فهرست مطالب
مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران
پیاپی 51 (زمستان 1399)
- تاریخ انتشار: 1400/01/15
- تعداد عناوین: 8
-
-
صفحه 0
-
صفحات 1-9
این پژوهش با هدف بررسی اثر ویژگی های خاک بر فرسایش آبکندی در حوزه آبخیر قرانقوچای واقع در جنوب استان آذربایجان شرقی انجام گرفت. برای انجام این پژوهش منطقه کشاورزی دیم به ابعاد 30 کیلومتر در 30 کیلومتر که تحت تاثیر فرسایش آبکندی بود، انتخاب شد و در 36 شبکه مقدار فرسایش آبکندی و ویژگی های آبکندها همراه با ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که فرسایش آبکندی در منطقه از 64 /2 تن در کیلومتر مربع تا 7 /242 تن در کیلومتر مربع تغییر کرد و میانگین آن در منطقه 21 /38 تن در کیلومتر مربع است. فرسایش آبکندی همبستگی معنی داری با درصد شن (28 /0 =r)، رطوبت اشباع خاک و پایداری خاکدانه (27 /0 =r، 29 /0 - =r) دارد. پایداری خاکدانه بر خلاف دو ویژگی دیگر خاک نقش کاهشی در فرسایش آبکندی دارد. هیچ گونه ارتباطی بین فرسایش آبکندی و درصد سیلت و عامل فرسایش پذیری خاک (K) برآورد شده با معادله جهانی فرسایش خاک (USLE) یافت نشد. این مطالعه نشان داد که پایداری خاکدانه عمده ترین ویژگی خاک در تعیین فرسایش آبکندی در اراضی دیم است. نگهداری بقایای گیاهی نخستین راه کار برای افزایش محتوای ماده آلی خاک، بهبود پایداری خاکدانه و در نتیجه کاهش حساسیت خاک به فرسایش آبکندی در منطقه است.
کلیدواژگان: درجه شیب، ساختمان خاک، درصد سیلت، عامل فرسایش پذیری خاک، معادله جهانی فرسایش خاک -
صفحات 10-19
فرسایش خاک طی مراحل مختلف از فرآیند جدایش تا فرآیند ته نشست، آثار مخربی بر مشخصات فیزیکی و شیمیایی خاک است. امروزه مواد افزودنی و اصلاح کننده متنوعی با هدف حفظ آب و خاک در سرتاسر جهان مورد استفاده قرار میگیرد. با وجود این، نقش مواد اصلاحی آلی قابل دسترس و دوستدار محیط زیست کمتر مورد توجه قرار گرفته است. بر همین اساس، پژوهش حاضر به بررسی تاثیر کاربرد چهار اصلاح کننده آلی دوستدار محیط زیست و در دسترس شامل بیوچار، کود گوسفندی، کاه گندم و ورمی کمپوست در پلات های یک × دو متر مربع، با کمک شبیه ساز باران با شدت 65 میلی متر در ساعت با سه تکرار و شیب 8-12 درصد مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد مدت زمان طولانی، بارندگی منطقه و شدت بیشینه، اثرات مطلوب اصلاح کننده ها را خنثی کرده اند؛ حال آنکه فرآیند فرسایش همه مشخصات خاک را دست خوش تغییرات قرار داده است. به طوری که بافت خاک در سطح اعتماد 95 درصد از کلاس لومی به کلاس لومی-رسی نزدیک شده است و ماده آلی، عناصر فسفر و پتاسیم به ترتیب 68/ 20، 17 /41 و 12/ 19 درصد کاهش یافته است. در طی این فرآیند آهک خاک به میزان 63 /9 درصد شسته شده و pH خاک را 54 /2 درصد کاهش داده است.
کلیدواژگان: فرسایش، مشخصات خاک، اصلاح کننده های آلی، شبیه ساز باران -
صفحات 20-30
توسعه فیزیکی شهرها و گسترش ابعاد آن، یکی از اشکال مهم تغییر کاربری اراضی به شمار میرود که پیامدهای متعدد زیست محیطی، اقتصادی و اجتماعی را به دنبال دارد. تغییر در الگوی طبیعی سیستمهای زهکشی درنواحی شهری و حاشیه شهرها، کاربری غیر اصولی، توسعه سطوح غیر قابل نفوذ، عامل اصلی بروز سیلابهای شهری است. هدف از این پژوهش برآورد تغییرات دبی و حجم رواناب منتهی به شهر در نتیجه افزایش سطوح نفوذناپذیر و توسعه شهری میباشد. در این راستا به ردیابی تغییرات کاربری اراضی مربوط به حوزه آبخیز آبشوران در سه مقطع زمانی، با استفاده از تصاویر لندست پرداخته شده است. جهت بررسی تغییرات دبی پیک رواناب، از مدل EPA SWMM استفاده گردید. پس از واسنجی مدل SWMM بر اساس وقایع بارش-رواناب مشاهداتی، نتایج واسنجی و صحتسنجی، تطابق شبیهسازیهای مدل را تایید کرد. برازش تغییرات کاربری و سیلابهای متناظر در طول دوره بررسی نشان می دهد که مساحت محدودههای شهری در سال1397 و 1380 نسبت به سال 1370 بهترتیب افزایش 68 /189 و 79 /60 درصدی داشته است. با افزایش درصد سطوح نفوذناپذیر شهری، دبی اوج و حجم رواناب برای بارش با دوره بازگشت 20 ساله در سال 1397 نسبت به سال 1370 بهترتیب 82 /198 و 04 /188 درصد و نسبت به سال 1380، بهترتیب 34 /72 و 85 /94 درصد افزایش یافته است.
کلیدواژگان: آبشوران، تغییرات کاربری اراضی، توسعه شهری، رواناب، سیلاب شهری، مدل .SWMM -
صفحات 31-39
یکی از مهمترین ابزارهایی که امروزه میتوان بر مبنای آن ملاحظههای محیط زیستی را در نظام برنامهریزی نهادینه کرد، ارزیابی استراتژیک محیط زیستی(SEA) است. در همین رابطه اثر انتخاب پرشهای مقیاسی بر روند ارزیابی استراتژیک محیط زیست اهمیت زیادی دارد. لذا در این تحقیق، با استفاده از انتخاب سه مقیاس مکانی 250000 :1 و تصاویر ماهوارهای ASTER و SRTM در حوزهی آبخیز درجهی یک خلیج فارس و دریای عمان، اقدام به بررسی وجود تطابق خروجیهای SEA با سیاستهای کلان همراه با افزایش گسترهی مقیاسی در بعد مکانی به آزمون کشیده شده است. در این راستا ابتدا با ورود دادههای خام مدل رقومی ارتفاع در الحاقیهی Arc SWAT در نرمافزار Arc map و پردازش آنها، محاسبات مربوط به HRU انجام شده و سپس اقدام به معرفی دادههای اقلیمی 11 ساله به مدل ارزیابی آب و خاک و اجرای مدل در مقیاسهای مکانی مختلف شده است. نتایج نشان دادند که تغییر اندازه مدل رقومی ارتفاع، تاثیر معناداری در حوزهی آبخیز خلیج فارس و دریای عمان دارند.
کلیدواژگان: حوزه ی آبخیز مقیاس، Arc SWAT، SEAخلیج فارس و دریای عمان-ایران -
صفحات 40-48
در این مطالعه به منظور بررسی اثر فاصله نسبی و طول نسبی بین دو آبشکن T شکل و همچنین تاثیر عدد فرود بر فرآیند آبشستگی در قوس، آزمایش هایی در یک فلوم آزمایشگاهی مستطیل شکل و با قوس 180 درجه از جنس پلاکسی گلاس انجام گرفت. در این تحقیق با نصب دو آبشکن T شکل با چهار فاصله نسبی و طول نسبی مختلف در نیمه اول قوس 180 درجه، پدیده آبشستگی حول آبشکن مورد بررسی قرار گرفت. برای مصالح کف فلوم از ماسه با دانهبندی یکنواخت و ضریب یکنواختی استفاده شد. کلیه آزمایش ها در چهار دبی مختلف و عمق جریان ثابت در شرایط آب زلال انجام گردید. نتایج این تحقیق نشان داد بین حداکثر عمق نسبی آبشستگی نسبی با طول نسبی آبشکن ، فاصله نسبی آبشکن وعدد فرود رابطه مستقیم وجود دارد و با افزایش فاصله نسبی، طول نسبی و همچنین عدد فرود، حداکثر عمق نسبی آبشستگی در دهانه آبشکنT شکل افزایش پیدا می کند. بهمنظور مقایسه تاثیر طول نسبی آبشکن بر عمق آبشستگی نسبی در تحقیق حاضر با سایر محققین استفاده شد. همچنین رابطه جهت تعیین حداکثر عمق آبشستگی نسبی ارایه شد که ضریب همبستگی نتایج حاصل از این معادله با نتایج آزمایشگاهی حدود 98 /0 میباشد.
کلیدواژگان: آبشکن متوالی T شکل، عمق آبشستگی، قوس رودخانه، رسوبات -
صفحات 49-58
خشکسالی های اخیر موجب افت سطح سفرههای آب زیرزمینی شده که بر کیفیت و قابلیت مصرف آب، موثر بوده است. هدف این مطالعه، بررسی تاثیر خشکسالی بر کیفیت آب زیرزمینی آبخوان دشت ایرانشهر میباشد. در این پژوهش میزان خشکسالی با استفاده از آمار ایستگاه سینوپتیک ایرانشهر طی دوره آماری 30 ساله (1395-1366) بر اساس شاخص SPI، برای سری های زمانی 6 تا 24 ماهه محاسبه شد. کیفیت آب برای 16 حلقه چاه پیزومتری و 6 رشته قنات طی سالهای 1384 تا 1396 مورد بررسی قرار گرفت. چهار مدل برتر نیم تغییر نمای کروی، نمایی، خطی و گوسین، با کمک نرمافزار GS+ 5.1 ارزیابی شد. سپس نقشههای پهنهبندی پارامترهای کیفی آب زیرزمینی با استفاده از مدلهای تشخیص داده شده در Arc GIS 10.4.1 تهیه شد. نتایج نشان داد که طی دوره 1395-1366 در اکثر سالها به لحاظ وقوع خشکسالی وضعیت نرمالی بر دشت حاکم بوده است. کیفیت آب مصرفی ازلحاظ شرب در ترسالی (سال آبی 85-1384) به 4 طبقه و در خشکسالی (سال آبی 96-1395) به 5 طبقه تقسیم شده است. کیفیت خوب از نظر شرب از 53/7 درصد به 92/3 درصد کاهش داشت. کیفیت آب از شرق به غرب منطقه تنزل داشته و میزان درصد طبقات مناسب و قابلاستفاده کاهش یافته است.
کلیدواژگان: خشکسالی، دشت ایرانشهر، زمین آمار، شولر -
صفحات 59-62
افزایش جمعیت و عوامل طبیعی مثل خشکسالی باعث ایجاد شرایط بحرانی آبهای زیرزمینی در بیشتر مناطق ایران شده است. استان سمنان با توجه به اینکه در منطقهی خشک قرارداد مثل دیگر نقاط خشک کشور بیشتر در معرض کم آبی قرار دارد، بنابراین جهت بررسی کیفیت آبهای زیرزمینی دشت سمنان انتخاب شد. برای بررسی کیفیت آب زیرزمینی آمار 19 حلقه چاه مشاهدهای ارزیابی شد. پس از ورود دادهها به نرمافزار GIS، با استفاده از نقشههای نقطهای و با روش میانیابی کریجینگ، نقشههای پهنهبندی کیفیت آبهای زیرزمینی محدوده مورد مطالعه تهیه شد. بررسی نقشههای پارامترهای کیفی نشان داد کیفیت آب زیرزمینی در این منطقه سیر نزولی داشته است بهطوریکه آب چاههای منطقه مورد مطالعه با افزایش EC، SAR، TDS و همچنین کاهش میزان pH مواجه است.
کلیدواژگان: هدایت الکتریکی، نسبت جذب سدیم، موادجامد محلول، اسیدیته، دشت سمنان
-
Pages 1-9
This study aimed to investigate the effect of soil physicochemical properties on gully erosion in the Qarranqou Chai watershed located in the south of East Azerbaijan province. Toward this, a rainfed area with 30 km × 30 km in dimensions and affected by gully erosion was selected in the area and gully erosion, morphological characteristics of gullies along with physicochemical soil properties were determined in each grid. Results indicated that gully erosion is ranged from 2.64 to 242.7 ton per square kilometer, with an average of 21.38 ton per square kilometer. It is significantly correlated with sand (r= 0.28), moisture saturation percentage (r= 0.27) and aggregate stability (r= -0.29). Aggregate stability in contrast with two other soil properties appeared negative role in gully formation. No significant correlation was found between gully erosion and silt and soil erodibility factor (K) estimated by the Universal Soil Loss Equation (USLE). This study revealed that aggregate stability is a major soil properties controlling gully erosion in rainfed lands. Maintaining crop residues is the first strategy to enhance soil organic matter content, improve aggregate stability and in consequence decrease the soil’s susceptibility to gully erosion in the area.
Keywords: Slope gradient, Soil structure, Silt percentage, Soil erodibility factor, Universal Soil LossEquation -
Pages 10-19
The soil erosion during the various stages of the process of separation to deposition, destructive affects on the physical and chemical properties of the soil. Today, various soil additives and modifiers are used to protect water and soil around the world. However, the role of organic materials and environmentally friendly materials has not been taken into consideration. Therefore, the aim of present study is to investigate of the effect of four modifiers including biochar, sheep manure, wheat straw and vermicompost in 1 × 2 m 2 plot, intensity 65 millimeter per hour with 3 repetitions and slop 8-12 percent using rainfall simulator. The results showed that long-term rainfall, heavy rainfall and extreme intensity had offset the positive effects of the treatments. However, the process of erosion has changed all the characteristics of the soil. So that the soil texture at the confidence level of 95 percent of the loam class is close to the loom-clay class and reduce 20.68 percent 41.17 and 19.12 percent organic matter, phosphor and potassium, respectively. During the erosion process, the soil lime was washed at 9.63 percent and the soil pH was reduced by 2.54 percent.
Keywords: Erosion, Soil properties, Organic amendment, rainfall simulator -
Pages 20-30
Physical development of cities and expansion of its dimensions is one of the important forms of land use change that has many environmental, economic and social consequences. Changes in the natural pattern of drainage systems in urban and suburban areas, unprincipled use, development Impermeable surfaces are a major cause of urban flooding. The purpose of this study is to estimate the changes in discharge and runoff volume leading to the city as a result of increasing impermeable levels and urban development. In this regard, land use changes related to Abshouran watershed in three time periods have been tracked using Landsat images. EPA SWMM model was used to investigate changes in runoff peak flow. After calibrating the SWMM model based on the observed rainfall-runoff events, the calibration and validation results confirmed the conformity of the model simulations. Fitting of land use changes and corresponding floods during the study period shows that the area of urban areas in 2018 and 2001 compared to 1991 has increased by 189.68 and 60.79 percent, respectively. With increasing the percentage of urban impermeable surfaces, peak discharge and runoff volume for rainfall with a 20 year return period in 2018 compared to 1991, 198.82 and 188.04, respectively, and compared to 2001, 72.34 and 94.85 percent, respectively. Increased.
Keywords: Abshouran, Land use changes, Urban development, Runoff, Urban flood, SWMM model -
Pages 31-39
Today SEA is one of the most important tools on which environmental considerations can be institutionalized in the planning system. In this regard, it is important to select the effect of scale jumps on the process of SEA. Therefore, in this study, with using the favor of spatial scale 1:250000 and satellite imagery ASTER and SRTM in the first order Persian Gulf and Omman sea watershed an attempt has been made to test whether SEA outputs are aligned with macro policies and to increase the scale in the spatial dimension. In this regard, first by inputting raw data of digital elevation model in Arc SWAT extension in Arc map software and processing their related calculations HRUs and then, introduce the 11 year climatic data to the SWAT model and implement (RUN) SWAT model at different spatial scales. The results showed that re-sizing the digital elevation model had a significant effect in the first order Persian Gulf and Omman sea watershed.
Keywords: Scale, assessment, SEA, Arc SWAT, Persian Gulf, Omman sea watershed-Iran -
Pages 40-48
Experimental investigation on scoring and determination of depth of scoring are among the most important issues in T-shape spur dike designation with model T-shape spur dike was measured in a laboratory flume with 180 degree bend under clear water. In this study, we conducted evaluate the effect of relative distance between two T-shape spur dikes in the bend on the occurred scour. For this purpose, two spur dikes were installed at four different relative distances and four different relative lengths in the first half of an180 degree bend. All experiments were performed in four Froude number and a constant flow depth. The results show that with increasing the relative distance of T-shape spur dikes, the relative maximum scour depth increase at the opening of the spur dikes. Measuring depth of scouring based on experimental observation, an empirical relation is developed with high regression coefficient 0.98.
Keywords: T-shaped series, Scour depth, River bend, Sediments -
Pages 49-58
Recent droughts have caused a decline in the level of groundwater aquifers, which has affected water quality and usability. The aim of this study was to investigate the effect of drought on groundwater quality in Iranshahr plain aquifer. In this study, drought rates were studied using the statistics of Iranshahr synoptic station during the 30-year statistical period (1987-2017) based on SPI index in DIP software, for 6 to 24 months’ time series. Water quality was studied for 16 piezometer wells and 6 aqueducts during 2005-2017. Also, the top four models of semi-spherical, exponential, linear and Gaussin were evaluated using GS + 5.1 software. Then zoning maps of groundwater quality parameters were prepared using the models detected in ArcGIS 10.4.1. The results showed that during the period 1987-2016, normal drought has been dominated in the plain. Drinking water quality is divided into 4 classes in wet hydrological years (2005-2006) and 5 classes in drought (2016-2017). Good quality in terms of drinking decreased from 7.53 percent to 3.92 percent. Water quality has decreased from east to west of the region and the percentage of suitable and usable classes has decreased.
Keywords: Drought, Wilcox, Schuler diagram, Geostatistics, Iranshahr Plain -
Pages 59-62
The increase in population and natural factors such as drought, have led to critical conditions of groundwater in most parts of Iran. Considering that Semnan province is in an arid region like other dry parts of the country, it is more vulnerable to a water scarcity crisis, So, Semnan plain was selected to study the quality of groundwater. In order to study water quality, 19 observation wells were investigated. After entering the data into GIS software, using point maps and Kriging method, the zonation maps of groundwater quality were prepared. The study of quality parameters maps showed that groundwater quality was declined in this area as the wells in the study area are affected by the increase of TDS, SAR, EC and also the decrease in pH.
Keywords: EC, SAR, TDS, pH, Semnan plain