منابع طبیعی

                                                                         روش تحقیق  ......   ادامه

2- بررسي اقليمي موضوع

2-1- به منظور انتخاب سيل هاي مورد بررسي در هرحوضه از روش سريهاي جزئي (Partial series) استفاده مي شود براي اينکار پس از  جمع آوری دبی های روزانه- حداکثر سالانه و پیک لحظه ای و بررسی صحت و سقم آنها اقدام به تعيين آستانه اي (سيل مبنا) براي انتخاب سيلهاي مربوطه مي شود. براي انتخاب سيل مبنا با توجه به اینکه معمولا آمار دبی های پیک لحظه ای در دوره های ثبت و ضبط همواره با کمبود هایی همراه هستند در صورت لزوم ابتدا کمبود ها و نواقص احتمالی با استفاده از دبی های حداکثر سالانه که از کمیت بیشتری برخوردارند تکمیل خواهند شد (مسلما کنترل اینگونه دبی ها با داده های بارندگی ضروری است). سپس محاسبات فراواني روي آمار پیک لحظه ای ايستگاه ها با استفاده از انواع توزیعهای آماری معمول در هیدرولوژی انجام شده و سپس بر اساس بهترین توزیع سيل مبنا تعيين مي شود. هر سيلابي که مقدار آن بيشتر از سيل مبنا بود براي هر دهه به طور مجرد شمارش مي شود.

2-2 - با مقايسه تعداد سيلاب ها در هر دهه ميزان افزايش يا کاهش و همچنين بزرگي آنها در هر دوره مشخص مي شود. با استفاده از این آمار برای توزیع زمانی حدوث سیلابها درصد تعداد سیلهای مشاهده شده در ماهها و فصول مختلف سال نیز تعیین می شود.

2-3- براي بررسي تاثير نوسانات اقليمي روي تعداد سيلابهاي حادث شده، تعداد و عمق رگبارهاي منتهي به سيل و همچنين بارشهاي بيشتر از 1 و 10 ميليمتر در هر دوره شمارش و با تعداد آنها در دوره هاي ديگر مقايسه و مورد تجزيه و تحليل قرار مي گيرند ضمن آنکه ميزان و روند افزايش و کاهش بارش هاي ماهانه، فصلي و سالانه در ماههاي حدوث سيل و همچنين با روند کلي وضعيت سيل خيزي بررسي خواهد شد.

بمنظور آگاهي از وضعيت نوع نزولات جوي و تغييرات احتمالي آنها در طول دوره آماري، با استفاده از داده هاي برف سنجي و در غياب آن با محاسبه خط برف حوضه (بوسيله داده هاي دما-بارش) و نحوه پسروي و پيشروي آن در ماههاي سرد سال (ماههاي برفي) و مقايسه آن در دهه هاي انتخابي اين موضوع بررسي خواهد شد.

برای واسنجی مدل HMS  به ترتيب زير عمل می شود

قبل از اجرای مدل لازم است خصوصیات فیزیکی حوضه از طریق GIS  تهيه شود. برای اینکار نقشه‌ حوضه‌  ( با استفاده‌ از نقشه‌هاي‌ توپوگرافي یا تصاویر رقومی ،  ‌مــدل ‌ارتفاع ‌رقومي‌ حوضه(DEM)  ، (با استفاده ‌از منحني‌هاي ‌تراز رقومي ‌در محيط ILWIS) ، نقشه‌ كاربري ‌اراضي‌ (با اســتفاده ‌از پردازش تصاوير ماهواره‌اي یا سایر نقشه های موجود  ) ، ‌نقشه‌ CN (با تلفيق نقشه ‌گروههاي ‌هيدرولوژيكي‌ خاك‌ و كاربري ‌اراضي‌ با استفاده از سيستم اطلاعات جغرافيايي (GIS ) در محيط ILWIS تهيه خواهد شد. اینکار برای دو مقطع زمانی که کاربری حوضه تغییر کرده است انجام می شود.

برای هر مقطع زمانی که احتمالا یک دوره چند ساله را در بر می گیرد حداقل 4 رگبار و هیدروگراف سیل مربوطه شناسایی می شود. نیمی ازآنها برای واسنجی و نیم دیگر برای صحت یابی مدل بکار گرفته می شود. پس از واسنجی مدل چند رگبار از دوره زمانی ابتدایی با عمق و شدت معین که حتی الامکان واجد داده های هیدروگراف و یا دست کم داده های دبی باشند انتخاب شده و با خصوصیات کاربری جدید(دوره زمانی بعدی که کاربری ها تغییر کرده است)به مدل وارد می شود. پس از اجرای مدل با عنایت به اینکه داده های بارش در هردو وضعیت یکسان بوده بنا براین نتایج حاصل اثر تغییر کاربری را بخوبی در هیدروگراف سیل نشان خواهد داد. باید این نکته را اضافه کرد که مدل ‌HMS مجهز به قابليت كاليبره (واسنجي) ‌كردن ‌خودكار پارامترها در دامنه ‌مورد نظر مي باشد. اين‌ تغيير تا زماني‌ كه‌ بهترين ‌تطبيق ‌هيدروگراف‌ مشاهده‌اي ‌و شبيه‌سازي ‌حاصل‌ شود ادامه ‌پيدا مي‌كند و مناسبترين ‌مقادير پارامترهاي ‌واسنجي ‌‌ارائه ‌مي‌شود. در مرحله ‌واسنجي‌ به ‌لحاظ اهميت ‌دبي ‌اوج ‌در وقايع ‌سيل‌، حداكثر دبي ‌به ‌عنوان ‌شاخص‌ كاليبراسيون ‌مد نظر قرار خواهد گرفت‌. با توجه به انتخاب روش هيدروگراف SCS براي تبديل بارش-رواناب، تلفات‌ اوليه‌(Initial loss) و زمان ‌تأخير و شماره ‌منحني‌(CN) وزني ‌حوضه یا زير حوضه‌ها بعنوان پارامترهاي ‌واسنجي‌ ‌در نظر گرفته خواهند شد هر چند در برخی منابع پیشنها شده است که در هنگام کالیبراسیون بهتر است علاوه بر جریان پیک- حجم زیر منحنی هیدروگراف و زمان رسیدن به پیک در مقابل داده های اندازه گیری شده کنترل شود(16). محدودیت فعلی مدل نامبرده نداشتن انتخاب (option) ذوب برف است که در نسخه جدید آن این محدودیت برطرف گردیده و بزودی منتشر می شود. البته در این تحقیق تاکید بر استفاده از مدل خاصی نیست بلکه داده های فراهم شده را می توان با هریک از مدلهای هیدرولوژیکی که بتواند اهداف طرح را تامین نماید مورد تحلیل قرار داد. 

2-4    پس از دسته بندي حوضه هاي آبخيز در مناطق اقليمي و اکولوژيکي مربوطه، تحليل هاي لازم در مورد افزايش يا کاهش سيل و دلايل آن در هر منطقه بيان خواهد شد.

بنا به دعوت قبلي دانشكده منابع طبيعي دانشگاه تربيت مدرس براي انجام يك سخنراني در جمع دانشجويان اين دانشكده روز سه شنبه مورخ 17/2/87 مهمان اين عزيزان بودم. سعي كردم اين سخنراني طوري باشد كه منوط به يك رشته تخصصي خاص نباشد و  بتواند تا حدودي افق ديد دانشجويان را با زمينه كاري آينده آنها روشن تر كند

بحثي را كه بميان كشيدم رابطه نزديك و هماهنگ آبخيزداري و بيابان زدايي بود كه متاسفانه در بخش هاي اجرايي و بعضا تحقيقاتي اگر چه هر يك از بخش هاي مربوطه از سالها پيش عمليات آبخيزداري و مهار بيابان زايي را در گستره كاري خود بدون توجه به آثار مشترك اين دو بخش كاري انجام مي دهند ولي كماكان هر بخشي و بويژه بخش بيابانزدايي بدون توجه به مناطق بالادست حوضه هاي آبخيز عمليات خود را در مناطق پايين دست متمركز كرده است لذا سخنان من براي توجه و امعان نظر به مناطق بالادست حوضه هاي آبخيز جهت برنامه هاي مهار بيابان زايي بود. اقدامي كه تا كنون از طرف بخشهاي اجرايي به آن توجه كافي نشده و صرفا عمليات مهار بيابان زايي در محل بروز و ظهور آثار اين پديده جستجو شده است. از اين رو  و برخلاف تصور هرگونه اقدامي كه در مناطق بالادست حوضه هاي آبخيز براي جلوگيري از بروز و تشديد سيلاب صورت گيرد مي تواند عملي در جهت مهار بيابانزايي قلمداد شود خواه اين كار توسط بخش آبخيزداري وزارت جهاد كشاورزي باشد و يا وزارت نيرو . لذا تعامل هرچه بيشتر اين واحدهاي درون و برون سازماني براي هم افزايي امور مربوط به آبخيزداري و مهار بيابانزايي آنهم در زماني كه تمامي دستگاههاي دولتي براي ارايه برنامه هاي راهبردي سند چشم انداز 20 ساله جمهوري اسلامي ايران (افق 1404) بسيج شده اند يكي از ضروريات كار است.

در اين نشست بنا به رشته تحصيلي دانشجويان شاخص هاي بيابانزايي فقط از جنبه آب مطرح شد و به ساير جنبه هاي بيابان زايي اشاره اي نكردم. در اين زمينه سه شاخص مهم به شرح معرفي شد:

سيلخيزي و فزوني سيلابهاي مخرب

فزوني و جاري شدن سيلاب‌هاي مخرب يكي از پيامدهاي جدي بيابانزايي بشمار مي روند چرا كه باران هاي سيل آسا و كمياب در مناطق خشك و نيمه خشك كشور با ايجاد سيلاب باعث هرز روي فزونتر آبهاي سطحي در سراب حوضه مي شوند. اين سيلابها در مسير خود رسوبات نمكدار و گچي را از ارتفاعات تا انتهاي مسيل حمل كرده و انباشت بيش از پيش آن را در پاياب حوضه سبب مي شوند. نتيجه اين وضعيت كاهش تغذيه طبيعي آبخوانها در سراب حوضه و پيشروي آبهاي شور كوير به آبخوانهاي پاياب حوضه و اراضي اطراف مي باشد. علاوه براين ته نشست رسوبات آغشته به املاح گچ و نمك در آرامگاه سيلاب كه عموما در حوضه هاي بسته داخلي قرار دارند منشاء پايان ناپاپذير خاك و ماسه هاي نمكداري مي شوند كه مناطق اطراف خود را آلوده كرده و سبب تخريب خاك و نهايتا از دست رفتن كامل استعداد باروري خاك و در يك كلام بياباني شدن منطقه مي شوند. 

افت سطح آبهاي زيرزميني:

بررسي آمار و ارقام موجود از وضعيت بهره‌برداري آب‌هاي زيرزميني در حوزه‌هاي اصلي كشور نشان مي‌دهد كه حدود 7 ميليارد مترمكعب بيش از ميزان تغذيه از آب‌هاي زيرزميني بهره‌برداري مي شود از اين نظر در اكثر نواحي كشور سطح سفره‌هاي آب زيرزميني به‌شدت افت نموده و تراز آن منفي است. اين در حالي است كه ساليان متمادي آبياري به عنوان ساده ترين و تنها چاره درد براي توليد غذاي بيشتر در مناطق بياباني مطرح بوده است اما به دليل روش هاي نادرست و غيرعلمي و صرفا آبياري سنتي ، گذشته از اتلاف آب محدود موجود در اين مناطق در بسياري از موارد اراضي كشاورزي تبديل به بيابان و كوير شده اند. توسعه كشاورزي از طريق گسترش سطح كشت آبي به جاي افزايش توليد در واحد سطح يكي از معضلات كشاورزي ايران بشمار مي رود اين در حالي است كه راندمان پايين آبياري در بخش كشاورزي به دليل مشكلات ساختاري و فقدان مديريت مصرف آب از عمده‌ترين عوامل افت كمي و اتلاف منابع آب كشور محسوب مي شوند بطوريكه ميزان كارآيي مصرف آب در بخش كشاورزي به‌طور متوسط حدود 30 درصد برآورد مي‌شود. اين نكته را بايد متذكر شد كه در بسياري از مناطق ايران  متعاقب افت سطح آب، مشكلاتي همچون خشك شدن چاههاي آب، كاهش دبي رودخانه ها،تنزل كيفيت آب،  نشست زمين و تداخل سفره هاي آب شور و شيرين بوجود آمده است كه اين علايم به تنهايي يا باهم بطور واضح و روشن بروز پديده بيابان زايي را در ناحيه مربوطه نشان مي دهد.

- آلودگي و شور شدن آب

يكي از منابع عمده آلودگي آب‌ استفاده روز افزون از نهاده‌هاي كشاورزي از جمله كودهاي شيميايي و سموم دفع آفات است. سموم كشاورزي و كودهاي شيميايي كه در سالهاي اخير براي مبارزه با آفات و تقويت خاك كاربردهاي زيادي پيدا كرده است، با نفوذ در منابع آب‌هاي سطحي و زيرزميني، زمينه آلودگي منابع آبي كشور را فراهم نموده‌است. سالانه حجم انبوهي از پساب‌هاي كشاورزي از طريق رودخانه‌ها و زهكش‌ها وارد منابع آبي كشور شده و زمينه آلودگي و شور شدن بسياري از منابع آبي كشور را فراهم نموده است. آمار و ارقام نشان مي دهد كه هر سال حدود ۲۰ ميليون تن فاضلاب تصفيه نشده به آب هاى داخلى، درياى خزر و خليج فارس سرازير مى شود و نزديك به ۱۶۳ رودخانه آلوده در كشور شناسايى شده كه 6۰ تا7۰ رودخانه بيشترين آلودگى را دارند. علاوه بر شوري آب كه بر اثر كشاورزي نادرست صورت مي گيرد با توجه به تشكيلات زمين شناسي شور در بسياري از مناطق خشك ايران، شور شدن آب بطور طبيعي نيز اتفاق مي افتد بايد گفت گسترش شوري در فلات ايران تنها به پهنه هاي پوشيده از نمك تحت عنوان كفه ها و باتلاق‌هاي نمك و سفره هاي آب شور زير زميني محدود نيست، بزرگترين مشكل وجود تشكيلات زمين شناسي محتوي رسوبات تبخيري چون گچ و نمك مي باشد كه تقريباً در اكثر نقاط ايران وجود دارد. بطور كلي كويرهاي نمكي به صورت مركز اصلي پخش نمك عمل مي كنند كه در بخش سطحي توسط آب و باد و در قسمت عمقي بوسيله نفوذ جريان آب شور اثرات مخرب خود را در زمين هاي اطراف برجای مي‌گذارند به اين ترتيب روان آبهايي كه از مناطق بالادست حوضه بسمت پاياب جاري مي شوند در بسياري از موارد به دليل عبور از همين سازندهاي آلوده به گچ و نمك  شور شده و گذشته از اينكه كيفيت نامناسبي براي شرب و يا كشاورزي پيدا مي كنند، مناطق پايين دست خود را نيز آلوده كرده و به نوعي سبب بروز و تشكيل بيابانهاي ثانويه مي شوند.

عمليات آبخيزداري در جهت مهار بيابانزايي است :

در حال حاضر عمده عمليات آبخيزداري در دو قسمت از حوضه هاي آبخيز صورت مي گيرد.

الف-پخش و گسترش سیلاب در پایاب حوضه

بطور معمول پخش و گسترش سيلاب با اهداف زير انجام مي گيرد:

1- تغديه مصنوعي آبخوانها به منظور جلوگيري از:

Ø        پيشروي آبهاي شور در  لايه هاي آب شيرين

Ø         نشست زمين

2-تثبيت شن هاي روان با استفاده از مواد معلق موجود در سيلاب مانند لاي، رس و مواد آلي،

3- آبشويي خاكهاي شور

4- احياي زمين هاي فرسايش يافته از طريق ايجاد بندهاي خاكي،

5- احياي مراتع و پوشش گياهي منطقه و درختكاري بمنظور ايجاد بادشكن،

با نگاهي به اهداف پخش سيلاب متوجه مي شويم كه تمام سرفصل هاي كاري مربوطه هر يك به نوعي در جهت مهار بيابان زايي است

ب-مديريت وكاربري حوضه در سراب (برای کاهش سیلاب)

همانطور كه ديده مي شود عموما كارهايي كه در سراب حوضه هاي آبخيز صورت مي گيرد بيشتر مربوط به مديريت و كاربري حوضه است در واقع مدیریت و كاربري اراضي همان اقداماتي است كه برای حفاظت از آب وخاك و درنهايت كاهش رواناب وسيلاب )كاهش ومهار خسارات سيل ) انجام می شود در اين مورد دو هدف كلي زير مورد توجه قرار مي گيرد

1-ایجاد و توسعه پوشش گياهي به منظور افزايش نفوذ پذيري و ذخيره رطوبت،

2- عمليات سازه اي كوچك ومتوسط در آبراهه ها براي كاهش فرسايش وافزايش ذخيره آب.

با توجه به توضيحات مشروحي كه در بخش سيلخيزي بدان اشاره شد تامين دو هدف فوق از نظر آبخيزداري نيز هر يك منجر به مهار بيابان زايي مي شود بنا براين از نظر علوم مربوطه عرصه كاري عمليات آبخيزداري و بيابان زدايي نمي توانند جداي از هم باشند و در عمل نيز مديريتي درست و كارآمد است  كه بتواند هرچه بيشتر ديدگاهها و تعاملات درون و برون سازماني را به هم نزديك كند. مشكلي كه هم اكنون بوضوح در سطوح مختلف سازماني ديده مي شود

- روش تحقيق

روش انجام تحقيق تحليلي- آماري است و بر حسب مورد از روش شبيه سازي هيدرولوژيکي در تبديل رابطه بارش- رواناب با استفاده از مدل هيدرولوژيکي HEC-HMS استفاده خواهد شد. تکيه گاه اساسي تحقيق نمونه هاي مشخصي از حوضه هاي آبخيز است که تا حد امکان واجد داده هاي اقليمي و هيدرومتري دراز مدت باشند نقشه هاي خاک- پوشش گياهي- کاربري اراضي – توپوگرافي- تصاوير ماهواره اي و در صورت لزوم عکس هاي هوايي از ديگر مواد مورد نياز است.

مراحل انجام کار:

 1- بررسي تخريب پوشش گياهي وکاربري اراضي:

1-1- براي بررسي کاربري اراضي و تخريب پوشش گياهي از گذشته تا حال از کليه منابع و اطلاعات موجود اعم از تصاوير ماهواره اي، عکس هاي هوايي، نقشه هاي توپوگرافي و مطالعات انجام شده احتمالي در حوضه هاي کاري در جهت تکميل و همزمان نمودن با دروه هاي مطالعه اقليم استفاده بعمل خواهد آمد. بديهي است تهيه سالانه اين اطلاعات مقدور نبوده بلکه براي مقاطع خاصي امکان پذير است( در صورت ناهمزماني با دوره هاي انتخابي اقليم، دوره هاي در دسترس کاربري اراضي، ملاک عمل قرار مي گيرد). در هر مقطع زمانی (که پس از جمع آوری و بررسی داده های هیدرواقلیمی تعیین خواهد شد) تغییرات پوشش گیاهی و کاربری اراضی با استفاده از داده های دورسنجی (تصاویر رقومی) و یا مطالعات انجام شده احتمالی در حوضه مربوطه مشخص می شود. 

1-2- در بررسي مقدماتي بطور نظري، افزايش (يا کاهش) تعداد سيلابها در دوره هايي که وضعيت پوشش گياهي و ياکاربري اراضي تغيير يافته است بررسي مي شود همچنين در صورت امکان تعداد افزايش جمعيت دامي که از حوضه مربوطه استفاده مي کنند بمنظور تاثير غير مستقيم آنها در افزايش سيلاب  در طول دوره مطالعاتي از طريق همبستگي مورد بررسي قرار مي گيرد.

1-3- در صورتي که وضعيت اقليمي حوضه اي در طول دوره مطالعاتي، تغيير قابل ملاحظه اي نکرده باشد ولي وضعيت پوشش گياهي و کاربري اراضي در آن حوضه تغيير کرده باشد براي نشان دادن تاثير تغيير پوشش گياهي و نوع کاربري در افزايش و کاهش سيلاب، وضعيت گذشته و حال حوضه با استفاده از مدل هيدرولوژيکي (HEC-   HMS) شبيه ساري مي شود. براي اينکار به ترتيب زير عمل مي شود

1-3-1 با استفاده از نقشه خاکشناسي حوضه، گروههاي هيدرولوژيکي خاک تعيين مي شوند(لازم به توضيح است چون تغيير و تحول خاک مانند پوشش گياهي سريع نمي باشد لذا يک لايه نقشه که از اطلاعات در دسترس و موجود تهيه شود براي کل دوره کفايت مي کند).

1-3-2  با استفاده از نقشه هاي پوشش گياهي وکاربري اراضي تهيه شده براي مقاطع مختلف مطالعاتي و نقشه گروههاي هيدرولوژيکي خاک، نقشه و يا مقادير عددي  CN (شماره منحني در روش SCS ) براي هر دوره تهيه مي شود       

1-3-3 با استفاده از بارشهاي با عمق معين و مشترک در دوره هاي مطالعاتي، مقادير سيلاب در هر دوره  با استفاده از روش SCS  محاسبه مي شود. با توجه به اينکه در هر بار اجراي مدل (امکان محاسبه سيلاب در روش SCS بدون اجراي مدل هم امکان پذير مي باشد) و در هر دوره شرايط اقليمي ثابت بوده و فقط پوشش گياهي و کاربري اراضي تغيير کرده است لذا افزايش يا کاهش سیلاب محاسبه شده در هر يک از دوره هاي مطالعاتي فقط ناشي از تغييرات کاربري و پوشش گياهي خواهد بود. علاوه بر آن در اين مرحله مي توان  بارش هايي را شناسايي کرد که در دوره هاي قبلي سيلابي نبوده اند و در دوره اخير منجر به سيلاب شده اند.

2- بررسي اقليمي موضوع: