از مهم ترین عوامل موثر در توسعه ی پایدار و سلامت یک آبخیز، مدیریت و فراهمی منابع آب مناسب از نظر کمی و کیفی می باشد. همگام با پیشرفت تکنولوژی، افزایش جمعیت و عدم کنترل مناسب زیست محیطی، خطرات زیادی از لحاظ کیفی، منابع آبی را تهدید می کند. در این پژوهش، به بررسی وضعیت کیفی منابع آب زیرزمینی و چگونگی ارتباط آن با سازندهای زمین شناسی دشت مرند پرداخته شده است. دشت مرند یک چاله ی ساختمانی (گرابن) نئوژن-کواترنری با روندی شرقی-غربی، به طول وعرض متوسط 55 و 10کیلومتر بوده که انباشته از نهشته های کواترنری (در قالب مخروط افکنه هایی موازی با جبهه های کوهستانی مشرف به دشت) حد فاصل دو رشته کوه قره داغ در شمال و میشوداغ در جنوب منطقه واقع گردیده است. این محدوده که در شمال غرب ایران قسمتی از حوزه ی آبریز دریای خزر را تشکیل می دهد، جزو مناطق نیمه خشک محسوب می گردد که در سال 1370 به دنبال افزایش بهره برداری از آبخوان این منطقه و افت شدید سطح آب های زیرزمینی و کاهش ذخیره ی مخزن، ممنوعه اعلام گردید. شناخت کیفیت شیمیایی آب های زیرزمینی و ارتباط آن با سازندهای زمین شناسی و یا سایر عوامل به کمک مطالعات هیدروژئوشیمیایی صورت می گیرد. به این منظور، نوع سنگ ها و کانی های تشکیل دهنده ی دامنه ی ارتفاعات مشرف به دشت مورد مطالعه قرار گرفت و سازندهای سلطانیه، باروت، میلا، ائوسن، میوسن، پلیوسن و نیز رسوبات آبرفتی کواترنر، به عنوان مهم ترین سازندهای زمین شناسی رخنمون یافته ی منطقه شناخته شدند. همچنین اطلاعات کیفی نمونه های انتخابی از نقاط مختلف آبخوان و اقلیم منطقه، در طول سال های آماری 91-1382 به کار برده شد. آنالیز آماری، نسبت های یونی و همبستگی پارامترهای کیفی آبخوان و ترسیم منحنی و نقشه های هم میزان، دیاگرام های پایپر، دورو، استیف، گیبس، ویلکوکس و شولر به کمک نرم افزارهای surfer، chemistry، aqqa، spss و arcgis انجام و تفسیر گردید و مشاهده شد که هر چه از مناطق تغذیه (شرق آبخوان) به قسمت های تخلیه ی (غرب) آبخوان پیش می رویم، بر میزان مواد جامد محلول (tds) و هدایت الکتریکی (ec) افزوده شده و کیفیت آب کاهش می یابد بطوری که قابلیت مصارف شرب و کشاورزی در بخش های غرب آبخوان (تیپ کلروره-سولفاته و رخساره ی سدیک) با محدودیت های زیادی در مقایسه با مناطق شرقی (بی کربناته کلسیک-سدیک) مواجه می باشد. بر اساس نتایج حاصل، فرآیندهایی مانند انحلال ژیپس، هالیت، سنگ های آهکی همچون دولومیت و هوازدگی پلاژیوکلازهای غنی از سدیم، کیفیت شیمیایی آب های زیرزمینی منطقه را به خصوص در بخش های غربی، تحت تأثیر قرار می دهند. سپس با مقایسه ی شاخص های spi و swi، مشخص گردید که روند تغییرات سطح ایستابی کل آبخوان عمدتاً تحت تأثیر خشک سالی و به خصوص تغییرات بارندگی بوده است. همچنین مقایسه ی الگوی کموگراف و هیدروگراف واحد کل آبخوان نشان داد که کیفیت آب های زیرزمینی و به خصوص شوری آبخوان در سال های مختلف از تغییرات سطح ایستابی تبعیت می کند. در نهایت با توجه به عمده مصرف آبخوان منطقه جهت فعالیت های کشاورزی، استفاده ی پایدار¬ از این منابع فقط با شرط ملاحظه ی کمیت و کیفیت نقاط مختلف آبخوان، نوع خاک و محصولات زراعی، وضعیت زهکشی اراضی، رعایت اصول کشاورزی ارگانیک و مدیریت اعمال¬شده، توصیه گردید.

برآورد دقیق مقدار تغذیه ی طبیعی آب زیرزمینی برای مدیریت مناسب سیستم آب زیرزمینی ضروری می باشد. مقدار تغذیه ی آب زیرزمینی مولفه مهمی در مدل کردن جریان و آلودگی آب زیرزمینی می باشد. روش های زیادی برای برآورد مقدار تغذیه وجود دارد. در این پژوهش، بر اساس اطلاعات هیدروژئولوژیکی موجود سه روش crd، rib و wtf برای برآورد تغذیه ی طبیعی آب زیرزمینی آبخوان اردبیل انتخاب شد. هر سه روش مبتنی بر بیلان آب هستند. از این روش ها به منظور تعیین سهم برگشت آب آبیاری و نفوذ حاصل از بارندگی در تغذیه ی طبیعی آبخوان استفاده شد. به منظور اعمال روش های توزیعی، منطقه ی مورد مطالعه بر حسب چاه های مشاهده ای موجود (26 چاه مشاهده ای) تیسن بندی و مقدار تغذیه در هر پلی گون برآورد گردید. برای اعمال سه روش با به کارگیری تکنیک بهینه سازی به منظور حداقل کردن ریشه ی میانگین مربعات خطا، نوسانات تراز آب زیرزمینی شبیه سازی گردید و در بیشتر پلی گون های موجود در دشت تطابق خوبی میان مقادیر مشاهده ای و شبیه سازی شده حاصل شد. مقدار متوسط سالانه ی تغذیه برای دوره ی آماری 10ساله از مهر 1380 تا شهریور 1390 برای کل دشت با روش wtf، crd و rib به ترتیب معادل 192، 172 و 135، میلیون متر مکعب برآورد گردید. با روش wtf به طور متوسط 5/16 درصد بارندگی و 9/22 درصد آبیاری و نیز با روش crd به طور متوسط 2/16 درصد بارندگی و 5/17 درصد آبیاری در تغذیه ی آبخوان شرکت می کنند، در حالی-که این مقادیر با روش rib به ترتیب معادل 9/7 و 0/16 درصد حاصل شد. همچنین متوسط آبدهی ویژه در آبخوان برای روش های wtf، crd و rib به ترتیب برابر 082/0، 1/0 و 084/0 به دست آمد. در نهایت، نتایج حاصل از برآورد تغذیه از تمام روش های مذکور با یکدیگر مورد مقایسه قرار گرفت و نتایج نشان داد که روش rib نتایج قابل اعتمادتری نسبت به سایر روش ها ارائه می دهند.

اهمیتارا آب و خاک در زندگی بشری و نقش آن در شکل¬گیری اجتماعات و رشد و تمدّن بشری بر کسی پوشیده نیست. پایش و ارزیابی منابع آب و خاک را می¬توان از اقدامات ضروری در زمینه¬ی مطالعات آبخیزها دانست. مطالعه¬ی ساختار بیلان آب برای بررسی چرخه¬ی هیدرولوژی بسیار مهم است. مطالعات، تهیه و تدوین بیلان آب و رسوب در حوزه¬های آبخیز نیاز به حجم زیادی از داده¬های مکانی و پردازش آن¬ها دارد، لذا استفاده از تکنولوژی¬های نوین، مدل¬ها و ابزارهایی مثل gis ، امری اجتناب¬ناپذیر است. در این تحقیق مدل swat که مدلی مفهومی و نیمه توزیعی در مقیاس حوزه آبریز است، برای شبیه¬ سازی بیلان آب ورسوب حوزه¬ی آبخیز اهرچای واقع در استان آذربایجان¬شرقی- شهرستان اهر مورد استفاده قرار گرفته و کارایی مدل در شبیه¬سازی هیدرولوژیک این منطقه ارزیابی شده است. دوره¬ی آماری 2010 – 1979 برای شبیه¬سازی مدل انتخاب گردید. در جریان شبیه_سازی هیدرولوژی حوزه آبخیز اهرچای برای دوره¬ی 30 ساله ، متوسط مقادیر دو مولفه اصلی بیلان آب سطحی یعنی بارندگی و تبخیروتعرق به ترتیب 8/559 و 1/299 میلی¬متر بدست آمدند. سال-های 1982 تا 2002 برای مرحله¬ی واسنجی و 2003 تا 2010 برای اعتبارسنجی مدل منظور شد. مراحل کالیبره و اعتبارسنجی با استفاده از نرم¬افزار swat-cup و الگوریتم pso انجام شد. ضریب نش-ساتکلیف(ns) در مرحله¬ی واسنجی برای متغیرهای دبی جریان و رسوب به ترتیب 39/0، 06/0- و در مرحله¬ی اعتبارسنجی 7/6- و 45- بدست آمدند. با توجه به نتایج حاصل از این تحقیق، کارایی مدل در شبیه¬سازی جریان بهتر از رسوب بوده است. کم¬بودن اطلاعات مورد نیاز، متفاوت بودن داده¬های مربوط به دوره¬های واسنجی و اعتبارسنجی از نظر تأثیر¬گذاری احداث سد ستارخان و وجود مخزن سد در داخل حوزه (با مساحت زیاد) از جمله¬ی عوامل تأثیرگذار در پایین بودن ضرایب کارایی مدل می¬باشند.

چکیده: پژوهش حاضر در اراضی مرتعی روستای اسبفروشان واقع در دامنه ها ی کوه بزقوش شهرستان سراب به انجام رسید. رواناب و رسوب ناشی از رگبارهای طبیعی در مقیاس کرت استاندارد اندازه گیری و با نتایج حاصل از رواناب و رسوب ایجاد شده توسط دستگاه شبیه ساز ساخته شده مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت. برای این منظور در سه شیب 5، 9 و 25 درصد کرت های استاندارد (طول 1/ 22 متر، عرض 83/1 متر و با فواصل 2/1 متر) و با جهت شمالی ایجاد گردید. در تحقیق حاضر سعی شد تا نقش شیب و پوشش گیاهی در تولید رواناب و رسوب با استفاده از دستگاه شبیه ساز باران و رواناب تولیدی در بارش مصنوعی مورد مقایسه قرار گیرد. برای این منظور برای شبیه سازی بارش های طبیعی با استفاده از باران ساز، سعی شد تا پارامترهای بارش طبیعی در باران ساز ساخته شده ایجاد گردیده و نتایج با هم مورد مقایسه قرار گیرند. نتایج 4 رخداد بارش از 33 بارش به وقوع پیوسته طی دوره پژوهش نشان داد که بیشترین مجموع مقدار رسوب در دوره پژوهش در شیب 25 درصد به مقدار 101 گرم در متر مربع و مربوط به بارش با شدت 2/0 میلی متر بر دقیقه (81/2 میلی متر در 14 دقیقه) می باشد. نتایج این تحقیق نشان داد عامل شیب و پوشش گیاهی تأثیر معنی داری بر مولفه های رواناب و رسوب در منطقه مورد مطالعه داشتند. شیب 25 درصد بیشترین سهم را در تولید رواناب و رسوب در منطقه ی مورد مطالعه ایجاد کرده است. این در حالی است که در شیب 5 درصد چه با وجود پوشش گیاهی و چه با حذف پوشش گیاهی، اثری از رواناب و رسوب در بارش طبیعی و باران ساز مصنوعی مشاهده نگردید. نتایج تجزیه واریانس مقادیر مختلف شیب، وجود و عدم وجود پوشش گیاهی و خصوصیات فیزیکی خاک بر مولفه های رواناب و رسوب نشان داد که پارامترهای شیب، وجود و عدم وجود پوشش گیاهی و درصد سیلت خاک بر تمامی مولفه های رواناب و رسوب (آستانه ی شروع رواناب، حجم رواناب، ضریب رواناب، فرسایشی یا بار رسوب و غلظت رسوب) اثر معنی داری داشته اند. به گونه ای که آستانه ی شروع رواناب در شیب 25 درصد و بدون وجود پوشش گیاهی 2 دقیقه بعد از شروع بارش بوده است. این در حالی است که با وجود پوشش گیاهی در این شیب، آستانه ی شروع رواناب، 6 برابر شده است (12 دقیقه بعد از بارش). با این وجود در شیب 5 درصد، در طی دوره ی پژوهش آستانه ی شروع رواناب مشاهده نگردید و در حقیقت کل بارش طبیعی و بارش حاصل از باران ساز مصنوعی، در خاک نفوذ یافته و به دلیل عدم سله بستن سطج خاک، اثری از رواناب و رسوب به وجود نیامد.

تغییر کاربری اراضی، بر نفوذ و خصوصیات فیزیکی و هیدرولیکی خاک اثر می¬گذارد. این پژوهش با هدف نقش تغییر کاربری اراضی مرتعی بر پدیده نفوذ و برخی از خصوصیات فیزیکی و هیدرولیکی خاک و نیز انتخاب مدلی مناسب جهت تخمین صحیح نفوذ در هر کاربری صورت گرفت. در این پژوهش، اندازه¬گیری نفوذ در سه کاربری مرتع، کشاورزی و باغ با استفاده از دستگاه نفوذسنج دیسک مکشی در 5 مکش (0، 3، 6، 10 و 18 سانتیمتر آب) و با سه تکرار در هر کاربری انجام شد. کاربری¬های کشاورزی و باغ از تغییر کاربری مرتع به وجود آمده¬اند. کاربری مرتع دارای پوشش گیاهی ضعیف و کاربری کشاورزی زراعت دیم می¬باشد. از هر کاربری سه نمونه خاک دست خورده و دست نخورده از نقاط مختلف برداشته شد و برخی از خصوصیات خاک در هر کاربری اندازه¬گیری شد. در این پژوهش از نرم افزار hydrus-2d جهت شبیه¬سازی منحنی¬های مشخصه آب خاک، هدایت هیدرولیکی و نفوذ تجمعی استفاده شد. نتایج نشان داد که با تغییر کاربری از مرتع به کشاورزی و باغ میزان شن کاهش، میزان سیلت و رس افزایش، همچنین مقادیر تخلخل کل و ماده آلی افزایش یافته است. همچنین نتایج مستخرج از آزمون دانکن جهت مقایسه دو به دو کاربری¬ها نشان داد تغییر کاربری از مرتع به باغ و کشاورزی اثر معنی¬داری بر مقادیر جرم مخصوص ظاهری خاک، تخلخل، ماده آلی و درصد رس در سطح احتمال 95 درصد داشته، در حالی که اختلاف بین مقادیر درصد شن، سیلت و جرم مخصوص حقیقی معنی¬دار نبود. در این پژوهش مدل¬های نفوذ کوستیاکوف، کوستیاکوف- لوئیس، هورتون، فیلیپ، گرین- آمپت و سازمان حفاظت خاک امریکا (scs) با استفاده از پارامترهای آماری خطای نسبی (re) و میانگین مجذور مربعات خطا (rmse) مورد ارزیابی قرار گرفتند. با تغییر کاربری از مرتع به کشاورزی یا باغ سرعت نفوذ و نفوذ تجمعی افزایش می¬یابد. همچنین مقایسه بین مدل¬ها نشان داد که در کاربری¬های مرتع و کشاورزی مدل¬های کوستیاکوف و فیلیپ در برآورد نفوذ تجمعی و سرعت نفوذ آب در خاک از دقت بالایی برخوردار می¬باشند و در کاربری باغ مدل¬های هورتون و کوستیاکوف بالاترین دقت را دارند. از طرفی نرم افزار hydrus-2d از توانایی بالایی در برآورد مقادیر نفوذ تجمعی در همه کاربری¬ها و مکش¬ها نسبت به مدل¬های نفوذ برخوردار بوده است. مقادیر خطای نسبی در همه مکش¬ها و در هر سه کاربری کمتر از 09/2 درصد بدست آمده است که نشان دهنده دقت بالای روش حل معکوس در تخمین مقادیر نفوذ تجمعی می¬باشد. در این تحقیق چهار نوع مدل منحنی¬ مشخصه آب خاک شامل: روش حل معکوس و مدل¬های ون¬گنوختن ، کمپل و بروکز وکوری و دو نوع مدل منحنی هدایت هیدرولیکی غیراشباع با استفاده از روش حل معکوس و مدل معلم- ون¬گنوختن در هر کاربری شبیه¬سازی گردید. پارامترهای مدل ون¬گنوختن با استفاده از کد رزتا بر اساس شبکه عصبی مصنوعی و پارامترهای مدل¬های کمپل و بروکز و کوری با استفاده از کد سویل¬پار بر اساس توابع انتقالی به ترتیب کمپل و راولز و براکنسیک تخمین زده شد. در آزمایشگاه منحنی مشخصه آب خاک با استفاده از دستگاه ستون آب آویزان ودستگاه صفحات فشاری استخراج گردید. منحنی هدایت هیدرولیکی نیز با استفاده از دستگاه نفوذسنج دیسک مکشی در 5 مکش به روش حالت ماندگار و غیرماندگار اندازه¬گیری شد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد روش حل معکوس از آنجا که بر مبنای داده¬های اندازه¬گیری شده مزرعه عمل می¬کند دقت بالایی در تخمین خصوصیات هیدرولیکی خاک در همه کاربری¬ها داشته است.

فرایند تبدیل بارندگی به رواناب در یک منطقه پیچیده بوده و دارای تغییرپذیری مکانی و زمانی است. با استفاده از تخمینگرهای زمین آماری می¬توان تغییرات مکانی برخی از خصوصیات خاک و رواناب را برآورد نمود. در این پژوهش ارتباط بین تولید رواناب و رسوب با پوشش گیاهی و خصوصیات خاک در مراتع شهرستان گرمی از طریق زمین آمار با استفاده از نرم افزار arcgis بررسی گردید. به این منظور یک منطقه تقریباً با مقادیر پوشش گیاهی مختلف انتخاب شد. در 96 نقطه در قالب شبکه¬های 500 ×500 متر مربعی نمونه¬¬برداری خاک انجام گردید سپس برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیای خاک در آزمایشگاه اندازه¬گیری شد. شبیه سازی باران با شدت 5/1 میلی¬متر بر دقیقه در مدت 30 دقیقه در منطقه اجرا، نمونه¬های رواناب و رسوب برداشت و به آزمایشگاه منتقل گردید. همچنین سرعت نفوذ با استفاده از استوانه¬های مضاعف اندازه¬گیری شد. نتایج نشان داد که پوشش گیاهی تاثیر معنی¬داری بر مولفه¬های رواناب و رسوب در منطقه مورد مطالعه داشتند. همچنین ضرایب نفوذ مدل¬های کوستیاکف و فیلیپ متاثر از مولفه¬های خاک (مانند جرم مخصوص ظاهری و رطوبت اولیه) بود. تغییر¬نمای تجربی حاصل از تجزیه مکانی مولفه¬های رواناب و رسوب در این تحقیق کروی و نمایی به دست آمد. بر اساس نسبت اثر قطعه¬ای به آستانه، مولفه آستانه شروع رواناب از ساختار مکانی متوسط، حجم رواناب و مقدار رسوب از ساختار مکانی ضعیفی برخوردار گردید. مطابق معیار ضریب تبیین(r2)، روش درون¬یابی کریجینگ در مقایسه با وزن¬دهی عکس فاصله در تخمین مولفه-های رواناب و رسوب از دقت بالاتری برخوردار بود. نتایج این تحقیق نشان داد با استفاده از زمین آمار می¬توان ارتباط بین مولفه¬های فرسایش خاک با پوشش گیاهی و متغیرهای خاک را پیدا نمود.

با توجه به مسایل و بحران آب، بایستی به مدیریت صحیح و توسعه¬ی پایدار توجه ویژه ای گردد؛ این امر زمانی امکان پذیر می¬گردد که بتوان مشکلات پیرامون را به خوبی درک کرد و بدان جهت از ابزارهای شبیه¬سازی محیطی استفاده می¬شود. در این تحقیق هدف بررسی اثرات هیدرولوژیکی سد یامچی بر روی پارامترهای بیلان، با استفاده از مدل swat بود، که در این راستا داده¬های آماری31 سال (2010-1980) میلادی مورد استفاده قرار گرفته و در دو دوره قبل و بعد از احداث سد، با استفاده از مدل swat شبیه¬سازی شد. پس از اجرای مدل، جهت ارزیابی نتایج از نرم افزار swat cup و الگوریتم sufi2 و از اطلاعات جریان اندازه گیری شده در ایستگاه¬های هیدرومتری نیر و یامچی جهت واسنجی و اعتبارسنجی مدل استفاده شد. پس از ارزیابی مدل برای هر دوره، نتایج آماری با استفاده از توابع هدف مشخص گردیدند که نشان¬دهنده¬ی کارایی پایین مدل برای شبیه¬سازی حوزه آبخیز بالیخلوچای بود. در این بین، نتایج حاصل از تابع هدف برای دوره¬ی قبل از احداث سد برای مرحله واسنجی با ضریب نش-ساتکلیف 1/06- و ضریب تعیین 0/25 برای ایستگاه هیدرومتری نیر، مشخص شده و برای دوره¬ی اعتبارسنجی این مقادیر به¬ترتیب برابر 1/49- و 0/3 بدست آمدند. این مقادیر برای دوره¬ی بعد از احداث سد، برای مرحله واسنجی به ترتیب برابر 2/18- و 39/0 برای ایستگاه هیدرومتری نیر و 1/08- و 0/5برای ایستگاه هیدرومتری یامچی بدست آمده و برای مرحله اعتبارسنجی به ترتیب برابر 3/9- و 0/32 برای ایستگاه نیر و 0/56- و 0/58 برای ایستگاه یامچی بدست آمدند. پس از آن پارامترهای بهینه، مشخص و مجددا وارد مدل شدند و مدل اجرا گردید. پس از اجرای مدل نتایج حاصل از پارامترهای بهینه بر مدل وارد گشته و خروجی¬های حاصل از عملیات بدست آمد. در آخر با بررسی نتایج تاثیر احداث سد بر پارامترهای بیلان، مشخص شد که احداث سد در رابطه با تبخیر و تعرق موجب افزایش آن، در رابطه با رواناب، موجب کاهش آن و در رابطه با نفوذ و تغذیه آب زیرزمینی موجب کاهش آنها شده بود که این کاهش¬ها در رابطه با نفوذ و تغذیه آبخوان دور از منطق بوده و به خطای شبیه¬سازی مدل نسبت داده شد.