فهرست مطالب

مهندسی و مدیریت آبخیز - سال دهم شماره 1 (بهار 1397)

مجله مهندسی و مدیریت آبخیز
سال دهم شماره 1 (بهار 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/01/07
  • تعداد عناوین: 10
|
  • الناز آذرتاج، علی رسول زاده *، علی اصغری صفحات 1-13
    آب و خاک از گران بهاترین منابع ملی کشور هستند. متاسفانه در دهه اخیر، در اثر تغییر کاربری اراضی و تخریب پوشش گیاهی، قسمت اعظم نزولات تبدیل به رواناب شده، علاوه بر هدر رفت این منبع حیاتی، با ایجاد سیلاب های عظیم، باعث خسارات مالی و جانی فراوان می شود. این پژوهش به منظور بررسی رواناب و فرسایش خاک در مراتع تحت پوشش گیاهی متراکم و مقایسه آن با مراتع با پوشش گیاهی نیمه متراکم و اراضی زراعی که منتج از تغییر کاربری مرتع بوده در منطقه ی حیران اردبیل صورت گرفت. بدین منظور سه کاربری شامل مرتع دست نخورده با پوشش گیاهی 100 درصد، مرتع با پوشش گیاهی 50 درصد، و زمین زراعی (مرتع تبدیل شده به زمین زراعی) فاقد پوشش گیاهی در منطقه شناسایی شد. سپس در هر کاربری سه طبقه شیب (10، 15 و 24 درصد) تعیین شد. آزمایش به صورت کرت های خرد شده در قالب طرح کاملا تصادفی 1.5 متر (در مجموع 27 کرت) شد. با استفاده از باران ساز، بارشی با شدت ثابت 1.5 میلی متر بر دقیقه و به مدت 15 دقیقه در هر کرت ایجاد و همزمان با آغاز رواناب، هر دو دقیقه یک بار از رواناب نمونه برداری شد. نتایج نشان داد، بیشترین حجم رواناب، مقادیر خاک هدر رفته، غلظت رسوب مربوط به مرتع تبدیل شده به زمین زراعی در شیب 24 درصد و کمترین آن ها مربوط به کاربری مرتع با 100 درصد پوشش گیاهی و شیب 10 درصد می باشد. همچنین، نتایج نشان داد که با تبدیل مرتع دست نخورده به زمین زراعی، حجم رواناب تولیدی حدود پنج برابر افزایش داشت. از طرف دیگر با افزایش شیب از 10 به 24 درصد، حجم رواناب 1.7 برابر افزایش نشان داد. ضریب رواناب برای سه کاربری و سه سطح شیب تعیین شد که بیشترین ضریب رواناب مربوط به کاربری مرتع تبدیل شده به زمین زراعی با شیب 24 درصد و کمترین آن مربوط به مرتع با 100 درصد پوشش گیاهی و شیب 10 درصد بود که به ترتیب 0.72 و 0.06 به دست آمد.
    کلیدواژگان: استان اردبیل، باران ساز، پوشش گیاهی، رسوب، هدررفت خاک
  • نرگس قاسمی امین، نسیم آرمان *، حسین زینی وند صفحات 14-27
    کاربری اراضی و نوسانات آن یکی از مهمترین عواملی است که بر چرخه طبیعی در اکوسیستم اثر می گذارد. تغییرات کاربری اراضی باعث تغییر در سیکل هیدرولوژیکی حوضه شده و در نتیجه باعث تغییر تعادل آب بین بارش، تبخیر، نفوذپذیری و پاسخ رواناب می شوند. درک رابطه بین تغییرات کاربری اراضی و عوامل به وجود آورنده آن و اثرات ثانویه آن بر رژیم هیدرولوژیکی، اطلاعات ضروری برای برنامه ریزی استفاده از زمین و مدیریت پایدار منابع طبیعی فراهم می کند. در این پژوهش ابتدا نقشه کاربری اراضی حوزه آبخیز نوژیان برای سال 2014 با استفاده از سنجش از دور تهیه شد، سپس با استفاده از مدل Clue-s، کاربری اراضی برای سال 2025 شبیه سازی شد. برای شبیه سازی رواناب به مدلی نیاز است که به خوبی بتواند میزان رواناب را شبیه سازی نماید، بدین منظور از مدل WetSpa برای شبیه سازی جریان روزانه برای کاربری اراضی سال های 2000، 2014 و 2025 استفاده شد. با توجه به نتایج، معیار ارزیابی نش-ساتکلیف برای دوره واسنجی و اعتبارسنجی به ترتیب 68.26 و 66.75 درصد به دست آمد. همچنین معیار تجمعی مدل (AM) برای دوره واسنجی و اعتبارسنجی 64 و 54.15 درصد محاسبه شد. مقایسه نقشه های کاربری اراضی یاد شده نشان داد، مهمترین تغییرات کاربری در حوزه آبخیز نوژیان تبدیل جنگل ها و مراتع به زمین های کشاورزی است که در نتیجه این تغییرات حجم رواناب سالانه، بیشینه دبی و میانگین دبی به ترتیب به میزان 16.20، 11.35 و 9.15 درصد افزایش می یابد. نتایج حاصل از تحلیل آماری با استفاده از آزمون t جفتی هم نشان داد که تغییر کاربری اراضی در سطح معنی داری یک درصد بر روی دبی در منطقه مورد مطالعه تاثیر دارد.
    کلیدواژگان: حوزه آبخیز، شبیه سازی جریان، کاربری 2025، مدل هیدرولوژیکی، توزیعی، GIS
  • امیر مرادی نژاد، امیرحمزه حقی آبی *، مجتبی صانعی، حجت الله یونسی صفحات 28-42
    مقدار رسوب ورودی به آبگیرهای جانبی به الگوی جریان در محل دهانه آبگیر بستگی دارد. استفاده از سازه در جلوی دهانه آبگیر می تواند باعث تغییر این الگو و در نتیجه مقدار رسوب ورودی شود. یکی از روش های موثر برای تغییر الگوی جریان و کنترل رسوب ورودی به آبگیر جانبی، کاربرد دیوار جداکننده می باشد. دیوار جداکننده با دور کردن رسوبات از دهانه آبگیر باعث کاهش حجم ورود رسوبات به آبگیر می شود. به منظور هدایت جریان به سمت آبگیر و افزایش کارایی دیوار جداکننده، معمولا از آبشکن در مقابل آبگیر استفاده شده است. آبشکن با زاویه 60 درجه با طول B0.25 و در فاصله b2 از مرکز آبگیر قرار داشت (B عرض کانال اصلی و b عرض آبگیر). در این تحقیق، زاویه های دیوار جداکننده با ساحل، ترکیب آبشکن و دیوار جداکننده و تغییرات دبی بر کنترل رسوب ورودی به آبگیر، نسبت آبگیری و توپوگرافی بستر به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا تاثیر دیوار جداکننده با سه زاویه (°15، °14، °10=β1) در جلوی آبگیر و سپس ترکیب دیوار جداکننده در جلوی آبگیر و آبشکن در مقابل آبگیر مورد بررسی قرار گرفت. با انجام تحلیل ابعادی، نسبت های بدون بعد استخراج و رابطه بین متغیرها در آزمایش ها مشخص شد. نتایج حاکی از آن بود که در حالت وجود دیوار جداکننده و ترکیب آن با آبشکن مقدار رسوب ورودی به آبگیر به طور متوسط در دیوار با زاویه 10 درجه 81 درصد، دیوار با زاویه 14 درجه 78 درصد و دیوار با زاویه 18 درجه 76 درصد کاهش یافته است. ترکیب دیوار جداکننده و آبشکن نسبت به دیوار جداکننده به تنهایی در کاهش رسوبات ورودی به آبگیر به طور متوسط برای هر سه زاویه به میزان 15 درصد بیشتری دارد.
    کلیدواژگان: آبگیر جانبی، آبشکن، انحراف جریان، کنترل رسوب، راندمان آبگیری
  • جمشید یاراحمدی *، داود نیک کامی، علی شهنوازی، محمد ابراهیم صادق زاده صفحات 43-57
    افزایش درآمد آبخیزنشینان همراه با کنترل فرسایش خاک از مهمترین اهداف توسعه پایدار کشاورزی است. بهینه سازی کاربری اراضی از جمله راه حل های موثر در زمینه افزایش سود و کاهش خسارات فرسایش خاک به شمار می رود. تحقیق حاضر، در بخشی از دامنه های جنوبی حوزه آبخیز اهرچای در استان آذربایجان شرقی صورت گرفته است. در این پژوهش، برای بهینه سازی کاربری اراضی از مدل برنامه ریزی خطی چند هدفه به روش سیمپلکس در قالب سه سناریوی مختلف، کاربری وضع موجود، وضعیت موجود با اعمال مدیریت و وضعیت استاندارد اراضی با به کارگیری نرم افزار WinQSB استفاده شده است. نتایج حاصله نشان داد که در صورت بهینه سازی کاربری اراضی، سطح باغات آبی از 173.6 به 662.9 هکتار افزایش خواهد یافت. همچنین، وجود خاک مناسب و نزولات جوی کافی، توسعه باغات دیم در منطقه را تا سطح 972 هکتار امکان پذیر می سازد. با بهینه سازی کاربری اراضی، متوسط وزنی فرسایش خاک در سناریوی اول و دوم به ترتیب از 16.3 به 14.8 و از 10.11 به 9.5 تن در سال کاهش یافته است. این مقدار در وضعیت استاندارد، به 6.8 تن در سال رسیده است. از طرف دیگر، با بهینه سازی کاربری اراضی، میزان درآمد خالص در واحد سطح در وضعیت فعلی از 6.6 به 12.9 و در وضعیت اعمال مدیریت از 8.46 به 14 میلیون ریال در سال افزایش خواهد یافت. این مقدار در سناریوی سوم به 15.67 میلیون ریال در سال افزایش یافته است. نتایج حاصل از تحلیل حساسیت نشان داد که کاربری های باغات آبی و دیم، حساسیت بالائی در توابع بیشینه سازی سود داشته، علت آن سوددهی بالای این کاربری ها در واحد سطح است. در مقابل، در کمینه سازی فرسایش، کاربری های مراتع، جنگل و کشت دیم از حساسیت بالائی برخوردار بوده، به طوری که افزایش سطح آن ها تاثیر زیادی در افزایش فرسایش منطقه خواهد گذاشت.
    کلیدواژگان: آذربایجان شرقی، الگوی کاربری اراضی، بیشینه سازی سود، روش سیمپلکس، کمینه سازی فرسایش
  • کیانوش بهرهی، غلامعباس صیاد *، احمد لندی، حمیدرضا پیروان صفحات 58-70
    مطالعه عوامل موثر بر حجم رواناب و ارزیابی روش های کنترل آن ها یکی از راه کارهای ضروری برای مدیریت صحیح حوزه های آبخیز است. مطالعه حاضر با هدف بررسی اثرات طبقات شیب و نوع کاربری اراضی بر رواناب تولید شده با استفاده از شبیه ساز باران در شش زیرحوضه از حوزه آبخیز کاکاشرف از سرشاخه های حوزه آبخیز کرخه در استان لرستان انجام گرفت. به این منظور بر اساس نقشه کاربری اراضی منطقه، شش واحد کاری (زیرحوضه) با سه نوع کاربری مرتع، جنگل و زراعت و در سه طبقه شیب 10، 20 و 30 درصد انتخاب شد. مقدار رواناب در مجموع طی 93 مورد آزمایش به وسیله شبیه ساز باران، اندازه گیری شد. دستگاه شبیه ساز باران مورد استفاده از نوع باران ساز غیر فشاری از جنس پلکسی گلاس به ابعاد 83.5×119 سانتی متر و به ارتفاع 1.60 متر بود. به منظور تجزیه و تحلیل آماری از نرم افزار SAS استفاده شد. با توجه به نتایج به دست آمده، میانگین، کمینه و بیشینه رواناب در حوضه به ترتیب برابر 1499، صفر و 9100 میلی لیتر بود. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که بین زیرحوضه های مختلف از نظر حجم رواناب تولید شده، تفاوت معنی دار در سطح یک درصد وجود دارد. همچنین، اثر متقابل زیرحوضه و نوع کاربری اراضی از نظر حجم رواناب اختلاف در سطح یک درصد و معنی دار بود. بین حجم رواناب و شیب تفاوت معنی داری در سطح یک درصد وجود داشت که با افزایش شیب از 10 به 30 درصد حجم رواناب تولید شده افزایش یافت. بین سه کاربری مرتع، جنگل و زراعت از نظر مقدار رواناب تولید شده، تفاوت معنی دار در سطح یک درصد مشاهده شد و بیشترین حجم رواناب مربوط به کاربری جنگل بود.
    کلیدواژگان: تجزیه واریانس، تلفات خاک، جنگل، زراعت، سرشاخه کرخه، مرتع
  • حمید مسلمی * صفحات 71-80
    یکی از راه های مناسب برای مهار و استفاده بهینه از سیلاب ها در مناطق خشک و نیمه خشک، گزینه پخش سیلاب است که به وسیله آن می توان ضمن ذخیره آب و تغذیه سفره های آب زیرزمینی، حاصلخیزی خاک را افزایش داده و رسوبات سیلاب را مورد استفاده مجدد قرار داد. پخش سیلاب یک روش آسان برای بهره برداری از رسوبات و آب های غنی از عناصر غذایی نظیر سیلاب ها است که برخی استفاده های مهم آن شامل باروری بیشتر خاک و تامین مواد غذایی آن است. پخش سیلاب در آبخوان ها و رسوب گذاری در سطح خاک آن ها می تواند باعث تغییرات زیادی در ویژگی های خاک عرصه چه در سطح و چه در عمق شود. پژوهش حاضر به بررسی عملکرد شبکه پخش سیلاب در منطقه هشتبندی می پردازد. دشت هشتبندی در فاصله 165 کیلومتری جنوب شرقی بندرعباس با وسعت 564 کیلومتر مربع بر روی مخروط افکنه ای کم عمق تا متوسط به وجود آمده است. در این دشت، طرح پخش سیلاب در سال 1385 و در سطح 165 هکتار اجرا شده است. هدف از این پژوهش، بررسی تغییرات در برخی از ویژگی های خاک سطحی در عرصه سیلاب زده و مقایسه نتایج آن با منطقه شاهد است. در این پژوهش، از سه نوار پخش سیلاب استفاده شد که در هر نوار نمونه برداری به صورت تصادفی از عمق صفر تا 30 سانتی متری خاک صورت گرفت. همچنین، در یک منطقه شاهد در مجاورت منطقه پخش سیلاب و در سه قسمت بالادست، میان دست و پایین دست به صورت تصادفی نمونه برداری انجام شد، برای اندازه گیری تغییرات خاک در عرصه پخش سیلاب اقدام به حفر 20 پروفیل خاک در هر دو منطقه سیل گرفته و شاهد شد. سپس، نتایج در قالب طرح کاملا تصادفی تجزیه و تحلیل شد. نتایج با استفاده از آزمون t استیودنت نشان داد که در عرصه پخش سیلاب میانگین درصد رس، سیلت، رطوبت اشباع خاک، کربن آلی و میزان هدایت الکتریکی، ازت کل، فسفر و پتاسیم قابل جذب افزایش یافته که این تغییرات در سطح یک درصد معنی دار است (0.01≥ p) و درصد ماسه و اسیدیته نسبت به مناطق شاهد کاهش معنی دار در سطح یک درصد داشته است (0.01≥ p). به طور کلی نتایج این تحقیق نشان می دهد که وضعیت خاک در مجموع بهتر شده است. این وضعیت شامل افزایش حاصلخیزی خاک و بهتر شدن وضعیت بافت خاک در اثر رسوبگذاری در بهبود نگهداشت رطوبت است.
    کلیدواژگان: خاک سطحی، خصوصیات خاک، دشت هشتبندی، عرصه پخش سیلاب، مناطق خشک، منطقه شاهد
  • رحیم کاظمی *، جهانگیر پرهمت صفحات 81-94
    برآورد میزان ضریب جریان، که متاثر از عوامل مورفومتری، زمین شناسی و هیدرواقلیمی است، همواره یکی از موضوعات مهم در هیدرولوژی بوده، اطلاع از میزان آن، نقش به سزایی در برنامه ریزی و مدیریت بهینه منابع آب دارد. همگن بندی حوزه های آبخیز مناسب ترین روش برای تحلیل پارامتر های هیدرولوژیکی در غیاب پوشش کامل داده های هیدرولوژی است. در این پژوهش، ابتدا با بررسی داده های دبی روزانه ایستگاه های آب سنجی و باران سنجی تعداد 22 ایستگاه با آمار مناسب و دوره مشترک آماری، سال های آبی 1378-1353 انتخاب شد. همچنین، با استفاده از نقشه توپوگرافی با مقیاس 1:50000 و تعیین موقعیت ایستگاه ها، محدوده مورد پژوهش مشخص و پارامترهای اولیه حوضه ها با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی استخراج شد. ضریب جریان با استفاده از روش جاستین و شاخص جریان پایه به روش فیلتر رقومی برگشتی تک پارامتره، محاسبه شد. واحدهای سنگ شناسی با استفاده از نقشه زمین شناسی با مقیاس 1:250000 رقومی و بر اساس نظر کارشناسی به دو طبقه عمده نفوذپذیر و نفوذناپذیر تقسیم و مساحت تحت پوشش هر واحد در هر حوضه تعیین شد. تحلیل عاملی از بین 15 پارامتر موثر در ضریب جریان انجام و همگن بندی حوضه ها با استفاده از عوامل مستقل انتخابی به روش های مختلف سلسله مراتبی شامل: نزدیک ترین همسایه، دورترین همسایه، فاصله از میانه، فاصله از مرکز ثقل و روش وارد انجام شد. سپس روابط منطقه ای به روش رگرسیون خطی، در سطوح معنی داری کمتر از یک درصد برای گروه های همگن تمام روش ها به دست آمد. ارزیابی صحت و کارایی مدل های برآوردی، به روش های آزمون استقلال خطاها، نرمال بودن توزیع خطاها و هم خطی انجام شد. سپس دقت مدل های استخراج شده با استفاده از ایستگاه های شاهد محاسبه و با یکدیگر مقایسه شد. نتایج آزمون تحلیل عاملی نشان داد که کلیه متغیرها در قالب پنج عامل طبقه بندی می شوند که در مجموع در برگیرنده 85.452 درصد از واریانس داده ها می باشند. نتایج همگن بندی نشان داد که دسته بندی حوضه ها در روش های همگن بندی نزدیک ترین همسایه، دورترین همسایه، فاصله از مرکز ثقل و فاصله از میانه، تماما مشابه هم بوده و در دو گروه با اجزاء مشابه دسته بندی می شوند. ولی در روش وارد، حوضه ها به سه منطقه همگن تفکیک شد، نتایج بررسی دقت مدل ها نشان داد که دقت مدل های استخراج شده در گرو ه های همگن به روش نزدیک ترین همسایه به دلیل حداقل درصد خطای نسبی به میزان 25.4 درصد، میانگین مطلق خطا به میزان 7.85 و مجذور میانگین مربعات خطا به میزان 9.62 از سایر روش ها مناسب تر است و به عنوان بهترین روش همگن بندی برای تحلیل منطقه ای ضریب جریان در منطقه پژوهش تشخیص داده شد.
    کلیدواژگان: تحلیل منطقه ای، خطای برآورد، سلسله مراتبی، مدل سازی، همگن بندی
  • محمدحسن صادقی روش * صفحات 95-107
    فرسایش بادی به دلیل تداوم و وسعت عمل فرسایندگی در زمان و مکان به ویژه در مناطق خشک دارای پتانسیل تخریب بالایی است. از این رو، خسارات وارد شده به منابع اقتصادی به ویژه خاک و پوشش گیاهی چشمگیر است. لذا، شناخت جامع شکل گیری، عملکرد، مناطق تحت تاثیر و اثرات آن ضروری است. در این راستا، این پژوهش با هدف منشاء یابی فرسایش بادی و تعیین جهت حرکت ماسه های روان در دشت خضرآباد یزد به انجام رسید. در این مطالعه سعی شد، داده های بادسنجی ایستگاه سینوپتیک یزد طی یک دوره آماری 15 ساله (2015-2001) با استفاده از نرم افزار Wrplot View ،WDconvert و Sandrose Graph 3.0 مورد تحلیل قرار گیرد. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل فضایی داده های بادسنجی نشان داد که جهت باد غالب در دشت خضرآباد، غربی (W) با 18.77 درصد فراوانی حالات آرام با بادناکی کمتر از یک نات (0.54 متر بر ثانیه) می باشد. نتایج حاصل از محاسبه و ترسیم گل طوفان که بر اساس سرعت آستانه فرسایش بادی 6.5 متر بر ثانیه تهیه شد نشان می دهد که در این دشت بادهای فرسایشی عمدتا از جهت غرب-شمال غرب (WNW) و پس از آن از جهت شمال غرب (NW) می وزند و بادهای غربی (W) از فراوانی کمتری برخوردارند. به استناد گل طوفان رسم شده، فراوان حالات آرام در منطقه حدود 96 درصد است. این مسئله بیانگر آن است که بادهای فرسایشی تنها حدود چهار درصد دیدبانی ها را شامل می شود. گلماسه ترسیم شده بر مبنای سرعت آستانه فرسایش، نشان داد که بادهای شمال غربی (NW) و جنوب غربی (SW) به ترتیب از بیشترین قدرت یا توان حمل ماسه (DP) برخوردارند و پس از آن بادهای جنوبی (S) در اولویت هستند و جهت نهایی حمل ماسه نسبت به شمال (RDD) در حدود 73 درجه (شمال شرقی) می باشد.
    کلیدواژگان: سرعت آستانه فرسایش بادی، گلباد، گل طوفان، گلماسه، نرم افزار
  • سیداحمد حسینی، محمود رایینی سرجاز *، فرود شریفی، محمدعلی غلامی سفیدکوهی صفحات 108-120
    یکی از دلایل مهم فرسایندگی خاک و تولید رسوب در شبکه های فرعی آبیاری و زهکشی ناپایداری خاک کانال ها است. مکانیسم فرسایش در این نوع کانال ها ابتدا در اثر برخورد قطرات باران و شکسته شدن خاکدانه ها شروع می شود، به طوری که ذرات ریز شکسته شده باعث انسداد منافذ خاک می شود. در این حالت، نفوذپذیری خاک نسبت به حالت اولیه کاهش یافته، باعث افزایش رواناب می شود. افزایش رواناب در شیب های متوسط تا تند، تنش برشی را به شدت افزایش داده و موجب تخریب خاک و تولید رسوب می شود. برای جلوگیری از این معضل استقرار پوشش گیاهی راه کاری مناسب است، اما در مواردی استقرار پوشش گیاهی به علت شرایط ویژه به سادگی امکان پذیر نیست و در کوتاه مدت نیز به نتیجه نمی رسد. یکی از راه های مهار فرسایش در اراضی شیب دار، استفاده از سازه های مختلف مکانیکی است که معمولا در پروژه های مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد که با هزینه های بسیار زیادی همراه است. راه حل دیگری که در این پروژه مورد بررسی و آزمون قرار گرفت، استفاده از مواد اصلاح کننده طبیعی مانند انواع مالچ های زیستی است. در این پژوهش سازوکار استفاده از چهار نوع مالچ زیستی مختلف بر پارامترهای مختلف مقاومت فرسایشی خاک روی دیواره کانال های زهکش، به صورت آزمایشگاهی با استفاده از شبیه سازی بارش، مورد بررسی قرار گرفت. این پژوهش با هدف تعیین نوع و مناسب ترین تراکم از مالچ های مختلف در کاهش فرسایش جداره جانبی کانال های شبکه آبیاری و زهکشی دشت ارایض خوزستان، در آزمایشگاه شبیه ساز باران پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری با استفاده از خاک و سایر مشخصات فیزیکی منطقه انجام شد. به طوری که با استفاده از چهار نوع مالچ زیستی، که در سه غلظت مورد استفاده قرار گرفت، حداقل 40 آزمایش بر روی نمونه خاک منطقه مورد پژوهش انجام شد و ویژگی های مختلف اندازه گیری شد. برای همه آزمایش ها مقدار 25 کیلوگرم نمونه خاک در داخل تشتک های فلزی قرار داده شد و به صورت دستی با اعمال فشردگی لازم تا رساندن به جرم مخصوص ظاهری خاک در طبیعت، فشرده شد. تیمارهای آزمایشی در فلوم هایی با شیب یک به 1.25 مشابه شیب جانبی زهکش ها، در دو شدت بارندگی 30 و 80 میلی متر بر ساعت شبیه سازی شدند. نتایج نشان داد که همه تیمارهای مالچ در مقایسه با نمونه شاهد تاثیر معنی داری در کاهش رسوب داشتند و تائید نمود، مالچ های زیستی نقش موثری در کنترل فرسایش از جداره جانبی کانال های زهکش دارند. نتایج مشخص نمود که حضور پوشش مالچ تا بیش از 90 درصد منجر به کاهش رسوب ناشی از باران می شود، لذا مالچ های 1 و 4 دارای بیشترین تاثیر در کاهش میزان فرسایش از جداره کانال های زهکش بودند. همچنین، مشخص شد افزایش غلظت مالچ های مورد استفاده در تمامی تراکم ها، در کاهش میزان رسوب خروجی تاثیر زیادی داشته است.
    کلیدواژگان: رواناب و رسوب، شبکه های آبیاری و زهکشی، فرسایش آبی، کانال زهکش، ناپایداری خاک
  • محمدحسن زاده نفوتی *، احسان امامی میبدی صفحات 121-132
    این تحقیق با هدف بررسی تغییرات زمانی و مکانی کیفیت آب زیرزمینی دشت مروست به منظور استفاده در برنامه ریزی برای مدیریت این منابع صورت گرفت. به همین دلیل، داده های کیفیت آب زیرزمینی دشت مروست شامل پارامترهای مجموع آنیون ها و کاتیون ها، درصد سدیم، Ca، Cl، EC، HCO3، K، Mg، Na، pH، SAR، SO4 و TH تهیه و با بررسی و بازسازی داده های ناقص، دوره آماری 14 ساله از 1377 تا 1390 برای پژوهش انتخاب شد. برای اجرای روش های زمین آماری، نیم تغییرنما و نیم تغییرنمای متقابل ترسیم و باتوجه به میزان R2 بیشتر، RSS کمتر و ساختار فضایی قوی تر بهترین مدل انتخاب که مدل نمایی برای اغلب پارامترها مناسب تشخیص داده شد. سپس روش های RBF، IDW با توان های یک و دو، کریجینگ معمولی و کوکریجینگ معمولی برای اجرای درون یابی استفاده شد. با روش ارزیابی متقابل و سه شاخص برآورد خطای MAE، MBE و RMSE دقیق ترین روش برای هر پارامتر انتخاب شد. نتایج نشان داد، روش کوکریجینگ معمولی برای اغلب پارامترها (کاتیون، آنیون، EC، Cl، Ca، K، Mg، Na و TH) بهترین روش می باشد. برای پارامترهای SAR، SO4 و pH روش کریجینگ معمولی، برای پارامتر درصد سدیم تابع پایه شعاعی و برای پارامتر HCO3 روش وزن دهی عکس فاصله با توان یک مناسب ترین روش تشخیص داده شد. نتایج حاصل نشان داد، غلظت اکثر پارامترها دارای روندی صعودی از غرب به شرق منطقه مورد مطالعه و جنوب به شمال آن منطقه می باشد. همچنین، با گذشت زمان روند کاهش کیفیت آب زیرزمینی مشاهده شد.
    کلیدواژگان: استان یزد، پهنهبندی، زمین آمار، کریجینگ، نمونه برداری، GIS
|
  • Elnaz Azartaj, Ali Rasoulzadeh *, Ali Asghari Pages 1-13
    Soil and water are the most valuable national resources. Unfortunately in recent decade, due to land use change and vegetation cover degradation, most of the rainfall changed into runoff and in addition to loss of this vital resource, causes abundant loss of life and property by creating enormous floods. The aim of this study is to assess the effect of land use change from range land to agriculture with different percent of vegetation cover on runoff and soil erosion. For this purpose, three types of land use included preserved range land with 100 percent of vegetation cover; range land with 50 percent of vegetation cover and agricultural land (range land changed to agriculture) were identified in the study area. Then, in each land use, three slopes were determined (10, 15 and 24%). This study was carried out split plot experiment based on completely randomized design. In each land use and slope, runoff and erosion were measured in plots randomly using rainfall simulator with 1.5 mm.min-1 intensity and 15 min duration with 3 replicates. Results showed that the maximum of runoff, sediment mass and sediment density were in the range land changed to agriculture with 24% slope and the minimum of them were in the preserved range land with 10% slope. Also the results showed that the change of range lands to agricultures increase runoff 5 times. In the other hand, with increasing slope from 10 percent to 24 percent, runoff increased 1.7 times. Runoff coefficient was determined for 3 land uses and 3 slopes level. The maximum and minimum runoff coefficient were found 0.72 and 0.06 for the range land changed to agriculture with 24% slope and preserved range land with 10% slope, respectively.
    Keywords: Ardabil, Rainfall simulator, Sediment, Soil erosion, Vegetation cover
  • Narges Ghasemiamin, Nasim Arman *, Hossein Zeinivand Pages 14-27
    Land use and its fluctuations is one of the most important factors that affects on the natural cycle in the ecosystem. Land use changes cause change in watershed hydrological cycles, water balance between precipitation, evaporation, infiltration and runoff response. Understanding the relationship between land use changes and its factors and secondary effects on the hydrological regime provides the necessary information for planning of land use and sustainable management of natural resources. At first, land use maps related to years of 2000 and 2014 were prepared, then CLUE-s model was applied to simulate land use map of 2025. For simulating runoff, WetSpa model was employed to simulate daily runoff with land use maps related to years of 2000, 2014 and 2025. According to the results, the Nash-Sutcliffe evaluation criterion was calculated 68.26 % and 66.75 % for the calibration and validation periods, respectively. In addition, model Aggregate Measure (AM) was calculated 64 % and 54.15 % for the calibration and validation periods, respectively. Land use maps comparison showed, the main land use changes in Nojian Watershed was the conversion of forest and rangeland areas to agricultural lands .As a result of these changes the annual runoff volume, peak discharge, mean daily discharge increased to 16.20, 11.35 and 9.15 percent, respectively. Results of statistical analysis using paired t-test showed that land use change has effect on discharges in the study area at the level of 1%.
    Keywords: 2025 land use, Distributed hydrological model, GIS, Stream flow simulation, Watershed
  • Amir Moradinejad, Amir Hamzeh Haghabi *, Mojtaba Saneie, Hojatola Yonesi Pages 28-42
    Sediment entering lateral intakes depend on flow pattern in intake entrance. Using a structure in front of the intake entrance can change this pattern and as a result the entering sediment. One of the effective methods to change pattern and manage sediment entering lateral intake is using skimming wall. By removing sediments from intake entrance, the skimming wall reduces the volume of sediments entering the intake. To direct the flow towards intake and increase skimming wall efficiency, a spur dike is used on the opposite side of the intake. The length and angle of the spur dike were 0.25B and 60° and was located at distances 2b from intake center. In this study, the effect of skimming walls angle with the bank, a combination of spur dike and skimming walls and discharge changes on controlling sediments entering the intake, intake ratio and bed topography were investigated experimentally. The effect of the skimming walls with three angles (β1=10, 14, and 18 degrees) and a combination of skimming walls and spur dike on opposite sides of the intake was investigated. Conducting dimensional analysis, non-dimensional ratios were extracted and test variables were specified. Results showed that in the case of having a skimming wall combined with spur dike, the amount of sediment entering the intake has decreased to 81%, 78.5% and 76% on average in walls with an angle of 10, 14 and 18 degrees respectively. The combination of using skimming wall and spur dike has a superior effect on reducing enterance sediments to intake than employing skimming wall alone, namely about 15% for three angles.
    Keywords: Intake efficiency, Lateral intake, Spur dike, Sediment control, Skimming wall
  • Jamshid Yarahmadi *, Davood Nikkami, Ali Shahnavazi, Mohammad Ebrahim Sadeghzadeh Pages 43-57
    Watershed resident's benefit increasing and soil erosion controlling are the main goals of agricultural sustainable development. Landuse optimization operation is an effective solution in order to maximizing the benefits, as well as minimizing soil erosion damages. Current research was executed in southern parts of Ahar Chaey Watershed in East Azerbijan Province. In this research, Multi-Objective linear programing based on Simplex method applied for optimizing landuse in form of three different scenarios: current landuses, implementation of management into current landuses and performance of the standard landuses by WinQSB software. Results showed that due to landuse optimization, irrigated orchards could be increased from 1.736 to 6.629 km2. In addition, based on suitable soils and adequate rainfalls, it is expected to expand the rainfed orchards up to 9.72 km2. Also, the weighted average of soil erosion reduces from 16.3 to 14.8 and from 10.11 to 9.5 tha-1year-1 within the first and second scenarios, respectively. This rate will reduce up to 6.8 tha-1year-1 in the standard landuse situation. On the other hand, maximizing results showed that the annual net benefits increases from 6.6 to 12.9 and 8.46 to 14 million Rails per unit area in the first and second scenarios, respectively. This rate increases up to 15.67 million Rails per unit area for standard landuse situation. Sensitivity analysis results showed that irrigated and rainfed orchards are of high sensitivity in maximizing profit functions due to high profitability of these landuse in unit area. In contrast, the rangelands, forests and drylands are of high sensitivity in soil erosion minimization, so that with increasing their area, soil erosion will increase significantly in the region.
    Keywords: East Azerbijan, Landuse pattern, Maximizing net benefits, Minimizing erosion, Simplex method
  • Kianush Behrahi, Gholamabbas Sayyad *, Ahmad Landi, Hamidreza Peyrowan Pages 58-70
    Study of effective factors on runoff quantity to achieve optimum measures for runoff controlling is an essential subject in watershed management. This study aimed to investigate the effects of land use type and land slope degree on runoff quantity using an artificial rainfall simulator in Kakasharaf watershed from branches karkhe watershed (Lorestan Province). Based on the land use map, at 6 work units (sub basins), three land use types of pasture, forest and agriculture; and three land slope degrees of 10, 20 and 30 percent was chosen. In total 93 tests were run using an artificial rainfall simulator and the runoff quantities were collected and measured. Artificial rainfall simulator was a plexiglass non-pressure rainfall simulator with a plot size of 83.5 × 119 cm2 and height 160 cm. Statistical analysis was done using SAS software. Results showed that the average, minimum and maximum runoff quantity were 1499, 0, and 9100 cm3, respectively. Analysis of variance showed a significant difference (p
    Keywords: Agriculture, Branches Karkhe, forest, Pasture, Soil loss, Variance analysis
  • Hamid Moslemi * Pages 71-80
    The flood water spreading is one of the suitable ways for the control and efficient use of flood water in arid and semiarid regions. By this way, the flood sediments are reused and soil fertility increased. The floodwater spreading is an suitable way to exploit deposits of nutrient-rich water that have some important uses include more fertile soil with nutrients supply. Floodwater spreading in the aquifer and sedimentation in surface soil cause large changes in soil characteristics on the surface and at the depth. This research is about Tigh Syah, Hashtbandi floodwater spreading network located in the 165 km in the South-east of Bandar Abbas on a shallow alluvial apron. In this plain, floodwater spreading plan began in 2005 with an area of 165 hectares. The purpose of this research was to study the changes in some features of the topsoil affected by floodwater and to compare its results with the control area. In this study three floodwater spreading network were implemented and in any network soil was sampled from 0-30 cm top soil and from three sections of upstream, middle and downstream of a control area. The study area was located in Tigh Syah in Hashtbandi, Hormozgan Province. For measuring changes on soil properties, 20 samples were selected from inside and outside of the station. The results were analyzed in a completely randomized design. Results of t test, showed that the average percentage of clay, silt, soil saturation moisture, organic carbon and electrical conductivity, total N, phosphorus and potassium were increased at the level of %1 (P≤ 0.01). Results also indicated that electrical conductivity and sand and pH were decreased (P≤ 0.01) in flood spreading area compared to control site. The results of this research indicates that in general, soil condition improves by floodwater spreading as a positive operation.
    Keywords: Control area, Floodwater spreading, topsoil, Hashtbandi plain, Hormozgan province, Soil properties
  • Rahim Kazemi *, Jahangir Porhemat Pages 81-94
    Estimating the runoff coefficient that is influenced by morphometric, geologic and hydro-climatologically factors are the most important issues in hydrology and information of its role in the planning and management of water resources is more important. Clustering catchments is the best method for the analysis of hydrological parameters in the absence of full coverage of hydrological data. In this research, twenty two hydrometric stations with common period from 1974 to 1999 were selected. Physiographic parameters of the catchments were extracted. Runoff coefficient was calculated and then base flow was extracted from using one parameter recursive digital filters. Lithological units using digital geological map, with the scale of 1: 250,000, based on expert opinion divided on two classes and area covered by each unit in each catchment were calculated. Factor analysis using 15 parameters were conducted. Catchments using independent factors in different hierarchy methods includes: nearest neighbor, furthest neighbor, median clustering, centroid clustering and Ward method were classified. Then, the regional equations using linear regression at 1% significant level were determined. To compare and evaluate the accuracy and efficiency of the models, independence errors, colinerity and normal distribution of error were tested. The results of factor analysis showed that all variables are to be classified in terms of five factors which 85.9% of the variance was included. Results of homogeneity showed that the basins in homogeneous methods of nearest neighbor, furthest neighbor, centroid clustering and median clustering, were all the same and classified in two groups with the similar components. The results of accuracy assessment showed that the accuracy of nearest neighbor methods was more accurate, and because of low relative error (25.4%) and MAE of 7.85 and RMSE of 9.62 was diagnosed as the best method for regional analyzing of runoff coefficient in the study area.
    Keywords: clustering, Hierarchical, Modeling, Regional analysis, Estimation error
  • Mohammadhassan Sadeghi Ravesh * Pages 95-107
    Wind erosion has high potential for damage, especially in arid region due to continuity and extent of erosion in time and space. Therefore, the damage to economic resources is impressive especially soil and vegetation. So, a comprehensive understanding of its formation, function, effects and affected areas is essential. This study was implemented for finding the source of wind erosion and sand movement direction in Khezrabad region, Yazd Province. In this study, Yazd synoptic station anemometer data was analyzed over a period of 15 years (2001-2015) using Sand Rose Graph 3.0, WD convert and Wrplot View. The results of the spatial analysis of data from the anemometer (wind rose) showed that the dominant wind direction of Khezrabad Plain is Western with 18.77 percentage of calm wind with speed less than a knots (0.54 meters per second). The results of the calculation and drawing Storm Rose provided based on wind erosion threshold velocity of 6.5 meters per second showed that erosive winds mainly blow from the West-North West (WNW) and North West (NW) and West winds (W) less frequency. According to Storm Rose drawn, the frequency of calm winds (less than 6.5 m/s) in the region is about 96%. This indicates that erosive wind include only about 4 percent of views. Storm Rose provided based on speed threshold showed that North-West (NW), South-West (SW) winds have the most Drift Potential (DP) respectively. The Resultant Drift Direction (RDD) is around 74 degree (Northeast).
    Keywords: Sand rose, Software, Storm rose, Wind erosion threshold velocity, Wind rose
  • Seyed Ahmad Hosseini, Mahmoud Raeini *, Foroud Sharifi, Mohammadali Gholami Pages 108-120
    One of the important reasons of soil erosion and sediment production in irrigation and drainage canal networks is the soil instability. Erosion mechanism in this type of channel starts with the impact of raindrops and soil aggregation, so that broken fine particles lead to blockage the pores. In this condition, soil permeability is reduced compared to the initial state and runoff that is increasing. Increased runoff on slopes of moderate to steep, rises shear stress sharply which causes soil destruction and produces sediment production. To overcome this problem, suitable vegetation cover deployment is appropriate, but in some situations, vegetation cover establishment is not possible simply due to special circumstances and it is not the best solution in the short term as well. One of the ways of controlling erosion on slopes is the use of various mechanical structures, commonly used in engineering projects, that is associated with expensive costs. Another solution that was tested in this research, is the use of natural corrective materials such as organic mulch and natural rectifier materials. In this study, by using four types of various organic mulch, soil erosion resistance of various parameters of the drain canal bank was studied using simulated rainfall in the rainfall laboratory of Soil Conservation and Watershed Management Research Institute. In this article, the results of using bio mulch for erosion control, on the drainage channel bank are provided. This study aimed to determine the most appropriate type and density of different mulch on canal bank erosion reduction for irrigation and drainage network channel project that is located in Arayez plain of Khuzestan. With the use of four organic mulch, at least 40 experiments on soil samples were done. For the all laboratory tests, 25 kg soil samples were pressed inside the steel basins, to imply the bulk density of soil in nature. Treatments in the flume with a slope of 1 to 1.25, similar side slope drains, in both 30 and 80 mm per hour rainfall intensity were simulated. Each treatment was applied at three densities. The results showed that all mulch treatments compared with control samples had a significant effect on sediment and it confirmed that the bio mulch are effective in the erosion control of the bank drainage channel. The results showed that the mulch will lead to reduce sediment more than 90 percent. Therefore, the use of mulch 1 and 4 in the highest density, have the greatest impact on the rate of erosion. It was also found that by increasing density of mulch, the amount of sediment reduced significantly.
    Keywords: Drainage channels, Irrigation, drainage canal networks, Runoffand sediment, Soil instability, Water erosion
  • Mohammad Hassanzadeh Nafooti *, Ehsan Emami Maybodi Pages 121-132
    This research aims to study temporal and spatial variations of groundwater quality of Marvast Plain to manage these recourses. For this purpose, total anion and cation, a percentage of sodium, Ca, Cl, EC, HCO3, K, Mg, Na, pH, SRA, So4, TH parameters were prepared and a statistical period of 14 years (1377_1390) was selected using the evaluation of incomplete data. Semivariograms and cross semivariograms were potted to perform geostatistcal methods and the best model was selected with regard to more R2, less RSS and a strong spatial structure, and an exponential model was fitted for most parameters. Then, interpolation methods, such as Radial Basis Function (RBF), Inverse Distance Weighting with powers of 1 and 2 (IDW), Kriging and coKriging were used. The most accurate method was selected for parameters using cross validation method and error estimation indexes such as Mean Absolute Error (MAE), Mean Bias Error (MBE) and Root Mean Square Error (RMSE). The results showed that coKriging is the best method for estimating most parameters (total anion and cation, EC, Cl, Ca, K, Mg, Na, TH). Kriging is defined as the most suitable method for estimating SRA, So4 and pH, and RBF and IDW with power 1 are the most fitted methods for a percentage of Sodium and HCO3, respectively. The results showed that the density of most parameters increases from west to east and south to north of the study area. Also, decreasing underground water quality is observed over the time.
    Keywords: Geostatistic, GIS, Kriging, Sampling, Yazd province, Zoning