فهرست مطالب

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران - پیاپی 50 (پاییز 1399)

مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران
پیاپی 50 (پاییز 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/11/25
  • تعداد عناوین: 9
|
  • علی سلاجقه صفحه 0
  • علی رضا واعظی، مژگان نوقان صفحه 1

    هدف از این پژوهش، بررسی قابلیت مدل های معادله ی جهانی فرسایش خاک(USLE) و نسخه های آن(RUSLE، USLE-M و AUSLE) در پیش بینی هدررفت خاک در مقیاس کرت در منطقه ی نیمه خشک زنجان بود. برای این منظور 22 کرت با طول های یک تا 1/22 متر و عرض ثابت 83/1 متر در دامنه ای با شیب 10 درصد احداث شد و تحت مدیریت کرت استاندارد به مدت 14 ماه(از فروردین 1392 تا خرداد 1393) قرار گرفتند. بر اساس نتایج، با افزایش طول کرت از یک متر تا شش متر به دلیل افزایش حجم و ظرفیت انتقال رواناب سطحی، هدررفت خاک در واحد سطح افزایش یافت(از 01/0 تا 07/0 تن در هکتار در سال). میانگین هدررفت خاک برآورد شده برای 22 کرت مورد بررسی با استفاده از مدل های USLE، RUSLE،USLE-M، AUSLE، به‌ترتیب 2/80، 4/65، 4 و 5/113 برابر بزرگ تر از مقادیر اندازه گیری شده بود. مدل USLE-M کم‌ترین خطا را در برآورد هدررفت داشت که این موضوع به دلیل درنظرگرفتن رواناب در کنار خصوصیات باران برای محاسبه عامل فرسایندگی است. این پژوهش نشان داد که انجام واسنجی های منطقه ای برای دوره آماری بلندمدت جهت استفاده از مدل های مذکور برای برآورد هدررفت خاک در ابعاد کرت ضروری است.

    کلیدواژگان: باران طبیعی، طول کرت، فرسایندگی باران، فرسایندگی رواناب، کرت استاندارد
  • رستم صادقی تالارپشتی، کیومرث ابراهیمی، عبدالحسین هورفر صفحه 11

    در مطالعه حاضر، توان خودپالایی و مقادیر ضریب زوال آلودگی رودخانه بابلرود بر اساس اندازه گیری های میدانی پارامترهای کیفیت آب شامل DO، BOD، pH، EC، نیترات، فسفر و درجه حرارت در دو فصل پاییز و زمستان از سال 1397 به همراه شبیه سازی با کاربرد مدل QUAL2Kw مورد مطالعه قرار گرفته است(برای مشاهده نتایج بهار و تابستان به [18 و 19] مراجعه شود). بر اساس نتایج، میانگین اکسیژن محلول بابلرود در تمامی فصول بجز تابستان بین 55/6 تا 65/7 و در تابستان برابر با 93/5 میلی گرم در لیتر به ثبت رسید. همچنین میزان متوسط BOD در فصل تابستان برابر با 17/3 و در سایر فصول بین17/2 تا 93/2 میلی گرم در لیتر اندازه گیری شد. مقادیر ضریب زوال بابلرود نیز بر اساس داده های میدانی و کاربرد مدل QUAL2Kw در فصل تابستان 5/5 و در بقیه فصول نیز بین 5/0 تا 4 در روز برآورد شد. با توجه به نمودار اکسیژن محلول در روش استریتر فلپس[4] افت اکسیژن محلول در فصل بهار و پاییز در این رودخانه مشاهده نشد، در زمستان افت اکسیژن محلول ناچیز و مقدار آن 5/6 میلی گرم در لیتر و در تابستان 7/5 میلی گرم در لیتر ثبت شد.

    کلیدواژگان: اکسیژن خواهی، بازهوادهی، ضریب زوال، کیفیت آب، خودپالایی، محیط زیست
  • فاطمه رضایی، عبدالرضا بهره مند، واحد بردی شیخ، محمد تقی دستورانی، سید محمد تاج بخش صفحه 21

    به‌ منظور برطرف نمودن خسارات سیل و مشکل آب‌گرفتگی و همچنین اتخاذ روش‌های صحیح هدایت و استفاده از رواناب‌های شهری ابتدا لازم است تا روشی صحیح جهت بررسی چگونگی چرخه آب باران در یک حوزه‌‌‌‌شهری و همچنین میزان رواناب تولید شده در آن در اثر یک بارش، اتخاذ شود، لازم به ذکر است که چرخه آب باران در مناطق شهری در این پژوهش با استفاده از فرمول بیلان‌آبی در منطقه نه شهرداری مشهد انجام شد. نتایج نشان داد، اولین موضوعی که در مدل‌های هیدرولوژیکی مطرح است تعیین دقیق مرز ‌حوزه و زیر‌حوزه‌‌‌های منطقه مورد مطالعه می‌باشد و رواناب کل از مجموع رواناب‌های واحدهای مطالعاتی به دست می‌آید که در پژوهش حاضر مجموع حجم رواناب هر یک از واحدهای هیدرولوژیک(ساختمان‌ها، فضای‌سبز، و خیابان‌ها) با استفاده از مساحت منطقه و گیرش بارش به دست آمد و در نهایت ضریب رواناب اصلاحی برای مناطق همگن هیدرولوژیک برآورد گردید که نتایج برآورد شده، نشان داد که ضریب رواناب اصلاحی برای مناطق همگن ساختمان‌ها و منازل مسکونی 80 درصد و برای مناطق همگن خیابان‌ها 78 درصد و برای مناطق همگن پارک و فضای سبز با استفاده از روش بیلان هیدرولوژیک 4 درصد به دست آمد.

    کلیدواژگان: حجم رواناب، واحد هیدرولوژیک شهری، بیلان آبی
  • علی دسترنج، احمد نوحه گر، آرش ملکیان، مریم جعفری اقدم صفحه 31

    هدف از این مطالعه ارزیابی میزان توسعه‌یافتگی و شناخت رفتار هیدروشیمیایی آبخوان‌های کارستی توده‌های آهکی بیستون و دالاهو با استفاده از روش‌های گرافیکی، خوشه‌بندی، تحلیل عاملی و اندیس‌های اشباع است. بررسی نتایج روش‌های هیدروشیمیایی، حاکی از فعال بودن فرایند انحلال در آبخوان‌های کارستی توده‌های موردمطالعه در زمان غلبه جریان پایه هست. این روش‌ها، کارایی قابل قبولی درزمینه تعیین منشا آب‌های کارستی، عوامل موثر در ویژگی‌های کیفی، میزان ماندگاری آب در آبخوان و ارزیابی میزان توسعه شبکه درونی سیستم‌های کارستی توده‌های موردبررسی دارند. در توده بیستون چشمه‌های شاه حسین، سرابله، ورمنجه و میراحمد و چشمه‌های ریجاب و ماراب در توده دالاهو، به‌عنوان چشمه‌های با توسعه کارست درونی مشخص شد. سازند آهکی توده بیستون از نظر محل رخنمون، وسعت و یکپارچگی، ضخامت و ترکیب کانی‌شناسی خالص‌تر نسبت به آهک دالاهو دارای توان کارست‌زایی بسیار بیشتری است و نقش اساسی در شکل‌گیری و توسعه ژیومورفولوژی کارست توده بیستون بر عهده دارد.

    کلیدواژگان: انحلال، آبخوان کارستی، دالاهو، بیستون
  • حسین سروی صدرآباد، محمدرضا اختصاصی، اصغر زارع چاهوکی صفحه 43

    با استفاده از پروژه‌های آبخیزداری، سیلاب‌های فصلی در اراضی مستعد نگه داشته تا به درون سفره‌های آب زیرزمینی نفوذ کند اما این امر موجب اثرگذاری‌های مختلفی بر ویژگی‌های دانه‌بندی، نفوذپذیری و آب زیرزمینی و پوشش گیاهی می‌شود. به منظور اندازه‌گیری تغییرات خاک در پروژه‌های آبخیز حوزه آبخیز ندوشن در استان یزد، سه بند به عنوان سایت‌های آزمایش انتخاب گردید. در هر کدام از بندها هفت آزمایش نفوذپذیری با استوانه مضاعف در درون بند و سه آزمایش در عرصه شاهد انجام گردید و در کنار هر کدام از آزمایشات، یک نمونه خاک از 5/0 متر سطحی جمع‌آوری شده، آزمایش دانه‌بندی انجام شد. همچنین با استفاده از آزمون‌های ناپارامتری من‌ویتنی و کلموگروف-‌‌‌‌‌‌‌اسمیرنوف معنی‌داری تفاوت نفوذپذیری بررسی شد. نتایج نشان می‌دهد نفوذپذیری در صدرآباد، ندوشن و علویه در عرصه شاهد 92/4، 52/3 و 89/5 سانتی‌متر در ساعت بوده که پس از چند دوره آبگیری به ترتیب حدود 94، 89، 92 درصد کاهش یافته و به 28/0، 37/0 و 47/0 رسیده است. همچنین قطرمیانه ذرات نیز حدود 90 درصد کاهش داشته است. نتایج آزمون‌ها نیز برای مقایسه میزان نفوذپذیری بندها نسبت به عرصه شاهد نشان داد، نفوذپذیری در سطح 95 درصد کاهش معنی‌داری یافته است.

    کلیدواژگان: آبخیزداری، پروژه، رسوبگذاری، دانه بندی، نفوذ، ندوشن
  • بهاره جبالبارزی، غلامرضا زهتابیان، علی طویلی، حسن خسروی صفحه 51

    دشت جعفریه بخشی از حوزه آبخیز دریاچه نمک می‌باشد که به علت خشکسالی‌ها و استفاده بیش از حد از منابع آب زیرزمینی آن، دچار بحران شده است، لذا مطالعه آب‌های زیرزمینی به عنوان اصلی‌ترین منبع آب در کل دشت، ضروری به نظر می‌رسد. هدف از این مطالعه, مدل‌سازی آبخوان دشت جعفریه با کد MODFLOW در قالب نرم‌افزار GMS به عنوان مدلی کارآمد در مباحث آب زیرزمینی می‌باشد. مدل کمی آبخوان دشت جعفریه با استفاده از آمار سطح ایستابی چاه‌های پیزومتری، در طی دو دوره آماری ده ساله(1381-1371 و 1391-1381) شبیه‌سازی گردید و در دو حالت ماندگار و غیرماندگار واسنجی مدل صورت گرفت. سپس صحت‌سنجی مدل با داده‌های مشاهداتی بررسی گردید. نتایج نشان داد که مدل نسبت به تغییرات تغذیه آب زیرزمینی بیش‌ترین حساسیت را نشان می‌دهد و متوسط افت آبخوان در سال‌های 1371 تا 1380 از 05/0 به 5/1- متر رسیده است. به‌طوری‌که بیش‌ترین افت منطقه در مناطق شرقی محدوده مورد مطالعه می‌باشد. همچنین متوسط افت آبخوان در سال‌های 1391-1381، از 26/0- به 2/7- متر رسیده است که نشان‌دهنده این است در این دوره آبخوان با شدت بیش‌تری افت پیدا کرده است و بیش‌ترین افت آن در مناطق شمال‌غربی و جنوب‌شرقی منطقه می‌باشد.

    کلیدواژگان: آب زیرزمینی، دشت جعفریه، GMS، MODFLOW
  • سونیا صادقی، جمال محمد ولی سامانی، حسین محمد ولی سامانی صفحه 59

    تحلیل آب گرفتگی معابر شهری به کمک مدل سازی و ارزیابی خسارات ناشی از آب گرفتگی، گامی موثر در جهت کاهش خسارات ناشی از اجرای نادرست شبکه دفع آب های سطحی است. در مقاله حاضر با به کارگیری مدل SWMM و با دوره های برگشت 2، 5، 10، 20و 50 ساله با دو روش مدل موج دینامیک و روش استدلالی به ارزیابی کارایی شبکه زهکشی سطحی بخشی از منطقه 2 شهر تهران و میزان خسارت حاصل از رواناب پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد که برای دوره های برگشت 5 سال به بالا در مجاری سیلابرو و گره های شبکه زهکشی پرشدگی و سیلاب وجود دارد. همچنین نتایج نشان داد که مقادیر دبی سیلاب از روش استدلالی بسیار بیشتر از روش موج دینامیک می باشد و این اختلاف ناشی از ساختار دو روش می باشد. همچنین ارزیابی خسارت نشان داد که میزان خسارت وارده به ساختمان ها در منطقه مورد مطالعه به مساحت 230 هکتار برای دوره های بازگشت 5، 10، 20 و 50 به ترتیب 70، 90، 110 و 140 می باشد. و با روش موج دینامیک 100،120،140 و 160 می باشد. لذا با توجه به خسارت وارده می توان نتیجه گرفت که شبکه موجود در جمع آوری رواناب حاصل از بارش ها کارایی لازم را ندارد.

    کلیدواژگان: شبکه جمع آوری آب های سطحی، مدل SWMM، خسارت سیلاب، روش استدلالی، روندیابی موج دینامیک
  • گزارش فنی
  • میلاد باقلانی، نورالدین رستمی، محسن توکلی صفحه 68

    در دهه‌های اخیر همراه با توسعه مناطق مسکونی، مسایل و مشکلات ناشی از رواناب و سیلاب در حوزه‌های آبخیز شهری به طور چشمگیری افزایش یافته است. سازه‌های اصلاحی تاثیر مستقیم و سریعی بر سیلاب دارند و یکی از مهمترین ارکان احداث سازه‌های اصلاحی، شناسایی مکان مناسب برای احداث آنها می‌باشد. این مرحله به دلیل اینکه پایداری سازه و سود و زیان پروژه را تامین می‌کند، باید با نهایت دقت و ظرافت انجام شود. در این مطالعه روش کلی بر این اساس استوار است که پس از شناسایی منطقه و جمع‌آوری اطلاعات لازم، عوامل موثر در احداث سازه اصلاحی تعیین و لایه‌های موردنیاز برای مکان‌یابی تهیه گردیدند. پس از فازی‌سازی لایه‌ها با استفاده از نرم‌افزار GIS 10.5 Arc، هر لایه با توجه به میزان تاثیری که در مکان‌یابی دارد، وزن‌دهی شد. سپس با استفاده از عملگر گامای فازی، لایه‌ها تلفیق و در نهایت پس از بازدیدهای میدانی 22 نقطه مطلوب و سه نقطه بسیار مطلوب برای احداث سازه‌های اصلاحی در حوزه آبخیز شهر ایلام مشخص شد. با احداث سازه‌های اصلاحی در مناطق مکان‌یابی شده می‌توان میزان خسارات به تاسیسات و آب‌گرفتگی معابر را به میزان قابل توجهی کاهش داد.

    کلیدواژگان: سازه اصلاحی، مکان یابی، حوزه آبخیز شهر ایلام، روش فازی، روش تحلیل سلسله مراتبی
|
  • A.R. Vaezi, M. Noghan Page 1

    This study was conducted to investigate the capability of the Universal Soil Loss Equation (USLE) and its versions (RUSLE, USLE-M and AUSLE) models in predicting soil loss at the plot scale in a semi- arid region in Zanjan. Toward this, twenty two plots from 1m to 22.1m with the same widths (1.83m) were installed on a uniform slope 10 percent. The plots were maintained under the USLE standard plot conditions for a fourteen-month period (from March 2013 to Jun 2014). Based on the results, an increasing trend was observed in soil loss with increasing plot length from 1 m (0.01 ton/ha.year) to 6 m (0.07 ton/ha.year), which was associated with increasing runoff and its transport capacity. Mean estimated soil loss using the USLE, RUSLE, USLE-M and AUSLE for twenty two plots was 80.2, 65.4, 4 and 113.5 times bigger than the measured values, respectively. The USLE-M appeared the lowest error in soil loss estimation as compared to other two models. In this model, erosivity factor is determined using runoff along with rainfall characteristics. This study revealed that the calibration of the empirical soil erosion models using long period data is essential for predicting soil loss in the plot scale.

    Keywords: Natural rainfalls, Plot length, Rainfall erosivity, Runoff erosivity, Standard plot
  • R. Sadeghi Talarposhti, K. Ebrahimi, A. H. Hoorfar Page 11

    Simulation of self-purification and investigation the pollutant decay coefficient of rivers is one of the most important requirements of surface water resources pollution monitoring and treatment. In this paper, self-purification capacity and the pollutant decay coefficient values of Babolrood River, IRAN, was investigated based on field measurements of qualitative parameters including; DO, BOD, pH, EC, nitrate, phosphate and temperature in four seasons, 2018. To achieve this aim, QUAL2Kw software used. In this paper not only the modelling results and analyzes are presented but the measured data of the studied river are also presented, which can be used in the future researches. Based on the results, the average amount of dissolved oxygen of Babolrood River in all seasons except summer are varied between 6.55 and 7.65 mg/l, while the average of that is equal to 5.93 mg/l in summer. Also, the average value of BOD in summer, due to an increase in temperature, is recorded equal to 3.17 mg/l and in other seasons were recorded between 2.17 to 2.93 mg/l. The decay coefficient of the Babolrood River was estimated equal to 5.5(1/day) in summer and in other seasons it varied between 0.5 and 4(1/day), applying QUAL2Kkw simulations. According to the dissolved oxygen diagram and involving the Streeter-Phelps method, no reduction in dissolved oxygen during spring and fall, in this river, was recorded. However, in winter and summer, the dissolved oxygen was reduced to 6.5 and 5.7 mg/l, respectively.

    Keywords: Deoxygenation rate, Atmospheric reaeration, Decay coefficient, Water quality, Self-purification, Environment
  • F. Rezayi, A. Bahremand, V.Shaikh, M. Dasturani, M Tajbakhsh Page 21

    In order to solve the flood damage and flooding problems, as well as adopting appropriate guidance methods to use of urban runoff and implementation of the correct water principles in urban watershed management, it is necessary to adopt appropriate methods to study the rain water cycle and the production runoff volume of precipitation events in urban areas. It should be noted that the rain water cycle in urban areas in this research was investigated using the water balance formula in district 9 of Mashhad city. Results showed that the delineation of watershed border is the first important issue in the hydrologic modeling of urban catchments which plays an important role to determine the total runoff volume generated from hydrologic homogeneous units. The results showed that runoff volume of buildings homogeneous units is more than streets and more than green spaces. The runoff volume values of hydrological water balance methods both were estimated to be almost identical. Finally, the correction runoff coefficient was estimated for hydrologic homogeneous areas. results showed that the correction runoff coefficient for the residential buildings homogeneous areas was estimated 80 percent. And for street homogeneous areas was estimated 78 percent and for homogeneous areas of the park and green space using the hydrological balance method obtained 0.048 percent.

    Keywords: The runoff volume, Urban hydrologic units, Water balance
  • A. Dastranj, A.Nohegar, A. Malekian, M. Jaafari-agdam Page 31

    The aim of this study was to evaluate the extent of development and recognition of the hydrochemical behavior of karst aquifers of Bistoon and Dalahoo limestone masses using graphical methods, clustering, factor analysis and saturation indices. The results of hydrochemical methods indicate that the dissolution process is active in the karst aquifers of the studied masses. These methods have acceptable efficiency in determining the origin of karst water, effective factors in quality characteristics, water retention in the aquifer and evaluation of the development of the internal network of karst systems of the studied masses., Shah Hossein, Sarableh, Varmanjeh and Mirahmad springs in Bistoon mass and Rijab and Marab springs in Dalahoo mass were identified as springs with internal karst development. The Bistoon Mass Formation due to its size and integrity, thickness and pure mineralogical composition, has much more karst formation capacity than the Dalahu Mass and plays a key role in the formation and development of the Biston Massif karst geomorphology.

    Keywords: Dissolution, Karst aquifer, Bistoon, Dalahoo
  • H. Sarvi Sadrabad, M.R. Ekhtesasi, A. Zare chahouki Page 43

    Seasonal floodwater has been kept in the lands by using watershed projects so that it penetrates into underground beds, but this case causes different influences on graining, permeability, underground water and vegetation. Three sections were chosen as experiment sites to measure soil changes of watershed projects in Nodoushan watershed area of Yazd province. Seven permeability experiments with double cylinder inside every section and three experiments in the control group were performed. Along with each of these experiments, one sample was collected from 0.5 meter of the surface soil and graining experiment was performed on it. The significance of permeability was investigated by the use of non-parametric Mann-Whitney test and Kolmogorov–Smirnov test. The results show that permeability in Sadrabad, Nodoushan and Alaviyeh in control group were 4.92, 3.52 and 5.89 cm/ hr, respectively. After some periods of dewatering they were reduced 94 percent, 89 percent and 92 percent, respectively. And finally reached to 0.28, 0.37 and 0.47, respectively. Also, the average diameter of the particles decreased about 90 percent. The results of experiments showed that the decrease of permeability was significant in the level of 95 percent.

    Keywords: Sedimentation, Graining, Watershed project, Nodoushan
  • B. Jabalbarezi, Gh. Zehtabian, A. Tavili, H. Khosravi Page 51

    Jafarieh plain is part of Salt Lake watershed that is experiencing a crisis due to drought and excessive use of groundwater resources, so it is necessary to study groundwater, which is the main source of water in the whole plain. This study aimed to model the MODFLOW code of Jafarieh plain aquifer in GMS software as an efficient model in groundwater issues. The quantitative model of the Jafarieh aquifer was simulated over two ten-year statistical periods(1992-2002 and 2002-2012) using the water level statistics of the piezometric wells in the study area, and model calibration was performed in both steady and non-steady states. Finally, the model was validated with observational data. The results showed that the model is most sensitive to changes in groundwater recharge, and the average aquifer loss in the years 1992 to 2002 was from 0.05 to -1.5 m. So, the highest decline occurs in the eastern part of the study area. Also, the average aquifer loss in the period 2002-2012 has decreased from -0.26 to -7.2 m, indicating that the aquifer has declined more strongly during this period, with the highest decline in the northwest and southeast regions. Its consequence is the annual decline of 0.73 meters seen in these two-10-year periods in the region.

    Keywords: Groundwater, Jafarieh plain, MODFLOW, GMS
  • S.Sadeghi, J.samani, H.samani Page 59

    Storm sewer networks are important components of urban planning and civil engineering, and any negligence in their proper design can be a problem for human societies. Analyzing urban flooding by modeling and analyzing flood damage is an effective step to optimally manage urban transportation and reduce the damage caused by demolition of facilities. In this paper, using the SWMM model with 2, 5, 10, 20 and 50 year return periods with dynamic wave model and rational methods, the existing potential for evaluating the efficiency of surface drainage network for partial of District 2 of Tehran was investigated. After evaluating the existing storm sewer network of the mentioned area, the amount of runoff damage was estimated by statistical method. The results of the modeling show that there are flooding and surcharging in the link and node of drainage network for return periods of 5 years or more. This indicates the inefficiency of the existing network in collecting runoff from rainfall. The results also showed that the values of flood discharge obtained from the rational method are much higher than the dynamic wave routing method and this difference is due to the structure of the two methods. The results of the calibration process also show that the model has an acceptable capability to simulate the overall shape of the hydrograph and flood peak discharge. Also, with respect to the calibration results and the RMSE value, the dynamic wave routing method is closer to the observed results, so it is more accurate. Damage assessment also showed that damages to buildings in the study area for return periods of 5, 10, 20 and 50 were 7, 9, 11 and 14 million, respectively, using dynamic wave routing and 10, 12, 14 and 16 million by rational method.

    Keywords: Storm sewer networks, SWMM Model, Flood Damage, Rational Method, Dynamic Wave Routing
  • M. Baghelani, N. Rostami, M. Tavakoli Page 68

    In recent decades, along with the development of the residential area, the problems of runoff and flood in urban watersheds have increased dramatically. Check dams have a direct and rapid effect on the flood. One of the most important elements of the construction of these structures is the identification of the suitable location for construction of the structure. This stage should be done with the utmost accuracy and precision due to the stability of the structure and the financial issues. In this study, the general approach is based on the fact that after identifying the area and collecting the required information, the factors influencing the construction of the structures were determined and the layers required for suitable location were prepared. After fuzzing the layers using Arc GIS 10.5 software, each layer is weighted according to the amount of its effect on site selection. Then, the layers combined using the fuzzy gamma operator and finally, after the field surveys, 22 optimal points and 3 completely optimal points for constructing the structures in the Ilam catchment area were identified. By construction of a check dams in the selected areas, it is possible to significantly reduce the damage to the facilities and waterlogging of the passageways.

    Keywords: Check Dams, Site Selection, Ilam City Watershed, Fuzzy Method, AHP