مهین کله هوئی؛ رئوف مصطفی‌زاده؛ اباذر اسمعلی‌عوری؛ فردین رحمانی ننه‌کران؛ علیرضا فاضلی؛ نازیلا علائی؛ زینب حزباوی
چکیده
مقدمه
سامانه بارشی در بخش عمده‌ای از سرزمین ایران، از نوع مدیترانه‌ای است که در آن میزان ریزش‌های جوی در دوره رویش گیاهان کم است. علاوه‌بر این، وقوع بارش در دوره غیررویشی و یا اوایل دوره رویشی که گیاهان هنوز سطح زمین را به خوبی نپوشانده‌اند، از دلایل مهم فرسایش آبی در ایران است. از آنجایی‌که پوشش گیاهی نقش ویژه‌ای در مهار فرسایش ...
بیشتر
مقدمه
سامانه بارشی در بخش عمده‌ای از سرزمین ایران، از نوع مدیترانه‌ای است که در آن میزان ریزش‌های جوی در دوره رویش گیاهان کم است. علاوه‌بر این، وقوع بارش در دوره غیررویشی و یا اوایل دوره رویشی که گیاهان هنوز سطح زمین را به خوبی نپوشانده‌اند، از دلایل مهم فرسایش آبی در ایران است. از آنجایی‌که پوشش گیاهی نقش ویژه‌ای در مهار فرسایش خاک و نگهداشت رواناب دارد، هرگونه تغییر در ساختار و الگوی آن که بیان‌گر الگو و عملکرد سیمای سرزمین است، می‌تواند اثر قابل توجهی در تغییر فرایندهای هیدرولوژیکی داشته باشد. لذا، ارزیابی از هدررفت آب و خاک و کمی‌سازی ارتباط آن با سنجه‌های سیمای سرزمین، اطلاعات کلیدی به‌منظور توسعه راهبردهای مدیریتی کیفیت آب و خاک فراهم می‌کند.
مواد و روش‌ها
پژوهش حاضر با هدف بررسی تغییرات مولفه‌های هیدرولوژیکی در ارتباط با سنجه‌های سیمای سرزمین در مقیاس کرت‌های صحرایی دو متر مربعی و با استفاده از باران شبیه‌سازی شده در شدت 32 میلی‌متر بر ساعت، در بخشی از مراتع شهرستان اردبیل انجام شد. در ابتدا، با در نظر گرفتن نوع و درصد پوشش گیاهی به‌عنوان متغیر اصلی، هشت گروه از ترکیب پوشش گیاهی به‌همراه یک گروه بدون پوشش گیاهی (شاهد) با سه تکرار در نظر گرفته شد. ترکیب و درصد پوشش گیاهی از گروه اول تا هشتم به‌ترتیب شامل غالبیت گرامینه با ارتفاع کم (45)، ترکیب بوته‌ای متراکم با گرامینه (43)، بوته‌ای با ارتفاع کم و پراکنش متوسط (37)، بوته‌ای پراکنده با ارتفاع عمدتا کم و متوسط (31)، ترکیب بوته‌ای پراکنده با گرامینه (56)، بوته‌ای متراکم در بالادست (54)، بوته‌ای با ارتفاع کم و پراکنش بسیار کم (15) و بوته‌ای متراکم با پوشش تقریبا یکنواخت (56) بوده است. پس از اندازه‌گیری رواناب و رسوب در خروجی کرت‌ها، مولفه‌های هیدرولوژیکی مختلف محاسبه شدند. سپس، کرت‌های دارای نه ترکیب مختلف از پوشش گیاهی در سه تکرار قبل و پس از شبیه‌سازی باران، تصویر‌برداری شدند. پس از انتقال تصاویر تهیه شده از کرت‌ها به محیط Arc/Map 10.8، نه سنجه مهم سیمای سرزمین محاسبه شد.
نتایج و بحث
تغییرات میانگین سنجه‌های تراکم لکه (26.90-4.43)، شاخص بزرگ‌ترین لکه (86.75-54.16)، تراکم حاشیه (107.38-17.12)، شاخص شکل سیمای سرزمین (4.47-1.50)، میانگین اندازه لکه (37.46-4.16)، میانگین فاصله نزدیک‌ترین همسایه اقلیدسی (1.65-0.00)، شاخص گسستگی سیما (2.31-0.19)، میانگین شاخص شکل لکه (22.85-1.24) و اندازه شبکه تاثیرگذار (43.96-15.80)، نشان‌دهنده تاثیرپذیری متفاوت آن‌ها از درصد و ترکیب مختلف پوشش گیاهی بوده است. تحلیل ماتریس همبستگی اسپیرمن، ارتباط غیرمعنی‌داری (r<0.26 و p-value>0.10) بین مقادیر میانگین هدررفت خاک، حجم رواناب، ضریب رواناب و غلظت رسوب با سنجه‌های سیمای سرزمین نشان داد. کوچک بودن مقیاس کرت‌های مورد بررسی، عدم تنوع زیاد در ترکیب پوشش گیاهی و یکنواختی از نظر ارتفاع پوشش گیاهی را می‌توان از دلایل عدم همبستگی ذکر کرد. در حالت کلی، گروه‌هایی که مقادیر پوشش گیاهی بالای 50 درصد داشتند، از وضعیت بهتری از نظر LPI، AREA_MN و MESH برخوردار بودند که نشان‌دهنده پیوستگی بیشتر و تخریب کمتر است. افزایش پوشش گیاهی و ناهمگنی مکانی بالای سیمای سرزمین می‌تواند مسیر انتقال رسوب را تغییر داده، اتصال رسوب را کاهش داده است و منجر به کاهش رسوبگذاری شود.
نتیجه‌گیری
نتایج به‌دست آمده، در تبیین مرجع مناسب به‌منظور بهینه‌سازی اقدامات حفاظت آب و خاک در مقیاس حوزه آبخیز کاربرد دارند. هر چند، پیشنهاد می‌شود که پژوهش‌های مشابه و جامع‌تر در مقیاس‌های مختلف از کرت‌های فرسایشی و نیز حتی در مقیاس دامنه صورت بگیرد تا با در نظر گرفتن طیف وسیعی از شرایط پوشش گیاهی، توپوگرافی، اقلیمی و نیز رگبارهای متوالی، امکان مقایسه نتایج، انتخاب بهینه مقیاس مطالعاتی و در نهایت، برنامه‌ریزی به‌منظور مدیریت و حفاظت از پوشش گیاهی و منابع آب و خاک، فراهم شود.
سمیه شریعتی؛ ابوالفضل عزیزیان؛ نجمه یرمی؛ عباس پایدار اردکانی
چکیده
استحصال آب باران با سامانههای کوچک یکی از گزینههای توسعه منابع آب در مناطق خشک است که می‌تواند بخشی از آب مورد نیاز بخش کشاورزی دیم را تأمین کند. برای افزایش پتانسیل استحصال آب در سامانه کوچک می‌توان اقداماتی برای افزایش تولید رواناب انجام داد. در این پژوهش، استفاده از تیمارهای ساده ایجاد جوی و پشته، پوشش خاک رس ...
بیشتر
استحصال آب باران با سامانههای کوچک یکی از گزینههای توسعه منابع آب در مناطق خشک است که می‌تواند بخشی از آب مورد نیاز بخش کشاورزی دیم را تأمین کند. برای افزایش پتانسیل استحصال آب در سامانه کوچک می‌توان اقداماتی برای افزایش تولید رواناب انجام داد. در این پژوهش، استفاده از تیمارهای ساده ایجاد جوی و پشته، پوشش خاک رس و ترکیب این دو در کنار تیمار شاهد به‌منظور بررسی رواناب تولیدی در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار و طی دو سال (1393 و 1394) در منطقه زرین‌دشت استان فارس ارزیابی شد. نتایج نشان داد که منطقه پتانسیل استحصال آب باران را دارد. بیشترین مقدار ضریب رواناب در تیمار شاهد و به مقدار 6.5 و 9.3 درصد به‌ترتیب در سال اول و دوم مشاهده شد. دست‌خوردگی خاک سطحی (در تیمارهای غیر از شاهد) به‌طور متوسط 11 و 14 درصد رواناب و ضریب رواناب (به‌ترتیب) را نسبت به شاهد کاهش داد. آستانه بارش برای ایجاد رواناب طی دو سال آزمایش در تیمار شاهد حدود یک میلی‌متر بود. در سایر تیمارها آستانه بارش در ایجاد رواناب در سال دوم کاهش یافت. از نظر مقدار و ضریب رواناب و نیز آستانه بارش در ایجاد رواناب، تیمار شاهد در سامانه کوچک قابل پیشنهاد است. مساحت سامانه کوچک بین حدود 15 تا 150 متر مربع برای تأمین به‌ترتیب 300 و 600 میلی‌متر نیاز آبی با احتمال وقوع 50 و 67 درصد بارندگی و راندمان ذخیره 25 و 50 درصد متغیر بود. البته در واقع مساحت سامانه کوچک با توجه به نوع محصول می‌تواند به‌صورت اقتصادی تعیین شود.
خدایار عبدالهی؛ سمیرا بیاتی؛ محمدعلی نصر اصفهانی
چکیده
تغییرات زیاد توزیع و نوع بارش در سطح حوضه، در کنار سایر عوامل موثر بر رواناب و تغذیه آب زیرزمینی از جمله بافت خاک، کاربری اراضی و شیب زمین در سطح حوزه آبخیز، منجر به تنوع و تغییر در توزیع مکانی و زمانی مؤلفه‌های بیلان آب می‌شود. در این پژوهش، برای بررسی توزیع مکانی بیلان آب حوضه مورد مطالعه، با استفاده از مدل WetSpass-M، نقشه‌های ...
بیشتر
تغییرات زیاد توزیع و نوع بارش در سطح حوضه، در کنار سایر عوامل موثر بر رواناب و تغذیه آب زیرزمینی از جمله بافت خاک، کاربری اراضی و شیب زمین در سطح حوزه آبخیز، منجر به تنوع و تغییر در توزیع مکانی و زمانی مؤلفه‌های بیلان آب می‌شود. در این پژوهش، برای بررسی توزیع مکانی بیلان آب حوضه مورد مطالعه، با استفاده از مدل WetSpass-M، نقشه‌های رستری بارش، عمق آب زیرزمینی، دما، تبخیر و سرعت باد در مقیاس ماهانه اجرا شد. نتایج این اجرا پس از واسنجی برای شبیه‌سازی جریان مورد استفاده قرار گرفت. همچنین، با توجه به کوهستانی بودن حوزه آبخیز ونک، نقشه‌های پوشش سطح برف نیز برای لحاظ کردن اثر ذوب برف به مدل معرفی شد. ارزیابی کارایی مدل با استفاده از ضریب نش-ساتکلیف 0.61 و 0.54 به‌ترتیب در دوره واسنجی و اعتبارسنجی به‌عنوان تابع هدف نشان داد که مدل در شبیه‌سازی جریان رودخانه این حوضه از دقت قابل قبولی برخوردار است. پس از حصول نتایج توزیع مکانی رواناب و تغذیه آب زیرزمینی در انواع کاربری اراضی، شیب سطح زمین بررسی شد. تجزیه و تحلیل نقشه‌های توزیع مکانی رواناب و تغذیه آب زیرزمینی ماهانه نشان داد که ضریب رواناب و سهم تغذیه آب زیرزمینی اثرپذیری محسوسی از کاربری اراضی و شیب سطح زمین دارند، به نحوی که مناطق جنگلی و شیب‌های کم حوضه، با مقادیر تقریبی 138 و 596 میلی‌متر رواناب و تغذیه آب زیرزمینی سالانه، ضریب رواناب کمتر و سهم تغذیه پتانسیل بالاتری دارند. بیشینه تغذیه آب زیرزمینی در مقیاس زمانی ماهانه در ماه فوریه (82 میلی‌متر در جنگل‌های تنک با شیب کمتر از 10 درجه) است. لذا با تأثیری که شناخت این عوامل مدیریت زمین بر توزیع مؤلفه‌های بیلان آب دارند، می‌توانند به‌طور محلی نقش مؤثری در مدیریت و برنامه‌ریزی منابع آب سطحی و زیرزمینی ایفا کنند.
رئوف مصطفی‌زاده؛ سونیا مهری
چکیده
رابطه بارندگی-رواناب یکی از مهمترین و پیچیده‌ترین فرایندهای هیدرولوژیکی در درک ارزیابی پاسخ هیدرولوژیک آبخیز‌ها است. در این مطالعه، روابط بارش و رواناب حوضه‌های استان اردبیل به‌منظور تحلیل تغییرات مکانی پاسخ حوضه با استفاده از چندضلعی‌های بارش-رواناب در مقیاس زمانی ماهانه مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، تغییرات بارش و ...
بیشتر
رابطه بارندگی-رواناب یکی از مهمترین و پیچیده‌ترین فرایندهای هیدرولوژیکی در درک ارزیابی پاسخ هیدرولوژیک آبخیز‌ها است. در این مطالعه، روابط بارش و رواناب حوضه‌های استان اردبیل به‌منظور تحلیل تغییرات مکانی پاسخ حوضه با استفاده از چندضلعی‌های بارش-رواناب در مقیاس زمانی ماهانه مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، تغییرات بارش و رواناب در مقیاس ماهانه در یک دوره 22 ساله از سال 1390-1368 در 20 ایستگاه هیدرومتری و 25 ایستگاه باران‌سنجی در استان اردبیل مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه ضریب رواناب ایستگاه‌ها نشان داد که بیشترین ضریب رواناب، مربوط به ایستگاه دوست بیگلو با ضریب 33 درصد می‌باشد. بر اساس تحلیل پلی‌گون‌های بارش-رواناب، آبخیزهای ارباب‌کندی، پل الماس، سامیان و دوست بیگلو دارای تغییرات بالای ضریب رواناب هستند. همچنین حوضه‌های شمس‌آباد، کوزه‌تپراقی و احمدکندی دارای رفتار و واکنش هیدرولوژیک مشابه و یکنواخت از نظر تولید روناب هستند. بر اساس رابطه میان ضریب رواناب و مساحت در ماه‌های سال، بالاترین همبستگی در ماه اسفند با مقدار ضریب 0.92 مشاهده شد و کمترین مقدار ضریب در مرداد ماه نشان داد که بین مساحت و ضریب رواناب همبستگی وجود ندارد. بیشترین ضریب تغییرات رواناب مربوط به ایستگاه دوست بیگلو با چندضلعی کشیده در راستای هر دو محور طولی و عرضی است. نتایج درصد ضریب رواناب در ماه‌های مختلف نشان داد که در دو ایستگاه هیر و احمدکندی بیشترین ضریب رواناب در ماه‌های تیر تا شهریور است و مربوط به تأخیر زمانی در تولید رواناب مرتبط است. بر اساس نتایج، چندضلعی بارش و رواناب روشی مناسب برای مقایسه پاسخ هیدرولوژیکی و تغییرات رابطه بارش-رواناب در حوزه‌های آبخیز می‌باشد. قابل ذکر است که وجود رفتار پیچیده آبخیز در فرایند بارش-رواناب باعث ایجاد پلی‌گون‌های نامنظم شده است که تفسیر آن‌ها دشوار بوده، نیازمند تحلیل‌های بیشتری از خصوصیات حوضه و عوامل موثر بر آن در مطالعات آتی و سایر مناطق کشور است.
فریدون سلیمانی؛ عطااله کاویان؛ کریم سلیمانی؛ فرود شریفی؛ کاکا شاهدی
چکیده
برآورد صحیح زمان شروع از رویدادهای باران و به‌دنبال آن نقطه آغاز فرسایش از مسائل عمده و اساسی مورد توجه در حوزه‌های آبخیز کشور است. با توجه به این‌که اراضی کشاورزی تسطیح شده و شبکه آبیاری و زهکشی منطقه مورد مطالعه در معرض تخریب رواناب‌های اراضی شیب‌دار اطراف می‌باشد، اقدامات آبخیزداری نظیر طراحی سازه‌های آبی کوچک مقیاس، سازه‌های ...
بیشتر
برآورد صحیح زمان شروع از رویدادهای باران و به‌دنبال آن نقطه آغاز فرسایش از مسائل عمده و اساسی مورد توجه در حوزه‌های آبخیز کشور است. با توجه به این‌که اراضی کشاورزی تسطیح شده و شبکه آبیاری و زهکشی منطقه مورد مطالعه در معرض تخریب رواناب‌های اراضی شیب‌دار اطراف می‌باشد، اقدامات آبخیزداری نظیر طراحی سازه‌های آبی کوچک مقیاس، سازه‌های کنترل رسوب، اعمال مدیریت‌های لازم در زمینه‌های پوشش گیاهی، خاک و بهره‌برداری از اراضی نیازمند آگاهی و برآورد زمان شروع رواناب‌های سطحی است. هدف از پژوهش حاضر، تعیین اثر عملیات حفاظت خاک بر زمان شروع رواناب و ضریب رواناب در دشت ارایض استان خوزستان با استفاده از سامانه شبیهساز باران می‌باشد. برای این منظور، از یک سامانه باران‌ساز از نوع پتانسیلی با یک کرت فلزی با مساحت یک مترمربع استفاده شد. تیمارهای پژوهش شامل خاک طبیعی (شاهد)، پلی‌اکریل‌آمید در دو سطح سه (P3) و شش گرم (P6) بر مترمربع و خاک‌پوش پلیمری پارسیان (Pc) بود که در دو نوع بافت خاک لومی شنی و لوم رسی شنی، با دو شدت بارندگی 32 و 50 میلی‌متر بر ساعت، دو شیب 7.5 و 12.5 درصد با سه تکرار انجام شد. برای مقایسه آماری زمان شروع و ضریب رواناب از طرح کرت‌های دو بار خرد شده استفاده شد. به‌منظور مقایسه میانگین تیمارها از روش حداقل تفاوت معنی‌دار (LSD) استفاده شد. نتایج نشان داد که میانگین زمان شروع رواناب در تیمار شاهد بیشتر از تیمارهای پلی‌آکریل‌آمید و پلیمر پارسیان می‌باشد، بدین معنی که رواناب در تیمار شاهد دیرتر شروع می‌شود. خاک‌پوش‌های P6 و Pc تفاوتی با یکدیگر در زمان شروع رواناب نداشتند. در خاک‌پوش P3 زمان شروع رواناب زودتر از سایر تیمارها بوده است. میانگین ضریب رواناب در پوشش‌های سطحی متفاوت، نشان داد که تیمارهای شاهد، خاک‌پوش P3 ،P6 و Pc اختلاف معنی‌داری (در سطح پنج درصد خطا) از نظر ضریب رواناب با هم داشتند.
منصور مهدی‌زاده یوشانلوئی؛ محمد روغنی
چکیده
ایجاد پوشش گیاهی دائمی و دارای بازدهی اقتصادی از جمله روش‌های مهار فرسایش آبی در نقاط مختلف است. امروزه، ایجاد سامانههای سطوح آبگیر باران برای جمع‌آوری حجم کافی آب باران از طریق افزایش ضریب رواناب از سطح آبگیر و همچنین، استفاده بهینه از بارشهای کم حجم روزانه برای استقرار پوشش گیاهی در اراضی رواج دارد. بر این اساس، با توجه ...
بیشتر
ایجاد پوشش گیاهی دائمی و دارای بازدهی اقتصادی از جمله روش‌های مهار فرسایش آبی در نقاط مختلف است. امروزه، ایجاد سامانههای سطوح آبگیر باران برای جمع‌آوری حجم کافی آب باران از طریق افزایش ضریب رواناب از سطح آبگیر و همچنین، استفاده بهینه از بارشهای کم حجم روزانه برای استقرار پوشش گیاهی در اراضی رواج دارد. بر این اساس، با توجه به تغییرات ایجاد شده در اکوسیستم و محیط‌زیست عرصه‌های طبیعی که عمدتا ناشی از بهره‌برداری غیراصولی از منابع آب و خاک طی چند دهه گذشته است، لزوم بازنگری و بهینه‌سازی در سیستم‌های ذخیره نزولات آسمانی و ارائه تلفیقی از روش‌های مختلف را به‌منظور کسب نتایج در احیائ و توسعه منابع طبیعی تجدید شونده، ضروری ساخته است. بنابراین، پژوهش حاضر با هدف معرفی روش مناسب مدیریت بهره‌برداری تلفیقی از سطوح عایق و نیمه‌عایق، در بهینه‌سازی کمی و کیفی تولید رواناب سامانههای سطوح آبگیر برای توسعه باغات دیم در حوزه‌های آبخیز معرف مناطق خشک، نیمه‌خشک و نیمه‌مرطوب انجام شد. هدف این پژوهش، تحلیل و مدل نمودن میزان عمق رواناب استحصالی در سطوح آبگیر با تیمارهای مختلف، برای ارائه الگوی عمق رواناب قابل استحصال برای شرایط آب و هوایی نیمه‌خشک کشور به‌طور نمونه استان آذربایجان غربی است. محل انجام پروژه در فاصله 30 کیلومتری جنوب شرقی شهر ارومیه و در ایستگاه خرم‌آباد است. در این ایستگاه، سطوح آبگیر باران به ابعاد 5×6 متر مربع، با تیمارهای سطح عایق، نیمه‌عایق و طبیعی در چهار تکرار بر روی دامنه جنوبی و با شیب 12 الی 15 درصد احداث شد. مقادیر بارش روزانه و عمق رواناب حاصل از آن‌ها برای یک دوره آماری چهارساله و به تعداد 100 واقعه بارندگی روزانه منجر به تولید رواناب، اندازه‌گیری شد. برای بررسی فراوانی بارشهای روزانه بیشتر از صفر، یک، پنج و 10 میلی‌متر در هر ماه از داده‌های 54ساله (2005-1951) ایستگاه هواشناسی سینوپتیک ارومیه به‌عنوان ایستگاه معرف شرایط اقلیمی نیمه‌خشک استفاده شد. نتایج نشان داد، بارشهای روزانه بیشتر از یک و پنج میلی‌متر در فصل رشد گیاه شامل ماه‌های تیر، مرداد و شهریور به‌ترتیب دارای متوسط فراوانی یک‌بار در یک سال و یک‌بار در سه سال هستند. همچنین، حد آستانه بارندگی روزانه برای شروع رواناب به‌ترتیب برای سطوح آبگیر عایق، نیمه‌عایق و طبیعی برابر 2.5، 3.5 و 4.4 میلی‌متر و درصد ضریب تولید رواناب این سطوح به‌ترتیب برابر 41.17، 10.58 و 1.74 برای دوره زمانی فروردین الی آبان ماه است. لذا، استفاده از تیمار عایق برای ایجاد سطح آبگیر همراه با تعبیه سامانه ذخیره رواناب حاصل از ماه‌های پر‌باران مثل فروردین و اردیبهشت و سامانه توزیع آب ذخیره شده در ماه‌های پر نیاز آبی گیاه شامل تیر، مرداد و شهریور توصیه می‌شود.
