فهرست مطالب

علوم و مهندسی آبخیزداری ایران - پیاپی 53 (تابستان 1400)

مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران
پیاپی 53 (تابستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/07/24
  • تعداد عناوین: 6
|
  • فاطمه بالویی، سعید سلطانی کوپائی* صفحات 1-11

    امروزه به دلیل افزایش رشد جمعیت، اقدامات مدیریتی نادرست و عدم نظارت بر روند تخریب پوشش اراضی سبب شده بسیاری از حوزه های آبخیز در معرض تخریب شدید قرار گیرند که این امر خود منجر به افزایش رواناب و رسوب می گردد. در این مطالعه، هدف بررسی تاثیر تغییر کاربری اراضی/پوشش بر نوسانات آب های سطحی در حوزه آبخیز دویرج بود. به منظور تهیه نقشه های کاربری اراضی/پوشش از تصاویر ماهواره لندست مربوط به سه سال 1373، 1384 و 1393  استفاده شد. برای مدل سازی بارش_رواناب از مدل رایانه ای  SWAT   استفاده گردید؛ سپس با استفاده از نرم افزار  SWAT_CUP     کارایی مدل افزایش یافت. بررسی عملکرد مدل با استفاده از آماره های   NS،R2، P_FACTOR   و  R_FACTOR   صورت گرفت. پس از انجام واسنجی و اعتبارسنجی مقادیر این ضرایب به ترتیب برای دوره واسنجی برابر 58 /0، 60 /0، 81 /0، 87 /0    و برای دوره اعتبارسنجی مدل برابر    56 /0، 57 /0، 81 /0 و 89 /0  به دست آمد. بررسی میزان رواناب سالانه نشان داد تغییر کاربری جنگل و مرتع به زمین  بایر از سال   1373 تا 1393  موجب افزایش رواناب خروجی از مقدار91/ 3 تا 85 /5 مترمکعب بر ثانیه در حوضه شده است.

    کلیدواژگان: تغییر کاربری اراضی، رواناب سطحی، دویرج ایلام، مدل سازی، سنجش از دور، واسنجی، اعتبارسنجی
  • علی دسترنج*، فرزانه وکیلی تجره، حمزه نور صفحات 12-22

    پژوهش حاضر با هدف تعیین عرصه های حساس به وقوع زمین لغزش در دامنه های جنوبی و شمالی رشته کوه بینالود در استان خراسان رضوی با استفاده از توابع عضویت فازی در محیط نرم افزار ArcGIS صورت پذیرفت. بدین منظور ابتدا لایه های عوامل مرتبط با وقوع زمین لغزش تهیه و برای تحلیل های فازی مورداستفاده قرار گرفتند. بعد از فازی سازی لایه های موردنظر در محیط ArcGIS، پهنه بندی خطر زمین لغزش با استفاده از عملگرهای ضرب فازی، جمع فازی، گاما 8 /0 و 9 /0 صورت پذیرفت. سپس منطقه موردمطالعه به مناطق با حساسیت خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد از نظر رخداد خطر زمین لغزش طبقه بندی شد. در نهایت صحت نقشه های به دست آمده با منحنی ROC و نقشه پراکنش زمین لغزش مورد ارزیابی قرار گرفت. ارزیابی نتایج پهنه بندی حساسیت زمین لغزش با توجه به نتایج منحنی ROC و نقشه پراکنش زمین لغزش ها نشان داد عملگرهای گامای 8 /0 و 9 /0 بهترین عملکرد را در مدل سازی و پهنه بندی حساسیت زمین لغزش ایفا کردند و عملگر گامای 8 /0 با توجه به مساحت زیر منحنی ROC دارای بهترین عملکرد هست. بر اساس نقشه پهنه بندی حساسیت زمین لغزش با استفاده از عملگر گاما 8 /0 حدود 4/ 72 درصد سطح منطقه دارای حساسیت کم و خیلی کم، 8/ 9 درصد دارای حساسیت زیاد و خیلی زیاد و 8/ 17 درصد دارای حساسیت متوسط می باشد.

    کلیدواژگان: زمین لغزش، پهنه بندی، منطق فازی، ROC
  • فرشاد سلیمانی ساردو، الهام رفیعی ساردوئی*، طیبه مصباح زاده، علی آذره صفحات 23-32

    ارزیابی خسارت سیل، جهت مدیریت زود هنگام سیل امری ضروریست. در این مقاله چارچوبی جهت برآورد سریع خسارات سیلاب و شناسایی مناطق سیل زده در فروردین 1399، با استفاده از داده های ماهواره ای  Sentinel-1   ارایه شده است. در پژوهش حاضر بعد از اعمال پیش پردازش های لازم در نرم افزار SNAP 6  ضریب پراکنش سیگما صفر هر دو تصویر مربوط به قبل و بعد از وقوع سیل استخراج شد. جهت تفکیک تصویر به دو طبقه آب و غیر آب، از هیستوگرام ضریب پراکنش تصویر استفاده و حدآستانه 01/ 0 به دست آمد. سپس با اعمال عملیات ریاضی روی هر دو تصویر ضریب پراکنش، تصویر باینری آب و غیر آب به صورت صفر و یک تهیه و براساس اختلاف دو تصویر، منطقه سیل زده مشخص گردید. پس از آشکار سازی مناطق سیل زده، تصاویر سنتینل با استفاده از الگوریتم های طبقه بندی نظارت شده به سه کلاس پهنه آبی قبل از سیل، مناطق سیل زده و سایر اراضی طبقه بندی شد. نتایج حاکی از صحت بالای روش طبقه بندی جنگل تصادفی (ضریب کاپا=92/ 0) نسبت به سایر الگوریتم ها بود. با روی هم گذاری نقشه کاربری اراضی و مناطق سیل زده، درصد آب گرفتگی هریک از کاربری ها مشخص شد. بر طبق نتایج، اراضی بایر، مسکونی و مرتع به ترتیب با میزان 9/ 27، 16 و 12 درصد دارای بیش ترین درصد آب گرفتگی بودند.

  • سید مسعود سلیمان پور*، حمیدرضا پیروان، غلامرضا قهاری، احمد حاتمی، حمید حسینی مرندی صفحات 33-45

    در این پژوهش، نمونه های گیاهی پس از جمع آوری، با استفاده از منابع علمی موجود شناسایی شدند و با بررسی ویژگی های مختلف گیاهی شامل: تراکم، فراوانی، وضعیت   تاج پوشش، ریشه و ریزوم، مقدار لاشبرگ تولیدی، شکل رویشی، شیوه ی تکثیر و طول عمر، اولویت بندی گیاهان، به منظور تثبیت و حفاظت از مارن ها انجام گردید. بر اساس نتایج به دست آمده 34، 59 و 61 گونه ی گیاهی، به ترتیب در اولویت اول تا سوم به منظور تثبیت و حفاظت از مارن ها در این حوزه ی آبخیز معرفی شدند.  به طوری که لازم است به ترتیب: نسبت به تکثیر و استقرار گونه های بوته ای، درختچه ای، درختی، علفی و گندمی چندساله، و علفی و گندمی یک ساله در این اراضی اقدام گردد. همچنین با توجه به ویژگی های گیاه شناسی و خصوصیات طبیعی منطقه و تاکید بر این نکته که علاوه بر مساله ی فرسایش پذیری و تولید رسوب، اراضی مارنی عمدتا دارای نفوذپذیری ناچیز و رطوبت ناکافی به منظور استقرار و رشد گیاهان در خود هستند؛ توصیه می شود نسبت به استقرار و تکثیر گونه هایی مانند گون شوشی، گون پنبه ای و درمنه ی کوهی در نواحی تحت پوشش مارن در این حوزه ی آبخیز اقدام شود. زیرا با مدیریت و استقرار این گونه ها، علاوه بر حفاظت خاک، فرصت زادآوری و حفظ این گونه های گیاهی ارزشمند فراهم خواهد شد.

    کلیدواژگان: تثبیت، شکل رویشی، فرسایش، گونه های گیاهی، مارن
  • کیانا ملک احمدی، محمود هاشمی*، علی دهنوی، فرزاد حیدری صفحات 46-57

    پژوهش حاضر به بررسی اثر بیوپلیمر گوار بر فرسایش بادی خاک پرداخته است. با فرض بر اینکه گوار در کنترل فرسایش بادی موثر است، توانایی آن در کاهش فرسایش بادی خاک با استفاده از آزمایش های تونل باد بررسی شد. نمونه های خاک مورد بررسی از تپه های شنی دشت سجزی، واقع در استان اصفهان، برداشت شد. سپس در بشقاب هایی به قطر 23 سانتی متر با سوسپانسیون گوار به نحوی آماده شد، که معادل مقادیر 0/2، 0/4، 0/8، 1/0 و 1/2 گرم بیوپلیمر در هر مترمربع سطح نمونه پوشش داده شود. آزمایش های تونل باد در سرعت های هفت تا 15 متر بر ثانیه بر روی نمونه ها انجام شد. نتایج این آزمایش ها نشان داد که پوسته مقاومی که به سبب پاشیدن سوسپانسیون گوار در سطح خاک ایجاد می شود، مقاومت خاک در مقابل فرسایش بادی را به شدت افزایش می دهد. مقدار 1/2 گرم بر مترمربع از گوار می تواند فرسایش را تا 98 درصد کاهش دهد. نتایج آزمایش های دانه بندی خاک نشان داد که گوار سبب درشت تر شدن دانه بندی و لذا، کاهش مقدار فرسایش خاک و افزایش سرعت باد آستانه فرسایش از هفت به 10 متر بر ثانیه شده است. بنابراین، استفاده از گوار را می توان روشی مناسب برای کنترل فرسایش بادی خاک، پس از بررسی های میدانی، معرفی نمود.

    کلیدواژگان: تثبیت ریزگردها، تونل باد، دشت سجزی، کنترل بیابان زایی، مالچ پاشی
  • سمانه رضوی زاده*، حمیدرضا عباسی، فاطمه درگاهیان صفحات 58-67

    در پژوهش حاضر به مطالعه پدیده گرد و غبار و روند تغییرات سالانه و فصلی آن در استان گلستان با استفاده از فنون سنجش از دور و گلغبارهای منطقه ای، در یک بازه زمانی 18 ساله (1379-1396) اقدام شد. بدین منظور از شاخص عمق نوری گرد و غبار AOD مربوط به سنجنده MODIS استفاده شد. نتایج نشان می دهد که در سال 1388 شاهد بالاترین مقدار AOD متوسط سالانه (معادل 321/ 0) بوده ایم که نشان ‏دهنده بیشترین شدت و غلظت گرد و غبار است. همچنین به لحاظ تغییرات فصلی، دو فصل پاییز و زمستان سهم کمی از غلظت گرد و غبار را داراست و بیشترین غلظت گرد و غبار استان گلستان مربوط به فصل تابستان و به ویژه ماه های تیر-مرداد می باشد. نمودارهای گلغبار فصلی بدست آمده، نشان می دهد که جهت گرد و غبار غالبا غربی و جنوب غربی بوده و نقش بادهای شمالی در تولید گرد و غبار ناچیز است؛ این نتیجه نشان می‏ دهد که بر خلاف تصورات عمومی مبنی بر اینکه منشاء گرد و غبارهای خارجی استان گلستان غالبا کشور ترکمنستان است، نقش کشور ترکمنستان در گرد و غبارهای استان کمرنگ بوده و توده غبار از غرب وارد ایران و از بخش‏ های شمالی کشور به استان گلستان وارد شده است.

    کلیدواژگان: گرد و غبار، سامانه Google Earthengine، شاخص AOD، گلباد، استان گلستان
|
  • Fateme Balouei, Saeed Soltani Kopaei* Pages 1-11

    Today population growth, inaccurate management practices and land degradation processes have caused many watersheds to be severely degraded, leading to increased runoff and sediment. In this study, the aim of the study was to investigate the effect of land use change on surface water fluctuations in the Doiraj watershed. Landsat satellite imagery was used for three periods of 1995, 2006, and 2015, it was found that the major changes occurred with decreasing forest and rangelang  levels and increasing land barren. For modeling rainfall-runoff, a SWAT computer model was used. Then, using the SWAT_CUP model, The performance of the model was evaluated using statistics, NS, R2, P_FACTOR and R_FACTOR. After calibration and validation, the values of these coefficients were 0.58, 0.60, 0.81, 0.87 for the calibration period and 0.56, 0.57, 0.81 and 89 for the validation period of the model, respectively was obtained. Annual runoff estimation indicated that changes in forest, pasture and wasteland land use from 1995 to 2015 increased the outflow runoff the basin from 3.91 to 5.85 m3 / s.

    Keywords: landuse Change, Surface Runoff, Doiraj of Ilam, Modeling, Remote Sensing, Calibration, Validation
  • Ali Dastranj*, Farzaneh Vakili Tajareh, Hamzeh Noor Pages 12-22

    Landslides are one of the most destructive phenomena of nature that cause damage to both property and life every year, therefore, landslide susceptibility zonation is necessary for planning future developmental activities. In this study, the operator of fuzzy logic in landslide hazard zonation has been used in ArcGIS software environment in the southern and northern slopes of Binalood mountain range in Khorasan Razavi province. For this purpose, first layers of 20 factors related to the occurrence of landslide phenomenon were prepared. After fuzzyizing the layers in the ArcGIS environment, the landslide risk zoning was performed using fuzzy Product, fuzzy sum, gamma 0.8 and 0.9. Finally, the accuracy of the obtained maps was evaluated using ROC curve and landslide distribution map. Evaluation of landslide zoning results showed that Fuuzy product and fuzzy Sum operators due to their high and very low sensitivity are not suitable for landslide risk zoning. But fuzzy gamma-ray operation is suitable for landslide zonation. According to the results of the ROC curve and the landslide distribution map, the gamma operators (0.8 and 0.9) have the best performance in modeling and zoning the landslide risk. According to the Landslide Risk Zoning Map using Gamma 0.8, about 72.4 percent of the area has low and very low sensitivity, 9.8 percent has high and very high sensitivity and 17.8 percent has moderate sensitivity.

    Keywords: Lndslide, Zonation, Fuzzy loghic, ROC, ArcGIS
  • Farshad Soleimani Sardoo, Elham Rafiei Sarooi*, Tayyebeh Mesbahzadeh, Ali Azareh Pages 23-32

    Flood damage assessment is often necessary for early flood management. To this end, this paper provides a framework of rapid estimation of flood damage and identification the flooded areas in March 2020 using Sentinel-1 satellite data. To this end, in the present study, after applying the necessary pre-processing in SNAP6 software, the backscattering coefficient, or sigma naught for two images related to before and after the flood occurrence was extracted. The backscattering coefficient histogram was used to separate the image into two classes including water and non-water and the threshold of 0.01 was obtained based on it. Then, by applying mathematical operations on both backscattering images, the binary image of water and non-water was prepared and the flooded areas were determined based on the difference between the two images. After detecting the flooded areas, Sentinel images were classified into three classes including waterbody before flood, flooded area and other lands using supervised classification algorithms. The results indicated the high accuracy of the Random Forest algorithm with kappa of 0.92 compared to other algorithms. By overlaying the land use and flooded areas maps, the inundation percentage for each land use was determined. According to the results, bare lands with 27.9 percent, residential land with 16 percent and rangelands with 12 percent had the highest inundation percentage, respectively.

    Keywords: Radar images, Flood, Damage, Sentinel-1, Random Forest algorithm
  • Seyed Masoud Soleimanpour*, HamidReza Peyrowan, GholamReza Ghahari, Ahmad Hatami, Hamid Hosseini Marandi Pages 33-45

    In this study, plant samples were identified using available scientific sources and by examining various plant characteristics including: density, frequency, canopy status, roots and rhizomes, amount of litter produced, vegetative form, propagation method and longevity, priority plants were classified in order to stabilize and protect the marls. According to the results, 34, 59 and 61 species, respectively, in the first to third priority in order to stabilize and conservation marls in these watershed were introduced. It is necessary to reproduce and establish bush, shrub, tree, forb and perennial grass species, and annual grass and forb species in these lands, respectively. Also, considering the botanical characteristics and natural characteristics of the region and emphasizing that in addition to the issue of erodibility and sediment production, marl lands are mainly low permeability and insufficient moisture for the establishment and growth of plants; It is recommended for the establishment and reproduction of species such as: Astragalus susianus Boiss.، Astragalus gossypinus Fisch. and Artemisia Aucheri Boiss. Take action in the areas covered by marl in this watershed. Because with the management and establishment of these species, in addition to soil conservation, the opportunity to reproduce and preserve these valuable plant species will be provided.

    Keywords: Stabilization, vegetative form, erosion, plant species, marl
  • Kiana Malekahmadi, Mahmoud Hashemi*, Ali Dehnavi, Farzad Heidari Pages 46-57

    The present study investigated the effect of guar biopolymer on soil wind erosion. Assuming that Guar gum can control wind erosion, its ability to reduce soil wind erosion was examined by wind tunnel tests. Examined soil samples were gathered from sandy hills of Segzi plain, located in Isfahan Province. Then were prepared in plates with diameter of 23 cm treated with guar gum suspension so that 0.2, 0.4, 0.8, 1 and 1.2 gr of the biopolymer were scattered per square meter of sample surface. Wind tunnel tests were performed on samples at speed of 7 m/s to 15 m/s. The test results indicated that the resistant crust formed on soil surface due to spraying Guar suspension can highly increase soil resistance to wind erosion. 1.2 gr/m2 of Guar can reduce erosion up to 98 percent. Soil sieving analysis results pointed out that Guar gum causes enlargement of the soil aggregates and so in reduction of erosion and raise in threshold wind velocity from 7 to 10 m/s. Thus, using Guar gum can be considered as a suitable method for controlling soil wind erosion, after the field experiments.

    Keywords: Dust stabilization, Wind tunnel, Segzi plain, desertification control, Mulching
  • Samaneh Razavizadeh*, Hamidreza Abbasi, Fatemeh Dargahian Pages 58-67

    In the present study, the phenomenon of dust and the annual and seasonal trends were studied in Golestan province over a period of 18 years (2000-2017). According to the tools and techniques of Remote Sensing and wind dust diagrams, the dust phenomenon was studied. In order to investigate the occurrence of dust, AOD related to MODIS sensor was used. The results show that the highest annual average of AOD (equivalent to 0.321) was indicated in the year 2009 which shows the highest intensity and concentration of dust. Also, in terms of seasonal changes, autumn and winter seasons have a small share of dust concentration. The highest dust concentration in Golestan province is related to summer and especially July. Also, the seasonal wind dust diagrams show that the dust direction is mostly from west and southwest and the role of north winds in dust production is negligible. This result shows that contrary to popular belief that the source of foreign dust in the province is often Turkmenistan, the role of Turkmenistan in the Golestan dust production is small and the dust mass has entered to Iran from the west and from the northern parts of the country to Golestan province.

    Keywords: Dust, Google Earthengine Web, AOD, Wind Rose, Golestan Province