فهرست مطالب

نشریه پژوهش های آبخیزداری
پیاپی 121 (زمستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/12/24
  • تعداد عناوین: 8
|
  • سید آهنگ کوثر * صفحه 2

    هر چند ششم بهمن یاد آور انقلابی فرمایشی است که در اوایل دهه ی 1340 به مردم ایران تحمیل شد، دست کم برای آنان که خاک بی جایگزین سرزمینشان را ارزشمند می دانند، روزی تاریخ ساز به شمار می رود. بیشترین آب دهی کارون در 6 بهمن 1347، 6000 متر مکعب بر ثانیه برآورد شده بود. در گزارشی که چند روز بعد از رادیو تهران پخش شد، شادروان ناصر گلسرخی، تنها وزیر منابع طبیعی ایران، وزن خاکی را که کارون در سیل مزبور به خلیج فارس برد دو میلیارد تن تخمین زد. این رخداد به یادماندنی سبب گردید که از آن پس به حفاظت خاک توجه بیشتری شود.
    کم بارشی پاییز و زمستان 1349 به فلاکت دامداران کوچ رو، به ویژه در فارس انجامید. آمار دقیقی در دسترس نیست؛ لکن شمار دام های کوچک از دست رفته در آن "سال سیاه" را افزون بر یک میلیون برآورد کردند. گوسفند زنده به قیمت سی ریال را کنار پل قره آغاج در راه دشت ارژن خودم دیدم.
    هرچند به گفته ی دکتر علی اکبر سرافراز، استاد گرانسنگ آمار، 4=2+2 نیست، و بایستی حتما ± مقدار خطا کنار آن بیاید. برای این پژوهشگر خاک و آب، پاسخ همان چهار بود؛ سیاست حضرت یوسف (ع) (سوره ی یوسف، آیات 47 و 48): آبیاری سیلابی و در صورت امکان، تغذیه ی مصنوعی آبخوان ها. از آنجا که کناره های نیل از آبرفت های درشت دانه بی بهره است، آن حضرت تغذیه ی مصنوعی آبخوان ها را پیشنهاد نفرمود.
    نکته: گرچه "خوان" برابر با "سفره" است و به سطح لایه ی آبدار گفته می شود، از آنجا که "آبخوان" واژه ای آهنگین است و به روایت استاد گرانسنگ دکتر محمد بای بوردی، شادروان قهرمان قدرت نما، یکی از اوتاد دانش آب، آن را ساخته است، لایه ی آبدار را "آبخوان" نامیده ایم.
  • مریم ذوالفقاری*، نیلوفر باباییان، گلاله غفاری، سید مسعود سلیمان پور صفحات 3-19
    خشک سالی یکی از پدیده های مخرب زیست محیطی است که باعث بروز خسارت های زیادی به منابع طبیعی و زندگی انسان ها شده است. استان کردستان، تامین کننده ی بسیاری از محصولات کشاورزی کشور است؛ بنابراین، خشک سالی در این استان، اهمیت بسیاری دارد. از داده های بده ی 23 ایستگاه آب سنجی و بارش 7 ایستگاه سینوپتیک در بازه ی آماری مشترک 29ساله (1392-1364) استفاده شد. برای محاسبه ی خشک سالی هواشناسی از نمایه ها ی SPI و PNI، و برای خشک سالی آب‎شناختی از نمایه ی SDI در مقیاس زمانی سالانه بهره برده شد. نتایج آزمون من کندال و تایل سن نشان دهنده ی روند خشک سالی هواشناسی در ایستگاه های سنندج، مریوان، قروه، زرینه و سقز بودند؛ بررسی این آزمون با کاربرد نمایه ی SDI نیز نشان دهنده ی روند نزولی در همه ی ایستگاه های آب سنجی، به جز ایستگاه های آب سنجی سنته خورخوره، قشلاق، قبقلو و بیار است. نتایج نشان دادند که خطای جذر میانگین مربعات برای نمایه های SPI، PNI و SDI به ترتیب 0/41، 0/49 و 0/47، و ضریب تبیین 0/65، 0/50 و 0/59 است؛ بنابراین نمایه ی SPI عمل کرد بهتری را داشته است.
    کلیدواژگان: آزمون من کندال، خشک سالی، روند تغییرات
  • محمدحسین فرهودی، ام البنین بذرافشان*، سهیلا آقابیگی امین، ارشک حلی ساز، یحیی اسماعیل پور صفحات 20-30
    یکی از مهم ترین تهدیدهای منابع آب وخاک در هر کشور، فرسایش خاک و هدررفت مواد غذایی است. استفاده از اصلاح کننده ها، به ویژه مواد آلی، از راهکارهای موثر برای جلوگیری از آن است. به همین دلیل در این پژوهش تلاش شده است تا اثر دو اصلاح کننده ی آلی خاک، یعنی زغال زیستی و کود گوسفندی، در دو شدت بیشینه ی 51 و 65 میلی متربرساعت در عرصه و به کمک شبیه ساز باران ارزیابی شود. نتایج نشان داد که در شدت 51 میلی متربرساعت هیچ تفاوت معنی داری در تیمارها به وجود نیامده است، حال آن که با افزایش شدت به 65 میلی متربر ساعت، اصلاح کننده ی زغال زیستی سبب 64 % کاهش بین متغیرهای حجم رواناب، بار معلق و ضریب رواناب و کود گوسفندی نیز سبب 76% کاهش در متغیرهای حجم و ضریب رواناب و 74% کاهش در بار معلق در تراز اعتماد 99% شد.
    کلیدواژگان: اصلاح کننده های خاک، بار معلق، شبیه ساز باران، مواد آلی
  • معین جهان تیغ*، منصور جهان تیغ، سید محمد تاج بخش، هادی معماریان صفحات 31-42
    هدف از اجرای این پژوهش، بررسی تاثیر بار معلق جریان های سیلابی بر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک زمین های مجاور رودخانه ی سیستان است. اندازه ی ذرات با نمونه برداری از بار معلق سیلاب هایی که از افغانستان وارد رودخانه ی سیستان می شود مشخص شد. سپس زمین هایی که با سیلاب های ورودی به رودخانه ی سیستان با تلمبه آبیاری می شوند مشخص، و میزان بار معلق آب کشی شده در هر سال زراعی در آن ها برآورد گردید. نمونه هایی از خاک مناطق پخش سیلاب و منطقه ی شاهد برداشته، و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آن ها واکاوی شد. نتایج این بررسی نشان دادند که بین میانگین مقادیر اسیدیته، مجموع کلسیم و منیزیم و درصد شن در منطقه ی آبیاری و شاهد اختلاف معنی داری وجود ندارد، درحالی که بین مقادیر پتاسیم، کربن، نیتروژن، ماده ی آلی و درصد رطوبت خاک در تراز 1% (P< 0.01) و هدایت الکتریکی، سدیم، نسبت جذب سدیم، درصد سدیم تبادلی، درصد سدیم محلول، فسفر، رس و لای خاک در تراز 5% (P<0.05) اختلاف معنی دار است. بافت خاک از متوسط رسی شنی در منطقه ی شاهد، به متوسط در زمین های آبیاری شده با سیلاب تغییر یافته است. بر این اساس، نتیجه گیری می شود که رسوب های معلق آب کشی شده به وسیله ی تلمبه ها باعث بهبود ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک زمین های آبیاری شده با سیلاب گردیده است، که با توجه به تسریع بیابان زایی و بایر شدن زمین ها در این منطقه، شرایط مناسبی را برای بهره برداری از این زمین ها فراهم آورده است.
    کلیدواژگان: بار معلق، حاصل خیزی خاک، ویژگی های خاک، رود هیرمند
  • بیزن قهرمان*، محمدرضا زنگنه اینالو، علیرضا فریدحسینی صفحات 43-57
    بارش از اجزای اصلی چر خه ی آب شناسی است و به داده های آن در تحلیل های آب و هوایی و مدل های آب شناختی نیاز است. با توجه به کمبود داده های بارش در گستره های مکانی و بازه های زمانی، در پژوهش حاضر به ارزیابی اطلاعات بارش برآوردی از تصاویر ماهواره ی TRMM  و TRMM اصلاح شده در حوضه ی آبخیز شاپور استان فارس پرداخته شد. از اطلاعات 28 رخ داد بارش روزانه و ساعتی ایستگاه های واقع در حوضه ی یادشده و رخ دادهای بارش روزانه در بازه ی زمانی 1390 تا 1395 برای پنج ایستگاه بوشیگان، کازرون، چیتی، دشت ارژن و پس قلات در محدوده ی مطالعاتی کازرون استفاده شد. معیارهای ضریب همبستگی، میانگین مجذور مربع خطا، احتمال آشکارسازی، نرخ هشدار اشتباه و شاخص موفقیت بحرانی، برای هر دو فراورده بارش ماهواره ای محاسبه شد. نتایج نشان دادند که مدل های  TRMM  و TRMM اصلاح شده در مقیاس ساعتی و روزانه دقت کمی دارند؛ گرچه همبستگی داده های مشاهداتی در مقیاس ساعتی با TRMM  اصلاح شده نسبت به TRMM بیشتر است. با اصلاح داده ی بارش  TRMMضریب تبیین مدل از 52/0 به 75/0 بهبود یافت که نشان دهنده ی انطباق نسبی داده های بارش  TRMM  با داده های ایستگاه زمینی است. ضریب همبستگی مقادیر بارش برآوردی از ماهواره ی TRMM و TRMM اصلاح شده در مقیاس ماهانه با داده های زمینی در تمامی ایستگاه های بررسی شده، ضریب همبستگی زیادی (بیشتر از 85/0) دارد و با اصلاح داده ی بارش  TRMM ضریب تبیین نیز بهبود یافت.
    کلیدواژگان: برآورد بارش، شاخص های مطابقت، ماهواره ی TRMM
  • رضا گرنامی، صمد شادفر* صفحات 58-68
    فرسایش خندقی از انواع فرسایش آبی است که رخ داد و گسترش آن موجب هدررفتن خاک حاصل خیز کشاورزی، تخلیه ی رطوبت خاک و آب زیرزمینی می شود. اهداف پژوهش حاضر بررسی فرسایش خندقی و تعیین مناطق حساس از لحاظ توان فرسایش خندقی در حوضه ی سرخ آباد است. ابتدا لایه های اطلاعاتی مانند شیب ، کاربری، فاصله از گسل ، جهت شیب ، فاصله از آبراهه ، فاصله از جاده ، سنگ شناسی ، بارش و ارتفاع از سطح دریا با استفاده از نرم افزار Arc GIS تهیه، طبقه بندی و وزن دهی شدند. در واکاوی داده ها و مدل سازی، روش فرایند تحلیل شبکه (ANP) به کار گرفته شد. در روش ANP برای طراحی ساختار شبکه ای بین معیارها از روش DEMATEL استفاده شد. اعتبارسنجی نقشه ی فرسایش خندقی با نمودار ROC و معیار ارزیابی سطح زیرمنحنی (AUC) انجام گرفت. نتایج نشان دادند که معیارهای فاصله از جاده ، سنگ شناسی ، کاربری زمین و بارش، مهم ترین  عامل های تاثیرگذار بر فرسایش خندقی هستند. نتایج اعتبارسنجی نقشه ی پهنه بندی فرسایش خندقی نشان دادند که با مقدار سطح زیرمنحنی معادل 684/0، مدل عمل کرد متوسطی برای تعیین مناطق مستعد به فرسایش خندقی در حوضه ی مطالعه شده دارد. تعیین مناطق مستعد فرسایش خندقی با استفاده از روش شبکه ی عصبی مصنوعی و مقایسه ی آن با روش فرایند تحلیل شبکه پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: اعتبارسنجی، سطح زیرمنحنی، فرایند تحلیل شبکه، فرسایش خندقی
  • ابوذر نیک نام*، غلام رضا خسروی، احمد نوحه گر، ارشک حلی ساز صفحات 69-83
    دگرگونی ریخت شناسی رودخانه ها به آسیب های جدی شامل تغییرات عرض و تصویر افقی آب راه، فرسایش و رسوب گذاری بستر و سواحل، خرابی سازه ها و ازدست رفتن زمین های باارزش منجر می شود. در این پژوهش از یک مدل عددی دوبعدی به نام CCHE2D، برای مدل سازی اثر الگوی جریان بر تغییرات رودخانه در بازه ای از پیچان رود طبیعی رود کر، حد فاصل پل عباس آباد و سد درودزن استان فارس بهره گرفته شده است. در این بررسی با بهره وری از نقشه های پستی وبلندی، هندسه ی مدل و شبکه ی محاسباتی با ابعاد مختلف تهیه شد و بر اساس مشخصات اندازه‎گیری شده ی جریان، مدل آب پویایی دوبعدی متوسط عمق، اجرا شد، و نتایجی همچون تغییرات عمق، سرعت جریان، جریان ثانویه و تنش برشی استخراج گردیدند. در پایان، با کاربرد دو معیار آماری RMSE و MAPE داده‎های حاصل از مدل سازی مدل عددی با داده‏های مشاهده‏ای مقایسه شدند. نتایج نشان دادند که این مدل در پیش بینی مقادیر فراسنج های جریان دقت مناسبی داشته و داده های مدل سازی شده به داده های حاصل از اندازه گیری صحرایی شباهت زیادی دارند. نتایج تغییرات الگوی جریان به عنوان یک شاخص موثر در پیش بینی رفتار هیدرولیکی و آب پویایی نشان می دهند با اصلاح مسیر و حذف پیچان رود در بازه های پیچان رودی رودخانه ی کر با تبدیل رودخانه از حالت پیچان رودی به مستقیم (حالت میان بری) از تخریب بیشتر زمین های کشاورزی جلوگیری می گردد، اما فرسایش کناره ها و کف بستر را افزون می کند که مستلزم هزینه ای به نسبت زیاد است. بهره گیری از مدل های پویای سیالات محاسباتی برای مدل سازی تغییرات رودخانه، محققان را یک گام به پیش بینی های کلی تر برای فرایندهای حاکم بر رودخانه های پیچان رودی نزدیک تر می کند. مدلCCHE2D  نیز از توانایی خوبی برای پیش بینی تغییرات رودخانه های پیچان رود برخوردار است.
    کلیدواژگان: پیچان رود، ریخت شناسی رودخانه، مدل سازی، مدل عددی CCHE2D، ضریب زبری
  • لیلا غلامی*، زهرا حق جو، عطاالله کاویان صفحات 84-93
    امروزه یکی از مشکلات مهم جهان، فرسایش خاک است که سبب کاهش حاصل خیزی خاک، افزایش غلظت رسوب در رودخانه ها و مخازن سدها میشود. پژوهش حاضر برای بررسی تغییرات مقاومت سطحی خاک با استفاده از پلیمرپلی وینیل استات با مقادیر 5، 10، 15، 20 و 25 میلی لیتر و اندازه ی کاربرد 5، 10، 15 و 25%، در شرایط آزمایشگاهی و مقیاس کرت انجام داده شد. نتایج نشان داد که پلیمراستفاده شده می تواند مقاومت سطحی خاک را بیش تر از تیمار شاهد افزایش دهد. کاربرد پلیمربا غلظت 25% و مقدار 25 میلی لیتر در سطح 79/0 سانتی مترمربع بیشترین مقاومت سطحی خاک با مقدار 3/3 کیلوگرم بر سانتی مترمربع را به دنبال داشت. با توجه به نتایج به دست آمده و درنظرگرفتن هزینه ی اقتصادی (هر لیتر پلی وینیل استات 100000 ریال) غلظت 15% می تواند مقدار بهینه برای افزایش مقاومت سطحی خاک دانسته شود. می توان نتیجه گرفت که پلیمراستفاده شده، علاوه بر افزایش مقاومت خاک سطحی ممکن است در حفاظت خاک و مهار فرسایش آبی موثر باشد.
    کلیدواژگان: اصلاح کننده ی غیرآلی، شبیه ساز باران، شرایط آزمایشگاهی، مقاومت سطحی خاک
|
  • Seyed Ahang Kosar* Page 2
  • Maryam Zolfaghari *, Nilofar Babaeian, Golaleh Ghaffari, Seyed Masoud Soleimanpour Pages 3-19
    Drought is one of the most destructive environmental phenomena that causes extreme damages to the natural resources and human lives. As the Province of Kurdistan supplies many agricultural products in the country, the occurrence of drought is very important and that is the main reason behind the execution of this study. The data of twenty-three hydrometric and seven synoptic stations were used in a 29-year common statistical period (1985-2013). To calculate the meteorological drought, the SPI and PNI indices, and for the hydrological drought, the SDI index were used at the annual time scale. Results of the Mann-Kendall and Thilson tests indicated the existence of a trend for the meteorological drought at Sanandaj, Marivan, Ghorveh, Zarrineh and Saqez Stations. Also, the running of this test on the SDI index indicated a downward trend in all of the hydrometric stations, except for the Sentin Khorokhoreh, Ghashlagh, Qeblv and Meyar stations. Results also showed that the root mean square error for SPI, PNI, and SDI were 0.41, 0.49 and 0.47, and the coefficient of determination (R2) were 0.65, 0.51 and 0.59, respectively. Therefore, the SPI index is the best function among these three.
    Keywords: Drought, Mann-Kendal test, trend of changes
  • Mohammad Hosein Farhoodi, Ommolbanin Bazrafshan *, Soheila Aghabeigi Amin, Arashk Holisaz, Yahya Esmaeilpour Pages 20-30
    Soil erosion and nutrient loss threaten the soil and water resources worldwide. Application of soil conditioners, particularly organic amendments, is an effective way to mitigate this problem. This study was undertaken to assess the effect of application of two organic amendments, biochar and ship manure, under two rainfall intensities of 51 and 65 mm/h by using a rainfall simulator on intact soil. No significant difference was observed in the treatments at 51 mm/h, while with an increase in the intensity to 65 mm/h, the biochar amendment made a decrease of about 64% in the suspended load and runoff coefficient; sheep manure reduced the runoff coefficient and suspended load by about 76% and 74%, respectively at the 99% significance level.
    Keywords: rainfall simulator, soil conditioners, suspended load, organic amendments
  • Moien Jahantigh *, Mansour Jahantigh, Seyed Mohammad Tajbakhsh, Hadi Memarian Pages 31-42
    Flood plalins are usually affected by the quantity and quality of the suspended load of the floodwater that inundates those areas. This is made possible by pumping the turbid water for irrigating the cropland adjacent to the river. This study was performed to assess the effects of addition of the suspended load carried by the Hirmand River on some physico-chemical properties of the farm fields irrigated by the pumped turbid water. It was observed that there was no statistically significant difference in the sand percentage, pH and Ca and Mg concentration between the irrigated and the control area. However, K, C, N, organic matter content and water saturation percentage showed a highly significant difference (p<0.01) between the two treatments. Moreover, SAR, ESP, and P concentration and silt and clay content of the irrigated area showed higher quantities at the (P<0.05) significance difference. Soil texture changed from loamy sand in the control area to loamy in the irrigated cropland. The turbid water irrigation of the sandy flood plain of the Hirmand River has improved most of the physico-chemical characteristics of the cropped area. Therefore, this irrigation method may be termed a desertification control technology.
    Keywords: soil characteristics, soil fertility, suspended load, The Sistan River
  • Bijan Ghahraman *, Mohammad Reza Zangeneh Inaloo, Ali Reza Faridhoseini Pages 43-57
    Precipitation is one of the main components of the hydrological cycle, and its data are required for the analysis of meteorological and hydrological models. Due to lack of rainfall data in spatial and temporal scales, this study was performed to evaluate the accuracy of the precipitation estimation by the TRMM Satellite and its modified form in the Shapour Basin in the Fars Province. The daily and hourly rainfall data of the Shapour Basin stations, 28 precipitation events (on an hourly basis), and the daily basic precipitation events (2011–2016) for 5 stations in Boushigan, Kazeroon, Chitti, Arjan, and Posghalat Plains located in the Kazeroon study area were used. The correlation coefficient, the root mean squared error, the probability of detection, the false alarm ratio, and the critical success index were calculated for both rainfall estimations. The results showed that the modified TRMM and TRMM models were not accurate enough on the hourly and daily bases, yet the correlation between the observational data on the hourly basis and the modified TRMM was higher than that of the TRMM. By modifying TRMM rainfall data, the TRMM correlation coefficient improved from 0.52 to 0.75, indicating a relative correlation between the TRMM rainfall data and the ground station data. The correlation coefficient of the estimated precipitation values obtained from the TRMM and TRMM satellites were corrected on a monthly basis, with the ground data at all the studied stations having a high correlation coefficient (greater than 0.85). Correction of the TRMM precipitation data, improved the coefficient of explanation.
    Keywords: accordance indices, precipitation estimation, TRMM satellite
  • Reza Gornami, Samad Shadfar * Pages 58-68
    Gully erosion is types of water erosion that its occurrence and development lead to the loss of fertile agricultural soil, depletion of soil and groundwater. The objectives of this study were to investigate gully erosion and determine the sensitive areas in terms of gully erosion on the Sorkh Abad Watershed. Information layers such as slope, land use, distance from faults, aspect, distance from the stream network, distance from roads, lithology, rainfall and altitude above the mean sea level were prepared, classified and weighted using the Arc GIS software. Analytic network process (ANP) was used in the data analysis and modeling. The DEMATEL method was used to design the network structure among the criteria. The receiver operating characteristics (ROC) and the area under curve (AUC) were used for validation of the gully erosion map. The results indicated that four criteria: distance from roads, lithology, land use and precipitation were the most important factors leading to cause gully erosion. The results of validation of the gully erosion zonation map showed that the AUC with 0.684 had an appropriate function to determine susceptibility of the localities to gully erosion in the studied watershed.
    Keywords: ANP, area under curve (AUC), gully erosion, Validation
  • Abouzar Niknam *, Gholamreza Khosravi, Ahmad Nohegar, Arashk Holisaz Pages 69-83
    Morphological changes in rivers lead to serious damages, including changes in the width of the waterways, changes in the drainage plan, erosion and sedimentation of the bed and banks, structural failure and loss of valuable land. A two-dimensional numerical model called CCHE2D was used to simulate the effect of the flow pattern on the river bed changes in the reach of the natural floodplain of the Kor River between the Abbas Abad Bridge and the Dorudzan Bridge, the Province of Fars. The topographical maps of the study area, the geometry of the model, and the computational grid with different dimensions were prepared. Based on the measured flow parameters, a two-dimensional hydrodynamic model of the mean depth, performance and results such as the changes in depth, flow velocity, secondary flow and shear stress were extracted. Finally, two data sets of the RMSE and MAPE were compared using the numerical model simulation versus the collected data. The results showed that this model had a good accuracy in predicting the flow parameter values, ​​and the simulated data were similar to those obtained from field measurements. The results of changes in the flow pattern as an effective indicator in predicting the hydraulic behavior and hydrodynamics showed that by correcting the path and removing the bends in the clay meadows of the Kor River by straightening the meanders, the heavy erosion of meander most agricultural land will be prevented. It must be emphasized that straightening the waterway entails its lining with erosion-resisting materials. It can be seen that using the computational fluid dynamics for modeling the stream bed variations brings researchers closer to a more general predictions for governing the processes in riverine plains. Also, the CCHE2D model has a good ability to predict changes in meandering rivers.
    Keywords: meander, river morphology, roughness coefficient, simulation, the CCHE2D numerical model
  • Leila Gholami *, Zahra Haghjoo, Ataollah Kavian Pages 84-93
    One of the most important problems in the world nowadays is the soil erosion, which reduces soil fertility, increases sediment concentration in rivers and dam’s reservoirs. For this purpose, the present study was conducted to investigate soil surface resistance changes using a polyvinyl acetate polymer with rates of 5, 10, 15, 20 and 25 ml and application concentrations of 5, 10, 15, 20, 25 percent in laboratory conditions and plot scale. The polymer application with a concentration of 25 percent and a rate of 25 ml in the level of 0.79 m2 had the most soil surface resistance with a rate of 3.3 kg cm-2. According to the obtained results and the economic cost (each litre of polyvinyl acetate of 100000 Rials) can state that the level of 15 percent can be selected as an optimum level for increasing soil surface resistance. With regard to the results it can be concluded that the used polymer in addition to the increasing soil surface resistance can have an effect on the soil conservation and control of water erosion.
    Keywords: Inorganic Amendments, Laboratory Conditions, Rainfall Simulation, Soil Surface Resistance