فهرست مطالب

پژوهش های فرسایش محیطی - سال ششم شماره 1 (پیاپی 21، بهار 1395)

فصلنامه پژوهش های فرسایش محیطی
سال ششم شماره 1 (پیاپی 21، بهار 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/03/17
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مهندس حسین شهاب ارخازلو، حجت امامی*، غلامحسین حق نیا، اباذر اسمعلی صفحات 1-16
    فرسایش آبکندی پیشرفته ترین نوع فرسایش آبی است که با تولید حجم زیاد رسوب در حوزه های آبخیز خسارات زیادی ایجاد می کند. به منظور مدیریت و مقابله با این نوع فرسایش، شناسایی مناطق دارای خطر زیاد از نظر فرسایش آبکندی در سطح حوزه های آبخیز اهمیت فراوانی دارد. برای این منظور نقشه های پهنه بندی خطر فرسایش آبکندی، با ترکیب لایه های اطلاعاتی عوامل مختلف موثر بر تشکیل آبکند بر حسب اهمیت تهیه می شود. روش تحلیل سلسله مراتبی (Analytical Hierarchy Process) و عملگر گامای فازی دو روش مفید و نوین برای وزن دهی و ترکیب لایه های اطلاعاتی مختلف می باشند. این پژوهش با هدف مقایسه پهنه بندی با دو روش AHP و گامای 8/0 فازی در سه حوزه آبخیز به نام های ارتاداغ، ملااحمد و سرچم در استان اردبیل انجام شد. برای انجام پهنه بندی از 8 عامل درصد شیب، جهت شیب، ارتفاع، کاربری زمین، درصد تاج پوشش گیاهی، زمین شناسی، فاصله از جاده و فاصله از آبراهه که جزو عوامل موثر بر تشکیل آبکندها می باشند، استفاده شد. برای مقایسه دو روش پهنه بندی از نظر دقت تعیین پهنه ها، از دو شاخص نسبت تراکمی (Density ratio) و مجموع کیفیت (Quality sum) استفاده شد. بر اساس نتایج به دست آمده از پهنه بندی خطر به روش گامای فازی، مقادیر شاخص Qs برای ارتاداغ، ملااحمد و سرچم به ترتیب 68/0، 59/2 و 77/0 بود، در حالی که برای روش AHP به ترتیب 28/0، 45/1 و 05/0 بود. شاخص Dr نیز در روش فازی برای هر سه حوزه با افزایش خطر تشکیل آبکند روند افزایشی نشان داد که بیانگر مناسب بودن این روش برای هر سه حوزه است. بنابراین در هر سه حوزه مورد بررسی روش فازی دقت بالاتری داشت و روش AHP نیز در دو حوزه ارتاداغ و ملااحمد دارای دقت قابل قبولی بود، ولی در سرچم دقت آن پایین بود. به طور کلی برای پهنه بندی خطر فرسایش آبکندی روش گامای فازی مناسب تر از AHP تشخیص داده شد، با این وجود در صورت انتخاب دقیق عوامل موثر بر تشکیل آبکند و وزن دهی صحیح آن ها روش AHP هم می تواند کارایی لازم را داشته باشد.
    کلیدواژگان: عوامل تشکیل آبکند، نسبت فراوانی، مجموع کیفیت، پهنه بندی خطر تشکیل آبکند
  • سوما محمدپور، حامد روحانی *، حجت قربانی واقعی، سید مرتضی سیدیان صفحات 17-29
    فرسایش شیاری یکی از مهمترین انواع فرسایش آبی است و در نتیجه تمرکز جریان به‏وجود می‏آید. در این تحقیق با هدف چگونگی رفتار شیار، دبی 12 لیتر بر دقیقه جهت شبیه سازی روان آب ورودی طراحی شد. با این آزمایشات تغییرات حجم، سرعت و غلظت رسوب روان آب در طول چهار شیار فرسایشی در اراضی سد گلستان با بافت خاک لوم سیلتی مورد بررسی قرار گرفت. جریان ورودی با 2 تیمار خشک و مرطوب، درابتدای شیارها به مدت زمان 10 دقیقه اعمال شد. برای هر شیار در سه نقطه اندازه گیری به فواصل 5 ، 10 و 16 متری از مبدا طول شیار، غلظت رسوب و دبی جریان اندازه گیری و با استفاده از ردیاب‏ رنگی، منحنی های سرعت روان آب برای هر متر از شیار رسم شد. نتایج نشان داد که سرعت روان آب در تیمار مرطوب نسبت به تیمار خشک بیشتر است. اولین روان آب جاری شده در تیمار خشک با وجود حداقل سرعت جریان حداکثر مقدار غلظت رسوب را نشان داد. در طول زمان و افزایش طول شیار سرعت جریان افزایش یافت؛ اما توانایی حمل جریان کاهش و مقدار رسوب معلق کمتر شد.‏ تغییرات غلظت رسوب در واحد زمان نشان دهنده عدم ایجاد فرآیند فرسایشی مهمی با جریان ورودی در این آزمایشات است، و انتقال رسوبات در شیار بیشتر ناشی از اثر بولدوزری است. همچنین در دو شیار مورد تحقیق که فقط عامل درصد پوشش گیاهی اختلاف معنی داری داشتند، تفاوت آشکار در میزان حجم روان آب و غلظت رسوب مشاهده شد.
    کلیدواژگان: اثر بولدوزری، سد گلستان، سرعت روان آب، غلظت رسوب
  • سیمین مکی، پیمان رضایی*، حمیدرضا پیروان صفحات 30-51
    شناخت شاخص های موثر بر فرسایش پذیری مارن ها و طبقه بندی آن ها، در اصلاح و بهبود کاربری این اراضی و کاهش فرسایش و رسوب زایی اهمیت فراوان دارد، از این رو در این تحقیق به بررسی عوامل موثر بر فرسایش آبی در اراضی مارنی دو سازند میشان و آغاجاری در باختر بندرعباس پرداخته شده است. برای این منظور، ابتدا با توجه به نقشه های سنگ شناسی، شیب عمومی و کاربری اراضی، نقاط نمونه برداری تعیین و با استفاده از دستگاه شبیه ساز باران قابل حمل نوع کامفورست در صحرا، وضعیت تولید روانآب و رسوب واحدهای مارنی مورد بررسی قرار گرفت. 18 آزمایش باران ساز در شدت 6/74 میلی متر در دقیقه بارش بر روی محل های نمونه برداری با در نظر گرفتن حداقل 3 تکرار در دو واحد مارنی میشان و آغاجاری در باختر بندرعباس در شیب های 10 و 20 درجه در دو نوع فرسایش سطحی و خندقی، انجام شد و 18 نمونه ی روانآب و رسوب برداشت گردید. 18 نمونه ی خاک سطحی در محل پلات باران ساز نیز جهت آنالیزهای فیزیکی و شیمیایی برداشت شد که همگی مورد آنالیز دانه بندی نیز قرار گرفتند. خصوصیات شیمیایی شامل پارامترهای هدایت الکتریکی (EC)، درجه ی اسیدیته (pH)، ماده ی آلی (OC)، کاتیون ها و آنیون های محلول، نسبت جذب سدیم (SAR)، آهک، گچ و ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) است. حدود آتربرگ 6 نمونه از خاک های مارنی هم اندازه گیری شد. پس از انجام آزمایشات مشخص شد در دو سازند میشان و آغاجاری، مقدار گل در فرسایش سطحی نسبت به فرسایش خندقی بسیار بیشتر است. از فرسایش سطحی به خندقی و تونلی شدت فرسایش و میزان تولید رسوب بالاتر می رود. در فرسایش سطحی، مارن میشان نسبت به مارن آغاجاری دارای رس و سیلت بیشتری می باشد و لذا مقاومت بیشتری در برابر فرسایش و انتقال رسوب نشان می دهد. در اراضی این منطقه ، فرسایش پذیری ذاتی در مارن های سازند میشان و آغاجاری به ترتیب 2/76 و 5/27 برابر حد مجاز فرسایش در حال وقوع است. در این تحقیق برای اولین بار شاخص نسبت مقدار ماسه به مجموع سیلت و رس به عنوان معیار شاخص فیزیکی برای تفکیک دو شکل فرسایش سطحی و خندقی از یکدیگر ارائه شد. مارن های با فرسایش خندقی نسبت به انواع با فرسایش سطحی، دارای مقادیر بالای این شاخص هستند. در ضمن بررسی استعداد روانگرایی نمونه ها مشخص کرد که در نمونه های با استعداد روانگرایی، شکل فرسایش خندقی توسعه دارد.
    کلیدواژگان: فرسایش پذیری، متغیرهای فیزیکو، شیمیایی، شبیه ساز باران، ویژگی های مهندسی، فرسایش خندقی
  • محمد ناظری تهرودی*، کیوان خلیلی، مرضیه عباس زاده افشار، زهرا ناظری تهرودی، فرشاد احمدی، مهدی مطلبیان صفحات 52-70
    پدیده های فرسایش، انتقال رسوب و برآورد بار رسوب در رودخانه ها با توجه به خسارات ناشی از آن یکی از مهم ترین و پیچیده ترین موضوعات مهندسی رودخانه می باشد. مدل سازی و پیش بینی دقیق این پارامتر با توجه به میزان اهمیت آن در تعیین عمر مفید سازه های آبی و شبکه های آبیاری و زهکشی می تواند بسیار مفید واقع شود. در واقع با استفاده از مدل های چند متغیره در مدل سازی دبی - رسوب با دخالت دادن عوامل موثر دیگر مانند آورد رودخانه ها، می توان نتایج توصیف، مدل-سازی و پیش بینی آن را بهبود بخشید. در این مطالعه با استفاده از مدل های سری زمانی رایج (ARMA)، چند متغیره (CARMA) و تلفیقی (CARMA-ARCH و ARMA-ARCH)، متوسط بار رسوب سالانه (Ton.day) و متوسط دبی سالانه (m3/s) رودخانه سیستان در دوره آماری 42 ساله (1391-1349)، برآورد گردید. جهت استفاده از مدل چند متغیره از دو سری زمانی دبی و بار رسوب رودخانه مورد مطالعه استفاده شد. نتایج نشان داد که با دخالت داده های دبی جریان در مدل چند متغیره، دقت و خطای مدل سازی نسبت به مدل تک متغیره در مرحله واسنجی به ترتیب حدود 8 درصد افزایش و 50 درصد کاهش یافت. از بین چهار مدل مورد بررسی نیز نتایج نشان داد که مدل چندمتغیره تلفیقی از دقت بالاتر و میزان خطای کمتری برخوردار است. هم چنین با استفاده از مدل چند متغیره تلفیقی، بار رسوب رودخانه مورد مطالعه با در نظر گرفتن متوسط دبی سالانه تا پایان سال 1401 به صورت سالانه پیش بینی گردید که نشان از کاهش بار رسوب نسبت به سال های گذشته است.
    کلیدواژگان: خودهمبسته، دبی جریان، واریانس شرطی، همزمان آرما، ARCH
  • برومند صلاحی* صفحات 71-87
    وقوع بادهای فرساینده در شمال غرب ایران، همواره سبب خسارت به تاسیسات شهری و مزارع کشاورزی شده است. چنانچه بتوان رفتار و الگوهای همدیدی مولد بادهای توفنده را شناسایی نمود، می توان راهکارهای لازم را برای مواجهه با این پدیده ی مخرب اندیشید. در این پژوهش، سریع ترین بادهای فرساینده و ضریب پایداری آن در ایستگاه های منتخب شمال غرب کشور مورد تحلیل قرار گرفت. با بهره گیری از تحلیل آماره های توصیفی، روند لگاریتمی و پلی نومیال مرتبه ی 6 داده ها، مدل مناسب برای پیش بینی این بادها ارائه شد. برای شناخت دقیق دلایل همدیدی وقوع بادهای فرساینده ی منطقه ی مورد مطالعه، نقشه های هم ارتفاع ژئوپتانسیل و بردار باد تراز 500 هکتوپاسکال جو و هم فشارهای سطح زمین برای روزهای وقوع باد فرساینده تفسیر شد. نتایج بررسی آماری نشان دادند که توزیع داده ها سرعت باد، از توزیع های دوپارامتری ویبول و نرمال تبعیت می کنند. نتایج روند لگاریتمی و پلی نومیال مرتبه ی 6 داده ها همچنین نشان دهنده وجود روند افزایشی بادهای فرساینده در ایستگاه های اردبیل و زنجان و روند کاهشی ضریب پایداری باد در تمامی ایستگاه های مورد بررسی بود. تحلیل های همدید همچنین نشان دادند که بادهای فرساینده ی ایستگاه های مورد بررسی، با وجود گرادیان فشار در سطح دریا، استقرار ناوه ی نسبتا عمیق و وجود رودباد جبهه ی قطبی در تراز 500 هکتوپاسکال در ارتباط هستند.
    کلیدواژگان: بادهای فرساینده، تحلیل آماری، تحلیل همدیدی، شمال غرب ایران
  • ام البنین بذرافشان*، سروش احمدی، اسدالله خورانی صفحات 88-102
    تحقیق فوق با هدف بررسی تاثیر تغییرات رواناب و رسوب ناشی از حوزه آبخیز مشرف، بر تغییرات مساحت و میزان تاج پوشش گیاهی جنگل های مانگرو گابریک – جاسک می باشد. بر این اساس پارامترهای هیدروکلیماتولوژی شامل میزان بارش، دبی و رسوب در حوزه آبخیز مذکور طی دوره آماری1372 تا 1389 تهیه و مقادیر شاخص استاندارد شده سالانه هر یک به ترتیب شامل SPI، SRI و SSI محاسبه گردید. همچنین طی این دوره (1993-2010) از تصاویر ماهواره ای لندست جهت بررسی تغییرات تاج پوشش گیاهی تهیه و شاخص NDVI و مساحت استخراج گردید. جهت بررسی ارتباط بین فاکتورهای هیدرواقلیمی با تغییرات مساحت و تاج پوشش مانگرو از تابع همبستگی متقاطع و میانگین متحرک 3، 5 و 7 ساله استفاده گردید. نتایج حاصل از تغییرات تاج پوشش گیاهی نشان دهنده دو دوره افزایش و یک دوره کاهش در مقادیر NDVI بوده، این درحالی است که تغییرات مساحت نشان دهنده روند افزایشی آن طی دوره آماری مورد مطالعه است. در بررسی ارتباط بین میزان باران، رواناب و رسوب ورودی به جنگل های مانگرو نشان داد، تغییرات NDVI و مساحت جنگل های مانگرو ارتباط معنی داری با میانگین متحرک سه ساله شاخص های SPI، SRI و SSI داشته که به ترتیب ضرایب همبستگی آن با شاخص های مذکور 6/0، 8/0، 56/0 و 67/0 برآورد گردید. درنهایت نتایج نشان دهنده افزایش نرخ شاخص NDVI به میزان 33/0 و مساحت مانگرو 22/0 هکتار در سال در رویشگاه جنگل های مانگرو گابریک- جاسک است.
    کلیدواژگان: مانگرو، تصاویرماهواره ای، SPI، SRI، شاخص تفاضل گیاهی استاندارد شده
|
  • Hosein Shahab Arkhazloo, Dr Hojat Emami *, Dr Gholam Hosein Haghnia, Dr Abbazar Esmali Pages 1-16
    Gully erosion is the most advanced water erosion in watersheds that produce large volumes of sediment can cause serious damage. In order to manage and cope with this type of erosion, to identify areas of high risk of gully erosion in the watershed is very important. For this purpose gully erosion hazard zonation maps by combining information layers of different factors affecting the formation of gullies is prepared on the basis of their importance. Analytic hierarchy process (AHP) and fuzzy Gamma operator new and useful methods for weighting and combining various layers of information. This study aimed to compare two methods of zoning with AHP and fuzzy gamma 0.8 in three watersheds in the name of Orta dagh, Molla ahmd and Sarcham was conducted in Ardabil province. For zoning from eight factor include slope, aspect, elevation, land use, Plant cover, geology, distance from roads and distance from waterways that are important factors affecting the formation of gullies were used. For comparison of two methods to accurately determine the zoning of the area, two compression density ratios (Dr) and quality sum (Qs) was used. The results showed that in all three areas fuzzy method is more accurate, AHP method are careful in the two Orta dagh and molla ahmad area but in sarcham did not workable. In general for zoning of gully erosion risk using fuzzy gamma was suitable. However, if selection and weighting factors influenced the formation of gullies has careful, AHP can was a good method.
    Keywords: Gully formation factors, Density ratio, Quality sum, Zoning of gully formation risk
  • S. Mohamadpour, H. Rouhani *, H. Ghorbani Vaghei, S. M. Seyedian Pages 17-29
    Rill erosion is considered to be the most important process affecting soils created by the concentrated flow of water. In this research to quantify sediment transport and runoff in natural rills, two rill experiments under dry and wet conditions were accomplished in November 2013 in the Golestan Dam. Filed experiments lead to a closer understanding of the dynamics and power of different soil erosion processes in a rill channel. Water is introduced with an intensity of 12 L min−1 into a rill within 10 min. Rill cross sections, slope values, flow velocities and sediment concentrations were measured for each rill at three points every 5, 10 and 16 m from the origin along a rill. The flow velocity within the rill was measured by recording the travel times of the waterfront and of two applied colour tracers .The results showed that the flow velocity in the under wet condition is higher than dry condition. Under dry condition, the highest sediment concentrations are recorded at the initial runoff flow despite lowest flow velocity. The initial high sediment concentration may be attributed to the existence of a thin loose surface layer. Flow velocity increases along the length of the channel towards an increase with flow duration. However suspended sediment concentration measured tend to decline with decreasing the sediment-transport capacity. Temporal variations in the sediment concentrations indicated that changes Sediment concentration at the time of the creation of the nought erosion process with inflow water in the experiments and sediment transport mostly attributed to the bulldozer effect. Also showed that hydrological response and sediment production were significantly different in two rill channels which only ground cover were significantly different
    Keywords: Bulldozer effect, Golestan Dam, Runoff velocity, Sediment concentrations
  • Simin Makki, Dr. Peiman Rezaee, Dr. Hamid Reza Peyrowan Pages 30-51
    By knowing of the effective parameters on erodibility of marl deposits, can be improve landuse and reduce erosion and sediment yield. At present research, Assessing the effective factors on water erosion in the marly area, Mishan and Aghajari formations in the west of Bandar Abbas, is studied. For this purpose, according to lithology map, general slope and landuse, determine the sampling points and using a portable rainfall simulator type kamphorst in the desert, the runoff and sediment yield were studied. 18 test of rainfall with intensity 6/74 mm per minute on the Sampling points, with at least 3 replications in Mishan and Aghajari marl units in the west of Bandar Abbas at slopes 10 and 20 Degree in both surface and gully erosion was conducted and 18 samples of runoff and sediment were taken. 18 sediment samples were collected for physical and chemical analysis All of which were analyzed for granulometry. Chemical properties include determining the parameters of electrical conductivity (EC), degree of acidity (pH), organic matter (OC), cations and anions solution, sodium absorption ratio (SAR), lime, gypsum and exchange capacity cation (CEC). Atterberg limits of 6 sample was measured. The results showed that in both Mishan and Aghajari formations, the mud content of the samples in surface erosion is more than gully erosion shape. In surface erosion shape, Mishan marl has silt and clay particles more than Aghajari marl, therefore Mishan marl is more than résistance to erosion and produce less sediment. Based on rainfall tests in marly area, inherent erosion of marls of Mishan and Aghajari are 2/76 and 5/27 respectively compare to tolerance erosion rate. In this study, for the first time, the ratio of sand content to sum of clay and silt content as standard physical indicators for the separation of two surface and gully erosion forms was presented from each other. Above mentioned index in Marls with gully erosion is more than which with surface erosion forms. The liquefaction potential study subjects showed that the samples with liquefaction capacity, the gully erosion development.
    Keywords: erodibility, physical, chemical index, rainfall simulator, engineering properties, gully erosion
  • Mohammad Nazeri Tahroudi *, Keivan Khalili, Marziyeh Abbaszadeh Afshar, Zahra Nazeri Tahroudi, Farshad Ahmadi, Mehdi Motallebian Pages 52-70
    Erosion, sediment transport and sediment estimate phenomenon with their damage in rivers is a one of the most importance point in river engineering. Correctly modeling and prediction of this parameter with involving the river flow discharge can be most useful in life of hydraulic structures and drainage networks. In fact, using the multivariate models and involving the effective other parameters such as flow discharge can be improved the modeling and prediction results. In this study using the common time series model (ARMA), multivariate model (CARMA) and combined models (ARMA-ARCH and CARMA-ARCH), mean annual sediment (ton.day) and mean annual flow discharge (m3/s) time series of Sistan River in period of 42 years (1970-2012) to estimating and prediction the mean annual sediment. By using the mentioned models, mean annual sediment in period of 1970-2012 was modeled. The results showed that with involving the mean annual flow discharge in multivariate model, the accuracy and model's error in validation phase compared the univariate models were improved almost of 8 and 50 percentages respectively. Also the results showed that among four mentioned models, the combined multivariate model have a lowest error. By using the multivariate model, the time series of mean annual sediment until the end of 2022 year were predicted. The prediction results showed that the mean annual sediment in prediction period was decreased compared the previous years.
    Keywords: ARCH, Autoregressive, Conditional Variance, Continues ARMA, Flow discharge
  • Dr Bromand Salahi * Pages 71-87
    The occurrence of erosive winds in the North West of Iran always causes damage to urban facilities and agricultural fields. By identifying behavior and synoptic patterns of Strong winds, necessary strategies can be chosen to deal with this destructive phenomenon. In this study, the fastest erosive winds and its steadiness coefficient were analyzed in selected stations of North West of Iran. Suitable model was introduced to predict these winds by using descriptive statistics analysis and logarithmic and order 6 polynomial trend. To understand the synoptic reasons for the occurrence of erosive winds in study area, 500hPa geopotential height, wind vector and sea level pressure maps were interpreted for the days with occurrence of erosive winds. Statistical analysis showed that the distribution of wind speed data follows from two-parameter Weibull and normal distributions. The results of the logarithmic and order 6 polynomial trend of data also indicate increase trend in erosive winds in Ardabil and Zanjan stations and decrease trend in wind steadiness coefficient at all stations. Synoptic analysis also showed that the erosive winds in stations under study were related to pressure gradient at sea level, the establishment of a relatively deep through and the polar front jet stream in 500hPa level.
    Keywords: North West of Iran, erosive winds, Statistical analysis, synoptic analysis
  • A. Bazrafshan *, S. Ahmadi, A. Khoorani Pages 88-102
    The aim of this research is exploring the impact of changes in runoff and sediment of the upstream catchment on the changes in the area and amount of canopy in Gabric-Jask mangrove. Hence, hydro-climatological parameters including amount of precipitation, discharge, and sediment in Gabric catchment during the statistical period of 1993 to 2010 were selected and the annual standardized index related to each parameter respectively including SRI, SPI, and SSI were calculated. Also, satellite images of Landsat of TM and ETM sensors were used in order to explore the changes in the canopy by the use of NDVI and the area was prepared and its calculations were done. Cross correlation function and moving average of 3, 5, and 7 years were used to explore the relation between hydro-climatologic factors and the area and canopy of mangrove. Based on the results related to the canopy changes there was two increasing periods and one decreasing period and the area changes had an increasing trend during the study statistical period. Results of exploring the relation between incoming precipitation, discharge, and sediment to the mangrove forests show that NDVI changes and the area of mangrove forests have a significant relationship with three years moving average of SPI, SRI, and SSI indices with the correlation coefficients of 0.6, 0.8, and 0.56, respectively. Finally, results showed an increase in the rate of NDVI index with an amount of 0.33 and an increase in the area of Gabric-Jask mangrove forests with an amount of 0.22 ha/year.
    Keywords: Mangrove, Satellite Image, SRI, SPI, Normalized Difference Vegetagtion Index