هیدروژئومورفولوژی

استخراج پهنه آبی در بخش های غربی افغانستان از طریق تصاویر سنجش از دور راهی کارآمد برای پایش منابع آب و تاثیر آن بر منابع آبی شرق ایران به خصوص چاه نیمه های سیستان و بلوچستان به شمار می آید. در این تحقیق از سنجنده OLI ماهواره لندست ۸ و سنجنده TM ماهواره لندست 5، شاخص های طیفی تفاوت نرمال شده آب (NDWI)، شاخص اصلاح شده تفاوت نرمال شده آب (MNDWI)، شاخص تفاوت نرمال شده رطوبت (NDMI)، شاخص استخراج خودکار آب (AWEI)، شاخص جدید آب (NWI)، و شاخص نسبت آب (WRI) برای استخراج پهنه های آبی استفاده شده است. مقادیر حاصل از تمامی شاخص ها به نتایج مشابهی دست یافته اند. پهنه سد ارغنداب در بدترین حالت تنها 44/2 کیلومتر مربع کاهش یافته و شاخص NDMI نشان از افزایش 65/0 کیلومتر مربعی در منابع رطوبتی این سد داشته است. لیکن سطح چاه نیمه های جنوب زابل از 94/55 کیلومتر مربع به 82/17 کیلومتر مربع کاهش یافته که کاهشی معادل 12/38 کیلومتر مربع را نشان می دهد. این امر نشان از کاهش شدید سطح چاه نیمه ها دارد. این امر باعث ساطع شدن دمای بیشتر در مناطق خشک شده گردیده است. لیکن دمای حداقل از 47/17 درجه به 87/11 درجه سانتیگراد کاهش یافته که کاهشی معادل 95/1 درجه سانتیگراد را تجربه کرده است. شاخص LST با تمامی شاخص ها دارای همبستگی منفی بوده و بیشترین همبستگی مربوط به شاخص NWI به میزان 941/0- در سال 1994بوده است. کمترین میزان همبستگی نیز به میزان 65/0- مربوط به شاخص NDMI به دست آمد.

حوضه آبریز آذرشهرچای واقع در دامنه غربی توده کوهستانی سهند از اتصال شاخاب های متعدد که در دره های عمیقی جاری هستند، تشکیل می شود و همه ساله در فصل بهار با شروع بارش ها، شاهد رخداد سیل در این دره ها می باشد. هدف از این پژوهش ارزیابی عملکرد تابع شواهد وزنی(WOE) برای تهیه نقشه حساسیت سیل حوضه آبریز آذرشهرچای می باشد. جهت دسترسی به هدف مذکور، ابتدا موقعیت 82 نقطه سیل گیر با استفاده از تصاویر ماهواره ای Landsat8 سنجنده OLI بر اساس سیل فروردین ماه 1396 تهیه، به صورت تصادفی به دو گروه 70درصد (57 نقطه سیل گیر) برای داده های آموزشی و 30 درصدی (25 نقطه سیل گیر) برای داده های اعتبار سنجی استفاده شد. سپس 14 فاکتور موثر در وقوع سیل ارتفاع، شیب، جهت شیب، انحنای شیب، فاصله از آبراهه، فاصله از جاده، تراکم رودخانه،TWI ( شاخص رطوبت توپوگرافی)، شاخص قدرت آبراهه ، لیتولوژی، جنس خاک، بارش و NDVI در محیط نرم افزاری Arc Map و کاربری اراضی در محیط نرم افزاری ENVI5.3 آنالیز و موقعیت نقاط سیل گیر در هر 14 فاکتور بررسی و جهت اعتبار سنجی و صحت نتایج به دست آمده از منحنی مشخصه عملیاتی ROC استفاده شد. نتایج پژوهش بیانگر قرار گیری 19.56 درصد از حوضه در کلاس حساسیت خیلی بالا، 19.18درصد در حساسیت بالا، 24.61درصد در کلاس متوسط، 21.94درصد در کلاس کم و 14.68 درصد در کلاس خیلی کم از لحاظ آسیب پذیری سیل قرار دارد.

مسائل حوضه های آبریز و منابع آب آنها، برنامه ریزی جامع و مدیریت یکپارچه را در این سیستم باز طبیعی می طلبد که ضروری است در اولویت طرح های ملی و منطقه ای جهت نیل به اهداف توسعه پایدار، مدیریت ریسک و بحران سیل و رفع مسائل کم آبی قرار گیرد. هدف از این پژوهش ارزیابی و تحلیل سیستماتیک مولفه های هیدروژئومورفومتری حوضه آبخیز بسطام، برای شناخت مسائل محیطی، سیل خیزی و فرسایش است. در این رأستا پارامترهای توزیع ارتفاعی، ارتفاع متوسط، منحنی های آلتی متری و هیپسومتری، شیب، جهت شیب، رتبه بندی آبراهه، نسبت انشعاب، تراکم زهکشی، حریم آبراهه، طول آبراهه اصلی، زمان تمرکز، محیط، مساحت، شکل حوضه، ضریب گراویلیوس و مستطیل معادل مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد حوضه مطالعاتی با ارتفاع متوسط 341/2085 متر و شیب متوسط 788/21 درصد، یک حوضه بالغ و نسبتاً هموار بوده و دامنه های بالادست آن در ارتفاعات بیش از 2100 متر به علت جوانی ناهمواری ها در معرض فرشایش کاوشی قرار دارد. حداکثر گستردگی وسعت حوضه با 53/24 درصد متعلق به دامنه های روبه جنوب شرق است. شکل حوضه شبیه مستطیل با طول 842/91 و عرض 175/19 کیلومتر است که قابلیت سیل خیزی متوسط تا اندک دارد. مولفه های نسبت انشعاب 528/3، تراکم زهکشی 2985/0 و ضریب فشردگی 09352/0 نشان از سیل خیزی اندک تا متوسط این حوضه دارد. زمان تمرکز آن نیز در آبراهه اصلی با طول 675/62 کیلومتر برابر با 066/6 ساعت است که حداکثر سیلاب را با بارش های 6 ساعته دارد. در صورتی که حوضه مزبور دارای بیلان آبی مثبت باشد مکان مناسبی برای احداث تاسیسات هیدرولوژیکی و ذخیره آب در بالادست محسوب می شود.

در هیدرولوژی، فرآیند بارش - رواناب یکی از پیچیده ترین پدیده های غیرخطی است. پیش بینی رواناب در حوضه های فاقد آمار یکی از چالش ها در مدیریت منابع آب است. در این مطالعه کارایی مدل های یکپارچه هیدرولوژیک و روش های یادگیری ماشین در شبیه سازی دبی روزانه و ماهانه در حوضه آبخیز کبکیان که یکی از مهم ترین سرشاخه های رودخانه کارون است، بررسی شد. مدل های هیدرولوژیک یکپارچه AWBM، Sacramento، SIMHYD، SMAR و TANK و الگوریتم های مختلف روش درخت تصمیم، شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیون بردار پشتیبان برای شبیه سازی دبی روزانه و ماهانه حوضه استفاده شد. سری های ماهانه و روزانه بارش، تبخیر و تعرق پتانسیل و دبی در دوره آماری 1401-1350 برای این منظور استفاده شدند. برای ارزیابی کارایی مدل ها نیز از ضرایب کارایی R2 ، NS و RMSE به کار گرفته شد. نتایج نشان داد که مدل های SMAR و AWBM بهترین کارایی را در شبیه سازی دبی روزانه در حوضه آبخیز کبکیان در مقایسه با سایر مدل های هیدرولوژیک استفاده شده داشته اند و مقادیر ضریب نش ساتکلیف این دو مدل در مرحله صحت سنجی به ترتیب 79/0 و 78/0 بوده که نشان از کارایی بسیار خوب این مدل ها در شبیه سازی دبی روزانه دارد. در سری های ماهانه نیز مدل های SMAR و AWBM با ضریب نش ساتکلیف به ترتیب 71/0 و 72/0 و ضریب تبیین 79/0 و 79/0 کارایی خوب داشته اند. در روش های یادگیری ماشین در مقیاس روزانه، روش درخت تصمیم با الگوریتم جنگل تصادفی با ضریب تبیین 61/0 بهترین کارایی را در شبیه سازی دبی داشته است. در شبیه سازی دبی ماهانه، الگوریتم جنگل تصادفی با ضریب تبیین 93/0 کارایی خیلی خوبی داشته است.

وقوع دوره های کم آبی و پرآبی در حوضه ها جزئی از رژیم رودخانه است. وقوع تغییرات جریان رودخانه و تشدید آن در سال های اخیر بر تولید و بهره برداری از جریان رودخانه ها و مدیریت آب تاثیر گذاشته است و مطالعه آن دارای اهمیت است. ارزیابی ویژگی های مختلف رژیم جریان رودخانه های طبیعی از مواردی است که می تواند در شناخت تغییرات آبدهی جریان رودخانه در اثر تغییر مولفه های اقلیمی و مدیریت آن در شرایط خشکسالی مورد استفاده قرار گیرد. شناخت و ارزیابی رژیم جریان یک رودخانه را می توان بر حسب شاخص های مختلف قابل توصیف است. در پژوهش حاضر، تغییرات شاخص های جریان پرآبی و کم آبی در حوضه بیطاس از زیرحوضه های مهابادچای با جریان طبیعی در بالادست سد مهاباد در بازه زمانی 1963 الی 2020 ارزیابی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج پژوهش نشان داد شاخص Number Spell در دوره پرآبی برابر 144 و در دوره کم آبی 253 است. شاخص Single Longest در دوره کم آبی 1635 و برای پرآبی 163 است. شاخص های میانگین دبی های پیک و میانگین مدت زمان میانگین اوج برای دوره های پرآبی 22/6 و برای دوره های کم آبی برابر 33/0 است. هم چنین میانگین مدت برای پرآبی 29/6 و برای کم آبی 82/54 است. هم چنین، بر اساس نتایج، شاخص کل مدت زمان پرآبی ها در دامنه 3 تا 163 نوسان داشته و شاخص کل مدت زمان کم آبی برابر عدد 241 است. یافته های پژوهش حاضر می تواند در درک تغییرات رژیم جریان طبیعی، تغییرات زمان و تعداد رویدادهای کم آبی و پرآبی و در نتیجه مدیریت بهینه دبی ورودی به سد مهاباد مورد استفاده قرار گیرد.

در این پژوهش از مدل SWAT برای شبیه سازی شرایط هیدرولوژیکی حوضه رودخانه ارس در دوره آینده استفاده گردید. واسنجی مدل بر اساس داده سال های 2006-1987 و اعتبارسنجی آن در سال های 2014-2007 با الگوریتم SUFI2 انجام و مدل SWAT بر اساس دبی جریان ماهانه ایستگاه هیدرومتری منتخب کالیبره شد. بعد از انتخاب پارامترهای بهینه و با اجرای شبیه سازی در 350 دور شبیه ساز، مقادیر معیارهای ارزیابی در دوره واسنجی و در مرحله اعتبارسنجی به دست آمد. برای ارزیابی تغییرات بیلان آب حوضه تحت شرایط تغییر اقلیم از داده های ریزگردانی شده مدل اقلیمی CNRM-CM6 در دوره تاریخی (1985-2014) و دوره آینده (2025-2100) تحت سناریوی SSP5-8.5 به عنوان داده ورودی به مدل SWAT استفاده شد. یافته ها نشان داد ET حوضه سهم زیادی از بارش 272 میلی متری دوره تاریخی و 351 میلی متری دوره آینده حوضه را به خود اختصاص داده و میزان نفوذ و جریان جانبی که برای تغذیه منابع زیرزمینی و سطحی ضروری هستند، بسیار اندک است. همچنین برحسب کاربری اراضی، کمینه ET حوضه در کاربری مراتع خوب به دست آمد. هر چند در دوره آینده بارش سالانه به میزان 79 میلی متر نسبت به دوره تاریخی بیشتر خواهد بود ولی بخش عمده ای از آن صرف تبخیر و تعرق در ماه های می تا جولای خواهد شد.

مدیریت حوضه های آبریز بدون توجه به نقش بهره برداران محلی و دولتی، سیاست های حفظ منابع آب و خاک را با ناکامی مواجه می نماید و در درازمدت آثار و تبعات منفی زیادی بر جای خواهد گذاشت. یکی از منابع تأمین کننده آب ورودی به دریاچه ارومیه، حوضه آبریز رودخانه باراندوزچای می باشد. استخراج شن و ماسه و بهره برداری از این رودخانه بدلیل افزایش مصرف گرایی جمعیت روز به روز در حال افزایش است. به دلیل ضرورت و اهمیت مدیریت و کنترل سیلاب ها در جلوگیری از بروز مشکلات اجتماعی و اقتصادی، این پژوهش با هدف بررسی تأثیر برداشت خارج از استاندارد شن و ماسه بر دبی هیدرولیکی رودخانه انجام شده است. محدوده مورد مطالعه در رودخانه باراندوزچای واقع در استان آذربایجان غربی شهرستان ارومیه می باشد که در این تحقیق بخشی از رودخانه در طول جغرافیایی 490675 UTM و عرض جغرافیایی 4121955 UTM (بالادست) تا طول جغرافیایی 490995 UTM و عرض جغرافیایی 4125550 UTM (پایین دست) می باشد. در این پژوهش با استفاده از اطلاعات توپوگرافی قبل از برداشت مصالح کف و کناره رودخانه ها و استخراج دقیق شبکه نامنظم مثلثی (TIN) جهت بررسی ویژگی های ارتفاعی، با کمک افزونه HEC-GeoRAS که پل ارتباطی بین مدل هیدرولیکی HEC-RAS و ArcGIS است، اقدام به بررسی اثرات برداشت بی رویه شن و ماسه بر ویژگی های هیدرولیکی و هیدرولوژیکی رودخانه پرداخته شد. با توجه به اهداف پژوهش، اثرات برداشت 1 الی 2 متر دبی هیدرولیکی جریان مورد شبیه سازی قرار گرفت. این پژوهش نشان داد که با برداشت عمقی یک الی دو متر از بستر رودخانه، سطح مقطع 1% کاهش و سرعت 1% افزایش می یابد

رژیم جریان رودخانه می تواند تحت تاثیر عوامل محتلف اقلیمی و انسانی (تغییر کاربری اراضی، احداث سد، انحراف و برداشت جریان) تغییر نماید و باعث تغییر میزان آب قابل برداشت و تغییر الگوی تخصیص جریان های محیط زیستی می شود. در این پژوهش تغییرات مولفه های رژیم جریان در دو رودخانه طبیعی و تحت تاثیر احداث سد در استان اردبیل مورد مقایسه قرار گرفته است. در این تحقیق برای تهیه نمودارهای مختلف، تعیین نقاط تغییر و روندهای زمانی معنی دار مربوط به آماره های جریان بالا، جریان پایین و یا جریان پایه از از برنامه نویسی R استفاده شده است. بر اساس نتایج در هر دو رودخانه با جریان طبیعی و تنظیمی، نقاط تغییر در هر سه مولفه جریان بالا (حداکثر سالانه، Q10 و Q25)، جریان پایین و دبی پایه اتفاق افتاده است، در حالی که در رودخانه تنظیمی این تغییرات بعد از احداث سد بیش تر بوده است. تغییر مقادیر مولفه های جریان نشان داد که در رودخانه طبیعی خیاوچای جریان حداکثر و دبی های بالا فاقد روند معنی دار بوده است. این در حالی است که در رودخانه تنظیم شده بالخلوچای، همه مولفه های جریان روند کاهشی معنی دار را نشان دادند. مقایسه منحنی تداوم جریان و نمودارهای ویولونی دو رودخانه نشان داد که در رودخانه تحت تاثیر احداث سد، مقادیر دبی های کمینه و جریان پایه دچار کاهش شدید معنی دار شده اند و توزیع مقادیر دبی ماهانه تحت تاثیر اثر تنظیمی است. به عنوان نتیجه گیری، ارزیابی جامع تغییر رژیم رودخانه و مولفه های جریان امکان پیش بینی روند تغییرات و مدیریت آب از نظر تخصیص جریان محیط زیستی را فراهم خواهد نمود.