حضور پوشش گیاهی در بستر آبراهه ها به عنوان یک عامل کلیدی در سیستم جریان آب و رسوب و ژئومورفولوژی آنها محسوب می شود. هدف از این تحقیق تخمین واقعی از مقاومت جریان در آبراهه های طبیعی البته با تاکید خاص بر پوشش گیاهی می باشد که می تواند در بسیاری از پروژه های مهندسی مفید باشد. به این منظور مطالعه ای در 2 آبراهه طبیعی در مراتع استپی آق قلا در استان گلستان انجام گرفت. بررسی ها بر روی پوشش های بوته ای غیر مستغرق در دو تراکم پوشش( 60/79% و 17/12% ) انجام شد. آزمایشات در بازه ای از دو آبراهه طبیعی به طول 30 متر و در دو شرایط با پوشش و بدون پوشش(پاک تراشی از سطح بستر) به طور مجزا انجام گرفت. این آزمایشات شامل تعیین درصد پوشش گیاهی، درصد شیب، سرعت جریان آب در آبراهه ها، شعاع هیدرولیک مقاطع و دبی خروجی از تانکر می باشد. در نهایت مقادیر حاصله از مجموع 20 آزمون صورت گرفته در دو آبراهه مورد بررسی، جهت تعیین مقدار ضریب زبری مانینگ مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت تا میزان تاثیر حضور پوشش در بستر هر یک از آبراهه ها بر ضریب n مانینگ مشخص گردد. همچنین میزان انطباق مقادیر حاصله از این مطالعه با مقادیر مندرج در جدول چو و مقادیر حاصل از روش کاون و استریکلر مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از آزمون tstudent مقادیر میانگین ضریب مانینگ هر یک از شرایط با و بدون پوشش در آبراهه ها جهت نشان دادن معنی دار بودن اختلاف بین میانگین ها با یکدیگر مقایسه شدند. با استفاده از نرم افزار hec-ras 3-1-3 نمودارهای مقاطع عرضی، پروفیل سطح آب و نمودار های سه بعدی جریان برای هر یک از تکرارها ترسیم شد. نتایج حاصله از این تحقیق بیانگر آن می باشد که میزان ضریب زبری مانینگ در آبراهه با حضور پوشش گیاهی افزایش می یابد.

چکیده مدیریت یکپارچه حوضه های آبخیز تضمین کننده استفاده بهینه از منابع آب و خاک در اکوسیستم های طبیعی و غیر طبیعی می باشد. برای نیل به این هدف به اطلاعات جامع از رویکردهای متفاوت مدیریتی و اجرایی و نیز ویژگی های فیزیکی، اقتصادی - اجتماعی و اکولوژیک حوضه های آبخیز نیاز است. به ویژه در یکی دو دهه اخیر سعی شده است برای پیش بینی و تخمین جریان حاصل از بارندگی و تأثیر عوامل مختلف بر رواناب تولیدی، از فناوری کامپیوتری استفاده گردد. هدف اصلی تحقیق حاضر، ارزیابی عملکرد مدل swmm در شبیه سازی هیدروگراف جریان رودخانه خشک شیراز می باشد. حوضه آبخیز رودخانه خشک شیراز با تلفیقی از آبخیزهای طبیعی و شهری و مساحت 3/900 کیلومتر مربع در جنوب غربی ایران و استان فارس واقع شده است. در این تحقیق، ابتدا مدل مذکور با استفاده از 12 رویداد دبی جریان در ایستگاه اقبال آباد واسنجی گردید. پس از اجرای مدل با پارامترهای واسنجی شده، در مرحله اعتبارسنجی 10 رویداد دبی جریان ایستگاه نهر اعظم و 4 رویداد ایستگاه چنارسوخته مورد استفاده و تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج واسنجی و اعتبار سنجی مدل swmm، همبستگی مناسبی با داده های اندازه گیری شده دبی جریان در رودخانه خشک شیراز از خود نشان داد (96/0 = r2 برای مرحله واسنجی و 91/0 =r2 و 87/0 =r2 برای مرحله اعتبارسنجی) و مقادیر شاخص های کارایی مدل در حد قابل قبولی بود (ضریب ناش- ساتکلیف برای مرحله واسنجی معادل 91/0 و برای مرحله اعتبارسنجی معادل 88/0 و 86/0). با در نظر گرفتن محدودیت های موجود در آبخیز مورد مطالعه دو فعالیت مدیریتی بیولوژیک شامل جنگل کاری و تلفیق بوته کاری و بذرپاشی انتخاب شد. با ترکیب این فعالیت ها، چهار (n2) سناریوی مختلف مدیریتی تدوین گردید. سپس در سناریو های تدوین شده با بارش طرح در دوره بازگشت های مختلف 2 تا 100 ساله مدل هیدرولوژی swmm اجرا و هیدروگراف جریان برای هر دوره بازگشت شبیه سازی گردید. شاخص های فیزیکی ارزیابی اثرات اجرای سناریوها، شامل دبی اوج، زمان تا اوج و حجم جریان، انتخاب و مقادیر آنها برای هر سناریو در دوره بازگشت های مختلف، محاسبه شد. مقادیر شاخص های ارزیابی با روش حداکثر استاندارد شدند و برای وزن دهی به شاخص ها طی فرآیند استخراج نظرات کارشناسی (با مراجعه به هفت نفر کارشناس) از روش دلفی استفاده شد. سپس سناریو یا دسته سناریوهای برتر بیولوژیک مدیریت جریان در دوره بازگشت های مختلف با توجه به نتایج شاخص های ارزیابی بصورت جداگانه و همچنین با توجه به تمامی شاخص های ارزیابی، با استفاده از تکنیک تصمیم گیری چند معیاره مشخص شدند. در نهایت تجزیه و تحلیل حساسیت نتایج اولویت بندی سناریوها با توجه به تاثیر وزن دهی شاخص ها صورت گرفت. با توجه به اثرات سناریوهای بیولوژیک مدیریت جریان بر شاخص های ارزیابی بصورت مجزا، از بین سناریوهای تدوین شده سناریوی 4 (شامل فعالیت های جنگل کاری و تلفیق بوته کاری و بذرپاشی) در دوره بازگشت های 2، 5، 10 و 20 ساله در اولویت اول می باشد. سناریوهای 2 (جنگل کاری)، 3 (تلفیق بوته کاری و بذرپاشی) و 1 (وضعیت موجود) به ترتیب در اولویت های بعدی می باشند. براساس نتایج تصمیم گیری چندمعیاره (توجه به مقادیر تمامی شاخص ها و نیز وزن دهی به شاخص ها) به ترتیب اولویت، سناریوهای 4، 2، 3 و 1 جهت بهبود وضعیت هیدرولوژیک آبخیز رودخانه خشک شیراز پیشنهاد می شوند. همچنین نتایج نشان می دهد، سناریوهای تدوین شده بر شاخص های دبی اوج و زمان تا اوج تا دوره بازگشت 20 ساله تاثیر داشته و در سایر دوره بازگشت ها تاثیری معنی داری ندارند, اما بر شاخص حجم جریان در دوره بازگشت های 2 تا 100 ساله موثر هستند. رویکرد سناریوسازی استفاده شده در این تحقیق با در نظر گرفتن نتایج مدل swmm و موازنه بین نتایج، روش کارآمدی جهت در نظر گرفتن آبخیز به عنوان یک سیستم و نیز فرآیند تسهیل تصمیم گیری برای انتخاب سناریوی مدیریتی مناسب پیش از اجرای هر عملیاتی در آبخیز در راستای مدیریت یکپارچه آن می باشد. واژه های کلیدی: مدیریت حوضه آبخیز، مدل swmm، شبیه سازی جریان، سناریوهای بیولوژیک کنترل جریان، تصمیم گیری چندمعیاره، آبخیز رودخانه خشک شیراز.

بسیاری از حوزه های آبخیز موجود در جهان فاقد ایستگاه های هیدرومتری و هواشناسی می باشند. برای به دست آوردن هیدروگراف های جریان برای حوزه های فاقد آمار، روش های متعددی هم چون هیدروگراف واحد مصنوعی اشنایدر، هیدروگراف واحد مصنوعی scs و هیدروگراف واحد بی بعد مثلثی توسط محققان ارائه شده اند. این روش ها عمدتا تجربی هستند و تعیین ضرایب آنها اغلب با قضاوت و تجربه کارشناسان صورت می گیرد. لذا نتایج به دست آمده از آنها عمدتا با خطا همراه است. بنابراین با توجه به مشکلات اشاره شده معرفی یک مدل مناسب برای حوزه ی آبخیز فاقد آمار ضروری به نظر می رسد در این راستا می توان به مدل ژئومورفولوژیک و ژئومورفوکلیماتیک که رودریگز-ایتورب و همکارانش به ترتیب در سال های 1979 و 1982 ارائه نمودند، اشاره نمود. از این رو از مدل های ژئومورفولوژیک و ژئومووکلیماتیک در حوزه آبخیز جعفرآباد با مساحت 10947 هکتار که در 25 کیلومتری جنوب شرق گرگان قرار دارد استفاده شد، تا در صورت شبیه سازی هیدروگراف های سیلاب با کارایی قابل قبول، اثر سناریوهای رگبار بر روی هیدروگراف سیلاب توسط مدل های مورد نظر شبیه سازی گردد و هم چنین بتوان از مدل های مربوطه در حوزه های آبخیز فاقد آمار و مشابه از لحاظ شرایط اقلیمی و ژئومورفولوژیکی استفاده نمود. نتایج حاصل از محاسبات و مقادیر به دست آمده از شاخص های میانگین خطای نسبی و میانگین مربع خطا نشان داد که هیدروگراف های واحد لحظه ای ژئومورفولوژیک و ژئومورفوکلیماتیک در حوزه آبخیز مورد نظر با خطاهای بسیار زیاد دبی اوج و زمان اوج وقایع انتخابی را برآورد کرده اند به طوری که این خطای زیاد در شبیه سازی جریان سیل حوزه آبخیز جعفرآباد، بررسی اثر سناریوهای رگبار را ممکن نمی سازد. بررسی ها نشان داد که محتمل ترین دلایل عدم موفقیت مدل ها شامل خطای داده های مشاهداتی استخراج شده از روی منحنی سنجه در یک سطح مقطع جریان ناپایدار، دوری ایستگاه باران سنجی از مرکز ثقل حوزه و زیاد بودن سهم جریان زیر قشری در هیدروگراف سیل به دلیل پوشش زیاد جنگل می باشند.

سیل یکی از پدیده هایی است که همه ساله می تواند زیان های جانی و مالی فراوانی را به بار آورد. یکی از اقدامات اولیه در پروژه های مدیریت سیلاب، تحلیل هیدرولیک جریان در رودخانه های سیلابی به کمک مدل ها می باشد. که علاوه بر صرفه جویی در زمان و هزینه، حل توزیع سرعت جریان در عرض رودخانه و تنش برشی و نیز محاسبات انتقال رسوب با دقت مناسبی قابل انجام است. هدف اصلی این تحقیق مقایسه اختلاف پهنه سیلاب ایجاد شده به وسیله دو مدل هیدرولیکی یک بعدی hec-ras و دو بعدی lisflood-fp در بازه تقریباً 10 کیلومتری از دشت سیلابی رودخانه گرگانرود می باشد. بدین منظور هر دو مدل ذکر شده در شرایط کاملا یکسان در یک بازه مشخص و با دبی ثابت اجرا شدند، که دبی مورد نظر مربوط به رویداد سیل 90 متر مکعب بر ثانیه در تاریخ 25 اسفند 1390 می باشد. برای این منظور پس از آماده کردن فایل های ورودی دو مدل هیدرولیکی یک بعدی hec-ras و دو بعدی lisflood-fp، هردو مدل در شرایط یکسان اجرا شده است. بعد از اجرای دو مدل خروجی دو مدل توسط شاخص f (برازش) با تصویر مشاهده ای موجود از همان سیل 90 متر مکعبی در همان تاریخ مشخص، مقایسه شدند و بعد از واسنجی دو مدل با استفاده از ضریب زبری کانال و دشت سیلابی، بهترین f به دست آمده از دو مدل برای hec-ras برابر 0.67 و برای lisflood-fp برابر 0.69 بود. در این مطالعه همچنین از شاخص کاپا نیز استفاده شد که نتایج این شاخص نیز کارایی خوب دو مدل را در شبیه سازی نشان داد. اعتبار سنجی دو مدل نیز با استفاده از رویداد سیل 10 خرداد 1393 انجام شد که نتایج آن نشان داد مدل lisflood-fp با داشتن مقادیر اصطکاک بهینه یکسان برای دو رویداد سیلاب، وقتی که نسبت به داده های ماهواره ای واسنجی می شود مدل بهتری می باشد. و در نهایت این مطالعه نشان داد هر دو مدل قادر به پیش بینی خوبی از گسترش سیلاب می باشند اما عملکرد مدل دو بعدی نسبت به مدل یک بعدی در شبیه سازی هیدرولیکی جریان تا حدودی بهتر بود. البته با توجه به این تحقیق و تحقیقات گذشته، باید در مورد نتایج به دست آمده با احتیاط بحث شود و کاربرد مدل در بازه های دیگر ممکن است رفتار مختلفی را نشان دهد.