امید اسدی نلیوان؛ غلامرضا خسروی؛ احسان الوندی
چکیده
مقدمه
حوزههای آبخیز بهعنوان واحدهای کلیدی مدیریت منابع آب، نقش اساسی در پشتیبانی از فرایندهای بومشناختی، تنظیم چرخه هیدرولوژیکی، تأمین آب، حفظ خاک و تداوم معیشت جوامع انسانی ایفا میکنند. این سامانههای طبیعی در معرض فشارهای روزافزون ناشی از تغییر اقلیم، رشد جمعیت، بهرهبرداری ناپایدار، توسعه کشاورزی و صنعتی و تغییرات ...
بیشتر
مقدمه
حوزههای آبخیز بهعنوان واحدهای کلیدی مدیریت منابع آب، نقش اساسی در پشتیبانی از فرایندهای بومشناختی، تنظیم چرخه هیدرولوژیکی، تأمین آب، حفظ خاک و تداوم معیشت جوامع انسانی ایفا میکنند. این سامانههای طبیعی در معرض فشارهای روزافزون ناشی از تغییر اقلیم، رشد جمعیت، بهرهبرداری ناپایدار، توسعه کشاورزی و صنعتی و تغییرات کاربری زمین قرار دارند. در چنین شرایطی، مفهوم پایداری آبخیز بهعنوان ظرفیت سامانه برای حفظ عملکرد بهینه فرایندهای بومشناختی و خدمات محیطزیستی در بلندمدت، اهمیت ویژهای یافته است. ارزیابی پایداری آبخیزها علاوه بر اینکه میتواند هشدارهای اولیه تخریب محیطزیست را فراهم نماید، میتواند علت مشکلات موجود را شناسایی کند. شاخص پایداری آبخیز (Watershed Sustainability Index, WSI) یکی از شاخصهای معتبر است که وضعیت پایداری آبخیز را کمیسازی میکند. این شاخص، به دلیل انعطافپذیری بالا و قابلیت استفاده در مقیاسهای مختلف، بهعنوان ابزاری مناسب برای برنامهریزی و تصمیمگیری در مدیریت پایدار آبخیزها شناخته شده است. ازاینرو، مطالعه حاضر با هدف ارزیابی پایداری حوزه آبخیز رودخانه اترک و ارائه تصویری جامع از وضعیت عملکردی و پایداری بومشناختی آن انجام شده است. از نقاط قوت این پژوهش میتوان به گستردگی و جامعیت شاخصهای مورد استفاده (چهار بعد کلیدی پایداری)، طول دوره مطالعاتی 10 ساله که باعث افزایش اعتبار نتایج میشود و ارزیابی فضایی زیرآبخیزها و تعیین اولویت اقدامات که امکان سیاستگذاری هدفمند را فراهم میکند، اشاره کرد.
مواد و روشها
حوزه آبخیز رودخانه اترک با مساحت 819000 هکتار در استان گلستان واقع شده است. شاخص پایداری آبخیز با توسعه مدل UNESCO-HELP و با بهکارگیری مدل علی- معلولی PSR (فشار- وضعیت- پاسخ) از معدود شاخصهایی است که مختص آبخیز طراحی شده است که در قالب چهار زیرشاخص هیدرولوژی (کیفی و کمی)، محیطزیست، حیات (شرایط معیشتی و توسعه انسانی) و سیاستگذاری به ارزیابی پایداری آبخیز موردنظر بهصورت عددی و با استفاده از فرمول میپردازد. در این روش با در نظر گرفتن اطلاعات و دادههای موجود (دوره زمانی 10 ساله) برای بررسی هر کدام از زیرشاخصها مقادیر فراسنجهها در سه مؤلفه فشار، وضعیت، پاسخ گردآوری و در دامنه امتیازدهی از صفر تا یک (صفر، 0.25، 0.5، 0.75، یک) به حالت کمی تبدیل شد. شاخصها در بهترین وضعیت امتیاز یک و در بدترین وضعیت امتیاز صفر را کسب میکنند. مقدار WSI نهایی از طریق میانگین حسابی زیرشاخصها در سه طبقه پایین، متوسط و بالا طبقهبندی شد.
نتایج و بحث
نتایج بخش هیدرولوژی نشان داد که در تمامی زیرآبخیزها سرانه آب قابل دسترس در طی دوره مطالعاتی 10 ساله کاهشی بوده است. همچنین سه زیرآبخیز چات، داشلیبرون و گمیشان به لحاظ مؤلفه فشار در طبقه ضعیف قرار دارند و فقط مراوهتپه در طبقه متوسط قرار دارد. این شرایط برای مؤلفه وضعیت و پاسخ نیز صادق است. بر اساس نتایج، میزان TDS در همه زیرآبخیزها افزایش پیدا کرده است. نتایج بیانگر وضعیت بحرانی در بخش کیفیت آب است. در حالت کلی میانگین نتایج شاخص هیدرولوژی بین صفر تا 0.25 متغیر بود. شاخص محیطزیست نشان داد که روند افزایش زمینهای کشاورزی در هر چهار زیرآبخیز نمایان است. بیشترین میزان افزایش اراضی کشاورزی در زیرآبخیز چات و کمترین نیز در زیرآبخیز گمیشان اتفاق افتاده است. همچنین بیشترین میزان افزایش جمعیت در زیرآبخیز چات اتفاق افتاده است که نتایج افزایش اراضی کشاورزی را تأیید میکند. نتایج بیانگر وضعیت خیلی بد شاخص EPI در دو زیرآبخیز مراوهتپه و چات است و داشلیبرون در رتبه بعدی قرار دارد و زیرآبخیز گمیشان بهترین وضعیت را در این شاخص دارد. با توجه به نتایج امتیاز نهایی وضعیت گمیشان بهتر از سایر زیرآبخیزها در بخش محیطزیست است.در حالت کلی میانگین نتایج شاخص محیطزیست بین 0.33 تا 0.5 متغیر بود. نتایج شاخص حیات نشان داد که وضعیت این شاخص در کلیه زیرآبخیزها متوسط رو به بالا است.در حالت کلی میانگین نتایج شاخص حیات بین 0.75 تا 0.83 متغیر بود. نتایج شاخص سیاستگذاری نشان داد که بر اساس میانگین امتیازات وضعیت این شاخص در کلیه زیرآبخیزها ضعیف است. در حالت کلی میانگین نتایج شاخص سیاستگذاری برای همه زیرآبخیزها 0.58 بود. مقادیر نهایی شاخص WSI نشان داد که تمامی زیرآبخیزها به لحاظ پایداری در هر چهار شاخص اصلی وضعیت ضعیفی دارند. با توجه به میانگین امتیازات (0.448) حوزه آبخیز اترک به لحاظ پایداری در طبقه پایین قرار میگیرد.
نتیجهگیری
با توجه به نتایج بهدستآمده و قرارگیری حوزه آبخیز رودخانه اترک در سطح پایین پایداری، اتخاذ اقدامات فوری و برنامهریزی شده برای بهبود وضعیت پایداری ضروری است. مهمترین پیشنهادهای مدیریتی و قابل اجرا در حوزه آبخیز اترک شامل 1. مدیریت جامع منابع آب که سبب افزایش بازدهی مصرف آب در بخش کشاورزی با بهکارگیری روشهای نوین آبیاری و مدیریت مصرف در بخش شرب و صنعت خواهد شد. 2. بهبود کیفیت منابع آب شامل کنترل و کاهش ورودی آلایندهها به منابع سطحی و زیرزمینی از طریق توسعه سامانههای تصفیه فاضلاب شهری و روستایی قابل انجام است. 3. حفاظت و احیای پوشش گیاهی طبیعی بهصورت اجرای طرحهای احیای مراتع تخریبشده و توسعه مناطق حفاظتشده که در ارتقای وضعیت پایداری آبخیز نقش اساسی دارند. 4. تقویت حکمرانی محیطزیستی و سیاستگذاری و ایجاد هماهنگی بین سازمانهای متولی آب، کشاورزی و محیطزیست برای اجرای مدیریت جامع حوزه آبخیز از دیگر راهکارهای مهم جهت ارتقای وضعیت پایداری در حوزه آبخیز اترک است.
محمد رستمی؛ اکبر کیاسالاری؛ محمدرضا غریبرضا
چکیده
مقدمه
احداث سازههای متنوع بهمنظور حفاظت از سواحل یکی از راهکارهای اتلاف انرژی موج در ناحیه ساحلی است. سازههای حفاظتی نفوذپذیر و شناور ازجمله سازههای جدید حفاظت سواحل محسوب میشوند که در راستای کاهش مشکلات سازههای پیشین پیشنهاد شده است. در طراحی و احداث اینگونه سازهها در سواحل از لولهها و شمعها بهعنوان ...
بیشتر
مقدمه
احداث سازههای متنوع بهمنظور حفاظت از سواحل یکی از راهکارهای اتلاف انرژی موج در ناحیه ساحلی است. سازههای حفاظتی نفوذپذیر و شناور ازجمله سازههای جدید حفاظت سواحل محسوب میشوند که در راستای کاهش مشکلات سازههای پیشین پیشنهاد شده است. در طراحی و احداث اینگونه سازهها در سواحل از لولهها و شمعها بهعنوان شالوده اصلی استفاده میشود. ارزیابی الگو و میزان فرسایش در اطراف شمعها ناشی از برخورد امواج از ملزومات طراحی این سازهها محسوب میشود. بنابراین، در کنار طراحی سازهای میبایست مطالعه بارگذاری ناشی از برخورد امواج در آب کمعمق به سازه حفاظت ساحل بهعنوان معیاری کلیدی برای طراحی شالوده آنها انجام شود. در سواحل، امواج دستخوش فرایندهای گوناگون همچون پیچش موج، پشته کردن موج و شکست میشوند که ناشی از برهمکنش غیرخطی آنها با بستر دریا است. علاوه براین، انتقال انرژی بین مؤلفههای مختلف فرکانس موج حین فرایند شکست بسیار غیرخطی است. بنابراین، فهم هیدرودینامیک مربوطه در مقایسه با امواجشکنا در آبعمیق بسیار پیچیده است. پیچیدگی این پدیده زمانی حایز اهمیت خواهد بود که شکست امواج دقیقاً در موقعیت شالوده شمعها صورت گیرد. چراکه پایداری سازههای حفاظتی نفوذپذیر منوط به پایداری شالوده آنها در مقابل فرسایش ناشی از عبور جریانهای دریایی است.
مواد و روشها
بهمنظور ارزیابی میزان عمق فرسایش پیرامون شمعهای استوانهای سازههای حفاظت سواحل در برابر فشار ضربهای ناشی از شکست موج در ساحل یک مطالعه آزمایشگاهی طراحی و در نظر گرفته شده است تا بر اساس تغییر در مشخصههای موج شامل ارتفاع و تناوب موج به اهداف تحقیق دست یافت. لازم به توضیح است که پژوهش حاضر متمرکز بر موج در حال شکست است که در حین شکست به سازه برخورد میکند. در این پژوهش از کانال دو بعدی موج آزمایشگاه بخش مهندسی سواحل پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری استفاده شد. بهمنظور ایجاد شرایط آب کمعمق و رخداد شکست در محل شمع و همچنین ارزیابی میزان عمق فرسایش ناشی از آن، یک سطح شیبدار و مخزن رسوب در بخش میانی کانال اصلی ساخته شد. مخزن رسوب به عمق 0.35 متر در بالادست سطح شیبدار فلزی نصب و با رسوبات ماسه پر شد. یک شمع استوانهای پلیکربناتی در وسط مخزن رسوب قرارداده شد. کانال آزمایشگاهی تا عمق 0.4 تا 0.5 متر آبگیری شد و امواجی با ارتفاع و دوره تناوب متفاوت توسط دستگاه مولد موج تولید شد. سپس با سعی و خطا محل دقیق شکست موج و موقعیت شمع نسبت به آن مشخص شد. پس از آن 34 آزمایش در کانال موج در شرایط عمق آب اولیه 0.4 تا 0.5 متر انجام شد. با استفاده از دستگاه مولد موج، امواجی با ارتفاع 0.05 تا 0.14 متر و دوره تناوب (پریود) دو تا هفت ثانیه تولید شد. پس از پایان هر آزمایش، میزان عمق فرسایش در محل شمع تصویربرداری و اندازهگیری شد.
نتایج و بحث
در این پژوهش، مشخصات موج (شامل ارتفاع و سرعت موج در حال شکست، طول موج در ناحیه شکست، فاصله تاج شکست تا سازه، عمق آب در ناحیه شکست) و همچنین حداکثر عمق فرسایش (S) اندازه گیری شد. بر اساس مقادیر اندازهگیری شده پارامترهای مورد نظر و قطر شمع استوانهای (D)، عدد موج (KC) و نسبت S/D تعیین شد. نتایج نشان داد با افزایش عدد موج، نسبت S/D و در نتیجه فرسایش افزایش یافته است. به عبارتی، با افزایش KC طول گردابههای جانبی در کناره و پشت پایه سازه استوانهای افزایش مییابد و طول بیشتری از بستر در معرض آبشستگی و فرسایش قرار میگیرد. رابطه رگرسیونی بین پارامترهای مذکور برقرار بود و نتایج نشان داد که عمق فرسایش در شرایط شکست امواج در محدوده سازه حفاظت ساحل حدود 1.14 تا 8.46 برابر عمق فرسایش حاصل از عبور موج عادی از محدوده سازه است. بهطور متوسط میزان فرسایش ناشی از شکست موج در محل استقرار پایه استوانهای نسبت به شرایط عبور موج عادی حدود 2.4 برابر است. نتایج نشان داد که عمق فرسایش در شرایط شکست امواج در محدوده سازه حفاظت ساحل حدود 1.31 تا 2.85 برابر عمق فرسایش حاصل از عبور موج عادی از محدوده سازه است. بهطور متوسط، میزان فرسایش ناشی از شکست موج در محل استقرار پایه استوانهای نسبت به شرایط عبور موج عادی حدود 2.03 برابر است.
نتیجهگیری
بهطور کلی در ترکیب جریان ساحلی با امواج، چنانچه امواج شکسته نشوند، عمق آبشستگی کاهش خواهد یافت. این در حالی است که چنانچه موج مورد نظر در راستای جریان ساحلی بوده و شکسته شود، به علت افزایش اغتشاش و تنش برشی حاصله در نزدیکی بستر منطقه شکست، عمق آبشستگی افزایش مییابد. در صورتیکه شکست امواج در محل سازه ساحلی رخ دهد، میزان فرسایش و آبشستگی بیش از مقدار تعیین شده توسط تحقیقات قبلی خواهد. جمعبندی نتایج پژوهش حاضر نشان داد که شکست موج موجب افزایش حدود 2.4 برابری میزان عمق فرسایش و آبشستگی نسبت به عبور موج عادی و ناشکنای دریایی از اطراف یک سازه شمع استوانهای میشود. بنابراین طراحان سازههای دریایی میبایست به این مسأله توجه نمایند که برآورد ناصحیح میزان عمق آبشستگی پایه سازههای حفاظت ساحل بر اساس تئوری عبور موج عادی ناشکنا از اطراف شمع استوانهای، منجر به تعیین نادرست عمق پی و شالوده سازه خواهد شد. در صورت عدم توجه به نتایج این پژوهش، شرایط ناپایداری برای سازه دریایی در مواجه با امواج شکسته شده در نزدیکی سازه بهوجود خواهد آمد.
پرویز عبدی نژاد؛ اصغر حیدری
چکیده
مقدمه
با توجه به شرایط اقلیمی در اکثر مناطق استان زنجان، حوزههای آبخیزها در فصلهای بهار و تابستان با توزیع زمانی و مکانی نامناسب بارندگی و کمبود مقطعی آب مواجه هستند. استفاده از سامانههای سطوح آبگیر و مواد سوپر جاذب یکی از روشهای مطرح در تأمین آب مورد نیاز نهالها برای احداث باغات دیم در اراضی شیبدار برای جلوگیری از ...
بیشتر
مقدمه
با توجه به شرایط اقلیمی در اکثر مناطق استان زنجان، حوزههای آبخیزها در فصلهای بهار و تابستان با توزیع زمانی و مکانی نامناسب بارندگی و کمبود مقطعی آب مواجه هستند. استفاده از سامانههای سطوح آبگیر و مواد سوپر جاذب یکی از روشهای مطرح در تأمین آب مورد نیاز نهالها برای احداث باغات دیم در اراضی شیبدار برای جلوگیری از فرسایش و بهرهبرداری مناسب آنها است. بر این اساس، این پژوهش بهدنبال ارزیابی تاثیر کاربرد مواد سوپر جاذب بر رشد قطری دو گونه درختی مثمر دیم در سامانههای سطوحآبگیر باران است. بهطوری که از این طریق به بررسی استفاده توأم از سامانههای سطوح آبگیری و مواد سوپر جاذب برای ایجاد باغات دیم در اراضی شیبدار بپردازد.
مواد و روشها
در این پژوهش، اثر کاربرد ماده سوپرجاذب استاکوزب روی رشد قطری درختان مثمر دیم در سامانههای سطوح آبگیر مدیریت شده بررسی شد. بهاین منظور، کاربرد یا عدم کاربرد ماده سوپرجاذب بهعنوان تیمار اصلی، سه تیمار مدیریتی شامل بدون تغییر، جمعآوری سنگریزه و پوشش گیاهی و استفاده از تیمار نیمه عایق در سطح سامانه سطوح آبگیر بهعنوان تیمارهای فرعی (در سه تکرار) لحاظ شد. همچنین دو گونه درختی مثمر شامل بادام و زردآلو بهعنوان تیمارهای فرعی بهصورت طرح کرتهای دوبار خرد شده و در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج و بحث
بر اساس نتایج تجزیه شیمیایی نمونههای خاک عرصه پژوهش، متوسط هدایت الکتریکی 0.44 (دسی زیمنس بر متر)، متوسط ماده آلی خاک 0.88 درصد، آهک یا کربناتهای خنثی شونده 0.66 درصد، پتاسیم 1.42 (میلیگرم/کیلوگرم)، کربنات 2.22 (میلیگرم/کیلوگرم) و بیکربنات (میلی اکیوالان لیتر) است. در طی اجرای پژوهش، شاخصهای رشد شامل تغییرات قطر، ارتفاع و تاج پوشش نهالها در یک دوره پنج ساله اندازهگیری شد. بر اساس نتایج بهدست آمده، میزان رشد قطری حداکثر و حداقل نهال بادام در بهترتیب در تیمارهای با و بدون سوپر جاذب 1.4 و 0.35 سانتی متر و 1.2 و 0.3 سانتیمتر بوده و این میزان در مورد نهال زردآلو بهترتیب 1.4 و 0.2 سانتیمتر و در بدون سوپر جاذب 0.9 و 0.2 سانتیمتر است. بر این اساس تیمار سطح سامانه سطوحآبگیر با پوششگیاهی کمترین مقدار رشد قطری در نهالهای بادام و زردآلو و تیمار عایقدار بیشترین رشد قطری را داشته است. این وضعیت در واقع نشاندهنده تأثیر ایجاد سامانه سطوحآبگیر با سطح پوشش متفاوت در ایجاد مقدار رواناب متفاوت و در نتیجه تفاوت مقدار رشد قطری نهالها کاشته شده است. وجود تفاوت معنیدار تیمارها و بلوکها در میزان رشد قطری نهال بادام و زردآلو نسبت به سال در تیمارهای آزمایشی با و بدون سوپرجاذب در سطح یک درصد بیانگر مؤثر بودن انجام عملیات صورت گرفته در هریک از این تیمارهاست. اما بررسی تجزیه واریانس عوامل مؤثر بر مقادیر رشد قطری نهالها نشان داد که وجود سوپرجاذب تأثیر معنیداری در رشد آنها ندارد.
نتیجهگیری
بر اساس نتایج این پژوهش و سایر پژوهشگران، معنیدار بودن تأثیر مواد سوپر جاذب در رشد گیاهان در استفاده از مواد سوپرجاذب یک حالت عمومی و دایمی نبوده و بستگی به شرایط اقلیمی منطقه، نوع خاک و بافت آن، نوع گیاه و حتی شرایط توپوگرافی و شیب محل کاشت دارد. با توجه به نتایج این پژوهش و نتایج دیگران، میتوان مطرح نمود تأثیر مواد سوپر جاذب بر رشد هر گیاه یا نهال باید در منطقه مورد نظر بررسی و ارزیابی و اظهار نظر بر آن اساس شود.
وحید پایروند؛ علی سلاجقه؛ محمدرضا صیادی
چکیده
مقدمهمدیریت پایدار منابع آب در مناطق خشک و نیمهخشک مانند ایران، چالشی اساسی برای تضمین امنیت غذایی و حفاظت از محیط زیست است. سدهای سطحی با وجود کارایی رایج، با مشکلاتی مانند تبخیر زیاد، رسوبگذاری و اثرات زیستمحیطی مواجهاند و نیاز به گزینههای جایگزین را افزایش دادهاند. در این میان، سدهای زیرزمینی با کاهش تلفات آب و حفاظت از ...
بیشتر
مقدمهمدیریت پایدار منابع آب در مناطق خشک و نیمهخشک مانند ایران، چالشی اساسی برای تضمین امنیت غذایی و حفاظت از محیط زیست است. سدهای سطحی با وجود کارایی رایج، با مشکلاتی مانند تبخیر زیاد، رسوبگذاری و اثرات زیستمحیطی مواجهاند و نیاز به گزینههای جایگزین را افزایش دادهاند. در این میان، سدهای زیرزمینی با کاهش تلفات آب و حفاظت از کیفیت منابع، ظرفیت قابل توجهی برای بهبود مدیریت منابع آب فراهم میآورند. با این حال، اجرای آنها در ایران با چالشهای فنی، اجتماعی، اقتصادی و نهادی همراه است. پژوهش حاضر با رویکرد دادهبنیاد و الگویی تجربی، به دنبال ارائه چارچوبی جامع برای مدیریت اجرای سدهای زیرزمینی است که ضمن بهرهبرداری بهینه از منابع آب، زمینه پایداری و کارایی بلندمدت این سازهها را فراهم میکند. مواد و روشهااین پژوهش کیفی با بهرهگیری از رویکرد نظریه دادهبنیاد اشتراوس و کوربین انجام شد و جامعه آماری شامل ۱۴ نفر از خبرگان حوزه آبخیزداری و سدهای زیرزمینی با حداقل ۱۵ سال تجربه بود که از طریق نمونهگیری هدفمند و گلولهبرفی انتخاب شدند. دادهها از طریق مصاحبههای نیمهساختاریافته گردآوری و تا رسیدن به اشباع نظری ادامه یافت. تحلیل دادهها در سه مرحله کدگذاری باز، محوری و انتخابی انجام شد. در مجموع ۲۰۱ کد باز استخراج و در قالب ۴۹ کد محوری و ۲۲ مقوله اصلی سازماندهی شد. روایی و پایایی دادهها با تأیید خبرگان، توافق میان کدگذاران و روشهای مثلثبندی تضمین شد و مدل پارادایمی نهایی برای مدیریت اجرای سدهای زیرسطحی تدوین شد. نتایج و بحثاین پژوهش با هدف تبیین مدل مدیریت اجرای سدهای زیرزمینی در ایران و تحلیل عوامل مؤثر بر موفقیت پروژهها با رویکرد نظریه دادهبنیاد اشتراوس و کوربین انجام شد و برای این منظور ۱۴ متخصص و مدیر اجرایی با سابقه ۱۵ تا ۳۵ سال، شامل اعضای هیات علمی و مدیران ارشد سازمانهای منابع طبیعی، در مطالعه شرکت کردند تا تنوع تجربهها و نقشها، پایهای مستحکم برای تحلیل دادهها فراهم آورد. در فرایند کدگذاری باز، ۲۰۱ مفهوم اولیه استخراج شد که پس از سازماندهی در قالب کدهای محوری و انتخاب کدهای انتخابی، پنج مؤلفه اصلی مدل پارادایمی شامل شرایط علّی، شرایط زمینهای، شرایط مداخلهگر، راهبردها و پیامدها شناسایی شد. شرایط علّی شامل ناکارآمدی سدهای سطحی، تهدید معیشت و ریسک منابع آب بودند که محرک اصلی بکارگیری سدهای زیرزمینی محسوب میشوند، در حالی که شرایط زمینهای مانند ویژگیهای زمینشناسی و ساختگاهی، مشخصات فنی سازه، قابلیتهای عملکردی و اقتصادی و تجربه محلی، بستر اجرایی مناسب برای تحقق پروژه را فراهم میآورند. علاوه بر این، شرایط مداخلهگر شامل سیاستها، چارچوبهای قانونی، چالشهای اجرایی، مشارکت اجتماعی و توجیه اقتصادی نقش تعدیلکننده داشته و موفقیت راهبردها و پیامدها را تحت تأثیر قرار میدهند. تحلیل راهبردها نشان داد که برنامهریزی جامع، توسعه فناوری، جلب مشارکت ذینفعان، تصمیمگیری اقتصادی-اجتماعی، آموزش و ظرفیتسازی، بهرهگیری از فناوریهای نوین و مدیریت منابع، عناصر کلیدی تحقق اهداف سدهای زیرسطحی هستند و اجرای هماهنگ آنها موجب افزایش اثربخشی مدیریتی، کاهش ریسکها و بهبود پایداری منابع آب میشود. نهایتاً در بخش پیامدها، پنج حوزه اصلی شامل حفاظت و پایداری منابع آب، بهرهوری اقتصادی و پذیرش فناوری، توسعه پایدار کشاورزی و تأمین آب، تعادل اکولوژیکی و پیامدهای اجتماعی، و پایداری و مدیریت جامع پروژه شناسایی شد که نشان میدهند توجه همزمان به تمام مؤلفههای علّی، زمینهای و مداخلهگر و اجرای هماهنگ راهبردها کلید موفقیت پروژههای سد زیرزمینی است. بنابراین، مدل پارادایمی استخراجشده تعامل پویا میان عوامل مختلف و اثرات آنها بر راهبردها و پیامدها را تبیین کرده و میتواند بهعنوان چارچوب تصمیمگیری و سیاستگذاری برای مدیریت منابع آب در مناطق خشک و نیمهخشک ایران مورد استفاده قرار گیرد، ضمن اینکه یافتهها با مطالعات بینالمللی همسو بوده و نوآوری پژوهش در تحلیل همزمان جنبههای فنی، مدیریتی، اقتصادی و اجتماعی و توجه به نقش تعدیلکننده شرایط مداخلهگر و پیامدهای اقتصادی نهفته است. نتیجهگیریسدهای زیرزمینی در ایران بهعنوان گزینهای مکمل و وابسته به شرایط محلی قابل توجیه هستند و موفقیت آنها مستلزم توجه همزمان به ابعاد فنی، اجتماعی، اقتصادی و نهادی است. ناکارآمدی سدهای سطحی و تهدید معیشت و امنیت آبی ضرورت استفاده از این سازهها را ایجاد میکند، در حالی که ویژگیهای زمینشناسی و قابلیتهای فنی امکانپذیری اجرای آنها را فراهم میآورد. راهبردهایی مانند برنامهریزی جامع، توسعه فناوری، جلب مشارکت ذینفعان و آموزش، میتوانند پیامدهای مثبت ازجمله پایداری منابع آب، توسعه کشاورزی و تابآوری اقتصادی را به همراه داشته باشند. این پژوهش با ارائه مدل پارادایمی جامع، چارچوبی برای تصمیمگیری و مدیریت سدهای زیرزمینی فراهم میکند که میتواند مبنای اقدامات آینده پژوهشگران و مدیران منابع آب باشد.
محمد رستمی خلج؛ حمزه نور؛ علی باقریان کلات
چکیده
مقدمه
انتشار خشکسالی یعنی انتقال کمبود رطوبت از خشکسالی هواشناسی به خشکسالی هیدرولوژیکی که یکی از مباحث محوری در مدیریت منابع آب بهویژه در اقلیمهای خشک و نیمهخشک است. شناخت الگوهای مکانی این انتشار و تعیین عواملی که آن را تعدیل میکنند، برای طراحی راهکارهای کاهش ریسک و مدیریت پایدار آبخوانها و رواناب ضروری است. با ...
بیشتر
مقدمه
انتشار خشکسالی یعنی انتقال کمبود رطوبت از خشکسالی هواشناسی به خشکسالی هیدرولوژیکی که یکی از مباحث محوری در مدیریت منابع آب بهویژه در اقلیمهای خشک و نیمهخشک است. شناخت الگوهای مکانی این انتشار و تعیین عواملی که آن را تعدیل میکنند، برای طراحی راهکارهای کاهش ریسک و مدیریت پایدار آبخوانها و رواناب ضروری است. با توجه به اهمیت حساسیت حوضهها نسبت به تنشهای اقلیمی در شرق ایران، این پژوهش بهمنظور تحلیل مکانی انتشار خشکسالی و بررسی نقش ویژگیهای محیطی حوضهها در استان خراسان رضوی انجام شد.
مواد و روشها
در این پژوهش از دادههای ۴۶ حوضه در بازه زمانی ۲۹ ساله (فروردین 1367 تا شهریور 1395) استفاده شد. برای شناسایی خشکسالیهای هواشناسی و هیدرولوژیکی بهترتیب از شاخصهای استاندارد بارش (SPI) و شاخص شدت خشکسالی جریان (SSI) استفاده شد و رخدادهای خشکسالی با آستانه ≤1- استخراج و رخدادهای جفتشده تعیین شدند. برای هر رخداد، شدت و حدت خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی محاسبه شد و سپس نسبتهای شدت و حدت انتشار و نسخههای نرمالشده آنها بهدست آمد. مجموعهای از متغیرهای فیزیوگرافی و اقلیمی حوضهها (شیب، شاخص نرمالشده تفاوت پوشش گیاهی (NDVI)، شاخص فصلی بودن بارش (Ps)، کسری برف (fₛ)، شاخص خشکی (Ai) و ظرفیت نگهداری آب خاک (AWC)) بهصورت میانگین حوضهای استخراج شد و مورد تحلیل همبستگی قرار گرفتند.
نتایج و بحث
تحلیلهای مکانی نشان داد که میانگین شدت خشکسالی هواشناسی در محدوده 0.23 تا 2.17 با میانگین تقریبی 2.1 قرار گرفت، در حالیکه شدت خشکسالی هیدرولوژیکی در دامنه 0.14 تا 1.16 و میانگین 0.65 قرار دارد. ضریب تغییرات شدت خشکسالی هیدرولوژیکی حدود 63 درصد و برای شدت خشکسالی هواشناسی حدود 37.7 درصد محاسبه شد که بیانگر تغییرپذیری مکانی بیشتر خشکسالی هیدرولوژیکی است. در سطح حوضهها، ۵۴ درصد از حوضهها کاهش در شدت انتشار و 67 درصد کاهش در حدت انتشار را نشان میدهند، بهطوری که میانگین شدت انتشار 0.03- و میانگین حدت انتشار 0.1- بهدست آمد؛ این الگو نشاندهنده تضعیف عمومی اثر خشکسالی در مسیر انتقال به سامانههای هیدرولوژیکی است. همبستگی منفی و معنیدار میان ویژگیهای خشکسالی هواشناسی و نسبتهای شدت و حدت انتشار (بهترتیب 0.48- و 0.67-) نشان میدهد که رخدادهای هواشناسی با شدت و حدت بالاتر تمایل دارند در حین انتشار تضعیف بیشتری را تجربه کنند، یعنی شدت بالای خشکسالی جوی همیشه به شدت هیدرولوژیکی متناظر تبدیل نمیشود. در بررسی عوامل محیطی، شاخص پوشش گیاهی (NDVI) رابطه منفی و معنیداری با هر دو نسبت انتشار نشان داد و ظرفیت نگهداری آب خاک نیز با نسبت حدت انتشار همبستگی منفی معنیدار داشت. در مقابل، شاخص فصلی بودن بارش و شاخص خشکی رابطه معنیداری با نسبتهای انتشار نشان ندادند و کسری برف تنها همبستگی منفی ضعیفی با نسبت شدت انتشار داشت. شیب حوضه نیز رابطه معنیداری با نسبتها نشان نداد. این الگوها نشان میدهد که در خراسان رضوی، ویژگیهای درونی حوضه بهویژه پوشش گیاهی و ظرفیت ذخیره خاک نقش کلیدی در تضعیف انتقال خشکسالی ایفا میکنند.
نتیجهگیری
نتایج این پژوهش نشان داد که در ۴۶ حوضه استان خراسان رضوی، فرایند انتشار خشکسالی عمدتا با تضعیف شدت و حدت همراه است؛ بهگونهای که در ۵۴ درصد حوضهها شدت و در ۶۷ درصد حوضهها حدت خشکسالی در مرحله انتقال کاهش یافت. میانگین نسبتهای انتشار شدت و حدت بهترتیب حدود 0.03- و 0.1- بود. شدت و حدت خشکسالی هواشناسی قویترین کنترلکنندههای انتشار شناخته شدند و بین هر دو با نسبتهای انتشار، همبستگی منفی و معنیدار مشاهده شد. در میان عوامل محیطی، پوشش گیاهی (NDVI) و ظرفیت نگهداری آب خاک مؤثرترین نقش را در تضعیف انتشار داشتند، در حالیکه شاخصهای اقلیمی نقش چشمگیری نشان ندادند.
نگار ارجمند؛ علیرضا سپهوند؛ امید رحمتی
چکیده
مقدمه
امروزه مطالعه فرسایش خندقی بهدلیل تولید رسوب و خسارات متعدد در نتیجه فعالیتهای انسانی از اهمیت بالایی برخوردار است. در مطالعات انجام شده عوامل طبیعی زیادی بهعنوان عوامل کنترل کننده فرسایش آبکندی گزارش شدهاند که ازجمله میتوان به عوامل زمین-محیطی که شرایط بحرانی برای وقوع و توسعه فرسایش آبکندی را کنترل میکنند و ...
بیشتر
مقدمه
امروزه مطالعه فرسایش خندقی بهدلیل تولید رسوب و خسارات متعدد در نتیجه فعالیتهای انسانی از اهمیت بالایی برخوردار است. در مطالعات انجام شده عوامل طبیعی زیادی بهعنوان عوامل کنترل کننده فرسایش آبکندی گزارش شدهاند که ازجمله میتوان به عوامل زمین-محیطی که شرایط بحرانی برای وقوع و توسعه فرسایش آبکندی را کنترل میکنند و در درجه اول با توپوگرافی، سنگشناسی، بارندگی، خاک و کاربری اراضی مرتبط هستند اشاره کرد. شناسایی عوامل مؤثر در وقوع فرسایش آبکندی و پهنهبندی آن یکی از ابزارهای اساسی و مهم برای کنترل و مدیریت این پدیده است. فرسایش آبکندی یک خطر مهم برای وضعیت اکوسیستمها در سراسر جهان است، در نتیجه توسعه نقشههای حساسیت فرسایش آبکندی ضروری است. بنابراین این پژوهش بهمنظور پهنهبندی حساسیت وقوع فرسایش آبکندی با استفاده از مدلهای هوش مصنوعی از نوع شبکه عصبی مصنوعی (MLP)، حداکثرآنتروپی (MaxEnt)، تحلیل تفکیککنندهانعطافپذیر (FDA)، در شهرستان الشتر انجام شد.
مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه از نظر ژئومورفولوژیکی در بخش مرکزی رشتهکوه زاگرس در استان لرستان قرار دارد که خود بخشی از زیرحوضه کرخه است. شهرستان الشتر با مساحت 1523.55 کیلومتر مربع بین طولهای جغرافیایی”38 ΄03 ْ48 تا ”52 ΄30 48 شرقی و عرضهای ”37 ΄44 33 تا ”21΄01 34 شمالی قرار دارد. میانگین بارندگی حوضه حدود 570 میلیمتر و دارای اقلیم نیمهخشک و سرد است. برای پهنهبندی حساسیت به وقوع فرسایش خندقی با استفاده از مدلهای هوش مصنوعی و تعیین بهترین مدل، از مدلهای شبکه عصبی مصنوعی (MLP) حداکثرآنتروپی (MaxEnt)، تحلیل تفکیککنندهانعطافپذیر (FDA)، استفاده شد. در این تحقیق از 12 عامل شیب، جهت شیب، بارش، فاصله از جاده، فاصله از رودخانه، فاصله از گسل، خاک، کاربری اراضی، سازند زمینشناسی، شاخص رطوبت توپوگرافی (TWI)، شاخص موقعیت توپوگرافی TPI و شاخص پوشش گیاهی NDVI به عنوان پارامترهای ورودی و نقاط خندقی و غیرخندقی بهعنوان پارامترهای خروجی برای مدلسازی و پهنهبندی حساسیت به وقوع خندق استفاده شد. سپس از مجموع 151 نقطه وقوع و عدم وقوع خندق (89 خندق و 62 غیر خندق)، 70 درصد بهعنوان دادههای آموزش و 30 درصد برای مرحله اعتبارسنجی استفاده شد. بهمنظور ارزیابی مدلها، از منحنی تشخیص عملکرد نسبی (ROC) برای قدرت پیشبینی مدلها استفاده شد.
نتایج و بحث
نتایج نشان داد که مدل MLP با مقادیر AUC برابر با 0.98 در مرحله آموزش و 0.92 در مرحله اعتبارسنجی، بهترین عملکرد را در پیشبینی حساسیت وقوع فرسایش آبکندی دارد. پس از آن بهترتیب مدلهای ( 0.87=AUC) FDA و (0.5=AUC) MaxEnt قرار دارند. تحلیل عوامل مؤثر نشان داد که بیشترین آبکندها در طبقات بارشی ۷۰۰-۶۰۰ میلیمتر، فواصل بیش از ۳۰۰ متر از گسل، جاده و رودخانه، شیبهای ۰-۵ و ۵-۱۵ درصد، جهتهای شمالی، کاربری کشاورزی دیم و سازندهای آبرفت قدیم و مارنها واقع شدهاند. همچنین بین شاخصهای TWI و NDVI بهترتیب رابطه مستقیم و معکوس با وقوع آبکند مشاهده شد. در نهایت، نقشه نهایی پهنهبندی حساسیت فرسایش آبکندی با استفاده از مدل برتر MLP تهیه شد.
نتیجهگیری
با توجه به اینکه فرسایش آبکندی یکی از شکلهای پیشرفته فرسایش آبی است، شناسایی عوامل مؤثر و پهنهبندی آن برای کنترل و مدیریت این پدیده حائز اهمیت است. این مطالعه با هدف شناسایی عوامل مهم و تأثیرگذار در فرسایش آبکندی و ایجاد مدلهای یادگیری ماشین برای پهنهبندی حساسیت وقوع به فرسایش آبکندی در شهرستان الشتر انجام شد. نتایج نشان داد که مدل شبکه عصبی مصنوعی (MLP) بهترین عملکرد را با توجه به معیار ارزیابی مدل (0.92=AUC) کسب کرده است و پس از آن بهترتیب مدلهای ( 0.87=AUC) FDA و ( 0.5=AUC) MaxEnt قرار دارند. نتایج بهدستآمده از این پژوهش، دیدگاه مناسبی را در مورد تأثیر عوامل مؤثر در ایجاد فرسایش خندقی در اختیار برنامهریزان و محققان قرار میدهد. در نتیجه با انجام تحقیقات بیشتر میتوان استفاده از سایر تکنیکهای یادگیری ماشین را بررسی نمود و دیگر عوامل مؤثر را برای بهبود دقت مدلهای پیشبینی فرسایش خندقی در نظر گرفت.
احمدرضا کریمی پور؛ صالح یوسفی؛ سارا مردانیان
چکیده
مقدمه
پدیده فرونشست زمین بهعنوان یک چالش جهانی، بسیاری از دشتها و مناطق کلانشهری ازجمله مناطق مختلف ایران را تحت تأثیر قرار داده است. این پدیده عمدتاً ناشی از بهرهبرداری بیرویه از منابع آب زیرزمینی و عوامل زمینشناختی است که میتواند پیامدهای جدی مانند آسیب به زیرساختها و تخریب زمینهای کشاورزی را بهدنبال داشته باشد. ...
بیشتر
مقدمه
پدیده فرونشست زمین بهعنوان یک چالش جهانی، بسیاری از دشتها و مناطق کلانشهری ازجمله مناطق مختلف ایران را تحت تأثیر قرار داده است. این پدیده عمدتاً ناشی از بهرهبرداری بیرویه از منابع آب زیرزمینی و عوامل زمینشناختی است که میتواند پیامدهای جدی مانند آسیب به زیرساختها و تخریب زمینهای کشاورزی را بهدنبال داشته باشد. پیشرفتهای اخیر در حوزه سنجش از دور، امکان پایش دقیقتر این پدیده را فراهم کرده و در این راستا از تکنیکهای مختلفی ازقبیل PS-InSAR و Coherence Pixles Technique استفاده شده است. در کنار سنجش از دور، از الگوریتمهای یادگیری ماشین نیز در مطالعات مختلف برای پیشبینی فرونشست استفاده شده است. بر این اساس بهکارگیری مدلی مناسب با دقت بالا در این زمینه حائز اهمیت است. مدل AdaBoost بهدلیل قابلیت بالا در پرداختن به روابط غیرخطی پیچیده حاکم بر پدیده فرونشست میتواند به پهنهبندی میزان خطر فرونشست نقش مؤثری در مدیریت خطر و برنامهریزی کاربری اراضی در یک منطقه ایفا کند.
مواد و روشها
این پژوهش در استان چهارمحال و بختیاری در رشتهکوههای زاگرس، انجام شد. در گام اول، 30 عامل مؤثر بر فرونشست زمین در نظر گرفته شد که شامل پارامترهای توپوگرافی (ارتفاع، شیب، جهت شیب، انحنای زمین و شاخصهای TRI، TPI و TWI، پارامترهای هیدرولوژیکی (فاصله از رودخانهها، تجمع جریان)، زمینشناسی (فاصله از گسلها، لیتولوژی)، محیطی (پوشش گیاهی، شاخص رطوبت زمین، کاربری اراضی) و اقلیمی (دما، بارش، عمق برف) بودند. بهمنظور اجتناب از اثرات هم خطی، تحلیل ماتریس همبستگی انجام شد که منجر به حذف هفت متغیر با ضریب همبستگی بالاتر از 0.7 شد. پس از آن، ۲۳ متغیر برای مدلسازی نگه داشته شدند. الگوریتم AdaBoost با استفاده از ۲۳۵۲ نمونه (۱۸۵۹ نقطه فرونشست و ۴۹۳ نقطه بدون فرونشست) آموزش داده شد و روی یک مجموعه آزمون مستقل متشکل از ۷۷۲ نمونه (۵۳۶ نقطه فرونشست و ۲۳۶ نقطه بدون فرونشست) اعتبارسنجی شد. لازم به ذکر است که دادهها بهطور تصادفی به دو دسته آموزش و ارزیابی تقسیم بندی شدند و تقریباً 70 درصد برای آموزش و 30 درصد برای ارزیابی استفاده شدند. عملکرد مدل با استفاده از معیارهای سطح زیر منحنی (AUC)، دقت مدل (Precision)، شاخص بازیابی (Recall) و ضریب کاپا مورد ارزیابی شد.
نتایج و بحث
دادههای شاخصهای آماری بهدست آمده برای سطح زیر منحنی (AUC)، دقت مدل (Precision)، شاخص بازیابی (Recall) و ضریب کاپا (بهترتیب 0.974، 0.936، 0.981 و 0.855) ارزیابی مدل AdaBoost حاکی از عملکرد بسیار مطلوب مدل در پیشبینی خطر فرونشست بود. براساس طبقهبندی بهدست آمده در نقشه نهایی پهنهبندی خطر فرونشست، منطقه مورد مطالعه به منطقهای با پنج طبقه بسیار کم خطر، کم خطر، متوسط، بالا و بسیار بالا طبقهبندی شد. نتایج نشان داد که دشتهای بروجن و شهرکرد بهترتیب در معرض بیشترین خطر قرار دارند و بخشهای محدودی از دشت لردگان در ردهبندی خطر بسیار زیاد جای میگیرد و سایر دشتهای استان عمدتاً با سطوح خطر کم تا متوسط مواجه هستند. همچنین نتایج نشان داد 36 درصد استان در معرض خطر فرونشست متوسط قرار دارد.
نتیجهگیری
نتایج این مطالعه حاکی از آن است که مدل AdaBoost ابزاری کارآمد برای پهنهبندی خطر فرونشست زمین در استان چهارمحال و بختیاری است. براساس آنالیز SHAP، سه پارامتر اصلی مؤثر بر فرونشست بهترتیب اهمیت عبارت از درجه شیب زمین، درصد شن سطحی و تغییرات تراز آب زیرزمینی است. همچنین مشخص شد که رابطه معکوسی بین شیب زمین و شدت فرونشست وجود دارد، بهطوری که زمینهای با شیب کمتر، آسیبپذیری بیشتری در برابر این پدیده نشان میدهند. در مقابل، افت سطح آب زیرزمینی و نوسانات آن رابطه مستقیمی با تشدید فرونشست دارد، حالآنکه افزایش درصد شن در سطح زمین تأثیر کاهندهای بر وقوع فرونشست دارد. نتایج بر ضرورت مدیریت صحیح منابع آب زیرزمینی تأکید دارند. نقشه پهنهبندی خطر فرونشست و نمودارهای ارزیابی ارائهشده در این مطالعه نیز میتوانند به عنوان ابزاری کاربردی برای پیشگیری و کاهش خسارات ناشی از فرونشست زمین مورد استفاده قرار گیرند.
روح انگیز اختری؛ حمیدرضا حاجی پور؛ مجتبی صانعی؛ محمدرضا غریب رضا
چکیده
مقدمه
سیلابهای فصلی در مناطق کوهستانی ایران ازجمله چالشهای اساسی در مدیریت منابع آب و حفاظت از سکونتگاههای روستایی محسوب میشوند. این مطالعه به بررسی اثربخشی سازههای آبخیزداری در کنترل سیلابهای فصلی در حوزه آبخیز سیجان واقع در استان البرز میپردازد. انتخاب این منطقه بهدلایل متعددی ازجمله حوزه آبخیز سیجان ...
بیشتر
مقدمه
سیلابهای فصلی در مناطق کوهستانی ایران ازجمله چالشهای اساسی در مدیریت منابع آب و حفاظت از سکونتگاههای روستایی محسوب میشوند. این مطالعه به بررسی اثربخشی سازههای آبخیزداری در کنترل سیلابهای فصلی در حوزه آبخیز سیجان واقع در استان البرز میپردازد. انتخاب این منطقه بهدلایل متعددی ازجمله حوزه آبخیز سیجان بهدلیل پتانسیل بالای سیلخیزی، سابقه وقوع سیلابهای واریزهای مخرب (ازجمله سیلاب سال ۱۳۹۴) و اهمیت گردشگری روستا بهعنوان منطقه مطالعه انتخاب شد. در سال 1397، سازمان جنگلها، مراتع و آبخیزداری کشور با هدف کاهش ریسک سیلابهای واریزهای، اقدام به اجرای عملیات آبخیزداری در این منطقه نمود که شامل احداث یک بند سنگی ملاتی و چهار بند گابیونی در مسیل اصلی مشرف به روستا بود. این پژوهش با هدف شبیهسازی سیلاب واریزهای تاریخی و ارزیابی عملکرد سازههای مذکور در تعدیل ویژگیهای هیدروگراف سیلاب طراحی شده است. با توجه به ماهیت فصلی جریان رودخانه و کمبود دادههای هیدرومتری، از روش مدلسازی فیزیکی (مدل کوچک مقیاس مسیل سیجان) بهعنوان ابزار اصلی تحقیق استفاده شد. پژوهش حاضر به ارائه نتایج مرحلهی اول این مطالعه که شامل تحلیل کمی تأثیر سازهها بر پارامترهای هیدروگراف سیلاب روانابی (جریان آب بدون رسوب) است، اختصاص یافته است.
مواد و روشها
این پژوهش با استفاده از مدلسازی فیزیکی مستقیم یک آبراهه مجهز به بندهای اصلاحی به بررسی تأثیر این سازهها بر کاهش دبی اوج سیلاب و افزایش زمان تأخیر در رسیدن به پیک جریان پرداخته است. مطالعه میدانی در مسیل سیجان (بالادست روستای سیجان) به طول 700 متر انجام شد و پس از احداث بندهای اصلاحی، نقشهبرداری زمینی با مقیاس 1:1000 صورت گرفت. با توجه به محدودیتهای آزمایشگاهی، بخشی به طول 168 متر از این مسیل که شامل سه بند اصلاحی به ارتفاع یک متر بود برای پژوهش انتخاب شد. مدل فیزیکی با رعایت اصول تشابه هندسی و دینامیکی و با مقیاس 1:10 در پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری کشور ساخته شد. برای حذف اثرات نفوذ جریان، مدل بهصورت نفوذناپذیر طراحی شد. آزمایشها بر اساس دو عامل شامل شرایط آبراهه (بدون بند، بندهای خالی از رسوب و بندهای پر از رسوب) و شرایط جریان ورودی (دبی اوج و زمان رسیدن به دبی اوج) طراحی شدند. شرایط آبراهه در سه حالت شامل حالت شاهد (بدون بند اصلاحی)، بندهای اصلاحی خالی از رسوب و بندهای اصلاحی پر از رسوب بررسی شد. جریان ورودی به مدل در دو حالت جریان دائمی (برای ترسیم منحنیهای دبی-اشل) و جریان غیردائمی (با هیدروگراف مثلثی جهت شبیهسازی سیلاب) اعمال شد. زمان رسیدن به دبی اوج در سه حالت کمتر، برابر و بیشتر از زمان تمرکز در نظر گرفته شد و دبی اوج نیز کمتر از مقدار متناظر با دوره بازگشت دهساله (با توجه به محدودیتهای آزمایشگاهی) انتخاب شد. پارامترهای هیدرولیکی با استفاده از سرریزهای استاندارد اندازهگیری و برای افزایش دقت قرائت اشلها، کل آزمایشها فیلمبرداری شد. تحلیل دادهها با محاسبه شاخصهای کمی شامل کاهش دبی پیک، تأخیر زمانی رسیدن به پیک و تغییرات زمان پایه سیلاب انجام شد. در مجموع، 90 آزمایش انجام شد و هیدروگراف خروجی از طریق یک سرریز فشرده مستطیلی در انتهای مدل ثبت شد.
نتایج و بحث
نتایج این پژوهش تأثیر بندهای اصلاحی با ارتفاع یک متر را بر ویژگیهای هیدروگراف سیلاب در شرایط مختلف هیدرولوژیکی، با استفاده از آب صاف و بستر صلب و غیرقابل فرسایش، بررسی کرد. در مسیل طبیعی بدون بند، با افزایش دبی ورودی، میزان کاهش دبی اوج و تأخیر زمانی رسیدن به پیک کاهش یافت. همچنین بندهای اصلاحی خالی از رسوب در دبیهای کمتر از 4.74 مترمکعب بر ثانیه (معادل سیلابهایی با دوره بازگشت کمتر از ۵ سال) بیشترین کارایی را در ذخیره موقت جریان و تعدیل هیدروگراف نشان دادند، در حالی که با افزایش دبی یا پرشدگی بندها از رسوب، بهدلیل کاهش حجم مفید ذخیره، اثربخشی آنها کاهش یافت. تحلیل نتایج نشان داد که بندهای خالی از رسوب در سیلابهای با دوره بازگشت کوتاه میتوانند دبی اوج را تا 28 درصد کاهش داده و زمان رسیدن به پیک را تا 36 درصد افزایش دهند. علاوه بر این، نسبت زمان تمرکز حوضه به زمان رسیدن به دبی اوج، نقش تعیینکنندهای در عملکرد سازهها داشت؛ بهگونهای که در سیلابهای با زمان پایه کوتاه (Tp < tc)، که معرف وقوع رگبارهای ناگهانی هستند، بیشترین میزان کاهش دبی اوج (تا 22.5 درصد) و افزایش زمان تأخیر (تا 43 درصد) مشاهده شد. با افزایش دوره بازگشت سیلاب و طولانیتر شدن زمان پایه، اثر بندها در تعدیل سیلاب بهتدریج کاهش یافت.
نتیجهگیری
نتایج همچنین نشان داد طراحی سیستمهای کنترل سیلاب با بندهای اصلاحی باید بر اساس ویژگیهای هیدرولوژیکی حوضه، شامل دوره بازگشت سیلاب، زمان رسیدن به دبی اوج و وضعیت رسوبگذاری بندها انجام شود تا بیشترین کارایی حاصل شود. در نهایت، سه رابطه تجربی مبتنی بر تحلیل ابعادی برای کمّیسازی تأثیر بندهای اصلاحی بر ویژگیهای هیدروگراف استخراج شد که با ضرایب تعیین 0.81 تا 0.92 قابلیت مناسبی برای پیشبینی تغییرات هیدروگراف در شرایط مشابه دارند، هرچند کاربرد آنها در سایر حوضهها مستلزم واسنجی است. بر اساس نتایج مدل فیزیکی، نسبت زمان تمرکز حوضه (tc) به زمان رسیدن به دبی اوج (Tp) به عنوان شاخصی کلیدی در ارزیابی عملکرد بندهای اصلاحی در تعدیل هیدروگراف سیلاب شناسایی شد. بر این اساس، عملکرد هیدرولیکی سازهها را میتوان در سه حالت تفسیر کرد: حالت اول (tc/Tp > 1): در این شرایط، زمان رسیدن به دبی اوج کوتاهتر از زمان تمرکز حوضه بوده و سیلاب دارای هیدروگرافی با اوج تیز و زمان پایه کوتاه است. در این وضعیت، بندهای اصلاحی فرصت کافی برای ذخیرهسازی موقت رواناب و استهلاک انرژی دارند. تشکیل پسآب در بالادست بندها، افزایش آشفتگی و گردابههای موضعی و در نتیجه اتلاف بیشتر انرژی، موجب افزایش زمان انتقال جریان و کاهش دبی اوج خروجی میشود. نتایج این پژوهش نیز نشان داد که بیشترین کارایی بندهای اصلاحی در کاهش دبی اوج و افزایش زمان تأخیر در این شرایط حاصل میشود. حالت دوم (tc/Tp ≈ 1): در این وضعیت، زمان رسیدن به دبی اوج تقریباً با زمان تمرکز حوضه برابر است و تعادل مناسبی میان حجم ذخیرهسازی، دبی ورودی و ظرفیت استهلاک انرژی برقرار میشود. در نتیجه، بندهای اصلاحی همچنان عملکرد مناسبی در تعدیل هیدروگراف سیلاب دارند، هرچند میزان اثربخشی آنها نسبت به حالت اول کمتر است. حالت سوم (tc/Tp < 1): در این شرایط، زمان رسیدن به دبی اوج از زمان تمرکز حوضه بیشتر بوده و سیلاب دارای زمان پایه بلندتری است. با تداوم جریان، حجم مفید ذخیره پشت بندها به تدریج تکمیل شده و تغییرات زمانی جریان کاهش مییابد. در نتیجه، نسبت انرژی مستهلکشده به انرژی کل جریان کاهش یافته و کارایی بندهای اصلاحی در کاهش دبی اوج و افزایش زمان تأخیر افت میکند. در مجموع، نتایج این پژوهش نشان داد که کارایی بندهای اصلاحی علاوه بر مشخصات هندسی سازه، به ویژگیهای هیدرولوژیکی سیلاب، بهویژه نسبت tc/Tp، وابسته است. بنابراین، در حوضههای با زمان تمرکز کوتاه، این سازهها در کنترل سیلابهای ناگهانی مؤثرتر بوده و طراحی آنها باید بر تأمین ظرفیت مناسب ذخیرهسازی موقت و استهلاک انرژی متمرکز شود. در مقابل، در حوضههای با زمان تمرکز طولانی، استفاده از سامانههای ذخیرهسازی گستردهتر و تلفیق بندهای اصلاحی با سایر اقدامات آبخیزداری میتواند اثربخشی بیشتری در کنترل سیلاب داشته باشد. همچنین، نتایج این مطالعه بر ضرورت لحاظ کردن روند رسوبگذاری در طراحی و بهرهبرداری از بندهای اصلاحی تأکید میکند، زیرا کاهش حجم مفید مخزن در طول زمان میتواند عملکرد هیدرولیکی این سازهها را بهطور قابلتوجهی کاهش دهد.
