هیدرودینامیک

آبخوان های کارستی دارای ناهمگنی بالا و تنوع فضایی از نظر توسعه کارست بوده، که این امر واکنش آبخوان های کارستی به ورودی و تغییرات آن در سیستم کارستی را کنترل می کند. ژئومورفولوژی کارست با تعیین نوع و میزان تغذیه، واکنش آبخوان ها را به بارش کنترل می کند. ارزیابی سری های زمانی ورودی و خروجی در سیستم های کارستی اطلاعات جامعی را در زمینه رفتار هیدرودینامیکی آبخوان ها ارائه می دهد. هدف از این پژوهش ارزیابی و شناخت ویژگی های هیدرودینامیکی آبخوان های گیلانغرب و خورین با استفاده از توابع خودهمبستگی و چگالی طیفی و مشخص کردن عوامل موثر در ویژگی های هیدرودینامیکی آبخوان ها است. در این پژوهش از داده های دبی و بارش ایستگاه های هیدرومتری و بارانسنجی وزارت نیرو جهت محاسبه تحلیل سری های زمانی تک متغیره و آنالیز منحنی فرود هیدروگراف استفاده شده است. نتایج نشان داد سیستم کارستی آبخوان خورین نسبت به آبخوان گیلانغرب توسعه یافته تر است. آبخوان خورین دارای رفتار هیدرودینامیکی چندگانه و اینرسی کم و آبخوان گیلانغرب دارای رفتار هیدرودینامیکی نسبتا پایدار و اینرسی بالا می باشد. معادله منحنی فروکش در آبخوان خورین، چندگانگی رفتار سیستم کارستی را نشان داده و نتایج بدست آمده از توابع سری زمانی را تایید می کند. اما معادله منحنی فروکش هیدروگراف در چشمه گیلانغرب وجود جریان سریع در آبخوان را که توسط توابع سری زمانی نشان داده، تایید نمی کند. توسعه ژئومورفولوژی کارست سطحی و وجود فروچاله ها عامل اصلی رفتار هیدرودینامیکی چندگانه در آبخوان خورین می باشد. نبود فروچاله ها و توسعه کم ژئومورفولوژی کارست و ویژگی های فیزیوگرافی همچون کشیدگی حوضه تغذیه کننده آبخوان گیلانغرب باعث نوسان کم در رفتار هیدرودینامیکی آبخوان گیلانغرب گردیده است. در نهایت می توان گفت که توابع سری زمانی کارکرد قبل قبولی در ارزیابی رفتار هیدرودینامیک آبخوان های کارستی دارند.

حوضه آبریز دریاچه ارومیه با داشتن دشت هایی مانند دشت تبریز، ارومیه، مراغه، مهاباد، میاندوآب، شبستر ، تسوج، سلماس، پیرانشهر، آذرشهر یکی از کانون های ارزشمند فعالیت کشاورزی و دامداری در ایران به شمار می رود. در حال حاضر دریاچه ارومیه در خطر خشک شدن کامل بوده و طی 15 سال گذشته(75-90 ) ۶ متر کاهش سطح داشته است. منطقه پژوهشی در دشت آبرفتی تسوج، شمال دریاچه قرار دارد. ارتفاع متوسط 1700 متر با میانگین بارش 22 ساله منطقه در حدود 3/363 میلی مترو متوسط دمای سالانه 65/10 درجه سانتی گراد است. ژئومورفولوژی منطقه شامل حوضه ای کشیده شمالی – جنوبی است که از شمال به ارتفاعات میشوداغ و از جنوب به دریاچه ارومیه منتهی می گردد. زمین شناسی منطقه اغلب شامل سازندهای مارنی ، گچی ، و آهکی میوسن است. بر اساس آمارسال 1391 سازمان آب از مجموع 51 رشته قنات دایر ، 27 دهنه چشمه دائمی و فصلی، 134 حلقه چاه عمیق و نیمه عمیق فعال در دشت تسوج میزان 24 میلیون متر مکعب سالانه متوسط تخلیه آب از سفره های زیرزمینی صورت می گیرد. در راستای تحلیل های ژئومورفولوژیکی اقدام به تهیه نقشه های رقومی سنگ شناسی سطحی، توپوگرافی در مقیاس 25000/1 ، نقشه هم عمق سنگ کف با استفاده از نرم افزارهای ilwis,Arc GIS گردید جهت بررسی و تحلیل های هیدرودینامیکی نهشته های کواترنری اقدام به مطالعات ژئوفیزیکی ، حفر چاه های پیزومتری و اکتشافی در راستای اجرای طرح تحقیقاتی شد، بررسی ها 5 کلاس از نهشته ها ی کواترنری ( Q1,Q2,Q3,Qal,Qmf ) را نشان داد. در قسمت دشت سر و نواحی مخروط افکنه ای ضخامت قابل توجه از نهشته های دانه درشت فاقد لایه آبدار(Q3 ) وجود داشته و به سمت دریاچه دانه بندی رسوبات ریزدانه شده و حاوی آب هستند( Q2). توپوگرافی سنگ کف در نواحی قراتپه از عوامل نفوذ آب شور دریاچه به سمت دشت است. آزمایش پمپاژ چاه اکتشافی محدوده طرح تحقیقاتی نشان دهنده قابلیت نفوذپذیری 35/91 مترمربع بر روز است. بررسی دانه بندی نمونه های لوگ چاه ها نشان داد که قسمت های میانی دشت از نفوذپذیری و هدایت هیدرولیکی بالا برخوردار است.

سیلاب ها از فراوان ترین و مخرب ترین بلایای طبیعی به شمار می روند. در این ارتباط پهنه-بندی دشت سیلابی و کاربرد آن در برنامه ریزی آمایش فضا، ازجمله اقدامات مهم غیرسازه ای در زمینه کاهش خسارات سیلاب محسوب می شود. این پژوهش سعی دارد به بررسی خطر وقوع سیل در دشت سیلابی رودخانه زرینه رود با استفاده از مدل هیدرودینامیکی HEC-RAS و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) بپردازد. همچنین، از توان رودخانه به عنوان شاخصی جهت بررسی اثرات مورفولوژیکی بالقوه سیلاب ها استفاده شده است. داده های پایه برای مدل HEC-RAS شامل داده های فضایی و داده های جریان رودخانه می باشند. مهم ترین داده های فضایی پژوهش از طریق تهیه DEM (با قدرت تفکیک 1 متر) و TIN از روی نقشه-های توپوگرافی مقیاس 1:2000 حاصل شد. متغیرهای جریان، از طریق تحلیل داده های ایستگاه های هیدرومتری موجود بر روی مجرای اصلی و انشعابات آن به دست آمد. به منظور پیش پردازش داده های فضایی و پس پردازش نتایج حاصل از مدل HEC-RAS از الحاقی HEC-GeoRAS استفاده گردید. جهت بررسی اثرات ژئومورفیکی سیلاب ها، مجرای رودخانه با توجه به دانه بندی مواد بستر و الگوی رودخانه به دو بازه تقسیم بندی شد. در بازه اول (از ابتدا تا شهر محمودآباد)، به دلیل کم عرض بودن دشت سیلابی، پهنه های سیل گیر محدود می باشند. در این بازه، توان رودخانه در طی سیلاب ها زیاد است؛ اما مقاومت مواد بستر و کناره ها، مانع عمده ای در خصوص فرسایش کناره و کف کنی رودخانه محسوب می-شوند. در بازه دوم (از محمودآباد تا بالادست سد نوروزلو)، عرض پهنه های سیل گیر افزایش می یابد. توان رودخانه، نسبت به بازه اول پایین تر است؛ اما به دلیل نوع رسوبات بستر مجرا (ماسه تا گراول) و فرسایش پذیری زیاد مواد کناره ها، تغییرات مورفولوژیکی مجرا نیز زیاد می باشد و سیلاب ها، منجر به فرسایش های شدید، مهاجرت مئاندرها، ایجاد میان بُرها و همچنین نهشته گذاری به صورت پشته های نقطه ای در داخل و کناره های مجرا می شوند. نتایج، همچنین نشان می دهد که سیلاب های با دوره های بازگشت مختلف، خطر چندانی برای سکونت گاه های شهری و روستایی ایجاد نمی کنند؛ اما می توانند خسارات زیادی به اراضی کشاورزی وارد سازند. با توجه به ژئومورفولوژی منطقه و عرض پهنه های سیل گیر، سیلاب با دوره بازگشت 25 ساله، می تواند مبنای برنامه ریزی های آمایش دشت سیلابی باشد.

تالاب ها با عملکردها و ساختارهای متفاوتی در شرایط پیچیده اکولوژیک سرزمین های محل استقرار خود همراه با نوسانات و تغییرات در مکان و زمان هستند. بر این اساس نیاز است تالاب ها قبل از هر نوع بررسی در قالب نوعی رده بندی، طبقه بندی و شناسایی شوند تا ویژگی های خاص آن رده را بتوان مشخص نمود. در این مقاله دیدگاه هیدروژئومورفیک برای رده بندی تالاب ها مورد بررسی قرار گرفته و نحوه طبقه بندی تالاب ها بر این اساس تشریح شده است. روش هیدروژئومورفیک بر اساس سه عامل تأثیرگذار 1) مکان و مقر تالاب ( از نظر ژئومورفولوژی)، 2) منبع تأمین آب و 3) جریان و نوسان آب ( هیدرودینامیک)، تالاب ها را به هفت طبقه و سپس با توجه به بیوم، آنها را به زیرطبقات بیشتری تفکیک می کند. طبقات رودخانه ای، فروافتی، شیب دار، مسطح (با خاک آلی یا معدنی)، و حاش یه ای (مصبی و دریاچه ای) هفت رده ی مطرح ش ده م ی باشند. با ان تخاب تالاب بین المللی چغاخور به عنوان مطالعه موردی، رده بندی این تالاب و زیرطبقات آن مورد بررسی و شناسایی قرار گرفته است. بر اساس نتایج این تحقیق، تالاب چغاخور با بیوم کوهستانی از نوع حاشیه دریاچه ای و فروافتی است که در زیرکلاس انسان ساخت و حوضچه ای قرار می گیرد. با توجه به نوع رده بندی این تالاب، ارزیابی عملکردها و ارزش های این تالاب نشان می دهد، در برنامه های آینده برای تالاب چغاخور لازم است به عملکردها و ارزش هایی نظیر تغذیه آب های زیرزمینی، کنترل سیلاب، نگهداری رسوب و مواد رسوبی، تأمین آب، زیستگاه آبزیان و وجود تنوع زیستی توجه خاصی داشت.

بررسی خصوصیات هیدرودینامیکی و هیدروژئوشیمیایی چشمه ها در لندفرم های کارستی زاگرس می تواند راهنمای مناسبی برای تعیین میزان تکامل کارست باشد. هدف این پژوهش مقایسه ی توسعه یافتگی کارست به کمک ویژگی های هیدرودینامیک، هیدروژئوشیمیایی چشمه های کارستی در زاگرس چین خورده و زاگرس مرتفع است. در این تحقیق، منحنی فرود هیدروگراف چشمه های کارستی، مهمترین اکسیدهای موجود در سازند های آهکی، داده های هیدرولوژی چشمه ها، مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا با استفاده از نقشه های توپوگرافی، زمین شناسی و تصاویر ماهواره ای لندفرم های کارستی دو ناحیه شناسایی گردید. بعد از بررسی ویژگی های ژئومورفولوژی کارست و زمین شناسی در دو محدوده، منحنی فرود هیدروگراف 4 چشمه در محدوده ی زاگرس چین خورده و 7 چشمه در محدوده ی پراو - بیستون محاسبه شد. نتایج نشان دهنده ی ارتباط نزدیک بین لیتولژی و شکستگی ها با رفتار هیدرولوژی سیستم آب زیر زمینی در زاگرس چین خورده، و عدم ارتباط نزدیک بین شکستگی و لیتولژی در سیستم رورانده است. با استفاده از ویژگی های هیدرودینامیک و منحنی فرود چشمه ها، درجه ی توسعه یافتگی کارست در محدوده ی پراو- بیستون 5 تا 6 تعیین شد. برای آبخوان کارستی قلاجه درجه ی توسعه یافتگی کارست 2.5 تا 3 تعیین شد. جریان چشمه ها در پراو – بیستون دارای چند زیر رژیم خطی و آشفته است در حالی که در چشمه های قلاجه تنها یک زیر رژیم یکنواخت است. تجزیه و تحلیل آهک های دو محدوده و نیز آنالیز شیمیایی آب چشمه نشان دهنده ی خلوص بالای آهک بیستون نسبت به آهک