مجید خزایی؛ ایمان صالح؛ رضا بیات؛ شکراله آبسالان
چکیده
مقدمه
نقش آب در توسعه کشاورزی و رشد اقتصادی غیرقابل انکار است. عدم توازن بین عرضه و تقاضای آب در کشور، مدیریت منابع آب را به‌خصوص در بخش کشاورزی، با چالش روبرو ساخته است. یکی از مؤثرترین راهکارهای مقابله با بحران آب و افزایش کمی و کیفی تولیدات در بخش کشاورزی، توجه جدی به بهره‌وری آب و ارتقای آن با اعمال روشها و سیاست‌های مناسب است. ...
بیشتر
مقدمه
نقش آب در توسعه کشاورزی و رشد اقتصادی غیرقابل انکار است. عدم توازن بین عرضه و تقاضای آب در کشور، مدیریت منابع آب را به‌خصوص در بخش کشاورزی، با چالش روبرو ساخته است. یکی از مؤثرترین راهکارهای مقابله با بحران آب و افزایش کمی و کیفی تولیدات در بخش کشاورزی، توجه جدی به بهره‌وری آب و ارتقای آن با اعمال روشها و سیاست‌های مناسب است. مفهوم بهره‌وری آب این است که با صرف کمترین مصرف آب، بهترین و بیشترین محصول را تولید کرد. بهره‌وری آب کشاورزی، یکی از مهمترین موضوعاتی است که در سالهای اخیر مورد توجه جدی مجامع علمی مرتبط با آبیاری و کشاورزی قرار گرفته است. اختلاف در بهره‌وری آب محصولات مختلف در سطح کشور و همچنین، در مقایسه با سایر کشورها با شرایط اقلیمی مشابه، نشان‌دهنده وجود پتانسیل برای افزایش بهره‌وری آب کشاورزی است. در این پژوهش، با بررسی های میدانی، اندازه‌گیری‌های صحرایی و تحلیل‌های سنجش از دوری به بررسی بهره‌وری محصولات زراعی و باغی پرداخته شده است.
مواد و روشها
در مرحله اول، وضعیت منابع آبی آبخوان شامل تغییرات سطح آب زیرزمینی و آب قابل برنامهریزی آبخوان مورد بررسی قرار گرفت. سپس، آب مصرفی گیاهان زراعی از تفاضل بارندگی مؤثر و آب مورد نیاز گیاه (تبخیر-تعرق گیاه) محاسبه شد. در مرحله بعد، سطح زیر کشت آبخوان باشت با استفاده از تصاویر ماهواره سنتینل-2 در نرم‌افزار گوگل ارث انجین مورد بررسی قرار گرفت. عملکرد، تاریخ کشت و برداشت و تعداد دفعات آبیاری محصولات کشاورزی دشت از طریق تکمیل پرسش‌نامه توسط کشاورزان و کارشناسان مراکز خدمات جهاد کشاورزی بررسی شد. در مرحله بعد، نیاز آبی الگوی کشت فعلی با روش فائو پنمن-مانتیث محاسبه شد. در نهایت، با ارزیابی محصولات از نظر شاخصهای بهره‌وری، میزان بهره‌وری محصولات مختلف تعیین شد.
نتایج و بحث
وسعت آبخوان آبرفتی باشت، 45.5 کیلومترمربع به طول متوسط حدود 25 کیلومتر و عرض پنج کیلومتر محاسبه شد. حجم کل تخلیه و برداشت از منابع آب زیرزمینی در سطح محدوده 39.723 میلیون مترمکعب است. مقدار نفوذ در سطح آبخوان آبرفتی باشت 7.905 میلیون مترمکعب محاسبه شده است. با پیوستن جریانات خروجی شامل جریانات انتقالی از طریق جبهه‌های مختلف ارتفاعات به آبخوان، مجموعاً 20.377 میلیون مترمکعب آبخوان را تغذیه می‌نماید. محاسبات روش فائو پنمن- مانتیث نشان داد که نیاز آبی محصولات غالب آبخوان شامل مرکبات، گندم، جو، ذرت، کلزا، هندوانه، برنج، حبوبات و یونجه بهترتیب 9170، 5630، 4821، 7863، 5411، 9291، 20234، 5225 و 14083 مترمکعب بوده است. در مجموع، میزان آب مصرف شده توسط محصولات کشاورزی آبخوان باشت نزدیک به 45 میلیون مترمکعب بوده است که تقریباً معادل یک مترمکعب در هر مترمربع از سطح زیر کشت آبخوان بوده است که این میزان برداشت، 64/2 برابر آب قابل برنامهریزی پیشبینی شده برای کشاورزی (17 میلیون مترمکعب) است.
نتیجهگیری
الگوی کشت، تحت‌تأثیر عامل‌هایی نظیـر سـازگاری اقلیمـی محصـولات، پتانسیل‌های منابع آب و خاک، نیازهای منطقه، عرف و علایق مردم منطقه و ارزیـابی اقتصـادی و درآمد حاصل از تولید خواهد بود. هر نوع تغییر الگوی کشت، باید با لحاظ همه ملاحظات اجتماعی و اقتصادی و زیست‌محیطی صورت گیرد اما با توجه به شرایط موجود منابع آب هر نوع الگوی کشت (حتی با لحاظ بالا بودن درآمد) که سبب بالا رفتن میزان تخلیه نسبت به منابع تغذیه آبخوان شود، برای حیات آینده آبخوان خطر محسوب و موجب شور شدن منابع آب زیرزمینی و نشست آبخوان خواهد شد. کشت گیاهان پرمصرفی مانند ذرت دانه‌ای، با توجه به شرایط وخیم آبی منطقه باید متوقف شده و سرمایه‌گذاری بیشتری در جهت توسعه کشت محصولاتی مانند کلزا که با وضعیت آب‌وهوایی منطقه سازگاری بهتری دارند صورت پذیرد.
شبنم وکیلی؛ محمود ارحمی؛ حسین بغدادی
چکیده
مقدمه
با توسعه کشور و گسترش مناطق مسکونی، ییلاقی، کشاورزی و صنعتی، نزدیک‌شدن اراضی در مجاورت رودخانهها اجتناب‌ناپذیر و حفظ و حراست از رودخانهها به‌عنوان سرمایه‌‌های طبیعی الزامی است. همچنین، لزوم حفاظت طرحهای توسعه در برابر سیلاب امری ضروری است. بر این اساس، هدف اصلی از این پژوهش شناسایی رفتار رودخانههای محدوده ...
بیشتر
مقدمه
با توسعه کشور و گسترش مناطق مسکونی، ییلاقی، کشاورزی و صنعتی، نزدیک‌شدن اراضی در مجاورت رودخانهها اجتناب‌ناپذیر و حفظ و حراست از رودخانهها به‌عنوان سرمایه‌‌های طبیعی الزامی است. همچنین، لزوم حفاظت طرحهای توسعه در برابر سیلاب امری ضروری است. بر این اساس، هدف اصلی از این پژوهش شناسایی رفتار رودخانههای محدوده سایت پرورش میگوی لشتغان و ارائه راهکارهای فنی جهت ساماندهی و جلوگیری از خطرات سیلاب در آن است.
مواد و روشها
در این پژوهش، جهت انجام محاسبات هیدرولیکی جریان بر مبنای جریان غیرماندگار از HEC-RAS استفاده شد. بدین صورت که محاسبات با تغییرات دبی جریان سیلاب با دورههای برگشت مختلف انجام شد. به‌منظور تعیین پهنه سیل به‌ازای دوره بازگشت 25 ساله، ارتفاع آب به محیط ArcGIS منتقل شد. در محیط ArcGIS، با داشتن سطح آب و با استفاده از الحاقیه HEC-Geo-RAS پهنه سیلاب تعیین شد. در نهایت، جهت ارائه خط بستر طبیعی پیشنهادی، با توجه به پهنه سیلابی با دوره بازگشت 25 ساله و تصاویر ماهوارهای در فواصل زمانی مختلف، پس از تدقیق پهنه سیلاب با عکس ماهوارهای خط بستر پیشنهادی استخراج شد. مقدار حریم فنی به روش DLSRS نیز محاسبه شد. دوره بازگشت سیلاب طراحی بر اساس شرایط اقتصادی، اجتماعی، اقلیمی و غیره حاکم بر آن، 100 سال در نظر گرفته شد. با توجه به هدف طرح، دامنه کاربرد و شرایط فنی و اقتصادی، گزینه دایک خاکی به‌عنوان گزینه منتخب جهت طرح حفاظت اراضی در مقابل سیلاب، به‌عنوان گزینه منتخب معرفی شد. سپس، در نرم‌افزار Civil 3D خط پروژه دایک حفاظتی تعریف شد و سپس با توجه به تراز سطح آب سیلاب 100 ساله طراحی دایک حفاظتی انجام شد.
نتایج و بحث
با توجه به اطلاعات موجود برای تعیین شرایط مرزی به‌منظور مدلسازی جریان رودخانهها و مسیل‌‌های منتهی به سایت لشتغان در بالادست هیدروگراف جریان از هیدروگراف‌‌های جریان و در پاییندست تراز سطح آب (2.9 متر که 76 درصد طول دوره کمتر از این مقدار است) از مطالعات توجیهی استخراج و استفاده شد. مشاهده شد حداقل ارتفاع موج حدود 0.65 و حداکثر ارتفاع آن 5.7 متر و ارتفاع نرمال آن حدوداً 1.6 متر است که در تعیین ارتفاع دایک میتواند مؤثر باشد. هر شش ساعت موج به مقدار یشینه ارتفاع و کمینه ارتفاع رسید. مقادیر بیشینه تراز سطح آب، بیشینه عمق جریان و بیشینه سرعت جریان در بخش شمالی سایت بیشتر قابل‌ملاحظه بود. تراز سطح آب از 1.2 تا 35 متر و بیشینه عمق جریان از 0.001 تا 40 متر و بیشینه سرعت جریان از 0.00033 تا 1.8 متر بر ثانیه تغییر کردند.
نتیجهگیری
خروجی مدل شامل مشخصات بیشینه تراز سطح جریان، عمق جریان و بیشینه سرعت جریان در محدوده موردمطالعه بود که با توجه به آنها مشاهده شد که دایک احداث شده تأثیری بر مناطق مسکونی اطراف ندارد. دایک خاکی در برخی از نقاط با توجه به توپوگرافی موجود مشابه یک مخزن عمل کرده و جریان به پاییندست انتقال نمی‌‌یابد و در پشت دایک ذخیره میشود که حجم آن حدوداً 3 میلیون مترمکعب برای سیلاب با دوره بازگشت 100 ساله است که میتوان با احداث گودال قرضه‌ای که در مجاورت دایک احداث میشود، بخش قابل‌توجهی از آن را به پاییندست انتقال داد. در نهایت، ارتفاع دایک، شیب بدنه و پهنای تاج آن محاسبه شد و هزینه آن 72،925،000،000 میلیون ریال برآورد شد.
یحیی پرویزی؛ زهرا گرامی؛ محمود عرب‌خدری
چکیده
مقدمه
زوال ساختمان خاک و کاهش نفوذ آب به خاک از نشانه‌های تخریب خاک است که منجر به کاهش پایداری و کیفیت تولید و مشکلات زیست محیطی میشود. از روشهای حفاظت خاک، به طور گسترده برای مهار فرایندهای تخریب خاک و بهبود ساختمان و نفوذپذیری خاک استفاده میشود که میزان اثربخشی این روشها در بهبود این شاخصها و کنترل تخریب خاک نیازمند مطالعه ...
بیشتر
مقدمه
زوال ساختمان خاک و کاهش نفوذ آب به خاک از نشانه‌های تخریب خاک است که منجر به کاهش پایداری و کیفیت تولید و مشکلات زیست محیطی میشود. از روشهای حفاظت خاک، به طور گسترده برای مهار فرایندهای تخریب خاک و بهبود ساختمان و نفوذپذیری خاک استفاده میشود که میزان اثربخشی این روشها در بهبود این شاخصها و کنترل تخریب خاک نیازمند مطالعه و ارزیابی بیشتر است. این پژوهش با هدف بررسی پایداری ساختمان خاک و نفوذپذیری خاک متاثر از عملیات مختلف مدیریت و حفاظت خاک و مقایسه آنها در حوزه آبخیز رزین استان کرمانشاه انجام شده است.
مواد و روشها
برای این منظور، هشت نوع عملیات احیایی و حفاظتی رایج اعمال شده در منطقه مورد مطالعه شامل قرق و مدیریت چرای دام، تبدیل دیمزار‌‌‌‌های کم بازده به مرتع، کپه‌کاری و بذرکاری اراضی مرتعی، نهال‌کاری و تغییر کاربری اراضی منابع طبیعی به باغات دیم، اصلاح کاربری اراضی دیمزار کم‌بازده به مرتع یا کشت علوفه، نهال‌کاری در جنگل و احداث خطوط تنسیق به منظور ممانعت از خاکورزی در اراضی مرتعی و جنگلی انتخاب و ارزیابی شد. برای ارزیابی با استفاده از الگوی نمونه‌برداری سیستماتیک تصادفی نقاطی در محدوده هر یک از عملیات مورد ارزیابی و شاهد مربوطه برای مطالعه و نمونه‌برداری انتخاب و استفاده شد و پس از حفر پروفیل و نمونه‌برداری از خاک، در آزمایشگاه شاخصهای پایداری خاکدانه‌ها شامل شاخصهای میانگین وزنی قطر (MWD)، میانگین هندسی قطر (GMD) و شاخص نسبت خاکدانه‌های پایدار بزرگتر از 0.25 میلی‌متر (WSA>0.25)، اندازهگیری و محاسبه شد. سرعت نفوذ نهایی نیز در عرصه عملیات و شاهد مربوطه با کمک دستگاه نفوذسنج صفحه‌ای، اندازهگیری شد. در نهایت، مقایسه آماری مقادیر میانگین شاخصهای MWD، GMD ، WSA>0.25 و سرعت نفوذ نهایی در عملیات حفاظت خاک و مناطق شاهد آنها به کمک آزمون T برای نمونه‌های مستقل و نیز مقایسه آماری میانگین شاخصهای یاد شده در عملیات مختلف با آزمون دانکن به کمک نرم‌افزار SPSS انجام شد.
نتایج و بحث
نتایج ارزیابی نشان داد که کمترین میزان شاخص MWD مربوط به تسطیح اراضی و نهال‌کاری به ترتیب به مقدار 0.15 و 0.35 میلی‌متر و بیشترین آن به میزان 1.9، 1.8 و 1.6 میلی‌متر به ترتیب مربوط به عملیات بادامکاری 20 و 10 ساله و منطقه جنگلی است. همچنین در عملیات علوفه‌کاری و احداث باغ و بادامکاری 10 ساله، بیشترین مقدار شاخص WSA>0.25 بوده است که نشان از تشکیل خاکدانه‌های درشت و پایدار در اثر عملیات حفاظتی است. در بین هشت عملیات مورد بررسی، عملیات بادامکاری 20 ساله بیشترین درصد تغییرات را با شاخصهای MWD و WSA>0.25 در جهت افزایش و بهبود این شاخصها داشته است. همچنین نتایج شاخص سرعت نفوذ نهایی نشان داد که در اثر انجام عملیات حفاظت خاک اصلاح کاربری دیمزار کم‌بازده به نهال‌کاری و تغییر کاربری مرتع به بادامکاری با سابقه10 ساله بیشترین افزایش در مقدار سرعت نفوذ نهایی، به ترتیب به میزان 21.8 و 16 درصد نسبت به شاهد، را نشان داده است.
نتیجهگیری
در مجموع میتوان بیان کرد که تأثیر عملیات حفاظت خاک منجر به افزایش سهم نسبی خاکدانه‌های درشت‌تر شده است. اما شاخص نفوذپذیری خاک نتایج متناقضی را نشان داد چراکه علاوه بر اثر عملیات‌های حفاظت خاک مورد ارزیابی، مولفههای دیگری نیز در شاخص نفوذ آب به خاک موثر بوده است که مستلزم انجام مطالعات تکمیلی است و در نتیجه بررسی نقش مدیریت، به ویژه مدیریت کاربری در کنترل یا تشدید روند تخریب خاک، ضرورتی جهت بهرهبرداری پایدار از منابع خاک است.
حسین صالحی؛ سعید قره چلو؛ سعید گلیان؛ محمدرضا رنجبری؛ عماد محجوبی
چکیده
مقدمه
مدلسازی هیدرولوژیکی، جهت شبیهسازی رواناب برای یک دوره بلندمدت در راستای مطالعات اقلیمی از اهمیت بالایی در مدیریت منابع آب حوزه آبخیز برخوردار است. این دسته از شبیه‌‌سازی‌‌ها، نیاز به دادههای ورودی با طول دوره بلندتر دارد که در مناطق دورافتاده و صعب‌العبور که دارای کمبود داده هستند، قابل‌انجام نیست. دادههای ...
بیشتر
مقدمه
مدلسازی هیدرولوژیکی، جهت شبیهسازی رواناب برای یک دوره بلندمدت در راستای مطالعات اقلیمی از اهمیت بالایی در مدیریت منابع آب حوزه آبخیز برخوردار است. این دسته از شبیه‌‌سازی‌‌ها، نیاز به دادههای ورودی با طول دوره بلندتر دارد که در مناطق دورافتاده و صعب‌العبور که دارای کمبود داده هستند، قابل‌انجام نیست. دادههای بارش اقلیمی با طول دوره بلند در دو دهه اخیر کارایی زیادی از خود نشان داده‌‌اند.
مواد و روشها
در این پژوهش، با استفاده از سه داده بارش اقلیمی APHRODITE، PERSIANN-CDR و ERA5-Land و داده بارش درون‌یابی شده ایستگاههای باران‌‌سنجی با روش (IDW) شبیهسازی رواناب در حوزه آبخیز حبله‌رود در دوره 1996-1992 پرداخته شد. مدل هیدرولوژیکی نیمه توزیعی (VIC) در این مطالعه، در حالت تعادل آبی با هدف بهینهسازی ضریب کارایی (KGE)مورد استفاده قرار گرفت. جهت ارزیابی دقت دادههای بارش هر پایگاه داده در مقیاس سلول، از روش IDW استفاده شد.
نتایج و بحث
نتایج نشان داد پایگاه APHRODITE بیشترین دقت و PERSIANN-CDR کمترین دقت را داشته است. همچنین، نتایج شبیهسازی رواناب نشان داد مدل هیدرولوژیکی VIC در مقیاس روزانه و ماهانه توانایی مناسبی در شبیهسازی رواناب دارد. میزان شاخص کارایی KGE رواناب شبیه‌‌سازی‌‌شده روزانه با استفاده از بارش مشاهداتی در دوره واسنجی برابر با 78/0 و در دوره صحت‌‌سنجی برابر با 0.76 بود. نتایج ارزیابی رواناب شبیهسازی شده توسط دادههای بارش اقلیمی نشان داد، داده بارش ماهوارهای PERSIANN-CDR باوجود اینکه دقت کمتری در تشخیص میزان بارش داشت، عملکرد بهتری در شبیهسازی رواناب دارد. به‌‌طوری که میزان KGE برای این داده در مقیاس روزانه در دوره واسنجی برابر با 0.64 و در دوره صحت‌‌سنجی برابر با 0.77 به دست آمد. داده بارش APHRODITE که یک داده بارش بر اساس ایستگاههای زمینی است، با شاخص KGE برابر با 0.62 در دوره واسنجی و 0.75 در دوره صحت‌‌سنجی در رده دوم قرار گرفت. داده بارش ERA5-Land که یک داده بازتحلیل شده است در رده سوم قرار گرفت که شاخص KGE برابر با 0.5 در دوره واسنجی و 0.66 در دوره صحت‌‌سنجی بود.
نتیجهگیری
نتایج این پژوهش نشان داد، دادههای بارش اقلیمی در حوضه‌های فاقد شبکه منظم یا با طول دوره کوتاه‌مدت از دادهها، میتوانند عملکرد مناسبی و مشابه با دادههای بارش ایستگاههای زمینی داشته و در مطالعات مدیریت حوزه آبخیر با هزینه کم و دقت مناسب مورد استفاده قرار گیرند.
علیجان آبکار؛ حمزه سعیدیان
چکیده
مقدمه
استفاده از مردم، در اجرای طرحهای منابع طبیعی، موفقیت این طرح‌ها را تضمین میکند و میتواند برای منابع طبیعی موجود در حوزههای آبخیز و ذینفعان بسیار مفید باشد. مشارکت مردمی در اجرای عملیات منابع طبیعی ازجمله رویکردهای ضامن تحقق اهداف و موفقیت این طرح‌ها است. توجه به مشارکت مردمی در حفاظت از منابع طبیعی از اهمیت و اعتبار ...
بیشتر
مقدمه
استفاده از مردم، در اجرای طرحهای منابع طبیعی، موفقیت این طرح‌ها را تضمین میکند و میتواند برای منابع طبیعی موجود در حوزههای آبخیز و ذینفعان بسیار مفید باشد. مشارکت مردمی در اجرای عملیات منابع طبیعی ازجمله رویکردهای ضامن تحقق اهداف و موفقیت این طرح‌ها است. توجه به مشارکت مردمی در حفاظت از منابع طبیعی از اهمیت و اعتبار بالای برخوردار است، البته منابع طبیعی، به‌عنوان یکی از ارکان جدایی‌ناپذیر زندگی انسان‌ها نیز به شما می‌رود. طرحهای منابع طبیعی برای بهبود شرایط محیطی و اجتماعی سامانه‌های اجتماعی-بوم‌شناختی برنامهریزی و اجرا می‌شوند. بنابراین، با توجه به اینکه این پژوهش در حوزههای آبخیز کویری است و شرایط این حوزه‌ها خاص و منحصربه‌فرد است، بنابراین، این شرایط از ویژگی‌های ممتاز این پژوهش نیز محسوب میشود و میتواند ارزش و اهمیت وضعیت تشکل‌های مردمی در مناطق کویری که معمولاً دارای جمعیت کمتری نسبت به دیگر اقلیم‌های مختلف هستند، دو چندان کند. همچنین، نشان دهد که طرحهای منابع طبیعی در همه اقلیم‌های مختلف در حوزههای آبخیز سراسر کشور نیازمند مشارکت مردمی هستند و بدون مشارکت مردمی امکان موفقیت طرحهای منابع طبیعی با وجود فراهم شدن همه شرایط محیطی بسیار پایین است.
مواد و روشها
در این پژوهش، تعداد شرکت‌های تعاونی، کمیته توسعه روستایی، صندوق‌های خرد و صندوق‌های روستایی در کل حوزه آبخیز یزدان آباد، به‌دست آمد. سپس، شناسایی توزیع روستاهای مختلف در حوزه آبخیز یزدان آباد انجام شد و فعالیت‌های اجرا شده در آنها بررسی شدند. در ادامه، جلسات برگزار شده به روش PRA در روستاهای حوزه آبخیز یزدان آباد بررسی و مقایسه تشکل‌های مردم نهاد قبل و بعد از اجرای طرح مدیریت جامع منابع طبیعی انجام شدند و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.
نتایج و بحث
نتایج پژوهش نشان داد که در حوزه آبخیز یزدان‌آباد تعداد سه شرکت تعاونی و چهار صندوق روستایی است و همچنین، در این حوضه، 16 کمیته توسعه فعال بوده که تقریباً هر روستا دارای یک کمیته توسعه است و همچنین، دو صندوق خرد نیز در حوزه آبخیز یزدان آباد وجود دارد. اجرای طرحهای منابع طبیعی تاثیر بسیار زیادی برای ذینفعان حوزههای آبخیز به خصوص، حوزههای آبخیز مناطق کویری دارد، به شرط آنکه مردم پایه اصلی اجرای این طرح باشند و با تشویق و الگوسازی مشارکت صد در صدی از خود نشان دهند که موفقیت چنین طرح‌هایی تضمین شود. نتایج طرحهای منابع طبیعی قبل و بعد از اجرای آنها نشان داد که اجرای طرحهای منابع طبیعی تاثیر بسیار زیادی در معیشت مردم و همچنین، حفاظت پایدار از منابع طبیعی دارد، زیرا مردمی که دارای آگاهی بیشتری نسبت به منابع طبیعی خود داشته باشند، بهتر میتوانند بدون کمک دولت، خودشان از منابع طبیعی موجود در حوزه آبخیزشان حفاظت کنند.
نتیجه گیری
نتایج پژوهش نشان داد که بیشترین فعالیت‌های اجرایی انجام شده در همه روستاهای واقع در حوزه آبخیز یزدان آباد، تشکیل کمیته توسعه روستایی و برگزاری جلسات آشنایی با قوانین و مقررات منابع طبیعی بوده است.
محمد مهدی آرتیمانی؛ حسین زینی وند؛ ناصر طهماسبی پور
چکیده
مقدمه
ناهمگنی موجود در آبخیزها و غیر‌‌خطی بودن رفتارهای هیدرولوژیکی، شناخت کامل روابط موجود در آنها را بسیار پیچیده و مشکل ساخته است. از این رو، ارزیابی این سیستم‌‌ها، نیاز به فرایند مدلسازی دارد. با توجه به توسعه زبان‌های برنامه‌‌نویسی و ارائه الگوریتم‌های بهینه و کارا جهت حل مسائل دیفرانسیلی در چند دهه اخیر، مدلهای هیدرولوژیکی/هیدرولیکی ...
بیشتر
مقدمه
ناهمگنی موجود در آبخیزها و غیر‌‌خطی بودن رفتارهای هیدرولوژیکی، شناخت کامل روابط موجود در آنها را بسیار پیچیده و مشکل ساخته است. از این رو، ارزیابی این سیستم‌‌ها، نیاز به فرایند مدلسازی دارد. با توجه به توسعه زبان‌های برنامه‌‌نویسی و ارائه الگوریتم‌های بهینه و کارا جهت حل مسائل دیفرانسیلی در چند دهه اخیر، مدلهای هیدرولوژیکی/هیدرولیکی جایگاه خاصی در مطالعات هیدرولوژی پیدا کرده و بر این اساس، به‌کارگیری مدلهای شبیهسازی بارش-رواناب، برای پیشبینی سیل مورد توجه محققین قرار گرفته است. این امر سبب شده تا مدلهای متنوعی جهت شبیهسازی فرایند بارش-رواناب توسعه یابند. یکی از مدلهای موفق در این زمینه، مدل TOPKAPI-X است. این مدل در دهه 90 میلادی در دانشگاه بولونیا توسط پروفسور Todini به‌صورت یک مدل بارش-رواناب توزیعی مکانی قابل کاربرد در سطح حوزه آبخیز توسعه داده شد. از ویژگی‌های مهم مدلهای توزیعی مکانی این است که میتوان نتایج شبیهسازی مدل را در هر نقطه از حوزه آبخیز استخراج نموده و بر خلاف مدلهای یکپارچه که کل حوزه آبخیز را یک واحد در نظر می‌گیرند، اجازه تفکیک‌‌بندی در هر نقطه از حوضه را میدهد. بنابراین، در این پژوهش بعد از واسنجی و اعتبارسنجی مدل فیزیکی-توزیعی TOPKAPI-X در حوزه آبخیز گاماسیاب، نسبت به بهینهسازی مدل در منطقه پژوهش جهت برآورد دبی روزانه اقدام میشود.
مواد و روشها
حوزه آبخیز گاماسیاب در غرب کشور و در نواحی شمالی رشته کوه زاگرس، در شمال حوضه سد کرخه و عمدتاً در محدوده استانهای همدان و کرمانشاه قرار دارد. مناطق کوهستانی این حوضه بیشتر در قسمت‌های شمالی و جنوبی متمرکز شده‌اند و مناطق پست و جلگه‌ای آن بیشتر در بخش‌های میانی و جنوب غربی حوضه قرار دارند. در این پژوهش از مدل TOPKAPI-X برای شبیهسازی رواناب در حوزه‌‌‌آبخیز گاماسیاب استفاده شد. برای این منظور، ابتدا مرز حوضه با استفاده از مدل رقومی ارتفاعی (DEM) با وضوح 30 متر، نقشه کاربری اراضی، بافت خاک، شبکه آبراهه حوزه آبخیز و مولفههای اقلیمی در مدل TOPKAPI-X وارد شد. پس از معرفی مکان حوضه، از محل خروجی حوضه (ایستگاه هیدرومتری) برای شبیهسازی جریان استفاده شد. در این مدل بارش-رواناب، دادههای سری زمانی پیوسته در گام زمانی روزانه در نظر گرفته شد. برای اجرای مدل در حوضه، سری زمانی دبی، بارش و دمای روزانه در دوره آماری 21 ساله در 13 ایستگاه هواشناسی و یک ایستگاه هیدرومتری داخل و خارح حوضه طی سالهای 1999 تا 2020 بهره برده شد. پس از چندین بار اجرای مدل، هر بار پارامترهای کلی مدل به‌صورت دستی و سعی و خطا تغییر می‌‌کرد تا در نهایت، با در نظر گرفتن مقادیر مناسب معیارهای ارزیابی ناش-ساتکلیف و اریب مدل برای حوضه، مقادیر بهینه پارامترهای مدل به‌دست آمد.
نتایج و بحث
این پژوهش، به‌منظور تحلیل بارش-رواناب یکی از زیرحوضه‌‌های اصلی حوضه آبخیز سد کرخه با استفاده از مدل TOPKAPI-X در مقیاس زمانی روزانه انجام شده است. در محیط نرم‌افزار TOPKAPI-X با استفاده از نقشههای ورودی و دادههای مشاهداتی بارش، دما و دبی، واسنجی مدل انجام شد. مقایسه ظاهری هیدروگراف‌‌های مشاهداتی و شبیهسازی شده، امکان ارزیابی کلی و سریع دقت مدل‌‌ها را فراهم میکند. نتایج گرافیکی مقایسه دبی حاصل از اجرای مدل TOPKAPI-X با پارامترهای واسنجی شده و دبی اندازهگیری شده در حوضه گاماسیاب نشان داد که این مدل، توانایی خوبی در برآورد دبی روزانه این حوضه را دارد. اما در برخی موارد دبی‌‌های شبیهسازی شده بیشتر از دبی مشاهده شده است. چهار معیار NSE، R، BIAS و RMSE برای ارزیابی مدل استفاده شده است. برای حوزه آبخیز گاماسیاب مقدار معیار ناش-ساتکلیف در دوره واسنجی (2014-1999) برابر 0.697 و در دوره اعتبارسنجی (2020-2014) برابر 0.660 محاسبه شد. بنابراین، میتوان نتیجه گرفت که این مدل در حوضه مورد مطالعه، در شبیهسازی جریان عملکرد خوبی دارد.
نتیجهگیری
اهمیت مدلهای هیدرولوژیکی برای مدیریت منابع آب، ارزیابی کیفیت مطالعات اجرایی و درک فرایندهای هیدرولوژیکی کاملاً مشخص است. مدلهای هیدرولوژیکی ابزارهای مهمی هستند که به دانشمندان و همچنین سیاستگذاران اجازه میدهد تا بر اساس شبیهسازی رفتار حوضه، تصمیمگیری کنند. بنابراین، با توجه به افزایش تقاضا برای آب و تأثیر تغییرات آب و هوایی، شبیهسازی هیدرولوژیکی توسط مدل‌‌ها از ابزارهای مدیریت آب در آینده خواهند بود. نتایج مطالعه حاضر نشان داد که مدل TOPKAPI-X پتانسیل بالایی در شبیهسازی رواناب در حوزه‌‌‌آبخیز انتخابی دارد. بنابراین، با توجه به قابلیتهای آن، استفاده از این محیط به عنوان یک ابزار مدلسازی برای حوزههای آبخیز پیشنهاد میشود.
رضا نوروز ولاشدی؛ صدیقه برارخانپور احمدی؛ حدیقه بهرامی پیچاقچی؛ سارا مطلوم باب اناری
چکیده
مقدمه
اقلیم، یکی از عوامل محیطی است که تغییر آن موجب تغییرات گستردهای در بخش‌های مختلف بوم سامانه شده و تهدید بزرگی برای توسعه پایدار محسوب میشود. دما، یکی از عناصر اصلی اقلیم است که تغییرات ناگهانی، کوتاه‌مدت و درازمدت آن میتواند ساختار آب و هوای هر منطقه را تحت تأثیر قرار دهد. در دهه‌های اخیر، کره زمین با ...
بیشتر
مقدمه
اقلیم، یکی از عوامل محیطی است که تغییر آن موجب تغییرات گستردهای در بخش‌های مختلف بوم سامانه شده و تهدید بزرگی برای توسعه پایدار محسوب میشود. دما، یکی از عناصر اصلی اقلیم است که تغییرات ناگهانی، کوتاه‌مدت و درازمدت آن میتواند ساختار آب و هوای هر منطقه را تحت تأثیر قرار دهد. در دهه‌های اخیر، کره زمین با پدیده گرمایش جهانی مواجه شده است و مهمترین شاهد بر این ادعا تغییرات اقلیمی صورت گرفته در سرتاسر دنیا است. یکی از پیامدهای مهم گرمایش جهانی، افزایش وقوع پدیدههای فرین جوی است که از مهمترین آنها میتوان به تغییر ناگهانی دما، گرمای بیش از حد، سرمای غیرعادی، بارشهای سنگین و سیلآسا، خشکسالی و گرد و غبار ناشی از خشک شدن تالابها اشاره نمود. نمایههای حدی اقلیم، نه تنها نقش مهمی در بررسی وقایع اقلیمی در مقیاس منطقه‌ای و جهانی دارند، بلکه به مدلسازی اقلیمی و تصمیمگیری در بررسی اثرات بخش‌های متنوع نیز کمک می‌نماید.
مواد و روشها
در این پژوهش، از دادههای دمای مدل MRI-ESM-2 تحت سه سناریو خوشبینانه SSP1-2-6، حد متوسط SSP2-4-5 و بدبینانه SSP5-8-5 برای دو دوره آینده نزدیک (۲۰۶۰-۲۰۲۱) و آینده دور (۲۱۰۰-۲۰۶۱) استفاده شد. بدین منظور، ابتدا داده تاریخی طی دوره پایه و دادههای سناریو برای دوره آینده (تا سال ۲۱۰۰) برای مدل اقلیمی مورد مطالعه از پایگاه داده ESGF برای کل جهان دریافت شد. سپس، با زبان برنامه نویسی R، سری زمانی دادههای تاریخی و سناریو از مدل برای هر ایستگاه مورد نظر استخراج شد. مقیاس‌کاهی آماری دادهها با روش درون‌یابی دوخطیBilinear در سطح ایستگاههای مورد مطالعه انجام شد. در ادامه، دادهها در دوره آینده و بر اساس سه سناریوی مورد نظر در تمامی ایستگاههای مورد مطالعه گروهبندی شدند، برای استخراج نمایههای مبتنی بر کمینه و بیشینه دمای روزانه از نرم‌افزار RClimDex استفاده شد. در این پژوهش، ۱۶ شاخص حدی دما برای منطقه مورد مطالعه در مقیاس‌های سالانه و ماهانه محاسبه و وجود روند و نقطه شکست در این شاخصها با آزمون‌های آماری تشخیص روند من‌کندال، آزمون شیب خط سن و آزمون تشخیص جهش پتیت بررسی شد.
نتایج و بحث
نتایج بیانگر کاهش رویدادهای حدی گرم بر اساس سناریو SSP126، کاهش نمایههای مربوط به سرما و روزهای یخبندان (سرد) و افزایش نمایههای حدی گرم براساس سناریو SSP585 بوده که در بیشتر مناطق استان مشاهده شد. به طورکلی، نمایههای تعداد روزهای تابستانی (با شیب ۷۰-۴۰ درصد)، شبهای حارهای (۶۵-۴۵ درصد)، طول دوره گرما (۵۰-۳۰ درصد) و طول دوره رویش (۶۰-۴۰ درصد) به طور قابل ملاحظه افزایش اما نمایههای تعداد روزهای یخبندان ((۲۰-)-(۸۰-))، روزهای یخی ((۱۰-)-(۴۰-)) و طول دوره سرما ((۱۰-)-(۷۰-)) به‌طور قابل ملاحظه کاهش خواهد یافت. همچنین، نتایج آزمون پتیت، نقطه تغییر افزایشی و کاهشی بهترتیب برای نمایههای حدی گرم و سرد را در دهه ۲۰۴۰ (آینده نزدیک) و ۲۰۸۰ (آینده دور) نشان داده است. بنابراین، به‌منظور کنترل دماهای حدی و اثرات سوء آن در بخش‌های مختلف زندگی انسان به‌ویژه کشاورزی و منابع آب میبایست برنامه‌های مدیریتی مناسب در جهت نیاز هر منطقه تدوین و اجرا شود.
نتیجهگیری
نتایج بیانگر وجود تغییرات ناگهانی برای نمایههای دمایی تحت سناریو بدبینانه بیشتر از دو سناریو دیگر و در نواحی گستردهتری از استان مازندران بود. همچنین، احتمال افزایش ناگهانی نمایههای حدی گرم و کاهش ناگهانی روزهای مربوط به سرما و یخبندان در دوره زمانی آینده نزدیک در دهه ۲۰۳۰، ۲۰۴۰ و ۲۰۵۰ و در دوره زمانی آینده دور در دهه ۲۰۷۰ و ۲۰۸۰ وجود خواهد داشت. به طورکلی، در دورههای آماری آینده مورد مطالعه، نمایههای حدی دمایی تغییرات قابل توجهی خواهند داشت و استان مازندران با افزایش دمای هوا و رخدادهای حدی درجه حرارت بالا همراه خواهد بود که این نتایج همسو با نتایج مطالعات منطقه‌ای و جهانی است. افزایش دما به‌ویژه در ماههای گرم که همزمان با کاهش نزولات جوی است، با توجه به ماهیت فصل گرم سال، در کشاورزی این منطقه که از مناطق مهم تولید برنج کشور است، نقش قابل توجهی دارد. لذا، چرخه هیدرولوژی پاییندست حوضه هراز را تحت تأثیر قرار میدهد. از طرفی، تغییرات دمایی در زمستان و ماههای سرد نیز میتواند زمان آغاز ذوب برف حوضه را تحت تأثیر قرار دهد که این عوامل روی دبی اوج سیلاب در پاییندست حوضه تأثیر به‌سزائی دارد. با توجه به مطالب ذکر شده و ضرورت انجام چنین پژوهشهایی در زمینه‌های فعالیت‌های انسانی، مدیریت منابع آب، امنیت غذایی و نیز سلامتی انسان، بررسی تأثیر رویدادهای حدی اقلیمی مبتنی بر دما در سیاستگذاریهای آینده در بخش‌های مختلف ضرورت دارد و جوامع انسانی میبایست به ناچار خود را بر اساس این شرایط تنظیم و سازگار نمایند. لذا، بررسی شدت، فراوانی و زمان وقوع رخدادهای حدی و آگاهی احتمالی از آنها میتواند در حل مسائل گریبانگیر زیست محیطی و برنامهریزی منطقی در جهت کنترل و کاهش این رخدادها مؤثر واقع شود.
سید مسعود سلیمان پور؛ سمیرا زندی‌فر؛ امید رحمتی؛ محبوبه معتمدنیا
چکیده
مقدمه
امروزه خشکسالی با توجه به کاهش میزان نزولات جوی و افزایش نیاز به محصولات کشاورزی به یک تهدید طبیعی برای امنیت غذایی تبدیل شده است. خشکسالی میتواند بخش قابل‌توجهی از کل جمعیت را تحت تأثیر قرار دهد، به‌ویژه ساکنان مناطق خشک و نیمه‌خشک بیشتر در معرض تهدید قرار دارند. هنگامی‌که سامانه‌های آب زیرزمینی تحت تأثیر خشکسالی قرار ...
بیشتر
مقدمه
امروزه خشکسالی با توجه به کاهش میزان نزولات جوی و افزایش نیاز به محصولات کشاورزی به یک تهدید طبیعی برای امنیت غذایی تبدیل شده است. خشکسالی میتواند بخش قابل‌توجهی از کل جمعیت را تحت تأثیر قرار دهد، به‌ویژه ساکنان مناطق خشک و نیمه‌خشک بیشتر در معرض تهدید قرار دارند. هنگامی‌که سامانه‌های آب زیرزمینی تحت تأثیر خشکسالی قرار می‌گیرند، ابتدا تغذیه آب زیرزمینی و بعداً تراز آب زیرزمینی و میزان تخلیه آن کاهش می‌یابد. ویژگی‌های خشکسالی از جمله مدت، شدت و فراوانی در سفره آب زیرزمینی نسبت به سایر انواع خشکسالی‌ها تغییر میکند.
مواد و روشها
با توجه به اهمیت ارزیابی و پایش خشکسالی، وضعیت خشکسالی 12 محدوده مطالعاتی حوزه آبخیز درانجیر در سال آبی 1382-1381 تا 1398-1397 بررسی شد. این حوزه آبخیز در استانهای یزد و کرمان با مساحت و ارتفاع متوسط بهترتیب 50736.44 و 1857.90 کیلومتر مربع و متر واقع شده است. مساحت ارتفاعات و دشت در این حوزه آبخیز بهترتیب 58.99 و 40.99 درصد است. آمار تراز آب چاه‌های مشاهده‌ای در سطح حوضه با مراجعه به سازمان‌های ذی‌ربط اعم از سازمان تحقیقات منابع آب ایران (تماب)، سازمان آب منطقه‌ای استانهای یزد و کرمان تهیه شد. سپس، با استفاده از روش میان‌یابی وزن فاصله معکوس مقادیر متوسط ماهانه تراز آب زیرزمینی از نقشههای مورد نظر استخراج شد. بر اساس رابطه شاخص GRI، در محیط برنامه MATLAB، مقادیر خشکسالی آب زیرزمینی محاسبه شد.
نتایج و بحث
بر اساس نتایج محاسبه شاخص GRI مشخص شد که شدیدترین خشکسالی‌ها در محدوده‌های کویر درانجیر، بردسیر و قریه‌‌العرب وقوع یافته است که بهترتیب کمبودی برابر با 81.38، 77.75 و 75.66 دارند. همچنین، طولانی‌ترین خشکسالی‌ها در محدوده قریه‌‌العرب وقوع یافته است که تداومی برابر با 121 ماه دارد. لذا، محدوده قریه‌‌العرب، با دارا بودن شدت و تداوم بالای خشکسالی، از شرایط بحرانی‌تر خشکسالی طی دوره آماری مذکور نسبت به دیگر محدوده‌های مطالعاتی برخوردار بوده است. مطابق نتایج فراوانی طبقات شاخص GRI، برای محدوده‌های مطالعاتی حوزه آبخیز درانجیر مشخص شد که بعد از خشکسالی نرمال در تمام محدوده‌ها، خشکسالی ملایم، از بالاترین فراوانی برخوردار بوده است.
نتیجهگیری
کمبود و نوسانات شدید نزولات جوی، رخداد پدیده خشکسالی به‌ویژه در مناطق دارای اقلیم خشک و نیمه‌خشک را اجتناب‌ناپذیر میکند. از این‌رو، داشتن درک روشنی از اثر و شدت پدیده خشکسالی بر بوم‌سازگان، میتواند کمک شایانی به مدیران در برنامهریزی و تصمیمگیری بهتر مدیریت منابع حوضه و استفاده بهینه از شرایط برحسب پتانسیل موجود داشته باشد. پایش تغییرات وضعیت سفره‌های آب زیرزمینی به‌‌دلیل خشکسالی و بهرهبرداری بیش از حد سایر حوزههای آبخیز کشور و تهیه اطلس نهایی آن توصیه میشود. همچنین، لازم و ضروری است که با استفاده از مدلهای متناسب در این زمینه وضعیت خشکسالی با نتایج و یافته‌های حاصله مقایسه شود. در نهایت، برای مقابله با این پدیده طبیعی توصیه میشود برنامه‌های کوتاه و بلندمدت در قالب راهکارهای توسعه سطح زیر کشت محصولات گلخانه‌ای، استفاده از ارقام مقاوم به خشکی و با راندمان مصرف آب بالا، توسعه سامانه‌های تحت‌فشار در آبیاری به‌جای سامانه‌های سنتی در باغ‌‌ها و مزارع و اجرای پروژه‌های مؤثر در افزایش ذخیره منابع آب آبیاری زیرزمینی و سطحی نظیر بندهای سنگ سیمانی، خاکی، پخش سیلاب در منطقه مورد مطالعه توصیه میشود.
)
