هیدروژئومورفولوژی

کیفیت پایدار آب رودخانه ها به یکی از نگرانی های اصلی در کشورهای در حال توسعه تبدیل شده است، لذا پایش کیفیت آب این منابع برای مصارف مختلف برای تدوین خط مشی مدیریت سلامت عمومی و محیط زیست بسیار ضروری است. هدف از مطالعه حاضر ارزیابی کیفیت آب سیستم رودخانه کارون و دز در استان خوزستان و بررسی مناسب بودن کیفیت آب آنها برای مصارف شرب و کشاورزی است. بدین منظور، از تکنیک ها و شاخص های مختلف و نیز آنالیزهای آماری برای ارزیابی تغییرات مکانی-زمانی در تفسیر مجموعه داده های بزرگ و پیچیده 12 پارامتر کیفیت آب گردآوری شده از حوضه رودخانه کارون و دز در بازه زمانی 17 ساله (1398-1382) استفاده شد. ارزیابی روند تغییرات کیفیت آب در بازه زمانی مطالعاتی نیز نشان داد که براساس WQI، کیفیت آب رودخانه کارون و دز از سال 1382 تا 1386 به ترتیب در طبقه "بسیار ضعیف" و "ضعیف" و از سال 1387 تا 1397 در طبقه"نامناسب" و "بسیار ضعیف" است. در خصوص پارامترهای آبیاری نیز نبود روند مشخصی در مقادیر آنها می تواند بیانگر عدم تأثیر کیفیت آب رودخانه ها از عوامل طبیعی و تبعیت آن ها از عوامل انسانی باشد. به طورکلی، این مطالعه اهمیت استفاده از شاخص های کیفیت آب را بیان می کند که تفسیر ساده ای از داده های پایش را برای کمک به جوامع محلی در بهبود کیفیت آب ارائه می دهد، چرا که براساس این شاخص ها و PCA، می توان نتیجه گرفت که فعالیت های انسانی مرتبط در امتداد ساحل رودخانه های کارون و دز به ویژه در سال های اخیر بر کیفیت آب آنها تأثیر گذار است.

داده های دبی روزانه جریان از پیش نیازهای مدیریت منابع آب هستند، اما امکان اندازه گیری آن در بسیاری از آبخیزهای بالادست وجود ندارد. بر این اساس، مدل سازی هیدرولوژیکی یکی از ابزارهای مهم در برآورد خصوصیات جریان در آبخیزهای بدون آمار است. تخمین پارامتر های ورودی مدل های هیدرولوژیکی در اغلب موارد نیازمند بهینه سازی است. هدف این پژوهش، ارزیابی روش های بهینه سازی و واسنجی خودکار مدل بارش-رواناب SIMHYD در حوزه آبخیز کوزه تپراقی با مساحت 805 کیلومترمربع در استان اردبیل است. داده های دبی، بارش روزانه، تبخیر و تعرق به عنوان ورودی های مدل از سال 2002-2011 برای واسنجی و از سال 2009-2011 برای صحت سنجی در امر شبیه سازی استفاده شدند. روش های واسنجی شامل الگوریتم ژنتیک، تکامل رقابتی جامع، الگوی جستجو، الگوی جستجوی چند شروعه، نمونه گیری تصادفی یکنواخت، روزنبروک، بهینه سازی روزنبروک چند شروعه براساس معیارهای کارایی آماری ارزیابی شدند. نتایج نشان داد که تغییر الگوریتم های بهینه سازی در دقت واسنجی مدل تاثیر قابل توجهی دارد. به طوری که مقدار تابع نش-ساتکلیف برای الگوریتم های مورداستفاده به ترتیب 42/0، 31/0، 55/8-، 38/0، 56/0، 23/0، 24/0 به دست آمد. الگوریتم روزنبروک در مقایسه با سایر الگوریتم های مورد استفاده، از دقت بالایی در واسنجی مدل هیدرولوژیک SIMHYD برخوردار است.

سطوح دارای پوشش برف (SC) بر تعادل انرژی سطح زمین از طریق بازخورد آلبیدو تأثیر می گذارد، و همچنین تاثیر عمده ای بر فرآیندهای اقلیمی، فعالیت های انسانی و چرخه هیدرولوژی، دارد. دمای سطح زمین (LST) از عناصر اصلی در شناخت اقلیم یک منطقه است که تغییرات و نوسانات آن ها در طبقات ارتفاعی مختلف برای بررسی های هیدرولوژیکی بسیار کاربردی است. هدف از این مطالعه ارزیابی و بررسی ارتباط دمای سطح زمین و سطح پوشش برف با مولفه توپوگرافیکی ارتفاع در حوضه دریاچه ارومیه می باشد. در این پژوهش به علت سهولت دسترسی به داده های سنجش ازدور و تفکیک مناسب زمانی و مکانی تصاویر ماهواره ای ترا، از تصاویر سنجنده مودیس به صورت ماهانه، فصلی و سالانه در بازه زمانی 1379-1399 استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد بین LST و SC رابطه معکوس وجود دارد، همچنین بررسی نقشه های SC و طبقات ارتفاعی نشان می دهد رابطه مستقیمی بین این دو متغیر وجود دارد، در واقع با افزایش ارتفاع پایداری برف در منطقه افزایش می یابد به طوری که در ارتفاعات بیشتر از 3000 متر مقدار سطح پوشش برف بیش از 98% نسبت به منطقه است. تغییرات دمای سطح زمین در ارتفاعات مختلف معکوس تغییرات سطح پوشش برف است بنابراین در ارتفاعات کمتر از 2000 متر میانگین سالانه دما 21تا 35 درجه سانتی گراد است، اما در ارتفاعات بالاتر از 3500 متر میانگین دمای سالانه حدود 7 الی 13 درجه می باشد.

سیلاب به عنوان یک رخداد طبیعی و غیرمنتظره، در دهه های اخیر به فراوانی رخ داده است. در راستای کاهش خسارات ناشی از سیلاب و مدیریت سیلاب، ارزیابی احتمال خطر و تهیه نقشه های مناطق احتمال خطر امری ضروری می باشد. در دهه های اخیر در حوضه آبخیز نکارود سیل های مخرب زیادی رخ داده است. به همین دلیل جهت مدیریت سیلاب، کاهش خسارات و استفاده درست از منابع آبی، پتانسیل سیل خیزی زیرحوضه های حوضه آبریز نکارود مورد مطالعه قرار گرفته است. رودخانه نکا به طول 176 کیلومتر یکی از رودخانه های مهم استان مازندران و حوضه ی آبخیز نکا از حوضه های آبخیز دریای خزر است. در این پژوهش به منظور تهیه نقشه حساسیت زیرحوضه ها نسبت به سیلاب خیزی حوضه از 11 لایه اطلاعاتی فاکتورهای تجمع جریان، فاصله از شبکه زهکشی، طبقات ارتفاعی، شیب و جهت شیب، تراکم شبکه زهکشی، نقشه بارش، نقشه کاربری اراضی، زمین شناسی، شاخص قدرت جریان، شاخص رطوبت توپوگرافی و شاخص انحنای توپوگرافی استفاده شده است. لایه ها با استفاده از فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP)، وزن دهی و و در نهایت با استفاده از روش ترکیب خطی وزنی در نرم افزار ArcGIS لایه های استاندارد شده به وزن مربوطه ضرب و سپس نتایج تمام متغیرها با همدیگر جمع و رویهم گذاری شدند و نقشه حساسیت نهایی به پنج طبقه تقسیم گردید. نتایج پژوهش نشان می دهند حساسیت سیلاب در زیرحوضه های رودخانه نکا متفاوت می باشد. از میان عوامل محیطی موثر در مبحث سیل خیزی عوامل ارتفاع و تراکم آبراهه تاثیرگذارترین عوامل در خطر رخداد سیلاب بوده اند.

هدف از این تحقیق، بررسی میزان دقت داده های بارش های شدید (بارش های 25 میلی متر به بالا) رادار هواشناسی تبریز در یک دوره 8 ساله (2021-2014) و مقایسه آن ها با داده های ایستگاهای سینوپتیک در حوضه دریاچه ارومیه می باشد. برای مقایسه و ارزیابی بین داده های ایستگاه های هواشناسی و رادار از آماره هایی نظیر، ضریب همبستگی (R) و مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE)،... استفاده شد. مقایسه نقشه های حاصل از رادار داپلر و ایستگاه های سینوپتیک نشان داد که توزیع فضایی بارش حاصل از دو پایگاه داده یکسان نبوده و نواحی کم بارش و پربارش منطبق بر یکدیگر نیستند، به طوری که ضریب همبستگی بین بارش رادار و مشاهده شده 25/0 می-باشد. همچنین نتایج آزمون کلموگروف- اسمیرنوف نشان داد که با توجه به اینکه p-value حاصل شده (000/0) عددی کوچکتر از مقدار خطای آزمون (05/0) است، پس اختلاف بین داده های بارش رادار و مشاهدات زمینی معنی دار است. در واقع مقادیر بارش ثبت شده در ایستگاه های زمینی و رادار نتیجه واحدی را ارائه نمی دهند و هر دو جامعه آماری از توزیع یکنواختی برخوردار نیستند بنابراین داده های بارش رادار نمی تواند به جای داده های بارش ایستگاه ها استفاده شود.

محدوده ماکو-بازرگان-پلدشت دارای آبخوان کمپلکس(آبرفتی-آهکی-بازالتی) است که برای ارزیابی منابع آبی این محدوده در آبان ماه 1400 به تعداد 60 نمونه با پراکندگی و توزیع مناسب از آبخوان کمپلکس منطقه و منابع آب سطحی برداشت شده و پس از آنالیز برای عناصر اصلی، فرعی و کمیاب، مقادیر نیترات، نیتریت و آمونیوم چندین برابر بالاتر از استاندارد نمایان شده است. هدف این پژوهش تعیین شاخص ریسک سلامت انسان (Human Health Risk Assessment) برای میزان ریسک ترکیبات ازته برای دو گروه بزرگسال و کودک که در معرض سطوح بالای ترکیبات نیتروژن از طریق آب آشامیدنی می باشد. نتایج نشان از احتمال وجود پتانسیل بالا برای مشکلات مرتبط با بیماری های غیر سرطان دارد و همچنین مشخص شد که کودکان نسبت به بزرگسالان در معرض خطر بیشتری برای تغییرات غیر سرطان زا هستند و نقشه نهایی ریسک غیرسرطانزایی مرتبط با بحث آشامیدن ارائه شد که بیانگر وجود ریسک بالا در قسمت های شمال غرب و جنوب شرق منطقه مورد مطالعه است و بیشترین ریسک مرتبط با بخش های پایین دست و منطقه تخلیه است که در آن منطقه آبخوان کاملا آبرفتی بوده و در این ناحیه فعالیت های کشاورزی گسترده ای در حال انجام است و این مهم ترین دلیل بر بالابودن آنومالی چندین برابری نیترات و باتبع آن بیشتر بودن HI از حد آستانه تعریف شده توسط USEPA برای ریسک غیرسرطانزایی بوده (HI>1)،که نشان دهنده در معرض ریسک بودن ساکنین منطقه است.

یکی از روش های معمول کنترل فرسایش کناری و ساماندهی رودخانه ها استفاده از آبشکن است. در این خصوص در نظر گرفتن همزمان چندین هدف مختلف و گاها متضاد در کنار یکدیگر در مطالعات مهندسی رودخانه می تواند از اهمیت زیادی برخوردار باشد. به همین منظور در این پژوهش طراحی بهینه ی ابعاد با اهداف کمینه کردن هزینه و بیشینه کردن دبی بار بستر مدنظر قرار گرفت. در مدل مورد مطالعه از تلفیق مدل مورفولوژیکی، طراحی و الگوریتم بهینه سازی چندهدفه جستجوی هارمونی استفاده گردید. همچنین برای بررسی پایداری مقطع از روش تئوری های حدی استفاده شد. پس از آنالیز حساسیت پارامترهای دبی، شیب و عرض اولیه رودخانه، صحت سنجی مدل با استفاده از داده های زنجان رود و با درنظر گرفتن معادله بار بستر فان-راین و معادله آبشستگی گیل انجام گرفت. سپس براساس جبهه پارتو سناریوهای مختلف استخراج گردید. نتایج بدست آمده نشان داد که مدل ارائه شده در مقایسه با طراحی انجام شده توسط سایر محققین، جواب های بهینه تری را ارائه داده است. براساس کمترین فاصله اقلیدسی نسبت به نقطه ایده آل، به ترتیب 90/63 درصد هزینه کمتر و 48/25 درصد دبی انتقال بار بستر بیشتری را نسبت به طراحی انجام شده توسط حسینی و همکاران (1382) و به ترتیب 3/3 درصد هزینه کمتر و 62/16 درصد دبی انتقال بار بستر بیشتری را نسبت به مدل استادی و همکاران (1393) ارائه می دهد که نشان دهنده کارایی مطلوب و دقت بهتر مدل پیشنهادی است.

هدف از انجام این پژوهش بررسی رابطه بین پوشش گیاهی و فرسایش خاک و تغییر در خصوصیات هیدروژئوشیمیایی آب است. فرسایش خاک رابطه نزدیکی با نوع پوشش گیاهی و کاربری زمین دارد و می تواند کیفیت آب یک منطقه را تغییر دهد. بدین منظور در این تحقیق 15نمونه از آب آبراهه های دائمی پیربادوش و گَشون رودخانه قُلیان در منطقه قالیکوه لرستان جمع آوری و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت که بر اساس مطالعات، از ارتفاعات بالاتر منطقه به سمت بخشهای پست و پایین دست، با کاهش پوشش گیاهی و افزایش فرسایش خاک و پیشروی رسوبات کواترنری، با ورود کاتیون ها و آنیون های بیشتر از رسوبات به آب و افزایش هدایت الکتریکی، کل مواد جامد محلول و کدورت، از کیفیت آب منطقه کاسته شده است. لذا با پوشش گیاهی بیشتر در ارتفاعات این منطقه، بر میزان نفوذپذیری خاک افزوده شده و از میزان فرسایش خاک کاسته شده است. در این منطقه علاوه بر تغییر ارتفاع، کاهش پوشش گیاهی به نوع سنگ بستر و در نواحی محدودی به چرای مفرط بستگی دارد که سبب افزایش آلاینده ای مانند نیترات شده است. افزایش نیترات در آب منطقه علاوه بر عوامل انسان زاد (چرای دام)به عوامل زمین زاد(گسترش شیلهای نفتی و فرسایش نهشته های کواترنری) نیز بستگی دارد. در نتیجه کیفیت آب منطقه بیشتر تحت تأثیر عوامل محیطی و زمین زاد قرار گرفته است و عوامل انسان زاد نقش کمتری داشته اند.