مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران
پیاپی 5 (زمستان 1387)

این مطالعه به منظور دستیابی به روابط خاک، پستی و بلندی و زمین شناسی با استقرار تیپ های پوشش گیاهی در منطقه کوهین قزوین حوزه آبخیز آبادین انجام شد. براساس نقشه واحد کاری و پیمایش صحرایی، 4 تیپ پوشش گیاهی غالب در منطقه شناسایی و عامل های محیطی موثر بر استقرار و گسترش آنها مورد بررسی قرار گرفت. روش نمونه برداری تصادفی- نظام مند انتخاب شد. تعداد پلات به روش آماری و سطح پلات با توجه به 5/1 تا 2 برابر تاج پوشش بزرگترین گونه گیاهی موجود در منطقه تعیین شد. در هر پلات سیاهه گیاهان، درصد تاج پوشش، درصد سنگ و سنگ ریزه، درصد خاک لخت و درصد لاشبرگ ثبت شد. همچنین به صورت تصادفی در هر تیپ گیاهی 5 نیم رخ خاک حفر و نمونه ها از عمق متوسط ریشه دوانی گیاهان در داخل پلات برداشت و عامل های بافت خاک، اسیدیته خاک، هدایت الکتریکی، درصد ماده آلی، ازت، فسفر، پتاسیم، درصد سدیم تبادلی، نسبت جذب سدیم و درصد آهک با استفاده از روش استاندارد موسسه تحقیقات آب و خاک وزارت کشاورزی آمریکا اندازه گیری شد. عامل های زمین شناسی و پستی و بلندی شامل: ارتفاع از سطح دریا، شیب و جهت برای هر تیپ گیاه مشخص شد. برای تعیین همبستگی عوامل محیطی با تیپ های پوشش گیاهی، از تجزیه و تحلیل چند متغیره استفاده شد. ماتریس اطلاعات ویژگی های محیطی- تیپ پوشش گیاهی تهیه و با استفاده از نرم افزار PC-ORD رج بندی تیپ های گیاهی در ارتباط با ویژگی های خاک، پستی و بلندی و زمین شناسی به روش تجزیه و تحلیل مولفه های اصلی (PCA) صورت پذیرفت. نتایج این پژوهش نشان داد که ویژگی های خاک، پستی و بلندی و زمین شناسی بر استقرار و پراکنش موزاییکی جوامع گیاهی موثر است و مهم ترین عوامل موثر زمین شناسی، آهک، بافت خاک، درصد ماده آلی، درصد پتاسیم، درصد رس و سدیم محلول هستند.

در پایداری مدیریت حوزه های آبخیز، مطالعات و پژوهش ها در زمینه عوامل محیطی اهمیت زیادی دارد. زیرا، داده های تولید شده از نتایج اینگونه پژوهش ها، راهنمایی بسیار ارزنده در انتخاب محل های مناسب برای آرایش فضایی سکونتگاه های روستایی به شمار می رود. هرگونه دخالت انسان در نظام طبیعت، باید با آگاهی کامل انجام شود، در غیر این صورت، منشاء ایجاد اختلال در تعادل پدیده ها است و عملکرد پدیده های طبیعی را به طور چشم گیری تغییر می دهد. هدف این مقاله، نقش عوامل محیطی، در آرایش فضایی سکونتگاه های روستایی، به منظور کاهش هرچه بیشتر بلایای طبیعی و جلوگیری از آسیب پذیری سکونتگاه های روستایی می باشد. روش پژوهش، علاوه بر مطالعات اسنادی و کتابخانه ای، مبتنی بر مشاهدات محلی میدانی با استفاده از فن پرسشنامه است. در این پژوهش، عوامل محیطی همچون (شیب، طبقات ارتفاعی، فاصله از گسل و زمین لغزش) به عنوان متغیرهای مستقل و پراکنش روستاهای حوزه مورد مطالعه، به عنوان متغیر وابسته، تعریف شده است. برای تجزیه و تحلیل داده ها از نرم افزار (ILWIS) در محیط GIS و نرم افزار آماری (SPSS) بهره گیری شد. نتایج پژوهش نشان می دهد که عملکرد نسبتا شدید برخی عوامل و پدیده های محیطی همچون پدیده زمین لغزش، نه تنها موجب وارد آمدن خسارات به محیط های دست ساز انسانی شده، بلکه باعث تخریب، فرسایش و فقر محیط طبیعی در مناطق روستایی هم شده است. در این ارتباط، موقعیت کوهستانی ناحیه مورد پژوهش، تاثیر عمیقی بر این مسئله دارد. در موقعیت کوهستانی محدوده مورد مطالعه، دو عامل ارتفاع و شیب بعنوان عوامل بازدارنده و محدود کننده در مدیریت حوزه های روستایی عمل می نمایند. نتایج حاکی است که انواع گسل ها و چین خوردگی های محلی با منشاء زمین ساختاری، لرزش های فراوانی را باعث شده است که منطقه مورد مطالعه را با خطرپذیری روبرو کرده است.

شبیه سازی جریان رودخانه به منظور آگاهی از آورد رودخانه در دوره های زمانی آینده از مسائل مهم و کاربردی در مدیریت منابع آب می باشد. در این پژوهش با استفاده از روش های هوش مصنوعی (شبکه عصبی MLP، ANFIS با تفکیک شبکه ای و خوشه ای) و سری های زمانی دبی ماهانه طالقانرود در محل ایستگاه گلینک در یک گام زمانی آینده پیش بینی گردید. برای مدل های مختلف 2 ورودی متفاوت شامل: 1- مقادیر داده های دبی بدون حذف روندهای فصلی 2- مقادیر داده دبی پس از حذف روندهای فصلی در نظر گرفته شد. برای سری های زمانی مدل ARIMA(3،0،0)(0،1،1) به عنوان مدل مناسب انتخاب گردید. در روش های هوش مصنوعی پس از پیش پردازش ساختار بهینه مدل با استفاده از داده های ورودی و خروجی و به روش سعی و خطا تعیین و سپس اقدام به پیش بینی دبی گردید. پس از اینکه خروجی هر یک از مدل های تکی بدست آمد اقدام به ساخت مدل های ترکیبی گردید. در این پژوهش بهترین عملکرد را مدل های ترکیبی 2 و 3 داشته بعد از این مدل ها، مدل های سری های زمانی عملکرد بهتری نسبت به مدل های شبکه عصبی و ANFIS با تفکیک خوشه ایو شبکه ای داشته اند.

روش شماره منحنی یکی از پرکاربردترین روش های برآورد رواناب و دبی اوج در حوزه های آبخیز است. می توان گفت که ارتفاع رواناب و در نتیجه دبی اوج مهمترین خروجی این مدل به شمار می روند. در این پژوهش برای تجزیه و تحلیل حساسیت مدل SCS و تعیین واکنش آن نسبت به تغییر در ورودی های مدل، اهمیت نسبی پنج عامل شماره منحنی، زمان تمرکز، مساحت حوزه، بارش در دوره بازگشت های معین و در نهایت ضریبα بر دبی اوج مورد بررسی قرار گرفت. تجزیه و تحلیل حساسیت این مدل با نوشتن برنامه رایانه ای در محیط نرم افزار MATLAB انجام شد. نتایج نشان داد که شماره منحنی نسبت به سایر عوامل بیش ترین تاثیر را بر خروجی مدل یعنی دبی اوج در دوره بازگشت های متفاوت دارد. هر چند که مقدار بارش نیز تاثیر زیادی بر دبی اوج دارد و شدت این تاثیر با افزایش شماره منحنی بیشتر می شود. همچنین حساسیت مدل در خروجی ها با افزایش دوره بازگشت، بیشتر می شود. علاوه بر تجزیه و تحلیل حساسیت مدل SCS به صورت کلی، برنامه مذکور قابلیت اولویت بندی اهمیت این ورودی ها برای شرایط یک حوزه آبخیز خاص را نیز دارد.

اندازه گیری فرسایش خاک و بررسی عوامل کنترل کننده آن تحت شرایط طبیعی و یا آزمایشگاهی با استفاده از کرت های دایمی یا موقتی بسیار مفید می باشند. در پژوهش حاضر که در اراضی کشاورزی روستای رسکت در منطقه دودانگه شهرستان ساری به انجام رسید، رواناب و رسوب ناشی از رگبارهای منفرد در مقیاس کرت و تحت سناریوهای مدیریت اراضی مختلف اندازه گیری و مقایسه گردید. برای این منظور تعداد 10 کرت به ابعاد 5/12 * 2 متر با 5 تیمار مختلف و 2 تکرار برای هر یک از تیمارهای کشت نواری (گندم و گیاهان علوفه ای)، کشت با شخم روی خط تراز، تراس بندی، کشت با شخم در جهت شیب و دامنه شاهد با پوشش خودرو و بدون اعمال شخم در نظر گرفته شد. نتایج 9 رخداد بارش منجر به تولید رواناب و رسوب نشان داد که بیش ترین مجموع مقدار رسوب در دوره پژوهش در کرت با شخم در جهت شیب و به مقدار 156 گرم در متر مربع به دست آمده است. هم چنین کشت روی تراس با میزان رسوب 2/6 گرم در متر مربع کم ترین تولید رسوب در دوره پژوهش را به همراه داشته است. بیش ترین مقدار ضریب رواناب مربوط به تیمار شاهد بدون اعمال شخم (24/21%) و کمترین ضریب رواناب مربوط به تیمار کشت روی تراس (08/7%) بوده است. هم چنین نتایج نشان داد که مراحل شخم کرت ها، اوایل رشد و تا حدودی در مرحله برداشت محصول، حساس ترین مواقع از لحاظ تولید رسوب می باشد.

شبیه سازی و ارزیابی آورد رسوب رودخانه از جمله مسائل مهم و کاربردی در مدیریت منابع آب می باشد. بررسی روابط تجربی و معادلات ریاضی ارائه شده نشان می دهد که هنوز روش تحلیلی یا تجربی مناسبی که براساس آن به برآورد درستی از میزان رسوبات حمل شده توسط رودخانه دست یافت، ارائه نشده است. به همین دلیل در این مطالعه به منظور دستیابی به تخمینی نزدیک به واقعیت از میزان رسوبات حمل شده توسط رودخانه ها، از داده های همزمان دبی آب و دبی رسوب ایستگاه گلینک واقع بر رودخانه طالقان، جهت مدل سازی رسوب معلق روزانه با استفاده از نظام استنتاج فازی و روش معادله همبستگی چند متغیره آماری استفاده شد. به منظور ارزیابی نتایج این دو روش از معیارهای RMS، MAE و R2 استفاده شد. نتایج نشان دهنده دقت بالاتر برآوردهای مدل فازی (51.3= RMS، 31.16 = MAE و 0.9604=R2) در مقایسه با برآوردهای مدل معادله همبستگی چند متغیره (93.3=RMS، 52.85=MAE و 0.81=R2) می باشد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که روش فازی توان تشخیص محدوده زمانی وقوع تغییرات رژیم رسوبی را در رودخانه دارا می باشد و روش فازی می تواند به عنوان طریقی موثر و کارآمد جهت تصمیم گیری در خصوص مسایل رسوبگذاری و فرسایش حوزه آبخیز مورد استفاده قرار گیرد.

آب های زیرزمینی از منابع مهم بهره برداری در مناطق خشک و نیمه خشک می باشند. لذا به منظور حفظ کیفیت آب های زیرزمینی اطلاع از پراکنش مکانی و زمانی آن ها حائز اهمیت می باشد. هدف از این پژوهش ارزیابی دقت روش های درون یابی مکانی جهت پیش بینی پراکنش مکانی برخی ویژگی های کیفی آب زیرزمینی نظیر کل املاح محلول(TDS)، غلظت یون سدیم(+Na)، شوری(EC)، نسبت جذب سدیم(SAR)، غلظت یون کلر (-Cl) و غلطت یون سولفات(SO42-) می باشد. بدین منظور از اطلاعات مربوط به 65 نمونه چاه شاهد دشت رفسنجان استفاده شد و روش های تابع معکوس فاصله وزن دار، کریجینگ و کو کریجینگ مورد بررسی قرار گرفت. پس از نرمال سازی داده ها اقدام به ترسیم واریوگرام گردید، به منظور انتخاب مدل مناسب برای برازش بر روی واریوگرام تجربی از مقدار RSS کمتر و استحکام ساختار فضایی قوی تر استفاده شد. سپس با استفاده از فن ارزیابی متقابل و استفاده از RMSE، مناسبترین روش میان یابی انتخاب شد. نتایج نشان داد که برای پهنه بندی ویژگی های کیفی آب، روش های کریجینگ و کوکریجینگ بر روش IDW ارجحیت دارند. در نهایت با استفاده از روش کوکریجینگ- به عنوان بهترین روش میان یابی- نقشه های پهنه بندی ویژگی های آب زیرزمینی در محیط GIS تهیه گردید.

رودخانه ها به عنوان شریان های حیاتی اغلب دشت ها و جلگه های کشور محسوب می شوند. بسته به نوع اقلیم حاکم بر مناطق مختلف، این نوع منابع آبی واکنش های مختلفی در مقابل تنش های محیطی به ویژه خشکسالی نشان می دهند. رخداد خشکسالی های آبشناختی نسبت به خشکسالی هواشناسی دارای تقدم و تاخر می باشند. بر این اساس ارتباط خشکسالی آبشناختی رودخانه بابل رود واقع در جلگه بابل با خشکسالی هواشناسی ایستگاه های سینوپتیک تاثیرگذار بر روی دبی رودخانه بابل رود (قائمشهر و بابلسر) مورد مطالعه قرار گرفت. در این پژوهش از مدل های استوکاستیک و احتمالی (زنجیره مارکوف)، تئوری Run، میانگین متحرک و نمایه SPI استفاده شد و وقوع خشکسالی ها و ترسالی های آبشناختی و هواشناسی در طی 10 سال آینده شبیه سازی شد. نتایج نشان داد که بیشترین تعداد خشکسالی را ایستگاه قائمشهر به خود اختصاص می دهد. با استفاده از زنجیره مارکوف مشخص شد بالاترین احتمال ایستا در حالت نرمال با مقدار 633/0 متعلق به رودخانه بابل رود می باشد. وقوع خشکسالی و ترسالی های رودخانه بابل رود بیشتر تحت تاثیر خشکسالی ها و ترسالی های ایستگاه قائمشهر می باشد، به طوری که این ارتباط با استفاده از آزمون آماری t جفتی در سطح معنی داری (05/0p<) و ضریب همبستگی برابر 576/0 اثبات شد.