فهرست مطالب

مجله مهندسی و مدیریت آبخیز
سال چهاردهم شماره 2 (تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/01/22
  • تعداد عناوین: 10
|
  • هاجر ملکوتی، علیرضا شکوهی*، حسن ذوالفقارزاده صفحات 126-144
    این پژوهش با هدف تعیین استراتژی طراحی نیروگاه هسته ای در مجاورت رودخانه با ارزیابی ریسک سیل به عنوان پیش شرط طراحی و برای سایت اتمی دارخوین در مجاورت رودخانه کارون در استان خوزستان به عنوان مطالعه موردی انجام شده است. در این پژوهش، پس از نمونه گیری از فضای برازش یافته بر دبی جریان و با فیلتر کردن و حذف دبی های سیلابی که از رودخانه به دشت سیلابی سرریز نمی شوند، از مدل هیدرولیکی دو بعدی HECRAS برای تعیین عمق و سرعت جریان در محدوده سایت نیروگاه استفاده به عمل آمد. تحلیل فراوانی عمق سیل شبیه سازی شده به وسیله مدل هیدرولیکی نشان داد که توزیع فراوانی عمق جریان و سیلاب مولد آن با یکدیگر متفاوت هستند. طراحی ایمن سایت نیروگاه نیازمند در نظر گرفتن عدم قطعیت عوامل بسیاری است که استفاده از روش های مرسوم را با مشکل مواجه می سازد. در این تحقیق و برای اولین بار از تکنیک روزنبلات برای ارزیابی عدم قطعیت و در نهایت، تعیین بیشینه سطح آب محتمل برای جانمایی هسته راکتور استفاده به عمل آمد. نتایج نشان می دهد که برای ایجاد عمق بیشینه محتمل با دوره بازگشت 100 سال باید سیل با دوره بازگشت 10000 سال در کارون در پایین دست اهواز به وقوع بپیوندد. روش ارایه شده در این پژوهش، می تواند مبنای تولید استانداردی برای طراحی نیروگاه های هسته ای در مجاورت رودخانه ها و حفاظت در مقابل سیل قرار گیرد.
    کلیدواژگان: دبی سیلابی، رودخانه، ریسک سیل مبنای طراحی، نیروگاه هسته ای، RPEM
  • علی شجاعیان*، سارا آموزگار، سجاد جوکار صفحات 145-155

    ویژگی های مورفولوژیک و ژیومورفولوژیک رودخانه ها به دلیل پویایی مداوم آن ها همواره دچار تغییر است. در این پژوهش، ژمورفولوژی قسمتی از رودخانه کارون در رابطه با تغییرات (احتمالا) منتهی به پیچش با استفاده از داده های ماهواره ای و با روش شناسی «توصیفی-تحلیلی» مورد مطالعه قرار داده شده است. برای این منظور، ابتدا ارزش های سلولی نوارهای مختلف تصاویر TM (مربوط به سال 1991) و ETM (مربوط به سال های  2002 و 2010) با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی فازی برای تشخیص نوارهای نمایش دهنده بیشترین تغییرات در مقایسه با سایر نوارها، وزن دهی شده است. سپس، از میان نوارهای وزن دار شده، مولفه های اصلی نوارهای متناظر TM1991 و ETM2010  (به عنوان سال های ابتدا و انتهای بازه مورد مطالعه) استخراج شده، در نهایت، با تعریف عضویت فازی از تغییرات، مناطق با بیشترین مقدار و شدت تغییرات مشخص و در پنج طبقه ارایه شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد، نوارهای 7 و 5 نمایشگر بیشترین تغییرات وزنی (حریم رودخانه) از میان سایر نوارها به ترتیب برای تصاویر سال های 1991، 2002 و 2010 هستند. از سوی دیگر، تابع عضویت فازی تغییرات نشان داد که بیشینه تغییرات با شدت صفر تا 20 درصد، با مقادیر 149 کیلومتر مربع شامل 48.3 درصد و همچنین، کمینه تغییرات با شدت 80 تا 100 درصد با مقادیر 8.2 کیلومتر مربع شامل 2.6 درصد از کل منطقه مورد مطالعه است. بنابراین، از حریم مورد مطالعه کارون محدوده ای شامل هشت کیلومتر مربع (حدود سه درصد از کل منطقه مورد ارزیابی) شدت تغییرات بالای هشتاد درصد را تجربه کرده اند و حدود 20 درصد از منطقه با ضریب شدت پنجاه درصد به بالا، مستعد میاندر شدگی و یا در شرف آن هستند.

    کلیدواژگان: تصویر ماهواره ای، دبی، دینامیک، مورفولوژیک، نوار
  • رحیم کاظمی*، جهانگیر پرهمت، باقر قرمز چشمه صفحات 156-167

    شناخت برهم کنش پدیده خشک سالی و پاسخ هیدرولوژیک حوضه ها، می تواند منجر به دستیابی به اطلاعاتی برای مدیریت بهینه منابع آب حوضه شود. هدف پژوهش حاضر، بررسی رابطه زمانی خشک سالی و میزان مشارکت جریان های زیرسطحی در جریان رودخانه ها در زیرحوضه کاکارضا است. در این پژوهش، دوره مشترک 1396-1361 برای ایستگاه های هیدرومتری و باران سنجی متناظر در نظر گرفته شد. سپس، شاخص بارش استاندارد شده (SPI) در مقیاس های زمانی سه، شش، نه، 12، 18 و 24 ماهه، محاسبه شد. جریان پایه و شاخص مربوطه به روش فیلتر رقومی برگشتی بی فلو-لینه و هالیک در پایه های زمانی ماهانه، سالانه و کل دوره، محاسبه شد. در مرحله بعدی، شاخص جریان پایه استاندارد شده  (SBFI) محاسبه و منحنی تداوم جریان پایه (BFDC) ترسیم و شاخص شکل منحنی تداوم جریان پایه (SBFDC) محاسبه شد. تغییرات منحنی تداوم جریان پایه و شاخص شکل مربوطه و روابط شاخص خشک سالی و شاخص جریان پایه استاندارد شده با استفاده از روش همبستگی بررسی و تحلیل شد. نتایج نشان داد که میانگین شاخص جریان پایه در طول دوره پژوهش برابر با 52/0 و کمینه و بیشینه آن نیز به ترتیب برابر با  46 /0 و 57/0 بوده و همچنین، روند تغییرات جریان پایه، یک روند کاهشی با شیب ملایم است. روند تغییرات شیب منحنی تداوم جریان پایه، در طول دوره با یک شیب ملایم کاهشی است. میزان تغییرات شیب نیز از یک تا سه درصد و نزدیک به خط راست است که تمایل به پایداری جریان پایه در درازمدت را نشان می دهد. بیشترین تاثیر پدیده خشک سالی بر جریان پایه رودخانه ها در گام زمانی نه و 12 ماه بوده که همبستگی با ضریب تبیین 87/0 و احتمال 95 درصد، بین شاخص خشک سالی و شاخص جریان پایه استاندارد شده، موید افزایش سهم مشارکت آب های زیرسطحی در جریان پایه، با تاخیر نه تا 12 ماه است.

    کلیدواژگان: آب های زیرزمینی، پاسخ هیدرولوژیک، شاخص بارش استاندارد شده، کارست، منحنی تداوم جریان پایه
  • افروز باقری، بهرام ملک محمدی*، بنفشه زهرایی، امیرحسام حسنی، فرزام بابائی صفحات 168-184
    به منظور تدوین و دستور سازی راهبرد های توسعه پایدار منابع آب زیرزمینی، نگاه یکپارچه به تغییرات کاربری اراضی، تغییرات اقلیم، سامانه اجتماعی و پاسخ سامانه هیدرولوژیک به آن ها، نیاز است. عدم توجه به ایجاد تعادل بین این متغیرها در تغذیه و تخلیه منابع آب زیرزمینی، منجر به بروز مشکلاتی از جمله فرونشست زمین، پیشروی آب های شور، کاهش کیفیت آب ها، افزایش هزینه های پمپاژ و غیره در بیشتر آبخوان های کشور شده است. در این پژوهش، منطقه لنجانات به عنوان یکی از مناطق مهم حوزه آبخیز زاینده رود به دلیل اندرکنش با رودخانه، وجود تغییرات کاربری اراضی و افزایش گسترده برداشت از آبخوان منطقه، به عنوان مطالعه موردی انتخاب شد. نتایج پیش بینی دما و بارش در سناریوی خوش بینانه و بدبینانه تا سال 2035 به وسیله مدل LARS و نتایج بررسی تغییرات کاربری اراضی گذشته و آینده و محاسبه ضریب تاثیر کاربری (ضریب تعدیل) با استفاده از نرم افزار های IDRISI SELVA ،ENVI و مدل های تلفیقی مارکوف و اتوماتای سلولی، برای بررسی میزان رواناب در آینده و سهم آن در تغذیه آبخوان وارد مدل مورد مطالعه (تلفیق WEAP و ANFIS) شد. نتایج نشان می دهد که تغییرات اقلیم و تغییرات کاربری جزء پارامترهای تاثیرگذار بر مطالعات منابع آب زیرزمینی هستند. به طوری که پیش بینی می شود، در منطقه مورد نظر به دلیل کاهش میزان بارندگی و افزایش دما، میزان رواناب کاهش و به دلیل تغییرات کاربری زمین و افزایش برداشت آب های زیرزمینی، نفوذ رواناب و به دنبال آن تغذیه و تراز آب زیرزمینی کاهش یابد. میانگین حجم بارش در سال های مشاهداتی 194.17 میلیون مترمکعب برآورد شد که از این مقدار، 99 میلیون مترمکعب آن به آبخوان نفوذ کرده است. میانگین حجم تغذیه آب زیرزمینی پس از تاثیر ضریب تعدیل 1.051 به ترتیب در سناریوی خوش بینانه 107.09 و در سناریو بدبینانه 93.72 میلیون مترمکعب پیش بینی شد.
    کلیدواژگان: پاسخ سامانه هیدرولوژیک، تغذیه آبخوان، توسعه پایدار، فرونشست زمین، مدل LARS
  • نیایش فندرسکی، محسن مسعودیان*، کلاوس راتچر صفحات 185-201
    طی دو دهه گذشته، نیاز به بازگرداندن رودخانه ها به شرایط طبیعی و نیمه طبیعی مورد توجه قرار گرفته است. یکی از مهمترین ابزار در راستای دستیابی به این هدف، ارزیابی تغییرات هیدرومورفولوژیکی رودخانه در اثر مداخلات انسانی است. در پژوهش حاضر، به منظور ارزیابی شرایط هیدرومورفولوژیکی رودخانه تجن در قسمت میانه تا پایین دست (در محدوده شهر ساری) با استفاده از شاخص کیفیت مورفولوژیک (MQI) و هیدرومورفولوژیکی (HMQI)، هفت بازه در طول رودخانه در حریم 50 متری، انتخاب و سه مولفه کیفیت عملکرد ژیومورفولوژیکی، مصنوعی سازی و تعدیل کانال با استفاده از تصاویر ماهواره ای سال 1353 لندست 4 و سال 1398 لندست 8، عکس های هوایی سال های 1340 و 1385، داده‏ های هیدرولوژیکی و بازدید میدانی بررسی شد. نتایج ارزیابی شاخص کیفی مورفولوژیک نشان داد که رودخانه تجن در بازه های مورد مطالعه عمدتا در طبقه کیفی متوسط قرار گرفته، در حالی که از نظر شرایط هیدرومورفولوژیک در طبقه ضعیف گزارش شده که دلیل اصلی آن وجود سد در حوضه بالادست در محدوده 30 کیلومتری (تمامی بازه ها به جز 1 و 7) و تغییرات دبی و رسوب، دخالت انسانی و تغییر کاربری اراضی است. همچنین، نتایج نشان داد که روش فوق در ارزیابی کلی مبتنی بر شاخص، تشخیص مشکلات هیدرومورفولوژیکی و درک صحیح و جامع پاسخ به فشارها موثر است.
    کلیدواژگان: باززنده سازی، طبقه بندی رودخانه، مورفولوژی، مهندسی رودخانه، WFD
  • سید عباس عطاپورفرد* صفحات 202-215

    با توجه به عدم امکان استفاده قطعی از یک یا چند ویژگی به عنوان منشاءیاب در مطالعات منشاءیابی، انتخاب آن با توجه به نوع و ویژگی های منابع تولید رسوب صورت می گیرد. بدین ترتیب باید منشاءیاب های مختلف برای تعیین منابع تولید رسوب، در طرح های تحقیقاتی مورد ارزیابی قرار گرفته و برای مناطق مشابه توصیه شوند. در این پژوهش، کارایی عناصر نادر خاکی برای تفکیک رسوبات واحدهای سنگی مورد ارزیابی قرار گرفته اند. بر همین اساس، 69 نمونه از بخش سطحی و آبکندهای فعال 10 واحد سنگ شناسی حوزه آبخیز چنداب اخذ و مقدار عناصر نادر خاکی آن به روش فعال سازی نوترون اندازه گیری شد. در ادامه، با بررسی فرضیات روش تحلیل تشخیص (تبعیت توزیع عناصر از تابع توزیع نرمال، برابری ماتریس کواریانس ها و هم خطی چندگانه) و در نظر گرفتن برخی ملاحظات، تحلیل تابع تشخیص صورت گرفت. بر این اساس، واحدهای سنگی حوضه در پنج گروه طبقه بندی شده و عناصر نادر خاکی Yb، Sc، Sm، Th و Eu به عنوان عناصر منشاءیاب انتخاب شدند. با توجه به روش F یک متغیره ضرایب ساختاری توابع تشخیص، عناصر منتخب در سطح اعتماد 95 درصد قادر به تفکیک رسوبات گروه های سنگ شناسی از یکدیگر هستند. در این میان، عناصر Sm، Eu، Yb و Sc قدرت تفکیک تقریبا یکسان داشته و قابلیت تفکیک عناصر Th نسبت به آن ها کمتر است.

    کلیدواژگان: روش تحلیل تشخیص، عناصر منتخب، عناصر منشاءیاب، فعال سازی نوترون، قدرت تفکیک
  • کیانفر پیامنی، عیسی سلگی*، کاظم رنگزن، طاهر فرهادی نژاد صفحات 216-231
    رسوبات می توانند نمایانه های حساسی برای پایش آلاینده ها در محیط های آبی باشند. بنابراین، شناخت ساز و کارهای انباشت و توزیع ژیوشیمیایی فلزات سنگین در سامانه های آبزی و فراهم سازی اطلاعات اولیه برای قضاوت ریسک های سلامت محیطی، بررسی فضایی غلظت فلزات در رسوبات و مقایسه آن ها با مقادیر پایه های غیر آلوده از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. یکی از روش های مرسوم ارزیابی آلودگی خاک و رسوب استفاده از شاخص عامل آلودگی (CF) است. محاسبه این شاخص نیازمند تعیین پس زمینه عناصر مورد بررسی است. برای این منظور، به طور معمول از روش های آماری مبتنی بر میانگین و انحراف معیار داده ها استفاده می شود. با توجه به چوله بودن توزیع بیشتر داده های ژیوشیمیایی، استفاده از این روش پارامتریک را با محدودیت مواجه می سازد، لذا، استفاده از روش های مقاوم به داده های پرت به عنوان رویکردی جایگزین می تواند مطرح شود. در یکی دو دهه اخیر، روش فرکتال نیز برای جداسازی جوامع در داده های مربوط به بسیاری از رشته های علوم زمینی به کار گرفته شده است. به منظور ارزیابی کاربرد این دو روش در شاخص CF، 771 نمونه رسوب آبراهه ای حاوی شش عنصر فلزی As، Cr، Cu، Ni، Pb و Zn در منطقه ای به وسعت برگه نقشه زمین شناسی یکصد هزارم الشتر (واقع در شمال شهر خرم آباد) برداشت شد. سپس، با هر دو روش (روش آماری مقاوم به داده های پرت و روش فرکتالی) پس زمینه عناصر تعیین و در نهایت، شاخص CF محاسبه شد. این شاخص مبتنی بر روش آماری به ترتیب برای عناصر آرسنیک، کرم، مس، نیکل، سرب و روی 7.5، 0.8، 5.1، 0.5، 4.7 و 9.2 درصد نمونه های مورد بررسی را در سطح متوسط ارزیابی کرده است. شاخص CF مبتنی بر روش فرکتال برای عناصر مذکور به ترتیب 39، 28.9، 88.6، 39.4، 45.7 و 73.4 درصد در سطح متوسط است و برای عناصر مس، سرب و روی سه، 0.1 و 4.3 درصد در سطح قابل ملاحظه ارزیابی کرده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استفاده از روش های آماری در تعیین پس زمینه عناصر با وجود انتخاب روش آماری متناسب با توزیع داده ها، حساسیت شاخص CF را کاهش داده، در جداسازی طبقات آلودگی، کارایی شاخص را پایین آورده است، در حالی که استفاده از روش فرکتال به علت در نظر گرفتن بعد فضایی (مساحت) در جداسازی جوامع مختلف پس زمینه از آنومالی تفکیک طبقات آلودگی به وسیله شاخص CF را قوت بخشیده، در نتیجه برآوردهای آلودگی منطقه ای را بهبود می بخشد.
    کلیدواژگان: پایش آلاینده ها، خرم آباد، ژئوشیمیایی، فلزات سنگین، محیط های آبی
  • فهیمه میرچولی، سید حمیدرضا صادقی*، عبدالواحد خالدی درویشان صفحات 232-242

    فرسایش خاک به عنوان یک موضوع مهم در پژوهش های حفاظت آب و خاک است که تحت تاثیر عوامل انسانی و طبیعی است. بنابراین، آگاهی از میزان فرسایش خاک، امکان شناسایی نواحی بحرانی و اولویت بندی اقدامات اجرایی را فراهم می کند. یکی از عوامل موثر در ارزیابی فرسایش خاک، طول و درجه شیب است که محاسبه آن با استفاده از روش های محاسباتی مختلف امکان پذیر بوده و در عین حال انتخاب مناسب ترین رابطه برای تخمین آن از اهمیت زیادی برخوردار است. حال آن که تا کنون مقایسه کارایی روش های مختلف در تخمین آن ها مورد توجه کافی قرار نگرفته است. بنابراین، در پژوهش حاضر با هدف محاسبه عامل توپوگرافی و بررسی تاثیر آن بر میزان هدررفت خاک در حوزه آبخیز شازند از چهار روش محاسباتی متداول مورد استفاده در سامانه اطلاعات جغرافیایی شامل Renard و همکاران (1997)، Desmet و Govers (1996)، Moore و همکاران (1991) و Böhner و Selige (2006) انجام شده است. برای ارزیابی نتایج حاصل از محاسبه فرسایش خاک با استفاده از روش های محاسباتی مذکور، از نتایج حاصل از اندازه گیری مستقیم طول شیب روی نقشه توپوگرافی استفاده شد. نتایج به دست آمده از این پژوهش، ضمن تایید اختلاف حدود 15 برابری نشان داد که متوسط میزان هدررفت خاک در حوزه آبخیز شازند، با استفاده از روش های محاسباتی Renard و همکاران (1997)، Desmet و Govers (1996)، Moore و همکاران (1991) و Böhner  و Selige  (2006) در صورت ثبات سایر عوامل در رابطه جهانی فرسایش خاک تجدیدنظر شده، به ترتیب 4.95، 19.47، 1.73 و 1.34 تن بر هکتار بر سال بوده است. با توجه به محاسبه طول شیب به عنوان کوتاه ترین پاره خط بین خط الراس تا خط القعر از روی نقشه توپوگرافی و نیز عامل شیب، عملکرد روش Desmet و Govers (1996)، در محاسبه عامل توپوگرافی بهتر از سایر مدل ها ارزیابی شد. یافته های پژوهش حاضر مشخصا بر ضرورت انتخاب شیوه مناسب برآورد عوامل ورودی در تخمین فرسایش خاک تاکید دارد.

    کلیدواژگان: استان مرکزی، برآورد فرسایش خاک، تحلیل حساسیت، حفاظت آب و خاک، مدل سازی فرسایش خاک
  • حمید بابلی موخر* صفحات 243-259
    زمین لغزش ها از جمله مخاطرات طبیعی در حوزه های آبخیز هستند که هر ساله خسارات فراوانی را در پی دارند. فعالیت های نیوتکتونیک نقش مهمی در افزایش رخداد زمین لغزش دارد. هدف از این پژوهش، بررسی ارتباط زمین ساخت فعال و پهنه های لغزشی با بهره گیری از شاخص های مورفوتکتونیک در حوزه آبخیز رودخانه فهلیان می باشد. به همین منظور، ابتدا زمین لغزش های منطقه به کمک تصاویر گوگل ارث، تصاویر ماهواره ای LANDSAT-8، عکس های هوایی و بازدیدهای میدانی شناسایی، برداشت و ذخیره شد. سپس، نقشه پراکنش زمین لغزش ها تهیه شد. در ادامه، نسبت به استخراج و محاسبه چهار شاخص مورفوتکتونیک حجم به سطح حوضه (V/A)، شاخص انشعاب پذیری (BR)، شاخص تراکم سطحی آبراهه ها (P) و شاخص برجستگی نسبی (Bh) اقدام شد. شاخص های مورفوتکتونیک در هر زیرحوضه اندازه گیری شد. محاسبه این شاخص ها با استفاده از نقشه های توپوگرافی و زمین شناسی، تصاویر ماهواره ای و بازدیدهای میدانی و با بهره گیری از اصول هندسی و ریاضی و به کمک امکانات موجود در نرم افزار ArcGis10.4 انجام گرفت. هر شاخص به سه رده به لحاظ فعالیت زمین ساختی تقسیم و در نهایت، بر اساس تقسیم بندی هر شاخص، سطح فعالیت زمین ساختی کل بر مبنای شاخص زمین ساخت فعال نسبی (Iat) منطقه تعیین شد. در ادامه، با انطباق نقشه پراکنش زمین لغزش ها با نقشه پهنه بندی زمین ساخت فعال نسبی، درصد زمین لغزش های رخداده در هر پهنه تکتونیکی مشخص شد. نتایج نشان داد که 67.34 درصد (428.34 هکتار) از زمین لغزش ها در مناطق دارای فعالیت تکتونیکی بالا که تنها 45.73 درصد از کل وسعت حوضه مورد مطالعه را شامل می شود، به وقوع پیوسته است. این نتیجه نشان دهنده نقش تکتونیک فعال در افزایش رخداد زمین لغزش می باشد.
    کلیدواژگان: تراکم آبراهه، حرکات توده ای، مخاطرات ژئومورفیک، مدل رقومی ارتفاع، نئوتکتونیک
  • معین جهان تیغ*، علی نجفی نژاد، منصور جهان تیغ، محسن حسینعلی زاده صفحات 260-281

    کمبود نزولات جوی و خشک سالی از عوامل موثر بر بحران کم آبی در مناطق خشک بشمار می رود که این فرایند با توجه به بالا بودن میزان تبخیر در این مناطق ضمن کاهش میزان بهره وری از آب، باعث کاهش رطوبت خاک می شود. از این رو، کاربرد روش های حفاظتی با کاهش میزان تبخیر و حفظ رطوبت خاک علاوه بر بهبود رشد و عملکرد گیاه، باعث افزایش بهره وری آب می شود. هدف از اجرای این پژوهش، بررسی تاثیر خاکپوش ماسه بادی و نانو رس در آبیاری سفالی بر تغییرات دما و رطوبت در یکی از کانون های فرسایشی منطقه سیستان است. بدین منظور، در ابتدا طی عملیات میدانی از رسوبات بادی انباشت شده در دشت سیستان و همچنین، رسوبات سیلابی بستر رودخانه هیرمند (رسوبات حمل شده طی سیلاب های ورودی از کشور افغانستان) نمونه برداری شد. با تعیین اندازه ذرات نمونه های رسوب به منظور تهیه خاکپوش ماسه بادی بزرگ ترین اندازه ذرات رسوبات بادی با استفاده از الک جدا شد. برای تهیه نانو ذرات رس نیز رسوبات سیلابی با استفاده از آسیاب گلوله ای ضمن بررسی اندازه ذرات و تعیین عناصر اصلی (با استفاده از روش XRF) پودر شد. در ادامه، با آماده سازی تیمارهایی متشکل از خاکپوش ماسه بادی، نانو رس و شاهد با نصب ترمومتر و پروب در اعماق 10، 30 و 50 سانتی متر اقدام به اندازه گیری دما و رطوبت خاک (با استفاده از رطوبت سنج) برای یک دوره 186روزه شد. همچنین، در پایان دوره آزمایش به منظور بررسی شاخص های پایداری خاکدانه با نمونه برداری از اعماق مختلف شاخص میانگین وزنی (MWD) و شاخص میانگین هندسی (GMD) قطر خاکدانه ها بر اساس روش الک خشک اندازه گیری شد. یافته ها نشان داد که در توزیع رطوبت و دما در تیمارهای مورد مطالعه اختلاف معنی دار در سطح پنج درصد وجود دارد. بیشترین رطوبت ذخیره شده در عمق 10 سانتی متر در تیمار خاکپوش ماسه بادی اندازه گیری شد (به ترتیب 2/1 و 4/1 برابر بیشتر از میزان رطوبت ذخیره شده در تیمارهای نانو ذرات رس و شاهد). همچنین، در عمق 30 و 50 سانتی متر بیشترین میزان رطوبت حفظ شده مربوط به تیمار نانو ذرات رس است (به ترتیب 2/1 و 6/1 برابر بیشتر از لایه های فوق الذکر در تیمارهای خاکپوش ماسه بادی و شاهد). در بررسی تغییرات دما در اعماق 10، 30 و 50 سانتی متر، بیشترین و کمترین میزان دما به ترتیب مربوط به تیمارهای شاهد و خاکپوش ماسه بادی می باشد. بر اساس نتایج به دست آمده، با ایجاد لایه خاکپوش ماسه بادی در سطح خاک دمای خاک در لایه سطحی نسبت به تیمارهای شاهد و نانو ذرات رس به ترتیب 33 و 2/17 درصد کاهش یافت. در بررسی شاخص های پایداری خاکدانه نیز یافته ها نشان داد که تفاوت معنی داری بین مقادیر شاخص های میانگین وزنی و میانگین هندسی قطر خاکدانه ها در تیمارهای مورد مطالعه وجود دارد و بیشترین مقادیر شاخص های مورد مطالعه مربوط به تیمار نانو رس می باشد (در سطح پنج درصد). در مجموع، بر اساس نتایج به دست آمده از این پژوهش، استفاده از خاکپوش ماسه بادی و نانو رس با کاهش دما و بهبود پایداری خاکدانه ها باعث افزایش 30 تا 45 درصدی رطوبت حجمی خاک در لایه های زیرسطحی و همچنین، افزایش مدت زمان حفظ رطوبت در خاک و کاهش دور آبیاری در مقایسه با حالت بدون اقدام حفاظتی در خاک شده است که کاربرد قابل توجه روش های مورد استفاده در این پژوهش با تامین رطوبت مورد نیاز گیاه برای استقرار پوشش گیاهی در کانون های فرسایشی منطقه مورد مطالعه است.

    کلیدواژگان: بحران کم آبی، خشک سالی، رطوبت سنج، سیستان، نانو رس
|
  • Hajar Malakouti, Alireza Shokoohi *, Hasan Zolfagharzadeh Pages 126-144
    This study aims to determine the design strategy of a nuclear power plant near the river by assessing flood risk as a design precondition and the Darkhovin Nuclear Site near the Karoun River in Khuzestan Province was considered as a case study. In this study, by sampling the probabilistic space fitted to the flow rate and by filtering and removing flood flows that does not overflow from the river to the flood plain, the two-dimensional HEC-RAS hydraulic model was used to determine the depth and flow velocity within the power plant site. Frequency analysis of flood depth simulated by the model for different discharges showed that the frequency distribution of flow depth and the generating flood are different from each other. The safe design of a power plant site requires consideration of the many uncertainties that make it difficult to use conventional methods. In this research, for the first time, the Rosenbluet technique was used to evaluate the uncertainty and finally to determine the maximum possible water level for locating the reactor core. The results show that to create the maximum probable depth with a return period of 100 years, there should be a flood with a return period of 10,000 years in Karoun downstream of Ahvaz. The method presented in this research can be the basis of a standard for the safe design of nuclear power plants in the vicinity of rivers considering flood hazards.
    Keywords: Design-based flood risk, Flood flows, Nuclear power plant, River, RPEM
  • Ali Shojaeian *, Sara Amouzegar, Sajjad Jokar Pages 145-155

    The morphological and geomorphological characteristics of rivers are constantly changing due to their continuous nature. In this research, the geomorphology of a part of Karun River in relation to the changes leading to meandering has been studied using satellite data and with a "descriptive-analytical" methodology. For this purpose, first the cell values of different bands of TM images (related to 1991) and ETM (related to 2002 and 2010) were weighted using fuzzy hierarchical analysis method to detect the bands showing the most changes compared to other bands. Then, from the weighted bands, the main components of the corresponding bands TM 1991 and ETM 2010 (as the beginning and end years of the studied period) were extracted and finally, by defining the fuzzy membership of the changes, the regions with the highest amount and intensity of changes in five The floor is provided. The results show that bands 7 and 5 show the most weight changes (river area) among the other bands for the images of 1991, 2002 and 2010, respectively. On the other hand, the fuzzy membership function of the changes showed that the maximum changes with intensity of zero to 20%, with values of 149 square kilometers including 48.3% and also the minimum changes with intensity of 80 to 100% with values of 8.2 square kilometers including 2.6% of the total study area. Therefore, from the study area of Karun, an area of eight square kilometers (about 3% of the total area evaluated) has experienced the intensity of changes above eighty percent and about 20% of the area with an intensity factor of fifty percent or more, prone to meandering or about to.

    Keywords: Band, Discharge, Dynamic, Morphological, satellite image
  • Rahim Kazemi *, Jahangir Porhemmat, Bagher Ghermez Cheshme Pages 156-167

    Understanding the interaction of drought phenomenon and hydrological response of catchments can lead to obtaining some information for optimal water resource management. The aim of this study was to investigate the temporal relationship between drought and groundwater contribution to stream flow, in Kaka–Reza Sub-catchment. In this study, the common period of 1382-2017 was considered for the corresponding hydrometric and rain gauge stations. The Standardized Precipitation Index (SPI) was then calculated at time scales of three, six, nine, 12, 18 and 24 months. Base flow and related index were calculated by B-Flow-Line and Halick digital filter method in monthly, annual and total time bases. Then the Standardized Base Flow Index (SBFI), the Base Flow Duration Curve (BFDC) and the base flow duration curve shape index (SBFDC) was calculated. Changes in BFDC and the corresponding shape index and the relationships between SPI and SBFI were investigated and analyzed using the correlation method. The results showed that the average Base Flow Index during the research period was equal to 0.52 and its minimum and maximum were equal to 0.46 and 0.57, respectively. Also, the trend of bas flow changes is a decreasing trend with a low slope. The trend of changes SBFDC decreases over study period with a low slope. The rate of slope change is also from one to three percent, and close to the straight line, which indicates the tendency for base flow to be stable in the long time. The greatest impact of the drought phenomenon on the river base flow is in the time step of nine and twelve months. The correlation between SPI and SBFI with a coefficient of determination 0.87 confirms the increase in the groundwater contribution to base flow, with a delay of nine to twelve months.

    Keywords: Base flow duration curve (BFDC), Groundwater, Hydrological response, Karst, Standardized precipitation Index (SPI)
  • Afrouz Bagheri, Bahram Malekmohammdi *, Banafsheh Zahraei, Amirhesam Hassani, Farzam Babaei Pages 168-184
    The formulation of strategies for sustainable groundwater resources needs an integrated view of land-use, climate changes, social system, and the response of the hydrological system. Negligence in creating a balance between these variables in charging and discharging groundwater resources has led to problems such as land subsidence, saline water advancement, reduced water quality, increased pumping costs, etc. in most of the country aquifers. In this study, the Lenjanat region was selected as a case study and one of the important regions of the Zayandehrud Watershed due to its interaction with the river, the existence of land-use changes, and increasing harvest from the regional aquifer. The results of temperature and precipitation prediction in an optimistic and pessimistic scenario until 2035 by the LARS Model and the results of examining past and future land-use changes and calculating the impact factor (adjustment coefficient) using IDRISI SELVA, ENVI, and CA-Markov were included in the study model (a combination of WEAP and ANFIS) to investigate future runoff and its contribution to aquifer recharge. The results showed that both climate and land-use changes have some impacts on water resources. In the case study, the amount of runoff decreases due to the decrease in rainfall and increase in temperature, and runoff infiltration, and subsequent feeding and groundwater level decrease due to land-use changes and increase in groundwater abstraction. The average rainfall volume was estimated at 194.17 million cubic meters in the observed years, of which 99 million cubic meters rechrged the aquifer. The average volume of groundwater supply after the effect of an adjustment coefficient of 1.051 was predicted in the optimistic scenario of 10.09 and the pessimistic scenario of 93.72 million cubic meters, respectively.
    Keywords: Aquifer recharges, land subsidence, LARS model, Response of the hydrological system, Sustainable development
  • Niayesh Fendereski, Mohsen Masoudian *, Klaus R&Ouml, Ttcher Pages 185-201
    Over the last two decades, the need to restore rivers to the natural and near-natural state has become noticeable. One of the most important tools to achieve this goal, is to assess the hydromorphological changes of the river due to human intervention. In the present study, in order to evaluate the hydromorphological conditions of the Tajan River along the middle to lower parts (city of Sari) the Morphological Quality Index (MQI) and Hydromorphological Quality Index (HMQI) has been used. Seven reaches in 50 m riparian buffer width were selected and three quality main indicators including geomorphological, artificial, and channel adjustment were studied using satellite images of Landsat 4 in 1975 and Landsat 8 in 2019, aerial photos in 1960 and 2006, hydrological data, and data collected during the field surveys. The results showed that the studied reaches of Tajan River mainly classified as the moderate-quality class for the MQI, while it is classified as one quality class lower for HMQI, mainly as the poor-quality class. The main reason is that all the studied reaches (except reaches 1 and 7), located downstream of the Shahid Rajaee Dam, within the 30 km, which change considerably the river discharge and sediment transfer, also the extreme human impact and anthropogenic stresses in the catchment, such as land-use change. The results also showed that the method, which was used in this study, is effective, in general, index-based assessment, diagnosis of the hydromorphological problems, and an exact comprehensive realization of the response to the mentioned stresses.
    Keywords: Morphology, restoration, River classification, river engineering, WFD
  • Abbas Atapourfard * Pages 202-215

    Using one or some specific property to discriminate the sediment of different sources is impossible. Therefore, properties were selected with attention to the type and properties of sedimentary sources. Thus, the efficiency of tracers for identification of sedimentary sources should be evaluated and obtained results should be recommended for similar areas. Therefore, in this study, the efficiency of rare earth elements in discrimination sediments of lithological units has been investigated. 69 samples collected from surface soil and active walls of channels in 10 lithological unites of the Chandab watershed basin. The amount of rare element earth was determined by using the neutron activation analysis method. Then, the assumptions of discriminant analysis method (1- the variables are distributed normally, 2- the within-group covariance matrices are equal  3-There is no multicollinearity between variables) were evaluated and then were applied. Based on the results, lithological unites fo Chandab Watehrshed classified into five groups and Yb, Sc, Sm, Th and Eu were selected as sedimentary tracers. According to the F method, for coefficients of discriminate functions, the selected elements can discriminate sediments of lithological groups at 95% confidence level. The ability of Sm, Eu, Yb and Sc to successfully discriminate different sources are the same and more than Th.

    Keywords: Discriminate ability, Discriminate analysis method, Neutron activation analysis, Selected elements, Tracer
  • Kianfar Payamani, Eisa Solgi *, Kazem Rangzan, Taher Farhadinejad Pages 216-231
    Sediments can be sensitive indicators for monitoring contaminants in aquatic environments. Therefore, understanding the mechanisms of accumulation and geochemical distribution of heavy metals in aquatic systems and providing basic information for judging environmental health risks, spatial study of metal concentrations in sediments and their comparison with non-contaminated bases is of great importance. One of the common methods of soil pollution assessment is the use of pollution factor index (CF). The calculation of this index requires determining the background of the elements under study. For this purpose, statistical methods based on mean and standard deviation of data are commonly used. Due to the skuwness of the distribution of geochemical data, the use of this parametric method is limited, so the use of methods resistant to outlier data can be proposed as an alternative approach. In the last two decades, the fractal method has been used to separate communities in data related to many disciplines of earth sciences. In order to evaluate the two mentioned methods, 770 samples of waterway sediments containing six metal elements of As, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn were collected in an area that is located in the north of Khorramabad. The background of the elements was determined by both methods (statistical method resistant to outlier data and fractal method) and finally the CF index was calculated. This index based on statistical methods assessed at the intermediate level for arsenic, chromium, copper, nickel, lead and zinc 7.5, 0.8, 5.5, 0.5, 4.7 and 9.2 percent, respectively. For the mentioned elements based on fractal method, the medium level of contamination were 39%, 28.9%, 88.6%, 39.4%, 45.7%, 73.4% of the total sample, respectively. In addition, with the second method, 3% (copper), 0.1% (lead) and 4.3% (zinc) of the number of samples have been evaluated at a considerable level. The results showed that the use of statistical methods in determining the background of the elements, despite the selection of a statistical method appropriate to the distribution of data, has reduced the sensitivity of the pollution index and reduced the efficiency of the index in the separation of pollution classes. While the use of fractal method due to considering the spatial dimension (area) in separating different background communities from anomalies leads to better efficiency of CF index and thus improves regional pollution estimates.
    Keywords: Aquatic environment, Heavy metals, Geochemical, Khorramabad, Monitoring contaminants
  • Fahimeh Mirchooli, Seyed Hamidreza Sadeghi *, Abdulvahed Khaledi Darvishan Pages 232-242

    Soil erosion is an important subject in water and soil conservation researches which is influenced by natural and anthropogenic factors. Hence, knowledge on soil erosion amount enables the identification of critical areas and prioritization of measures. One of the effective factors in the evaluation of soil erosion is slope and length (LS) which could be calculated using different methods and algorithms, so the selection of the best method to provide proper estimation is important. However, the comparison of the performance of the different estimation methods has not been sufficiently considered. Therefore, the present study was conducted to calculate the LS factor and evaluate its effect on estimations of soil erosion in the Shazand Watershed using four common algorithms viz. Renard et al. (1997); Desmet and Govers (1996); Moore et al., 1991, and Böhner and Selige (2006) in geographical information system. The results of this study while confirming the difference of about 15 times among performances of various algorithms, indicated that the mean soil erosion using the algorithm of Renard et al. (1997); Desmet and Govers (1996); Moore et al. (1991), and Böhner and Selige (2006) were 4.95, 19.47, 1.73, 1.34 t ha-1 yr-1 in case of the stability of other factors of RUSLE model. Considering the calculated amounts of slope length on the topographic map, the Desmet and Govers (1996) algorithm performed better than other algorithms in LS calculation for the study watershed. It clearly verified the necessity of selecting pertinent procedures for the calculation of input factors for the precise estimation of soil erosion.

    Keywords: Makazi Province, Water, soil conservation, Sensitivity analysis, Soil Erosion Estimation, Soil Erosion Modeling
  • Hamid Babolimoakher * Pages 243-259
    Landslide is one of the natural hazards in watersheds that cause a lot of damage every year. Neotectonic activity plays an important role in increasing the occurrence of landslides. The purpose of this study is to investigate the relationship between active tectonics and landslide inventory using morphotectonic indices in the ​​Fahlian River Basin. For this purpose, landslides distribution in the region were first mapped out and stored with the help of Google Earth images, LANDSAT-8 images, aerial photographs and field visits. Next to the extraction and calculation of four morphotectonic indices; volume to basin surface index (V/A), bifurcation index (BR), surface canal density index (P) and relative relief index (Bh). Morphotectonic indices were measured in each sub-basin. Preparation of these indicators has been done using topographic and geological maps, satellite images, field visits and using geometric and mathematical principles with the help of the features available in ArcGIS10/4. Each index was divided into three categories in terms of tectonic activity, and finally, based on the segmentation of each index, the level of tectonic activity of the region was determined on the basis of the index of relative tectonic activity index (Iat). Finally, by cross ovrlaying of the landslide inventory map to the relatively active tectonic zonation map, the percentage of landslides occurred in each tectonic zone was determined. The results showed that 67.34% (428.34 ha) of landslides occurred in the area with high tectonic activity, which covers only 45.73% of the total area of ​​the study basin. This result indicates the role of active tectonics in increasing landslide occurrence.
    Keywords: Canal density, Digital Elevation Model, Geomorphic hazards, Mass movements, Neotectonic
  • Moien Jahanthigh *, Ali Najafinejad, Mansour Jahantigh, Mohsen Hosseinalizadeh Pages 260-281

    Shortage of rainfall and drought are among the factors affecting the water shortage crisis in arid regions due to the high rate of evaporation in these areas, while reducing the amount of water productivity, it reduces soil moisture. Therefore, the application of conservation methods by reducing the rate of evaporation and maintaining soil moisture in addition to improving plant growth and yield increases water productivity. The aim of this study was investigation of the effect of sand mulch and nano-clay in buried clay pot irrigation on temperature and humidity changes in one of the wind erosion centers of Sistan region. For this purpose, wind sediments accumulated in Sistan plain as well as flood sediments of Helmand riverbed (sediments transported during floods entering from Afghanistan) were sampled. By determining the particle size of sediment samples, the largest particle size of wind sediments was separated to prepare a sandy cover using a sieve. To prepare clay nanoparticles, Flood sediments were also pulverized using ball mill by examining the particle size and determining the main elements (using the XRF method). By preparing treatments including sand cover, nano-clay and control by installing thermometers and probes at depths of 10, 30 and 50 cm Soil temperature and humidity were measured (using TDR) for a period of 186 days. Also, at the end of the test period to evaluate soil stability indices by sampling from different depths, the mean weight diameter (MWD) and geometric mean index (GMD) of aggregate diameter were measured based on dry sieving method. The results showed that there was significant different at 5% level on soil moisture and temperature distribution between treatments. In depth 10 cm, the highest amount of retained moisture were measured in sand mulch treatment (1.2 and 1.4 times retains moisture compared to nano-clay and witness treatments, respectively). The highest amount of retained moisture in depth 30 and 50 cm is related to nano-clay treatments (45 and 68% more maintain compared to sand mulch and witness treatments, respectively). The results also show that the highest and the lowest amount of soil temperature at different depths related to witness and sand mulch treatment respectively. Mulch cover by shaping temperature equilibrium in soil profiles, caused 17.2 and 33 % reduction of temperature compared to nano-clay and witness treatments. The results also showed that, there were significant differences between treatments in mean weight diameter (MWD) and geometric mean diameter (GMD) and the highest amounts of this index related to nano-clay treatment (p<0.05). Based on the results of this study, the use of sand mulch and nano-clay by reduces the temperature and improving the stability of aggregates, increases the volume of soil moisture in the subsurface layers by 30 to 45% and also increases the retention time in soil moisture and reduces irrigation frequency compared to the state without protective action in the soil. Therefore, the application of the methods used in this study, provides the required moisture to the plants to establish vegetation in the wind erosion centers of the study area.

    Keywords: drought, Hygrometer, nano-clay, Sistan, Water shortage crisis