محمودرضا طباطبایی؛ امین صالح پور جم؛ جمال مصفایی
چکیده
در حوزه های آبخیز، پایش و ارزیابی فرآیندهای فرسایش و رسوبگذاری از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا این فرایندها تأثیر مستقیم بر کیفیت و کمیت منابع آبی دارند. در این راستا، طراحی و ساخت سامانههای پیشرفته نظیر سامانه اطلاعات مکانی تخصصی ایستگاههای هیدرومتری کشور میتواند تغییرات چشمگیری در پژوهشهای مربوط به آبخیزداری ایجاد ...
بیشتر
در حوزه های آبخیز، پایش و ارزیابی فرآیندهای فرسایش و رسوبگذاری از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا این فرایندها تأثیر مستقیم بر کیفیت و کمیت منابع آبی دارند. در این راستا، طراحی و ساخت سامانههای پیشرفته نظیر سامانه اطلاعات مکانی تخصصی ایستگاههای هیدرومتری کشور میتواند تغییرات چشمگیری در پژوهشهای مربوط به آبخیزداری ایجاد کند. در این پژوهش، یک سامانه مکانی تخصصی برای مدیریت و تحلیل دادههای هیدرولوژیکی با استفاده از زبان برنامهنویسی (#C) و کتابخانههای مکانی متن باز توسعه داده شده است. این سامانه از پایگاه داده SQLite به عنوان بستر ذخیرهسازی دادهها استفاده میکند و از تکنولوژی Entity Framework 6 (EF6) و زبان LINQ برای تسهیل استخراج و مدیریت دادهها بهره میبرد. سامانه قادر است پرسوجوها و تحلیلهای مکانی و توصیفی متنوعی را بر روی این دادهها انجام دهد. همچنین، امکان انجام تحلیلهای آماری و استخراج خلاصههای آماری از دادههای رسوبسنجی فراهم شده است. نتایج این پژوهش را میتوان در دو بخش طراحی و ساخت سامانه و تحلیل آماری دادههای رسوبسنجی حوضه ارس خلاصه نمود. در بخش نخست که در زمینه طراحی و ساخت سامانه مکانی میباشد، با کمک تکنیکهای مدرن و روشهای پیشرفته، رابطهای گرافیکی مناسبی برای ذخیرهسازی و ارتباط کاربر با پایگاه داده و همچنین مدیریت دادهها طراحی و کدنویسی گردید. در بخش دوم، نتایج آماری بدست آمده از تحلیل آماری دادههای رسوبسنجی حوضه ارس (نتایج گرفته شده تا سال 1396 به تعداد 26156 داده ثبت شده) نشان میدهد که در مقیاس حوضه، میانگین دبی رسوب معلق روزانه 11814/95 تن در روز، میانگین غلظت رسوب معلق 4185/68 میلی گرم در لیتر و میانگین دبی لحظهای جریان 16/13 متر مکعب در ثانیه میباشد. درمقیاس واحدهای مطالعاتی، میانگین بیشترین و کمترین دبی رسوب معلق به ترتیب مربوط به واحدهای مطالعاتی جلفا-دوزال (کد 1105) با مقدار 10312/33 تن در روز و قره ضیالدین (کد 1108) با مقدار991/96 تن در روز است. همچنین در مقیاس ایستگاه هیدرومتری، میانگین بیشترین و کمترین دبی رسوب معلق روزانه به ترتیب مربوط به ایستگاههای هیدرومتری جلفا (با کد 807-19) با مقدار 571697/82 تن در روز و ناور-خروجی نئور (با کد 0195-19) مقدار2/82 تن در روز میباشد. در مجموع، این پژوهش با هدف توسعه یک زیرساخت نرمافزاری در مقیاس ملی برای مدیریت دادههای رسوبسنجی و دبی جریان ایستگاههای هیدرومتری کشور انجام شده است. با توجه به اهمیت شناخت دقیق فرآیندهای فرسایش و رسوبگذاری در حوزههای آبخیز کشور، این سامانه میتواند بهعنوان ابزاری کارآمد برای دستیابی به اطلاعات دقیق و قابل اعتماد مورد استفاده قرار گیرد.
محمودرضا طباطبایی؛ محمدرضا غریب رضا
چکیده
این مطالعه به بررسی برآورد دقیق رسوب معلق در رودخانه اترک، بهویژه در ایستگاه هوتن، پرداخته است. رسوب معلق در رودخانهها، بهویژه در مناطق نیمهخشک، از چالشهای عمده در مدیریت منابع آب و کنترل رسوبات مخازن سدها به شمار میآید. در این تحقیق، برای برآورد رسوب معلق، از ترکیبی از روشهای کلاسیک و هوشمند استفاده شده است، از جمله منحنی ...
بیشتر
این مطالعه به بررسی برآورد دقیق رسوب معلق در رودخانه اترک، بهویژه در ایستگاه هوتن، پرداخته است. رسوب معلق در رودخانهها، بهویژه در مناطق نیمهخشک، از چالشهای عمده در مدیریت منابع آب و کنترل رسوبات مخازن سدها به شمار میآید. در این تحقیق، برای برآورد رسوب معلق، از ترکیبی از روشهای کلاسیک و هوشمند استفاده شده است، از جمله منحنی سنجه رسوب، شبکههای عصبی و مدلهای یادگیری عمیق. با استفاده از الگوریتم جنگل تصادفی، متغیرهای کلیدی مؤثر بر رسوب شناسایی و دادهها به گروههای همگن تقسیم شدند. مدل یادگیری جمعی XGBoost به عنوان مدل برتر انتخاب شد که دقت بالایی در پیشبینی نشان داد. نتایج نشان میدهد که XGBoost با کمترین خطا و بیشترین شاخص کارایی نسبت به سایر مدلها موفقتر بوده است. این مدل توانایی مدیریت دادههای با چولگی بالا و شناسایی روابط غیرخطی پیچیده را دارد. همچنین، رویکرد ترکیبی بهکاررفته در این پژوهش منجر به بهبود پیشبینی نسبت به روشهای سنتی شده است. با این حال، کیفیت دادهها و تغییرات هیدرولوژیکی بر کارایی مدلها تأثیر میگذارد. این تحقیق نشاندهنده اهمیت استفاده از تکنیکهای پیشرفته یادگیری ماشین در تحلیل دادههای هیدرولوژیکی و لزوم پیوند بین علم داده و مدیریت منابع آب است. نتایج این مطالعه میتواند بهعنوان مرجعی برای سیاستگذاران و مدیران منابع آب در راستای بهبود مدیریت رسوبات و کیفیت آب در رودخانهها مورد استفاده قرار گیرد.
حمزه نور؛ محمود عربخدری؛ یحیی پرویزی
چکیده
مقدمهاجرای اقدامات آبخیزداری در ایران، بهمنظور کاهش خسارات ناشی از استفاده نامناسب انسان از منابع طبیعی از سالها پیش آغاز شده است و اکنون نیز ادامه دارد. برای برنامهریزیهای آتی طرحهای اجرایی آبخیزداری، ارزیابی عملکرد اقدامات گذشته، امری ضروری است. در این راستا، حوزههای آبخیز زوجی با توجه به نحوه اجرای اقدامات ...
بیشتر
مقدمهاجرای اقدامات آبخیزداری در ایران، بهمنظور کاهش خسارات ناشی از استفاده نامناسب انسان از منابع طبیعی از سالها پیش آغاز شده است و اکنون نیز ادامه دارد. برای برنامهریزیهای آتی طرحهای اجرایی آبخیزداری، ارزیابی عملکرد اقدامات گذشته، امری ضروری است. در این راستا، حوزههای آبخیز زوجی با توجه به نحوه اجرای اقدامات آبخیزداری در آنها و همچنین، وجود تجهیزات اندازهگیری هدررفت خاک، رواناب و رسوبدهی در مقیاس دامنه و حوزه آبخیز، کمک زیادی در ارزیابی اثرات اقدامات آبخیزداری مینمایند.مواد و روشهاحوضه زوجی کاخک، با مساحت 217 هکتار در فاصله 300 کیلومتری از شهر مشهد و 35 کیلومتری جنوب غربی شهر گناباد واقع شده است. حوضه زوجی کاخک از دو زیرحوضه شاهد و نمونه تشکیل شده است. در حوضه نمونه، مجموعهای از اقدامات بیولوژیک و سازهای اجرا شده است، در حالیکه زیرحوضه شاهد طبق عرف منطقه مورد بهرهبرداری قرار میگیرد. در این پژوهش، تاثیر اقدامات مختلف آبخیزداری بر وضعیت هدررفت خاک، رسوبدهی و هیدرولوژی در حوضه زوجی کاخک گناباد مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور، دادههای ثبت شده رسوب معلق و دبی در مقیاس حوضه و همچنین، دادههای هدررفت خاک (بهوسیله کرت استاندارد و میخ فرسایشی) و تولید رواناب (کرتهای استاندارد) در مقیاس دامنه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.نتایج و بحثنتایج بررسیهای صورت گرفته در مقیاس کرت نشان داد که متوسط سالانه هدررفت خاک دو زیرحوضه نمونه و شاهد بهترتیب 0.05 و 0.27 تن بر هکتار در سال است. این نتایج دلالت بر آن دارد که میزان هدررفت خاک در زیرحوضه شاهد 536 درصد بیشتر از زیرحوضه نمونه است. میزان تولید رواناب در مقیاس کرت نیز در زیرحوضه شاهد 138 درصد بیشتر از زیرحوضه نمونه محاسبه شد. در مقیاس حوضهای نیز نتایج نشان داد که مقدار کل رسوب معلق خروجی از حوضههای شاهد و نمونه طی دوره مورد بررسی بهترتیب 379 و 85 تن است، که نشاندهنده متوسط رسوبدهی ویژه 0.4 و 0.1 تن در هکتار، بهترتیب در حوضههای شاهد و نمونه است. حجم رواناب نیز در زیرحوضه شاهد 1.3 برابر زیرحوضه نمونه ثبت شده است. در نهایت، بررسی زمان شروع رواناب نیز نشان داد که در زیرحوضه نمونه، بهطور متوسط رواناب 132 دقیقه دیرتر از زیرحوضه شاهد به خروجی حوضه میرسد. از سوی دیگر، با وجود تفاوت زیرحوضههای نمونه و شاهد در هدررفت خاک، تولید رواناب و رسوبدهی، نقش وقایع حداکثری در فرسایش خاک و تولید رواناب هر دو زیرحوضه بسیار چشمگیر است. بهطوریکه یک تا سه واقعه فرساینده در هر دو زیرحوضه مورد مطالعه، مسئول بیش از 80 درصد هدررفت خاک در دامنهها و تولید رواناب و رسوبدهی حوضهها هستند.نتیجهگیرینتایج نشان داد که در مجموع حدود 136 هزار متر مکعب ذخیره رواناب و 294 تن کنترل رسوب معلق، در اثر عملیات آبخیزداری در زیرحوضه نمونه صورت پدیرفته است. بنابراین، میتوان بیان کرد که اقدامات آبخیزداری انجام شده در زیرحوضه نمونه، باعث کاهش فرسایش خاک و تولید رواناب در سطح دامنهها نسبت به زیرحوضه شاهد شده است. این عمل از طریق افزایش پوشش گیاهی، افزایش زبری سطح زمین، کاهش توان حمل جریان و ترسیب مواد در حال حمل صورت گرفته است. در ادامه، جریان از دامنهها وارد آبراهه شده و بهوسیله سازههای آبخیزداری، جریان رواناب نگه داشته شده و در نتیجه، میزان رسوبدهی و حجم رواناب زیرحوضه نمونه کمتر از زیرحوضه شاهد است.
داود نیککامی؛ صمد شادفر
چکیده
خاک به عنوان یکی از اجزای هر بومسازه و منبع مهم تولید غذا، نقش بسیار جدی در ادامه حیات بشر دارد. لذا، ضرورت حمایت و حفاظت از خاک و جلوگیری از فرسایش آن، امری الزامی است. در مورد مقدار فرسایش و رسوب کشور، ارقام متفاوت و در برخی از پژوهشها تا چند برابر اختلاف را ذکر کردهاند. این ارقام از کمتر از یک تا بیش از پنج میلیارد تن در سال با هم ...
بیشتر
خاک به عنوان یکی از اجزای هر بومسازه و منبع مهم تولید غذا، نقش بسیار جدی در ادامه حیات بشر دارد. لذا، ضرورت حمایت و حفاظت از خاک و جلوگیری از فرسایش آن، امری الزامی است. در مورد مقدار فرسایش و رسوب کشور، ارقام متفاوت و در برخی از پژوهشها تا چند برابر اختلاف را ذکر کردهاند. این ارقام از کمتر از یک تا بیش از پنج میلیارد تن در سال با هم تفاوت دارند. محاسبه و ترسیم نقشه فرسایش و رسوبدهی، اطلاعات مهمی را ارائه میدهد که در طراحی سدها، مخازن، کانالها، عملیات حفاظت خاک، ارزیابی خسارات محلی و غیرمحلی فرسایش و پروژههای آمایش سرزمین و ارزیابی قابلیت اراضی مورد استفاده قرار میگیرد. نقشه میزان فرسایش یکی از نقشههای پایه، علمی و کاربردی در بخشهای مختلف اجرایی، تحقیقاتی و آموزشی میباشد. با توجه به ضرورت تعیین مقدار فرسایش و رسوب برای کل کشور و تعیین اولویتهای اجرایی در مناطق با پتانسیل زیاد فرسایش، این پروژه توسط پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری تعریف و به انجام رسید. بر این اساس، تفکیک حوزههای آبخیز رده هفت به هفت منطقه یا ناحیه شامل 1) البرز شرقی 2) البرز میانی 3) البرز غربی 4) ایران مرکزی 5) زاگرس شمالی 6) زاگرس میانی و 7) زاگرس جنوبی صورت گرفت. آمار بلندمدت رسوبسنجی 118 ایستگاه در این مناطق مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و با روش حد وسط دستهها مقدار رسوب هر ایستگاه تعیین شد. با توجه به میزان بار بستر رودخانهها، با استفاده از مدل EPM میزان رسوبدهی و با در نظر گرفتن ضریب انتقال رسوب حوضهها میزان فرسایش خاک تعیین و نقشه فرسایش خاک کشور برای حوزههای آبخیز مشرف به ایستگاههای هیدرومتری ارائه شد. نتایج نشان داد که میانگین رسوبدهی و میزان متوسط وزنی فرسایش خاک در حوضههای مشرف بر ایستگاههای دارای آمار رسوب در کشور، بهترتیب 3.3 و 16 تن در هکتار در سال است. کمترین و بیشترین میزان فرسایش خاک بهترتیب با مقادیر 9 و 32.4 تن در هکتار در سال متعلق به مناطق زاگرس میانی و زاگرس جنوبی است.
صدیقه محمدی
چکیده
در کشورهای در حال توسعه، بهعلت مشکلات مالی و فنی بهطور معمول دادههای رسوب اندکی اندازهگیری میشوند، لذا، مدلی که بتواند با استفاده از دادههای دبی آب، میزان بار رسوبی را برآورد کند، میتواند گزینه قابل اطمینانی باشد. با توجه به کاربرد انواع مدلها در پیشبینی رسوب، این تحقیق با هدف ارائه مدل بهینه برآورد ...
بیشتر
در کشورهای در حال توسعه، بهعلت مشکلات مالی و فنی بهطور معمول دادههای رسوب اندکی اندازهگیری میشوند، لذا، مدلی که بتواند با استفاده از دادههای دبی آب، میزان بار رسوبی را برآورد کند، میتواند گزینه قابل اطمینانی باشد. با توجه به کاربرد انواع مدلها در پیشبینی رسوب، این تحقیق با هدف ارائه مدل بهینه برآورد میزان رسوب معلق بر اساس دبی جریان بر روی ایستگاههای هیدرومتری بالادست رودخانه هلیلرود شامل ایستگاههای هیدرومتری پل بافت، سلطانی، هنجان، چشمه عروس، میدان و کناروئیه انجام شد. در این راستا، کارایی انواع مدلهای مختلف منحنی سنجه رسوب شامل مدلهای یک خطی، دو خطی، روش حد وسط دستهها به تنهایی و نیز با ضرایب اصلاحی CF1،CF2 و FAO و مدلهای جعبه سیاه شامل شبکه عصبی مصنوعی و سامانه استنتاج عصبی-فازی در شبیهسازی رسوب معلق مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج حاصل از ارزیابی این مدلها با استفاده از پارامترهای ارزیابی MAE و RMSE با استفاده از دادههای آزمون، حاکی از آن است که مدلهای عصبی-فازی در عمده ایستگاههای هیدرومتری مورد مطالعه، شامل پل بافت، هنجان و کناروئیه با میزان MAE برابر 35.07، 11958.74 و 34235.27 و RMSE بهترتیب برابر 42.07، 28672.78 و 52735.92 تن در روز بهعنوان بهترین روش برای شبیهسازی میزان بار رسوب معلق بهشمار میآیند. همچنین، مدل شبکه عصبی مصنوعی تابع پایه شعاعی در ایستگاه هیدرومتری میدان با میزان MAE برابر 384.83 و RMSE برابر 669 تن در روز، روش منحنی سنجه رسوب دو خطی در ایستگاه چشمه عروس با میزان MAE و RMSE بهترتیب 1.7 و 4.1 تن در روز و روش منحنی سنجه یک خطی با اعمال ضریب اصلاحی CF1 با MAE و RMSE برابر 9723.2 و 41235.6 تن در روز در ایستگاه هیدرومتری سلطانی بهعنوان بهترین مدلها برای شبیهسازی میزان رسوب معلق میباشند.
