هیدروژئومورفولوژی

استحصال آب باران روشی برای توسعه و بهره برداری از منابع آب در مناطق خشک و نیمه خشک با هدف افزایش کمیت و کیفیت منابع آب موجود است. هدف از این پژوهش تعیین عوامل مؤثر در مکان یابی مناطق مستعد جمع آوری رواناب و استحصال آب باران (RWH) در حوضه ی آبریز سیاه خور کرمانشاه با استفاده از روش تصمیم گیری چند معیاره (MCDA)  و تحلیل شبکه ای ANP است. نتایج حاصل از روش تحلیل سلسله مراتبی و پهنه بندی بارش حوضه نشان می دهد که در 81/37 درصد از مساحت کل حوضه ، معیار هیدرولوژی نسبت به معیار های فیزیکی و توپوگرافی به ترتیب 4/6 و 5/8 و معیار فیزیکی 2/3 برابر بر معیار توپوگرافی دارای ارجحیت است . نتایج حاصل از بررسی نقشه ی پتانسیل استحصال آب باران نشان می دهد که کلاس های ضعیف با 96/2 ، نسبتاً ضعیف 49/35 ، متوسط 06/26، نسبتاً خوب 2/29 و خوب با 29/6 درصد از سطح حوضه را شامل می شوند و کلاس های متوسط و نسبتاً خوب و خوب جمعاً با 55/ 61 درصد بیش ترین درصد سطح حوضه را به خود اختصاص داده اند. بررسی ها نشان می دهد که شیب های میانی جهت احداث سیستم های استحصال آب باران مناسب می باشند. بطوری که مشاهدات میدانی و نتایج حاصله از بررسی منحنی ROC، نشان می دهد، اکثر 115 تکه جمع آوری آب باران در محل   هایی قرار دارند که از لحاظ توپوگرافی و هیدرولوژی مناسب و بیش از 89در صد مکان های جمع   آوری آب باران در کلاس های متوسط و نسبتاً خوب و خوب واقع شده که این موضوع  بیانگر ارزیابی بسیار خوب مدل بوده و نشان می دهد که تلفیق تکنیک تصمیم گیری چند معیاره (MCDA) و تحلیل شبکه ای ANP و GIS می تواند برای برنامه ریزی جمع آوری آب باران در مقیاس حوضه و زیرحوضه ابزار مفیدی باشد.

سیلاب یکی از رایج ترین مخاطرات طبیعی است که سالانه موجب خسارات جانی و مالی فراوانی در سراسر جهان می گردد. پهنه بندی پتانسیل سیل خیزی یکی از روش هایی است که جهت کاهش خطرات ناشی از سیل می توان اتخاذ نمود. در این منطقه مطالعه ی جامعی در این زمینه صورت نگرفته است و هرسال وقوع سیلاب خسارات زیادی به بار می آورد بنابراین هدف از این پژوهش، تعیین پهنه های خطر سیلاب در حوضه ی آبریز شهرچای میانه (بستان آباد - میانه) واقع در شمال غرب ایران می باشد. جهت اجرای این مدل از لایه های مختلفی همچون شیب، جهت شیب، طبقات ارتفاعی، فاصله از آبراهه، تراکم آبراهه، کاربری اراضی، پوشش گیاهی، لیتولوژی، بارندگی و خاک استفاده گردید. استانداردسازی با استفاده از روش فازی در محیط نرم افزار Arc Map صورت گرفت. تحلیل و مدل سازی نهایی با استفاده از مدل ویکور انجام گردید. نتایج نشان داد که شیب، بارندگی و جهت شیب بیشترین تأثیر را در وقوع سیلاب، در این حوضه دارند. همچنین با توجه به نتایج به دست آمده به ترتیب 02/6 و 45/10 درصد از محدوده ی موردمطالعه در طبقه بسیار پرخطر و پرخطر قرار دارند.

آلودگی منابع آب زیرزمینی به علت نفوذ آلاینده ها از سطح زمین به سامانه آب زیرزمینی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک که با کمبود کمی و کیفی منابع آب روبه رو هستند، یکی از معضلات جدی به شمار می آید. بنابراین ارزیابی آسیب پذیری آب زیرزمینی به منظور شناسایی مناطق دارای پتانسیل بالای آلودگی برای مدیریت منابع آب زیرزمینی امری ضروری است. در این پژوهش آسیب پذیری آبخوان دشت کرمانشاه در برابر آلودگی با استفاده از روش دراستیک مورد بررسی قرار گرفت. در مدل دراستیک هفت متغیر مؤثر در آسیب پذیری که شامل عمق سطح ایستابی، تغذیه ی خالص، محیط آبخوان، محیط خاک، توپوگرافی، محیط غیراشباع و هدایت هیدرولیکی است، به صورت هفت لایه ی رستری تهیه و پس از رتبه دهی و وزن دهی شاخص دراستیک تعیین، که مقدار آن ما بین 45 تا 115 حصول گردید. بنابراین هدف اصلی این پژوهش بهبود مدل دراستیک با استفاده از مدل بیان ژن که یکی از مدل های هوشمند که عملکرد خوبی را از خود نشان داده است و به صورت ترکیبی می تواند با مدل های دیگر هماهنگ شده و نتایج مورد پذیرشی را ارائه دهد استفاده گردید. بدین منظور متغیرهای دراستیک با طول دوره ی آماری 20 ساله (1378-1398) به عنوان ورودی مدل و غلظت نیترات به عنوان خروجی مدل تعریف شد. در مدل GEP داده ها به دو دسته آموزش و آزمایش تقسیم  و با استفاده از شاخص های آماریR2 ،NRMSE  و MAE نتایج شبیه سازی مدل بیان ژن مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاکی از توانایی بالای مدل در برآورد غلظت نیترات و بهبود مدل DRASTIC را داشت. برای صحت سنجی و بهبود مدل DRASTIC از روش امتیازبندی شاخص آماریR2  استفاده گردید. با حذف دو شاخص S و T فرمول اصلاح شده شاخص دراستیک بر پایه ی وزن ده ی به صورت (5D , 4R, 5A , 5I, 4C) حاصل گردید.

ابتدای سال 1398 سیل عظیمی، چند استان در جنوب غرب کشور را فراگرفت و مسیر این سیلاب ها درنهایت استان خوزستان و رودخانه های کارون و اروند بود. هدف از این تحقیق اندازه گیری پارامترهای فیزیکی جریان در رودخانه های کارون و اروندرود در شرایط سیلابی است. در رودخانه های جزرومدی مثل کارون در خرمشهر و اروندرود در مرز ایران و عراق، جزرومد باعث تغییرات شدید سرعت و جهت جریان، و تراز سطح آب می شود و برای رسیدن به یک برآورد خالص از حجم سیلاب و آورد رسوب، نیاز به اندازه گیری پیوسته در یک سیکل کامل جزرومدی به مدت 25 ساعت است. اندازه گیری های میدانی در 5/2/98 در زمان مهکشند در دو ایستگاه کارون و اروند انجام شد. تحلیل و بررسی داده ها نشان می دهند که شرایط سیلابی تغییرات تراز سطح آب را به شدت کاهش می دهد به نحوی که رنج جزرومد در خرمشهر در مقایسه با فصل کم آبی در شرایط مشابه مهکشند در 24 مهر1394 از حدود 100 سانتی متر به 26 سانتی متر کاهش یافت. میانگین شوری و سرعت جریان در کارون و اروند به ترتیب psu0.62 و psu2.1 و سرعت m/s1.6 و m/s1.9 اندازه گیری شد. جهت جریان نیز پیوسته به سمت دریا بود. بیشینه غلظت بار معلق در ایستگاه کارون و اروند به ترتیب g/m380 و g/m3 67 اندازه گیری شد. با توجه به مقادیر اندازه گیری شده مذکور، میانگین دبی آب در کارون و اروند به ترتیب m3/s 2153 و m3/s 7883 و میانگین شار رسوب به ترتیب kg/s142 و kg/s454 محاسبه شد.

ﻣﺪلﻫﺎى ﺑﺎرش - رواﻧﺎب به عنوان یکی از اﺑﺰارﻫﺎى ﺳﺎده و در ﻋیﻦ ﺣﺎل کﺎرآﻣﺪ، در ﻣﺪلﺳﺎزىﻫﺎى ﻫیﺪروﻟﻮژیکﻰ کاربرد فراوان دارند. ایﻦ ﻣﺪلﻫﺎ ﺑﺎ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ اﻃﻼﻋﺎت ورودى از ﻗﺒیﻞ دﻣﺎ، ﺑﺎرش، ﺗﺒﺨیﺮ - ﺗﻌﺮق و اﻃﻼﻋﺎت ﺗﻮﭘﻮﮔﺮاﻓﻰ ﺣﻮﺿﻪ، رژیﻢ ﺟﺮیﺎن را ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از رواﺑﻂ ریﺎﺿﻰ ﺷﺒیﻪﺳﺎزى ﻣﻰکﻨﻨﺪ. در پژوهش حاضر، ﻗﺎﺑﻠیﺖ اﻟﮕﻮریﺘﻢهای بهینه سازی عنکبوت اجتماعی و عملیات جستجو و نجات در واﺳﻨﺠﻰ ﻣﺪل ﻫیﺪروﻟﻮژیکﻰ IHACRES ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﺷﺒیﻪ ﺳﺎزى ﺑﺎرش - رواﻧﺎب ﺣﻮﺿﻪی رودخانه ی اعظم هرات در استان یزد مورد ارزیابی قرار گرفته است. اﻟﮕﻮریﺘﻢهای ﺑﻬیﻨﻪ ﺳﺎزى ﻓﻮق ﺑﻪ ﺻﻮرت ﭼﻨﺪﻫﺪﻓﻪ ﺑﺮاى واﺳﻨﺠﻰ شش ﭘﺎراﻣﺘﺮ ﺳﺮاﺳﺮى ﻣﺪل IHACRES اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪند. ﺗﻮاﺑﻊ ﻫﺪف در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪه در ایﻦ پژوهش ﺷﺎﻣﻞ دو ﺷﺎﺧﺺ ﻧﺶ -  ﺳﺎﺗکﻠیﻒ و نش -  ﺳﺎﺗکﻠیﻒ ﻟﮕﺎریﺘﻤﻰ بوده ﺗﺎ ﺑﻪ وﺳیﻠﻪ ی آﻧﻬﺎ ﻋﻤﻠکﺮد ﻣﺪل در ﭘیﺶ ﺑیﻨﻰ دﺑﻰﻫﺎى ﺣﺪاکﺜﺮى و ﺣﺪاﻗﻠﻰ مشخص گردند. ﭘﺲ از واﺳﻨﺠﻰ و ﺻﺤﺖ ﺳﻨﺠﻰ ﻣﺪل، از آن ﺑﺮاى ﺷﺒیﻪﺳﺎزى ﺳیﻼب برای دوره ی زمانی 2005- 2004 در ﺣﻮﺿﻪ ی ﻣﺬکﻮر اﺳﺘﻔﺎده ﮔﺮدیﺪ و ﻗﺎﺑﻠیﺖ ﻣﺪل ارزیﺎﺑﻰ ﺷﺪ. ﻧﺘﺎیﺞ ﻧﺸﺎن داد کﻪ اﻟﮕﻮریﺘﻢهای بهینه سازی عنکبوت اجتماعی و عملیات جستجو و نجات به ترتیب معادل 8۱/۰ و 69/0، ﻋﻤﻠکﺮد خوب و قابل قبولی را در واﺳﻨﺠﻰ ﻣﺪل داﺷﺘﻪاﻧﺪ. در نهایت مشاهده شد که اﻟﮕﻮریﺘﻢ بهینه سازی عملیات جستجو و نجات برای واسنجی مدل فوق مناسب تر می باشد. ﻫﻤﭽﻨیﻦ، آﻧﺎﻟیﺰ ﺣﺴﺎﺳیﺖ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎى ﻣؤﺛﺮ ﻧﺸﺎن داد کﻪ ﺿﺮیﺐ رواﻧﺎب ﺳﻄﺤﻰ، ﺣﺴﺎسﺗﺮیﻦ ﭘﺎراﻣﺘﺮ ﺳﺮاﺳﺮى ﻣﺪل IHACRES ﺑﻮده اﺳﺖ.

تغییر اقلیم و گرمایش جهانی یکی از مهم ترین عوامل موثر بر تخریب منابع آب و خاک در مناطق خشک و نیمه خشک است؛ که باعث افزایش وقوع پدیده ی گرد و غبار می گردد. هدف از این مطالعه ارزیابی عملکرد دو مدل ریزمقیاس سازی آماریSDSM  و LARSWG به منظور غربالگری کمی در پیش بینی سناریوهای اقلیمی و همچنین پیش بینی تغییرات اقلیمی در کانون گرد و غبار جنوب و جنوب شرق اهواز می باشد. از مدل های سه بعدی جفت شده ی اقیانوسی- اتمسفری AOGCM با نام HadCM3، برای شبیه سازی متغیرهای اقلیمی دما، باد و بارش ؛ تحت سناریوهای انتشار B2 و A2 در دو دوره ی آینده نزدیک و دور استفاده شد. نتایج نشان دادند، داده های شبیه سازی شده هر دو مدل، نسبت به داده های مشاهده شده، در مقایسه با میانگین طولانی مدت دوره ی پایه، معنی دار و از همبستگی بالایی با ضریب تبیین بالا برای کلیه ی پارمترها از 87/0 تا 98/0، برخوردار هستند. در نهایت با تأیید وجود پدیده ی تغییر اقلیم در استان خوزستان و به خصوص در کانون بحرانی ریزگرد جنوب و جنوب شرق اهواز، مدل SDSM به دلیل استفاده مستقیم از مدل های HadCM3 و داده های بزرگ مقیاس NCEP و نوع فرآیند شبیه سازی و همچنین ساختار ترکیبی در ریزمقیاس گردانی داده ها با RMSE، MAE و ME به ترتیب 97/0، 18/0 و 021/0؛ از دقت و صحت بالاتری نسبت به مدل LARSWG در شبیه سازی داده های اقلیمی در کانون گرد و غبار جنوب اهواز برخوردار است. همچنین مدل SDSM در شبیه سازی داده های دمایی روزانه و سرعت باد موفق تر عمل نموده و مدل LARSWG ، پیش بینی بهتری از پارامتر بارش روزانه داشته و دقت و صحت بالاتری نشان داد.

محدودیت پتانسیل آب زیرزمینی در آبخوان آبرفتی دشت اردبیل و عدم توجه به میزان برداشت مجاز و توسعه ی روز افزون مصارف کشاورزی، شرب، صنعت، بهره برداری ناموزون و نامتناجس، عدم جایگزینی آن از طریق ریزش های جوی به دلیل مواجه شدن با سال های کم آبی و خشک، موجب گردیده که آبخوان دشت اردبیل با افت سطح و در نتیجه کاهش حجم مخزن مواجه شود. این پژوهش با هدف بررسی عوامل مؤثر بر افت و تغییرات سطح آب های زیرزمینی دشت اردبیل در دو مقطع زمانی 1995 تا 2005 و 2005 تا 2015 انجام گرفت. برای انجام پژوهش حاضر، از داده های بارش ماهانه ایستگاه های هواشناسی اردبیل، نیارق، نمین، آبی بیگلو، هیر، سامیان واقع در داخل دشت اردبیل در طول آماری 20 ساله (1995-2015) و داده های ماهانه ارتفاع سطح ایستابی تعداد 24 حلقه چاه پیزومتری برای دشت انتخاب شد. برای تهیه ی نقشه ی کاربری اراضی در دو دوره ی زمانی، تصاویر سنجنده های OLI و TM ماهواره لندست مربوط به خرداد ماه 1993، 2005 و 2015 استفاده شد. نتایج بررسی تغییرات سطح کاربری اراضی در طول سال های 1993، 2005 و 2015 در دشت اردبیل نشان داد کاربری های زراعت آبی به ترتیب با 26/48156، 66/50678 و 68/58356 هکتار بیشترین سطح و پهنه ی آبی به ترتیب با 75/168، 65/88 و 95/380 هکتار کمترین سطح را داشتند که نشان از دخالت بالای اراضی کشاورزی در افت سطح ایستابی اراضی کشاورزی در دشت اردبیل می باشد. در نهایت بررسی روند تغییرات چاه های پیژومتری نشان داد در دشت اردبیل حداکثر تراز سطح ایستابی (1437 متر) مربوط به قسمت های جنوب دشت اطراف اراضی-نوشهر-کرگان و حداقل تراز (1300 متر) مربوط به اطراف روستای خلیفه لو شیخ می باشد. مطابق با نقشه ی پراکنش چاه ها، بیشترین تراکم چاه ها در منطقه ی شرقی و مرکزی دشت بوده است.

در سال های اخیر افت منابع آب زیرزمینی به عنوان مهم ترین چالش در مسائل مدیریت منابع آب مطرح است. اولین گام در جهت مدیریت آب زیرزمینی، ش بیه سازی سطح آب زیرزمینی و شناسایی عوامل مؤثر بر سطح آب زیرزمینی است. از این رو در این پژوهش جهت شب یه سازی سطح آب زیرزمینی دشت سلسله واقع در استان لرستان از مدل ترکیبی رگرسیون بردار پشتیبان (SVR) با موجک و الگوریتم های فرا ابت کاری گرگ خاک ستری (GWO) و خفاش (BA) در مقیاس زمان ی ماهانه طی دوره ی آماری 2020-2010 استفاده ش د. م عیارهای ضریب همبستگی (R2)، م جذور میانگین مربعات خطا (RMSE) ، میانگین مطلق خطا (MAE)، ضریب بهره وری نش-ساتکلیف (NSE)، درصد بایاس (PBIAS) برای ارزیابی و مقایسه ی عملکرد مدل ها مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد هر سه مدل هیبریدی، در الگوهای ترکیبی نتایج بهتری نسبت به سایر الگوهای تعیین شده دارند. همچنین، با توجه به معیارهای ارزیابی مشخص شد که از بین مدل های به کاررفته در شبیه سازی سطح آب زیرزمینی، مدل رگرسیون بردار پشتیبان-موجک با ضریب تعیین (988/0-975/0R2=)، ری شه ی میانگین مربعات خطا (146/0-112/0RMSE=)، میان گین قدرمطلق خطا (m093/0-076/0MAE=) ضریب نش ساتکلیف (978/0-963/0NS=) و درصد بایاس (001/0PBIAS=) در مرحله ی صحت سنجی عملکرد بهتری نسبت به سایر مدل ها از خود نشان داده است.

ارزیابی ریسک آلودگی منابع آب و پهنه بندی آلودگی ها می تواند اطلاعاتی سودمند جهت کنترل کیفی این منابع ایجاد کند. در این راستا همسو با سیاست های جلوگیری از آلودگی منابع آب و کنترل آلاینده ها، استفاده بهینه از منابع آب، تعیین میزان پتانسیل ریسک های ناشی از منابع آلاینده در حوضه های آبریز لازم و ضروری به نظر می رسد. هدف این پژوهش ارزیابی ریسک آلایندگی حوضه ی آبریز سد احمدبیگلو با استفاده از روش WRASTIC می باشد. با عنایت به اینکه تحقیقات اخیر صرفاً به ارزیابی ریسک با شاخص های مرسوم پرداخته است و یکی از مسایل مهم در مدل سازی ریسک در طبیعت بررسی صحت مدل و کارایی آن مدل می باشد؛ بنابر این در پژوهش حاضر برای ارزیابی کارایی شاخص وراستیک و تطابق با محیط واقعی از شاخص کیفیت آ ب های سطحی ایران (IRWQISC)  استفاده شد. طبق نتایج حاصله، میزان ریسک شاخص های تخلی ه فاضلاب، فعالیت های تفریحی و گردشگری، فعالیت های کشاورزی، اندازه حوضه ی آبریز، راه های ارتباطی، فعالیت های صنعتی و کاربری اراضی برای زیرحوضه هایA1, A2, A3 ,A4, A5, A6, A7  به ترتیب برابر با 18، 16، 29، 28، 44، 35، 35 می باشد. نتایج گویای این واقعیت است که میزان ریسک از مناطق کم جمعیت، بکر و کمتر توسعه یافته صنعتی و تفریح ی ب ه مناطق پرجمعیت، دارای دسترسی، نزدیک به شهر، توریستی و دارای صنایع رو به افزایش است.  طبق نتایج اعتبارسنجی مدل با وضعیت فعلی آلودگی آب در حوضه ی آبریز سد احمدبیگلو، زیرحوضه ی A2 در محل ایستگاه پایش کیفی شماره 2 دارای مطابقت 70 درصدی و در محل ایستگاه پایش کیفی شماره 3 دارای مطابقت 81 درصدی و زیرحوضه ی A3 در محل ایستگاه پایش کیفی شماره 4 دارای مطابقت 88 درصدی با شاخص ریسک به دست آمده می باشد.

مسئله فرسایش خاک و تخریب زمین یکی از مهم ترین مسائل در علوم طبیعی است که ارزیابی پیامدهای زیست محیطی و اقتصادی آن به داده های کمی نیاز دارد. حوضه رودخانه قشلاق در استان کردستان برای مطالعه چنین مخاطره ای انتخاب شد زیرا این حوضه در یک اقلیم نیمه خشک قرارگرفته و لیتولوژی آن اغلب شیل (سازند سنندج) است. جهت تحقیق در این زمینه شاخه های از رودخانه که آبراهه های آن ها دارای  رتبه سه و بیشتر، بر اساس روش استرالر بودند و مستقیماً وارد شاخه اصلی می شدند به عنوان زیر حوضه برای محاسبه شاخص ها ترسیم گردید. 47 زیر حوضه، محدوده حوضه قشلاق را پوشش داد. تعداد 16شاخص ژئومورفولوژیکی برای تعیین وضعیت فرسایش حوضه محاسبه و به عنوان لایه ورودی در نظر گرفته شد. سپس، نتایج این شاخص ها توسط چهار مدل تصمیم چند معیاره TOPSIS ، VIKOR ، SAW و CF ادغام گردید. در هر چهار مورد، زیر حوضه های شمالی به عنوان مناطقی با حساسیت کم و بسیار کم در برابر فرسایش طبقه بندی شدند. این حوضه ها اغلب دارای سنگ های آتش فشانی هستند. در یک دید کلی ، طبق هر چهار مدل بکار رفته ، زیر حوضه های  که لیتولوژی غالب آن ها  شیلی است، در طبقات فرسایشی متوسط تا بسیار زیاد قرار گرفتند. بر این اساس چنین استنباط شد که لیتولوژی تأثیر زیادی بر روی میزان فرسایش در حوضه آبریز قشلاق دارد.  همچنین روش VIKOR، به دلیل ضریب تنوع بیشتر، از دقت بیشتری نسبت به بقیه روش ها برخوردار است.