فهرست مطالب
مجله مهندسی و مدیریت آبخیز
سال شانزدهم شماره 4 (زمستان 1403)
- تاریخ انتشار: 1403/10/01
- تعداد عناوین: 8
-
-
صفحات 469-481مقدمه
تغییرات اقلیمی و فعالیت های انسانی ازجمله عوامل تاثیرگذار بر جریان رودخانه هستند. مشخص کردن سهم تغییرات اقلیمی و فعالیت های انسانی می تواند به مدیریت پایدار منابع آبی کمک کند. تغییرات اقلیمی با تغییرات دما و بارش همراه است که منجر به تغییرات توزیع مکانی و زمانی و الگو بارش می شود. فعالیت های انسانی نیز به صورت مستقیم و غیرمستقیم بر منابع آب تاثیر می گذارد. استفاده معقول از منابع آب ازجمله رواناب ها امری ضروری است. هدف از این پژوهش، تعیین سهم تغییرات اقلیمی و فعالیت های انسانی در تغییرات رواناب واقع در شورهزار دشت قزوین است.
مواد و روش هادشت قزوین با مساحتی حدود 450000 هکتار در محدوده طول جغرافیایی 49 درجه و 25 دقیقه تا 50 درجه و 35 دقیقه شرقی و عرض جغرافیایی 35 درجه 25 دقیقه تا 36 درجه و 25 دقیقه شمالی، قرار دارد. در این پژوهش ارزیابی روند در مقادیر سالانه بارش، رواناب، دمای هوا و تبخیر و تعرق پتانسیل در دوره زمانی 98-1369 به وسیله آزمون من- کندال (Mann-kendall) انجام شد. در ادامه، به منظور تعیین نقطه تغییر مقدار رواناب از آزمون پتیت و روش منحنی تجمعی دوگانه بارش-رواناب استفاده شد. درنهایت، با استفاده از روش تحلیل حساسیت هیدرولوژیک مبتنی بر فرضیه بودیکو- ژانگ سهم اثرات فعالیت های انسانی و تغییراقلیم بر تغییرات رواناب مشخص شد.
نتایج و بحث:
نتایج تحلیل آزمون من-کندال نشان داد که رواناب در سطح معنی داری 0.01 روند کاهشی دارد؛ درحالی که دمای متوسط سالانه و تبخیر و تعرق پتانسیل در سطح معنی داری 0.01 روند افزایشی را نشان می دهد. با وجود کاهش بارش متوسط سالانه در سطح حوضه، روند آماری معنی دار بارش مشاهده نشد. همچنین، نتایج براساس آزمون پتیت و منحنی تجمعی دوگانه بارش-رواناب نشان داد که نقطه تغییر در سری رواناب سالانه، سال 1375 است. درنهایت، با استفاده از روش تحلیل حساسیت هیدرولوژیک مبتنی بر فرضیه بودیکو- ژانگ مشخص شد که درصد تاثیر تغییر اقلیم و فعالیت های انسانی بهترتیب برابر 0.21- میلی متر معادل 61.2- درصد و 0.08 میلی متر معادل 61.2 درصد است.
نتیجه گیریارزیابی روند در منطقه مورد مطالعه نشان داد که مقادیر رواناب روند کاهشی و دمای متوسط سالانه و تبخیر تعرق پتانسیل روند افزایشی دارند. با بررسی مقادیر آبدهی در سطح شوره زار سال 1375، به عنوان نقطه تغییر سری زمانی آبدهی متوسط سالانه به دست آمد. بر اساس نتایج به دست آمده با استفاده از روش بودیکو-ژانگ، اثر تغییر اقلیم بر تغییرات رواناب به صورت کاهنده است. همچنین فعالیت های انسانی موجب افزایش آبدهی در سطح شوره زار شده است.
کلیدواژگان: تبخیر و تعرق پتانسیل، جریان رودخانه، روش بودیکو-ژانگ، سری زمانی، نقطه تغییر -
صفحات 482-499مقدمه
تغییرات آب و هوایی با تغییر بارش و دما به چرخه هیدرولوژیک، منابع آب قابل دسترس و تقاضای آب و انرژی اثر می گذارد. در این راستا، پیش بینی تغییرات بارش و دما به وسیله مدل های گزارش ششم تغییر اقلیم به دلیل افزایش دقت در برونداد آنها می تواند کمک شایانی برای برنامه ریزی و مدیریت منابع آب در دوره آتی باشد. این مدل ها قادر به مدل سازی پارامترهای اقلیمی با استفاده از سناریوهای تایید شده هیات بین الدول تغییر اقلیم (IPCC) برای یک دوره بلندمدت هستند. هم اکنون در سطح جهانی مراکز و مدل های گوناگونی برای مدل سازی وضعیت اقلیم دهه های آینده کره زمین با استفاده از سناریوهای انتشار، ساختار فیزیکی و محاسباتی گوناگونی وجود دارد. شبیه سازی های حاصل از مدل های گردش عمومی جو که بخشی از CMIP6 هستند، مبنایی برای بسیاری از نتیجه گیری های هیئت بین الدول در ارتباط با تغییرات اقلیمی آینده است. از این داده ها به صورت مستقیم و یا پس از ریزمقیاس نمایی برای ارزیابی تغییرات اقلیمی آینده در مقیاس های محلی و منطقه ای استفاده می شود. این پژوهش، سعی در تحلیل و پیش بینی روند بارش و دمای کمینه و بیشینه استان آذربایجان شرقی تحت شرایط تغییر اقلیم در دوره 2021 تا 2100 دارد.
مواد و روش هااین پژوهش برای بررسی و پیش بینی بارش و دمای کمینه و بیشینه و تعیین روند آنها با استفاده از مدل های اقلیمی گزارش ششم CMIP6 گردش عمومی جو و شبیه ساز صحیح اریبی در دوره آتی (2021 تا 2100) در ایستگاه های تبریز، اهر، جلفا، مراغه و میانه انجام شده است. برای ارزیابی روند بارش، دما بیشینه و کمینه استان تا پایان قرن 21، از داده های 12 مدل (ACCESS-CM2، BCC-CSM2-MR، CESM2، CNRM-CM6-1، CanESM5، MIROC6، MRI-EMS2-0، IPSL-CM6A-LR، GISS-E2-1-G، HadGEM3-GC31- LL، NESM3 و NOR-ESM2-MM) از مجموعه مدل های در دسترس CMIP6 با سه سناریوی (SSP1-2.6، SSP2-4.5 و SSP5-8.5) استفاده شد. برای شناسایی بهترین مدل برای شبیه سازی داده های بارش و دما دوره آتی (2021 تا 2100) از روش کلینگ-کوپتا استفاده شد و داده های تاریخی هر مدل را با داده های مشاهداتی (2018-1989) ایستگاه های منتخب مورد ارزیابی قرار گرفت. در ادامه، از برون داد تصحیح اریبی شده مدل های اقلیمی برای پیش نگری داده های تحت سناریوهای SSP در دوره آینده استفاده شد. در مرحله آخر، میانگین سری های زمانی بارش و دمای کمینه و بیشینه دوره آینده در هر سناریو با ترکیب نتایج مدل ها در دوره پایه (تاریخی) مقایسه شدند تا میزان تغییرات دما کمینه، دمای بیشینه و بارش 80 سال آینده (2021 تا 2100) استان آذربایجان شرقی تعیین شود.
نتایج و بحث:
در این پژوهش، عملکرد 12 مدل اقلیمی از مجموعه مدل های گزارش ششم تغییر اقلیم در بازه تولید داده های اقلیمی در زمان گذشته (1989 تا 2018) بررسی شد. بر اساس نتایج بررسی عدم قطعیت دو مدل BCC-CSM2-MR و MIROC6 که بهترین شبیه سازی را برای بارش و دما داشتند، برای پیش بینی پارامترهای بارش و دمای کمینه و بیشینه با استفاده از تصحیح اریبی برای دوره آینده (2021 تا 2100) تحت سه سناریوی خوش بینانه، متوسط و بدبینانه در استان آذربایجان شرقی مورد استفاده قرار گرفت و درنهایت متوسط تغییرات دما بیشینه و کمینه و بارش در افق 2021 تا 2100 به صورت نقشه و نمودار ارائه شد. نتایج نشان داد که در تمام سناریوهای انتشار، دمای سالانه افزایش و بارندگی سالانه کاهش پیدا خواهد کرد. دمای میانگین بیشینه سالانه سه سناریوی SSP در ایستگاه های منتخب (تبریز، مراغه، میانه، جلفا و اهر) به ترتیب 2.1، 1.2، 3.4، 5.2 و 1 درجه سلسیوس و دمای کمینه سالانه به ترتیب سه، 2.9، 3.3، شش و 1.4 درجه سلسیوس افزایش و بارش به طور میانگین در سه سناریوی (SSP1-2.6، SSP2-4.5 و SSP5-8.5) در ایستگاه منتخب به ترتیب 3.2، 2.9، 3.1، 3 و 2.4 درصد کاهش خواهد یافت.
نتیجه گیرینتایج این پژوهش بیانگر این امر است که از بین 12 مدل CMIP6 مورد ارزیابی در این پژوهش، دو مدل بهینه BCC-CSM2-MR و MIROC6 به خوبی توانسته اند، شبیه سازی پارامترهای بارش و دما را برای دوره های آینده شبیه سازی کنند و می توان با صحت بالا از این داده های شبیه سازی شده برای آینده نگری مناسب تر از شرایط آب و هوایی در دوره های آتی استفاده کرد و به کمک آن مدیریت کلان آینده را در زمینه های بهره وری مناسب تر از منابع و به خصوص منابع آبی ارتقاء بخشید.
کلیدواژگان: باران، تغییر اقلیم، سناریو انتشار SSP، مدل MIROC6، مدل BCC-CSM2-MR -
صفحات 500-522مقدمه
حوضه گویجه بل به دلیل برون زدگی وسیع سازندهای آذرین، دگرگونی و رسوبی و میزان بارش مناسبی که دریافت می کند، می تواند پتانسیل ذخیره و انتقال منابع آب سازند سخت را داشته باشد. این واحدهای سازند سخت از یک طرف کیفیت خوبی داشته، از طرف دیگر به دلیل قرار گرفتن در ارتفاعات می تواند بدون ایستگاه پمپاژ برای تامین آب شرب شهر اهر مورد توجه قرار گیرد. بیشتر چشمه های موجود در حوضه گویجه بل از سازندهای سخت خارج می شوند که تمرکز این چشمه ها در مرکز و شمال حوضه حاکی از توسعه آبخوان سازند سخت در این واحدها است. محدودیت منابع آبرفتی و برداشت های بی رویه از منابع آب زیرزمینی از طریق چاه ها منجر به کاهش شدید منابع آبرفتی شده است و مدیریت عرضه آب را به سمت منابع آب سازند سخت معطوف کرده است. حدود 65 درصد حوضه به دلیل برون زدگی وسیع سازندهای آذرین، دگرگونی و رسوبی و میزان بارش مناسبی که دریافت می کند (حدود 342.2 میلی متر در سال)، می تواند پتانسیل ذخیره و انتقال منابع آب سازند سخت را داشته باشد. هدف از این پژوهش، بررسی و شناخت منابع آب زیرزمینی از نظر کمی و کیفی و بررسی وضعیت منابع آب زیرزمینی در آبخوان سازند سخت منطقه گویجه بل است که می تواند در مواقع بحرانی برای تامین آب شرب شهر اهر مورد استفاده قرار گیرد. بخش اعظم آب آشامیدنی مردم شهرستان اهر از مخزن سد ستارخان در مسیر رودخانه به تصفیه خانه شهر اهر تامین می شود که احتمال آلودگی در طول مسیر رودخانه به وسیله پساب های حاصله از معادن مس وجود دارد و احتمال بهره مندی از منابع آب سطحی را محدود می کند. همچنین به دلیل گسترش فعالیت های کشاورزی و باغداری در این منطقه و محدودیت منابع آبرفتی از یک طرف و برداشت های بی رویه از منابع آب زیرزمینی از طریق چاه ها، منجر به کاهش شدید منابع آبرفتی شده است و مدیریت عرضه آب را به سمت منابع آب سازند سخت معطوف کرده است.
مواد و روش هامنطقه گویجه بل در 10 کیلومتری جنوب غرب شهرستان اهر واقع شده است و بخشی از حوزه آبخیز رودخانه اهرچای است که پس از پیوستن به رودخانه قره سو به رودخانه ارس ملحق می شود. در این پژوهش از دو روش سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی (روش تحلیل سلسه مراتبی (AHP) و روش هم پوشانی وزنی (Weighted Overlay) و میانگین گیری وزنی درجه ای (Ordered Weighted Average (OWA)) برای تجزیه و تحلیل داده ها بهره گرفته شده است. در روش سنجش از دور، از تصاویر ماهواره ای لندست 8، برای تهیه نقشه رستری شاخص رطوبت اختلاف نرمال و نقشه رستری شاخص پوشش گیاهی اختلاف نرمال استفاده شد. در فرایند تحلیل سلسله مراتبی، داده های معیارها بر اساس اهمیت هر معیار، از مقیاس 1 تا 9 رتبه بندی شده و به صورت دوتایی، مقایسه می شوند. در روش هم پوشانی وزنی، با توجه به تاثیر و اهمیت مختلف هر یک از لایه ها نسبت به یکدیگر، به هر یک از لایه ها بر اساس اهمیت آن لایه در آن موضوع مورد بررسی، وزنی تخصیص داده شده است. روش میانگین گیری وزنی درجه ای نیز برای رتبه بندی معیارها بر اساس نظرات کارشناسی و یا از طریق مقایسه زوجی برای کنترل سطح جبران پذیری معیارها نسبت به معیارهای دیگر بهره گرفته شده است. در این پژوهش، نمونه برداری از پنج منبع آب زیرزمینی و آب رودخانه گویجه بل انجام و ازنظر هیدروشیمی مورد تحلیل قرار گرفت. این نتایج شامل تحلیل هشت یون اصلی (سدیم، کلسیم، منیزیم، پتاسیم، کلر، کربنات، بی کربنات و سولفات) و اندازه گیری پارامتر TDS و pH و محاسبه سه پارامتر SAR ، Na و TH است. در این بررسی، وضعیت هدایت الکتریکی، میزان املاح محلول، میزان یون کلر و کیفیت آب های زیرزمینی منطقه از نظر شرب در منابع آب زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفته اند. همچنین از داده های هواشناسی ایستگاه سینوپتیک اهر (شامل داده های بارش، دما و تبخیر) در بازه زمانی 20 سال گذشته استفاده شد. از داده های موقعیت چشمه ها به منظور تعیین تراکم آنها در بخش صحت سنجی مورد استفاده قرار گرفت.
نتایج و بحث:
به منظور تعیین پتانسیل منابع آب زیرزمینی حوضه گویجه بل، لایه های اطلاعاتی شامل لیتولوژی، تراکم خطواره ها، اختلاف ارتفاع، شاخص رطوبت، شیب، تراکم آبراهه، جهت شیب و شاخص پوشش گیاهی تهیه و با استفاده از روش AHP، weighted overlay و OWA نقشه پهنه بندی و میزان هم پوشانی معیارهای در نظر گرفته شده، مشخص شد. لایه های تهیه شده بر اساس اهمیت نسبی هر یک، با استفاده از روش AHP با یکدیگر مقایسه و وزن نسبی هر لایه تعیین شد. با تاثیر وزن های نسبی به دست آمده از فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) روی لایه های رستری ایجاد شده به نسبت تاثیری که در پتانسیل یابی دارند، وزنی بین 1 تا 9 اختصاص داده شد. سپس لایه ها در بخش weighted overlay هم پوشانی پیدا کردند تا نقشه نهایی پتانسیل به دست آید. در روش میانگین گیری وزنی درجه ای با استفاده از نقشه های رستری به دست آمده، نقشه های فازی تهیه و در نرم افزار ARCGIS ، نقشه پتانسیل منابع آب زیرزمینی به دست آمد. درنهایت، به منظور صحت سنجی نقشه های حاصل از دو روش OWA و Weighed overlay، از موقعیت چشمه ها برای صحت سنجی نقشه های پتانسیل یابی بهره گرفته شد و نتیجه آن وجود حدود 50 درصد از چشمه ها در مناطق با پتانسیل متوسط به بالا بوده است. برای بررسی کیفیت آب به منظور امکان سنجی تامین آب شرب منطقه، وضعیت هدایت الکتریکی، میزان املاح محلول، میزان یون کلر و کیفیت آب های زیرزمینی منطقه از نظر شرب و کشاورزی مورد بررسی قرار گرفتند. بر این اساس، میزان هدایت الکتریکی از ارتفاعات به طرف خروجی حوضه افزایش می یابد و روند کلی تغییرات آن حاکی از افزایش EC از بالادست جریان به طرف پایین دست است. این مقدار در نمونه S1، 325 و در نمونه S2 به 381 میکروزیمنس بر سانتی متر می رسد. تغییرات یون کلر نیز مانند تغییرات EC است به عبارت دیگر به نظر می رسد نقش کلر (و به تبع آن سدیم) در شوری منابع آب زیرزمینی منطقه بیش از سایر یون ها است. از دیاگرام شولر برای تعیین کیفیت آب برای شرب استفاده شده، بخش عمده ای از آب های زیرزمینی منطقه کیفیت خوبی برای آشامیدن دارند که این وضعیت نتیجه فقدان سازندهای آلاینده مانند واحدهای نمکی، رسی و مارنی وسیع در منطقه است. این نتایج مشابه قابلیت شرب منابع آب در سازندهای سخت و کارستی غرب ارومیه است که دارای آب با کیفیت خوب برای شرب است.
نتیجه گیریبر اساس نقشه پهنه بندی، بخش جنوب غربی حوضه پتانسیل بالایی برای منابع آب زیرزمینی دارد. بررسی ارتباط بین تعداد چشمه ها و چاه ها و مناطق با پتانسیل منابع آبی مختلف و انطباق حدود 50 درصدی چشمه ها نشان داد که نقشه پتانسیل یابی با روش OWA بیشترین انطباق را با موقعیت چشمه ها دارد. همچنین کیفیت منابع آب زیرزمینی منطقه نیز مورد بررسی قرار گرفته، نتایج حاصل بیانگر افزایش شوری از ارتفاعات به سمت مرکز و خروجی حوضه است. در عین حال میزان EC از 310 تا 1444 میکروزیمنس بر سانتی متر متغیر است. بخش عمده ای از آب های زیرزمینی محدوده، کیفیت خوبی برای آشامیدن دارند که این وضعیت نتیجه عدم وجود سازندهای آلاینده مانند واحدهای نمکی، رسی و مارنی در منطقه است. بنابراین، نتایج حاصل شده از روش OWA، هدف اصلی این پژوهش که بررسی پتانسیل آب زیرزمینی در سازندهای سخت است را به دست می دهد. در منطقه گویجه بل، عملیات آبخیزداری به روش بیولوژیک و یا از طریق ساخت سازه های کنترل سیلاب و رسوب می تواند منجر به افزایش نفوذپذیری شده و میزان تغذیه از طریق نزولات جوی را افزایش دهد. هر عملیات آبخیزداری که منجر به کاهش سرعت رواناب ها و در نتیجه افزایش نفوذ آن شود، می تواند به تغذیه آبخوان های سازند سخت کمک کند. به منظور تعیین پتانسیل کمی آبخوان و تخمین حجم آب قابل استحصال، پیشنهاد می شود عملیات ژئوفیزیک و حفاری چاه های اکتشافی در مناطق امیدبخش (دارای پتانسیل بالای آب زیرزمینی) صورت گیرد.
کلیدواژگان: آب زیرزمینی، پتانسیل یابی، منابع آبرفتی، نفوذپذیری، OWA -
صفحات 523-536مقدمه
بخش چالش برانگیز احیای اراضی تخریب یافته در مناطق خشک تامین رطوبت مورد نیاز برای افزایش تولید زی توده است. تامین آب مورد نیاز می بایست بدون ایجاد فشار بیشتر بر منابع محدود آبی و بدون ایجاد تعارضات اجتماعی در منطقه صورت بگیرد. استفاده از رواناب حاصل از بارش و ایجاد بستر مناسب برای ذخیره آب روشی کارآمد در احیا و اصلاح مراتع به ویژه در مناطق بیابانی و خشک است. هدف از انجام این پژوهش ارزیابی تاثیر عملیات پیتینگ در احیاء پوشش گیاهی بومی در اراضی تخریب یافته و کانون های گرد و غبار جنوبی استان خوزستان واقع در شهرستان بندر ماهشهر است.
مواد و روش هابه منظور بررسی تغییرات پوشش گیاهی از روش ترانسکت-کوادرات استفاده شد. ابتدا به صورت تصادفی در وسط عرصه اجرای طرح دو ترانسکت در خلاف جهت یکدیگر و عمود به ردیف های پیتینگ و روی هر ترانسکت 15 پلات در نظر گرفته شد. در مجموع میزان تاج پوشش و گونه های گیاهی مستقر در پیتینگ ها در 30 پلات و 30 پلات هم در بین ردیف های پیتینگ به عنوان منطقه شاهد اندازه گیری شد. به منظور مقایسه پوشش گیاهی مستقر در پیتینگ ها و مناطق شاهد علاوه بر میزان تاج پوشش و تراکم گونه ها شاخص های غیرپارامتریک غنا و تنوع پوشش گیاهی با استفاده از نرم افزار Past محاسبه شدند. برای بررسی تاثیر احداث پیتینگ ها بر خاک منطقه در مجموع 60 نمونه خاک از مناطق اجرای پیتینگ و شاهد در سه عمق 30-0، 60 -30 و 60 تا 90 سانتی متر نمونه برداری و از نمونه ها کربن آلی، شوری و رطوبت در آزمایشگاه اندازه گیری شد. به منظور بررسی وجود تفاوت معنی دار بین پوشش گیاهی و ویژگی های نمونه های خاک موجود در عرصه های پیتینگ و شاهد پس از تایید نرمال بوده داده ها، از آزمون t جفت نشده استفاده شد.
نتایج و بحث:
نتایج نشان داد که در اراضی پیتینگ تراکم گونه ای 81 درصد، تاج پوشش 14 برابر، شاخص تنوع شانون 82 و سیمپسون 67 درصد نسبت به اراضی شاهد رشد داشته است. همچنین، از میزان غالبیت پوشش گیاهی در اراضی پیتینگ حدود 60 درصد کاسته شده است و شاخص غیریکنواختی در پیتینگ 80 درصد رشد داشت. از نظر مقایسه وضعیت خاک در عرصه پیتینگ کاهش شوری در سه عمق مورد بررسی و همچنین تفاوت معنی دار در افزایش رطوبت عمق 60 تا 90 سانتی متر و افزایش 40 درصدی کربن آلی در عمق 0 تا 30 سانتی متر مشاهده شد.
نتیجه گیریاجرای پیتینگ با ذخیره رطوبت به صورت موفقیت آمیزی توانسته است پوشش گیاهی بومی را احیا کند و وضعیت خاک را بهبود بخشد؛ به طوری که می توانند به عنوان حلقه اتصال اجزای مختلف در اکوسیستم عمل کنند.
کلیدواژگان: تاج پوشش، تنوع، سیمپسون، شانون، غالبیت، غنا -
صفحات 537-549مقدمه
در شرایط تغییر اقلیم و گرمایش جهانی، مدیریت جامع منابع آب و بهره وری آن اهمیتی چندین برابر می یابد و در این میان اندازه گیری منابع آب موجود یکی از پایه های اساسی مدیریت منابع آب را تشکیل می دهد. اندازه گیری هرچه دقیق تر منابع آب موجود، شرایط برنامه ریزی بهتر و اساسی را فراهم می آورد. آب های سطحی خصوصا منابع آب ناشی از سیلاب ها و آورد حوزه های آبخیز بزرگ و کوچک، نقش قابل توجهی در چرخه آب ایران بازی می کنند. یکی از مشکلات اصلی مدیریت منابع آب در سطح کشور، نبود آمار کافی دبی خروجی از حوزه های آبخیز کشور خصوصا حوضه های کوچک است. در این میان، استفاده از دستگاه های هیدرومتری ثبات و سطح سنجی آب می تواند به طور قابل توجهی مشکلات جمع آوری اطلاعات منابع آب سطحی و زیرزمینی را کاهش دهد. روش های متعددی برای اندازه گیری سطح آب منظور توسعه یافته اند که می توان در کل آنها را به دو روش تماسی و غیرتماسی (بسته به قرار گیری حسگر در تماس مستقیم با آب یا خارج از آب) تقسیم بندی نمود که هر کدام از آنها می توانند به صورت خودکار یا دستی ثبت شوند. انتخاب روش مناسب بستگی به شرایط موجود دارد. برای انتخاب دستگاه سطح سنج آب باید مواردی مانند محدوده تغییرات ارتفاع سطح مایع، ویژگی های فیزیکی سیال مانند چگالی، تمیز یا کثیف بودن سیال، میزان بخارات یا ذرات جامد موجود در سیال، خورندگی سیال، تمایل سیال به رسوب دهی بر روی دیواره ظرف یا وسیله اندازه گیری، دما و فشار فرایند، ترکیب شیمیایی سیال، قوانین زیست محیطی و وجود رطوبت، در نظر گرفته شود.
مواد و روش هامهم ترین مزایای روش های غیرتماسی عدم وابستگی زیاد به نوع سیال و عدم درگیر شدن حسگر با سیال است. ازجمله روش های غیرتماسی می توان به استفاده از عکس برداری به وسیله دوربین، حسگر آلتراسونیک و همچنین حسگر مادون قرمز و روش لیزری اشاره نمود. در این پژوهش، کارایی یک ماژول مادون قرمز شارپ مدل GP2Y0A02YK0F در اندازه گیری تغییرات سطح آب در محیط آزمایشگاه و محیط طبیعی مورد بررسی قرار گرفته است. این ماژول دارای یک حسگر اندازه گیری فاصله شامل مجموعه ای یکپارچه از آشکارساز حساس به موقعیت (Position Sensitive Detector, PSD)، دیود مادون قرمز (Infrared Emitting Diode, IRED) و مدار پردازش سیگنال است. محدوده ولتاژ کاری این مجموعه 5/4 تا 5 ولت است. محدوده دمایی عملکرد ماژول بین 10- تا 60+ درجه سانتی گراد است. خروجی این ماژول به صورت آنالوگ بوده و ولتاژی متناظر با فاصله اندازه گیری شده شامل اعداد در محدوده صفر تا 1023 است. در صورتی که جسم به ماژول نزدیک شود، خروجی به سمت صفر و در حالتی که جسم از آن فاصله بگیرد اعداد خروجی به سمت 1023 میل می کند. لذا، نیاز به واسنجی داده ها و برقراری ارتباط بین داده های حسگر و مقادیر واقعی وجود دارد. محدوده اندازه گیری این سنسور بین 20 تا 150 سانتی متر است و از نور مادون قرمز برای تشخیص فاصله استفاده می کند. برای بررسی قابلیت های حسگر در آزمایشگاه و محیط طبیعی، دیتالاگر فوق کم مصرف ساخت داخل کشور که توانایی کار در محیط حوزه های آبخیز را داشته باشد مورد استفاده قرار گرفت. البته به علت نیاز به یک سطح غیرقابل عبور جاذب نور، این روش با روش قدیمی استفاده از شناورها بر روی سطح آب ترکیب شد. بعد از اتصال حسگر به دیتالاگر، بدنه مکانیکی دستگاه نیز ساخته شد که شامل یک لوله پلی اتیلن است که سنسور در بالای آن قرار گرفته و این مجموعه در داخل یک بدنه فلزی (بدنه مقاوم در برابر سیلاب ها و رواناب ها) دیگر قرار داده می شود. تغییرات سطح آب با استفاده از شناور موجود در لوله و توسط حسگر برداشت می شود. این مجموعه ابتدا در آزمایشگاه مورد استفاده و بررسی قرار گرفت. آزمایش اندازه گیری سطح تغییرات سطح آب در 10 مرحله انجام شد و در هر مرحله تغییرات سطح آب و داده های حاصل از حسگر برداشت شد. سپس داده های برداشت شده حاصل از حسگر به عنوان متغیر مستقل و مقادیر واقعی آب به عنوان متغیر وابسته در نظر گرفته شد و با برازش چند جمله ای ها (از درجه یک تا چهار) معادلات ارتباط بین متغیر مستقل و وابسته تعیین شد. همچنین 30 درصد از داده های برداشت شده نیز برای ارزیابی نهایی رابطه های ارائه شده در نظر گرفته شد.
نتایج و بحث:
ارتباط معکوس بین داده های حسگر و فاصله واقعی کاملا مشهود است و با افزایش فاصله مقادیر خروجی حسگر کاهش می یابد. مقادیر ضریب همبستگی R در رابطه با برازش های یک تا چهارجمله ای، نزدیک به یک است که نشان دهنده همبستگی بالای داده های حسگر با مقادیر واقعی تغییرات ارتفاع آب است. همچنین، میزان شاخص RMSE نیز بین 16/2 تا 89/1 سانتی متر متغیر است. در کل با افزایش درجه چندجمله ای، این انطباق بیشتر نیز می شود و شاخص RMSE نیز کاهش می یابد. نتایج نشان دهنده آن است که سنسور مذکور در محیط آزمایشگاه با خطای دو سانتی متر تغییرات سطح آب را تخمین می زند. البته با افزایش دامنه حداقل محدوده اندازه گیری سنسور از 20 به 30 سانتی متر، خطای اندازه گیری ها به 34/1 سانتی متر کاهش می یابد. با توجه به قیمت ارزان سنسور، در مواردی که نیازی به دقت بالای اندازه گیری ها نیست، این سنسور و روش مناسب است. در صورت نیاز به افزایش دقت، باید حسگرهای دیگر جایگزین شوند. باید در نظر داشت که در هنگام استفاده در محیط های سیلابی، با مشکلات متعددی ازجمله توقف جنس شناور در داخل لوله اندازه گیری سطح آب همراه است. لذا، برای اندازه گیری سطح آب در داخل آبراهه های سیلابی توصیه نمی شود و برای افزایش قابلیت این دستگاه، استفاده از سایر حسگرها مانند حسگرهای فشاری یا التراسونیک، می تواند مورد توجه قرار گیرد.
نتیجه گیریتا به حال روش های بسیار زیادی برای اندازه گیری تغییرات سطح آب توسعه یافته اند، اما آنچه در انتخاب نهایی نوع روش و دستگاه مورد استفاده تاثیرگذار، هدف است. به عبارتی بهتر، متناسب با شرایط محیطی، دقت مورد انتظار و هزینه، نوع دستگاه و حسگر انتخاب می شود. تا به حال، عملکرد سنسورهای ارزان قیمت GP2Y0A02YK0F در اندازه گیری سطح آب گزارش نشده است که در این پژوهش این مهم انجام شد. پژوهش های مشابه بیشتر تمرکز بر استفاده از سایر سنسورها خصوصا سنسورهای فشار یا التراسونیک داشته و البته دیتالاگرها و در کل دستگاه های ارائه شده محدودیت تامین امنیت دارند. با توجه به شرایط فعلی حوزه های آبخیز کشور و عدم وجود شبکه های گسترده اندازه گیری سطح آب و دبی، رویکرد کلی ارائه شده در این پژوهش می تواند، بسیار موثر باشد. البته استفاده از شناورها در لوله و بحث نفوذ سیل به لوله یک محدودیت اساسی است و رویکردی بایستی در نظر گرفته شود که استفاده از قطعه شناور را در لوله حذف نماید. چراکه گل آلودگی حاصل از سیل می تواند حرکت جسم شناور بر سطح آب را تحت تاثیر قرار دهد و بعد از مدتی از حرکت صحیح و متناسب با سطح آب جسم شناور جلوگیری نماید. در تحقیقات آتی نتایج حاصل از سایر روش های اندازه گیری مورد استفاده ارائه خواهد شد.
کلیدواژگان: التراسونیک، دیتالاگر، سطح سنجی، سیل، مادون قرمز -
صفحات 550-570مقدمه
تغییر اقلیم، یکی از مهمترین چالش هایی است که بر اکوسیستم های طبیعی و جنبه های مختلف زندگی انسان تاثیر دارد. تاثیرات گرمایش جهانی و به تبع آن اثرات تغییر اقلیم بر بخش هیدرولوژی و چرخه آب در طبیعت بسیار جدی است و شناخت این اثرات به صورت کمی، آمادگی بیشتری برای مقابله با تبعات آن ایجاد می کند. ارزیابی این تغییرات برای کاهش اثرات آنها بر حوضه و تدوین استراتژی مناسب برای به حداقل رساندن آثار سوء آنها ضروری است. این پژوهش با استفاده از مدل ترکیبی SDSM و SWAT به بررسی اثرات تغییر اقلیم بر میزان رواناب و رسوب حوزه آبخیز کرگانرود در استان گیلان می پردازد. ایستگاه آب سنجی (ماشین خانه) در داخل این حوضه قرار دارد و دارای سابقه طولانی آماری است. همچنین، در این حوضه کمترین میزان تغییرات کاربری اراضی صورت گرفته است که این امر می تواند نتایج آشکارسازی تغییرات اقلیم بر روی میزان رواناب و رسوب را بهتر نمایان سازد.
مواد و روش هابه منظور بررسی پیامدهای تغییر اقلیم بر رواناب و رسوب با استفاده از مدل هیدرولوژیکی SWAT استفاده شد. مدل SWAT توسط الگوریتم SUFI-2 با بهبود نتایج شبیه سازی جریان دبی و رسوب حوضه، مورد واسنجی و اعتبارسنجی قرار گرفت. پس از اجرای مدل SWAT تعداد 109 واحد پاسخ هیدرولوژیک در پنج زیرحوضه استخراج شد. پس از 500 مرحله اجراء شبیه سازی درنهایت، 22 شاخص در تولید رواناب و شش پارامتر در تولید رسوب حوزه آبخیز کرگانرود به عنوان پارامترهای موثر شناخته شدند. سپس با توجه به مقادیر به دست آمده از معیارهای ارزیابی NS، R² و RMSE، مشخص شد که مدل اقلیمی CanESM5 از دقت و کارایی بهتری نسبت به مدل های اقلیمی MPI-ESM1.2-HR و NorESM2-MM برخوردار است. با معرفی سری زمانی میانگین بارش و دمای روزانه حاصل از خروجی مدل اقلیمی CanESM5 و با استفاده از مدل ریزمقیاس SDSM، رواناب و رسوب حوضه کرگانرود به صورت ماهانه در ایستگاه هیدرومتری ماشینخانه در دوره های 2050-2026، 2051-2075 و 2100-2076 برای دو سناریو SSP2-4.5 و SSP5-8.5 شبیه سازی شد.
نتایج و بحث:
با توجه به مقادیر به دست آمده از معیارهای ارزیابی NS، R² و RMSE، مشخص شد که مدل اقلیمی CanESM5 از دقت و کارایی بهتری نسبت به مدل های اقلیمی MPI-ESM1.2-HR و NorESM2-MM برخوردار است. نتایج مدل CanESM5 حاکی از این است که بارندگی، دمای حداکثر و حداقل در تمامی دوره های آتی براساس SSP2-4.5 کاهش می یابد. همچنین، بررسی نتایج مدل CanESM5 در ارتباط با SSP5-8.5 نشان می دهد، بارندگی در تمامی دوره های آتی کاهش و دمای حداکثر در دوره 2075-2051 و 2100-2076 افزایش خواهد یافت. همچنین، نتایج حاصل از داده های اقلیمی در هر سه مدل اقلیمی و در هر دو سناریو SSP2-4.5 و SSP5-8.5 نشان داد که دروه 2100-2076 دوره خشک تر و گرمتری نسبت به دوره های دیگر خواهد بود. به منظور بررسی پیامدهای تغییر اقلیم بر رواناب و رسوب با استفاده از مدل هیدرولوژیکی SWAT و با معرفی سری زمانی میانگین بارش و دمای روزانه حاصل از خروجی مدل اقلیمی CanESM5 و با استفاده از مدل ریزمقیاس SDSM، رواناب و رسوب حوضه کرگانرود به صورت ماهانه در ایستگاه هیدرومتری ماشین خانه در دوره های 2050-2026، 2051-2075 و 2100-2076 برای دو سناریو SSP2-4.5 و SSP5-8.5. شبیه سازی شد. نتایج مدل SWAT نشان داد، تغییرات رواناب را برای سناریوهای SSP2-4.5 و SSP5-8.5 در تمامی دوره های آتی کاهشی و تغییرات رسوب افزایشی خواهد بود.
نتیجه گیریبا استفاده از نتایج داده های خروجی مدل اقلیمی CanESM5 مربوط به گزارش ششم و تحت سناریوهای SSP2-4.5 و SSP5-8.5 و با به کارگیری مدل SWAT، میزان رواناب و رسوب در سه بازه زمانی آینده نزدیک (2050-2026)، متوسط (2075-2051) و دور (2100-2076) انجام پذیرفت. مقدار رسوب در نقطه خروجی ایستگاه آب سنجی ماشین خانه روند افزایشی نشان داد. همچنین، نتایج نشان داد، دبی حدی جریان مشاهداتی با دبی حدی سناریوهای SSP2-4.5 و SSP5-8.5 در دوره های آتی تطابق نداشته ولی رسوب مشاهداتی با دوره های آتی تطبیق دارد. داده های سناریوی SSP2-4.5 نشان داد که دبی در تمامی دوره ها کاهش و رسوب در تمامی دوره های آتی افزایش می یابد. بیشترین تغییرات دبی مربوط به دوره آتی 2100-2076 و به میزان 56.7- درصد و کمترین میزان تغییرات دبی مربوط به دوره آتی 2050-2026 و به میزان 48.5- درصد است. بیشترین تغییرات رسوب مربوط به دوره آتی 2075-2051 و به میزان 54.3 درصد و کمترین میزان تغییرات رسوب مربوط به دوره آتی 2050-2026 و به میزان 5.12 درصد است. همچنین نتایج مدل SWAT براساس داده های سناریوی SSP5-8.5 نشان داد که دبی در تمامی دوره ها کاهش و رسوب در تمامی دوره های آتی افزایش می یابد. بیشترین تغییرات دبی مربوط به دوره آتی 2100-2076 و به میزان 56- درصد و کمترین میزان تغییرات دبی مربوط به دوره آتی 2050-2026 و به میزان 52.8- درصد است. بیشترین تغییرات رسوب مربوط به دوره آتی 2100-2076 و به میزان 113.27 درصد و کمترین میزان تغییرات رسوب مربوط به دوره آتی 2050-2026 و به میزان 29 درصد است. به نظر می رسد کاهش بارندگی در دوره های آتی باعث کاهش پوشش گیاهی شده و به خصوص در اواخر تابستان و اوایل پاییز و با ذوب برف های باقی مانده در ارتفاعات به دلیل افزایش دما، میزان رواناب تولید شده افزایش می یابد که این امر باعث افزایش رسوب تولید شده در حوضه خواهد شد.
کلیدواژگان: بارش، حوزه آبخیز کرگانرود، دما، SDSM، SWAT -
صفحات 571-585مقدمه
فعالیت های انسانی از مهم ترین دلایل تغییرات محیطی بوده و انسان ها نقش اساسی در گرمایش زمین، تخریب زمین، آلودگی آب و خاک، بالا رفتن سطح آب دریاها، تخریب لایه ازن، جنگل زدایی شدید و اسیدی کردن اقیانوس ها دارند. در مقیاس جهانی، تخریب و فرسایش یکی از مهم ترین پدیده های طبیعی است که مناظر را تغییر می دهد. فرسایش خاک اثرات درون منطقه ای و برون منطقه ای فراوانی را به همراه دارد. فرسایش و هدررفت خاک معمولا در مناطق شیب دار اتفاق می افتد اما شدت وقوع آن به عامل های محیط زیستی از قبیل میزان شیب، ویژگی های زمین شناسی، وضعیت پوشش گیاهی و عوامل اقلیمی بستگی دارد که باعث افزایش آسیب پذیری یک منطقه به فرسایش می شود. یکی از مهم ترین رخساره های فرسایشی رخساره هزاردره یا بدلند است. رخساره فرسایشی هزاردره معمولا به مناطق با رسوبات سست و غیرمتراکم، پوشش گیاهی بسیار ضعیف یا فاقد پوشش گیاهی که به دلیل تراکم بالای شیارها و بریدگی ها برای کشاورزی غیرقابل استفاده است، اشاره می کند. فرسایش هزاردره بیش تر در مناطق خشک و نیمه خشک مشاهده می شود و در واقع برهم کنش بارش با مواد زمین شناسی سست بسیار مساعد ایجاد و گسترش رخساره هزاردره در مناطق خشک و نیمه خشک است. با توجه به اینکه فرسایش خاک یک فرایند بسیار پیچیده و تحت تاثیر ویژگی های سطح زمین، نوع خاک و دیگر عامل های محیط زیستی است، بررسی کمی و تهیه نقشه های حساسیت پذیری فرسایش امری بحث برانگیز است. هدف اصلی از پژوهش حاضر، تهیه نقشه حساسیت فرسایش هزاردره در حوزه آبخیز فیروزکوه با استاده از مدل نسبت فراوانی است.
مواد و روش هاحوزه آبخیز فیروزکوه به این دلیل به عنوان منطقه موردمطالعه انتخاب شد که رخساره فرسایش هزاردره مهم ترین نقش را در فرسایش خاک این حوزه به دلیل وضعیت اقلیمی، هیدرولوژیکی، توپوگرافی و کاهش پوشش گیاهی و همچنین وجود سازندهای مستعد فرسایش دارد. اولین گام در این پژوهش تهیه نقشه پراکنش رخساره های هزاردره و تعیین محل آنها روی نقشه است. این کار با استفاده از تصاویر گوگل ارث و پیمایش زمینی انجام شد. نقشه های مربوط به عوامل موثر از منابع مختلف تهیه و وارد محیط نرم افزار Arc/GIS شد. با استفاده از نقاط و خطوط ارتفاعی موجود در نقشه های توپوگرافی تهیه شده از سازمان نقشه برداری کشور، نقشه مدل رقومی ارتفاع (DEM) با اندازه پیکسل 30 متر تهیه شد. نقشه های جهت شیب، درجه شیب، انحناء سطح، شاخص رطوبت توپوگرافی (TWI) و طبقات ارتفاع با استفاده از نقشه DEM و در محیط نرم افزارهای ArcGIS10.3 و SAGA-GIS به دست آمد. نقشه زمین شناسی منطقه نیز از نقشه زمین شناسی ایران با مقیاس 1:100000 استخراج شد. نقشه های آبراهه و جاده از نقشه توپوگرافی 1:25000 استخراج شده و فاصله از این عوارض در محیط Arc/GIS10.3 محاسبه شد. نقشه کاربری اراضی حوزه آبخیز فیروزکوه با استفاده از تصاویر لندست 8 برای سال 2020 و با روش تلفیقی به دست آمد. برای تهیه نقشه مشخصات مربوط به خاک 30 نمونه خاک از عمق صفر تا 30 سانتی متری برداشت و در آزمایشگاه بررسی شد. نقشه بارش متوسط سالانه با استفاده از داده های بارش ایستگاه های هواشناسی تهیه شد. بعد از طبقه بندی نقشه های مربوط به عوامل موثر، وزن هر نقشه با استفاده از مدل نسبت فراوانی محاسبه شد. در مرحله بعد با جمع کردن وزن ها، نقشه نهایی حساسیت فرسایش هزاردره تهیه شد. منحنی ROC و سطح زیر این منحنی برای ارزیابی دقت مدل نسبت فراوانی استفاده شدند.
نتایج و بحث:
ارتباط بین فرسایش هزاردره و عوامل موثر با استفاده از مدل نسبت فراوانی بررسی شد. نتایج نشان داد که بیش ترین وزن نسبت فراوانی مربوط به طبقه ارتفاعی 1710 تا 2286 متر، بارش 400 تا 550، شیب بیش تر از 35، جهت شمال غرب، فاصله کم تر از 1150 متر از آبراهه، سازندهای مارنی، آهکی و شیل، کاربری مرتع، شیب های محدب و مقعر، طبقه رس 25 تا 33 درصد، طبقه سیلت 27 تا 35 درصد، گروه هیدرولوژیک C، عمق خاک 57 تا 120 سانتی متر، اسیدیته 7.6 تا 8.1، طبقه 6 تا 11 شاخص TWI بوده است. بررسی دقت مدل نسبت فراوانی با استفاده از منحنی ROC و سطح زیر این منحنی انجام شد. سطح زیر منحنی ROC 0.71 به دست آمد که نشان می دهد مدل نسبت فراوانی برای تهیه نقشه حساسیت فرسایش هزاردره در حوزه آبخیز فیروزکوه قابل قبول است. مدل نسبت فراوانی با وجود سادگی، به دلیل ایجاد ارتباط منطقی بین هزاردره ها و عوامل موثر بر آن نتایج قابل قبولی ارائه می کند. مطالعات دیگری ازجمله بررسی پتانسیل آب های زیرزمینی، تهیه نقشه حساسیت زمین لغزش و آسیب پذیری یک منطقه به سیلاب نیز با این مدل انجام شده و دقت آن مورد تایید قرار گرفته است.
نتیجه گیریبه دلیل شرایط توپوگرافی، اقلیمی و زمین شناسی رخساره فرسایشی هزاردره یک پدیده غالب در حوزه آبخیز فیروزکوه است. در این پژوهش نقشه حساسیت فرسایش هزاردره با استفاده از مدل نسبت فراوانی تهیه شد. ارزیابی دقت نشان داد، مدل نسبت فراوانی یک مدل مناسب برای تهیه نقشه حساسیت پذیری فرسایش هزاردره در این حوزه آبخیز است. نتایج نشان داد که حدود 50 درصد منطقه حساسیت زیاد و خیلی زیاد به وقوع فرسایش هزاردره دارد، بنابراین توجه به این پدیده و تهیه نقشه حساسیت پذیری آن امری ضروری است.
کلیدواژگان: توپوگرافی، سازند، منحنی ROC، نقشه حساسیت پذیری، نسبت فراوانی -
صفحات 586-599مقدمه
بندهای اصلاحی، سازه های ساده و نسبتا کم هزینه هستند که به دلیل عدم نیاز به مصالح و تکنولوژی خاص، به طور گسترده ای جهت کنترل رسوب در حوزه های آبخیز مورد استفاده قرار می گیرند. این نوع بندها بیش ترین حجم عملیات اصلاحی آبخیزداری را در ایران به خود اختصاص می دهند. لذا، با توجه به فراوانی احداث و در نتیجه هزینه ساخت، بررسی عملکرد آنها در حوزه های آبخیز جهت شناسایی نقاط قوت و ضعف آنها ضروری است. ارزیابی تله اندازی رسوب بندهای اصلاحی و انتخاب درست شاخص های اثرگذار بر عملکرد رسوب گیری آنها هدف اصلی این پژوهش است.
مواد و روش هادر این پژوهش، ارزیابی بندهای اصلاحی از منظر عملکرد رسوب گیری در حوزه آبخیز نهضت آباد در شهرستان کهگیلویه مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور بعد از تعیین شاخص های مرتبط با حجم رسوبات نهشته شده در پشت 11 بند اصلاحی منتخب و محاسبه حجم آنها، میزان رسوب گیری ابتدا اندازه گیری و سپس با محاسبه سه ضریب تله اندازی رسوب متفاوت برآورده شده است. درنهایت، هم با محاسبه نسبت تحویل رسوب، تولید رسوب اندازه گیری شده و برآورده شده به تلفات خاک معادل آن در سطح زیرحوضه های بالادست بندهای اصلاحی تبدیل شد.
نتایج و بحث:
نتایج نشان داد که میزان تولید رسوب ویژه اندازه گیری شده در زیرحوضه های بالادست بندهای اصلاحی از 0.001 تا 1.80 و به طور میانگین 0.13 تن در هکتار در سال است. با در نظر گرفتن نسبت تحویل رسوب که از 18 تا 51 درصد برای بندهای اصلاحی منتخب متغیر بوده، این میزان تولید رسوب معادل 0.01 تا 2.1 و به طور میانگین 0.3 تن در هکتار در سال تلفات خاک در سطح زیرحوضه های بالادست بندهای اصلاحی است که در مقایسه با اعداد و ارقام ارائه شده برای متوسط تلفات خاک در اغلب حوزه های آبخیز ایران عدد بسیار کمی است. با در نظر گرفتن ضرایب مختلف تله اندازی رسوب، مقادیر میانگین برآورد شده تولید رسوب ویژه برای زیرحوضه های بالادست بندهای اصلاحی 2.88، 7.46 و 0.87 تن در هکتار در سال متغیر است که این میزان رسوبات به ترتیب معادل 9.41، 30.5، 3.49 تن در هکتار در سال تلفات خاک است که در مقایسه با میزان متوسط تلفات خاک حوزه های آبخیز ایران، اعداد معقول تر و منطقی تری به نظر می آیند.
نتیجه گیریبا توجه به عوامل موثر بر ضریب تله انداری رسوب، می توان گفت که اگر بندهای اصلاحی در نقطه ای از آبراهه احداث شوند که نسبت ظرفیت ذخیره مخزن بند به مساحت زیرحوزه آبخیز بالادست بندها بیشتر باشد، ضریب تله اندازی رسوب در بندها افزایش یافته که به لحاظ کارایی رسوب گیری مطلوب تر است. با بررسی مقدار ضرایب تله اندازی رسوب در بندهای اصلاحی مورد بررسی در حوزه آبخیز نهضت آباد که نسبتا کم هستند، می توان گفت که یکی از دلایل کم بودن ضرایب، کاهش نسبت ظرفیت ذخیره مخزن بند به مساحت حوزه آبخیز بالادست آنها است. لذا، چنانچه اصول علمی در انتخاب صحیح پارامترهای موثر بر رسوب گیری بندهای اصلاحی رعایت نشود، اجرای چنین پروژه هایی اثربخشی لازم و کافی را ندارد، ضمن اینکه رسوب اندازه گیری شده در این بندها و تلفات خاک معادل آن مبنایی برای اجرای سایر اقدامات آبخیزداری در حوزه های آبخیز است و چنانچه دقیق نباشد، می تواند منجر به عدم اثر بخشی این اقدامات و محاسبات نادرست شود.
کلیدواژگان: اقدامات آبخیزداری، تلفات خاک، تولید رسوب، حوزه آبخیز، کارایی رسوب گیری
-
Pages 469-481Introduction
Climatic changes and human activities are among the key factors influencing river flow. Determining the contributions of climate change and human activities is essential for the sustainable management of water resources. Climate change is associated with variations in temperature and precipitation, leading to changes in the spatial and temporal distribution patterns of rainfall. Human activities, both directly and indirectly, affect water resources. The rational use of water resources, including runoff, is therefore critical. This study aims to quantify the contributions of climate change and human activities to runoff variations in the Qazvin Plain salt marsh.
Materials and methodsThe Qazvin Plain, covering approximately 450,000 hectares, is located between longitudes 49°25′ to 50°35′ E and latitudes 35°25′ to 36°25′ N in Iran. In this research, the Mann-Kendall test was applied to analyze the trends in annual precipitation, runoff, air temperature, and potential evapotranspiration during the period 1990–2020. The Pettitt test and the double mass curve method for precipitation-runoff analysis were used to identify the change point in runoff values. Finally, hydrological sensitivity analysis based on the Budyko-Zhang hypothesis was employed to determine the respective contributions of human activities and climate change to runoff variations.
Results and discussionThe results of the Mann-Kendall test revealed a significant decreasing trend in runoff at a 0.01 significance level. Conversely, the average annual temperature and potential evapotranspiration exhibited significant increasing trends at the same significance level. Despite a reduction in average annual precipitation at the basin level, no statistically significant trend was observed for rainfall. The results of the Pettitt test and the cumulative precipitation-runoff curve identified 1996 (1375 in the Persian calendar) as the change point in the annual runoff series. Using hydrological sensitivity analysis based on the Budyko-Zhang hypothesis, the contributions of climate change and human activities to runoff variations were quantified as -0.21 mm (-161.2%) and 0.08 mm (61.2%), respectively.
ConclusionsTrend analysis in the study area demonstrated a decreasing trend in runoff and an increasing trend in average annual temperature and potential evapotranspiration. Runoff values in Shorezar identified 1996 as the change point in the time series. According to the Budyko-Zhang method, climate change has contributed to a decrease in runoff, while human activities have increased the water level in the salt marsh.
Keywords: Climate Change, Breaking Point, Human Activities, Budiyko's Hypothesis, Qazvin Plain Salt Marsh -
Pages 482-499Introduction
Climate is a complex system that is changing primarily due to the increase in greenhouse gases. To study the effects of climate change on agricultural, hydrological, and environmental systems, general circulation models (GCMs) are used to simulate climate variables. These models, based on approved Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) scenarios, enable the modeling of climate parameters over extended periods. Globally, various centers and models simulate future climatic conditions using different emission scenarios, physical structures, and computational approaches. The simulations from CMIP6 GCMs form the foundation for many IPCC conclusions regarding future climate changes. These data are utilized directly or after downscaling to evaluate local and regional climate changes (IPCC, 2021). This study analyzes and predicts trends in precipitation and minimum and maximum temperatures in East Azerbaijan Province under climate change conditions from 2021 to 2100.
Materials and methodsThis study aims to investigate precipitation and minimum and maximum temperatures and their trends from 2021 to 2100 across stations in Tabriz, Ahar, Jolfa, Maragheh, and Miyaneh. Data from 12 CMIP6 models (ACCESS-CM2, BCC-CSM2-MR, CESM2, CNRM-CM6-1, CanESM5, MIROC6, MRI-ESM2-0, IPSL-CM6A-LR, GISS-E2-1-G, HadGEM3-GC31-LL, NESM3, and NorESM2-MM) were used under three Shared Socioeconomic Pathways (SSP1-2.6, SSP2-4.5, and SSP5-8.5). The Kling-Gupta Efficiency (KGE) method was applied to identify the best models for simulating precipitation and temperature by comparing historical model data (1989–2018) with observed data from selected stations. Bias correction of model outputs was then used to forecast climate variables under the SSP scenarios. Finally, the mean time series of precipitation and minimum and maximum temperatures for the future period were compared with historical data to quantify changes over the 80-year horizon (2021–2100) for East Azerbaijan Province.
Results and discussionThe performance of 12 CMIP6 climate models was evaluated for generating past and present climate data (1989–2018). Based on uncertainty analysis, the BCC-CSM2-MR and MIROC6 models were identified as the best for simulating precipitation and temperature. These models were used, with bias correction, to predict precipitation and minimum and maximum temperatures for the future period (2021–2100) under optimistic, moderate, and pessimistic scenarios for East Azerbaijan Province. The results revealed that in all scenarios, annual temperatures are projected to increase while annual precipitation will decrease. Annual maximum temperatures across the selected stations are expected to increase by 0.57–6.41°C, while annual minimum temperatures will rise by 0.46–4.89°C. Precipitation is projected to decrease by 2.3% to 9.18%. The highest temperature increase and precipitation decrease are expected at Jolfa and Tabriz stations, respectively.
ConclusionsThis study demonstrates that CMIP6 models effectively simulate future climate parameters and align well with historical climate data for East Azerbaijan Province. The high accuracy of these simulations makes them suitable for forecasting future climatic conditions and facilitating macro-level management strategies. Such strategies can enhance resource productivity, particularly in water resource management, to address the challenges posed by climate change.
Keywords: BCC-CSM2-MR Model, Climate Change, MIROC6 Model, Rainfall, SSP Emission Scenario -
Pages 500-522Introduction
The Goijeh Bel basin, with extensive outcrops of igneous, metamorphic, and sedimentary formations and adequate rainfall (342.2 mm annual precipitation), has significant potential for storing and transferring groundwater through fractured media. These hard formation units, located in elevated areas, can supply drinking water to Ahar city without the need for pumping stations. Most springs in the basin originate from hard formations, with their concentration in the center and north indicating the development of aquifers in these units. Overextraction of groundwater through wells and the limitation of alluvial resources have shifted water resource management toward utilizing hard formation water sources. This study investigates the quantity and quality of groundwater resources in the Goijeh Bel basin to identify methods for sustainable water management and assess their suitability as an emergency drinking water source for Ahar city.
Materials and methodsThe study area is located 10 km southwest of Ahar city within the Aharchai River basin, which ultimately joins the Aras River. Remote sensing and GIS techniques, including the Analytic Hierarchy Process (AHP), Weighted Overlay, and Ordered Weighted Averaging (OWA) methods, were used for data analysis. Landsat 8 satellite images were processed to generate raster maps for the Normalized Difference Humidity Index (NDHI) and Normalized Difference Vegetation Index (NDVI). In the AHP method, criteria were ranked and compared pairwise, with weights assigned based on their importance. These weighted layers were overlaid to create a groundwater potential map. Fieldwork involved sampling five groundwater sources and Goijeh Bel River water, followed by hydrochemical analysis of eight major ions (Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Cl⁻, CO₃²⁻, HCO₃⁻, SO₄²⁻), TDS, pH, SAR, %Na, and TH. Electrical conductivity (EC), dissolved solutes, and chloride ion concentrations were assessed to evaluate groundwater quality for drinking and agricultural purposes. Meteorological data from Ahar’s synoptic station over the past 20 years were also analyzed. The spatial distribution of springs was used to validate groundwater potential maps.
Results and discussionUsing AHP, Weighted Overlay, and OWA methods, groundwater potential maps were generated based on lithology, line density, elevation, humidity index, slope, drainage density, aspect, and vegetation index. The OWA method showed the highest agreement with spring locations, with approximately 50% of springs situated in areas of medium to high groundwater potential. Qualitative analysis revealed an increase in salinity and EC from upstream to downstream, with EC values ranging from 310 to 1,444 µS/cm. Chloride ion concentrations followed a similar pattern, suggesting a dominant role of sodium and chloride in groundwater salinity. Schuler’s diagram indicated that most groundwater in the basin is suitable for drinking due to the absence of pollutant formations such as salt, clay, or marl. These findings align with studies on hard and karst formations in western Urmia, which also report good-quality groundwater.
ConclusionsThe southwestern part of the basin exhibits high groundwater potential. Validation of groundwater potential maps using spring locations confirmed the reliability of the OWA method. The groundwater quality assessment demonstrated increasing salinity toward the basin outlet, but most groundwater remains suitable for drinking. Watershed operations, such as biological measures or flood and sediment control structures, can enhance infiltration and aquifer recharge in the hard formations. To quantify aquifer potential and estimate extractable water volumes, geophysical surveys and exploratory drilling in high-potential areas are recommended.
Keywords: Alluvial Resources, Groundwater, Infiltration, OWA, Potential Assessment -
Pages 523-536Introduction
One of the key challenges in rehabilitating degraded lands in arid areas is ensuring adequate moisture to enhance biomass production. This water supply must be achieved without further straining the already limited water resources or causing social conflicts in the region. Utilizing runoff from rainfall and creating water storage systems is an effective method for restoring and improving pastures, particularly in desert and dry regions. This study aims to evaluate the impact of pitting on the restoration of native vegetation in degraded lands and dust emission hotspots in southern Khuzestan province, specifically in Bandar Mahshahr city.
Materials and methodsThe transect-quadrat method was employed to investigate changes in vegetation cover. Two transects were randomly established in opposite directions and perpendicular to the rows of pitting within the study area. Each transect included 15 plots, resulting in a total of 30 plots in pitting areas and 30 plots in the control area (between the pitting rows). Canopy cover and plant species were measured in all plots. Additionally, vegetation richness and diversity indices were calculated using PAST software. To examine the impact of pitting on soil properties, 60 soil samples were collected from pitting and control areas at three depths: 0–30 cm, 30–60 cm, and 60–90 cm. Laboratory analyses were conducted to measure organic carbon, salinity, and moisture. An unpaired t-test, following a normality test, was used to assess significant differences in vegetation cover and soil characteristics between pitting and control areas.
Results and discussionThe results revealed that species density in pitting areas increased by 81%, canopy cover by 14 times, the Shannon diversity index by 82%, and the Simpson diversity index by 67%, compared to control areas. Conversely, the dominance index decreased by approximately 60%. In terms of soil conditions, salinity decreased across all three depths, while moisture significantly increased at a depth of 60–90 cm. Furthermore, organic carbon content increased by 40% at a depth of 0–30 cm.
ConclusionsThe implementation of pitting has successfully restored native vegetation and improved soil conditions by enhancing moisture storage. Field observations indicate that pitting not only facilitates desert restoration by reintroducing and establishing valuable native species but also enhances soil quality. This approach demonstrates the potential of pitting to act as a critical link between various ecosystem components, promoting ecological balance and sustainability.
Keywords: Diversity, Iran, Khouzestan, Pitting, Richness, Shannon, Simpson -
Pages 537-549Introduction
In the context of climate change and global warming, the comprehensive management and productivity of water resources become increasingly important. Accurate measurement of existing water resources forms a critical foundation for effective water resource management. Precise measurements enable better and more fundamental planning. Surface water, particularly flood-generated water in large and small watersheds, plays a significant role in Iran's water resources. A major challenge in the country's water resource management is the lack of sufficient runoff data, especially for smaller watersheds. The use of hydrometric devices for stable water level measurements can substantially address this issue, improving the collection of surface and groundwater data. Several methods have been developed for water level measurement, which can be categorized as contact or non-contact methods, depending on whether the sensor interacts directly with the water. These methods may record data either automatically or manually. Selecting the appropriate method depends on specific conditions, such as the range of liquid level changes, the physical properties of the liquid (e.g., density, cleanliness, vapor or particle content, corrosiveness), process temperature and pressure, chemical composition, and environmental factors like moisture.
Materials and methodsNon-contact methods offer significant advantages, including independence from fluid type and non-interaction with the fluid itself. Among these methods are image processing using cameras, ultrasonic sensors, infrared sensors, and laser-based techniques. This research investigates the efficiency of the Sharp infrared module model GP2Y0A02YK0F in measuring water level changes in both laboratory and natural environments. The module includes a distance measurement sensor consisting of a Position Sensitive Detector (PSD), Infrared Emitting Diode (IRED), and a signal processing circuit. It operates within a voltage range of 4.5 to 5 volts and a temperature range of -10 to +60 °C. The analog output of this module corresponds to the measured distance, producing values between 0 and 1023. When an object moves closer to the sensor, the output approaches 0, and as the object moves farther away, the output increases toward 1023. Data calibration is required to relate sensor readings to actual values. The sensor's measurement range is 20–150 cm, utilizing infrared light for distance detection. To evaluate its performance, a low-power data logger suitable for watershed environments was employed. Since the method requires a non-reflective surface, it was combined with a traditional float-based method. The mechanical setup includes a polyethylene tube housing the sensor, enclosed within a metal body to resist flood conditions. Laboratory experiments involved measuring water level changes across 10 stages, where sensor data (independent variable) and actual water level values (dependent variable) were collected. Polynomial fitting (first to fourth degree) was applied to establish relationships between variables. Additionally, 30% of the data was reserved for model validation.
Results and discussionAn inverse relationship between sensor readings and actual distances was evident: sensor output values decreased as distance increased. The correlation coefficients (R) for one- to four-term polynomial fits were close to one, indicating a strong alignment between sensor data and actual measurements. The RMSE ranged from 2.16 to 1.89 cm, improving with higher-degree polynomials. In laboratory conditions, the sensor estimated water level changes with a 2 cm error, which was reduced to 1.34 cm by increasing the minimum measurement range to 30 cm. Given its affordability, this sensor is suitable for applications where high precision is unnecessary. For higher accuracy, alternative sensors should be considered. However, in flood environments, issues such as the obstruction and adhesion of floating materials in the tube pose challenges, making this method unsuitable for flood channel measurements. Incorporating additional sensors, such as pressure or ultrasonic sensors, could enhance the device's capabilities.
ConclusionsVarious methods have been developed for measuring water level changes. The selection of a method depends on environmental conditions, accuracy requirements, and cost considerations. Given the lack of extensive water level and flow measurement networks in Iran's watersheds, the approach proposed in this research can significantly contribute to water resource management. However, the reliance on floating components within the tube is a critical limitation, as flood-induced sediment can hinder float movement over time. Future research should focus on methods that eliminate the need for floating parts, thereby overcoming these limitations. Additionally, the results of other measurement techniques will be explored in subsequent studies.
Keywords: Data Logger, Flood, Sensor, Ultrasonic, Water Level Measurement -
Pages 550-570Introduction
Climate change is one of the most important challenges that affects natural ecosystems and different aspects of human life. The effects of global warming on the hydrology and water cycle in nature are very serious, and knowing these effects quantitatively creates more preparation to deal with its consequences. It is necessary to evaluate these changes in order to reduce their effects on the basin and formulate a suitable strategy to minimize their adverse effects. This study uses a combined model of SDSM and SWAT to investigate the effects of climate change on the amount of runoff and sediment in Karganrood watershed in Gilan province in Iran. The water measuring station (Mashin Khaneh) is located inside this basin and has a long statistical history. Also, the least amount of land use changes has taken place in this basin, which can better show the results of revealing climate changes on the amount of runoff and sediment.
materials and methodsIn order to investigate the consequences of climate change on runoff and sediment, SWAT hydrological model was used. The SWAT model was calibrated and validated by the SUFI-2 algorithm by improving the simulation results of discharge flow and basin sediment. After the implementation of SWAT model, 109 hydrological response units (HRU) were extracted in five sub-basins. After 500 steps of simulation, finally 22 parameters in runoff production and 6 parameters in sediment production of Karganrood watershed were identified as effective parameters. Then, according to the values obtained from NS, R² and RMSE evaluation criteria, it was found that CanESM5 climate model has better accuracy and efficiency than MPI-ESM1.2-HR and NorESM2-MM climate models. By introducing the time series of daily average precipitation and temperature resulting from the output of the CanESM5 climate model and using the SDSM downscaling model, the runoff and sedimentation of the Karganrood basin on a monthly basis at the Mashin Khaneh hydrometric station in the periods of 2026-2050, 2075-2051 and 2100- 2076 for two scenarios SSP2-4.5 and SSP5-8.5. Simulated.
Results and discussionAccording to the values obtained from NS, R² and RMSE evaluation criteria, it was found that CanESM5 climate model has better accuracy and efficiency than MPI-ESM1.2-HR and NorESM2-MM climate models. The results of the CanESM5 model indicate that precipitation, maximum and minimum temperature will decrease in all future periods based on SSP2-4.5. Also, the examination of CanESM5 model results in connection with SSP5-8.5 shows that precipitation will decrease in all future periods and the maximum temperature will increase in the period of 2051-2075 and 2076-2100. Also, the results of climate data in all three climate models and in both scenarios SSP2-4.5 and SSP5-8.5 showed that the period of 2076-2100 will be drier and warmer than other periods. In order to investigate the consequences of climate change on runoff and sediment using the SWAT hydrological model and by introducing the time series of average daily precipitation and temperature from the output of the CanESM5 climate model and using the SDSM downscaling model, the runoff and sediment of the Karganrood basin on a monthly basis at the station Car house hydrometry in the periods 2050-2026, 2051-2075 and 2076-2100 for two scenarios SSP2-4.5 and SSP5-8.5. Simulated. The results of the SWAT model showed that the runoff changes for the SSP2-4.5 and SSP5-8.5 scenarios will decrease and the sediment changes will increase in all future periods.
ConclusionUsing the output data of the CanESM5 climate model related to the sixth report and under the SSP2-4.5 and SSP5-8.5 scenarios and using the SWAT model, the amount of runoff and sediment in three time periods of the near future (2026-2050), medium (2051- 2075) and period (2076-2100) was carried out. The amount of sediment at the exit point of the Mashin Khaneh water measuring station showed an increasing trend. Also, the results showed that the observed stream flow limit does not match with the SSP2-4.5 and SSP5-8.5 scenarios in the future periods, but the observed sedimentation is compatible with the future periods. The data of the SSP2-4.5 scenario showed that discharge will decrease in all periods and sediment will increase in all future periods. The largest changes in discharge are related to the future period of 2076-2100 and amount to -56.7 percent, and the lowest number of changes in discharge are related to the future period of 2026-2050 and amount to -48.5 percent. The highest sediment changes are related to the future period of 2051-2075 and amount to 54.3% and the lowest amount of sediment changes are related to the future period of 2026-2050 and amount to 5.12%. Also, the results of the SWAT model based on the data of the SSP5-8.5 scenario showed that discharge will decrease in all periods and sediment will increase in all future periods. The largest changes in the flow rate are related to the future period of 2076-2100 and amount to -56% and the lowest number of changes in the flow rate are related to the future period of 2026-2050 and amount to -52.8%. The highest sediment changes are related to the future period of 2076-2100 and amount to 113.27% and the lowest amount of sediment changes are related to the future period of 2026-2050 and amount to 29%. It seems that the decrease in rainfall in the coming periods will cause a decrease in vegetation, especially in late summer and early autumn and with the melting of the remaining snow in the highlands due to the increase in temperature; The amount of produced runoff increases, which will increase the sediment produced in the basin.
Keywords: Karganrood Watershed, Precipitation, SDSM, SWAT, Temperature -
Pages 571-585Introduction
Human activities are at the core of global environmental change and Humans play a key role in global warming, land degradation, air and water pollution, rising sea levels, eroding the ozone layer, extensive deforestation, and acidification of the oceans. Soil erosion and degradation is a natural phenomenon altering the relief of the landscape. Erosion is often capable of causing several on-site and off-site impacts. Erosion and soil loss are common in hilly areas, but their severity will vary depending on the geoenvironmental factors including, Steep sloping, geological characteristics, vegetation and climatic factors making it more vulnerable to erosion. One of he most important kind of erosion is badland erosion. The term of badlands currently refers to areas of unconsolidated sediment with little or no vegetation, which are useless for agriculture because of their intensely dissected landscape. Badland erosion is observed mostly in arid and semi-arid regions, and the interaction of precipitation with geological materials is responsible for the development of badlands in arid and semi-arid regions. Because soil erosion is a complicated process that is influenced by the properties of the land surface and the soil as well as by environmental factors, quantitatively accurate forecasts of soil erosion and susceptibility mapping are challenging. The main goal of this research is to map badland erosion suscepibility in Firozkuh watershed using frequency ratio model.
Materials and methodsFirozkuh watershed was selected as study area because in this watershed, badlands are the most important contributors to soil erosion because of the condition of climatic, hydrologic, topographic, and reduced vegetation conditions, and as well as presence of susceptible soil and geology formations in this region. The first step in this research is to prepare distribution map of the badlands and determine their location on the map. This was done using Google Earth imagery and field surveys. The maps of condiioning factors were prepared from different sources and entered into the GIS environment. Digital Elevation Model (DEM) map with the cellsize of 30 meter was prepared using the elevation points and lines in the topographic maps prepared by the National Cartography Center of Iran. Slope aspect, slope degree, plan curvature, TWI and elevation classes maps was creaed using DEM map in ArcGIS10.3 and SAGA-GIS environment. The geology map of the watershed was extracted from the geologic map of Iran with the scale of 1:100000. River and road maps were extracted from 1:25000 topographic map and the distance from these features was calculated in ArcGIS10.3 environment. The land use of Firozkuh watershed was created from LANDSAT 8 images of year 2020 using a synthetic method. To map soil characteristics, 30 samples were taken from depth of 0-30 centimeter and analyzed in the laboratory. Aaverage annual rainfall map was developed using rainfall data from meteorological stations. After classifying conditioning factors maps, the weight of each map was calculated using the frequency ration model. In the next step, by combining the weights, the final badland erosion susceptibility map was prepared. The ROC curve and the area under the curve were used to assess the accuracy of the frequency ratio models.
Results and discussionThe relationship between badland erosion and conditioning factors was investigated using the frequency ratio model. The results showed that the highest weight of the frequency ratio is related to the elevation class of 1710 to 2286 meters, rainfall 400 to 550, slope more than 35, northwest aspect, distance less than 1150 meters from drainage network, marl, limestone and shale formations, ranglands, Convex and concave slopes, clay 25 to 33%, silt 27 to 35%, hydrological group C, soil depth 57 to 120 cm, pH 7.6 to 1.8, TWI class 6 to 11. Accuracy assessmen of the freency ratio model was done using ROC and area under this curve. The area under the ROC curve was 0.71 that showed frequency ratio model is acceptable for badland erosion susceptibility mapping in the Firozkuh watershed. Despite its simplicity, the freqency ratio model provides acceptable results due to the creation of a logical connection between the badlands and conditioning factors. Other studies, including investigating the potential of underground water, landslide susceptibility maping, and the vulnerability to floods, have also been conducted with this model, and its accuracy has been confirmed.
ConclusionsBecause of topographical, climatic and geological conditions, the badland erosion is a dominant phenomenon in the Firozkuh watershed. In this research, badland erosion susceptibility map was prepared using the frequency ratio model. Accuracy assessment showed that frequency ratio is a suitable model for badland erosion susceptibility maping in this watershed. The results showed that about 50% of this region has high and very high susceptibility to the badland erosion, so it is necessary to pay attention to this phenomenon and prepare a susceptibility map.
Keywords: Formation, Freqency Ratio, ROC Curve, Susceptibility Map, Topography -
Pages 586-599Introduction
Check dams are simple and relatively low-cost structures that are widely used to control sedimentation in watersheds due to the lack of special materials and technology. These types of dams have the largest amount of watershed improvement operations in Iran. Therefore, considering the frequency of construction and as a result the cost of construction, it is necessary to investigate their performance in watersheds to identify their strengths and weaknesses. Evaluation of sediment trapping of check dams and correct selection of parameters affecting their sedimentation performance is the main goal of this research.
Materials and methodsIn this research, the evaluation of check dams from the perspective of sedimentation performance in the Nehzatabad watershed in Kohgiluyeh county has been investigated. For this purpose, after determining the parameters related to the volume of sediments deposited behind 11 selected check dams and calculating their volume, the amount of sediment yield was first measured and then estimated by calculating three different sediment trapping coefficients. Finally, by calculating the sediment delivery ratio, the measured and estimated sediment yield was converted into its equivalent soil loss on the surface in the upstream sub-watershed of the check dams.
Results and discussionThe results showed that the amount of specific sediment yield measured in check dams is from 0.001 to 1.08 and on average 0.13 tons per hectare per year. Considering the ratio of sediment delivery, which varied from 18 to 51 percent for selected dams, this amount of sediment yield is equivalent to 0.01 to 2.1 and an average of 0.3 tons per hectare per year of soil loss in the upstream sub-watersheds of check dams, which is a very small number compared to the figures presented for the average soil loss in most of Iran's watersheds. Taking into account different coefficients of sediment trapping, the estimated average values for specific sediment yield in check dams are 2.88, 7.46 and 0.87 tons per hectare per year, which are equivalent to 9.41, 30.5, 3.49 tons per hectare per year of soil loss respectively, which compared to the average amount of soil erosion in Iran's watersheds, seem more reasonable and logical numbers.
ConclusionsConsidering the factors affecting the sediment trapping coefficient, it can be said that if check dams are built at a point in the waterway where the ratio of the storage capacity of the dam reservoir to the area of the sub-watershed upstream of the dams is higher, the sediment trapping coefficient in the dams will increase, which it is more favorable in terms of sedimentation efficiency. By examining the amount of sediment trapping coefficients in the investigated check dams in the Nehzatabad watershed, which are relatively low, it can be said that one of the reasons for the low coefficients is the reduction in the ratio of the storage capacity of the dam reservoir to the area of their upstream watershed. Therefore, if the scientific principles are not observed in the correct selection of the effective parameters for the placement of check dams, the implementation of such projects does not have the necessary and sufficient effectiveness, while the sediment measured in these dams and the soil erosion equivalent to it are a basis for the implementation of other watershed management measures are in watershed areas and if they are not accurate, It can lead to ineffectiveness of these measures and incorrect calculations.
Keywords: Sediment Trap Efficiency, Sediment Yield, Soil Loss, Watershed, Watershed Measures
©2000-2025 magiran.com All Rights Reserved.