فهرست مطالب

مهندسی و مدیریت آبخیز - سال پانزدهم شماره 2 (تابستان 1402)

مجله مهندسی و مدیریت آبخیز
سال پانزدهم شماره 2 (تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/04/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • امید اسدی نلیوان*، علیرضا رابط، فرزانه وکیلی تجره، مرضیه رمضانی، محمد مومنی، کهزاد حیدری صفحات 155-171
    مقدمه

    فرسایش خندقی یکی از انواع فرسایش آبی است که سهم زیادی در تخریب اراضی دارد و به عنوان یکی از مهمترین مخاطرات محیطی در جهان و به خصوص در ایران شناخته شده است. در سال های اخیر، فن های یادگیری ماشینی و سامانه اطلاعات جغرافیایی در زمینه تعیین مناطق حساس به فرسایش خندقی دارای کارایی بالایی بوده اند و باعث افزایش دقت و سرعت در زمینه ارزیابی، پتانسیل فرسایش خندقی شده اند که این فن ها در تعیین عوامل موثر بر فرسایش خندقی نیز موثر بوده اند. اراضی لسی استان گلستان به دلیل عمق کافی و دانه بندی تقریبا یکنواخت سیلتی، استفاده مفرط، کشت در اراضی شیب دار و مدیریت غلط اراضی، فرسایش پذیری آبی بیشتری دارند، به طوری که همه انواع فرسایش را در این مناطق می توان مشاهده کرد. متداول ترین نوع فرسایش در این مناطق، فرسایش خندقی است. حوزه آبخیز مورد مطالعه در استان گلستان، با افزایش زمین های دیم و رها شده، تغییر کاربری اراضی، حضور دام مازاد در جنگل ها و همچنین، افزایش جمعیت روبه رو است. لذا، این حوضه با افزایش حساسیت فرسایش خندقی مواجه است و باید مناطق دارای پتانسیل فرسایش خندقی شناسایی و مدیریت شوند. 

    مواد و روش ها

    حوزه آبخیز مورد مطالعه با مساحت 222 هزار هکتار و دامنه ارتفاعی 58 تا 2168 متر، در شمال شرقی استان گلستان قرار دارد. میانگین بارندگی حوضه بین 224 تا 736 میلی متر است. در این پژوهش، ابتدا موقعیت خندق ها از اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان گلستان دریافت شد. سپس، از مجموع 1127 موقعیت خندق، به صورت تصادفی 70 درصد به عنوان داده های آموزش و 30 درصد به عنوان داده های اعتبارسنجی طبقه بندی شدند. به منظور تعیین متغیرهای موثر در حساسیت فرسایش خندقی، 14 عامل شناسایی شد و در مرحله بعد تست هم خطی بین متغیرها با استفاده از نرم افزار SPSS انجام شد. با استفاده از شاخص های ضریب تحمل و عامل تورم واریانس در صورت وجود هم خطی بین متغیرها از روند مدلسازی حذف شدند. با توجه به اهمیت نقشه مدل رقومی ارتفاع و کاربرد آن در تهیه عوامل مختلف پژوهش حاضر، مدل رقومی ارتفاع (با اندازه سلول 12.5 متر) با استفاده از تصاویر ماهواره ALOS تهیه شد. لایه های شیب و جهت شیب با استفاده از مدل رقومی ارتفاع و به ترتیب از توابع Slope و Aspect تهیه شده اند. شاخص طول شیب در نرم افزار SAGA GIS، لایه های فاصله از آبراهه بر اساس نقشه آبراهه ها (استخراج از نرم افزار SAGA GIS) و فاصله از جاده بر اساس جاده های موجود و با استفاده از تابع فاصله اقلیدسی در نرم افزار ArcGIS تهیه شدند. لایه های تراکم آبراهه و تراکم جاده، بر اساس نقشه آبراهه ها و جاده های موجود در منطقه و با استفاده از تابع Line Density در نرم افزار ArcGIS به دست آمدند. لایه سنگ شناسی از نقشه زمین شناسی منطقه (مقیاس 1:100000) استخراج شده است و لایه کاربری اراضی از اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان گلستان دریافت شد. نقشه بارندگی با استفاده از اطلاعات 35 ایستگاه باران سنجی تهیه شده است. ابتدا، میانگین بارندگی 26 ساله (دوره آماری مشترک) برای هر ایستگاه محاسبه شد و سپس، با استفاده از روش کریجینگ جهانی (به دلیل کمترین میزان RMSE) در نرم افزار ArcGIS پهنه بندی بارندگی انجام گرفت. لایه شاخص موقعیت توپوگرافیک، با استفاده از مدل رقومی ارتفاع و با کمک نرم افزار SAGA GIS تهیه شد. به منظور ارزیابی مدل ها، از منحنی تشخیص عملکرد نسبی (ROC) جهت قدرت پیش بینی مدل ها استفاده شد. 

    نتایج و بحث

    نتایج نشان داد که بین متغیرها هم خطی وجود ندارد و لذا، کلیه متغیرها در روند مدلسازی مورد استفاده قرار گرفتند. رابطه بین فرسایش خندقی و ارتفاع نشان داد که ارتفاعات پایین تر حساسیت بیشتری نسبت به ارتفاعات بالاتر دارند و نزدیک به آبراهه ها حساسیت فرسایش خندقی بیشتر است. نتایج نشان داد که با افزایش تراکم زهکشی، حساسیت فرسایش خندقی افزایش پیدا می کند. همچنین، پادگانه های قدیمی، شیل و لس ها بیشترین تاثیر را بر حساسیت فرسایش خندقی دارند. نتایج نشان دهنده کاهش حساسیت فرسایش خندقی با کاهش شاخص HAND است. در واقع این نتیجه بیانگر این است که در مناطقی که میزان سطوح اشباع در سطح حوزه آبخیز افزایش می یابد، احتمال وقوع و حساسیت فرسایش خندقی افزایش پیدا می کند. نتایج نشان داد که در میان انواع کاربری ها، مسیل ها، مراتع فقیر و کاربری کشاورزی، دارای بیشترین حساسیت فرسایش خندقی هستند. این در حالی است که مناطق جنگلی دارای کمترین میزان حساسیت به این فرسایش بوده اند. نتایج نشان داد که در دامنه بارندگی 220 تا 420 میلی متر، احتمال رخداد فرسایش خندقی افزایش پیدا کرده است و از دامنه 420 تا 500 میلی متر، بالاترین میزان حساسیت را نشان داده است و با افزایش بارندگی از 500 میلی متر، حساسیت فرسایش خندقی کاهش یافته است. از دلایل کاهش حساسیت فرسایش خندقی در بارندگی های بالاتر می توان به افزایش پوشش گیاهی و ایجاد شرایط مناسب برای زمین لغزش ها اشاره کرد. نتایج نشان داد که عمق دره تا 235 متر، باعث افزایش احتمال فرسایش خندقی شده است و از 235 متر به بالا، باعث کاهش احتمال رخداد فرسایش شده است. نتایج نشان داد که نزدیک به جاده ها میزان حساسیت فرسایش خندقی افزایش پیدا می کند و این مورد اثرات جاده سازی و تشدید شرایط برای فرسایش خندقی را نشان می دهد. 

    نتیجه گیری

    این پژوهش با هدف تعیین عوامل موثر بر فرسایش خندقی و پهنه بندی توزیع مکانی آن در شمال شرق استان گلستان انجام شد. در این پژوهش، با در نظر گرفتن 14 عامل مهم و با استفاده از مدل های جنگل تصادفی، شبکه عصبی مصنوعی و درخت رگرسیون و طبقه بندی، نقشه حساسیت وقوع فرسایش خندقی تهیه شد. با توجه به این که شناسایی مناطق دارای حساسیت فرسایش خندقی مبتنی بر روش های سنتی و نظرات کارشناسی از دقت قابل قبولی برخوردار نیست، استفاده از روش های نوین یادگیری ماشینی امری ضروری است. نتایج نشان داد که عوامل فاصله از جاده و کاربری اراضی از مهمترین عوامل تاثیرگذار بر حساسیت فرسایش خندقی هستند که مدیریت کاربری اراضی را از سوی انسان می طلبد. منحنی ROC، نشان داد که دقت مدل ها در برآورد مناطق دارای حساسیت فرسایش خندقی در مرحله آزمون عالی (ANN)، و در مرحله آزمون و اعتبارسنجی خیلی خوب (RF  و CART) بوده است که به معنای عملکرد عالی مدل ها است.

    کلیدواژگان: استان گلستان، شبکه عصبی مصنوعی، فرسایش آبکندی، یادگیری ماشینی، ROC
  • احمد مختاری*، کورش شیرانی، نوید مسلم زاده صفحات 172-184
    مقدمه

    دشت سگزی در 40 کیلومتری شهر اصفهان با وسعت حدود 40 هزار هکتار، عامل تهدیدی جدی برای این شهر تاریخی محسوب می شود. این دشت که تا چند دهه پیش نیزار و مرغزاری نسبتا آباد بوده، اکنون به خطری عظیم به لحاظ تخریب طبیعت و آلودگی محیط زیست تبدیل شده است. دو عامل طبیعی و انسانی در بیابان زایی این منطقه نقش دارند. از عوامل طبیعی، بارندگی کم، تبخیر زیاد، وجود لایه های محدود کننده در خاک و بادهای شدید و از عوامل انسانی، چرای بیش از حد دام، بوته کنی، رشد شدید جمعیت و بهره برداری بی رویه از منابع موجود، افت آب های زیرزمینی و مهم تر از همه، بهره برداری از معادن سطحی موجود به ویژه معادن گچ را می توان نام برد. هدف اصلی این پژوهش، ارزیابی کارایی الگوریتم SEBAL برای تخمین تبخیر و تعرق واقعی دشت سگزی با توجه به موقعیت خشک و نیمه خشک بودن منطقه با استفاده از تصاویر لندست 8 بود. 

    مواد و روش ها

    در این پژوهش، استخراج اطلاعات مورد نیاز از این تصاویر طی سه مرحله اصلی یعنی پیش پردازش، پردازش و پس پردازش صورت گرفت. در مرحله پیش پردازش، پس از انجام تصحیحات اتمسفریک، هندسی و سایر تصحیحات لازم، اقدام به زمین مرجع کردن تصاویر شد. در محله پردازش داده ها، روش های مختلف بارزسازی و تحلیل های آماری و سنجش از دوری به منظور دستیابی به لایه های اطلاعاتی صورت گرفت. به منظور ارزیابی نتایج در مرحله پردازش تصاویر، پس پردازش داده ها بر اساس تحلیل های مختلف ارزیابی لایه های قابل اعتماد از لحاظ صحت و دقت، انجام گرفت. در مرحله بعد، الگوریتم SEBAL اجرا شد که در این مرحله، ابتدا میزان تابش خالص (Rn) با توجه به دمای سطح زمین و پوشش گیاهی و میزان انرژی های رسیده به زمین محاسبه شد. سپس، شار گرمایی خاک (G) به دست آمد تا میزان قابلیت انتقال گرما به داخل خاک مشخص شود. سپس، میزان شار گرمای محسوس (H) که تعیین کننده هدررفت انرژی از خاک به سمت فضا است، تعیین شد. در نهایت، پس از تعیین مقدار شار گرمای محسوس، تبخیر و تعرق محاسبه شد. الگوریتم SEBAL، معادله بیلان انرژی را به منظور محاسبه تبخیر و تعرق واقعی گیاه محاسبه می کند. 

    نتایج و بحث

    پارامترهای آلبیدوی سطحی (بیشترین و کمترین مقادیر وزنی 0.85 و 0.16)، دمای سطح خاک (بیشترین و کمترین مقادیر وزنی 326 و 299 درجه کلوین)، شاخص پوشش گیاهی NDVI (بیشترین وکمترین مقادیر به ترتیب مربوط به نواحی با پوشش گیاهی خوب با 1+ و پیکره های آبی با 1-)، میزان انرژی خالص رسیده به سطح زمین (بیشترین و کمترین مقادیر وزنی حدود 703 و 210 وات بر متر مربع)، شار گرمایی خاک (بیشترین و کمترین مقادیر وزنی حدود 130 و 35 وات بر متر مربع)، شار گرمای محسوس (بیشترین و کمترین مقادیر وزنی حدود 323 و 23 وات بر متر مربع)، تبخیر و تعرق لحظه ای (بیشترین و کمترین مقادیر وزنی حدود 0.842 و 0.225 میلی متر) و تبخیر و تعرق روزانه (بیشترین و کمترین مقادیر وزنی حدود 20.2 و 5.4 میلی متر) از جمله مهم ترین پارامترهای موثر در الگوریتم SEBAL بود که در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفتند. یافته های پژوهش در رابطه با نتیجه کاربرد الگوریتم SEBAL با داده های ماهواره ای لندست 8 نشان داد که الگوریتم SEBAL تبخیر و تعرق را در محدوده هایی که دارای پوشش گیاهی غالبا کشاورزی و باغ هستند، به خوبی پیش بینی کرده است، به طوری که میزان هدررفت آب از طریق بخار را نزدیک به مقادیر ثبت شده ایستگاه سینوپتیک شرق اصفهان (فرودگاه شهید بهشتی) پیش بینی کرده است. میزان خطای به دست آمده در محاسبه الگوریتم  مورد نظر 0.1 درصد بوده است. میزان تبخیر و تعرق لحظه ای واقعی در محدوده بین 0.22 تا 0.84میلی متر محاسبه شده است که با توجه به شرایط آب و هوایی منطقه و دمای هوای نزدیک به سطح (27 تا 50 درجه کلوین) و مقدار تبخیر و تعرق ثبت شده به روش پنمن-مانتیث (0.3 میلی متر در ایستگاه سینوپتیک شرق اصفهان)، این مقدار در محدوده معقولی قرار دارد. 

    نتیجه گیری

    مقایسه خروجی های الگوریتم SEBAL با مقدار تبخیر و تعرق به دست آمده در ایستگاه سینوپتیک شرق اصفهان که RMSE مقدار 0.1 را نشان می دهد، بیانگر مناسب بودن این الگوریتم در محاسبه تبخیر و تعرق در منطقه سگزی است. با توجه به نیاز روزافزون کشور برای جلوگیری از هدررفت یا مصرف مازاد آب در بخش کشاورزی، چه از طریق تغییر الگوی کشت و چه تغییر در روش های آبیاری، به کارگیری الگوریتم SEBAL در این پژوهش، می تواند اطلاعات ارزشمندی را در اختیار متخصصین و مدیران بخش آب و کشاورزی قرار دهد. نتایج به دست آمده از اجرای این پژوهش، نشان داد که سنجش از دور با در دست داشتن الگوریتم های متفاوت از جمله الگوریتم SEBAL و کمینه اطلاعات زمینی، دارای پتانسیل مناسبی برای تخمین تبخیر و تعرق واقعی است.

    کلیدواژگان: آلبیدوی سطحی، پیکسل سرد، پیکسل گرم، شاخص NDVI، معادله توازن انرژی سطح
  • پدیده السادات صادقی، عبدالواحد خالدی درویشان* صفحات 185-200
    مقدمه

    آتش، به عنوان یکی از رخدادهای مهم و رایج در کلیه بوم سازگان‎ های جنگلی و مرتعی، علاوه بر تاثیر بر ویژگی های فیزیکی خاک، عموما باعث ایجاد حالت آب‎گریزی در خاک و در نتیجه کاهش نفوذپذیری آب می شود. مجموعه این تغییرات، می تواند بر پایداری خاکدانه و فرسایش پاشمانی به عنوان اولین مرحله از فرسایش خاک اثرگذار باشد. لذا، بررسی اثر آتش بر فرسایش پاشمانی می تواند منجر به شناخت بیشتر فرایندهای بعد از آتش سوزی در بوم سازگان ها شود. بر همین اساس، پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر آتش بر پایداری خاکدانه و مولفه های فرسایش پاشمانی در شرایط آزمایشگاهی بر روی خاک مراتع حوزه آبخیز کجور واقع در شمال کشور انجام شد. 

    مواد و روش ها

    آزمایش ها در سه کرت شاهد و 12 کرت پوشیده شده با بقایای خشک گونه های مرتعی، با چهار تراکم مختلف (250، 500، 750 و 1000 گرم در متر مربع) بر اساس جرم باقی مانده گیاهی بر واحد سطح و طبعا با چهار شدت آتش سوزی متفاوت، در سه تکرار انجام شد. سپس، فنجان های پاشمان روی سطح خاک قرار داده شده و بارندگی با شدت 60 میلی متر بر ساعت و مدت 30 دقیقه، شبیه سازی و مولفه های فرسایش پاشمانی شامل پاشمان بالادست، پایین دست، کل و خالص اندازه گیری شد. پایداری خاکدانه نیز از طریق مقایسه میانگین وزنی قطر خاکدانه قبل و بعد از شبیه سازی باران در همه کرت ها بررسی شد.

    نتایج و بحث

    نتایج نشان داد که اثر تیمار آتش بر کاهش متغیرهای پاشمان کل و خالص و افزایش پایداری خاکدانه به ترتیب در سطوح اعتماد 95 و 99 درصد معنی دار بود. با افزایش شدت تیمار آتش به طور کلی روند تغییرات پایداری خاکدانه و مولفه های پاشمان به ترتیب افزایشی و کاهشی بود. تیمار آتش سوزی بقایای خشک گونه های مرتعی با شدت 250 گرم در متر مربع، متغیرهای پاشمان کل و خالص را به ترتیب 35 و 44 درصد کاهش داد، در حالی که تیمار آتش سوزی با شدت های 500، 750 و 1000 گرم در متر مربع متغیرهای پاشمان کل و خالص را به میزان بیش از 95 درصد کاهش داد. اگرچه پایداری خاکدانه با افزایش شدت تیمار آتش به طور معنی دار افزایش یافت، اما کاهش پاشمان کل و خالص در تیمارهای آتش با مقدار بیشتر از 500 گرم بقایای خشک گیاهان مرتعی در متر مربع معنی دار نبود. شدت اثر تیمار آتش تحت تاثیر مشارکت قابل توجه ذرات ریز و بدون خاکدانه سطح خاک تغییر کرد. درصد کاهش متغیرهای پاشمان کل و خالص در اثر تیمار آتش سوزی با شدت های مختلف یکسان نبود که نشان می دهد پاشمان در جهت های بالادست و پایین دست به یک نسبت کاهش نیافته است. روند کلی تغییرات قطر خاکدانه از تیمار شاهد تا تیمارهای مختلف آتش سوزی از شدت کم تا زیاد، کاهشی بود.

    نتیجه گیری

    بر اساس نتایج پژوهش حاضر و اهمیت و شناخت تاثیر آتش سوزی بر پایداری خاکدانه، پیشنهاد می شود که شدت اثر تیمار آتش در پایداری خاکدانه در خاک های با بافت های مختلف و محتوای ماده آلی متفاوت و همچنین، با در نظر گرفتن شدت ها و مدت های کمتر و بیشتر تیمار آتش روی سطح خاک، مد نظر قرار داده شود. همچنین، پیشنهاد می شود که استفاده از ابزارهای مناسب برای سنجش دما در سطح خاک در حین تیمارهای آتش در پژوهش های آتی انجام شود.

    کلیدواژگان: آب گریزی، حفاظت خاک، فرسایش بارانی، قطر خاک دانه، مدیریت آتش
  • سعید چوپانی، پیمان رضائی*، محمدرضا غریب رضا صفحات 201-223
    مقدمه

    رودخانه ها، سامانه های بسیار تغییر پذیر و یکی از مهمترین اکوسیستم های آبی هستند که نقش مهمی در زندگی بشر و سایر موجودات زنده دارند و به سادگی تحت تاثیر آلودگی قرار می گیرند. به طور کلی، غلظت فلزات سنگین در رسوبات چندین برابر بدنه های آبی است و فلزات سنگین در طی فرایندهای طبیعی، تخریب و تجزیه نمی شوند. بنابراین، فلزات سنگین می توانند در رسوبات ذخیره شده و به مدت طولانی در آن باقی بمانند. به همین دلیل، رسوبات سطحی یکی از مخازن اصلی فلزات سنگین و سایر آلاینده ها محسوب می شوند. رودخانه کارون نیز از این آلودگی ها مصون نمانده است و پساب های بسیاری از صنایع فلزی، پتروشیمی و نفت، سلولزی و غذایی، فاضلاب های خانگی، بیمارستانی و کشاورزی به این محیط آبی تخلیه می شود. از سویی، این رودخانه تامین کننده آب برای این صنایع و منبع آب آشامیدنی برای شهرستان هایی مانند اهواز، خرمشهر و آبادان است. ماهی های این رودخانه بزرگ، یکی از منابع اصلی تغذیه مردم منطقه هستند که در نتیجه حضور آلاینده ها به خصوص عناصر بالقوه سمناک در کارون، می تواند باعث آلودگی رسوب، آب و مواد غذایی شوند و چرخه حیات این رودخانه بزرگ را مورد آسیب قرار دهند. با توجه به گستردگی کمی و تنوع فعالیت های انسانی در دشت خوزستان و ورود انواع پساب ها و فاضلاب ها به رودخانه کارون، بررسی آلودگی ها، آلاینده ها و سطوح مخاطرات ضرورتی اجتناب ناپذیر است. لذا، این پژوهش با هدف تعیین میزان غنی شدگی عناصر، تعیین خطر اکولوژیکی و مخاطره آمیز بودن آلودگی ها در مقایسه با استانداردهای کیفیت رسوبات در رودخانه کارون در بازه ویس تا ابتدای شهر اهواز با استفاده از داده های ژیوشیمیایی و تحلیل های آماری انجام شده است.

    مواد و روش ها

    به منظور ارزیابی آلودگی رسوبات بستر رودخانه کارون، تعداد 22 نمونه با یک دستگاه شناور (قایق) از عمق صفر تا 10 سانتی متری و بر مبنای روش های رایج در زمین شناسی رسوبی از رسوبات ریزدانه برداشت شد. سپس نمونه ها در آزمایشگاه آب و خاک پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، برای آزمون دانه بندی و تعیین غلظت عناصر فلزی سمی آماده سازی شدند. در نهایت، به منظور بررسی وضعیت آلودگی رسوبات، غلظت های به دست آمده با مقادیر استاندارد شاخص کیفیت رسوب (ISQGs)، سطح اثر شدید (SEL)، سطح اثرات احتمالی (PEL) و مقادیر پایه جهانی مقایسه شد.

    نتایج و بحث

    بر اساس نتایج به دست آمده از دانه بندی، رسوبات بستر رودخانه در بیشتر ایستگاه ‎ها دارای بافت دانه ریز و از نوع گل، ماسه گلی و گل ماسه ای و به طور میانگین، دارای 0.62 درصد ماده آلی هستند. نتایج سطح آلودگی نیز نشان داد که غلظت عناصر سمی آرسنیک (As)، نیکل (Ni) و کروم (Cr)، دارای مقادیری فراتر از مقادیر استاندارد ISQGs و PEL هستند. بر اساس مقایسه بین معیارهای کیفیت رسوب با استانداردها، رودخانه کارون در بازه مورد مطالعه دارای رسوباتی پاک از منظر عناصر Cd و Pb است. نتایج محاسبه عامل غنی شدگی نشان داد که عنصر Zn، غنی شدگی متوسط تا قابل توجه دارد. غنی شدگی Cu، Ni و Cr در محدوده آلودگی متوسط قرار داشت. شبه فلز As، در محدوده غنی شدگی کم تا متوسط و دو عنصر Cd و Pb، دارای غنی شدگی کم هستند. میانگین غنی شدگی عناصر به ترتیب Zn>Ni>Cu>Cr>As>Pb>Cd است. بر اساس طبقه بندی ژانگ و لیو، Cr، Ni، Zn، Cu و As، دارای منشا انسان زاد و Pb و Cd منشا زمین زاد دارند. در انتها، نتایج به دست آمده از شاخص خطر نشان داد که مقادیر شاخص خطر برای همه نمونه ها در محدوده خطر کم (RI<150) قرار دارد. بررسی و تحلیل آماری بر روی نمونه ها نشان داد که ارتباط معنی دار مثبتی میانCr ، Ni، Cu و AS با رس وجود دارد. پس ذرات رس حامل اصلی عناصر Cr، Ni، Cu و As هستند. ضریب همبستگی بالا بین عناصر نشان از منبع مشترک، وابستگی متقابل و رفتار یکسان در طول حمل و نقل دارد.

    نتیجه گیری

    پژوهش حاضر منجر به شناخت کافی از وضعیت ژیوشیمیایی و هرگونه تغییر از شرایط طبیعی و آشکارسازی غنی شدگی موضعی و موضوعی سطح آلودگی ها برای آبزیان و بهره برداران به ویژه حوزه کشاورزی و چرخه غذایی در رودخانه کارون در بازه ویس تا شهر اهواز شده است. نتایج عامل غنی شدگی، آلودگی کم تا زیاد را برای عناصر انتخابی نشان دادند. مقادیر خطر بالقوه اکولوژیکی کلیه عناصر انتخابی به جز As در نمونه 21، در محدوده خطر کم قرار دارند و AS در نمونه شماره 21 (ساحل شرقی کیان پارس) در محدوده خطر متوسط قرار دارد. مقادیر شاخص خطر برای همه نمونه ها در محدوده خطر کم قرار دارد. بر اساس مقایسه معیارهای کیفیت رسوب با استانداردها، رودخانه کارون دارای رسوباتی پاک از منظر عناصر Cd و Pb در بازه مورد مطالعه است. به طوری که 100 درصد نمونه ها غلظتی کمتر از ISQG دارند. میانگین غلظت شبه فلز سمی As، زیر کمینه سطح آلودگی ISQG است. Cr با 27 درصد و Ni با 100 درصد، دارای غلظتی فراتر از سطح آلودگی PEL و کلیه مقادیر به دست آمده برای عناصر Cr و Ni دارای غلظتی فراتر از غلظت کمینه سطح آلودگی ISQG است. بدین ترتیب، احتمال بروز مسمومیت برای آبزیان و بهره برداری آب به وسیله عناصر سمی Ni و Cr وجود دارد. مقایسه غلظت عناصر با استاندارد ها نشان داد که در ایستگاه های شماره هفت (زیردست پرورش ماهی شیبان)، 21 (ساحل شرقی کیان پارس) و 10 (فاضلاب کورش)، عناصر Cr و Ni دارای غلظتی فراتر از سطح آلودگی PEL داشته و As  بیشتر از حداقل سطح ISQG بوده است و آلوده ترین ایستگاه ها در بازه مورد مطالعه هستند. به طوری که در ایستگاه شماره هفت، حداکثر غنی شدگی Cr و As هم اتفاق افتاده است. تحلیل خوشه بندی عناصر نشان داد که مواد آلی حامل اصلی عنصر Cu و Zn و ذرات رس، حامل اصلی عناصر Ni و Cr هستند. همچنین، در مورد عناصر Cu و As نیز ذرات رس نقش اصلی را ایفا می کنند. اما فلز سمی Pb، هیچ گونه رابطه معنی داری با عناصر دیگر و همچنین مواد آلی و ذرات رس نشان نداده است. در نتیجه عنصر Pb دارای منشا متفاوتی نسبت به عناصر Cu، Zn، Cr، Ni و As است. نتایج تحلیل مولفه اصلی، ضمن تایید ضریب همبستگی و تحلیل خوشه ای، در تایید عامل غنی شدگی نشان داد که Cu، Zn، Cr، Ni و As منشا انسان زاد دارند و عناصر Pb و Cd دارای منشا زمین زاد هستند. این مطالعه سهم مهمی در تعیین منشا، آلودگی و خطر اکولوژیکی عناصر بالقوه سمناک دارد و می تواند در شناخت منابع آلاینده و کنترل آلاینده ها کمک کند.

    کلیدواژگان: تحلیل مولفه اصلی، خوشه بندی، غنی شدگی، فلزات سمی، کیفیت رسوب
  • رامتین صبح خیز فومنی، علیرضا مردوخ پور*، محمدرضا فلاح قویدل صفحات 224-241
    مقدمه

    امروزه تخمین دبی حاصل از رگبارها به خصوص در حوضه های کوچک و فاقد آمار، در میان هیدرولوژیست ها از اصلی ترین زمینه های تحقیقاتی بوده است که برآورد حجم رواناب حاصل از بارندگی و به کارگیری روش های جمع آوری و مهار آب های سطحی چه از نظر تامین آب و چه از نظر پیش گیری از وقوع سیلاب، از اهمیت زیادی برخوردار است. در این پژوهش، اثر انتخاب نوع هیدروگراف های تبدیل جریان بر مقدار خطای محاسباتی در برآورد سیلاب مرز بسته شده، با استفاده از شبیه سازی تبدیل بارش به سیلاب در یک دوره بلند آماری حدودا 20 ساله، بین بازه زمانی 23 ژانویه 2000 تا 23 سپتامبر 2021 میلادی در حوزه آبخیز آستانه-کوچصفهان با نرم افزار HEC-HMS، بررسی شد. همچنین، بررسی اهمیت ضرایب بی بعد ماسکینگام در تدوین الگوی توزیع سیل در یک شبیه ساز کامپیوتری انجام شد.

    مواد و روش ها

    برای انجام پژوهش، از دو نوع مدل در استخراج هیدروگراف جریان استفاده شد. مدل اول با استفاده از تلفیق مجموعه کلی زیرحوضه ها تا مرحله ای که تنها پنج زیرحوضه کلی و یا چهار زیرحوضه در بالادست حوزه آبخیز منتهی به خروجی محدوده ادامه پیدا کرد، انجام شد. روند حذف زیرحوضه ها با ترکیب مساحت و دیگر پارامترهای فیزیوگرافی در محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی و با استفاده از الحاقی HEC_GeoHMS انجام شد.

    نتایج و بحث

    تحلیل نتایج و انجام روندیابی، نشان داد که هر یک از روش های تبدیل جریانات سطحی تحت عناوین شناخته شده و پر کاربردتر، دارای محدودیت ها، ضعف ها و قوت هایی هستند که می توان آن ها را به عنوان رگرسیون های محلی نیز برای این تبدیل قلمداد کرد. روش SCS، به عنوان شناخته شده ترین روش، با توجه به محدودیت کمتر آن در مدل های با مقیاس متعارف محلی در حدود حوزه های آبخیز درجه سوم، نشان داد که خطای به دست داده شده در آن کمتر از موارد دیگر بوده است. این مقدار خطا به خودی خود قابل پیش بینی نیز بوده است. روش Clark که رویکرد سازه ای بیشتری نیز دارد، مانند روش محاسباتی اشنایدر، خطا چه در صورت کلی خود، و چه در مقادیر بیشینه، لحظه وقوع و حجم را با انحراف بیشتری نسبت به رخداد واقعی زمین در ایستگاه هیدرومتری محاسبه می کند، به خصوص که روش اشنایدر در پیش فرض خود برای حوضه های بزرگ طراحی شده است. در این مطالعه، بر خلاف روش SCS که در آن به رقم خطا به صورت تابع NASH به مقدار 0.540 و RMSE به مقدار 0.7 و همچنین، درصد انحراف با مقدار 28.01 اشاره شده، برای روش کلارک تابع NASH، RMSE و درصد انحراف به ترتیب به مقدار 0.533، 0.7 و 29.71 بوده است. همچنین، این محاسبه از نظر خطاسنجی نیز موید آن است که یکی از بهترین ملاک های مشاهده اختلاف نمی تواند RMSE باشد. در مدل جزیی تحلیل اثر روندیابی نیز، خطای 0.537 در تابع NASH بسیار به رقم محاسبه شده در مورد مشابه (مدل تجمیع شده اولیه) نزدیک است. با این حال، انجام این خطا سنجی نباید منجر به این تلقی شود که ایجاد مدل های با جزییات بیشتر نمی تواند به بهبود و یا تخریب ساختار عددی آن منجر شود. زیرا اگرچه تفاوت های خطاسنجی به شکل مشخصی قابل چشم پوشی است، اما مقدار مجموع جریان در مدل تجمیع شده برابر با 19.67 میلیون متر مکعب حاصل شده است. در حالی که همین پارامتر در مدل جزیی دارای 277655 متر مکعب اختلاف است.

    نتیجه گیری

    در مجموع می توان بیان کرد، تفکیک دبی پایه با روش های پیشرفته نظیر WHAT لزوما نمی تواند به افزایش همبستگی بین داده های مشاهداتی در یک مدل تداومی کمک کند. از طرفی، محاسبه دبی هایی که تحت عنوان انحراف از شبکه هیدروگرافی در فرایند جریانات سیلابی خارج می شوند، شرط اساسی کاهش خطای مدل ها فارغ از نوع هیدروگراف منتخب در مدل است.

    کلیدواژگان: تابع NASH، روش SCS، شبکه هیدروگرافی، نرم افزار HEC-HMS، همبستگی
  • عارف رسولی، قربان وهاب زاده کبریا*، سید رمضان موسوی، سید حسین روشان صفحات 242-263
    مقدمه

    گردشگری، صنعتی درآمد زا، دارای صرفه اقتصادی و همراه با تبادل اجتماعی، فرهنگی و در عین حال، شامل کمترین آلودگی های محیط زیست است. ژیوتوریسم یا زمین گردشگری، اولین بار در ابتدای دهه 1990، به عنوان مطالعه مکانی مخصوص که دارای پدیده های آشکار زمین شناسی و ژیومورفولوژی است، به کار رفت. امروزه توسعه گردشگری در سراسر جهان، توجه زیادی را به خود معطوف کرده است، زیرا گردشگری به صنعتی تبدیل شده است که مزایای زیادی هم برای میزبان و هم برای بازدیدکننده به همراه دارد. این صعنت، به عنوان منبع اصلی اشتغال، رشد بخش خصوصی و توسعه زیرساخت ها در بسیاری از کشورها تبدیل شده است. هدف این پژوهش، بررسی قابلیت های ژیوتوریسم منطقه خطیرکوه واقع در شهرستان سوادکوه استان مازندران، با استفاده از تحلیل ترکیبی SWOT-ANP و QSPM است.

    مواد و روش ها

    به لحاظ مراحل انجام کار، این پژوهش، از نوع توصیفی-تحلیلی است. شیوه جمع آوری داده ها به صورت کتابخانه ای و مطالعات میدانی از نوع پیمایشی (مصاحبه و پرسشنامه) و چارچوب نظری نیز با استفاده از روش اسنادی انجام گرفت. به منظور انجام پژوهش، پرسشنامه ای شامل 83 سوال طراحی شد که به چهار قسمت اقتصادی، اجتماعی، محیط زیستی و اکولوژیکی و قابلیت ژیوتوریسم، تقسیم شد که چند سوال نیز در پایان پرسشنامه، مربوط به پیشنهاد و راهکار آورده شده است. پرسشنامه طراحی شده، بعد از آزمون پایایی و روایی آن، در اختیار 71 نفر از افراد محلی، کارکنان، کارشناسان و دانشجویان قرار گرفت که هر یک از سوال های پرسشنامه به صورت چهار گزینه ای و بر اساس مقیاس لیکرت طراحی شدند. سپس، با استفاده از تحلیل SWOT، نقاط قوت، ضعف، تهدیدها و فرصت های منطقه در زمینه ژیوتوریسم مشخص شد و با استفاده از روش فرایند تحلیل شبکه ای، وزن دهی و اولویت بندی شده و در نهایت، راهبرد های توسعه ژیوتوریسم در منطقه مشخص شدند.

    نتایج و بحث

    نتایج نشان داد که مجموع امتیازات وزن دار نقاط قوت (S) و ضعف (W) به ترتیب 2.88 و 2.55 و مجموع امتیازات وزن دار فرصت ها (O) و تهدیدها (T) نیز به ترتیب 2.92 و 2.39 به دست آمد. بر اساس نتایج روش برنامه ریزی راهبردی کمی (QSPM)، اولویت بندی این راهبردها با مجموع امتیازهای 29.283، 28.350، 27.744، 26.877 و 26.534 به ترتیب شامل راهبردهای ST6، SO1، SO7، WO2 و WO1 هستند. همچنین، با توجه به این که مجموع امتیازات SO بیشتر از WT بوده است، راهبرد مناسب برای تدوین برنامه ریزی توسعه ژیوتوریسم در منطقه، راهبرد تهاجمی خواهد بود. طبق تحلیل ANP، اولویت نهایی راهبرد هایی مثل بهره گیری و جذب سرمایه گذاری بخش خصوصی، جلب همکاری نهاد های دولتی در تخصیص منابع مالی برای توسعه زیرساخت های گردشگری منطقه، سرمایه گذاری در بخش های زیربنایی، ایجاد مشاغل جدید برای مردم بومی، سرمایه گذاری مناسب در بخش های فرهنگی و آموزش مردم بومی برای ارتباط برقرار کردن با گردشگران، بوده است که مناسب تر از سایر راهبرد ها تشخیص داده شد.

    نتیجه گیری

    با توجه به اولویت راهبردهای پیشنهادی برای منطقه، می توان بیان کرد که برای توسعه پایدار ژیوتوریسم، باید مشوق هایی برای بخش خصوصی منطقه خطیرکوه در نظر گرفت. زیرا سرمایه گذران خصوصی با ورود به این صنعت، به دنبال به دست آوردن عایدی بیشتر هستند و همین موضوع آن ها را ناگزیر به ارایه خدمات مناسب می کند. متاسفانه مشوق چندانی برای مشارکت بخش خصوصی در صنعت گردشگری به خصوص در بحث ژیوتوریسم در ایران و طبیعتا در منطقه خطیر کوه وجود ندارد. در صورت رفع مشکلات ناشی از عدم واگذاری ها به بخش خصوصی و امکانات زیربنایی، شاهد توسعه پایدارتر در منطقه خواهیم بود.

    کلیدواژگان: استان مازندران، برنامه ریزی، پرسشنامه، راهبرد، گردشگری
  • پریسا فتاح، خسرو حسینی*، سید علی اصغر هاشمی صفحات 264-280
    مقدمه

    خاک یکی از مهمترین منابع طبیعی هر کشور است که نقش کلیدی در امنیت غذایی، اقتصاد ملی و کشاورزی پایدار ایفا می کند. فرسایش خاک، از بارزترین عوامل هدررفت خاک است که فرسایش بارانی از شکل های مهم آن است. از این رو، شناخت دقیق فرایندهای حاکم بر فرسایش خاک و انتقال رسوب در زمینه مدیریت صحیح منابع آب و خاک به منظور رسیدن به توسعه پایدار و همچنین توسعه مدل های فرسایش خاک از اهمیت بالایی برخوردار است. پژوهش های پیشین نشان داده است که الگوی بارش از عوامل تاثیرگذار بر فرسایش بارانی است. پوشش گیاهی نیز با حفظ خاک در برابر اثر قطرات بارش و رواناب از فرسایش خاک می کاهد. در مناطق خشک و نیمه خشک، با توجه به کمبود پوشش گیاهی و رطوبت اولیه بسیار کم خاک، فرسایش بارانی اهمیت ویژه دارد. این پژوهش با توجه به تاثیر الگوی بارش بر فرسایش بارانی و با بررسی الگوی بارش و تغییرات پوشش گیاهی طی 25 سال در دو حوزه آبخیز ابراهیم آباد و رویان شهرستان سمنان انجام گرفت.

    مواد و روش ها

    برای انجام این پژوهش، ابتدا ویژگی های فیزیکی حوزه های آبخیز با کمک نرم افزار ArcGIS به دست آمد و اطلاعات بارش از باران نگار با دقت 10 دقیقه، استخراج شد. به منظور مقایسه بارندگی ها با مقادیر متفاوت بارش، منحنی بی بعد بارش تجمعی هر رویداد به دست آمد. زمان هر بارش به 10 گام زمانی تقسیم شد و برای دهک های زمانی آن (گام های زمانی)، درصد مقدار بارش مشخص شد. دسته بندی رگبارها بسته به این که وقوع بیشینه بارش در کدام چارک زمانی اتفاق افتاده است، به چارک های یک، دو، سه، چهار تقسیم بندی شد. با توجه به بیشترین مقدار بارندگی بارش در هر چارک، الگوهای آن نامگذاری شد. با توجه به اطلاعات لایه های رسوبی در سد های کوتاه مخزنی واقع شده در خروجی هر حوضه و اطلاعات بارش، رگبارهای مربوط به هر لایه رسوبی مشخص شد و تاثیر الگوی رگبار بر الگوی رسوب مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی شباهت الگوهای بارش و رسوب، از معیارهای میانگین اختلاف در هر گام بارش و رسوب و تغییرات انحراف استاندارد استفاده شد. با نگرش به تغییرات پویای پوشش گیاهی نسبت به دیگر ویژگی های حوضه برای بررسی تغییرات پوشش گیاهی و مساحت آن از داده های سنجش از دور استفاده شد. با توجه به عملکرد موثر و دقت زیاد شاخصNDVI  و تصاویر ماهواره ای لندست در مناطق خشک، برای برآورد پوشش گیاهی، مدیریت و فراخوانی تصاویر ماهواره ای، سامانه Google Earth Engine مورد استفاده قرار گرفت. سپس، به بررسی تاثیر ویژگی های حوضه از جمله شیب، مساحت، جنس خاک، ضریب شکل حوضه و پوشش گیاهی مناطق بر رسوبدهی حوضه ها پرداخته شد.

    نتایج و بحث

    نتایج نشان داد، میانگین شباهت ها در الگوی بارش و رسوب در حوضه های ابراهیم آباد و رویان به ترتیب 48.2 و 46.1 درصد بوده است. همچنین، با افزایش شماره چارک بارش، درصد رسوبات درشت دانه نیز طی هر رگبار افزایش یافت که گویای نقش مهم الگوی رگبار بر الگوی رسوبدهی حوضه ها است. میانگین ماهانه پوشش گیاهی (حاصل از تصاویر لندست) در حوضه های ابراهیم آباد و رویان در طی دوره مذکور به ترتیب 5.15 و 4.99 درصد به دست آمده است که نسبت به پژوهش های پیشین کمتر برآورد شده است. در این پژوهش، از حد آستانه 0.1 برای شاخص NDVI استفاده شده است که در آن از پوشش های گیاهی بسیار ضعیف صرف نظر شده است.

    نتیجه گیری

    در مجموع می توان بیان کرد که در هر دو حوضه در بیش از 51 درصد موارد، با افزایش پوشش گیاهی در هر رگبار، ضخامت لایه رسوب مربوطه کاهش یافته است که تاثیر مقادیر و تغییرات پوشش گیاهی بر فرسایش و رسوب حوضه ها را بیان می کند.

    کلیدواژگان: تغییرات باران، حوضه های کوچک، فرسایش، Landsat، NDVI
  • احمد ملا احمدی، مرضیه رضایی*، منصوره شمیلی صفحات 281-296
    مقدمه

    مدیریت صحیح حوضه بر اساس اصول اکولوژیکی است که درک فرایند اکولوژیکی پیش نیاز اصلی برنامه ریزی منابع طبیعی است. حوضه های مجاور دریای عمان و خلیج فارس به علت وجود گنبدهای نمکی فراوان، نسبت به سایر حوزه های آبخیز کشور از شرایط ویژه ای برخوردار هستند. این رخساره های ژیومورفولوژیکی بر کیفیت آب های زیرزمینی مناطق تاثیر می گذارند و نیازمند تکنیک های مدیریتی خاصی هستند. در میان عوامل اکولوژیکی، خاک یکی از عواملی است که نقش مهم و تاثیرگذاری در پراکندگی و تراکم پوشش گیاهی دارد. همبستگی قوی و رابطه نزدیک بین پوشش گیاهی و خاک به گونه ای است که تغییر در وضعیت هر یک، تاثیر بسیار قوی بر سایر عملکردهای اکوسیستم خواهد داشت. پژوهش حاضر به منظور بررسی تغییرات جوامع گیاهی و نقش عوامل خاکی بر این جوامع در این حوضه ها، در نواحی رویشی خلیج و عمانی در شهرستان بستک هرمزگان انجام شد.

    مواد و روش ها

    بدین منظور، پس از مشخص نمودن محدوده مورد نظر با استفاده از تصاویر ماهواره ای گوگل ارث و با کنترل زمینی، تیپ بندی انجام و سپس نمونه برداری ها در هر تیپ و بر روی سه ترانسکت 1000 متری و با پلات چهار متر مربعی با فاصله مناسب صورت گرفت. در هر پلات، درصد تاج پوشش، تراکم، ارتفاع و دو قطر عمود بر هم گیاهان غالب اندازه گیری شد. به منظور بررسی خاک در هر تیپ، تعداد نه پروفیل حفر و از دو عمق صفر تا 45 و 45 تا 90 سانتی متری نمونه برداری انجام و به آزمایشگاه منتقل شد. آنالیز آماری توسط نرم افزار SPSS و مقایسه میانگین ها به روش دانکن و در قالب طرح بلوک کامل تصادفی انجام شد.

    نتایج و بحث

    نتایج مقایسه نقشه های کاربری نشان می دهد که طی دوره 20 ساله 1399-1379، تمامی کاربری ها دستخوش تغییرات شدیدی شده است. در این بازه زمانی، مراتع 18.32درصد کاهش داشته که از این میزان 9.85 درصد به اراضی شور و بایر، 0.70 درصد به مناطق دست ساز شهری و 5.95 درصد به اراضی کشاورزی تغییر یافته است. نتایج آنالیز ضریب همبستگی بیانگر آن است که پوشش گیاهی با هدایت الکتریکی و میزان سدیم در سطح پنج درصد دارای همبستگی بوده است. ارتفاع گونه های گیاهی با درصد رطوبت اشباع و درصد سیلت عمق اول و دوم مرتبط بوده و تراکم گونه های گیاهی با عامل های هدایت الکتریکی، میزان سدیم، مجموع کلسیم و منیزیم، هر سه مورد در عمق های اول و دوم در سطح یک درصد و با رویکرد مثبت و با اسیدیته خاک در هر دو عمق همبستگی نشان داد.

    نتیجه گیری

    شور شدن خاک و توسعه آن در حوزه های آبخیز خشک و نیمه خشک یکی از مخاطرات محیط زیست است که در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. شهرستان فرامرزان بستک یکی از مناطقی است که شرایط محیطی خشک و نیمه خشک و یکی از مخاطرات محیط زیست این حوضه، شور شدن اراضی است. به طور کلی، می توان بیان کرد که منطقه فرامرزی بستک در نواحی مرتفع با گنبدهای نمکی و در نواحی پایین با رودخانه نمکی به واسطه شوره زارهای هرمزگان محدود می شود. نوع گونه های گیاهی این شوره زار با توجه به مرکز شوری متفاوت بوده و این تفاوت در نتیجه ویژگی های خاک و سازگاری متفاوت گونه ها با سطح شوری است.

    کلیدواژگان: املاح، تیپ های گیاهی، جناح بستک، خاک، مدیریت
  • محمدجعفر سلطانی، بهارک معتمدوزیری*، علی اکبر نوروزی، حسن احمدی، جمال مصفایی صفحات 297-313
    مقدمه

    پدیده گرد و غبار، از حوادث طبیعی است که به صورت وسیعی در سطح جهان به خصوص در مناطق خشک رخ می دهد. از عوامل اصلی و موثر در رخداد این پدیده، موقعیت جغرافیایی و شرایط اقلیمی مناطق تحت تاثیر آن است. هدف این پژوهش، تحلیل روابط علت و معلولی رویدادهای گرد و غبار در منطقه هندیجان با رویکرد چارچوب پیشران-فشار-وضعیت-اثر-پاسخ (DPSIR) است.

    مواد و روش ها

    فرایندDPSIR ، تحلیلی مبتنی بر رابطه علت-معلولی عوامل، برای سیاست گذاری و برنامه ریزی مدیریتی است. چارچوب DPSIR یک چارچوب تفکر سیستمی است که فرض می کند، رابطه های علت و معلولی بین سیستم های محیطی و اقتصادی-اجتماعی وجود دارد. این چارچوب مفهومی، چرخه ای از دلایل و نتایج را برای تلفیق مناسب داده ها و اطلاعات پایه اقتصادی، اجتماعی و محیط زیستی به کار می گیرد و ارتباط فرایندهای محیط زیست را با عوامل انسانی مشخص ساخته و همچنین، منجر به درک ارتباط سطوح سیاست گذاری و مطالعات محیط زیست می شود. در این پژوهش، روند هر مولفه DPSIR نیز با اعمال معیارهای کمی برای دوره زمانی 2019-2007 مورد ارزیابی قرار گرفت.

    نتایج و بحث

    نتایج تحقیق نشان داد که شاخص کل همه مولفه های DPSIR، برای دوره مورد مطالعه روند صعودی دارند. شیب روند مربوط به مولفه های D، P، S، I و R به ترتیب برابر با 0.06، 0.03، 0.02، 0.05 و 0.02 بوده است. اگرچه برخی از پاسخ های انجام شده برای کاهش تاثیر سایر مولفه های DPSIR در جهت بهبود وضعیت گرد و غبار اتخاذ شده اند، ولی نتایج تحقیق و روند تغییرات نشان می دهند که کافی و یکپارچه نبوده اند. همچنین، در این پژوهش، انواع پاسخ های مربوط به مولفه های نیروی محرکه، فشار، وضعیت و اثرات شناسایی شد. نتایج نشان داد که غلظت گرد و غبار و روزهای غبارآلود منطقه در طول دوره مطالعه افزایش یافته و توجه بیشتری به پاسخ های واکنشی و تمرکز کمتری بر پاسخ های پیشگیرانه شده است. همچنین، توجه به پاسخ بالا بردن راندمان آبیاری به دلیل همبستگی زیاد بین وضعیت غلظت گرد و غبار و عوامل فشار از جمله میزان بارندگی، رطوبت خاک و بهره برداری از منابع آب در منطقه پژوهش، ضروری است. توجه ویژه به توسعه سامانه های استحصال آب به عنوان یکی از مهمترین پاسخ های مدیریتی به دلیل وجود همبستگی منفی و زیاد با وضعیت گرد و غبار در طول سال های پژوهش و تامین مناسب و پایدار منابع آبی با کاهش و به حداقل رساندن سدهای انحرافی پایین دست سدهای کوثر و آسک، به دلیل افزایش غلظت گرد و غبار با افزایش عملیات انحراف سیلاب و احداث سدهای مخزنی و انحرافی از سال 1389، اهمیت دارد. در نظر گرفتن حقابه تالاب ها در منطقه با هدف جلوگیری از خشک شدن تالاب ها و ایجاد کانون گرد و غبار به ویژه در غرب شهرستان هندیجان و دقت در انتخاب گونه گیاهی مناسب و همچنین، انجام عملیات بیابان زدایی (کاشت نهال، مالچ پاشی، احداث بادشکن) سازگار با شرایط اکولوژیکی منطقه به دلیل همبستگی منفی بین عملیات بیابان زدایی و کاهش غلظت گرد و غبار از سال 1394 می تواند به بهبود وضعیت گرد و غبار در منطقه تحقیق کمک نماید.

    نتیجه گیری

    در این راستا، توصیه می شود به نیروهای محرک (D) و فشارها (P) پاسخ داده شود، تا ضمن بهبود شرایط و اثرات نامطلوب ناشی از آن، پیشران ها و فشارهای ایجادکننده وضعیت فعلی نیز قابل کنترل باشند. بر این اساس، اجرای ناقص پاسخ ها، دلیل دیگری برای عدم دستیابی به اهداف مدیریتی و نامطلوب تر شدن وضعیت و تعداد روزهای غبارآلود است. همچنین، اجرای برنامه یکپارچه مدیریت حوزه آبخیز در شهرستان هندیجان از طریق تدوین برنامه مشترک آب، کشاورزی و منابع طبیعی در بالادست حوزه آبخیز به منظور تبیین اقدامات موثر زنجیره تولید، توزیع و مصرف آب پیشنهاد می شود.

    کلیدواژگان: تحلیل علت و معلولی، چارچوب DPSIR، روند تغییرات، فرایند تحلیل سلسله مراتبی، مدیریت جامع آبخیز
  • مهدی وفاخواه*، مصطفی ذبیحی سیلابی، صدیقه مدرسی طباطبایی، حسین سروی صدرآباد، آرزو شفیعی بافتی، نگین قادری دهکردی، محمدرضا ریاحی، سید سعید غیاثی صفحات 314-327
    مقدمه

    بررسی وضعیت اقلیمی در حوزه های آبخیز، نقش تعیین کننده ای در برنامه ریزی های مدیریت منابع آب دارد. این در حالی است که تغییرات دما و بارش اثر زیادی بر روی دبی رودخانه ها، فرسایش خاک، نوسان سطح سفره های آب زیرزمینی و وقوع سیلاب ها به جا می گذارند. انجام پژوهش های مرتبط با تغییر اقلیم، به منظور آمادگی هرچه بیشتر برای مقابله با هزینه های خسارت بار ناشی از این تغییر بسیار ضروری است. بررسی مطالعات انجام گرفته در کشور نشان می دهد، مقیاس مطالعه در اکثر موارد در سطح محلی است و بررسی روند دبی متوسط سالانه و بزرگی آن به ویژه در سطح کشور مطالعه نشده است. بنابراین، پژوهش حاضر با هدف تعیین روند دبی متوسط سالانه و بزرگی آن در سطح کشور انجام شد.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش، روند دبی متوسط سالانه در سطح کشور با لحاظ اثر سدها، با استفاده از روش من کندال و شیب سن انجام شده است. ابتدا، آمار تمامی ایستگاه های هیدرومتری موجود در زیرحوضه های شش حوزه آبخیز بزرگ کشور از شرکت مدیریت منابع آب کشور دریافت شد. در نهایت، 139 ایستگاه هیدرومتری با طول دوره آماری 17 تا 65 سال انتخاب شد. آمار این ایستگاه ها با اطلاعات موجود در ایستگاه های مجاور مقایسه و مقادیر مشکوک نیز کنترل شد. همگن بودن داده ها نیز با استفاده از آزمون توالی و بازسازی سال های فاقد آمار با استفاده از رگرسیون خطی از طریق استفاده از ایستگاهی با بالاترین ضریب همبستگی برای هر ایستگاه با آمار ناقص، انجام شد. در گام بعدی، بررسی روند دبی متوسط سالانه و بزرگی آن از آزمون های غیر پارامتریک من کندال و تخمین گر شیب سن در محیط نرم افزار XLSTAT انجام شد. پس از تعیین روند ایستگاه های مطالعاتی، نقشه توزیعی روند دبی جریان در سطح کشور مشتمل بر شش حوزه آبخیز بزرگ کشور در محیط نرم افزار ArcGIS10.2 تهیه شد.

    نتایج و بحث

    نتایج این پژوهش نشان داد، 14 ایستگاه تحت تاثیر سد بوده اند که با این وجود، در ایستگاه های بدون دخالت سد، تعداد 84 ایستگاه دارای روند کاهشی (60 درصد)، شش ایستگاه روند افزایشی (پنج درصد) و 35 ایستگاه (25 درصد) دیگر نیز در سطح اطمینان 95 درصد فاقد روند بودند. بررسی روند سری زمانی میانگین دبی سالانه در هر یک از شش حوزه آبخیز بزرگ کشور نیز نشان داد، 80 درصد از ایستگاه های مطالعاتی در حوزه آبخیز خلیج فارس و دریای عمان دارای روند کاهشی بوده است، در حالی که به ترتیب 20، 10 و نه درصد از کل ایستگاه های مطالعاتی حوز ه های آبخیز دریای خزر، فلات مرکزی و خلیج فارس و دریای عمان و نیز تمام ایستگاه های حوزه آبخیز مرزی شرق (هامون) فاقد روند بوده اند. در این بین، کل ایستگاه های مطالعاتی در حوزه آبخیز دریاچه ارومیه و سرخس و 68 درصد از ایستگاه های مطالعاتی در حوزه آبخیز دریای خزر از روند کاهشی برخوردار بوده اند.

    نتیجه گیری

    نتایج به دست آمده از این پژوهش، نشان دهنده وجود روند کاهشی و معنی دار در غالب ایستگاه های مطالعاتی (84 ایستگاه) بود. از همین رو، روند کاهشی ایستگاه های هیدرومتری در سطح کشور را می توان به کاهش بارش، افزایش دما و ظهور خشکسالی های طاقت فرسایی ناشی از تغییرات اقلیمی و همچنین دخالت های انسانی از جمله افزایش بی رویه احداث سدها و نیز تغییر کاربری غیراصولی ارتباط داد. با این حال، یکی از محدودیت های پژوهش حاضر، عدم لحاظ تغییرات اقلیمی و تغییرات کاربری اراضی و تعیین سهم هرکدام از عوامل مذکور در روند کاهشی و افزایشی ایستگاه های مذکور است. نتایج پژوهش حاضر می تواند برای برنامه ریزان و سیاست مداران عرصه آب به جهت مدیریت منابع آب بسیار مفید و حایز اهمیت باشد.

    کلیدواژگان: آزمون غیرپارامتریک، تخمین گر شیب سن، دبی جریان، رواناب، من کندال
|
  • Omid Asadi Nalivan *, Alireza Rabet, Farzaneh Vakili Tajareh, Marziyeh Ramezani, Mohamad Momeni, Kohzad Heydari Pages 155-171
    Introduction

    Gully erosion is a water erosion that has a great contribution to land degradation and is known as one of the most important environmental hazards in the world and especially in Iran. In recent years, machine learning techniques and geographic information systems have been highly effective in determining areas sensitive to gully erosion and have increased accuracy and speed in the evaluation and potential of gully erosion and in determining effective factors on gully erosion has also been effective. The loess lands of Golestan Province are more susceptible to water erosion due to sufficient depth and almost uniform silty graining, excessive use, cultivation on sloping lands, and wrong land management so that all types of erosion can be observed in these areas. The most common type of erosion in these sediments is gully erosion. The studied watershed is faced with the increase of dry and abandoned land, land use change, the presence of surplus livestock in the forests, and also the population increase. Therefore, this area is facing an increase in sensitivity to gully erosion, and areas with the potential for gully erosion should be identified and managed. 

    Materials and methods

    The studied watershed with an area of 222,000 ha and an elevation range of 58 to 2168 m is located in the northeast of Golestan Province. The average rainfall of the area is between 224 and 736 mm. In this research, first, the location of the gullies was obtained from the General Directorate of Natural Resources and Watershed Management of Golestan Province. Then, from the total of 1127 gullies position, 70% were randomly classified as training data and 30% as validation data. To determine the effective variables in gully erosion sensitivity, 14 factors were identified and in the next step, the collinearity test between the variables was performed using SPSS software. By using the indices of tolerance coefficient and variance inflation factor, if there is collinearity between the variables, they were removed from the modeling process. Considering the importance of the DEM map and its application in the preparation of various factors of the current research, a DEM was prepared using ALOS satellite images. The layers of slope and aspect are prepared by using a digital elevation model and slope and aspect functions respectively. Slope length index in SAGA GIS software, layers of distance from stream based on the map of stream, and distance from roads based on existing roads, and using the Euclidean distance function in the ArcGIS software was prepared. Stream density and road density layers were obtained based on the map of existing streams and roads in the region and using the line density function in ArcGIS. The lithology layer was extracted from the geological map of the region and the land use layer was obtained from the General Directorate of Natural Resources and Watershed Management of Golestan province. The rainfall map has been prepared using the information from 35 rain gauge stations. First, the average rainfall of 26 years was calculated for each station, and then rainfall zoning was done using the global Kriging Method (due to the lowest RMSE) in ArcGIS. The TPI layer was prepared using the DEM and using the SAGA GIS software. The HAND index is a topographic-hydrological index of the DEM of the nearest drain, representing the hydrological behavior of the watershed. To evaluate the models, the relative performance detection curve (ROC) was used for the predictive power of the models.  

    Results and discussion

    The results showed that there is no co-linearity between the variables and therefore all the variables were used in the modeling process. The relationship between gully erosion and elevation showed that lower elevations are more sensitive than higher elevations and more susceptible to gully erosion near waterways. The results showed that with the increase in drainage density, the sensitivity of gully erosion increases, and the possibility of gully erosion increases. The results showed that the old barracks, shale, and loess have the greatest impact on the sensitivity of gully erosion. The results show a decrease in the sensitivity of gully erosion with a decrease in the HAND index. This result indicates that in the areas where the level of saturation in the watershed level increases, the possibility and sensitivity of gully erosion increases. The results showed that among the types of land use, canals, poor pastures, and agricultural land use have the highest sensitivity to gully erosion. This is even though the forest areas have the lowest sensitivity to this erosion. The results showed that in the rainfall range of 220 to 420 mm, the possibility of gully erosion has increased, and the range of 420 to 500 mm has shown the highest level of sensitivity, and with the increase of rainfall from 500 mm to above, a reduction in the sensitivity of gully erosion has been encountered. One of the reasons for reducing the sensitivity of gully erosion in higher rainfalls is the increase in vegetation and the creation of suitable conditions for landslides. The results showed that the depth of the valley up to 235 meters have increased the probability of gully erosion, and from 235 meters above, it has decreased the probability of erosion. The results showed that the sensitivity of gully erosion increases near roads, and this case shows the effects of road construction and the aggravation of conditions for gully erosion. 

    Conclusion

    This research was conducted to determine the effective factors on gully erosion and zone its spatial distribution in the northeast of Golestan Province. In this study, by considering 14 important factors and using RF, ANN, and CART models, a sensitivity map of gully erosion was prepared. Because the identification of gully erosion-sensitive areas based on traditional methods and expert opinions do not have acceptable accuracy, it is necessary to use modern machine learning methods. The results showed that the factors of distance from the road and land use are the most important factors affecting the sensitivity of gully erosion, which requires land use management as human activities. The ROC curve showed that the accuracy of the models in estimating areas with gully erosion sensitivity was excellent in the test stage (ANN) and very good in the test and validation stage (RF and CART), which means the excellent performance of the models.

    Keywords: Artificial Neural Network, Golestan Province, gully erosion, Machine learning, Relative performance detection curve
  • Ahmad Mokhtari *, Kourosh Shirani, Navid Moslemzadeh Pages 172-184
    Introduction

    Segzai plain, 40 kilometers from Isfahan city, with an area of about 40,000 ha, is considered a serious threat to this historical city. This plain, which until a few decades ago was a relatively prosperous reed and meadow, has now become a huge danger in terms of nature destruction and environmental pollution. Two natural and human factors play a role in the desertification of this region. Among the natural factors are low rainfall, high evaporation, the presence of limiting layers in the soil and strong winds and from human factors, excessive grazing and overgrazing of livestock as well as bush-cutting, rapid population growth and excessive exploitation of existing resources decline Underground water and most importantly, exploitation of surface mines, especially gypsum mines, can be mentioned. The main goal of this research was to evaluate the effectiveness of the SEBAL model for estimating the actual evaporation and transpiration of the Segazi Plain, considering the arid and semi-arid location of the region using the landsat 8 image. 

    Materials and methods

    To do this research, first, landsat 8 images were processed. Extraction of required information from satellite images in this research was done during three main stages, i.e. pre-processing, processing and post-processing. In other words, in the pre-processing stage, after performing atmospheric, geometric and other necessary corrections, the image was referred to the ground. In the area of data processing, different highlighting methods and statistical analyzes and remote sensing were done in order to achieve the information layers of the plan. In order to evaluate the results in the image processing stage, the post-processing of the data based on various analyzes was used to evaluate the reliable layers in terms of accuracy and precision. After that, the SEBAL algorithm was implemented.  first the amount of net radiation (Rn) was calculated according to the temperature of the earth's surface and vegetation and the amount of energy reaching the earth, then the heat flux of the soil (G) was obtained to determine the amount of transfer capability The heat into the soil was determined, then it was determined to calculate the amount of sensible heat flux (H), which determines the loss of energy from the soil to space. Finally, after determining the sensible heat flux, evaporation and transpiration were calculated. The SEBAL algorithm calculates the energy balance equation in order to calculate the actual evaporation and transpiration of the plant. 

    Results and discussion

    Surface albedo parameters (the highest and lowest weighted values are around 0.85 and 0.16), soil surface temperature (the highest and lowest weighted values are around 326 and 299 degrees Kelvin), NDVI vegetation index (the highest and lowest weight values related to areas with good vegetation close to +1 and related to water and water bodies close to -1), the amount of net energy reaching the surface of the earth (the highest and lowest weight values are about 703 and 210 Wm-2, soil heat flux (the highest and lowest weight values are about 130 and 35 Wm-2), sensible heat flux (the highest and lowest weight values are about 323 and 23 Wm-2 , momentary evaporation and transpiration (the highest and lowest weight values are about 0.842 and 0.225 mm) and daily transpiration evaporation (the highest and lowest weight values are about 20.2 and 5.4 mm) are among the most important effective parameters in this Sabal algorithm which were investigated in this research. Changes in actual transpiration evaporation (the highest weight values about 0.85 mm and the lowest weight values about 0.16 mm). The obtained results showed that the SEBAL model has well predicted evaporation and transpiration in areas that have vegetation, mostly agriculture and gardens, so that the amount of water loss through evaporation has been predicted close to the values found in the eastern synoptic station of Isfahan (airport Shahid Beheshti) is registered. 

    Conclusion

    The amount of error obtained in SEBAL calculation was 0.1%. The amount of real momentary evaporation and transpiration has been calculated in the range between 0.22 and 0.84 mm, according to the weather conditions of the region and the temperature of the air near the surface (27 to 50 degrees) and the amount of evaporation and transpiration recorded by the Penman-Monteith equation (30.0 mm in the east of Isfahan synoptic station), this value is in a reasonable range. Comparing the outputs of Sabal model with the amount of evaporation and transpiration obtained in the same station, which shows the root mean square error (RMSE) value of 0.1, indicates the suitability of this algorithm in calculating evaporation and transpiration in Segazi region. Considering the growing need of the country to prevent the wastage or excess consumption of water in the agricultural sector, either through changing the cultivation pattern or changing the irrigation methods, the application of the developed tool of the Sabal algorithm in this research can provide valuable information to the experts and managers of the water sector put agriculture. The results obtained from this implementation of this research showed that remote sensing has a good potential for estimating actual evapotranspiration (ETA) by having different algorithms such as SEBAL algorithm and minimum ground information.

    Keywords: Cold pixel, Hot pixel, NDVI vegetation index, Surface albedo, Surface energy balance equation
  • Padidehossadat Sadeghi, Abdulvahed Khaledi Darvishan * Pages 185-200
    Introduction

    Fire, as one of the important and common occurrences in all forest and rangeland ecosystems, in addition to affecting the physical characteristics of the soil, generally causes the soil to become hydrophobic and thus reduce water permeability. The set of these changes can affect the stability of soil aggregates and splash erosion as the first stage of soil erosion. Therefore, investigating the effect of fire on soil erosion can lead to a better understanding of post-fire processes in ecosystems. Accordingly, the present study was planned with the aim of investigating the effect of fire on soil aggregates stability and splash erosion components in laboratory conditions on the rangeland soil in Kajur watershed located in the north of Iran. 

    Materials and methods

    The corresponding experiments were done in three control plots and 12 plots covered with dry residues of rangeland species with four densities (250, 500, 750 and 1000 g m-2) based on the mass of plant residue per unit area and cpnsequently with four different fire intensities in three replications. Then, splash cups were placed on the soil surface and rainfall with an intensity of 60 mm h-1 and a duration of 30 minutes was simulated, and the splash erosion components including upward, downward, total and net splash were measured. The soil aggregate stability was also investigated by comparing the mean weighted diameter of the soil aggregates before and after the rainfall simulation in all plots. 

    Results and discussion

    The results showed that the effect of fire treatment on reducing total and net splash variables and increasing soil aggregate stability was significant at 95% and 99% confidence levels, respectively. With the increase in the intensity of the fire treatment, in general, the trend of changes in soil aggregate stability and splash components was increasing and decreasing, respectively. The fire treatment with an intensity of 250 g m-2 of the dry residues of the rangeland species reduced total and net splash by 35 and 44%, respectively, while the treatment of fire with the intensities of 500, 750 and 1000 g m-2 of the dry residues of the rangeland species reduced total and net splash more than 95%. Although the soil aggregate stability increased significantly with increasing the intensity of the fire treatment, the reduction of the total and net splash in the fire treatments with an amount of >500 g m-2 of the dry residues of the rangeland species was no longer significant. The significant participation of small particles of the soil surface without aggregation in the splash changed the intensity of the effect of fire treatment. The percentage of reduction of total and net splash due to the fire treatment with different intensities was not the same, which shows that the splash in the upstream and downstream directions did not decrease in the same proportion. The soil aggregate diameter from the control treatment to fire treatments with low to high intensities had a decreasing trend, generally. 

    Conclusions

    According to the results of the present research and the importance and recognition of the effect of fire on soil stability, the effect of fire treatment on soil stability should be done in soils with different textures and organic matter contents, especially considering the fire treatment with lower and higher intensities and shorter and longer dutations. It is suggested that the use of suitable tools to measure soil surface temperature during fire treatments should also be considered in future studies.

    Keywords: aggregate diameter, Fire Management, hydrophobicity, Rain Erosion, Soil conservation
  • Saeed Choopani, Payman Rezaee *, Mohammad Reza Gharibreza Pages 201-223
    Introduction

    Rivers are highly variable systems and one of the most important water ecosystems that play an important role in the life of humans and other living beings and are easily affected by pollution. (Maanan et al., 2015). The concentration of heavy metals in sediments is generally several times that of water bodies, and heavy metals are not destroyed and decomposed during natural processes, therefore, heavy metals can be stored in sediments and remain there for a long time. For this reason, surface sediments are one of the main reservoirs of heavy metals and other pollutants (Islam et al., 2016). The Karoun River is not immune from these pollutions and many wastes from metal, petrochemical and oil, cellulose and food industries, domestic and hospital sewage and agriculture are discharged into this water environment. On the other hand, this river supplies water for these industries and is a source of drinking water for cities such as Ahvaz, Khorramshahr and Abadan. The fishes of this great river are one of the main sources of nutrition for the people of the region, as a result of the presence of pollutants, especially potentially fertilizing elements in Karoun, it can cause pollution of sediment, water and food and affect the life cycle of this great river. damage (Rastmanesh et al. 2015). Considering the quantitative extent and diversity of human activities in the Khuzestan plain and the entry of all kinds of effluents and sewage into the Karoun River, investigating the pollution, pollutants and risk levels is an inevitable necessity. Therefore, this research aims to determine the level of enrichment of elements, to determine the ecological risk and dangerousness of pollution in comparison with the quality standards of sediments in the Karoun river in the Weis basin to the beginning of Ahvaz city using geochemical data and statistical analysis. It was done by XLSTAT2018 software. 

    Materials and methods

    In order to evaluate the pollution of the sediments of the Karoun River bed, 22 samples were taken with a boat from a depth of 0-10 cm and based on common methods in sedimentary geology Tucker (1988) and Arzani (1997) of sediments was harvested. Then, the samples were prepared in the water and soil laboratory of the Soil Conservation and Watershed Research Institute for the granulation test and determination of the concentration of toxic metal elements. In order to investigate the state of sediment pollution, the obtained concentrations have been compared with the standard values of ISQGs, severe effect level (SEL), probable effect level (PEL) and global base values. 

    Results and discussion

    According to the results obtained from the grading, the sediments of the river bed in most of the stations have a granular texture and are of the type of mud, silty sand and sandy mud. These sediments have an average of 0.62% organic matter in terms of organic matter. The results of the pollution level also showed that the concentration of toxic elements As, Cr and Ni have values beyond the standard values of ISQGs and PEL. Based on the comparison between sediment quality criteria and standards, Karun River in the studied area has clean sediments from the point of view of Cd and Pb elements. The results of calculation of enrichment factor showed that Zn element has moderate to significant enrichment. The enrichment of Cu, Ni and Cr was in the range of moderate pollution. The semi-metal As is in the range of low to medium enrichment and the two elements Cd and Pb have low enrichment. The average enrichment of elements is Zn>Ni>Cu>Cr>As>Pb>Cd. Finally, the results obtained from the risk index showed that the values of the risk index for all samples are in the low risk range (RI<150). The statistical analysis of the samples showed that there is a significant positive relationship between Cr, Ni, Cu and AS with clay. So clay particles are the main carriers of Cr, Ni, Cu and AS elements. A high correlation coefficient between elements indicates a common source, mutual dependence, and the same behavior during transportation. 

    Conclusion

    The current research leads to sufficient understanding of the geochemical situation and any change from natural conditions and revealing the local and thematic enrichment of pollution levels for aquatic animals and users, especially in the field of agriculture and food cycle in the Karun River in the Vays basin to the city of Ahvaz. has been The results of the enrichment factor showed low to high pollution for selected elements. The potential ecological risk values of all selected elements except As in sample 21 are in the low risk range, and AS in sample number 21  is in the medium risk range . The risk index values for all samples are in the low risk range . Based on the comparison of sediment quality criteria with the standards, Karoun River has clean sediments from the point of view of Cd and Pb elements in the studied period. So that 100 percent of the samples have a concentration lower than ISQG. Cr with 27% and Ni with 100% has a concentration beyond the PEL pollution level and all the values obtained for Cr and Ni elements have a concentration beyond the minimum concentration of the ISQG pollution level. In this way, there is a possibility of poisoning for aquatic animals and water exploitation by the toxic elements Ni and Cr. Comparing the concentration of elements with the standards showed that in stations number seven (subordinate to Mahi Shiban), 21 (east coast of KianPars) and 10 (Kouresh sewage), Cr and Ni elements have concentrations beyond the PEL pollution level and more As. It is from the minimum level of ISQG and the most polluted stations are in the study period. So, the maximum enrichment of Cr and As has also happened in station number seven. Element clustering analysis showed that organic materials are the main carriers of Cu and Zn elements and clay particles are the main carriers of Ni and Cr elements. Also, in the case of Cu and As elements, clay particles play the main role. But the toxic metal Pb has not shown any significant relationship with other elements as well as organic materials and clay particles. So Pb element has a different origin than Cu, Zn, Cr, Ni and As elements. The results of principal component analysis, while confirming the correlation coefficient and cluster analysis, showed that Cu, Zn, Cr, Ni, and As are of anthropogenic origin, and Pb and Cd are of terrestrial origin. This study has an important contribution in determining the origin, pollution and ecological risk of potential fertilizing elements and can help in identifying pollutant sources and pollutant control.

    Keywords: Clustering Analysis, Erichement Factor, Principal component analysis, Sediment quality, Toxic elements
  • Ramtin Sobhkhiz Foumani, Alireza Mardookhpour *, Mohammadreza Fallah Ghavidel Pages 224-241
    Introduction

    Today, the estimation of the rainfall resulting from rainfall, especially in small basins with no statistics, is one of the main activities among hydrologists, and the estimation of the volume of runoff resulting from rainfall and the application of surface water collection and containment methods, both in terms of water supply And it is very important in terms of flood prevention. In this research, by using the simulation of the conversion of rainfall to floods in a long statistical period of about 20 years between January 23, 2000 and September 23, 2021 in the Astana-Kochsafhan catchment area with HEC-HMS software, one of the main objectives of the selection effect The type of flow conversion hydrographs was checked on the amount of calculation error of the closed boundary flood. The main goal of this research was to investigate the importance of the dimensionless Muskingum coefficients in developing a flood distribution model in a computer simulator. 

    Materials and methods

    For do this research, two types of models were used in extracting the flow hydrograph. The first model continued by using the integration of the general set of sub-basins until the stage where only 5 general sub-basins or 4 sub-basins in the upstream of the catchment area leading to the outlet of the range continued. The process of removing the sub-basins was done by combining the area and other physiographic parameters in the geographic information system environment and using the HEC_GeoHMS extension. 

    Results and discussion

    In addition to the principle of trending, by analyzing the results, it was found that each of the surface current conversion methods under known and more widely used titles have limitations, weaknesses and strengths that can be The title of local regressions was also considered for this transformation, the SCS method as the most well-known method, due to its lower limitation in models with local conventional scale in the limits of third-order watersheds, showed that the error of the obtained data It has been less than other cases. This amount of error was predictable in itself. Clark's method, which has a more structured approach, like Schneider's calculation method, calculates the error in its general form, as well as in the maximum values, moment of occurrence, volume, etc. slow In particular, Schneider's method is designed for large domains in its default. In this study, unlike the SCS method, in which the Nash function error number is 0.540 and the RMSE is 0.7, as well as the deviation percentage is 28.01, for the Clark method, the Nash function is 533. 0 and RMSE is 0.7 and the deviation percentage is 29.71. This calculation also confirms from the point of view of error measurement that one of the best criteria for observing the difference cannot be RMSE. In the model The detailed analysis of the trending effect, the error of 0.537 in the Nash function is very close to the figure calculated in the similar case (initial aggregated model). However, only this error measurement should not lead to the opinion that the creation of more detailed models cannot improve or destroy the structure of its numerical code. Because although the differences in measurement errors can be ignored in a certain way, the total amount of flow in the aggregated model was equal to 19672395 cubic meters. While the same parameter in the partial model has a difference of 277655 cubic meters. 

    Conclusion

    In general, separation of basic discharge with advanced methods such as WHAT cannot necessarily help to increase the correlation between observational data in a continuous model. On the other hand, calculating the discharges that leave the hydrographic network under the heading of deviation from the hydrographic network in the process of flood flows is the basic condition for reducing the model error, regardless of the type of hydrograph selected in the model.

    Keywords: Correlation, HEC-HMS software, Hydrographic network, Nash function, SCS method
  • Aref Rasouli, Ghorban Vahabzadeh Kebria *, Sayed Ramazan Musavi, Sayed Hussein Roshun Pages 242-263
    Introduction

    Income-generating industrial tourism is economically viable, with social and cultural exchange, and at the same time contains the least environmental pollution. Geotourism was first used in the early 1990s to study a special place containing obvious geological and geomorphological phenomena. Today, the development of tourism around the world has attracted a lot of attention because tourism has become an industry that brings many benefits to both the host and the visitor. This industry has become the main source of income, employment, private sector growth and infrastructure development in many countries. The purpose of this study is to investigate the capabilities and capabilities of geotourism in Khatirkuh region located in Savadkuh city of Mazandaran province using the combined SWOT-ANP and QSPM analysis. 

    Materials and methods

    In terms of the work steps, this research is descriptive-analytical. The method of data collection was library and survey type field studies (interviews and questionnaires) and the theoretical framework was also done using documentary method. In order to carry out the research, a questionnaire containing 83 questions was divided into four parts: economic, social, environmental and ecological and the ability of geotourism, and some questions related to suggestions and solutions are given at the end of the questionnaire. The designed questionnaire, after its reliability and validity test, was given to 71 local people, employees, experts and students, and each of the questions in the questionnaire were designed as four options based on a Likert scale. Then, using SWOT model, the strengths, weaknesses, threats and opportunities of the region in the field of geotourism were identified and prioritized and prioritized using the network analysis process method. Finally, geotourism development strategies were identified using SWOT-ANP. 

    Results and discussion

    The results showed that the total weighted scores of strengths (S) and weaknesses (W) were 2.881 and 2.549, respectively, and the total weighted scores of opportunities (O) and threats (T) were 2.922 and 2.39, respectively. Given that the total SO scores are higher than the WT, an appropriate strategy for geotourism development planning in the region would be an aggressive strategy. Also, based on the results of quantitative strategic planning method (QSPM), the prioritization of these strategies with total points of 29.283, 28.350, 27.744, 26.877 and 26.534 respectively include ST6, SO1, SO7, WO2 and WO1 strategies. Financial resources for developing the region's tourism infrastructure, investing in infrastructure, creating new jobs for indigenous peoples, investing well in cultural sectors, and educating indigenous peoples to connect with tourists were identified more than other strategies. 

    Conclusion

    Considering the priority of the proposed strategies for the region, it can be said that for the sustainable development of geotourism, incentives should be considered for the private sector of Khatirkoh region, because private investors are looking for more income by entering this industry, and this is their issue. makes it necessary to provide appropriate services. Unfortunately, there is not much incentive for the participation of the private sector in the tourism industry, especially in the field of geotourism in Iran and naturally in the Khatir-Kuh region. If the problems caused by not handing over to the private sector and infrastructure facilities are solved, we will witness a more sustainable development in the region.

    Keywords: Mazandaran province, planning, questionnaire, Strategy, tourism
  • Parisa Fattah, Khosrow Hoseini *, Seyed Ali Asghar Hashemi Pages 264-280
    Introduction

    Soil is one of the most important natural resources of any country, which plays a key role in food security, self-sufficiency in food production, national economy, and sustainable agriculture. Soil erosion is one of the most obvious factors of soil loss, and rain erosion is one of the most important forms of erosion. Therefore, the knowledge of the processes governing soil erosion and sediment transport is very important in water and soil resources management, as well as, the development of soil erosion models to achieve sustainable development is of great importance. Previous research has shown that rainfall patterns are one of the factors influencing rain erosion. Vegetation also reduces soil erosion by protecting the soil against the effects of raindrops and runoff. Rain erosion is especially important in arid and semi-arid areas due to the lack of vegetation and low initial soil moisture. This research was conducted, regarding the effect of rainfall patterns on rain erosion, by investigating the rainfall pattern and vegetation changes over 25 years in Ebrahim Abad and Royan watersheds situated in Semnan City. 

    Materials and methods

    First, the physical characteristics of the watersheds were obtained; using ArcGIS software, and the precipitation information was extracted from the rain gauge sheets with an accuracy of 10 minutes. To compare the rainfall for different amounts of precipitation, the dimensionless cumulative rainfall curve of each event was obtained. The time of each rainfall was divided into 10 parts and the percentage of rainfall was determined for each part. The rainfall curve was divided into 4 quartiles (1st, 2nd, 3rd, and 4th quartiles) depending on the occurrence of the maximum precipitation. According to the information on the sediment layers in check dams located at the outlet of each watershed and the precipitation data, the storm-related to each sediment layer was determined and the effect of the storm pattern on the sediment pattern was investigated. To check the similarity of precipitation and sedimentation patterns in check dams, the average difference in precipitation and sedimentation in each time step and standard deviation changes were used. Considering the dynamic changes of vegetation compared to other characteristics of the watershed, remote sensing data were used to investigate the changes in vegetation and its area. Due to the effective performance and high accuracy of NDVI index and landsat satellite images in dry areas, Google Earth Engine system was used to estimate vegetation cover, manage and recall the satellite images. Then, the influence of watershed characteristics such as slope, area, soil type, shape factor, and vegetation cover on watershed sedimentation was investigated. 

    Results and discussion

    The average similarities in precipitation and sediment pattern in Ebrahim Abad and Royan watersheds were 48.2 and 46.1%, respectively. Also, the percentage of coarse-grained sediments augments by increasing the precipitation quarter number, during each storm event, which shows the important role of the rainfall pattern on the sedimentation pattern in each watershed. The average monthly vegetation cover (obtained from Landsat images) in Ebrahim Abad and Royan watersheds during the mentioned period was 5.15 and 4.99%, respectively, which is less estimated than reported by previous research. In this research, a threshold limit of 0.1 has been used for the NDVI index, in which very weak vegetation has been omitted.

    Conclusion

    In both watersheds, in more than 51% of cases, by increasing vegetation cover in each storm event, the thickness of the corresponding sediment layer augments, which shows the effect of vegetation cover on the erosion and sedimentation of the watersheds.

    Keywords: erosion, Landsat, NDVI, Rainfall changes, Small watersheds
  • Ahmad Molaahmadi, Marzieh Rezai *, Mansoureh Shamili Pages 281-296
    Introduction

    Proper watershed management is based on ecological principles, and understanding the ecological process is the main prerequisite for natural resource planning. The watersheds adjacent to the Oman Sea and the Persian Gulf have special conditions compared to other watersheds in the country, such that these watersheds have many salt domes. These geomorphological facies affect the quality of underground water in the areas and require special management techniques. Among the ecological factors, soil is one of the factors that play an important and influential role in the distribution and density of vegetation. The strong correlation and close relationship between vegetation and soil are such that a change in the status of each will have a very strong impact on other ecosystem functions. The present study was conducted to investigate the changes in plant communities and the role of soil factors on these communities in these Gulf and Omani vegetation areas in Bastak city of Hormozgan. 

    Materials and methods

    For this purpose, after determining the desired area, using Google Earth satellite images and ground control, typing was performed and then sampling was done in each type on three transects of 1000 meters with a plot of 4 square meters with a suitable distance. In each plot, canopy percentage, density, height, and two diameters perpendicular to each other of dominant plants were measured. To study the soil, 9 profiles were dug in each type and sampled from two depths of 0 to 45 and 45 to 90 cm and transferred to the laboratory. Statistical analysis was performed by SPSS software and a comparison of means by Duncan method in a randomized complete block design. 

    Results and discussion

    The results show that during the 20 years of 1379-1399, all land uses have undergone drastic changes. In this period, pastures have decreased by 18.32%, of which 83.50% belong to pastures, 9.85% to saline and barren lands, 0.70% to urban-man-made areas, and 5.95% to agricultural lands. The results of the correlation coefficient analysis indicate that the vegetation parameter was electrically correlated with the amount of sodium at 95% statistical level. The height of plant species is related to the percentage of saturated moisture and the percentage of silt in the first and second depths. Showed a negative correlation with soil acidity at both depths with a negative approach at 95% level. 

    Conclusion

    Soil salinization and its development in dry and semi-arid fragile watersheds is one of the environmental hazards that has received attention in recent years. Faramarzan city of Bastak is one of the areas that have arid and semi-arid environmental conditions and one of the environmental hazards of this watershed is salinization and salinization of lands. In summary, it can be stated that the trans-border area of Bastak is limited by the salt marshlands of Hormozgan in the high areas with salt domes and in the lower areas with the salty river. The type of plant species in the plant types in this salt marsh was different according to the salinity center, and this difference is the result of the soil charact.

    Keywords: Jenah Bastak, management, Plant types, Salts, soil
  • Mohammad Jafar Soltani, Baharak Motamedvaziri *, Aliakbar Noroozi, Hassan Ahmadi, Jamal Mosaffaei Pages 297-313
    Introduction

    Dust event is one of the natural events that occur widely in the world, especially in dry areas. One of the main and effective factors in the occurrence of this phenomenon is the geographical location and climatic conditions of the regions affected by this phenomenon. The purpose of this research is to analyze the cause-and-effect relationships of dust events in Hendijan region with the approach of the Driver-Pressure-Situation-Effect-Response (DPSIR) framework. 

    Materials and methods

    The DPSIR process is an analysis based on the "cause-disability" relationship of factors for policy-making and management planning. The DPSIR framework is a systems thinking framework that assumes cause-and-effect relationships between environmental and socio-economic systems. This conceptual framework uses a cycle of causes and results for the proper integration of basic economic, social and environmental data and information, specifies the relationship between environmental processes and human factors, and also leads to an understanding of the relationship between policy levels and environmental studies. The trend of each component of DPSIR was also evaluated by applying quantitative criteria for the time period of 2007-2019. 

    Results and discussion

    The results of the research showed that the total index of all DPSIR components has an upward trend for the studied period. The slope of the trend related to D, P, S, I and R components was equal to 0.06, 0.03, 0.02, 0.05 and 0.02, respectively. Although some responses were made to reduce the influence of others. The components of DPSIR have been adopted to improve the dust situation, but the research results and the process of changes showed that they were not sufficient and integrated. In this research, a variety of answers related to the components of the driving force, pressure, situation, and effects were identified. The results showed that dust concentration and dusty days in the region increased during the study period and more attention was paid to reactive responses and less focus on preventive responses. Also, paying attention to the response of increasing the efficiency of irrigation due to the high correlation between the state of dust concentration and pressure factors such as the amount of rainfall, soil moisture, and exploitation of water resources in the research area, special attention to the development of water extraction systems as one of the most important responses. Management issues due to the existence of negative and high correlation with the dust situation during the years of research, adequate and sustainable supply of water resources by reducing and minimizing the diversion dams downstream of the Kowsar and Ask dams due to the increase in dust concentration with the increase of flood diversion operations and construction Reservoir and diversion dams since 2009, Considering the water rights of wetlands in the region with the aim of preventing wetlands from drying up and creating a dust center, especially in the west of Hendijan city, and carefully choosing the appropriate plant species, as well as carrying out desertification operations (planting saplings, mulching, building windbreaks). With the ecological conditions of the region, due to the negative correlation between the desertification operation and the reduction of dust concentration since 2014, it can help to improve the dust situation in the research area. 

    Conclusion

    In this regard, it is recommended to respond to driving forces (D) and pressures (P) so that while improving the conditions and adverse effects caused by it, the drivers and pressures that create the current situation can also be controlled. Based on this, the incomplete implementation of the answers is another reason for not achieving management goals and making the situation and the number of dusty days more unfavorable. It is also suggested to implement the integrated watershed management program in Hendijan city through the development of a joint water, agriculture, and natural resources program upstream of the watershed in order to clarify the effective measures of the water production, distribution, and consumption chain in the upstream lands.

    Keywords: Cause, effect analysis, DPSIR framework, Hierarchical analysis process, Integrated Watershed Management, Trend change
  • Mehdi Vafakhah *, Mostafa Zabihi Silabi, Sedigheh Modarresi Tabatabaei, Hossein Sarvi Sadrabad, Arezoo Shafiei Bafti, Negin Ghaderi Dehkordi, Mohammadreza Riahi, Seid Saeid Ghiasi Pages 314-327
    Introduction

    Investigating the climatic condition over watersheds has a decisive role in water resource management planning. Meanwhile, changes in temperature and precipitation have a great effect on the discharge of rivers, soil erosion, and fluctuations in the level of ground water, and the occurrence of floods. It is very necessary to carry out research related to climate change in order to prepare as much as possible to deal with the harmful costs caused by this change. The review of the studies conducted in Iran also shows that the scale of the study is in most cases at the local level and the study of the mean annual discharge trend and its magnitude has not been studied especially over Iran country. Therefore, the current research was planned with the aim of determining the mean annual discharge trend and magnitude over Iran. 

    Materials and methods

    In the present study, the trend of mean annual discharge in Iran was determined by considering the effect of dams using Mann-Kendall and Sen’s slope methods. First, the statistics of all the hydrometric stations located in the Iran six major drainage watersheds were obtained from Iran Water Resources Management Company. Finally, 139 hydrometric stations with a statistical period of 17 to 65 years were selected in this study. The statistics of these stations were compared with the data available in nearby stations and suspicious values were also controlled. The homogeneity of the data and reconstructing the missing data was carried out using the run test and linear regression through the station with the highest correlation coefficient for each station with incomplete station, respectively. In the next step, non-parametric Mann-Kendall and Sen’s slope estimator tests were carried out within XLSTAT software in order to evaluate the trend and its magnitude analyses. After determining the trend of the study hydrometric stations, the spatial distribution map of the mean annual discharge trend in Iran six major drainage watersheds were prepared within Arc/GIS 10.2 software.  

    Results and discussion

    The results showed that 14 hydrometric stations were affected by the dam. However, in the hydrometric stations without dam, 84, six and 35 hydrometric stations have a decreasing trend (60%), an increasing trend (5%), and no trend at the 95% confidence level, respectively. Examining the trend of the time series of mean annual discharge in each of Iran six major drainage watersheds also showed that 80% of the study stations in the Persian Gulf and Oman Sea watershed have a decreasing trend, while no trend were detected in 20%, 10% and 9% of the total study stations in the Caspian Sea, the Central Plateau, and the Persian Gulf and Oman Sea watersheds, respectively as well as all the stations of the eastern watershed (Hammon). In the meantime, all study hydrometric stations in Urmia Lake and Sarakhs watersheds and 68% of the study hydrometric stations in the Caspian Sea watershed have a decreasing trend. 

    Conclusion

    The results obtained from this research showed that the decreasing trend was detected in most of the hydrometric stations (84 hydrometric stations). Therefore, the decreasing trend of hydrometric stations in Iran can be related to the decrease in rainfall, increase in temperature and the emergence of excruciating droughts caused by climate changes and also human interference, including the excessive increase in the construction of dams and the change of unprincipled land use. However, one of the limitations of the current research is not taking into account climate changes and land use changes and determining the contribution of each of the mentioned factors in the decreasing and increasing trend of the mentioned stations. The results of the present research can be very useful and important for water planners and politicians in order to manage water resources.

    Keywords: Flow discharge, Mann-Kendall, Nonparametric test, runoff, Sen’s Slope Estimator