فهرست مطالب

مهندسی و مدیریت آبخیز - سال چهارم شماره 3 (پاییز 1391)

مجله مهندسی و مدیریت آبخیز
سال چهارم شماره 3 (پاییز 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/09/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • رضا بیات*، امیر سررشته داری، علی جعفری اردکانی، رضا سکوتی اسکویی صفحه 118
    پوشش گیاهی نقش مهمی در حفاظت از خاک و مهار فرسایش دارد. با توجه به اهمیت مدیریت آبخیز و نقش کاربری در حفظ پوشش، این پژوهش با استفاده از مدل EPM و به کمک فن آوری های سنجش از دور و سامانه های اطلاعات جغرافیایی به منظور تعیین اثر مدیریت کاربری اراضی بر میزان فرسایش حوزه آبخیز دریاچه ارومیه انجام شد. با استفاده از تصاویر ماهواره ای ETM+ سال 2002، عملیات صحرایی و نقشه های موجود، لایه های مورد نیاز مدل تهیه و میزان فرسایش خاک در شرایط فعلی برآورد شد. با اعمال سناریوهای مدیریتی خوب و بد کاربری منطقه از طریق ایجاد تغییرات فرضی در کاربری (کاهش و افزایش امتیاز پوشش گیاهی در گام های پنج تا 50 درصد)، مجددا میزان فرسایش خاک برآورد و اثر تغییرات محاسبه شد. نتایج نشان داد بیشترین میزان فرسایش ویژه به ترتیب مربوط به زیرحوضه های 3015 و 3054 با مقادیر 768 و 749 مترمکعب در کیلومتر مربع در سال است که از نظر انجام اقدامات حفاظتی در اولویت هستند. کمترین مقادیر در زیرحوضه های 3072 و 3056 با شدت 15و 287 مترمکعب در کیلومتر مربع در سال بوده که این مقدار برای کل حوضه 454 مترمکعب در کیلومتر مربع در سال است. روند تغییر شدت فرسایش در اثر تغییر کاربری به صورت خطی و مثبت بوده، با افزایش و کاهش به ازای 50 درصد به میانگین امتیاز لایه کاربری، به ترتیب 7/83 و 6/64- درصد در فرسایش خاک تغییر ایجاد می کند.
    کلیدواژگان: اولویت حفاظت، تغییر کاربری، رسوب، سناریو، مدل EPM
  • منصور مهدی زاده یوشانلویی* صفحه 127
    در طراحی سازه های هیدرولیکی و پروژه های کنترل سیلاب، محاسبه و برآورد مقدار دقیق سیلاب ضروری است. تخمین دقیق میزان رواناب و سیلاب، مستلزم داشتن اطلاعات جامع و دقیق از وضعیت و میزان بارندگی و بارش طراحی است. با توجه به تغییرات مکانی بارندگی، تهیه روابط عمق-سطح-مدت بارندگی، این امکان را فراهم می آورد تا بتوان الگوی مناسبی برای برآورد میزان باران طراحی در هر منطقه ارائه نمود. از این رو، روابط عمق-سطح-مدت بارش برای ناحیه شمالی استان آذربایجان غربی با مساحت 11592 کیلومتر مربع بررسی شد. تعداد ایستگاه های موجود که آمار و اطلاعات آن ها مورد استفاده قرار گرفت، شامل 50 ایستگاه باران سنجی و چهار ایستگاه ثبات بود که از بین آن ها، تعداد 11 رگبار فراگیر و حداکثر، برای منطقه مورد مطالعه انتخاب و منحنی بارش تجمعی آن ها ترسیم شد. با استفاده از ایستگاه های ثبات، بارش های یک، سه، شش، نه، 12، 18 و 24ساعته برای ایستگاه های معمولی استخراج و برای هر یک از آن ها، معادله گرادیان با برقراری رابطه بین ارتفاع و بارندگی محاسبه شد. معادله گرادیان هر بارش برای ترسیم خطوط هم باران در GIS وارد و برای هر بارش سطح بین خطوط هم باران، مساحت افزایشی، حجم بارش خالص، حجم بارش تجمعی و متوسط حداکثر بارش مشخص شد. سپس منحنی اولیه DAD هر بارش رسم شد و در آن، هر بارش در پایه زمانی یک، سه،. .. و 24ساعته به ازای هر سطح معین بارش محاسبه و برای دستیابی به منحنی های نهایی DAD در پایه های زمانی مذکور، میانه مقدار بارش به ازای سطوح معین برای بارش های انتخابی استفاده شد. نتایج نشان داد حداکثر بارش سطح یک کیلومتر مربع مربوط به بارش 18ساعته با مقدار 42 میلی متر و حداقل آن مربوط به بارش یک ساعته با 29/4 میلی متر است. همچنین، منحنی های نه و 12ساعته نشان دادند که در مساحت های مختلف تفاوت چندانی با هم ندارند. مقایسه منحنی های 18 و 24ساعته نشان داد که این منحنی ها در مساحت های کمتر بر روی هم تقریبا منطبق بوده و در مساحت های بالاتر، منحنی 18ساعته بالاتر از منحنی 24ساعته قرار گرفته است که ممکن است به دلیل کمبود رگبار با تداوم 24ساعته در این منطقه باشد و در نتیجه این منحنی باید با احتیاط مورد استفاده قرار گیرد. در مقایسه منحنی های 18 و 24ساعته تا مساحت 2500 کیلومتر مربع مقدار بارش یکسان است.
    کلیدواژگان: باران طراحی، بارش فراگیر، سیلاب طراحی، گرادیان بارندگی، منحنی DAD
  • مهدی بشری*، سید حمیدرضا صادقی، عبدالصالح رنگ آور صفحه 134
    بررسی عوامل موثر بر فرسایش خاک و تحلیل تغییرپذیری آن ها از ضروریات اصلی پروژه های حفاظت خاک و آب می باشد. پژوهش حاضر به منظور بررسی نقش دو جهت اصلی شمالی و جنوبی در میزان فرسایش خاک ناشی از رگبارهای مختلف در حوزه آبخیز سنگانه واقع در خراسان رضوی با استفاده از یک جفت کرت کوچک به ابعاد 2 در 2 متر انجام شد. کرت های یادشده با استفاده از ورقه های فلزی محصور و خروجی آن ها نیز به ظروف جمع آوری کننده رواناب منتهی و با فاصله کم در مقابل یکدیگر و در دو جهت نصب شدند. سپس، رواناب و رسوب خروجی از کرت ها در نتیجه وقوع 12 رگبار طی پاییز و زمستان 1385 و بهار 1386 جمع آوری و غلظت رسوب حاصل از آن ها در هر رگبار محاسبه شد. نتایج به دست آمده از تجزیه و تحلیل داده های غلظت رسوب به دست آمده طی دوره و رگبارهای مطالعاتی دلالت بر اختلاف معنی دار (001/0p<) داده های حاصل از کرت های مورد مطالعه در دو جهت اصلی شمالی و جنوبی با یکدیگر به دلیل تاثیر مشخص جهت ها بر وضعیت پوشش گیاهی داشته است.
    کلیدواژگان: پوشش گیاهی، جهت دامنه، حوزه آبخیز سنگانه، خراسان رضوی، رسوب، کرت آزمایشی
  • مجید محمودآبادی*، سمیرا زمانی صفحه 141
    فرسایش بادی یکی از مهم ترین جنبه های تخریب اراضی است که مشکلات قابل توجهی را به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک به وجود ارائه است. شناخت توزیع اندازه ذرات رسوب و همچنین فرآیندهای حمل ذرات، اهمیت زیادی در مدل سازی فرسایش بادی دارد. پژوهش حاضر به بررسی این موضوع بر روی دو نوع خاک با توزیع اندازه ذرات متفاوت که از اراضی زراعی و تپه ماسه ای نمونه برداری شده، با استفاده از آزمایش تونل باد، پرداخته است. نتایج حاصل، نشان داد اندازه ذرات رسوب بادرفت در مقایسه با اندازه ذرات خاک های مورد مطالعه، در همه سرعت های باد مورد بررسی، دارای اندازه ریزتری است. این موضوع نشان از یک حالت انتخاب پذیری در فرسایش ذرات ریز از سطح این خاک ها دارد. همچنین، مشخص شد در خاک زراعی، با افزایش سرعت باد از دو به 18 متر بر ثانیه در ارتفاع 20 سانتی متری، توزیع اندازه ذرات رسوب به سمت خاک اصلی میل می کند. این روند در خاک ماسه ای برعکس بود و با افزایش سرعت باد، فراوانی ذرات ریز در مقایسه با خاک اصلی افزایش یافت. همچنین، نتایج بررسی فرآیندهای حمل ذرات نشان داد که در هر دو نوع خاک، خزش اهمیت کمتری نسبت به دو فرآیند جهش و تعلیق در انتقال ذرات دارد. سهم این فرآیند در انتقال ذرات خاک های زراعی و ماسه ای، به ترتیب کمتر از 10 و یک درصد تعیین شد. در خاک زراعی در سرعت دو متر بر ثانیه، انتقال ذرات به صورت تعلیق اهمیت بیشتری داشت و بسته به توزیع اندازه ذرات خاک، 1/61 تا 5/68 درصد ذرات به صورت تعلیق منتقل شد. این درحالی بود که با افزایش سرعت باد به 18 متر بر ثانیه، جهش با 4/50 تا 8/53 درصد، فرآیند غالب حمل ذرات این خاک معرفی شد. در خاک ماسه ای در سرعت کم باد، عمده ذرات (3/59 درصد) به صورت جهش منتقل شد، ولی با افزایش سرعت، اهمیت تعلیق بیشتر شد و 3/55 درصد ذرات از این طریق منتقل شد. نتایج پژوهش حاضر نشان از اهمیت توزیع اندازه ذرات خاک بر توزیع اندازه رسوب و همچنین، فرآیندهای حمل آن دارد.
    کلیدواژگان: تونل باد، سرعت باد، رسوب، فرسایش پذیری خاک، مناطق خشک و نیمه خشک
  • ذبیح الله اسکندری*، فتح الله غیور، مربی، امیرحسین شعرباف صفحه 152
    بحران و کمبود آب در مناطق خشک خصوصا در ایران، برای توسعه کشاورزی و همچنین به منظور گسترش پوشش گیاهی در طرح های بیابان زدایی به عنوان عامل مهم محدود کننده محسوب می شود. دستیابی به راهکارهایی که بتواند بهره وری آب را افزایش داده و هزینه ها را کاهش دهد، هدف بسیاری از پژوهش ها، از جمله این پژوهش می باشد. این پژوهش در بخشی از عرصه بیابانی تحت تاثیر فرسایش بادی واقع در شهرستان آران و بیدگل انجام شد. در این عرصه، دو گونه گیاه تاغ و قره داغ کشت شد و خاک محیط ریشه با استفاده از دو نوع ماده پلیمری جاذب رطوبت به -نام های Aquasorb و TC به میزان پنج گرم در لیتر مخلوط شد. در این پژوهش، تیمار شاهد (بدون پلیمر) هر 14 روز یک بار و بقیه تیمارها با اعمال پلیمر به فاصله های 14، 21، 28، 35 و 42 روز آبیاری شد. در دو سال اول، درصد رطوبت محیط ریشه اندازه گیری و در سال سوم نیز زنده مانی نهال ها شمارش و داده برداری شد. بررسی نتایج نشان داد اختلاف معنی داری بین درصد رطوبت حجمی خاک تیمار شاهد با سایر تیمارهای دور آبیاری در سطح پنج درصد وجود دارد. بررسی تاثیر آبیاری بر روی درصد رطوبت حجمی خاک تیمارهای پلیمردار نشان داد، دور آبیاری 21 روز در فاکتور رطوبت حجمی خاک بیشترین اختلاف معنی دار را با شاهد دارد، درحالی که اختلاف معنی دار بین تیمارهای آبیاری 28 تا 42 روز با کاربرد پلیمر وجود ندارد. به عنوان مثال، با به کار گیری پلیمر، اختلاف معنی داری بین فواصل آبیاری 28 با 35 و همچنین 35 با 42 روز در فاکتور رطوبت حجمی خاک به وجود نیامد. در همین ارتباط، بررسی نهال های مستقر شده (زنده مانی) بعد از سه سال از زمان کشت نشان داد که با اعمال پلیمر در زمان کشت نهال ها، امکان استقرار مطلوب نهال ها وجود دارد. به عبارت دیگر، می توان نتیجه گرفت پلیمرهای مورد استفاده به خوبی تنش رطوبتی ناشی از افزایش طول دور آبیاری را جبران کردند و باعث زنده مانی و استقرار بهتر نهال ها شدند. بنابراین، می-توان مطرح نمود استفاده از پلیمرهای Aquasorb و TC در بالا بردن بهره وری آب در پروژه های بیابان زدایی در شرایط این پژوهش موفقیت آمیز بوده است، به طوری که هزینه های آبیاری را بین 50 تا 75 درصد کاهش داده است.
    کلیدواژگان: آران و بیدگل، بهره وری آب، تاغ و قره داغ، Aquasorb، TC
  • رامین سلماسی*، حمیدرضا پیروان صفحه 160
    بیشترین میزان فرسایش و تولید رسوب حوزه آبخیز تلخه رود مربوط به سازند های مارنی می باشد. در پژوهش حاضر تاثیر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی نمونه های مارن در پیدایش فرسایش شیاری، خندقی، توده ای و هزاردره ای مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، در واحدهای یکسان مارنی از مارن های با اشکال مختلف فرسایش نمونه گیری شد و ویژگی های اسیدیته، هدایت الکتریکی، کربن آلی، سدیم، پتاسیم، کلر، کلسیم و منیزیم، ظرفیت تبادل کاتیونی، گچ، آهک، درصد ماسه، سیلت و رس، نفوذ پذیری و پایداری خاک دانه ها اندازه گیری شد. سدیم قابل جذب این نمونه ها نیز محاسبه شد. داده ها مورد تجزیه آنالیز واریانس و مقایسه میانگین ها قرار گرفت. نتایج این پژوهش نشان داد از بین ویژگی های فیزیکی و شیمیایی اندازه گیری شده، در اسیدیته، گچ و درصد ماسه نمونه ها اختلاف معنی دار وجود دارد. همچنین، مقایسه میانگین داده ها نشان داد در بین فرسایش های توده ای و هزاردره ای، اسیدیته، تفاوت معنی دار دارد. درصد ماسه در بین اشکال مختلف فرسایش خندقی و هزاردره ای و مقدار گچ در بین اشکال مختلف فرسایش شیاری، خندقی و هزاردره ای تفاوت معنی دار نشان داد.
    کلیدواژگان: ظرفیت تبادل کاتیونی، فرسایش شیاری، خندقی، توده ای و هزاردره ای، نفوذپذیری
|
  • Reza Bayat*, Amir Sarreshtedari, Ali Jafari Ardekani, Reza Sokuti Oskuee Page 118
    Due to vegetation cover importance in protecting soil and its important role in controlling erosion، this study was conducted to determine the effect of land use management on the Orumiyeh lake watershed erosion rate، using GIS and RS technologies and EPM model. Using ETM+ 2002 satellite imagery، field work and existing map، required layer of model prepared and soil erosion was estimated in the current situation. Management scenarios، with good and bad actions through changes hypothetically in land use rank (decreased and increased in steps of five to 50 percent)، the rate of soil erosion and changes in estimates were calculated. Results showed that maximum of erosion rates is belong to 3015 and 3054 sub-watershed with values of 768 and 749، minimum is belong to 3072 and 3056 sub-watershed with values of and 287 respectively and the mean for the watershed 485. 9. Trend of erosion rate change due to land use change was linearly and positive، meanwhile ultimate condition with 50% addition or reduction to land use rank، respectively caused 83. 7 and -64. 6 percent change in soil erosion.
    Keywords: Conservation priority, EPM model, Land use change, Scenario, Sediment
  • Mansour Mehdizadeh Youshanloei* Page 127
    Computation and estimation of flood discharge is necessary in hydraulic structure planning and flood control projects. The precise estimation of runoff and flood discharge needs comprehensive data of the amount and condition of rainfall and design precipitation. Rainfall Depth-Area-Duration curves (DAD) of each region، are used to estimate the optimal precipitation. In this research، these curves were provided for 1، 3، 6، 9، 12، 18 and 24 hours intervals and their relations were studied for Northern parts of Western Azerbaijan province. Eleven maximum and pervasive storms were selected to draw the cumulative rainfall graph. There are adequate recorded and non-recorded rain gauges in the region. Mass curves were prepared for non-recorded stations using relations between rainfall gradient and altitude in the isohyets maps. Results showed that the maximum rainfall for 1 km2 is related to 18 h rainfall with 42 mm and its minimum is related to 1 h rainfall with 4. 29 mm. Also، 9 and 12 h curves indicated no difference in different areas. Comparing 18 and 24 h curves indicated that the amount of precipitations are equal in small areas and 18 h curve is above 24 h curve in wast areas that could be related to the shortage of rainfalls with 24 h duration.
    Keywords: DAD curve, Design flood, Design precipitation, Global precipitation, Precipitation gradient
  • Mehdi Bashari*, Seyed Hamid Reza Sadeghi, Abdolsaleh Rangavar Page 134
    Investigation of effective factors on soil erosion and their variability analysis is essential for soil and water conservation projects. The present research was carried out to survey the role of two north and south facing slope plots on soil erosion on storm basis at Sanganeh watershed located in Khorasan Razavi province، Iran. The study was conducted using a pair of small plots with dimensions of 2×2 meters. The plots were be designed using metal sheets and their outlet was directed towards collecting tanks. These plots were established close to each other at two different aspects. The generated runoff and sediment from plots caused by 12 storm events during October 2006 and May 2007 were collected and sediment concentration was ultimately calculated. The results of sediment concentration analysis verified a significant difference (p<0. 01) between soil erosion study plots with very low quantities in plots installed in northern aspect. The difference was clearly associated with effect of slope aspects on vegetation cover.
    Keywords: Hillslope aspect, Khorasan Razavi province, Sanganeh watershed, Sediment yield, Vegetation cover
  • Majid Mahmoudabadi*, Samira Zamani Page 141
    Wind erosion is one of the aspects of land degradation resulting in some problems especially for arid and semi-arid regions. Recognition of Sediment size Distribution (PSD) as well as transport mechanisms is important in modelling of wind erosion. In the present study، this topic was investigated on two soils taken from cropland and sand dune with different PSD، using wind tunnel. Results showed that compared to the original soil، the collected sediment had finer sizes، indicating a selective mechanism in transporting detachable particles. It was found that for cropland soil، increasing wind speed from 2 to 18 m/s at the height of 20 cm، the PSD of sediment approached to the original soil. This trend was reverse for sandy soil so that، for higher wind velocities، the frequency of fine particles was more than the original soil. The result of transport mechanisms indicated that compared to saltation as well as suspension، creeping was the least important mechanism. The contributing percentage of creeping for cropland and sandy soils was determined less than 10 and 1 %، respectively. For the cropland soil at wind speed of 2 m/s، suspension was the most important mechanism of transport and depends on soil''s PSD، 61. 1- 68. 5 % of particles were transported. Increasing wind speed up to 18 m/s، saltation with 50. 4- 53. 8 % was found as the main transport mechanism. Reversely، in the sandy soil at low wind speed، most of sediment (59. 3 %) was transported through saltation، whereas increasing the speed، suspension with 55. 3 % became the dominant mechanism. The finding of this study brings up the important of soil PSD on the PSD of sediment as well as transport mechanisms.
    Keywords: Arid, semi, arid regions, Sediment, Soil erodibility, Wind tunnel, Wind speed
  • Zabihollah Eskandari*, Fathollah Ghayour, Amir Hossein Sherbaf Page 152
    Water deficiency in arid regions especially in Iran، generally reduces the cultivation and considered as a major limitation in green cover re-establishment process in deserted areas. This study aims to overcome on drought and to achieve a strategic way of increasing the water use efficiency and reduction of costs. This study is carried out in a wind-eroded part of Aran and Bidgol county of Isfahan province، Iran and two species of Haloxylon and Nitraria sp were cultivated in treated and check soils in mentioned area. The treatments were adding five of two kinds of polymer water absorbent to the soil of root environment. The check samples were irrigated every 14 days once and the treated ones every 14، 28، 35 and 42 days once. During two years of study، the moisture of root environment was measured in all samples. In third year the amount of live seedlings were also accounted. The statistical analysis showed that there is a significant difference between the treated and check samples in all irrigation periods in significance level of 5%. In other words، increasing of irrigation period in treated samples compared with check treatment hold more moisture in root environment. Mean comparison between treatments showed no differences in volumetric moisture of 21 compared with 28 and 28 compared with 42 irrigation periods. And also there was no difference between two absorbent in all treatments. The increasing rate of live seedlings، after 3 years، between treated and check samples represents that the polymers give a good establishing circumstance to young seedlings. In other words it is resulted that these water absorbents are capable of reducing the moisture stress in root area of irrigation periods and increase the rate of established seedlings. We assume that Aquasorb polymers and TC are successfully increasing the water holding capacity of soils in green cover re-establishing activities of deserted areas. With increasing the water holding capacity they also reduce also the costs by 50-70 percent.
    Keywords: Aquasorb polymers, TC, Aran, Bidgol, Haloxylon, Nitraria, Water use
  • Ramin Salmasi*, Hamid Reza Peyrowan Page 160
    The most of the soil erosion and sediment yield in the Talkheh Rood watershed are mainly related to marl formations. This study was conducted to evaluate physico- chemical properties of Talkheh Rood marl samples in rill، gully، mass and badland erosion types. For this purpose، marl samples were taken from marl sediment of homogenous work units. Twenty four samples were selected، in total. Some of main physic - chemical properties of these marls were measured in lab. These properties were pH، EC، CEC، Lime، gypsum and OC content، SAR، Na، K، Cl، Ca، Mg، clay، silt and sand percentage. These data were interpreted by ANOVA and mean comparisons analysis methods. Results showed that pH، gypsum content and sand percentage had statistically significant differences between four erosion types. Mean comparison showed that significant difference of pH، was between mass and badland erosions، sand between badland and gully ones، and gypsum، rill and gully، also badland and gully ones.
    Keywords: Badland, Gully erosion, Mass movement, Rill erosion, Sediment yield