شبکه ی محاسباتی با ابعاد مختلف تهیه و در نهایت بر اساس مشخصات اندازه گیری شده جریان و رسوب رودخانه، مدل هیدرودینامیک دو بعدی متوسط عمق، اجرا و تغییرات عمق جریان در دوره ی بازگشت های مختلف استخراج گردید. بررسی دبی هایی با دوره ی بازگشت مختلف نشان می دهد که، در محدوده های پیچان رودی بازه ی مورد مطالعه ی نیروی گریز از مرکز بر جریان اثر نموده و باعث ایجاد شیب عرضی در سطح آب می گردد که در نتیجه شیب عرضی سطح آب در قوس خارجی بالا رفته و در قوس داخلی کاهش می یابد، این پدیده باعث ایجاد گرادیان فشار جانبی در داخل مقطع خواهد شد، در نتیجه در اثر عدم تعادل موضعی بین نیروی گریز از مرکز و گرادیان فشار جانبی، جریان ثانویه در داخل مقطع عرضی شکل می گیرد. در هنگام بروز سیلاب در رودخانه، (دوره ی بازگشت 50 ساله) سطح آب از مقطع اصلی رودخانه فراتر رفته و وارد دشت های سیلابی اطراف آن می شود. در این شرایط، به دلیل تفاوت بین زبری سیلاب دشت و کانال اصلی، سرعت جریان بر روی سیلاب دشت بسیار کمتر از سرعت در کانال اصلی بوده و لذا این اختلاف سرعت نیز باعث ایجاد لایه های برشی در محل اتصال جریان کانال اصلی و سیلاب دشت در ورودی بازه شده و آشفتگی های نسبتاً بزرگی را ایجاد می کند. با مقایسه ی سرعت جریان آب در مقاطع مختلف بازه ی مورد مطالعه مشاهده می شود که بیشترین س رعت آب مربوط به مقاطع پیچان رود اول است، که در دوره ی بازگشت 10 ساله ح دود  m/s7/2 و در دوره ی بازگشت 50 ساله به m/s 3 رسیده است.

یکی از عوامل مهم در پایداری توسعه ی یک منطقه، فراهم بودن منابع آب کافی و مناسب برای مصارف مختلف می باشد که علاوه بر کمیت، وضع کیفی آن نیز از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در شرایط اقلیم خشک و نیمه خشک کشور و کمبود منابع آب شیرین، حساسیت نسبت به کیفیت آب رودخانه ها و عوامل مؤثر بر آن ها، ضروری است. در تحقیق حاضر از تصاویر ماهواره ای مربوط به تصویر TM 13 اکتبر سال 1991 و تصویر ETM 15 اکتبر 2011 جهت آشکارسازی تغییرات کاربری و آمار مربوط به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آب مربوط سال های 1361 الی 1390 به ایستگاه های تفت، اسلامیه و فیض آباد استفاده شده است. در انجام تحقیق ابتدا از تصحیح هندسی برای رفع خطاها و انطباق دو تصویر استفاده شده است. سپس با استفاده از نمونه های آموزشی و روش حداکثر احتمال کاربری هر تصویر استخراج گردید. در مرحله ی بعد آمار خصوصیات فیزیکی و شیمیایی شامل آنیون ها و کاتیون ها، غلظت املاح محلول، هدایت الکتریکی و اسیدیته ی آب مربوط به  ایستگاه مورد نظر  در سال 1361تا1370 و 1371 تا 1390 تفکیک شد و معنی داری میانگین نمونه ها سپس با استفاده از آزمون من ویتنی ارزیابی گردید. نتایج  به دست آمده از کاربری اراضی نشان داد که کاربری های غالب منطقه ی مورد مطالعه در هر دو دوره ی مراتع و زمین های بایر می باشند. نتایج آزمون من ویتنی در عناصر مختلف و در سه ایستگاه مورد نظر نشان داد که تفاوت میان دو دوره سال های 1361تا1370با سال های 1370تا1390 در ایستگاه تفت تفاوت معنی داری که براساس آنها بین میانگین دو دوره ی زمانی تفاوت در تمام پارمترهای کیفی آب وجود دارد. در ایستگاه اسلامیه این تفاوت در میزان آنیون ها و نسبت سدیم قابل جذب وجود ندارد و در ایستگاه فیض آباد نسبت فوق برای تمام عناصر مورد نظر معنی دار نیست.

تغییر کاربری اراضی و تأثیر پدیده ی تغییر اقلیم بر فرآیندهای هیدرولوژیکی و رواناب سطحی حوضه ی آبخیز می 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. برای پیش بینی کاربری اراضی حوضه ی 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. ریز مقیاس نمایی داده های بارش و دما نیز توسط مدل SDSM انجام شد و خروجی های مدل HADCM3 جهت پیش بینی اقلیم آتی حوضه ی گرین استفاده گردید. با توجه به ضریب نش ساتکلیف و ضریب تعیین به  دست آمده در مرحله واسنجی (به ترتیب برابر با 59/0 و60/0) و مرحله ی اعتبارسنجی (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 ی 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 سناریوهایA2  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.

الگوی رودخانه ها به ندرت ثابت بوده و همواره دست خوش تغییر هستند. کناره های رودخانه ها از دیرباز از مناطق مهم اسکان جمعیت به ویژه در قلمرو نیمه بیابانی ایران بوده اند. این امر موجب شده تا شناخت و ارزیابی تغییر شکل هندسی رودخانه ها از مباحث مهم کاربردی محسوب گردد. زنجان رود شاهرگ حیاتی-.اقتصادی طبیعی استان زنجان محسوب می گردد. در پ ژوهش حاضر، با شناخت ت غییرات زمانی هیدروژئومورفولوژی کی زنجان رود طی سال های 1334-1390 و تغییرات مکانی در قسمتی از بخش غربی این رودخانه (که از نظر کشاورزی اهمیت بیشتری دارد)، میزان تغییرات مورفولوژیکی محاسبه و در قالب نقشه ارائه شده است. روش تحقیق روش تحلیلی با مقایسه فضایی-.مکانی تغییرات آبراهه است که با اتکا به کارهایی میدانی و دورسنجی از طریق تصاویر ماهواره ای، عکس های هوایی و نقشه ها صورت گرفته است. در روش مذکور اب تدا طبقه بندی بازه ها ب ه بخش های مجزا بر اساس تشاب ه مورفولوژی-هیدرودینامیکی صورت گرفته و سپس با اعمال تحلیل های فضایی بر نقشه های رستری، الگو و میزان تغییرات با ترسیم ترانسکت های مماس بر سطوح پیشروی و پس روی در کناره های راست و چپ برآورد شده است. با تعیین سطوح پیشروی و پس روی دو طرف آبراهه، نوع و میزان تغییرات آبراهه در هر بازه نیز تعیین شده است. نتایج بررسی نشان می دهد که برایند کنش.-.واکنش عوامل مؤثر بر تغییرات زنجان رود در محدوده ی مورد مطالعه طی 56 سال گذشته روند نسبتاً پایداری داشته است. مهم ترین عوامل دخیل در این روند توسعه کشاورزی، گسترش اقدامات مدیریتی جهت تثبیت آبراهه با مقاصد کشاورزی و زیرساختی و احداث سد بوده است. اگر چه تأثیر عامل شیب و شرایط زمین شناختی (نوزمین ساختی) نیز قابل چشم پوشی نیست.

در محاس بات هیدرولوژیکی ی ک حوضه تعیین ارتباط بین بارش- رواناب بسیار م هم است. محاسبه ی دقیق بارش -رواناب در سطح حوضه به شناخت مؤلفه ها و متغیرهای شکل دهنده ی آن و همچنین استفاده از یک مدل مناسب وابسته است. در این مطالعه، بارش-رواناب پیوسته ی حوضه ی شهرچای ارومیه با استفاده از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS شبیه سازی شد. برای این منظور ابتدا مدل حوضه ی آبخیز با استفاده از نقشه ی DEM منطقه ی مورد مطالعه با استفاده از الحاقیه ی HEC-GeoHMS در محیط GIS ساخته شد. بعد از ایجاد مدل حوضه، برای محاسبه ی پارامترهای تأثیرگذار در مدل HEC-HMS اقدام شد و برای تلفات از روش رطوبت خاک (SMA)، برای روندیابی رودخانه از روش ماسکینگهام و برای جریان پایه از روش بازگشتی استفاده شد. با به دست آمدن مدل حوضه و ایجاد مدل های هواشناسی، کنترل و وارد کردن سایر پارامترهای لازم، مدل اجرا شد. شبیه سازی در دوره ی 2013-2004، انجام شد که دوره ی پایه به دو دوره ی واسنجی (2010-2004) و اعتبارسنجی (2013-2011) تقسیم شد. مدل با دقت نسبتاً بالایی شبیه سازی را انجام داد. به طوری که ضریب تعیین برای دوره ی واسنجی 72/0 و برای دوره ی اعتبارسنجی 78/0 بود. نتایج پژوهش حاضر دلالت بر توانایی مدل HEC-HMS در شبیه سازی رفتار هیدرولوژیک حوضه ی شهرچای و همچنین قابلیت استفاده از سامانه ی اطلاعات جغرافیایی به منظور دقت در تأمین ورودی های مدل را دارد.

زمین لغزش سیمره یکی از بزرگ ترین لغزش های شناخته شده جهان است که در جنوب غرب ایران قرارگرفته است. هدف این پژوهش بررسی ویژگی ها و تأثیرات ژئومورفولوژیکی این زمین لغزش است. برای دست یابی به این هدف، از تصاویر ماهواره ای، نقشه های توپوگرافی، نقشه های زمین شناسی، نقشه های رقومی استفاده شده است. روش پژوهش تجربی و بر پایه تحلیل داده های میدانی است. برای این کار، فرآیند رخداد زمین لغزش، علل وقوع و خصوصیات مورفومتریک زمین لغزش در سه بخش سطح لغزش، توده ی لغزشی و مؤلفه های جابه جایی لغزش به همراه رسوبات ته نشست شده در دریاچه های سدی سیمره و چینه شناسی آن ها مطالعه شده است. نتایج مورفومتری زمین لغزش شواهدی از نقش عوامل گوناگون در آن است. در میان آنها زیربری لایه های آهک آسماری توسط رود سیمره و کشکان مهم ترین عامل رخداد آن می باشد. این لغزش موجب تشکیل دریاچه سدی در پشت توده ی لغزشی شده و این دریاچه در اثر تکرار لغزش دارای پادگانه های متوالی است. نتایج مورفومتری دریاچه به ویژه برآورد حجم آب (642/45 میلیارد مترمکعب) و رسوب دریاچه (422/23 میلیارد مترمکعب) و مقایسه زمان پر شدن این حجم آبی (8/19 سال) با توجه به حجم آب ورودی به دریاچه (3/2 میلیارد مترمکعب در سال) با مدت زمان لازم برای ته نشست تمامی این رسوبات (5/1913 سال) نشان می دهد دریاچه چند مرحله و در نتیجه تکرار انسداد رود سیمره توسط تکرار زمین لغزش تجدید شده است. چینه شناسی رسوبات دریاچه ای تجدید محیط دریاچه ای را در چهار مرحله روشن می کند. توالی پادگانه های دریاچه ای و سایر شواهد، مقیاس های متفاوت تکرار زمین لغزش بزرگ سیمره را تأیید می کند.

با افزایش جمعیت و فعالیت های بشری و در نتیجه افزایش تقاضای آب، دسترسی به آب بحرانی شده و ارزیابی و برنامه ریزی منابع آب برای استفاده پایدار پیچیده می گردد. بررسی قوانین دینامیکی و طولانی مدت رواناب اهمیت و ارزش عملی برای توسعه ی پایدار و برنامه ریزی منابع آب دارد. از سوی دیگر در رابطه با رواناب، روش های مرسوم اندازه گیری آن بسیار پرهزینه، وقت گیر و مشکل هستند. هدف از پژوهش حاضر ارزیابی صحت ابزار ArcCN-Runoff برای تهیه ی نقشه ی حجم و ارتفاع رواناب در حوضه ی آبخیز هراز می باشد. برای تهیه ی نقشه ی کاربری اراضی، تصاویر ماهواره لندست سال های 1375 و 1390 مورد پردازش و تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نقشه ی گروه های هیدرولوژیک خاک تهیه و م حاسبات بارش سالانه با استفاده از داده های روزانه بارش ایستگاه های محدوده ی حوضه برای سال های مختلف انجام شد. جهت تهیه ی نقشه ی شماره ی منحنی (CN) و برآورد حجم و ارتفاع رواناب از روش SCS و ابزار ArcCN-Runoff در محیط GIS استفاده شد. سپس رواناب مشاهداتی با استفاده از داده های روزانه دبی ایستگاه کره سنگ محاسبه و جداسازی جریان پایه انجام گرفت. در نهایت صحت رواناب برآوردی با برآورد درصد خطای نسبی ارزیابی گردید. براساس نتایج خطای نسبی برآورد رواناب در هر دو دوره 1375 و 1390 به هم نزدیک و نسبتاً کم (10 درصد) می باشد و ابزار به کار رفته، رواناب را با صحت حدود 90 درصد در هر دو دوره برآورد کرده است و می تواند برای ارزیابی و برآورد رواناب به کار برده شود.

پوشش برف یک پدیده ی مهم هیدروژئومورفولوژیکی است، آب ناشی از ذوب برف یک منبع حیاتی در تغذیه ی آب های زیر زمینی در بسیاری از نقاط جهان بوده و سهم چشمگیری در سیلاب رودخانه ها دارد. برف یکی از فاکتورهای مهم کنترل کننده ی هیدرو اقلیم هر ناحیه ی جغرافیایی است که تابع عوامل هیدروژئومورفولوژیکی مانند شیب و جهت دامنه است. تحقیق اخ یر در فن آوری سنجش از دور، ت رکیب مناسبی را از تحلیل ها و تعیین سهم شیب وجهت دامنه و تغییرات دما و بارش در بررسی پوشش برف در ارتباط با مدل های هیدرولوژیکی در اختیار قرار می دهد، بر این اساس برای تشخیص سهم ناهمواری ها (جهت و میزان شیب دامنه) در ریزش برف در دو طرف دامنه شمالی و جنوبی کوهستان الوند از تلفیق مدل NDSI و مدل همسازها استفاده گردید، نتایج نشان می دهد دامنه ی شمالی منطقه ی مورد مطالعه (حوضه ی آبریز عباس آباد) هفت درصد بارش برف بیشتری نسبت به دامنه ی جنوبی دریافت می کند. تأثیر دامنه در میزان پوشش برف را مدل آماری همسازها نیز تأیید می کند، چنانچه بر اساس یافته ها این مدل مقدار واریانس همساز دوم در دامنه ی شمالی الوند (حوضه ی آبریز عباس آباد) 28 درصد و در دامنه جنوبی آن (حوضه ی آبریز تویسرکان رود) 20 درصد است و علت آن دریافت کمتر انرژی خورشید و سرمای بیشتر دامنه ی شمالی در حوضه ی آبریز عباس آباد است. همچنین میزان برف در منطقه ی تحت تأثیر عواملی نظیر شیب دامنه، متغیر بوده است. به طور کلی بر اساس یافته ها می توان گفت روند پوشش برف در دو طرف دامنه ی  الوند در دهه ی اخیر رو به کاهش است و می تواند چالش زیست محیطی منطقه در سال های اخیر باشد.

یکی از مسائل مطرح در هیدرولوژی یک منطقه تولید رواناب و مساله سیل خیزی است. لندفرم ها با توجه به مورفومتری که دارند نقش مهمی را در ایجاد رواناب و سیل خیزی ایفا می کنند. در این پژوهش با استفاده از استخراج لندفرم ها و لایه های کاربری زمین، پوشش گیاهی، جنس سازندها، بارش و کاربری زمین اقدام به پهنه بندی سیل خیزی در دامنه های شمالی سبلان شده است تا از این طریق اثرات مورفومتری لندفرم ها در هیدرولوژی منطقه بررسی شود. برای استخراج لندفرم ها از روش شی گرا در محیط نرم افزار Ecognition استفاده شد. ترکیب این لایه با لایه های کاربری زمین، تراکم پوشش گیاهی، جنس سازندها، بارندگی و تراکم شبکه ی آبراهه با استفاده از روش منطق فازی صورت گرفت و نقشه ی پهنه بندی پتانسیل سیل خیزی برای منطقه به دست آمد. نتایج کار نشان داد در بین 14 لندفرم استخراج شده برای منطقه سه لندفرم دره های کوچک کوهستانی، شانه خط الراس و دامنه ی مستقیم، بیشترین تأثیر را در سیل خیزی دارند و به ترتیب  3/67 ، 9/62 و 2/53 درصد از سطح آنها به عنوان زمین های با سیل خیزی زیاد و خیلی زیاد پهنه بندی شده است. در مقابل لندفرم های از نوع دشتی و چاله ها به صورت مناطق کم خطر از نظر سیل خیزی پهنه بندی شداند. با توجه به نتایج به دست آمده از پژوهش می توان گفت تولید رواناب و سیل خیزی در سطح زمین به شدت تحت تأثیر مورفومتری لندفرم ها قرار دارد که در کنار سایر پارمترهای محیطی می تواند در مطالعه هیدرولوژی مناطق بسیار مفید باشد.