مکان يابي عرصه هاي مناسب استحصال آب باران با استفاده از الگوي سطح منبع متغير و سيستم اطلاعات جغرافيايي در مراتع حوزه آبخيز سمبورچاي، استان اردبيل : پایان نامه ارشد کشاورزی
کشور عزیزمان ایران با توجه به تنوع اقلیم ، آب و هوای مطبوع و اراضی وسیعی که در اختیار دارد در صورت مدیریت در عرصه کشاورزی میتواند یکی از قطب های بلامنازع کشاورزی دنیا باشد و با پرورش دانش آموختگان خبره در گرایش های مختلف رشته کشاورزی میتوان به این مهم نایل آمد.دیجی لود در ادامه به معرفی پایان نامه های کارشناسی ارشد رشته کشاورزی میپردازد. پایان نامه حاضر با عنوان” مکان يابي عرصه هاي مناسب استحصال آب باران با استفاده از الگوي سطح منبع متغير و سيستم اطلاعات جغرافيايي در مراتع حوزه آبخيز سمبورچاي، استان اردبيل ” با گرایش مرتعداري و با فرمت Word (قابل ویرایش) تقدیم شما دانشجویان عزیز میگردد.
چکیده مکان يابي عرصه هاي مناسب استحصال آب باران با استفاده از الگوي سطح منبع متغير و سيستم اطلاعات جغرافيايي در مراتع حوزه آبخيز سمبورچاي، استان اردبيل:
در مراتع مناطق جغرافيايي خشک و نيمهخشک دسترسي به آب مهمترين اولويت است. اين اهميت فقط براي مصرف گلههاي دامي نيست بلکه به خاطر زيستن و بقا مرتعداران در اين مناطق جغرافيايي نيز ميباشد. به همين دليل آب اساسيترين نياز بهرهبرداران از مراتع در مناطق خشک و نيمهخشک است. در اين تحقيق فاکتورهاي تاثيرگذار بر رواناب شامل متوسط شيب، مساحت، ضريب گراويليوس، بارش متوسط سالانه، دماي متوسط سالانه، طول آبراهه اصلي، زمان تمرکز، شاخص NDVI، شدت بارشهاي يک ساعته و نيم ساعته با دوره بازگشت 2 سال و 10 سال، نفوذپذيري خاک، نوع سازند در نظر گرفته شد و مقادير آنها برآورد شد و نقشههاي مورد نظر توسط نرمافزار ArcGIS9.3 تهيه و از طريق نرمافزارهاي Excel و SPSS16 به ترتيب رابطه رگرسيوني و ميزان همبستگي پارامترها با رواناب توليدي برآورد شد و سپس هشت پارامتر مؤثر انتخاب و از طريق مقايسه زوجي روش سلسله مراتبي وزندهي شدند. پس از وزندهي به پارامترها و مشخص شدن تاثير آنها، با استفاده از الگوي سطح منبع متغير و به کارگيري آن در عرصههاي مرتعي از طريق نرمافزار ArcGIS9.3 عرصههاي مناسب و نامناسب براي اهداف تحقيق مشخص شد. با توجه به نقشههاي تهيه شده مشخص شد که در منطقه مورد تحقيق، در اراضي مرتعي هيچ منطقهاي داراي پتانسيل صفر و 100 براي توليد رواناب را دارا نميباشد. در حالي که بيشترين پتانسيل براي توليد رواناب 87 و کمترين آن 26 ميباشد. 98/5 درصد يا 8/43کيلومترمربع از منطقه داراي پتانسيل ضعيف تا متوسط، 93/7 درصد يا 07/58 کيلومترمربع داراي پتانسيل متوسط تا خوب، 97/10 درصد يا 35/80 کيلومترمربع خوب تا خيلي خوب، 28/9 درصد يا 68 کيلومترمربع خيلي خوب تا عالي و 83/11 درصد يا 92/85 کيلومترمربع داراي پتانسيل عالي ميباشد
مقدمه
مراتع يکي از مهمترين و با ارزشترين منابع طبيعي تجديدشونده ميباشند که نقش بسيار مهمي در حفاظت خاک، توليد آب، توليد گوشت و مواد لبني دارند. علاوه بر آن محصولات فرعي مرتع همچون محصولات دارويي، صنعتي، خوراکي، حفظ حياتوحش، تلطيف هوا، پايداري محيط زيست و نيز ذخيره ژنهاي گياهي از جمله استفادههاي ديگري است که ارزش حاصل از آنها به مراتب از ارزش توليد علوفه بيشتر بوده است (مقدم، 1377). بنابراين توجه به استفادههاي چندگانه آن از طريق افزايش توليد و کاهش تخريب مراتع با بهرهبرداري صحيح و انجام عمليات اصلاح و احياء امري ضروري و اجتنابناپذير است.
به دليل واقع شدن ايران در مناطق خشک و نيمهخشک کره زمين، تأمين آب شيرين سالم و کافي همواره مشکل بوده است. اين واقعيت، سختي زندگي مرتعداران و مديريت دام و بازدهي پايين توليد علوفه در مراتع را به دنبال داشته است. در مراتع مناطق جغرافيايي خشک و نيمهخشک دسترسي به آب مهمترين اولويت است. اين اهميت فقط براي مصرف گلههاي دامي نيست بلکه به خاطر زيستن و بقاء مرتع داران در اين مناطق جغرافيايي نيز ميباشد. مالکيت و حق استفاده از منابع آبي در اين مناطق حداقل به اندازه حق بهرهبرداري از مراتع داراي اهميت است. به همين دليل آب اساسيترين نياز بهرهبرداران از مراتع در مناطق خشک و نيمهخشک است (ايفاد[1]، 2004).
در مراتع و به خصوص مراتع قشلاقي کشور، بحران کمبود آب براي مصرف انسان و شرب دام هميشه وجود داشته است. به طوري که بيان ميشود ظرفيت مراتع براي تغذيه احشام در بسياري از مراتع نقاط خشک بيشتر به علت کمبود آب آشاميدني محدود ميشود تا کمبود علوفه (آکادمي ملي علوم واشنگتن، 1364). استحصال آب تميز از بارندگيهاي خيلي کم و همچنين ذخيره کردن آب جمع آوري شده در يک منبع، از مزاياي روش جمعآوري رواناب به شمار ميآيد (پيترسون[2]، 1366). برخي ديگر نيز به کارگيري آب باران را براي رسيدن به توسعه پايدار منابع آب لازم ميدانند و استفاده از آن را يک فنآوري کوچک مقياس اقتصادي و کاربردي ميدانند که در مناطق خشک و نيمهخشک به طور معنيداري به حفظ طبيعت و اکولوژي نيز کمک ميکنند (اندرو[3]، 2000). کشور ايران در منطقهاي واقع است که متوسط بارندگي سالانه آن کمتر از يک سوم ميزان بارندگي ساليانه جهان است و ميزان آن 250 ميليمتر گزارش شده است (کردواني، 1379؛ محسني ساروي، 1376).
رواناب آبخيزهاي مرتعي از چند جهت داراي اهميت ميباشند. رواناب وقتي که در مخازن ذخيرهاي جمع ميشود، آب مصرفي دام را تأمين ميکند. همچنين منبع آبي براي مناطق پاييندست يا مصارف محلي، صنعتي و کشاورزي در خارج از حوزه آبخيز را فراهم مينمايد. رواناب به دليل اينکه موجب شروع فرسايش، انتقال رسوب و مواد حل شدني در درون رودخانه يا سد ميباشد داراي اهميت است. بنابراين، رواناب بيشترين آلودگي وارد شده به مسير آب را توليد مينمايد (محسني ساروي، 1387).
جمعآوري آب باران، با اهداف و انگيزههاي گوناگوني صورت ميگيرد که هدف اصلي آن، بهينهسازي و مديريت بهرهبرداري از آب باران بر اساس نياز و مصرف است. بدين معني که چون باران همواره و هر روز نميبارد و يا بارش ناکافي است، از آن بهره برد. بدين ترتيب هر جامعه و هر کشوري که در اين زمينه قدمهاي بزرگ‌تر و مؤثرتري بردارد، موفقتر و آبادتر خواهد بود (طهماسبي و همکاران، 1385). جمعآوري آب باران نه تنها براي تأمين آب در ايام و روزهاي بدون باران است، بلکه براي کنترل جريان رودخانهها و جلوگيري از آسيب رساندن به نواحي مسکوني و زراعتي پاييندست هم صورت ميگيرد. همچنين براي توليد انرژي (برق) يا پرورش آبزيان جمعآوري ميشود. در بسياري از مناطق خشک و نيمهخشک با جمعآوري آب باران و تنظيم آن در بالادست حوزههاي آبخيز، براي تقويت و بهبود عملکرد محصولات ديمکاري برنامهريزي ميشود. بخشي از طرحهاي آبخيزداري با همين هدف و نيز حفاظت آب و خاک صورت ميگيرد. به اين ترتيب امکان کوتاه کردن دورههاي خشک به وجود ميآيد و دوره خشک سه ماهه، به دو ماه يا کمتر تقليل مييابد و صدمه وارد شده به محصول يا هر نوع پوشش گياهي کاهش پيدا ميکند (طهماسبي و همکاران، 1384). امکان دارد جمعآوري آب باران براي تغذيه سفرههاي آب زيرزميني، چشمهها و قناتها باشد. براي اين کار، در بالادست قنوات و چشمهها در آبراههها، با احداث بندهاي کوتاه، ولي متعدد از حرکت و خروج سريع رواناب جلوگيري ميشود. اين سيلابها به تدريج در زمين نفوذ ميکنند و باعث افزايش آب‌دهي قناتها و چشمهها ميشوند و در نتيجه، از تبخير آب و آلودگي آب جلوگيري ميکنند. به علاوه افت سطح ايستايي را، که امروزه مسئله مبتلا به اکثر دشتهاي کشور ما است را تا حدودي جبران ميکند (طهماسبي و همکاران، 1384). استحصال آب عبارتست از جمعآوري و ذخيره نمودن بارش در زميني که در آن به منظور افزايش رواناب تغييراتي اعمال شده است (مايرز[4]، 1964).کورير[5] (1973) جمعآوري آب را فرآيند جمعآوري بارش طبيعي از آبخيزها براي استفاده مفيد تعريف کردند.
مفاهيم هيدرولوژيکي قرار دادي نخستين بار در سالهاي 1930 و 1940 زماني که منابع جريان بالادست رودخانهها به عنوان عاملي موثر بر جريانهاي پايين دست مورد توجه قرار گرفته بودند، توسعه يافته است. از آنجايي که اغلب فعاليتهاي مربوط به کاربري اراضي با سوء استفاده از منابع و اثرات منفي بر پايين دست رودخانهها همراه ميباشد لذا يک مبناي مناسب براي تصميمگيري ضروري به نظر ميرسد. مفهوم سطح منبع متغير محدوده کاملي از جريانات دامنهاي را در بر ميگيرد. واقعيت اين است که اين مفهوم يک سيستم پويا و ديناميک است که داراي تغييرات زماني و مکاني بسياري ميباشد و در شرايط بحراني مختلف، وضعيتهاي متفاوتي را در مسيرهاي متنوع ارائه مينمايد. پويايي جريانهاي سيلابي تابعي از طول شيب و موقعيت گذرگاهها است. همچنين تراکم زهکشهاي پويا در سطح حوزه در اين امر بيتاثير نخواهد بود به طوري که در طول يک بارش سنگين، تراکم زهکشي و طول شيب نقش فعالي را ايفا مينمايد. تمام قسمتهاي سطح يک حوزه آبخيز به طور مساوي در ايجاد رواناب دخالت ندارند. بسياري از محققين درباره مفهوم سطح منبع متغير توليد جريان رودخانهاي، گزارشهاي بسياري را ارائه نمودهاند. در واقع اين مفهوم فرض ميکند که مناطق خاصي از سطح آبخيز در ايجاد رواناب دخالت دارند در صورتي که مناطق ديگر به عنوان مناطق تغذيه کننده و ذخيره کننده عمل ميکنند (هولت[6]، 1974). عوامل مهمي که در تعيين سطح توليد کننده رواناب دخالت دارند شامل وضعيت فيزيکي آبراهه، خصوصيات خاک و رگبار ميباشد. کف درهها عموماً مناطقي هستند که در توليد رواناب دخالت دارند در حالي که سر يالها مناطق تغذيه کننده ميباشند. مناطق بين کف درهها و سر يالها اغلب به عنوان مناطق ديناميکي مطرح ميباشند که ممکن است در توليد رواناب يا در تغذيه آن شرکت نمايند. اين مسأله بستگي به مقدار و خصوصيات موقتي رگبار، رطوبت قبلي و خصوصيات خاک منطقه دارد. ميتوان گفت مناطق منبع، مناطقي هستند که پتانسيل بالايي براي توليد رواناب حتي با مقدار کمي بارش را دارند که ميتوان با استفاده از سطح منبع متغير، مناطق منبع يا مناطق توليد کننده رواناب را شناسايي و براي کنترل آلودگيها، استحصال رواناب، کودپاشي و دفع فاضلاب و مواد زائد کشاورزي استفاده کرد. همانطور که ميدانيم براي حفظ کيفيت خاک در مراتع و توليد خوب علوفه نياز به کودپاشي همواره احساس ميگردد. با مشخص کردن مناطق توليد کننده رواناب ميتوان مديريت درست و اصولي را براي کودپاشي در نظر بگيريم و مناطق مورد نظر را با اطمينان با کاربرد کود زياد مورد بهرهبرداري قرار داد و مناطقي که چنين اطميناني وجود ندارد مشخص کند. همچنين يکي از عوامل اصلي تخريب مراتع و چراي بيش از حد مراتع، کمبود منابع آب در مراتع نميباشد بلکه عدم توزيع يکنواخت منابع آبي در سطح مراتع ميباشد که پس از مشخص شدن عرصههاي توليد رواناب ميتوان مديريت جامعي را براي توزيع آبشخوار در مراتع انجام داد. از اهميت ديگر تعيين سطح منبع متغير جلوگيري از آلودگي در پايين دست حوزه آبخيز ميباشد که با شناسايي مناطق منبع ميتوان رواناب را در بالا دست حوزه آبخيز کنترل کرد. با دانستن اين موضوع آبخيزدار قادر خواهد بود مناطقي را که ميتوان با اطمينان با کاربرد کود زياد مورد بهرهبرداري قرار داد و مناطقي که در آنها چنين اطميناني وجود ندارد مشخص کند. با همين روش مناطق مطمئن براي ريختن آشغال و فاضلاب، مواد زائد کشاورزي و دفن به آساني انتخاب ميشوند (محسني ساروي، 1387).
هدف و ضرورت تحقيق:
امروزه تلاشهاي بسياري در جهت کاهش زمان و هزينههاي مربوط به مکانيابي و تعيين مناطق بالقوه براي معرفي تکنيکهاي جمعآوري در نواحي که نيازمند اين فرآيند است مانند اکوسيستمهاي کشاورزي آبي و ديم صورت پذيرفته است. سيستم اطلاعات جغرافيايي (GIS[7])، رويکرد مناسبي را ارائه مينمايد، زيرا اين سامانه قابليت پردازش ساختارهايي براي جمعآوري، ذخيرهسازي، تحليل و تبديل دادههاي مکاني و زماني را به منظور اهداف خاص را دارا ميباشد (پادماواتي[8] و همکاران،1993؛کوسکان و موساگلو[9]،2004). پيشرفت تکنولوژيهاي کامپيوتري و بستههاي GIS اي، امکان ارزيابي و درونيابي دادهها را در محدودههاي تخصصي به منظور مديريت مکاني و آناليز دادهها را براي کاربران فراهم ميسازد. بنابراين ترکيبي از خصوصيات مکاني حوزهها، راندمان بالاتري را در پردازش هيدرولوژيکي منطقه به همراه دارد. بدين ترتيب پتانسيل کاربرد GIS براي مدلسازي هيدرولوژيکي به ويژه هنگامي که دقت و صحت مدلسازي توسط برآوردهاي توزيع مکاني و زماني پارامترهاي منابع آبي تحت تأثير قرار گرفته باشد قابل ارزيابي ميباشد (کلارک و گانگوداگامگ[10]، 2001).
براي مشخص کردن مکان مناسب اجراي برنامههاي مختلف با استفاده از GIS لازم است به شرايط مورد نياز براي هر برنامه توجه شود و سپس نقشههاي مختلف را با هم تلفيق کرد تا مکان مناسب اجراي طرحها مشخص شود. از اينرو انجام اين پژوهش ميتواند دستورالعمل مناسبي را در اختيار مرتعداران جهت تأمين آب از طريق روشهاي استحصال آب باران قرار دهد. استفاده از GIS علاوه بر افزايش دقت، سبب افزايش سرعت انجام کار، تنوع و کيفيت بهتر ارائه نتايج، کاهش هزينهها، بايگاني و تکثير راحتتر آنها ميگردد. بنابراين اين پژوهش با اهداف زير صورت گرفته است:
1- کارآيي GIS در مديريت منابع طبيعي براي ذخيره ، تجزيه و تحليل ، تلفيق دادهها و ارائه نتايج حاصل از اطلاعات، با تأكيد بر ذخيره نزولات آسماني در سطح مراتع.
2- مکانيابي عرصههاي مناسب براي استحصال آب باران در سطح حوزه آبخيز.
3- توزيع و مديريت مناسب آب باران با استفاده از الگوي سطح منبع متغير.
تعريف استحصال رواناب و اهميت بررسي آن
در نظر عامه استحصال آب به صورت زير تعريف ميشود: جمعآوري روانابها از سطح بامها، زمينها و همچنين آبهاي گذران فصلي جهت استفاده از روانابها.
جمعآوري آب باران عبارت است از مجموعه اقدامات و عمليات و فعاليتهايي که به ذخيره شدن روانابهاي سطحي ناشي از بارش در داخل بانکتها، سطح تراسها و درون حوضچهها و استخرهاي ذخيرهي آب براي مصارف گوناگون منجر ميشود. اين آب براي آبياري محصولات و مصارف خانگي و … ذخيره ميشود تا در ايام بيباران، کمبود آب حدالامکان جبران شود (طهماسبي و همکاران ، 1385).
در تعريف جمعآوري آب باران بين متخصصان آبشناسي و آبياري اختلاف نظر وجود دارد. بعضي از اين کارشناسان حتي احداث سدهاي مخزني را هم در زمرهي کارهاي جمعآوري آب باران ميدانند (کلاف،1979). بسياري از تحقيقات در هند و پاکستان و فلسطين اشغالي نشان ميدهد که تلاش اصلي در اين جهت است که مردم ساکنان مناطق خشک و نيمهخشک، با فناوري و روشهايي آشنا شوند که از بارندگي موجود با ايجاد رواناب بيشتر، جمعآوري مناسب، ذخيرهي سريع‌تر و عمليتر و محافظت در مقابل تبخير و هدررفت، به آب بيشتري دسترسي پيدا کنند و امکان استمرار زندگي آنها با حفظ الگوي کشاورزي و دامپروري محقق گردد (حسيني ابريشمي، 1373).
بايد توجه داشت در اکثر مناطقي که آب به اندازهي کافي وجود ندارد، به دليل تراکم کم جمعيت، زمينهاي بسياري وجود دارد، در نتيجه حداقل 5 تا 20 برابر آنچه که ميتوان با آب باران موجود و آب زيرزميني و … به زير کشت برد، زمين موجود است. بنابراين امکان تخصيص بخشي از اراضي براي جمعآوري رواناب و سيلاب در بسياري از اين مناطق وجود دارد (طهماسبي و همکاران، 1385).
جمعآوري آب باران به روشهاي گوناگوني انجام ميشود. در مناطق خشک و نيمهخشک، کمبود آب با جمعآوري آب باران تا حدودي قابل جبران است، اين کار شامل ايجاد رواناب، جمعآوري و ذخيره و حفاظت از آب ذخيرهشده است تا به مصرف گياه و محصول مورد نظر برسد، يعني از يک طرف در حد امکان در عمق ريشه و در دسترس ريشه ذخيره شود و از طرف ديگر در سطح خاک خيلي راکد باقي نماند که تبخير شود (طهماسبي و همکاران، 1385).
جمعآوري آب باران در مفهوم گسترده، کليه روشهاي مربوط به متمرکز کردن، ذخيرهسازي و جمعآوري رواناب حاصل از آب باران را به منظور مصارف خانگي و کشاورزي را دربر ميگيرد (راکشتورم[11]، 2000؛ شودرلند و فن[12]، 2000). اين سيستمها ميتوانند در سه گروه عمده طبقهبندي شوند: 1- حفظ رطوبت در مکان (حفاظت آب و خاک) 2- تمرکز رواناب به منظور کشت محصولات در سطح زمين 3- جمعآوري و ذخيره رواناب از سقفها و سطح زمين (در ساختارهاي مختلف به منظور مصارف خانگي و کشاورزي) (فالکن مارک و راکشتورم[13]، 2004).
استفاده توليدي نيز شامل تأمين آب شرب و ذخيره آن، تمرکز روانابها براي گياهان، درختچهها و درختان و يک استفاده کمتر متداول يعني پرورش ماهي و اردک ميباشد.
واژه استحصال آب براي اولين بار توسط گدس[14] (1963) به کار برده شد، اگر چه اين واژه يک واژهي هيدرواگرونومي[15] است، اما هنگامي که براي مهار رواناب سطحي به کار برده شود، ميتوان آن را جزو واژگان هيدرولوژي به حساب آورد. علت اين امر مبتني بر توان بالقوه استحصال آب در تأمين و حفاظت آب، مهار سيلابها و فرسايش خاک است. مايرز[16] (1975) و پاسي و کاليس[17] (1986) بر اساس تعريف گدس، “جمعآوري و ذخيره هر نوع رواناب سطحي براي مصرف در کشاورزي” را استحصال آب ناميدهاند.
تعاريف فوق هر چند داراي مفهوم گستردهاي است اما بيانگر تعريف کاملي از استحصال آب نميباشد، زيرا جمعآوري و ذخيره روانابهاي سطحي تنها نميتواند با هدف مصرف آب براي کشاورزي و محدود به آن باشد. از اين رو متخصصين زيادي سعي در ارائه‌ي تعاريف جامعتر و گوياتر بعد از تعريف ارائه شده توسط گدس نمودند. به نحوي که هر يک با هدف ويژه مورد نظر خود تعاريفي را بيان داشتهاند (اسمعلي و عبداللهي، 1389).
پاسي و کاليس (1986) با محدود کردن موضوع استحصال آب به جمعآوري آب باران و روانابهاي ناشي از آن از طريق احداث سطوح آبگير کوچک مقياس که نزولات جوي مستقيما بر آنها نازل ميشود، به صورت “جمعآوري و ذخيره آب باران در محل نزول، جهت تأمين آب براي مصارف مختلف” تعريف کردهاند.
مايرز (1964) بيان داشت “به فرآيند جمعآوري و ذخيره بارش از زميني که به منظور افزايش رواناب حاصل از باران و ذوب برف دست‌کاري شده باشد” را استحصال آب گويند.
هادسون[18] (1981) با ارائه تعريف مشابه، استحصال آب در محل نزول ريزشهاي جوي و در اولين مراحل تشکيل روانابهاي سطحي را به عنوان استحصال آب براي تأمين و حفاظت آب تلقي نموده است.
با توجه به تعاريف فوق استحصال آب مشتمل بر جمعآوري ذخيره و بهرهبرداري از آبهاي جمعآوري شده است که منشأ آبهاي استحصالي نيز بارشهاي جوي و روانابهاي ناشي از آنها در اولين مراحل تشکيل و قبل از پيوستن به رودخانههاي دائمي است.
الگوهاي بارش در نواحي نيمهخشک از لحاظ پراکنش مکاني و زماني، غيرقابل پيشبيني هستند. بنابراين براي دستيابي به يک مديريت موفق، کنترل رواناب از اهميت بسيار بالايي برخوردار ميباشد (امبيليني[19] و همکاران، 2000). گذشته از اين، با توجه به اينکه در چنين مناطقي، حجم اندکي از بارندگي به ناحيه ريشه ميرسد، توليد ضعيف محصول و حتي در برخي موارد، عدم موفقيت محصول ميتواند از جمله عوامل محدود کننده در چنين مناطقي باشد که استحصال آب از رواناب باران ميتواند به مشکل کم آبي در منطقه کمک کند (راکشتورم ،2000). مورد ديگر مربوط به توزيع بارندگي ميباشد. توزيع بارندگي فرآيندي در خصوص تکرار بارش در فصل خشک ميباشد که در چنين مناطقي قابليت دسترسي آب در خاک در طول فصل رشد، ضعيف ميباشد (راکشتورم، 2000). اين امر موجب کاهش پتانسيل توليد محصول و در شدتهاي زياد موجب افزايش خطر نابودي محصول ميگردد. به اين ترتيب کنترل و جمعآوري رواناب در اين مناطق از اهميت زيادي برخوردار است، زيرا حجم رواناب دريافتي ميتواند به طور موثري براي حمايت از محصولات کشاورزي طي يک روش محيطي و اقتصادي مناسب، بهرهبرداري گردد (زيادت[20] و همکاران، 2006).
اين واقعيت که بارش باران در مناطق خشک و نيمهخشک بسيار ناچيز است و يک ميليمتر آب ذخيره شده برابر يک ليتر در مترمربع است. اهميت ذخيرهي آب، جدا از مقدار آب جمعآوري شده، مشخص ميشود. از ميان سه عامل خاک، آب و انرژي خورشيدي، آب مهمترين عامل محدود کننده توليدات گياهي در مناطق خشک است. در بسياري از نقاط کشور به علت عدم وجود منابع با کيفيت مناسب آب، زندگي و حيات عدهي زيادي از مردم به بهرهبرداري از رواناب و استحصال آب بستگي دارد. به عنوان مثال در منطقه چابهار جمعيتي معادل 338407 نفر از طريق استفاده از رواناب و سيل که با مشارکت اهالي احداث شده، به حيات خود ادامه ميدهند (ازکيا، 1374). در شهرستان بيرجند، 82 هزار هکتار اراضي ديم گندم با استفاده از آب باران و بندسار به وجود آمده است. در گناوه حوزه آبخيز درهي گپ، با استفاده از بندسارها به کشت خرما اشتغال دارند (صفاري، 1383). در کل منافعي که مردم از جمعآوري آب دارند، بر زندگي اجتماعي و اقتصادي آنها موثر است و نقش کليدي در احيا و جلوگيري از تخريب زمينها توسط فرسايش آبي و بادي و ايجاد زمينهاي باير دارد.
هنگامي که استحصال آب براي ذخيرهسازي آن در توده خاک مد نظر باشد، در اين صورت سهولت دسترسي گياهان به آب را دنبال خواهد داشت. نتايج تحقيقات انجام شده بر اين نکته تاکيد دارند که ميزان آب موجود در پروفيل خاک، به ويژه در عمق سطحي خاک، تابعي از رطوبت موجود در عمقهاي زيرين است و استحصال ريزشهاي جوي در محل نزول، عامل اصلي در افزايش رطوبت مورد نياز گياهان در محل استقرار آنها تلقي ميشود. اين موضوع در شرايطي که ميزان بارندگي در فصل رشد گياهان کافي نباشد، از اهميت بيشتري برخوردار بوده و ذخيره رطوبت در خاک در فصول پرباران تا حد قابل توجهي نياز گياهان را تأمين ميکند (راويتز[21] و همکاران، 1981).
در انتخاب روش، قبل از هر چيز جنبههاي فرهنگي و اجتماعي بايد مورد توجه قرار گيرد، زيرا در موقعيت و شکست فنآوريها اثر ميگذارد. از اين رو بايد به خواستها و علائق مردم و همچنين هزينههاي لازم توجه خاص به عمل آيد. علاوه بر ملاحظات اقتصادي، اجتماعي و فرهنگي، در يک برنامه استحصال آب رعايت جنبههاي فني که باعث پايداري ميشود، از اهميت والايي برخوردار است و بايد مورد توجه قرار گيرد.
با توجه به اهميت جمعآوري آب باران در ايران و استفاده از آن در کشاورزي و شرب به چند نکته اشاره ميکنيم:
1- هدر رفتن 40 تا 50 ميليارد متر مکعب در سال از آبهاي سطحي کشور.
2- فروکش کردن سطح سفره آب زيرزميني و ضرورت تغذيه بيشتر آن.
3- شور شدن اراضي در بعضي از مناطق مثل خوزستان که رواناب کشور به دليل جمعآوري نشدن در بالا دست، به آن مناطق سرريز و باعث شور شدن اراضي ميشود.
4- ضرورت ايجاد اشتغال در حوزه کشاورزي و منابع طبيعي کشور و تأمين آب در حکم اولين عامل مورد نياز و اولين عامل امکانسنجي.
5- ضرورت افزايش سرانه پوشش جنگلي که در جهان 7/0 تا 8/0 هکتار براي هر نفر و در ايران 2/0 يا کمتر از آن براي هر نفر است.
6- حفاظت خاک و حفظ حجم مفيد مخازن سدهاي ساخته شده و در دست احداث.
7- عقب بودن سيستم شبکههاي آبياري و زهکشي، به طوري که از حدود 26 ميليارد مترمکعب جمعآوري شده به کمک سدها، تنها 6 ميليارد مترمکعب در سيستمهاي مهندسي آبياري و زهکشي جريان مييابد.
8- وسعت کشور و اهميت حفاظت آن در همه مناطق مستعد از نظر بهرهبرداري و مسائل امنيتي.
9- اهميت سرمايهگذاريهاي کوچک با جمعآوري آب باران، به خصوص در مناطق محروم.
10- اهميت جمعآوري آب از نظر مسائل زيست محيطي تا بسياري از آلودگيهاي وارد شده به سدها را کنترل کند. مثال بارز اين آلودگي، سد قشلاق سنندج است که در اثر جريانهاي فصلي، آلوده شدهاست.
11- کنترل و مهار رواناب براي کنترل سيلاب و کاهش خسارتهاي وارد شده به اراضي کشاورزي، مناطق مسکوني و ساختمانها و تأسيسات راهها.
فهرست مطالب
فصل اول: مقدمه و مروري بر تحقيقات كذشته
1-1- مقدمه 2
1-2- هدف و ضرورت تحقيق 5
1-3-. تعريف استحصال رواناب و اهميت بررسي آن 6
1-4- مزاياي بهرهگيري از سيستمهاي استحصال آب 10
1-5- سيستم اطلاعات جغرافيايي GIS 11
1-5-1- تعريف GIS 12
1-5-2- مزاياي استفاده از GIS 12
1-6- مرور منابع 13
1-7- طبقهبندي روشهاي استحصال آب باران و سامانه سطوح آبگير 16
1-8- انواع سازههاي استحصال آب 18
فصل دوم: مواد و روش تحقيق
2- مواد و روش تحقيق 21
2-1- منطقه مورد مطالعه 21
2-1-1- توپوگرافي و فيزيوگرافي 21
2-2- روش تحقيق 22
2-2-1- مطالعات کتابخانهاي و اقدامات اوليه 22
2-2-2- تهيه نقشه پارامترهاي موثر در ايجاد رواناب 23
2-2-2-1- خطوط توپوگرافي و تهيه نقشه DEM منطقه 23
2-2-2-2- نقشه ارتفاع از سطح دريا 23
2-2-2-3- نقشه شيب 24
2-2-2-4- نقشه جهت شيب 25
2-2-2-5- تهيه و تکميل نقشه همباران و همدما 26
الف- بارش 26
ب- رابطه ارتفاع- بارش و متوسط بارش منطقه 27
ج- رژيم حراتي 28
د- رابطه ارتفاع- درجه حرارت و ميانگين دماي سالانه 28
2-2-3- مقدار بارندگي در دوره بازگشتهاي مختلف 28
2-2-3-1- مقدار بارش 28
2-2-3-2- حداکثر بارش 24 ساعته 29
2-2-3-3- شدت بارندگي 29
2-2-3-4- رابطه ارتفاع و شدت بارش 30
2-2-4- شرح تيپهاي اراضي 31
2-2-5- تهيه و تکميل نقشه سنگشناسي و حساسيت سازند به فرسايش 31
2-2-5-1- چينهشناسي واحدهاي رسوبي حوزه آبخيز سمبورچاي 31
2-2-5-1-1- نهشتههاي قبل از کرتاسه 31
2-2-5-1-2- نهشتههاي کرتاسه 32
2-2-5-1-3- نهشتههاي پالئوسن- ميوسن 32
2-2-5-1-4- نهشتههاي اليگوسن- ميوسن 32
2-2-5-1-5- نهشتههاي کوارترنر 34
2-2-6- تعيين نفوذپذيري خاک 34
2-2-7- گروه هيدرولوژيکي خاک 36
2-2-7-1- تعيين گروههاي اصلي خاک به روش SCS 36
2-2-8- تهيه نقشه شاخص پوشش گياهي 37
2-2-9- نقشه نوع استفاده از اراضي 38
2-2-10- تقسيمبندي حوزه به واحدهاي هيدرولوژيکي و واحد کاري مناسب 38
2-2-11- تعيين مساحت حوزه آبخيز سمبورچاي و واحدهاي هيدرولوژيک آن 39
2-2-12- رتبهبندي آبراهههاي حوزه آبخيز 40
2-2-13- طول آبراهه اصلي 41
2-2-14- تعيين ضريب شکل زيرحوزههاي مورد مطالعه 41
2-2-15- تعيين رواناب حاصل از شدت بارش نيم ساعته و يک ساعته با دوره بازگشت 2 سال
و 10 سال 41
2-2-16- برآورد مقادير رواناب در هر يک از واحدهاي هيدرولوژيک 42
2-2-16-1- رابطه جاستين 43
2-2-17- برآورد حجم رواناب فصلي و سالانه حوزه آبخيز سمبورچاي 44
2-2-18- محاسبه زمان تمرکز 44
2-2-19- نيمرخ طولي آبراهه اصلي و شيب آبراهه اصلي حوزه 46
2-2-20- برآورد دبي پيک سيلاب 46
2-3- بررسي صحت و دقت نقشهها 47
2-4- تحليل دادهها 47
2-4-1- مدل وزني طبقهبندي شده 47
2-4-2- روش مقايسه زوجي سلسله مراتبيAHP 48
2-5- مکانيابي عرصههاي مناسب استحصال رواناب 51
2-6- مکانيابي عرصههاي مناسب استحصال رواناب با استفاده از الگوي سطح منبع متغير 51
فصل سوم: نتايج
3- نتايج تحقيق و بحث در مورد آنها 53
3-1- طبقهبندي اقليمي 53
3-2- نقشه پارامترهاي موثر در ايجاد رواناب 53
3-3- مقدار بارندگي در دوره بازگشتهاي مختلف 60
3-3-1- مقدار بارش 60
3-3-2- حداکثر بارش 24 ساعته 60
3-3-3- شدت بارندگي 61
3-4- نتايج مطالعات شدت بارش 62
3-5- تيپهاي اراضي 65
3-6- نقشههاي سنگشناسي و حساسيت سازندها به فرسايش 65
3-7- نتايج مطالعات نفوذپذيري خاک 67
3-8- تعيين گروههاي اصلي خاک به روش SCS 71
3-9- نقشه شاخص پوشش گياهي 72
3-10- نتايج بررسي واحدهاي کاري مناسب 73
3-11- تهيه نقشه رواناب حاصل از شدت بارش نيم ساعته و يک ساعته با دوره بازگشت 2 سال و 10
سال و مقادير آن در هر واحد هيدرولوژيکي 76
3-12- رواناب توليدي از واحدهاي هيدرولوژيکي 78
3-13- زمان تمرکز 80
3-14- دبي پيک سيلاب 81
3-15- وزندهي به پارامترها 82
3-16- معيار الويتبندي دادهها 82
3-17- مکانيابي عرصههاي مناسب براي استحصال رواناب 85
3-18- حجم رواناب فصلي و سالانه حوزه آبخيز سمبور چاي 87
3-19- نقشه رواناب خالص توليدي در منطقه 89
فصل چهارم: بحث و نتيجهگيري
4-1- بحث و نتيجهگيري 91
4-2- محدوديتهاي پژوهش 94
4-3- نتيجهگيري کلي 95
4-5- پيشنهادات 96
منابع 98
پيوست 103
فهرست اشکال
شکل 3-1: نقشه مدل رقومي ارتفاعي.. 54
شکل 3-2: نقشه کلاسهبندي شيب… 55
شکل 3-3: نقشه کلاسهبندي ارتفاعي.. 56
شکل 3-4: نقشه جهت طبقه بندي شده در 5 طبقه. 57
شکل 3-5: نقشه کاربري اراضي.. 58
شکل 3-6: نقشه مدل رقومي بارش…. 59
شکل3-7: نقشه طبقات بارش در 5 کلاس 59
شکل 3-8: نقشه مدل رقومي دماي متوسط سالانه. 60
شکل 3-9: نقشه طبقات دمايي در 3 کلاس 60
شکل 3-10: منحني شدت- مدت- فراواني ايستگاه برزند. 61
شکل 3-11: نقشه طبقات شدت بارش نيم ساعته با دوره بازگشت 2 سال الف… 62
شکل 3-12: نقشه کلاسهبندي شدت بارش نيم ساعته با دوره بازگشت 2 سال شکل ب 62
شکل 3-13: نقشه طبقات شدت بارش يک ساعته با دوره بازگشت 2 سال الف… 63
شکل 3-14: نقشه کلاسهبندي شدت بارش يک ساعته با دوره بازگشت 2 سال ب 63
شکل 3-15: نقشه طبقات شدت بارش نيم ساعته با دوره بازگشت 10 سال الف… 63
شکل 3-16: نقشه کلاسهبندي شدت بارش نيم ساعته با دوره بازگشت 10 سال ب 63
شکل 3-17: نقشه طبقات شدت بارش يک ساعته با دوره بازگشت 10 سال الف… 64
شکل 3-18: نقشه کلاسهبندي شدت بارش يک ساعته با دوره بازگشت 10 سال ب 64
شکل 3-19: نقشه سازند زمين شناسي حوزه آبخيز سمبورچاي.. 67
شکل 3-20: منحني تغييرات سرعت نفوذ نسبت به زمان.. 70
شکل 3-21: سرعت نفوذ طبقهبندي شده در حوزه آبخيز سمبورچاي.. 71
شکل 3-22: نقشه گروهبندي هيدرولوژيکي خاک در حوزه آبخيز سمبورچاي.. 72
شکل 3-23: نقشه مقادير NDVI در حوزه آبخيز سمبورچاي.. 73
شکل 3-24: نقشه زير حوزهها و اطلاعات کلي حوزه آبخيز سمبورچاي.. 74
شکل 3-25: نقشه رواناب حاصل از شدت بارش نيم ساعته با دوره بازگشت 2 سال شکل الف… 76
شکل 3-26: نقشه رواناب حاصل از شدت بارش يک ساعته با دوره بازگشت 2 سال شکل ب ………………76
شکل 3-27: نقشه رواناب حاصل از شدت بارش نيم ساعته با دوره بازگشت 10 سال شکل الف… 77
شکل 3-28: نقشه رواناب حاصل از شدت بارش يک ساعته با دوره بازگشت 10 سال شکل ب …………..77
شکل 3-29: پروفيل طولي آبراهه اصلي حوزه آبخيز سمبورچاي.. 80
شکل 3-30، منحني هيستوگرام جهت طبقه بندي پتانسيل توليد رواناب… 86
شکل 3-31: طبقه بندي اراضي براي استحصال رواناب… 87
شکل 3-32، نقشه حجم رواناب توليدي در هر زيرحوزه 88
شکل3-33: نقشه رواناب خالص…. 89
فهرست جداول
جدول (2-1): طبقهبندي اقليمها در روش دومارتن اصلاح شده 22
جدول (2-2): مشخصات ايستگاههاي بارانسنجي 26
جدول (2-3): ميانگين بارندگي سالانه ايستگاههاي بارانسنجي ……27
جدول (2-4): مقياسي براي مقايسه زوجي (مالکوسکي، 1999 …….49
جدول 3-1: ضرايب خشکي دومارتن و نوع اقليم درچند ايستگاه حوزه آبخيز سمبورچاي.. 53
جدول 3-2: متوسط شيب درهر زير حوزه به درصد. 55
جدول 3-3: متوسط ارتفاع زيرحوزهها 56
جدول 3-4: مساحت کاربريهاي مختلف اراضي.. 58
جدول 3-5: متوسط بارش سالانه در هر زيرحوزه به ميليمتر. 59
جدول 3-6: درجه حرارت متوسط سالانه زيرحوزههابه درجه سانتيگراد. 60
جدول (3-7)، محاسبه متوسط بارش سالانه ايستگاهها و مقادير آنها در دوره بازگشتهاي مختلف با استفاده از توزيع پيرسون III 103
جدول (3-8) محاسبه حداکثر بارش 24 ساعته ايستگاهها و مقادير آنها در دوره بازگشتهاي مختلف با استفاده از توزيع گمبل I 104
جدول 3-9: محاسبه عددي رابطه شدت- مدت- فراواني ايستگاه برزند. 61
جدول 3-10: شرح تيپهاي اراضي حوزه آبخيز سمبورچاي.. 65
جدول 3-11: راهنماي نقشه زمينشناسي و ضريب مقاومت سنگها به فرسايش… 66
جدول 3-12: مقادير رطوبت اوليه خاک در محل نمونهبرداري.. 68
جدول 3-13: مقادير سرعت نفوذ لحظهاي در آقامحمدبيگلو. 69
جدول 3-14: متوسط سرعت ثابت نفوذ در زيرحوزهها بر حسب سانتيمتر بر ساعت.. 70
جدول 3-15: گروههاي هيدرولوژيکي خاک در منطقه مورد مطالعه. 72
جدول 3-16: مقادير متوسط NDVI در هر زيرحوزه 73
جدول 3-17:پراكنش وسعت واحدهاي كاري حوزه سمبورچاي.. 74
جدول 3-18: رده آبراههها و طول آبراهه اصلي در هر زيرحوزه 75
جدول 3-19: مقادير ضريب گراويليوس در زيرحوزه 75
جدول 3-20: مقدار رواناب حاصل از شدت بارشهاي نيم ساعته و يک ساعته با دوره بازگشت 2 سال و 10 سال 77
جدول 3-21: مقادير حداکثر، حداقل و متوسط رواناب حاصل از شدت بارش نيم ساعته و يک ساعته با دوره بازگشت 2 سال و 10 سال در حوزه آبخيز سمبورچاي.. 78
جدول 3-22: متوسط بارش سالانه و فصلي حوزه آبخيز سمبورچاي به ميليمتر. 78
جدول 3-23: متوسط بارش سالانه و فصلي در زيرحوزههاي منطقه مورد مطالعه. 79
جدول 3-24: ارتفاع رواناب فصلي حوزه آبخيز سمبورچاي بر حسب سانتيمتر. 79
جدول 3-25: ارتفاع رواناب سالانه زير حوزههاي منطقه مورد مطالعه بر حسب سانتيمتر. 79
جدول 3-26: ارتفاع رواناب فصلي زير حوزههاي منطقه مورد مطالعه بر حسب سانتيمتر. 80
جدول 3-27: زمان تمرکز حوزه آبخيز سمبورچاي.. 81
جدول 3-28: زمان تمرکز زيرحوزههاي حوزه آبخيز سمبورچاي.. 81
جدول 3-29: برآورد دبي پيک سيلاب با استفاده از روش ديکن.. 81
جدول 3-30: برآورد ضريب هر يک ازپارامترها درAHP. 82
جدول 3-31: برآورد رابطه رگرسيوني بين جفت پارامترها 83
جدول 3-32: نتايج همبستگي مقايسه زوجي پارامترهاي موثر در استحصال رواناب.. 85
جدول (3-33): مساحت و درصد طبقات.. 87
جدول 3-34: حجم رواناب سالانه و فصلي براي حوزه آبخيز سمبورچاي بر حسب مترمکعب.. 88
جدول 3-35: حجم رواناب سالانه زيرحوزهها بر حسب مترمکعب.. 88
جدول 3-36: حجم رواناب فصلي زيرحوزهها بر حسب مترمکعب 89
راهنمای خرید و دانلود فایل
برای پرداخت، از کلیه کارتهای عضو شتاب میتوانید استفاده نمائید.
بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.
در صورت بروز هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.
برای دانلود فابل روی دکمه خرید و دانلود کلیک نمایید.
ديدگاه ها