فهرست مطالب

مهندسی و مدیریت آبخیز - سال سوم شماره 3 (پاییز 1390)

مجله مهندسی و مدیریت آبخیز
سال سوم شماره 3 (پاییز 1390)

  • تاریخ انتشار: 1390/08/30
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمد مهدی فتاحی*، حمیدرضا جاویدکیا صفحه 131
    یکی از انواع فرسایش آبی، فرسایش خندقی است که افزون بر پی آمدهای ناشی از فرسایش، موجب عدم امکان بهره برداری از اراضی به ویژه در اراضی زراعی می شود. این تحقیق با هدف شناسایی مناطق دارای فرسایش خندقی و ویژگی های آن ها در مناطق خشک انجام شد. بدین منظور ابتدا با استفاده از اطلاعات و نقشه های موجود، عکس های هوایی و تصاویر ماهواره ای، مناطق دارای فرسایش خندقی در منطقه خشک و بیابانی قم شناسایی گردید. با استفاده از نقشه طبقه بندی اقلیم به روش دومارتن گسترده، از هر اقلیم، دو منطقه انتخاب گردید. از هر منطقه یک خندق معرف و دو تکرار انتخاب و اندازه گیری ویژگی های شکل شناسی و برداشت نمونه خاک و آزمایشات مربوطه بر روی آن ها اجرا گردید. در نهایت با توجه به ویژگی های مهم در بین خندق های مناطق مختلف از قبیل اقلیم و شکل پلان، اقدام به طبقه بندی مناطق خندقی بر اساس آنالیز خوشه ایو تهیه نقشه رقومی پراکنش آن ها در استان گردید. بر اساس نتایج به دست آمده، شش منطقه دارای فرسایش خندقی با مساحتی بالغ بر 3/7437 هکتار با سه اقلیم مختلف شناسایی گردید که در این میان سه منطقه با اقلیم های خشک بیابانی معتدل (منطقه قشلاق البرز و نیزار) و نیمه خشک گرم (منطقه راهجرد) دارای وسعتی بیش از 500 هکتار بودند. این مناطق که بر اساس آنالیز خوشه ایدر دو طبقه قرار می گیرند (یک طبقه در اقلیم خشک بیابانی معتدل و یک طبقه در اقلیم نیمه خشک گرم)، همگی دارای خندق هایی از نوع جانبی بوده که در کنار زهکش طبیعی منطقه تشکیل شده اند و از نظر تکاملی جزء خندق های ناپیوسته شناخته می شوند. بافت خاک سطحی در مناطق خندقی استان معمولا لومی شنی و بعضا لومی و لومی سیلتی بوده و خاک تحتانی نیز عمدتا دارای بافت لومی شنی و لومی سیلتی می باشد. از عوامل عمده مورفوکلیمایی در تشکیل خندق های منطقه خشک و بیابانی قم می توان به حساسیت زیاد اراضی به فرسایش، وقوع سیل و باران های شدید در گذشته و هم چنین وجود املاح زیاد در برخی مناطق اشاره نمود.
    کلیدواژگان: تصاویر ماهواره ای، طبقه بندی، عکس هوایی، فرسایش آبی، مناطق بیابانی
  • مجتبی صانعی صفحه 140
    آب شکن ها سازه هایی هستند که معمولا در حفاظت دیواره خارجی قوس ها و طرح های اصلاح مسیر رودخانه، به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله مسائل مهم در طراحی آب شکن ها، پدیده آب شستگی موضعی دماغه آن ها است که به علت تنگ شدگی مقطع جریان و وجود گردابه های قوی به وجود می آید. در این تحقیق بررسی آزمایشگاهی تاثیر طول و زاویه قرارگیری آب شکن فرعی در بالادست آب شکن اصلی، در کاهش فرسایش در دماغه اولین آب شکن انجام می گیرد. برای این منظور از یک آب شکن کوتاه تر (فرعی) در بالادست اولین آب شکن استفاده می شود که به دو صورت عمود بر جریان و زاویه دار نسبت به جریان قرار می گیرد. در این مقاله عوامل بی بعد، نسبت تنگ شدگی 3/0 و 35/0 و 4/0 و 45/0L/B=، (L طول آب شکن اصلی و B عرض کانال) نسبت طول آب شکن فرعی به طول آب شکن اصلی 5/0 و 6/0 و 7/0L’/L=، (L’ طول آب شکن فرعی) و x فاصله بین آب شکن اصلی با فرعی 5/2 و 2 و 5/1و 1 و 5/0x/L= و d1 بیشینه عمق فرسایش در دماغه آب شکن اصلی بدون کاربرد آب شکن فرعی برای نسبت تنگ شدگی های مختلف مورد مطالعه قرار گرفته اند. نتایج بر اساس برازش رگرسیونی بر داده های آزمایشگاهی به صورت رابطه ای برای تخمین میزان کاهش آبشستگی دماغه اولین آب شکن، نسبت به دو حالت بدون آب شکن فرعی و با آن ارائه شده است.
    کلیدواژگان: حفاظت دیواره، طراحی، دماغه، رگرسیون، مدل آزمایشگاهی
  • جمال مصفایی*، مجید اونق صفحه 149
    زمین لغزش را می توان حرکت توده ای مواد دامنه ای تحت تاثیر نیروی ثقل و عوامل محرکی مانند زمین لرزه، سیل و باران های سیل آسا تعریف نمود. این پدیده یکی از خطرات طبیعی است که همه ساله خسارات جانی و مالی فراوانی را در مناطق کوهستانی، پرباران و لرزه خیز به هم راه دارد. با پهنه بندی خطر وقوع زمین لغزش می توان مناطق حساس و دارای پتانسیل خطر بالای لغزش را شناسایی نمود و با ارائه راه حل ها، روش های کنترل و مدیریت مناسب تا حدی از وقوع زمین لغزش ها جلوگیری و یا از خسارات ناشی از وقوع آن ها کاست. در این تحقیق، پتانسیل خطر زمین لغزش در حوضه الموت رود با استفاده از مدل آماری معادله همبستگی چندمتغیره مورد ارزیابی و پهنه بندی قرار گرفت. بدین منظور ابتدا نقشه پراکنش زمین لغزش حوضه الموت رود با تفسیر استریوسکوپی عکس های هوایی و بازدیدهای میدانی تهیه شد. سپس با مرور منابع، عواملی را که می توانند در زمین لغزش موثر باشند، استخراج و از بین آن ها هشت عامل زمین شناسی، شیب، جهت، ارتفاع، فاصله از گسل، کاربری زمین، میزان بارش و شتاب زمین لرزه به عنوان عوامل موثر زمین لغزش در حوضه الموت انتخاب گردید. برای وزن دهی عددی به طبقات کیفی عوامل سنگ شناسی، کاربری زمین و جهت شیب، از تکنیک سلسله مراتبی و مقایسات زوجی استفاده شد. از تلفیق نقشه های هشت عامل کلیدی زمین لغزش در حوضه الموت نقشه واحدهای کاری تهیه و با قطع دادن این نقشه با نقشه پراکنش زمین لغزش، طبقات هر یک از عوامل در هر زمین لغزش مشخص و با میانگین گیری وزنی آن ها، تاثیر هر یک از عوامل هشت گانه در هر زمین لغزش مشخص گردید. بدین ترتیب 84 مشاهده جهت تحلیل آماری زمین لغزش ها فراهم شد. نتایج نشان داد که پنج عامل سنگ شناسی، میزان شیب، طبقات ارتفاعی، فاصله از گسل و کاربری اراضی ارتباط معنی داری را با زمین لغزش های حوضه دارند که ضریب تعیین بین این عوامل به عنوان متغیرهای مستقل و لگاریتم مساحت لغزش به عنوان متغیر وابسته، 7/60 درصد بوده است. نقشه پهنه بندی خطر زمین لغزش با رابطه مذکور در شش طبقه تهیه گردید که طبقه دو با 85/24 درصد دارای بیش ترین سطح و طبقه شش با 14/0 درصد کم ترین سطح منطقه را به خود اختصاص داده اند. هم چنین جهت مقایسه تفاوت فراوانی و میزان تفکیک طبقات خطر از آزمون کای اسکوئر استفاده شد و نتایج نشان داد که مدل مورد بررسی تفکیک مناسبی را از طبقات خطر زمین لغزش (p<0.01) ارائه می کند.
    کلیدواژگان: پهنه بندی، حرکت توده ای، چندمتغیره، نرخ طبقات، همبستگی
  • مرتضی دهقانی*، علی کرمی خانیکی، سیدحمیدرضا صادقی صفحه 159
    یکی از اهداف مهم مطالعات هیدرولوژی، پیش بینی کمی فرآیند بارش-رواناب و انتقال آن به نقطه خروجی و در نهایت تعیین میزان دبی خروجی حوزه است. هدف تحقیق حاضر بررسی دقت، صحت و اعتبار روش های زمان-سطح و هیدروگراف واحد لحظه ای کلارک در برآورد هیدروگراف سیلاب از نظر شکل، دبی اوج، زمان تا اوج، زمان پایه و حجم هیدروگراف در هر رگبار با شدت و مدت معین است. برای این منظور ابتدا با استفاده از نرم افزار R2Vنقشه توپوگرافی حوزه آبخیز بازفت رقومی گردید. سپس با نرم افزار ILWIS نقشه DEM، خطوط هم زمان تمرکز و مرکز ثقل حوزه به دست آمد. با داده های باران نگار و انتخاب رگبار مناسب، هیدروگراف سیل مربوط به شش رگبار انتخابی با روش های زمان-سطح و هیدروگراف واحد لحظه ای کلارک برآورد و نتایج با هیدروگراف ثبت شده در انتهای حوزه مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج این بررسی نشان می دهد که اگر چه نتایج هر دو روش برای محاسبه هیدروگراف خروجی با خطا همراه است، ولی در مجموع می توان گفت که روش کلارک نتایج بهتری نسبت به روش زمان-سطح ارائه می کند. به طوری که میزان خطای نسبی در اوج سیلاب برای روش کلارک و روش زمان-سطح به ترتیب 3/23 و 8/32 درصد است.
    کلیدواژگان: باران نگار، بارش، رواناب، برآورد سیل، حوزه آبخیز بازفت، هیدرولوژی
  • محمد شعبانی* صفحه 168
    انرژی فرسایندگی باران یکی از عوامل موثر در ایجاد فرسایش بارانی است که در مبحث فرسایش آبی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. تهیه نقشه پهنه بندی فرسایندگی باران و آگاهی از میزان تغییرات آن، نقش مهمی در تهیه طرح های حفاظت خاک، کنترل فرسایش و مدیریت اراضی یک منطقه ایفا می کند. هدف از انجام این تحقیق، ارزیابی روش های زمین آمار در تهیه نقشه فرسایندگی باران در استان فارس و پهنه بندی منطقه از نظر شدت فرسایندگی باران است. در این تحقیق، پس از جمع آوری آمار بارندگی 92 ایستگاه هواشناسی با طول دوره آماری 20 ساله و با پراکنش مناسب در سطح استان، فرسایندگی باران با استفاده از شاخص فورنیه اصلاح شده برای کلیه ایستگاه ها محاسبه و سپس به منظور تعمیم داده های نقطه ای به اطلاعات ناحیه ای برای تهیه نقشه فرسایندگی باران، از روش های مختلف میان یابی شامل کریجینگ معمولی (OK)، کریجینگ ساده (SK) و روش های معین مانند عکس فاصله (IDW)، تابع شعاعی (RBF)، تخمین گر موضعی (LPI) و تخمین گر عام (GPI) استفاده شد. نتایج بر اساس معیارهای R بالاتر و MAE و RMSE پایین تر نشان داد که از بین روش های مختلف میان یابی، روش کریجینگ معمولی (OK) به دلیل بالاتر بودن مقدار R و پائین تر بودن مقادیر RMSE و MAE (871/0=R، 09/13=MAE و 523/18=RMSE)، نسبت به سایر روش های میان یابی دیگر برتری داشته، در نتیجه به عنوان روش مناسب در تهیه نقشه فرسایندگی باران در استان فارس انتخاب شد. نتایج به دست آمده موید برتری روش های زمین آماری کریجینگ نسبت به روش های معین است. علاوه بر این نتایج نشان داد که 24/0 درصد از کل سطح استان دارای فرسایندگی ناچیز، 06/27 درصد دارای فرسایندگی کم، 62/43 درصد دارای فرسایندگی متوسط، 48/14 درصد دارای فرسایندگی زیاد و 60/14 درصد دارای فرسایندگی خیلی زیاد است.
    کلیدواژگان: تخمین گر موضعی، روش های معین، شاخص فورنیه اصلاح شده، کریجینگ، کوکریجینگ
  • حسین ایزانلو*، مهدی وفاخواه صفحه 177
    برآورد سیل با دوره بازگشت معین، برای طراحی سازه های هیدرولیکی، تثبیت سواحل رودخانه، پروژه های آبخیزداری و پهنه بندی سیل یکی از عناصر مهم محسوب می شود. حوزه آبخیز کوشک آباد یکی از زیرحوضه های اصلی حوضه کشف رود در شمال شرق ایران، با مساحت 45/87 کیلومترمربع در 11 کیلومتری مشهد، به لحاظ داشتن شرایط خاص اقلیمی و توپوگرافی همواره در معرض وقوع سیلاب های مخرب و خسارت های ناشی از آن است. در این تحقیق، برای برآورد دبی بیشینه سیلاب حوضه از سه روش مدل هیدرولوژیکی بارش–رواناب HEC-HMS، تحلیل فراوانی سیلاب و معادله های تجربی کریگر، دیکن و فانینگ استفاده شده است. روش درصد خطای نسبی دبی پیک سیل نیز، برای مقایسه برآوردی دبی بیشینه سیل مربوط به روش های مزبور به کارگرفته شده است. در روش تحلیل فراوانی سیلاب به دلیل این که ایستگاه های هیدرومتری منطقه (حوضه کشف رود)، فاصله زیادی از نظر مکانی با حوضه مورد مطالعه داشته، بعضا دارای شرایط اقلیمی و توپوگرافی متفاوتی با حوضه مورد تحقیق هستند. این روش تفاوت قابل توجهی در برآورد دبی بیشینه سیل حوضه کوشک آباد در مقایسه با دو روش دیگر داشته، بدین منظور قابل استناد نیست. در شبیه سازی بارش–رواناب با HEC-HMS پس از تهیه اطلاعات مورد نیاز، برای تهیه هیدروگراف سیل، از روش سازمان حفاظت خاک آمریکا ((SCS در تبدیل رابطه بارش–رواناب در سطح حوضه، و نیز روندیابی آبراهه های اصلی به روش ماسکینگام به منظور استخراج هیدروگراف سیل خروجی حوضه استفاده شد. واسنجی لازم برای پارامتر تلفات اولیه صورت گرفته، با توجه به نتایج واسنجی مدل مزبور در حوضه مورد مطالعه، برای برآورد دبی بیشینه سیل قابل استناد است. هم چنین نتایج برآوردی معادله های تجربی به کارگرفته شده نیز به دلیل کالیبره شدن با شرایط منطقه، قابل استناد با مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS برای حوضه مورد مطالعه است.
    کلیدواژگان: تحلیل فراوانی سیلاب، کریگر، دیکن، فانینگ، مدل HEC، HMS
|
  • Mohammad Mehdi Fattahi*, Hamid Reza Javidkia Page 131
    Gully erosion is one of water erosion types that happen due to improper management of agricultural lands. The main objectives of this research are zonation and characterisation of gully erosion. For this purpose، affected areas by gully erosion were noticed in Arial photographs and satellite images. Areas with more than 500 ha and their dominant climates were specified with climate map and for each climate two areas in which one representative gully and two repetition gullies were chosen. Morphology characteristics، soil sampling and other related studies were performed in each gully. Consequently، according to the main characteristics، such as climate and view plan، these gullies were classified by cluster analysis and their digitized zonation maps were provided. According to the results، six regions with a total area of 7437. 3 ha were affected by gully erosion with three different types of climates، from which، three regions had moderately arid climate (Qeshlagh Alborz and Naizar) and warm semi-arid (Rahjerd) with more than 500 ha. These regions that are classified in two classes based on cluster analysis، have lateral gullies which are developed beside the natural drainages and are classified as un continuous gullies. The texture of soil surface is usually sandy-loam and in some cases loam and silty-loam and sandy-loam and silty-loam in the subsurface layer. Highly sensitive lands، flood occurrence، past heavy rainfalls and high amount of salts in some areas، are from the most morpho-climatic factors causing gully erosion in dry regions and deserts of Qom province.
    Keywords: Arial photo, Classification, Deserts, Sattelitet imagery, Water erosion
  • Mojtaba Saneie* Page 140
    Spur dikes are used widely to prevent outer bank river bends and path-modification river projects. Local scouring in spur dile nose is due to contraction and strong eddy is among the important problems occurring in designing Super dikes. Experimental study has been done on effect of length and alignment of minor spur dike to reduction of main spur dike scouring. In order to do this study a shorter spur dike was used in two stages، one perpendicular and one angled to flow channel direction. By non dimensional parameters، contraction ratio L/B=0. 3، 0. 35، 0. 4، 0. 45، (L=length of spur dike، B=width of channel)، Length ratio L’/L=0. 5، 0. 6، 0. 7، (L’= length of minor spur dike) and distance ratio x/L=0. 5، 1، 1. 5، 2، 2. 5 have been studied. Scour depths at nose of minor and main spur dike have been measured. Data collection were fitted by regression analysis and a relation for reducing scour depth at nose of first spur dike is provided، with and without minor spur dike.
    Keywords: Design, Laboratory model, Nose, Regression, Spur dike
  • Jamal Mosaffaie*, Majid Ownegh Page 149
    Landslide is one of the natural hazards that makes numerous financial and life damages each year. By landslide hazard zonation، we able to detect susceptible areas to landslide and with applying developed methods and suitable management the abundance of land sliding and the amount of damages will be reduced. In this study potential landslide hazard evaluated using multivariate regression model at a part of Alamout watershed in general level (1:50000 scale). So first، landslide distribution map of area prepared using study of air photos and field surveying. After reviewing available resources along with reviewing the benefit of experts، all factors that can affect landslide were extracted and among them eight parameters including (lithology، slope percent، aspect، height، distance to fault، land use، rainfall and earthquake acceleration) were selected as landslide effective factors. AHP and pair comparing technique were used for numerical weighting to qualitative categories of land use، aspect، and lithology parameters. Homogeneous units map prepared using overlaying 8 maps of landslide key factors، and by crossing of homogeneous map and landslide distribution map. Categories of each parameter were detected in each landslide، and with weighting average of them، the effect of each parameter was determined in each landslide. Therefore 84 observations prepared for statistical analysis of landslides. Results showed that 5 parameters including lithology، slope، height، distance to fault and land use have meaningful relation with landslides that determining coefficient between these parameters as independent variables and logarithm of landslides area as dependent variable was 60. 7%. Landslide hazard zonation map and landslide distribution map were crossed and efficiency of model was evaluated. The Chi square test was used for comparing of difference between hazard classes of model. Results show that model has higher efficiency in higher classes of hazard. Results show also measured chi square rate is meaningful at 99% of confidence interval، and there is suitable separation among landslide hazard classes.
    Keywords: Categories rate, Mass movement, Multivariate, Regression, Zonation
  • Morteza Dehghani*, Ali Karami Khaniki, Seyed Hamid Reza Sadeghi Page 159
    One of the main objectives of hydrology is rainfall–runoff forecasting process for determination of flood hydrograph at the outlet of a watershed. The aim of this study was to investigate the consistency، accuracy and reliability of time–area and Clark instantaneous unit hydrograph models for estimating the shape، peak discharge، time to peak، base time and volume of flood resulting from a rainfall with certain intensity and duration. For this purpose، the topographic map of Bazoft watershed was digitized by using R2V package، the digital elevation model (DEM) and isochronal prepared with the ILWIS software. Finally، the flood hydrographs were estimated by Clark and time-area models for six selected storm events. The computed hydrographs then compared with those obtained by measured data an outlet of the basin. The results showed that while both methods have some errors، the Clark model gives a better estimation of outlet hydrograph in comparison with time-area model. The amount of relative error for peak discharge for Clark and Time- Area methods were 23. 3% and 32. 8%، respectively.
    Keywords: Bazoft watershed, Flood estimation, Hydrology, Rain gauge, Rainfall–runoff
  • Mohammad Shabani* Page 168
    Rainfall erosivity is one of the effective factors on rainfall erosion which is very important in water erosion. Preparing rainfall erosivity mapping is an important issue in soil conservation، erosion control and land management. The objective of this research is evaluation of geostatistical methods for rainfall erosivity mapping in Fars province. First، 92 meteorological stations having at least 20 years data and relevant distribution over the region were selected and the modified Fournier index was calculated for each station. Then several interpolation methods including Ordinary Kriging (OK)، Simple Kriging (SP) and deterministic methods such as Inverse Distance Weights (IDW)، Radial Basis Function (RBF)، Local Polynomial Interpolation (LPI) and Global Polynomial Interpolation (GPI) were used in order to extend point data to spatial information in the process of preparing rainfall erosivity map. The evaluation of the results based on higher R value and lower MAE and RMSE values showed that among the studied methods، the OK method has higher R value and lower RMSE and MAE values (R=0. 87، MAE=13. 09، RMSE=18. 52)، then it was selected as the most appropriate method for rainfall erosivity mapping in Fars province. Also the results revealed that 0. 24% of the province has negligible erosivity، 27. 06% has low erosivity، 43. 62% has moderate erosivity، 14. 48 have high erosivity and 14. 6% has very high erosivity.
    Keywords: Co, Kriging, Deterministic methods, Kriging, Local Polynomial Interpolation, Modified Fournier index
  • Hossein Isanloo*, Mehdi Vafakhah Page 177
    Flood estimation with certain frequency is one of the fundamental factors for designing hydraulic structures، floodplain planning، river coastal stabling، and watershed management. The Kushkabad watershed is one of the main sub-basins of Kashafroud basin located in the north-east of Iran، with an area of 87. 45 km2، and 11 kilometers far from Mashhad، which has always been facing severe damages due to flash floods in special climates and topography. In this research، HEC-HMS، flood frequency analysis، Creager، Dicken and Fanning rainfall-runoff hydrological empirical methods were compared. The statistical index of relative percent error was used for comparison of different methods. The results showed that HEC-HMS model has little difference with observed data، and empirical methods have a reliable approach with HEC-HMS model. On the other hand، regional flood frequency analysis has more significant difference with reality.
    Keywords: Creager, Dicken, Fanning, HEC, HMS, Regional flood frequency analysis