سمیه سلطانی گردفرامرزی

تغییرات کاربری اراضی موجب تغییر مؤلفه های مختلف چرخه هیدرولوژیکی می شوند. هدف از پژوهش حاضر بررسی تأثیر کاربری های مختلف و تغییرات آن طی سال های 1371، 1381 و 1391 بر روی سیلاب و نوسانات آب زیرزمینی در بخشی از حوضه آبخیز قره سو اردبیل است. در ابتدا نقشه های کاربری اراضی و شماره منحنی در سال های مذکور تهیه و روند تغییرات کاربری اراضی مطالعه و تأثیر آن بر سطح تراز آب زیرزمینی و رواناب بررسی و سپس شبیه سازی سیلاب با استفاده از مدل HEC-HMS انجام گردید. نتایج نشان داد که در طول دوره مورد مطالعه، مساحت کاربری جنگل، زراعت آبی و زمین بایر به ترتیب 54/2، 69/16 و 19/1 درصد کاهش و مساحت کاربری مرتع، زراعت دیم و مناطق مسکونی به ترتیب 74/5، 39/12 و 29/2 درصد افزایش یافته است. با توجه به مقدار شماره منحنی و شبیه سازی سیلاب، نتایج به دست آمده نشان داد که دبی اوج و حجم سیلاب به ترتیب با افزایش 49/9 و 67/6 درصدی رو به رو شده است. درنهایت این تغییرات باعث کاهش سطح آب زیرزمینی به میزان 14/6 متر (06/39 درصد) در طول دوره آماری 30 ساله شده است. محاسبه ضریب همبستگی بین کاربری های مختلف و حجم سیلاب و سطح آب زیرزمینی نشان داد که این متغیرها با کاربری های مرتع، زراعت دیم و مناطق مسکونی رابطه ی مستقیم دارند، درحالی که با کاربری های جنگل، زراعت آبی و زمین بایر دارای رابطه ی معکوس می باشند.

عامل فرسایندگی باران مهم ترین عامل تاثیرگذار بر فرسایش خاک است که جهت کمی نمودن آن شاخص های مختلفی توسعه داده شده است. انتخاب شاخص مناسب با توجه به شرایط اکولوژیکی منطقه ضروری است. هدف از انجام این تحقیق، انتخاب بهترین روش زمین آمار جهت تهیه نقشه فرسایندگی باران در استان فارس می باشد. بدین منظور شاخص فورنیه برای 42 ایستگاه در استان فارس و اطراف آن محاسبه گردید و با روش های درون یابی IDW،GPI وLPI ، مدل های مختلف روش RBF، کریجینگ ساده و معمولی، بهترین روش میانیابی تعیین و نقشه پهنه بندی شاخص مذکور تهیه گردید. در نهایت، از بین روش های قطعی و زمین آماری، روش تابع پایه شعاعی (RBF) با مدل نواری ضخامت کم نسبت به سایر روش های میان یابی، به عنوان بهترین روش برای پهنه بندی شاخص فرسایندگی استان فارس تعیین گردید. همچنین نتایج نشان داد که شهرستان نورآباد در شمال غرب استان با متوسط شاخص فورنیه 63/31 میلی متر و شهرستان ایزدخواست با 67/8 میلی متر به ترتیب بیشترین و کمترین میزان فرسایندگی باران را در بین شهرستان های استان دارند. روند موجود حاکی از آن است که مقدار شاخص فرسایندگی باران از شرق به غرب افزایش یافته بطوریکه 46 درصد از کل سطح استان دارای فرسایندگی کم و سه درصد از سطح استان دارای فرسایندگی خیلی زیاد بوده که به ترتیب بیشترین و کمترین سطح را به خود اختصاص داده اند.

پدیده تبخیر و تعرق باعث تلفات آب و رطوبت از سطوح آبی، خاک و پوشش گیاهی می شود و محاسبه آن از طریق روشی مناسب با توجه به میزان اندک نزولات جوی و محدودیت منابع آب در ایران از اهمیت زیادی برخوردار است. پژوهش حاضر سعی در ارزیابی و پهنه بندی تبخیر و تعرق گیاه مرجع ( ET o ) و ارائه آن در قالب نقشه ی پهنه بندی به عنوان ابزاری اساسی برای مدیریت آب دارد. در این بررسی از میانگین های دراز مدت داده های دما، رطوبت، ساعات آفتابی و سرعت باد در هفت ایستگاه هواشناسی و داده های تشتک تبخیر ایستگاه سقز برای تعیین روش مناسب تخمین ET o ا ستفاده شد. تبخیر و تعرق گیاه مرجع بر مبنای اطلاعات اقلیمی هر یک از ایستگاه ها به 14 روش محاسبه شد. روش های محاسباتی شامل روش های ترکیبی بر پایه پنمن، روش تشعشعی-دمایی، روش دمایی و روش تشعشعی می باشد. مناسب ترین روش محاسباتی براساس آماره های ضریب تبیین ( R 2 ) و Sutcliffe) - Nash ) صورت گرفت. پهنه بندی تبخیر و تعرق گیاه مرجع بر اساس اطلاعات جغرافیایی ایستگاه های هواشناسی و بهره گیری از نرم افزار GIS انجام گردید. نتایج تحقیق نشان می دهدکه بهترین روش برای این منطقه به عنوان اقلیم سرد و معتدل روش تشعشعی فائو با ضریب تبیین 0/89و Nash با مقدار 0/86در ایستگاه بیجار و روش بلانی کریدل با ضریب تبیین 0/94و Nash با مقدار 0/92در ایستگاه سنندج است و ضریب تشتک تبخیر در این منطقه مقادیر 96/0-84/0 برآورد گردید. همچنین نتیجه پهنه بندی نشان می دهد که غرب حوضه بدلیل ارتفاع بیشتر تبخیر و تعرق کمتری نسبت به شرق حوضه دارد. ساعات آفتابی، دمای بیشینه و دمای کمینه در اولویت اول از عوامل موثر بر تبخیر و تعرق در این منطقه با تحلیل حساسیت تعیین گردید.

پیش بینی جریان رودخانه ها یکی از مهم ترین مسائل در برنامه ریزی و مدیریت بهینه آن ها در جهت تولید انرژی برق آبی و تخصیص آب به منابع مصرف، محسوب می شود. جریان رودخانه به عنوان یکی از متغیرهای اقلیمی است که بر منابع آب یک منطقه به طور جدی اثرگذار است. در این مطالعه به منظور دست یابی به مدلی جهت پیش بینی و مدیریت صحیح منابع آب سطحی در مناطق خشک و نیمه خشک، ابتدا روند تغییرات پارامتری اقلیمی دما، بارش و سپس روند تغییر پارامتر هیدرولوژیکی (دبی) براساس آزمون من-کندال بررسی گردید و سپس دبی جریان ماهانه رودخانه گدارخوش در دوره آماری ۱۳۹۱-1370 با استفاده از سری زمانی خطی آریمای فصلی مدل سازی و پیش بینی گردید. برای بررسی ایستایی مدل از آزمون خودهمبستگی(ADF) و خودهمبستگی جزئی(PACF) استفاده شد. نتایج آزمون من کندال نشان دهنده رونددار بودن پارامترهای دما، بارش و دبی در ایستگاه های موردمطالعه در سطح اطمینان 99 درصد می باشد، که به صورت افزایشی در دما و کاهشی در دبی و بارش در تمام ایستگاه ها مشاهده گردید. نتایج آزمون سری زمانی هم چنین نشان دهنده نایستایی سری جریان رودخانه بود که با آزمون تفاضل درجه یک، داده ها ایستا شدند. سپس مدل های مختلف به سری های ایستا شده برازش داده شد و درنهایت مدل (0،1،1) (1،0،0)ARIMA به عنوان مدلی مناسب جهت پیش بینی دبی انتخاب گردید و دبی به مدت 4 سال از 1395-1392 پیش بینی شد. نتایج پیش بینی براساس مدل (0،1،1) (1،0،0)ARIMA در رودخانه گدارخوش حاکی از افزایش دبی در آخر دوره (سال 1394) بود که براساس آمار بارش سازمان هواشناسی در سال آبی 1395-1394، مدل برازش یافته پیش بینی دبی را به خوبی انجام داده است. بنابراین به کارگیری مدل های سری زمانی می تواند در مدیریت منابع آبی از طریق پیش بینی و تعیین روند تغییرات پارامترهای اقلیمی در آینده مفید باشد.

اکثر سازه های آبی مانند سدها، پل ها و ایستگاه های پمپاژ در کنار رودخانه ها ساخته شده و تحت تاثیر تغییرات موفولوژیکی رودخانه قرار می گیرند. استفاده از تصاویر ماهواره ای و سیستم اطلاعات جغرافیایی می تواند در افزایش دقت بررسی این تغییرات موثر باشد. در این پژوهش، مورفولوژی قسمتی از رودخانه گاماسیاب در استان همدان به طول 50 کیلومتر در شهرستان نهاوند بررسی شده است. بدین منظور تصاویر سنجده TM و ETM ماهواره ی لندست در سه دوره زمانی 2000.1990 و 2013 مسیر رودخانه، در محیط نرم افزار ARCGIS رقومی شد. سپس در محیط نرم افزار AUTO CAD، برخی پارامترهای هندسی رودخانه مانند زاویه مرکزی، شعاع دایره مماس بر قوس ها، طول رودخانه و تعداد قوسها برای بررسی تغییرات با روش برازش دایره های مماس بر قوس رودخانه اندازه گیری گردید. سپس با نرم افزار SPSS تجزیه و تحلیل آماری بر روی مقادیر پارامترهای هندسی صورت گرفت. بررسی مقادیر پارامترهای هندسی به دست آمده گویای آن است که با افزایش تعداد مئاندر از 15 عدد در سال 1990 به 40 عدد در سال 2013 تغییرات مورفولوژی قابل توجه ی در این بازه از مسیر رودخانه دیده شده و طول رودخانه از حدود 51 کیلومتر به حدود 60 کیلومتر افزایش یافته است. همچنین با توجه به روند افزایشی شعاع پیچان رودها از سال 1990 نسبت به سال 2013 ( از 7/203 به 1/593 متر) و افزایش زاویه مرکزی از سال 1990 تا سال 2013 از حدود 58 درجه به 5/62 درجه، شکل رودخانه به صورت خم دار توسعه یافته تبدیل شده است.

بارندگی یکی از مهمترین اجزای چرخه آب بوده و به عنوان یکی از مهمترین مولفه های ورودی به چرخه های هیدرولوژیکی بشمار می رود که در سنجش خصوصیات اقلیمی هر منطقه، نقش بسیار مهمی را ایفا می کند. در این پژوهش برای پیش بینی بارندگی سالانه ایستگاه های سینوپتیک مهاباد، ارومیه و ماکو در استان آذربایجان غربی در دوره آماری 92-1363، از سری زمانی آریما استفاده شد. برای بررسی ایستایی مدل توابع خودهمبستگی (ADF) و خودهمبستگی جزیی (PACF) بکار رفت و با روش تفاضل گیری داده های ناایستا به داده ایستا تبدیل شدند. با ایستا کردن داده ها از مدل های تصادفی برای پیش بینی میانگین بارندگی سالانه استفاده گردید. با در نظر گرفتن معیارهای ارزیابی مدل شامل آماره T، P-VALUE کمتر از 05/0 و معیار اطلاعات بیزی (BIC), مدل(1,0,0) ARIMA، مدل(0,1,1) ARIMA و مدل(0,1,1) ARIMA به ترتیب در ایستگاه های ارومیه، ماکو و مهاباد به عنوان مدلی مناسب جهت پیش بینی بارندگی سالانه تعیین و بارش به مدت سه سال (95-1392) پیش بینی شد. نتایج نشان دهنده افزایش بارش است که براساس آمار بارندگی موجود در سال های مربوطه، نتایج مدل برازش یافته قابل قبول است.

امروزه فرسایش آبی به عنوان یکی از مسائل مهم در کشاورزی و آبخیزداری مطرح است و محققان با انجام تحقیقات مختلف به دنبال راهکارهایی برای به حداقل رساندن آن هستند. شاخص فرسایندگی باران مهم ترین عامل تأثیرگذار بر فرسایش خاک بوده و تابعی از خصوصیات فیزیکی باران می باشد. جهت کمّی کردن عامل فرسایندگی باران شاخص های مختلفی توسعه داده شده اند که انتخاب شاخص مناسب با توجه به شرایط اکولوژیکی منطقه حائز اهمیت است. تحقیق حاضر به منظور تخمین ضریب فرسایندگی باران بر اساس بررسی ارتباط بین شاخص های مبتنی بر مقدار و عامل فرسایندگی معرفی شده توسط ویشمایر و اسمیت (EI 30 ) و پهنه بندی ضریب فرسایندگی باران با روش های مختلف قطعی و زمین آمار در استان فارس انجام شده است. بررسی روابط رگرسیونی بین عوامل ذکرشده، نشان داد که شاخص فورنیه با ضریب تبیین 80/0، همبستگی بالایی با ضریب فرسایندگی (R ) دارد. در نتیجه بر اساس معادله حاصل شده،R  هر ایستگاه محاسبه شد. در نهایت روش تابع پایه شعاعی با مدل نواری کاملاً منظم بر اساس جذر میانگین مربعات خطا پایین تر و ضریب تبیین بالاتر نسبت به روش های دیگر انتخاب شد . براساس نقشه ضریب فرسایندگی باران بیشترین میزان فرسایندگی در قسمت شمال استان و کمترین مقدارآن در ناحیه ی شرق و شمال شرق می باشد. همچنین 44 د رصد استان دارای فرسایندگی متوسط و 10 درصد در معرض فرسایش زیاد می باشد.