فهرست مطالب

مهندسی و مدیریت آبخیز - سال چهارم شماره 1 (بهار 1391)
  • سال چهارم شماره 1 (بهار 1391)
  • تاریخ انتشار: 1391/03/23
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مجید محمودآبادی*، الهام سیرجانی صفحه 1
    فرسایش خاک فرآیندی پویاست که توزیع اندازه ذرات رسوب حاصل از آن تغییرات زیادی دارد. شناخت دینامیکی توزیع اندازه ذرات رسوب، مبنای مدل سازی فرسایش پذیری خاک، انتقال عناصر غذایی، آلاینده ها و ذرات ریز در اثر فرسایش می‎باشد. تحقیق حاضر با هدف بررسی فرآیندها و مکانیزم‎های انتقال ذرات ناشی از فرسایش ورقه‎ای بر روی دو خاک (زراعی و ماسه ای) با توزیع اندازه ذرات متفاوت و با استفاده از فلوم آزمایشگاهی اجرا شد. آزمایش ها از طریق ایجاد ترکیب های مختلف شیب (5/1 و دو درصد) و دبی جریان (75، 100، 125، 150، 175 و 200 میلی لیتر در ثانیه) انجام شد. نتایج نشان داد که شرایط هیدرولیکی جریان و هم چنین خاک، نقش مهمی در انتقال انتخابی ذرات رسوب ایفا می‎کند، به‎نحوی‎که در خاک زراعی، دو نقطه پیک در توزیع اندازه ذرات رسوب مشاهده شد. در پیک اول (ذرات ریز با اندازه 042/0 میلی متر)، مکانیسم غالب حمل ذرات، بار معلق-جهشی بود و در پیک دوم (ذرات درشت با قطر 5/1 میلی متر)، مکانیزم حمل بار بستر غالب بود. از سویی، با افزایش قدرت جریان ناشی از افزایش شیب و یا شدت جریان، شرایط به‎تدریج از حالت انتخابی برای ذرات ریز خارج شد و ذرات ریز و ذرات درشت هر دو منتقل شدند. در خاک ماسه‎ای، تنها یک پیک برای ذرات با دامنه اندازه 109/0 تا 175/0 میلی متر مشاهده شد. در این خاک، مکانیزم حمل به صورت جهشی، بیش‎ترین نقش را در انتقال ذرات رسوب داشت. به علاوه، در طبقه های اندازه کوچک تر از 015/0 میلی متر با افزایش شدت جریان، درصد ذرات ریز در رسوب کاهش نشان داد. در مقابل، با افزایش شدت جریان، درصد ذرات در طبقه های اندازه بزرگ‎تر از 218/0 میلی متر افزایش یافت. با افزایش قدرت جریان در هر دو خاک، اهمیت نسبی انتقال به صورت بار معلق و بار بستر به ترتیب کاهش و افزایش پیدا کرد. یافته های این تحقیق نشان داد که توزیع اندازه ذرات رسوب و در نتیجه مکانیزم حمل ذرات، به شرایط هیدرولیکی جریان نظیر شیب و شدت جریان و در نتیجه قدرت جریان بستگی دارد.
    کلیدواژگان: توزیع اندازه رسوب، رواناب، شبیه‎سازی، فرسایش خاک، قدرت جریان
  • هانیه اسدی، حمیدرضا مرادی*، سید حمیدرضا صادقی، عبدالرسول تلوری صفحه 12
    در حوزه های آبخیز بدون آمار، استفاده صحیح از تئوری مربوط به آب نمود واحد لحظه ای بسیار کارا می باشد. لذا، پژوهش حاضر به منظور تعیین میزان کارآیی آب نمود واحد به دست آمده براساس روش کلارک و با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی در بازسازی آب نمود واحد مشاهده ای ایستگاه ولیک بن واقع در خروجی حوزه آبخیز کسیلیان در استان مازندران انجام شد. نتایج ارزیابی مقایسه ای آب نمود واحد سه ساعته متوسط حوضه با آب نمود واحد سه ساعته به دست آمده از روش کلارک با کمک آماره های خطای نسبی، مجذور میانگین مربعات خطا، ضریب کارآیی و میزان انحراف دلالت بر دقت مناسب روش مذکور در تخمین دبی سیلابی در حوزه آبخیز مورد مطالعه دارد.
    کلیدواژگان: ارزیابی کارآیی، ایستگاه هیدرومتری، خطر سیل، سیل خیزی، زمان تمرکز
  • سید سعید اسلامیان، محمد هادی بذرکار*، سید فرهاد موسوی صفحه 21
    بارندگی یکی از عوامل اصلی در ایجاد خشک سالی است که کم بود آن، جریان های سطحی و زیرزمینی، دریاچه ها و به طور کلی منابع آب را به شدت تحت تاثیر قرار می دهد. پیش بینی بارندگی در سال های آینده می تواند در برنامه ریزی منابع آب موثر واقع شود. الگوهای سری زمانی، این امکان را در اختیار برنامه ریزان منابع آب قرار می دهد. هدف از انجام پژوهش حاضر پیش بینی خشک سالی استان اصفهان با برازش الگوهای مختلف سری زمانی به داده های ماهانه بارندگی ایستگاه های استان می باشد. الگوهای مورد بررسی شامل ماهانه و ماهانه فصلی، نمایی سالانه و میانگین متحرک سه، پنج، هفت ساله و سینوسی می باشد. ایستگاه های هواشناسی مورد استفاده برای تحلیل سری زمانی 24 ایستگاه است که طول دوره آماری آن ها متغیر و بین حداکثر 44 سال (2000-1957(و حداقل 11 سال (1997-1987) قرار داشت. نتایج نشان می دهد که ایستگاه های مورد مطالعه از نظر برازش الگوی ARIMA به سه گروه مناسب، نامناسب و متوسط تقسیم شده که به ترتیب نه، پنج و چهار ایستگاه در آن قرار می گیرد. هم چنین، نتایج نشان می دهد که ایستگاه های اصفهان و کاشان علی رغم آمار بارندگی طولانی، دارای برازش نامناسب تری نسبت به دیگر ایستگاه های منطقه می باشند. بنابراین، صرف طولانی بودن آمار بارندگی نمی توان برازش بهتر سری زمانی را انتظار داشت. با توجه به نتایج حاصل می توان اظهار داشت که استفاده از الگوهای ARIMA به منظور مدل سازی سری میانگین متحرک سالانه می تواند در بررسی روند خشک سالی سودمند واقع شده و به عنوان الگوهایی برای این رفتار باشد.
    کلیدواژگان: بحران آب، جریان سطحی، خشکی، کمبود آب، منابع آب
  • نجفقلی غیاثی* صفحه 31
    برنامه ریزی و اولویت بندی در مدیریت حوزه های آبخیز نیاز به داده های مختلفی از جمله آب دهی و نوسانات آن دارد. مقادیر آب دهی متوسط، با دوره بازگشت های مختلف برای تخمین آورد رودخانه ها و برنامه ریزی برای بهره برداری از سدهای کوچک و بزرگ مورد نیاز است. از طرفی آب دهی متوسط سالانه برای برنامه ریزی و مدیریت اراضی زراعی پایین دست مورد نیاز می باشد. در این تحقیق آمار آب دهی 40 ایستگاه هیدرومتری در سطح منطقه با آمار کافی از نظر کمی و کیفی در یک دوره مشترک انتخاب شدند. تحلیل هم گنی حوزه ها حوضه ها با توجه به آب دهی و پارامترهای هندسی تاثیرگذار صورت گرفت که به دو منطقه هم گن تفکیک شد. برای سنجش صحت درستی هم گنی در منطقه از تابع تشخیص استفاده شد، براساس آن هم گن بندی حوضه خزر در خوشه یک، 100درصد و در خوشه دو، 94درصد بوده است. هم چنین، علاوه بر تحلیل منطقه ای آب دهی متوسط سالانه، تحلیل احتمالاتی بر روی آب دهی متوسط سالانه انجام و سپس توزیع نرمال به عنوان بهترین توزیع آماری انتخاب دبی با دوره بازگشت های دو تا 100 ساله برآورد شد. با استفاده از پارامترهای هیدرولوژیکی و هندسی مانند بارش سالانه و مساحت، شیب حوضه و درصد مساحت جنگل، روابط منطقه ای آب دهی محتمل با دوره بازگشت های مختلف برای مناطق هم گن استخراج شد. حاصل این تحقیق ارائه روابط منطقه ای آب دهی متوسط و محتمل با دوره بازگشت های مختلف می باشد که در طرح های مختلف آبخیزداری و منابع آب کشور دارای کاربرد مستقیم هستند.
    کلیدواژگان: تابع تشخیص، تحلیل خوشه ای، دبی سالانه، رگرسیون چندمتغیره، ویژگی های هندسی
  • علی رمضانی*، مهدی احمدی مقدم، امیرحسام حسنی، محمدرضا جعفری صفحه 41
    از دیرباز شکل گیری جوامع انسانی، مراکز صنعتی، کشاورزی و غیره در نزدیکی رودخانه ها بوده است و با افزایش جمعیت، رشد تکنولوژی، افزایش استفاده از منابع آبی و دخل و تصرف غیر طبیعی، شرایط کیفی رودخانه ها تغییر یافته است. لذا در این زمینه سنجش و تحلیل داده های کیفی، هم چنین بررسی اطلاعات مکانی در اثرگذاری بر کیفیت آب رودخانه جهت پهنه بندی و کنترل مدیریتی آن به سمت استاندارد قابل قبول، ما را یاری می نماید. رودخانه گدارخوش از رودخانه های مرزی کشور در مرز ایران و عراق در استان ایلام با سطح حوزه ای معادل 68/1202 کیلومتر مربع واقع شده است. محدوده مطالعاتی این تحقیق، حوزه آبخیز رودخانه گدارخوش می باشد که از محل ورود به استان تا خروج از مرز کشور عراق گسترش یافته است. از 10 ایستگاه نمونه برداری به نام های ششدار، تنگ حمام، تصفیه خانه، مهدی آباد، بانویزه، چم آب، گردنه قلا، قبله، پل فلزی و پل شکسته برای مدت شش ماه (مهر ماه 89 تا اسفند ماه 89) به صورت ماهیانه پارامترهای اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی، فسفات کل، نیترات، کلیفرم مدفوعی، کل جامدات محلول، اکسیژن محلول، کدورت، pHو دما اندازه گیری شد. تاکنون مطالعات زیادی در خصوص تعیین کیفیت آب های سطحی صورت گرفته است، که عمدتا به بررسی اثر مواد آلاینده غیرطبیعی (انسان ساز) بر کیفیت آب پرداخته اند. در این تحقیق سعی شده است به تاثیر متقابل عوامل طبیعی (غیر انسان ساز) و عوامل غیرطبیعی (انسان ساز) بر کیفیت آب رودخانه پرداخته شود. نتایج آزمایشگاهی حاصله با تلفیق لایه های اطلاعاتی استخراج شده از محیط GIS در محاسبه شاخص کیفیت آب نشان داد که ایستگاه مهدی آباد با نمره عددی 33/47 شاخص کیفی NSFWQI در وضعیت بد و بقیه ایستگاه ها در وضعیت متوسط و در طبقه عددی 70-50 شاخص کیفی NSFWQI قرار دارند.
    کلیدواژگان: استان ایلام، شاخص کیفی NSFWQI، کیفیت آب، منابع آب، نمونه برداری
  • داود نیک کامی*، هادی چم حیدر، محمدحسین مهدیان، ابراهیم پذیرا صفحه 51
    اثرات محیطی و اقتصادی فرسایش خاک ناشی از سوء مدیریت در استفاده از اراضی واقع در یک حوزه آبخیز است. اگرچه متوقف کردن کامل فرسایش خاک تا حد شرایط طبیعی امکان پذیر نیست، ولی مهار آن در قالب طرح های مدیریت جامع آبخیز یک نیاز مبرم است. با توجه به این که در منابع علمی، هدر رفت عناصر غذایی با استفاده از مدل های بهینه سازی مورد ارزیابی قرار نگرفته است، هدف اصلی این پژوهش، تعیین سطح بهینه کاربری اراضی به منظور کاهش میزان فرسایش و هدررروی عناصر غذایی خاک و ارتقاء درآمد ساکنین یک حوضه است. برای این منظور، حوزه آبخیز ابوالعباس واقع در شمال شرق استان خوزستان، به عنوان منطقه مورد تحقیق انتخاب شد. مدل برنامه ریزی خطی چند هدفی برای سه گزینه مختلف وضعیت کنونی کاربری ها و بدون اعمال مدیریت اراضی، وضعیت کنونی کاربری ها و اعمال مدیریت اراضی و وضعیت استاندارد کاربری ها و مطابق با اصول و معیارهای علمی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد سطح کاربری های فعلی برای کاهش میزان فرسایش و هدرروی عناصر غذایی و افزایش درآمد ساکنین حوضه مناسب نبوده و در شرایط بهینه باید تغییر نماید. در شرایط بهینه، سطح اراضی جنگلی و باغی به ترتیب 81/1 و 7/55 درصد افزایش، سطح اراضی مرتعی بدون تغییر و سطح اراضی کشت آبی و دیم به ترتیب 5/67 و 4/31 درصد کاهش می یابد. علاوه بر این، نتایج نشان داد که در صورت بهینه سازی کاربری اراضی در شرایط فعلی و بدون اعمال مدیریت اراضی، میزان فرسایش، هدرروی عناصر غذایی و درآمد خالص کل حوضه به ترتیب 2/3 درصد کاهش، 5/2 درصد کاهش و 7/29 درصد افزایش، در صورت اعمال مدیریت اراضی در داخل سطوح فعلی کاربری ها، به ترتیب 3/35 درصد کاهش، 2/70 درصد کاهش و 2/37 درصد افزایش و در شرایط استاندارد کاربری ها به ترتیب 2/47 درصد کاهش، 4/70 درصد کاهش و 8/41 درصد افزایش می یابد. نتایج به دست آمده از تحلیل حساسیت نیز نشان داد که تغییر در سطح اراضی باغی و آبی، بیش ترین تاثیر در افزایش درآمد خالص و کاهش فرسایش و هدرروی عناصر غذایی خاک در حوزه آبخیز ابوالعباس را داشته است.
    کلیدواژگان: آنالیز حساسیت، برنامه ریزی خطی، مدیریت اراضی، مدیریت جامع آبخیز، هدرروی عناصر غذایی
|
  • Majid Mahmoodabadi*, Elham Sirjani Page 1
    Soil erosion is a dynamic process with high variability in sediment size distribution. Dynamic recognition of sediment size distribution is as a base for modeling of soil erodibility and movement of nutrients، pollutants and fine particles in consequence of erosion. This study focused on sediment transport mechanisms due to sheet erosion on two different soils (cropland and sandy) using flume experiment. The experiment was performed applying different flume slopes (1. 5 and 2 %) and flow rates (75، 100، 125، 150، 175 and 200 ml/s). The result showed that hydraulic condition as well as soil type، played an important role in selective transport of sediment particles so that، in the sediment size distribution of cropland soil two peaks were observed. For the first (fine particles with size of 0. 042 mm)، the dominant transport mechanism was attributed to suspension- saltation، while for the second peak (large particles with diameter of 1. 5 mm)، bed load was known as the main transport mechanism. Moreover، increasing stream power، the selectivity of fine particles declined therefore، both fine and large particles were transported by the flow. For sandy soil، only one peak for the range of 0. 109 to 0. 175 mm was observed. In this soil، saltation was the main mechanism in transporting sediment. Increasing flow rate، the frequency of particles smaller than 0. 015 diminished، whereas particles larger than 0. 218 mm increased. For both soils at higher stream powers، the relative importance of transport as suspension and bed load decreased and increased، respectively. The findings of this research reveal that sediment size distribution and also transport mechanisms depend on hydraulic condition such as slope and flow rate.
    Keywords: Flume, Particle size distribution, Runoff, Simulation, Soil erosion, Stream power
  • Haniyeh Asadi, Hamid Reza Moradi*, Seyed Hamid Reza Sadeghi, Abdolrasoul Telvari Page 12
    The proper application of instantaneous unit hydrograph theory is very efficient for watershed with lack of rainfall data. Therefore، the present study has been conducted to evaluate the efficiency of Clark instantaneous unit hydrograph model with the help of geographical information system in regenerating flood unit hydrograph in Kasilian watershed in Mazandaran province. The comparative evaluation is conducted between the 3h-unit hydrographs simulated using Clark model and the one obtained from averaging the observed ones. This comparison is made with the help of statistical criteria viz. relative error، root mean square of error، coefficient of efficiency and bias. It verified high level of compatibility between two unit hydrographs using the Clark model and the hydrograph obtained by averaging the observed data.
    Keywords: Efficiency evaluation, Hydrometric station, Flood hazard, Flood producing, Concentration time
  • Seyed Saeed Eslamian, Mohammad Hadi Bazrkar*, Seyed Farhad Mousavi Page 21
    The most important factor of drought analysis is rainfall. All resources which are supported by rainfall، such as، surface streams; groundwater and lakes، are affected by deficit of rainfall. Analysis of past rainfall statistics indicates a pattern. Forecasting future rainfall can be used in water resources planning. This opportunity can be provided by time series patterns. The aim of this research is drought forecasting of Isfahan Province، by fitness of various models with rainfall data. Studied models are included in monthly، monthly-seasonally، annual-exponential، moving average (3، 5، 7) and sinusoidal. 24 meteorology stations have been studied in the time series analysis. The at-site statistic period ranges between maximum 44 years (1957-2000) to minimum 11 years (1987-1997). By regarding ARIMA model fitness، the results indicate that the studied stations are divided to three groups as high، medium and low quality. These groups are included 9، 5، 4 stations، respectively. Although Isfahan and Kashan have been owned long-term rainfall data، they have less suitable fitness than the other stations. Therefore، by only having long-term rainfall data، it cannot be expected the better fitness of time series. Using ARIMA for annual moving average modeling can be effective in drought pattern analysis and have been presented the good patterns.
    Keywords: Aridity, Surface stream, Time series, Water crisis, Water resources, Water scarcity
  • Najafgholi Ghiasi* Page 31
    Watershed management planning and preference need variety of data like water yield and its fluctuation. Average water yield on different probabilities is needed for river discharge estimation and small and big dams utilization planning. On the other hand، annual water yield is needed for planning and management of downstream agricultural lands. In this research، 40 hydrologic stations with acceptable quantitative and qualitative data within a common base period. Watersheds homogeneity was analyzed based on water yield and influence of numeral parameters and segregated into two homogenous watersheds. The accuracy of homogeneity was tested by discriminant analysis and was 100 and 94 percent in clusters one and two، respectively. In addition to regional annual water yield analysis، the discharge probability was estimated and normal distribution was chosen as the best statistical distribution for discharges of two to 100 years return periods. Regional probable water yield equations with different return periods for homogenous regions were extracted using hydrological and numeral data such as annual discharge، area، slope and forest canopy cover. The results of present research were the probable annual water yield with different return periods which could be used in watershed management and water resources projects.
    Keywords: Annual runoff, cluster analysis, discriminant analysis, multiple regression, numeral characteristics
  • Ali Ramezani*, Mehdi Ahmadimoghadam, Amir Hessam Hassani, Mohammad Reaz Jafari Page 41
    From the past، the rivers were the agent of engender of municipal، industrial and agricultural centers beside the rivers. By increasing the population، growing the technology، increasing the use of water resources and abnormal occupation، the quality condition of rivers are changed. In this respect، the analysis of the qualitative data and the investigation of local information could help us in affecting the quality of rivers for zonation and management control to the accepted level of standard for various usages. Godarkhosh، one of the country''s border rivers in Iran-Iraq border، is located in Ilam Province، with its basin of about 1202. 68 km2. The research area is Godarkhosh river basin which starts from its entrance to the province to its outlet to Iraq. Required parameters such as monthly Biological Oxygen Demand، Total Phosphate، Nitrate، Focal Coliform، Total Suspended Solids، Dissolved Oxygen، Turbidity، pH، and Temperature were measured in 10 sampling stations of Sheshdar، Tanghamam، Tasfiehkhaneh، MehdiAbad، Banvizeh، Chamab، Gardaneh Ghala، Ghebleh، Pole Felezi، and Pole Shekasteh، from autumn to winter 2010. Several studies have been performed regarding surface water quality mainly investigating the effect of unnatural water pollutants. In this research، the reciprocal effects of natural and unnatural factors on river water quality were investigated. Compilation of laboratory results with quality index information layers within the GIS environment demonstrated that Mehdi Abad sampling station with 47. 33 NSFWQI quality index is in a bad and the rest of the sampling stations with 50 to 70 NSFWQI quality index are in the average situation.
    Keywords: Ilam Province, NSFWQI quality index, Sampling, Water resources, Water quality
  • Davood Nikkami*, Hadi Chamheydar, Mohammad Hossein Mahdian, Ebrahim Pazira Page 51
    Environmental and economic impacts of soil erosion are due to improper land management in a watershed. Although it is impossible to stop soil erosion completely under natural conditions، there is a great need to control erosion for proper land use planning. According to the scarcity of literature in the area of soil nutrient evaluation with optimization models، the main objective of this research is determining the optimum level of land uses to minimize soil erosion and nutrients losses and maximize people incomes that live in a watershed. For this purpose، Abolabbas Watershed in the north-eastern part of Khouzestan Province was chosen for this research. A linear programming model was used in three different scenarios including current land use condition without land management، current land use condition with land management and standardized land use condition. Results demonstrated that the current land uses are not optimized for the least soil erosion and nutrient losses and high income. At optimized conditions، the area of forests and orchards increased by 1. 81 and 55. 7% respectively، rangelands with no changes، and irrigated and drylands decreased by 67. 5 and 31. 4% respectively. Also، results showed that land use optimization، in current land uses with no land management، decreases total soil erosion by 3. 2% and total nutrient soil losses by 2. 5 and increases total income by 29. 7%، in current land uses with land management، decreases total soil erosion by 35. 3% and total nutrient soil losses by 70. 2 and increases total income by 37. 2%، and in standardized land uses، total soil erosion by 47. 2% and total nutrient soil losses by 70. 4 and increases total income by 41. 8%. Sensitivity analysis، also، showed that the change in the area of orchards and Irrigated lands has the most effects on increasing income and decreasing soil erosion and nutrients losses in Abolabbas watershed.
    Keywords: Integrated watershed management, Land management, Linear programming, Nutrients loss, Sensitivity analysis