امید اسدی نلیوان؛ مجید رحمانی؛ فرزانه وکیلی تجره؛ اصغر بیات
چکیده
مقدمهشناخت نواحی مستعد وقوع زمینلغزش و خطرات ناشی از آن، یکی از اقدامات اولیه در مدیریت منابع طبیعی و برنامهریزیهای توسعه‌‌ای و عمرانی است. با توجه به تلفات جانی، خسارات مالی و تاثیرات محیط زیستی، زمینلغزش یکی از مهمترین بلایای طبیعی در جهان و بهویژه در ایران بوده است که هر ساله نقش بهسزایی در تخریب ...
بیشتر
مقدمهشناخت نواحی مستعد وقوع زمینلغزش و خطرات ناشی از آن، یکی از اقدامات اولیه در مدیریت منابع طبیعی و برنامهریزیهای توسعه‌‌ای و عمرانی است. با توجه به تلفات جانی، خسارات مالی و تاثیرات محیط زیستی، زمینلغزش یکی از مهمترین بلایای طبیعی در جهان و بهویژه در ایران بوده است که هر ساله نقش بهسزایی در تخریب جاده‌‌های ارتباطی، تخریب مراتع، باغ‌ها، مناطق مسکونی، ایجاد فرسایش و تولید حجم بالای رسوب در حوزههای آبخیز کشور دارد. این مسایل منجر به استفاده از مدلهای داده‌کاوی در مطالعات زمینشناسی و ژئوتکنیک شده است. در سالهای اخیر، بهرهگیری از سامانه اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور، همراه با روشهای یادگیری ماشینی گامی نو در پهنهبندی وقوع زمینلغزش ایجاد کرده است و نقشه‌‌های حساسیت وقوع زمینلغزش با دقت مناسب و قابل قبولی تهیه میشوند. حوزه آبخیز سد کرج، به‌دلیل شرایط کوهستانی و پرباران و ساخت‌‌وسازهای فراوان به‌دلیل شرایط آب و هوایی مناسب و جاده‌‌‌سازی‌‌های غیراصولی از جمله مناطق مستعد وقوع زمینلغزش است. هدف از این پژوهش، اولویت‌‌بندی عوامل موثر بر زمینلغزش با استفاده از مدل بیشینه آنتروپی (مدل MaxEnt) و تعیین مناطق دارای پتانسیل حساسیت زمینلغزش است.مواد و روش‌‌‌هاحوزه آبخیز سد کرج، در شرق استان البرز و بین مختصات جغرافیایی بین 35 درجه و 51 دقیقه تا 36 درجه و 13 دقیقه عرض شمالی و 51 درجه و 5 دقیقه تا 51 درجه و 35 دقیقه طول شرقی، واقع شده است. بیشترین و کمترین مقدار بارندگی متوسط سالانه به‌ترتیب در معادل 1099 و 608 میلیمتر محاسبه شده است. در پژوهش حاضر، برای تعیین مناطق دارای حساسیت زمینلغزش از 11 عامل موثر بر پتانسیل زمینلغزش منطقه شامل ارتفاع، شیب، جهت شیب، فاصله از آبراهه، سنگ‌شناسی، بارندگی، کاربری اراضی، شاخص رطوبت توپوگرافی، انحنا سطح، فاصله از آبراهه و فاصله از جاده انتخاب و آزمون همخطی عوامل با آزمون عامل تورم واریانس (VIF) در نرمافزار SPSS بررسی شد. از مجموع 477 زمینلغزش، به‌صورت تصادفی، 70 درصد بهعنوان دادههای آزمون (334 نقطه) و 30 درصد بهعنوان دادههای اعتبارسنجی (143 نقطه) طبقه‌بندی شدند. در این پژوهش، از مدل بیشینه آنتروپی استفاده شده است. برای تعیین مهمترین پارامترها از نمودار جکنایف و از منحنی تشخیص عملکرد نسبی (ROC) برای قدرت پیشبینی مدل استفاده شد. نقاط زمینلغزش حوضه مورد مطالعه از بانک اطلاعاتی اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان البرز و بازدیدهای میدانی تهیه شده است.نتایج و بحثنتایج نشان داد که همخطی بین عوامل مورد استفاده وجود ندارد. بر اساس نمودار جکنایف لایه‌‌های بارندگی، فاصله از جاده، لیتولوژی و کاربری اراضی، به‌ترتیب مهمترین عوامل تاثیرگذار بر وقوع زمینلغزش در منطقه مورد مطالعه بودند. منحنی تشخیص عملکرد نسبی، نشاندهنده دقت 90 درصد (عالی) روش بیشینه آنتروپی در مرحله آموزش و 83 درصد (خیلی خوب) در مرحله اعتبارسنجی بود. بر اساس نقشه نهایی حساسیت زمینلغزش بیش از 35 درصد از پهنه حوضه مورد مطالعه دارای پتانسیل حساسیت زمینلغزش زیاد و خیلی زیاد است.نتیجهگیریبا توجه به نتایج به‌دست آمده میتوان گفت که مدل MaxEnt، توانایی بالایی در تعیین مناطق دارای حساسیت زمینلغزش دارد و با توجه به سرعت و دقت بالای مدل پیشنهاد میشود که در تحقیقات مشابه به‌خصوص در کشورهای در حال توسعه به‌دلیل کمبود امکانات و منابع مالی و همچنین، زمان‌‌بر بودن شناسایی مناطق دارای حساسیت زمینلغزش مورد استفاده قرار بگیرد. علاوهبر عوامل طبیعی برخی عوامل انسانی نظیر جاده‌‌سازی، نقش مهمی بر وقوع زمینلغزش دارد که برای کاهش نسبی خطرات لازم است از تغییر اکوسیستم بهعنوان محرک بلایای طبیعی اجتناب کرد. به‌طور کلی، میتوان بیان کرد که حوزه آبخیز سد کرج دارای پتانسیل حساسیت زمینلغزش بالایی است که بیشتر مناطق دارای حساسیت در نزدیکی جاده‌‌ها واقع شدهاند و به‌دلیل اینکه در این مناطق دخالت‌‌های انسانی فراوانی صورت گرفته است، حساسیت زمینلغزش افزایش پیدا کرده است. ترکیب سامانه اطلاعات جغرافیایی با روش بیشینه آنتروپی بهمنظور تعیین مناطق دارای حساسیت زمینلغزش مخصوصا در کشورهای در حال توسعه مثل ایران که دسترسی به اطلاعات و دادههای زمینلغزش با محدودیت زمان و هزینه مواجه هستند، پیشنهاد میشود. نتایج این پژوهش در تصمیم‌‌گیری و آمایش سرزمین استانی و همچنین برنامهریزی شهری قابل استفاده خواهد بود و نقش بهسزایی در پیشگیری و کاهش خسارات ناشی از وقوع زمینلغزش خواهد داشت.
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.
رحیم کاظمی؛ باقر قرمز چشمه؛ رضا بیات
چکیده
مقدمهپژوهش در خصوص جریان کم، نه فقط از نقطه نظر بنیادی، بلکه به لحاظ مدیریت پایدار منابع آب، حایز اهمیت است که مدیریت بهینه منابع آب، یکی از حیاتی‌‌ترین چالش‌‌های قرن بیست و یکم است و به‌دلیل رشد جمعیت و تغییرات اقلیمی، تامین آب در آینده، احتمالا به منابع آب پایدار وابسته خواهد بود. سازمان جهانی هواشناسی، جریان کم را بهعنوان ...
بیشتر
مقدمهپژوهش در خصوص جریان کم، نه فقط از نقطه نظر بنیادی، بلکه به لحاظ مدیریت پایدار منابع آب، حایز اهمیت است که مدیریت بهینه منابع آب، یکی از حیاتی‌‌ترین چالش‌‌های قرن بیست و یکم است و به‌دلیل رشد جمعیت و تغییرات اقلیمی، تامین آب در آینده، احتمالا به منابع آب پایدار وابسته خواهد بود. سازمان جهانی هواشناسی، جریان کم را بهعنوان جریانی از آب رودخانه که در دوره خشک آب و هوایی تداوم دارد، معرفی میکند. جریان کم، از تغییرات اقلیم، توپوگرافی، زمینشناسی، خاک و فعالیت‌های انسانی تاثیر می‌پذیرد. موقعیت جغرافیایی و شرایط اقلیمی حاکم بر کشور ایران، موجب شرایط کمبود بارش و کم‌‌آبی است. بنابراین، شناخت و تحلیل منابع آب پایدار، جز اصلی مدیریت منابع آب سطحی در ایران است. این پژوهش، با هدف بررسی ویژگی‌های نشریات علمی در خصوص تحقیقات جریان کم در ایران و جهان و ارائه چشم‌اندازی از وضعیت موجود و جهت‌گیری تحقیقات آتی انجام شده است. هدف از این پژوهش، بررسی روند انتشارات پژوهشهای مرتبط با جریان کم در ایران و جهان، شناسایی حوزههای پژوهش و تعیین حوزههای کمتر توجه شده و مغفول مانده در پژوهشهای داخل کشور، بر اساس پایگاه داده Science Direct از سال 1999 تا 2022، همچنین، دادههای پایگاه داده مرکز اطلاعات علمی جهاد دانشگاهی و پژوهشگاه علوم و فناوری اطلاعات ایران است.مواد و روش‌هاتعداد 22875 مورد از دادههای انتشارات مرتبط با جریان کم در موضوعات علوم محیطی، کشاورزی و علوم زیستی در دوره زمانی 1999 تا 2022 از پایگاه داده Science Direct و شاخص SJR از پایگاه https://www.scimagojr.com و همچنین، دادههای پایگاه داده مرکز اطلاعات علمی جهاد دانشگاه (SID) و پژوهشگاه علوم و فناوری اطلاعات ایران (IranDoc) دریافت شد و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. تکنیک‌های کتاب‌سنجی شامل تحلیل استنادی با تاکید بر استناد کل، ضریب تاثیر پنج ساله، طبقه‌بندی JCR، دوره پوشش و شاخص h-index بر اساس پایگاه داده Science Direct و شاخص SJR، انجام شد. فروانی و روند رشد انتشارات بین‌المللی مرتبط با جریان کم از ایران، توزیع موضوعی دسته‌بندی‌‌های مربوط به جریان کم مجلات اصلی، فراوانی مقاله‌های مرتبط با جریان کم در خاورمیانه و کشورهای اطراف ایران، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.نتایج و بحثنتایج نشان داد که روند کلی نشریات علمی جهانی در تحقیقات جریان کم با شیب مثبت و نرخ رشد 52/1 درصد، بوده است. همچنین، روند نشریات بین‌المللی از مبدا ایران با ضریب تعیین 0.94 و نرخ رشد 1.60 درصد، دارای شیب مثبت بوده است. نتایج طبقه‌بندی موضوعی نشریات در سطح جهانی نشان داد که بیشترین انتشارات با 75/85 درصد، مربوط به مقاله‌های پژوهشی و کمترین میزان به مقاله‌های کنفرانسی و سرمقاله‌‌ها تعلق دارد. مقاله‌های بین‌المللی از منشا ایران با 90.04 درصد، در رتبه اول انتشارات جریان کم قرار گرفتند که نسبت به مقاله‌های جهانی سهم بیشتری از کل مقاله‌ها را به خود اختصاص دادند. نتایج تحلیل مهمترین واژه‌های کلیدی مرتبط با جریان کم نشان داد که بیش از 72 درصد از عناوین مقاله‌ها و پایان‌نامه‌ها به واژه‌های کلیدی "جریان پایه" و "منحنی تداوم جریان" اختصاص دارد.نتیجهگیریبا جمع‌بندی و تحلیل منحنی رشد نشریات میتوان نتیجه گرفت که مجموع انتشارات بین‌المللی مرتبط با جریان کم با خط برازش تئوری مطابقت دارد و نشاندهنده تناسب پتانسیل تحقیقات جریان کم در جهان با مقدار واقعی است. نتیجه کلی تحلیل نشریات بین‌المللی از مبدا ایران، پتانسیل زیادی برای پژوهش در رابطه با جریان کم در ایران را نشان میدهد و حاکی از تغییر توجه جامعه علمی ایران به انتشار مقاله‌ها با موضوع جریان کم در سطح بین‌المللی است.
علیرضا قائمی؛ مهدی اژدری مقدم؛ سارینا کیخا
چکیده
مقدمه
رودخانه‌ها، بهعنوان منابع حیاتی طبیعت و پایه‌های اصلی توسعه پایدار شناخته میشوند. لذا، کمیت و کیفیت آب رودخانه‌ها جز پارامترهای ارزشمند محسوب میشوند. افزایش فعالیت‌های کشاورزی و صنعتی، باعث کاهش کیفیت منابع آب در بسیاری از نقاط شده است. تخلیه فاضلاب، زباله و کودهای شیمیایی در روستاهای حاشیه رودخانه‌ها از مهمترین ...
بیشتر
مقدمه
رودخانه‌ها، بهعنوان منابع حیاتی طبیعت و پایه‌های اصلی توسعه پایدار شناخته میشوند. لذا، کمیت و کیفیت آب رودخانه‌ها جز پارامترهای ارزشمند محسوب میشوند. افزایش فعالیت‌های کشاورزی و صنعتی، باعث کاهش کیفیت منابع آب در بسیاری از نقاط شده است. تخلیه فاضلاب، زباله و کودهای شیمیایی در روستاهای حاشیه رودخانه‌ها از مهمترین منابع آلودگی کیفیت آب به شمار می‌رود. حجم ورود پساب‌های شهری و کشاورزی به این رودخانه، باعث افزایش مقادیر آلاینده‌ها شده، بهطوریکه در بازه سالهای 1372 تا انتهای سال 1396، میانگین آلاینده‌های موجود در ایستگاه ورند برای سه آلاینده مواد جامد محلول، کلر و سدیم به‌ترتیب برابر 507.49، 2.16 و 2.47 بوده است. بنابراین، برآورد دقیق پارامترهای کیفیت آب، یک نیاز اساسی برای مدیریت کیفیت آب، سلامت انسان، مصرف عمومی و مصارف خانگی است.
مواد و روشها
حوضه تجن، با مساحتی در حدود 4147.22 کیلومتر مربع دارای میانگین دبی رودخانه و بارندگی سالانه به‌ترتیب 20 متر مکعب بر ثانیه و 539 میلیمتر است. بیشترین و کمترین ارتفاع حوضه، به‌ترتیب 3728 و 26 متر گزارش شده است. فعالیت‌های مختلفی نظیر کشاورزی و سدسازی در این رودخانه صورت میگیرد. در این پژوهش، از تلفیق دو مدل برنامه‌نویسی بیان ژن (GEP) و شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، با یکی از الگوریتم پیشپردازش داده به‌نام EMD برای تخمین یکی از پارامتر مهم کیفیت آب به نام مواد جامد محلول (TDS) استفاده شد. بدین منظور، در این پژوهش، برای مدلسازی و برآورد مقادیر مواد جامد محلول از چندین داده کیفی شامل سدیم، کلسیم، منیزیم، سولفات بی‌کربنات، سولفوریک اسید و کلر که در بازه سالهای 1372 تا انتهای سال 1396 در ایستگاه ورند اندازه‌گیری شده، استفاده شد.
نتایج و بحث
در ابتدا، نتایج حاصل از دادههای مشاهداتی در طول مدت نمونه برداری نشان دادند که مقادیر TDS در حدود 80 درصد از نمونه‌ها در بازه 300 تا 600 میلی گرم بر لیتر بوده که بیانگر کیفیت خوب آب این رودخانه بوده است. برای مقایسه عملکرد مدلهای مستقل و ترکیبی برای تخمین پارامترهای کیفی رودخانه در مراحل آموزش و آزمون، شاخصهای آماری ضریب همبستگی (R)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین انحراف خطا (MBE)، ضریب نش (NSE)، تابع هدف (OBJ) و نسبت RSD، استفاده شدند. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که مدل ترکیبی حاصل از برنامه‌نویسی بیان ژن و تجزیه مود تجربی (EMD-GEP) توانست با کمترین خطا ( 0.23=RSD و 24.41=RMSE) عملکرد بالاتری را در مقایسه با سایر مدل‌ها مانند مدل GEP ( 0.44 =RSD و RMSE=47.27) در تخمین این پارامتر کیفی آب داشته باشد. علاوهبر این، مدل ترکیبی حاصل از شبکه عصبی مصنوعی و تجزیه مود تجربی (EMD-ANN) با 36.64 =RMSE و 0.95=R بعد از EMD-GEP، در رتبه دوم قرار گرفت. مطابق نتایج حاصل از تابع هدف برای هریک از مدل‌ها، مدل EMD-GEP دارای مقادیر تابع هدف کمتری (15.92=OBJ) نسبت به سایر مدل‌ها در مدلسازی مواد جامد محلول است. درحالی‌که، بیشترین مقدار تابع هدف (29.34=OBJ) متعلق به مدلGEP است.
نتیجهگیری
بهمنظور، تخمین مواد جامد محلول در رودخانه تجن، از روشهای ANN و GEP در این پژوهش استفاده شد. سپس، برای تقویت برآوردها از الگوریتمهای تجزیه مود تجربی برای پیشپردازش دادههای سری زمانی استفاده شد. نتایج به‌دست آمده از مدلهای هوشمند تلفیقی با استفاده از شاخصهای آماری خطا، مانند ضریب همبستگی، ریشه میانگین مربعات خطا، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که روش EMD، باعث تقویت مدلهای ANN و GEP، در راستای تخمین این پارامتر کیفی آب در ایستگاه ورند شدهاند. بهطوریکه مدلهای ترکیبی حاصل از GEP و ANN توانست 48.35 درصد و 14.02 درصد خطای RMSE را به‌ترتیب در مقایسه با دو مدل مستقل GEP و ANN کاهش دهد.
طاهر فرهادی نژاد؛ ایرج ویس کرمی؛ مهران زند
چکیده
مقدمهخشکسالی، می‌تواند اثرات منفی جدی بر کیفیت آب مورد نیاز برای کشاورزی آبی داشته باشد. سازندهای زمینشناسی منطقه باعث افزایش غلظت عناصر جزیی و کمیاب سمی در آب‌ها میشود و از طرف دیگر، فعالیت‌های انسان منجر به آلودگی آب در مناطق مجاور میشود. در این پژوهش، به بررسی اثر خشکسالی بر کیفیت آب‌های سطحی، اثر عوامل مختلف از جمله ...
بیشتر
مقدمهخشکسالی، می‌تواند اثرات منفی جدی بر کیفیت آب مورد نیاز برای کشاورزی آبی داشته باشد. سازندهای زمینشناسی منطقه باعث افزایش غلظت عناصر جزیی و کمیاب سمی در آب‌ها میشود و از طرف دیگر، فعالیت‌های انسان منجر به آلودگی آب در مناطق مجاور میشود. در این پژوهش، به بررسی اثر خشکسالی بر کیفیت آب‌های سطحی، اثر عوامل مختلف از جمله سازندهای زمینشناسی و کاهش یا افزایش بارندگی و دمای هوا بر کیفیت منابع آب، چگونگی تغییرات کیفی آب، تعیین محدودیت‌‌های مصرف آب در بخش شرب و کشاورزی پرداخته شود. مواد و روش‌هاحوضه رودخانه تیره، با مساحت 3243.6 کیلومتر مربع بهعنوان یکی از زیرحوضه‌های رودخانه دز و زیرمجموعه‌ای از حوضه کارون محسوب میشود. برای بررسی تاثیر خشکسالی بر کیفیت منابع آب سطحی، ابتدا شاخصهای بارندگی استاندارد (SPI)، شاخص استاندارد جریان‌های رودخانه‌ای (SSI) و شاخص دهک‌ها (DI) محاسبه شد و سپس روابط آنها با عناصر و ترکیبات هدایت الکتریکی (EC)، کل جامدات محلول (TDS)، pH و آنیون‌های کلر (Cl-)، سولفات (SO42-) ، بی‌کربنات (HCO3-)، کاتیون‌های سدیم (Na)، کلسیم (Ca) و منیزیم (Mg) مورد بررسی قرار گرفت. برای ترسیم الگوی خشکسالی‌ها سه ایستگاه هیدرومتری تنگ محمد حاجی (بالادست)، رحیمآباد سیلاخور (میانه) و ایستگاه تیره-درود (خروجی) مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نتایج و بحثنتایج نشان داد که شدیدترین خشکسالی‌های هیدرولوژیک با تداوم دو ساله و کمینه SSI به مقدار 1.23- در ایستگاه تنگ محمد حاجی در سالهای آبی 87 و 88 و ایستگاه تیره–درود با تداوم چهار ساله (1.19-) و ایستگاه رحیمآباد سیلاخور با تداوم سه ساله (1.16-) برای سالهای آبی 91، 92، 93 و 94 رخ داده است. بررسی دادههای دبی و بارش زیرحوضه‌های تیره نشان داد که بین دبی و بارش (SPI و SSI) ایستگاه‌های تنگ محمدحاجی و رحیمآباد دارای همبستگی متوسط مثبت در سطح معنی‌داری 0.05 بوده (0.526 =R2). بررسی روابط دبی سالانه و پارامترهای کیفیت آب نشان داد که برای بیشتر پارامترها مثل TDS، هدایت الکتریکی، کلر و مجموع آنیون‌ها و کاتیون‌ها همبستگی منفی بوده، بهطوریکه بیشینه تمرکز غلظت پارامترهای کیفیت در خشکسالی‌ها رخ داده است. در ایستگاه تنگ محمدحاجی بیشترین درصد تغییرات مربوط به سدیم و کلر به‌ترتیب با 62.55 و 39.70 درصد در سالهای خشک نسبت به میانگین بلندمدت است. نتایج این پژوهش نشان داد که در ایستگاه‌های مورد بررسی در حوضه رودخانه تیره، درصد تغییرات مربوط به کلسیم، منیزیم و سدیم و آنیون‌های کربنات و کلر در سالهای خشک نسبت به میانگین بلندمدت افزایش پیدا کرده است. همه ایستگاه‌های حوضه تیره دوره خشکسالی هیدرولوژیک نسبتا خشک (0.84- تا 1.28-) را گذرانده، هیچ‌کدام متحمل خشکسالی هیدرولوژیک شدید نشده‌اند.نتیجه‌‌گیریبررسی دادههای دبی و بارش زیرحوضه‌های تیره نشان میدهد که بین دبی و بارش (SPI و SSI) ایستگاه تنگ محمد حاجی که یک زیرحوضه بالادستی تیره است، دارای همبستگی متوسط مثبت در سطح معنی‌داری 0.05 بوده، در ایستگاه رحیمآباد که در میانه حوضه تیره قرار دارد، نیز از نظر پیرسون در سطح معنی‌داری 0.05 دارای همبستگی است. در ایستگاه خروجی حوضه تیره بین متغیرهای دبی و بارش همبستگی معنی‌دار مشاهده نمی‌شود که می‌تواند ناشی از بارش برف و ماندگاری برف در ارتفاعات از سال آبی قبل، احداث سد مروک در بالادست حوضه و همچنین آب‌گیری تالاب بیشه‌دالان سیلاخور در خشکسالی‌ها و برداشت فراوان آب از رودخانه تیره برای کشاورزی باشد. حوضه بالادست ایستگاه تنگ محمدحاجی کاملا آهکی بوده که باعث تغییر در پارامترهای کلسیم، TDS، EC و غیره شده است. در ایستگاه رحیمآباد سیلاخور و خروجی تیره نیمی از مساحت حوضه اختصاص به سنگ‌های نفوذی مثل گرانیت و گرانودیوریت که باعث افزایش پتاسیم و کلسیم میشود. در ایستگاه‌های مورد بررسی در حوضه رودخانه تیره درصد تغییرات مربوط به کلسیم، منیزیم و سدیم و آنیون‌های کربنات و کلر در سالهای خشک نسبت به میانگین بلندمدت افزایش پیدا کرده است. به‌طور کلی، میتوان نتیجهگیری کرد که خشکسالی می‌تواند اثرات منفی بر پارامترهای کیفی آب در حوضه رودخانه تیره داشته باشد.
صفت اله رحمانی؛ محمد مظهری؛ جعفر طهماسبی
چکیده
مقدمه
استحصال و مهار نزولات آسمانی طغیان‌‌گر، بهمنظور جلوگیری از سیل و خسارت‌های ناشی از آن و همچنین، جلوگیری از فرسایش خاک، بهعنوان منابع پایه تولید و محیط زیست، امری اجتناب ناپذیر است. در بیشتر کشورهای جهان، اعم از توسعه یافته و در حال توسعه و همچنین توسعه‌‌نیافته، تحقیقات کاربردی و توسعه‌‌ای در بخش‌‌های مختلف اقتصادی ...
بیشتر
مقدمه
استحصال و مهار نزولات آسمانی طغیان‌‌گر، بهمنظور جلوگیری از سیل و خسارت‌های ناشی از آن و همچنین، جلوگیری از فرسایش خاک، بهعنوان منابع پایه تولید و محیط زیست، امری اجتناب ناپذیر است. در بیشتر کشورهای جهان، اعم از توسعه یافته و در حال توسعه و همچنین توسعه‌‌نیافته، تحقیقات کاربردی و توسعه‌‌ای در بخش‌‌های مختلف اقتصادی و اجتماعی، از جمله بخش کشاورزی و منابع طبیعی، دارای حایز اهمیت بالایی است، بهطوریکه در هر مکان و در هر زمان، طرح و پروژههای اجرایی که بر مبنای نتایج حاصل از پژوهش بوده، موفقیت بیشتر و قابل اطمینان و پایدارتر بوده است. برای اجرای پروژههای اجرایی بر مبنای نتایج حاصل از تحقیقات انجام شده، طی سالیان گذشته بر اساس اهداف از پیش تعیین شده، منابع مالی و امکانات نسبتا مناسبی در بخش کشاورزی و منابع طبیعی، از جمله بخش آبخیزداری، در نظر گرفته و هزینه شده است. با این وجود، توجیه‌‌پذیر بودن آن از نظر اقتصادی و اجتماعی، همواره با بحث‌‌های فراوانی از سوی موافقان و مخالفان همراه بوده است. با این رویکرد، این پژوهش با هدف ارزیابی اثربخشی عملیات و پروژههای آبخیزداری اجرا شده کاربردی شامل پخش سیلاب، سامانه سطوح آبگیر باران، سد زیرزمینی و تیمارهای مختلف حفاظت خاک، در حوزه آبخیز چنداب استان تهران، بر اساس نتایج حاصل از تحقیقات گذشته، انجام شده است.
مواد و روشها
برای بررسی این موضوع، نتایج طرحها و پروژههای شاخص تحقیقاتی و اجرایی آبخیزداری که مبتنی بر رفع مشکلات و مسایل حاکم بر حوضه مورد مطالعه بوده است و با هدف کنترل رواناب و فرسایش خاک، بهبود وضعیت پوشش گیاهی و در نهایت، بهبود وضعیت اقتصادی و اجتماعی آبخیزنشینان در منطقه عملیاتی و اجرا شده است، شناسایی و اثربخشی آنها در نیل به اهداف تعیین شده آبخیزداری، از نظر اقتصادی و اجتماعی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. این پژوهش، از نوع پیمایشی و توصیفی بوده، دادههای مورد نیاز پژوهش به‌صورت میدانی و با تکمیل پرسشنامه از ساکنین و ذی‌‌نفعان حوزه آبخیز مورد مطالعه و همچنین، با بررسی گزارشات مالی برای هزینه‌های انجام شده، جمعآوری شد. قبل از تکمیل پرسشنامه، سنجش اعتبار و روایی آن با استفاده از ضریب آلفای کرونباخ انجام شد. ضریب آلفای برآورد شده، 0.87 بود که نشاندهنده یکپارچگی و هماهنگی در چارچوب پرسشنامه است. سپس، ارزش کنونی هزینه و درآمد در طی دوره زمانی مورد بررسی، برآورد شد. روش منفعت-هزینه (B/C)، نرخ بازدهی و سود و همچنین سطح رضایت‌‌مندی و شاخص کارایی برآورد و اقتصادی تجزیه و تحلیل شده است.
نتایج و بحث
نتایج پژوهش نشان داد که کشاورزان و روستاییان ساکن در حوزه آبخیز مورد مطالعه، از اجرای پروژههای سد زیرزمینی و سامانه‌های پخش سیلاب بر آبخوان اجرا شده، رضایت کامل دارند و اجرای این پروژه‌‌ها در وضعیت حوزه آبخیز به لحاظ بهبود پوشش گیاهی، کنترل سیلاب، توسعه سطح زراعت، دامداری و بهبود درآمد و معیشت روستاییان اثرات مثبت قابل توجهی داشته است. پروژههای منتخب به اجرا در آمده، از نظر اقتصادی و اجتماعی اثربخش بوده است و دارای توجیه اقتصادی و اجتماعی هستند. بهطوریکه نسبت فایده به هزینه، 1.85 واحد و شاخص کارایی اقتصادی، 0.85 واحد برآورد شده است.
نتیجهگیری
نتایج حاصل از پژوهش نشان میدهد که پروژههای آبخیزداری اجرا شده در حوضه مورد مطالعه، از نظر اقتصادی و اجتماعی اثربخش است. از نظر اجتماعی نیز بیشتر بهرهبرداران ساکن در حوضه مورد مطالعه، از اجرای پروژههای آبخیزداری رضایت کامل دارند. با توجه به توجیه پذیر بودن پروژههای آبخیزداری از نظر اقتصادی و اجتماعی، توصیه میشود، اجرای عملیات آبخیزداری در این حوضه و دیگر حوزههای آبخیز توسعه یابد. بهمنظور بهره‌‌مندی مردم محلی از دستاوردهای این طرحها و همچنین، رضایت افراد محلی از پروژههای سابق، پیشنهاد میشود این طرحها در محدوده اراضی بهرهبرداران انجام شود تا مشارکت حداکثری بهرهبرداران محقق شود و امکان واگذاری نگهداری از عملیات آبخیزداری انجام شده در حوزههای آبخیز با ساز و کار مشخص و تعریف شده، به مردم و بهرهبرداران محل فراهم شود.
مهین کله هوئی؛ رئوف مصطفی‌زاده؛ اباذر اسمعلی‌عوری؛ فردین رحمانی ننه‌کران؛ علیرضا فاضلی؛ نازیلا علائی؛ زینب حزباوی
چکیده
مقدمه
سامانه بارشی در بخش عمده‌ای از سرزمین ایران، از نوع مدیترانه‌ای است که در آن میزان ریزش‌های جوی در دوره رویش گیاهان کم است. علاوهبر این، وقوع بارش در دوره غیررویشی و یا اوایل دوره رویشی که گیاهان هنوز سطح زمین را به خوبی نپوشانده‌اند، از دلایل مهم فرسایش آبی در ایران است. از آنجایی‌که پوشش گیاهی نقش ویژه‌ای در مهار فرسایش ...
بیشتر
مقدمه
سامانه بارشی در بخش عمده‌ای از سرزمین ایران، از نوع مدیترانه‌ای است که در آن میزان ریزش‌های جوی در دوره رویش گیاهان کم است. علاوهبر این، وقوع بارش در دوره غیررویشی و یا اوایل دوره رویشی که گیاهان هنوز سطح زمین را به خوبی نپوشانده‌اند، از دلایل مهم فرسایش آبی در ایران است. از آنجایی‌که پوشش گیاهی نقش ویژه‌ای در مهار فرسایش خاک و نگهداشت رواناب دارد، هرگونه تغییر در ساختار و الگوی آن که بیانگر الگو و عملکرد سیمای سرزمین است، می‌تواند اثر قابل توجهی در تغییر فرایندهای هیدرولوژیکی داشته باشد. لذا، ارزیابی از هدررفت آب و خاک و کمی‌سازی ارتباط آن با سنجه‌های سیمای سرزمین، اطلاعات کلیدی بهمنظور توسعه راهبردهای مدیریتی کیفیت آب و خاک فراهم میکند.
مواد و روشها
پژوهش حاضر با هدف بررسی تغییرات مولفه‌های هیدرولوژیکی در ارتباط با سنجه‌های سیمای سرزمین در مقیاس کرت‌های صحرایی دو متر مربعی و با استفاده از باران شبیه‌سازی شده در شدت 32 میلیمتر بر ساعت، در بخشی از مراتع شهرستان اردبیل انجام شد. در ابتدا، با در نظر گرفتن نوع و درصد پوشش گیاهی بهعنوان متغیر اصلی، هشت گروه از ترکیب پوشش گیاهی به‌همراه یک گروه بدون پوشش گیاهی (شاهد) با سه تکرار در نظر گرفته شد. ترکیب و درصد پوشش گیاهی از گروه اول تا هشتم به‌ترتیب شامل غالبیت گرامینه با ارتفاع کم (45)، ترکیب بوته‌ای متراکم با گرامینه (43)، بوته‌ای با ارتفاع کم و پراکنش متوسط (37)، بوته‌ای پراکنده با ارتفاع عمدتا کم و متوسط (31)، ترکیب بوته‌ای پراکنده با گرامینه (56)، بوته‌ای متراکم در بالادست (54)، بوته‌ای با ارتفاع کم و پراکنش بسیار کم (15) و بوته‌ای متراکم با پوشش تقریبا یکنواخت (56) بوده است. پس از اندازه‌گیری رواناب و رسوب در خروجی کرت‌ها، مولفه‌های هیدرولوژیکی مختلف محاسبه شدند. سپس، کرت‌های دارای نه ترکیب مختلف از پوشش گیاهی در سه تکرار قبل و پس از شبیه‌سازی باران، تصویر‌برداری شدند. پس از انتقال تصاویر تهیه شده از کرت‌ها به محیط Arc/Map 10.8، نه سنجه مهم سیمای سرزمین محاسبه شد.
نتایج و بحث
تغییرات میانگین سنجه‌های تراکم لکه (26.90-4.43)، شاخص بزرگ‌ترین لکه (86.75-54.16)، تراکم حاشیه (107.38-17.12)، شاخص شکل سیمای سرزمین (4.47-1.50)، میانگین اندازه لکه (37.46-4.16)، میانگین فاصله نزدیک‌ترین همسایه اقلیدسی (1.65-0.00)، شاخص گسستگی سیما (2.31-0.19)، میانگین شاخص شکل لکه (22.85-1.24) و اندازه شبکه تاثیرگذار (43.96-15.80)، نشاندهنده تاثیرپذیری متفاوت آنها از درصد و ترکیب مختلف پوشش گیاهی بوده است. تحلیل ماتریس همبستگی اسپیرمن، ارتباط غیرمعنی‌داری (r<0.26 و p-value>0.10) بین مقادیر میانگین هدررفت خاک، حجم رواناب، ضریب رواناب و غلظت رسوب با سنجه‌های سیمای سرزمین نشان داد. کوچک بودن مقیاس کرت‌های مورد بررسی، عدم تنوع زیاد در ترکیب پوشش گیاهی و یکنواختی از نظر ارتفاع پوشش گیاهی را میتوان از دلایل عدم همبستگی ذکر کرد. در حالت کلی، گروه‌هایی که مقادیر پوشش گیاهی بالای 50 درصد داشتند، از وضعیت بهتری از نظر LPI، AREA_MN و MESH برخوردار بودند که نشاندهنده پیوستگی بیشتر و تخریب کمتر است. افزایش پوشش گیاهی و ناهمگنی مکانی بالای سیمای سرزمین می‌تواند مسیر انتقال رسوب را تغییر داده، اتصال رسوب را کاهش داده است و منجر به کاهش رسوبگذاری شود.
نتیجهگیری
نتایج به‌دست آمده، در تبیین مرجع مناسب بهمنظور بهینه‌سازی اقدامات حفاظت آب و خاک در مقیاس حوزه آبخیز کاربرد دارند. هر چند، پیشنهاد میشود که پژوهشهای مشابه و جامع‌تر در مقیاس‌های مختلف از کرت‌های فرسایشی و نیز حتی در مقیاس دامنه صورت بگیرد تا با در نظر گرفتن طیف وسیعی از شرایط پوشش گیاهی، توپوگرافی، اقلیمی و نیز رگبارهای متوالی، امکان مقایسه نتایج، انتخاب بهینه مقیاس مطالعاتی و در نهایت، برنامهریزی بهمنظور مدیریت و حفاظت از پوشش گیاهی و منابع آب و خاک، فراهم شود.
آرین مطبوع؛ واحدبردی شیخ؛ علی محمدیان بهبهانی؛ آرش زارع گاریزی
چکیده
مقدمه
تپه‌ماهورهای پیرامون تالاب‌های بین‌المللی آلماگل و آجی‌گل در استان گلستان، در معرض فرسایش شدید قرار دارد و سالانه حجم زیادی از رسوبات این دامنه‌ها به داخل این تالاب‌ها وارد میشود. در حالی که سطح وسیعی از تپه‌ماهورهای مشرف به این تالاب‌ها پوشیده از پوسته‌های زیستی بوده است که به علت عدم آگاهی کافی از ارزش، حساسیت و ...
بیشتر
مقدمه
تپه‌ماهورهای پیرامون تالاب‌های بین‌المللی آلماگل و آجی‌گل در استان گلستان، در معرض فرسایش شدید قرار دارد و سالانه حجم زیادی از رسوبات این دامنه‌ها به داخل این تالاب‌ها وارد میشود. در حالی که سطح وسیعی از تپه‌ماهورهای مشرف به این تالاب‌ها پوشیده از پوسته‌های زیستی بوده است که به علت عدم آگاهی کافی از ارزش، حساسیت و کارکرد اکولوژیکی آنها، مورد غفلت و تخریب قرار گرفته‌اند. بهبود خصوصیات خاک، جلوگیری از برخورد مستقیم قطرات باران با سطح خاک، همگی حاکی از نقش مهم پوسته‌های زیستی در فرایندهای هیدرولوژیکی و کنترل هدررفت خاک هستند.
مواد و روشها
در پژوهش حاضر، با استفاده از سامانه شبیه‌ساز باران نقش پوسته‌های زیستی در فرایندهای هیدرولوژیکی تپه‌ماهورهای مشرف به تالاب آجی‌گل، بررسی شد. پس از پیمایش میدانی و ارزیابی منطقه، تیمارهای مختلف شامل پوسته زیستی با پوشش غالب گلسنگ، پوسته زیستی با پوشش غالب خزه، عرصه دارای پوشش گیاهان آوندی (درمنه)، عرصه فاقد پوشش و عرصه‌هایی پوشیده از ترکیب خزه-گلسنگ برای اجرای شبیه سازی باران و مقایسه اثر آنها بر فرایندهای هیدرولوژیکی منطقه انتخاب شد. شبیه‌سازی باران در کرت‌هایی به ابعاد یک در دو متر به 30 دقیقه و شدت 82 میلیمتر در ساعت انجام شد. زمان آغاز رواناب و حجم رواناب تولیدی در خروجی پلات اندازه گیری و ثبت شد. همچنین، در فواصل زمانی پنج دقیقه‌ای از آغاز فرایند شبیه‌سازی برای برآورد غلظت و جرم رسوب، نمونه‌‌های رواناب به حجم 500 میلی‌لیتر جمعآوری و برای انجام آزمایش‌ها به آزمایشگاه انتقال داده شد. به‌‌علاوه، عمق جبهه رطوبتی ناشی از نفوذ باران در ابتدا، وسط و انتهای پلات‌ها اندازه گیری شد.
نتایج و بحث
نتایج شبیه‌سازی بارش-رواناب (پنج تیمار مختلف از پوشش‌های غالب منطقه در کرت‌های آزمایشی دو متر مربعی و سه تکرار برای هر تیمار)، با شدت بارش 82 میلیمتر در ساعت و تداوم 30 دقیقه‌ای نشان داد که متوسط میزان جرم رسوبات خروجی از کرت‌های با پوشش غالب خزه (104 گرم)، گلسنگ (91 گرم)، ترکیب گلسنگ-خزه (176 گرم) و بوته (99 گرم) به‌طور چشمگیری نسبت به خاک لخت (1133 گرم) کمتر است. بنابراین، در صورت تخریب پوسته‌های زیستی موجود و تشکیل مناطق فاقد پوشش، میزات رسوبدهی نسبت به تیمارهای گلسنگ، خزه و درمنه در حدود 10 برابر و نسبت به کرت‌های با پوشش ترکیب گلسنگ-خزه در حدود پنج برابر افزایش پیدا خواهد کرد. کاهش معنی‌دار میزان نفوذ آب در خاک در اثر حضور پوسته‌های زیستی (P < 0.05)، باعث افزایش معنی‌دار30 تا 40 درصد تولید رواناب نسبت به تیمار پوشیده از بوته و افزایش معنی‌دار هشت تا 18 درصد نسبت به تیمار خاک لخت میشود (P < 0.01).
نتیجهگیری
پوسته‌های زیستی با کاهش هدررفت خاک و غلظت رسوبات، باعث تولید و انتقال رواناب سطحی باکیفیت به تالاب‌ها و در نتیجه، حفظ کارکرد اکولوژیک و سلامت بوم‌سازگان تالاب‌های منطقه میشود. نتایج این پژوهش، تاثیرگذاری مثبت پوسته‌های زیستی در عملکرد هیدرولوژیکی و اکولوژیکی عرصه‌های بیابانی شمال دشت گرگان و حفاظت تالاب‌های منطقه که در کنوانسیون رامسر ثبت شدهاند را نشان میدهد.
حسین شیرانی؛ انیس اسدی؛ سمیه صدر؛ علی اصغر بسالت پور؛ عیسی اسفندیار پور
چکیده
مقدمه
مدلSWAT، یک ابزار مناسب برای شبیه‌سازی فرایندهای هیدرولوژیکی است. این مدل به ورودی‌های زیادی نیاز دارند که غالبا به‌صورت مستقیم قابل اندازه‌گیری نیستند و یکی از اصلی‌ترین منابع عدم قطعیت در این مدل‌ها محسوب میشود. فرایند واسنجی می‌تواند با تعدیل و تطبیق این ورودی‌ها موجب کاهش عدم قطعیت در نتایج مدل شود. پژوهش‌ها نشان ...
بیشتر
مقدمه
مدلSWAT، یک ابزار مناسب برای شبیه‌سازی فرایندهای هیدرولوژیکی است. این مدل به ورودی‌های زیادی نیاز دارند که غالبا به‌صورت مستقیم قابل اندازه‌گیری نیستند و یکی از اصلی‌ترین منابع عدم قطعیت در این مدل‌ها محسوب میشود. فرایند واسنجی می‌تواند با تعدیل و تطبیق این ورودی‌ها موجب کاهش عدم قطعیت در نتایج مدل شود. پژوهش‌ها نشان دادند که واسنجی یک مدل هیدرولوژیکی با استفاده از الگوریتمهای متداول واسنجی خودکار رزومه، دقت مناسبی در پیشبینی متغیرهای هیدرولوژیکی در دوره اعتبارسنجی به وجود نخواهد آورد. لذا، بهمنظور واسنجی مدل SWAT از الگوریتم PSO استفاده شد. از آنجا که هیچ قانون ریاضی و منطقی برای تعیین بهترین ترکیب پارامترهای الگوریتم PSO وجود ندارد و این ترکیب‌ها به اساس آزمون و خطا و از میان ترکیب‌های بسیار متنوع انتخاب میشوند، لذا، روشهای مبتنی بر آزمون و خطا بسیار وقت‌گیر و گاهی غیر‌ممکن است. در این پژوهش، از روش تاگوچی برای تعیین بهترین ترکیب حاصل از پارامترهای الگوریتم PSO مورد استفاده قرار گرفت.
مواد و روشها
در این پژوهش، قابلیت استفاده از مدل SWAT برای شبیه‌سازی رواناب ماهانه در حوزه آبخیز جوانمردی، از زیرحوضه‌های اصلی حوزه آبخیز لردگان با مساحت 380 کیلومتر مربع بررسی شد. در این پژوهش، پارامترهای الگوریتم PSO شامل تعداد شبیه‌سازی (A)، تعداد تکرار (B)، وزن محاسبه سرعت (C) و پارامتر حرکت (D)، در چهار سطح تعریف شدند. سپس این پارامترها، مطابق آزمایش‌های موجود در آرایه متعامد L16 (با استفاده از روش طراحی آزمایش‌های تاگوچی)، طراحی و اجرا شدند. مقیاس عملکردی مورد استفاده برای ارزیابی الگوریتم‌ها، RPD (درصد انحراف نسبی) انتخاب شد. با توجه به ماهیت متغیر پاسخ در این پژوهش، برای تحلیل نتایج آزمایش تاگوچی از شاخص S/N "هر‌چه کمتر، بهتر" استفاده شد. مرحله انتخاب آرایه‌ها و محاسبات در نرمافزار Minitab 16 انجام گرفت.
نتایج و بحث
در مرحله تحلیل حساسیت که پیش از واسنجی مدل انجام شد، از میان 28 پارامتر مورد بررسی در این پژوهش، مدل نسبت به تغییرات 22 پارامتر حساسیت نشان داده و بهعنوان متغیرهای اثرگذار بر شبیه‌سازی رواناب در حوزه آبخیز جوانمردی مشخص شدند. نتایج نشان داد که پارامتر عدد منحنی راواناب (CN)، مهمترین عامل و پارامترهای جرم مخصوص ظاهری خاک در حالت مرطوب (SOL_BD) و متوسط آب قابل استفاده بهوسیله گیاه (SOL_AWC) به‌ترتیب در زمره مهمترین عوامل کنترل‌کننده دبی جریان در حوضه مطالعاتی هستند. بر اساس نتایج شبیه‌سازی شده بهوسیله الگوریتم PSO مشخص شد که مدل SWAT دقت قابل قبولی برای برآورد رواناب ماهانه در منطقه مورد مطالعه دارد. بهطوریکه در مرحله واسنجی شاخصهای r-factor و p-factor به‌ترتیب 1.23 و 0.88 و ضرایب تبیین و نش-ساتکلیف نیز به‌ترتیب برابر 0.77 و 0.75 بودند. در مرحله اعتبارسنجی نیز شاخصهای r-factor و p-factor به‌ترتیب 1.31 و 0.84 و ضرایب تبیین و نش-ساتکلیف نیز به‌ترتیب برابر 0.72 و 0.73 بودند. در این پژوهش، بهترین ترکیب حاصل از کاربرد روش تاگوچی برای پارامترهای تعداد شبیه‌سازی، تعداد تکرار، وزن محاسبه سرعت و پارامترهای مناسب در الگوریتم PSO به‌ترتیب 40، 100، 0.2 و 0.15 (A4B4C4D3) تعیین شد.
نتیجه گیری
نتایج گویای این است که مدل SWAT، دقت قابل قبولی برای برآورد رواناب ماهانه در حوزه آبخیز جوانمردی داشته، روش PSO الگوریتم موثری در واسنجی و تعیین عدم قطعیت مدل در این حوضه بوده است. همچنین، استفاده از روش طراحی آزمایش‌ها تاگوچی، راهی مناسب برای تعیین بهترین ترکیب پارامترهای الگوریتم PSO برای محققانی است که از این روش برای بهینه‌سازی مدل SWAT استفاده می‌کنند.
قباد رستمی زاد؛ مجتبی پاک پرور؛ پرویز عبدی نژاد؛ زهرا عبداللهی؛ جعفر خلفی
چکیده
مقدمه
تبخیر و تعرق (ET)، یکی از مهمترین عوامل موثر در چرخه هیدرولوژیکی است و تعیین‌کننده اصلی معادلات انرژی در سطح زمین است. برآورد تبخیر و تعرق برای هیدرولوژی، آبیاری، جنگل و مرتع و مدیریت منابع آب مهم است. تبخیر و تعرق، بیلان آب و انرژی خاک را که عمدتا در مدلهای گردش عمومی و مدلسازی آب و هوا مورد استفاده قرار میگیرد، تحت تاثیر ...
بیشتر
مقدمه
تبخیر و تعرق (ET)، یکی از مهمترین عوامل موثر در چرخه هیدرولوژیکی است و تعیین‌کننده اصلی معادلات انرژی در سطح زمین است. برآورد تبخیر و تعرق برای هیدرولوژی، آبیاری، جنگل و مرتع و مدیریت منابع آب مهم است. تبخیر و تعرق، بیلان آب و انرژی خاک را که عمدتا در مدلهای گردش عمومی و مدلسازی آب و هوا مورد استفاده قرار میگیرد، تحت تاثیر قرار میدهد. در نتیجه، پیشبینی جریان آب رودخانه، پیشبینی عملکرد محصول، سامانه‌های مدیریت آبیاری، کیفیت آب رودخانه/دریاچه همگی به سطوح تبخیر و تعرق بستگی دارند. به همین دلیل، برآورد دقیق بیلان آب ضروری است. مدلهای متعددی برای تخمین تبخیر و تعرق با استفاده از روشهای سنجش از دور توسعه یافته است. بررسی تحقیقات اخیر نشان میدهد که سنجش از دور و استفاده از تصاویر ماهواره‌‌ای توانایی بالایی در تخمین میزان تبخیر و تعرق واقعی دارد.
مواد و روشها
هدف از این پژوهش، واسنجی الگوریتم METRIC در تخمین تبخیر و تعرق دشت سهرین-قرهچریان است که تحت تاثیر پخش سیلاب قرار گرفته است. این روش بهوسیله بسیاری از محققان در سراسر جهان برای تخمین تبخیر و تعرق استفاده شده است. از سوی دیگر، برآورد تبخیر و تعرق واقعی در دشت‌‌های متاثر از سیلاب، بهویژه پخش سیلاب بر آبخوان دشت سهرین- قرهچریان از اهمیت بالایی برخوردار است. لذا، این پژوهش با هدف تخمین تبخیر و تعرق با استفاده از الگوریتم متریک در دشت سهرین-قرهچریان به منظور مدیریت بهینه منابع آب در منطقه و مناطق با شرایط مشابه انجام شد. در این پژوهش، از دادههای هواشناسی روزانه و ساعتی ایستگاه سینوپتیک فرودگاه زنجان از سال 2020 تا 2021 استفاده شد که این داده‌‌ها شامل کمینه و بیشینه دما، کمینه و بیشینه رطوبت، میانگین سرعت باد، ساعات آفتابی و فشار هوا بود. برای بررسی کاربرد الگوریتم متریک، تصاویر Landsat 8 برای سال آبی 1400–1399 دانلود و پیشپردازش و پردازش‌‌های لازم بر روی آنها انجام شد. تصاویر Landsat در فواصل 16 روزه با وضوح مکانی 30 متر و از سایت سازمان زمینشناسی ایالات متحده (http://glovis.usgs.gov) به‌دست آمد. پس از پردازش تصاویر، شار خالص تشعشع سطح زمین و شار حرارتی زمین با استفاده از شارهای تشعشعی ورودی-خروجی از آلبدو، گسیل‌‌مندی، دمای سطح زمین و شاخصهای گیاه به‌دست آمد. سپس، شار حرارتی محسوس با تعیین پیکسل‌‌های سرد و گرم محاسبه و در آخر، نقشه‌‌های تبخیر و تعرق استخراج شد.
نتایج و بحث
نتایج نشان داد، با افزایش تراکم پوشش گیاهی، تبخیر و تعرق روزانه نیز افزایش می‌‌یابد. در ابتدای دوره رشد، دامنه تبخیر و تعرق بین 0.08 تا 4.97 میلیمتر در روز تخمین زده شد در حالی که این مقدار در اواسط و اواخر فصل رشد به‌ترتیب در محدوده 0.086 تا 5.56 و 0.59 تا 9.57 میلیمتر در روز تخمین زده شد. بر اساس نتایج، این پژوهش تبخیر و تعرق حاصل از مدل بیلان آب خاک و مدل متریک به‌ترتیب معادل 24115 و 25648 متر مکعب در سال برآورد شد. اعتبارسنجی نتایج مقدار تبخیر و تعرق حاصل از مدل متریک با مقدار تبخیر و تعرق واقعی حاصل از مدل بیلان آب خاک مقایسه شد که ضریب خطا معادل 5.97 درصد به‌دست آمد.
نتیجهگیری
با توجه به نتایج این پژوهش، مشخص شد استفاده از مدلهای بیلان انرژی با بهرهگیری از علم سنجش از دور امکان برآورد تبخیر و تعرق را به‌صورت منطقه‌‌ای فراهم میکند. از طرفی، درصد خطای محاسباتی نشان میدهد الگوریتم متریک برای برآورد ET در منطقه مورد مطالعه از دقت لازم برخوردار است.
