پایان نامه مکان یابی پخش سیلاب با استفاده از تحلیل چند معیاره مکانی
فهرست محتوا
چکیده
در حال حاضر پخش سیلاب بر آبخوانها یکی از روشهای مناسب برای مهار و استفاده بهینه از سیلاب و تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی در مناطق خشک و نیمه خشک بشمار میرود. حوزه آبخیز چناران درشمال غرب مشهد با مساحت 299624 هکتار که در موقعیت ً 3/59 َ 19 ْ 36 تا ً 8/52 َ 03 ْ 37 عرض شمالی و ً 1/7 َ 22 ْ 58 تا ً 6/44 َ 16 ْ 59 طول شرقی در 65 کیلومتری شمال غرب شهر مشهد واقع بوده و از لحاظ سیاسی جزء استان خراسان رضوی میباشد. این حوضه در بالاترین قسمت دشت مشهد که از طرف شرق به ارتفاعات هزار مسجد و از طرف غرب به ارتفاعات بینالود محدود میشود انتخاب شد. دراین مطالعه عوامل مکانی اقتصادی همچون نزدیکی به جاده، قنات، چاه، چشمه و رودخانه به همراه عوامل شیب، نفوذپذیری، پوشش گیاهی و محدودیتهای شیب، زمین شناسی، ژئومورفولوژی و کاربری اراضی، در مکانیابی با فنون جدید مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفتند. به طوریکه در روش ارزیابی چند معیاره مکانی، عوامل با استفاده از ارزشهای فازی استانداردسازی شدند. وزن عوامل نیز با روشهای مختلف از جمله رتبه بندی مشخص گردید. در مرحلهٔ بعد تلفیق لایهها با استفاده از نرم افزار ArcGIS انجام شد که نتیجهٔ آن، نقشهٔ شاخص مرکب با ارزشهای فازی از (صفر تا یک) بود. در نتیجه، منطقهٔ مناسب پخش سیلاب با ارزشهای نزدیکتر به یک، مساحتی معادل 31080 هکتار و 4/10 درصد از مساحت حوزه را شامل میشوند.
کلمات کلیدی: پخش سیلاب، آبخوان، حوضه آبخیز، عوامل اقتصادی، عوامل طبیعی، ارزیابی چند معیاره مکانی، ArcGIS
فهرست مطالب
- چکیده………………………………………………………………………………………………………………………….. أ
- فصل 1…………………………………………………………………………………………………………………………. 1
- کلیات………………………………………………………………………………………………………………………….. 1
- 1-1-مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………. 1
- 1-2 -طرح مسئله…………………………………………………………………………………………………………….. 3
- 1-3-ضرورت و اهمیت موضوع………………………………………………………………………………………….. 4
- 1-4 -اهداف تحقیق………………………………………………………………………………………………………… 4
- 1-5 -سؤالات تحقیق……………………………………………………………………………………………………….. 5
- 1-6 -فرضیات تحقیق………………………………………………………………………………………………………. 5
- فصل 2…………………………………………………………………………………………………………………………. 6
- پیشینه پژوهش………………………………………………………………………………………………………………… 6
- 2-1 -پیشینه تحقیق………………………………………………………………………………………………………….. 6
- 2-1-1 -منابع داخلی……………………………………………………………………………………………………….. 6
- 2-1-2 -منابع خارجی……………………………………………………………………………………………………. 11
- 2-1-3 – بررسی و نقد منابع……………………………………………………………………………………………… 13
- فصل 3……………………………………………………………………………………………………………………….. 14
- روش پژوهش……………………………………………………………………………………………………………….. 14
- 3-1 -منطقه مورد مطالعه………………………………………………………………………………………………….. 14
- 3-2 -فیزیوگرافی………………………………………………………………………………………………………….. 16
- 3-3 -زمین شناسی………………………………………………………………………………………………………… 18
- 3-3-1 -ژوراسیک………………………………………………………………………………………………………… 19
- 3-3-2 -کرتاسه……………………………………………………………………………………………………………. 21
- 3-3-3 -کواترنری…………………………………………………………………………………………………………. 24
- 3-4 -سنگ شناسی عمومی منطقه……………………………………………………………………………………… 26
- 3-4-1 -گسترش واحدهای سنگی در واحدهای فیزیوگرافی……………………………………………………… 27
- 3-5 -زمین ساخت منطقه…………………………………………………………………………………………………. 28
- 3-5-1 -چین……………………………………………………………………………………………………………….. 29
- 3-5-2 -درزه………………………………………………………………………………………………………………. 30
- 3-5-3 -وضعیت عمومی لرزه خیزی حوزه…………………………………………………………………………… 30
- 3-6 -ژئومورفولوژی………………………………………………………………………………………………………. 31
- 3-6-1 -واحدهای ژئومورفولوژی………………………………………………………………………………………. 32
- 3-6-1-1-واحد دشت……………………………………………………………………………………………………. 32
- 3-6-1-2-واحد تپه ماهور……………………………………………………………………………………………….. 34
- 3-6-1-3-واحد کوهستان……………………………………………………………………………………………….. 34
- 3-7 -نفوذپذیری…………………………………………………………………………………………………………… 35
- 3-8 -پوشش گیاهی………………………………………………………………………………………………………. 37
- 3-8 -1 – طبقه بندی وضعیت تیپهای مرتعی……………………………………………………………………….. 42
- 3-9 -مطالعات هواشناسی………………………………………………………………………………………………… 43
- 3-10 -مطالعات هیدرولوژی…………………………………………………………………………………………….. 46
- 3-10-1 -بارندگی ماهیانه فصلی و سالانه……………………………………………………………………………. 48
- 3-10-2 -برآورد آبدهی…………………………………………………………………………………………………. 52
- 3-10-3 -تعیین آبدهی با استفاده از روابط تجربی………………………………………………………………….. 52
- 3-11 -منابع آب…………………………………………………………………………………………………………… 64
- 3-11-1 -برداشت از منابع آب زیرزمینی……………………………………………………………………………… 64
- 3-11-2 -چاهها……………………………………………………………………………………………………………. 65
- 3-11-3 -چشمهها………………………………………………………………………………………………………… 66
- 3-11-4 -قنوات…………………………………………………………………………………………………………… 67
- 3-12 -سیلاب……………………………………………………………………………………………………………… 68
- 3-13 -بررسی و تهیه نقشه کاربری اراضی……………………………………………………………………………. 73
- 3-14 -روش……………………………………………………………………………………………………………….. 75
- 3-14-1 -مقدمه……………………………………………………………………………………………………………. 75
- 3-14-2 -روش ارزیابی چند معیاره مکانی…………………………………………………………………………… 75
- 3-14-3 -روشهای سنجش…………………………………………………………………………………………….. 78
- 3-14-3-1 سنجش عطفی……………………………………………………………………………………………….. 79
- 3-14-3-2 -سنجش فازی………………………………………………………………………………………………. 80
- 3-15 -روش تحقیق………………………………………………………………………………………………………. 80
- فصل 4……………………………………………………………………………………………………………………….. 88
- نتایج تحقیق…………………………………………………………………………………………………………………. 88
- 4-1 -نتایج:…………………………………………………………………………………………………………………. 88
- فصل 5……………………………………………………………………………………………………………………….. 90
- 5-1 -بحث، نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………. 90
- 5-2 -پیشنهادها…………………………………………………………………………………………………………….. 91
- 5-3 -فهرست منابع………………………………………………………………………………………………………… 92
- Abstract……………………………………………………………………………………………………………. 95
فصل 1
کلیات
1-1-مقدمه
منابع آب و انرژی مهمترین منابعی هستند که طی قرن گذشته با بحران جدی مواجه شدهاند. تخریب منابع طبیعی و زیست محیطی به یک چالش اساسی تبدیل شده و نگرانی از زوال زودهنگام انرژیهای فسیلی ومحدودیت منابع آب، ذهن تحلیلگران را به پیشبینی بروز بحران آب در آینده سوق میدهد و در این زمینه کشور ایران به عنوان یکی از کم آبترین و پرتنشترین مناطق جهان در معرض خطر میباشد. کشور ایران که حدود یک درصد از خشکیهای جهان را دارد فقط 0002/0 درصد از منابع آب جهان را دارا است. آمارموجود نشانگر این است که 74 درصد از سطح کشوردارای بارندگی سالانه کمتر از 250 میلیمتر میباشد. به دلیل کمبود نزولات جوی، عدم پراکنش متعادل آن ازنظر زمانی و مکانی و همچنین عدم وجود رودخانههای دائمی که بتواند نیاز آبی را در مناطق خشک و نیمه خشک تأمین نماید، ذخیره و بهره برداری از روانابهای سطحی در مواقع نزول بارانهای شدید و سیل آسا درسطح وسیع میتواند به افزایش ذخایر آب زیرزمینی کمک کند. از سوی دیگر هر ساله، سیلابها باعث بروزخسارات جانی و مالی فراوانی میشوند (آل شیخ وهمکاران 1381).
مهار سیلابها، تغذیه مصنوعی آبخوانها و بهینه سازی بهره برداری از منابع طبیعی تجدید شونده از مهمترین اهدافی است که عملیات پخش سیلاب در مناطق خشک و نیمه خشک به دنبال دارد. هرچند با توجه به امکان-پذیری استفاده از آب و خاک که یک اصل مهم در پخش سیلاب است، آبیاری مراتع و تغذیه مصنوعی آبخوانها تحقق مییابد، با این وجود اهمیت تغذیه آبخوانهای تهی و احیا و اصلاح مراتع فرسوده، تثبیت شنزارها و بالاخره حفاظت خاک و کاهش زیانهای سیل از یک سو و ارزانی احداث شبکهها و بازده اقتصادی فراوان پخش سیلاب از سوی دیگر، پرداختن به این مقوله را منطقی و توجیه پذیر مینماید (وهابی،1382).
استان خراسان را میتوان با توجه به شرایط هیدرولوژیکی به 6 حوضه آبریز: رودخانه اترک، کویر قره قوم، کویر مرکزی ایران، کویر نمک، نمکزارهای شرق استان و حوضه آبریز کویر لوت تقسیم کرد. هر یک از این حوضهها دارای رفتار و شرایط هیدرولوژی خاص خود میباشند، که با حوضه مجاور تفاوت دارد. حوضه آبریز کشف رود بخشی از حوضه آبریز قره قوم است. خراسان از استانهای خشک و نیمه خشک سرد کشور محسوب میشود که برای تأمین آب شرب و کشاورزی، رشته قناتهای طولانی و پرشماری در دشتها و کوهپایههای آن احداث شده است، که اخیراً به علت حفر چاههای آب متعدد، تعداد زیادی از قناتها خشک شدهاند. در منطقه مورد مطالعه تعداد 602 حلقه چاه آماربرداری شده است. از این تعداد 447 حلقه چاه عمیق و 155 حلقه از نوع نیمهعمیق میباشد. 83% این چاهها دارای مصرف کشاورزی دارند. حداکثر عمق 210 متر و حداقل آن 4.5 متر میباشد. مجموع تخلیه سالانه آنها حدود 545/168 میلیون مترمکعب درسال است. حداکثر آبدهی چاهها 60 لیتر درثانیه وحداقل 4/1 لیتر درثانیه و میانگین آبدهی آنها در حدود 12 لیتر درثانیه میباشد (مهندسین مشاور آبساران 79)
یکی از روشهای نوینی که در سالهای اخیر با مهار کردن هرزآبها تأثیر بسزایی بر سفرههای آب زیرزمینی و میزان آبدهی و کیفیت آب چاههای کشاورزی و قناتها داشته است، سامانههای پخش سیلاب است که تحقیقات و تجارب بدست آمده نتایج مثبت این گونه طرحها را برمنابع آبهای زیرزمینی نشان میدهد. در این پژوهش هدف تعیین پهنههای مناسب پخش سیلاب برای تقویت آب قناتها، چاهها وچشمه ها در مناطق خشک با فنون ارزیابی چند معیاره مکانی[1] برای مقابله با بحران خشکی و خشکسالی است.
حوزه چناران در مشهد با داشتن عوامل مختلف مثل قنات، چاه، چشمه، دشتهای آبرفتی بسیار وسیع سیل خیز و شرایط توپوگرافی موقعیت مناسبی را برای پیشنهاد و اجرای پهنههای پخش سیلاب دارد که این مطالعه به همین موضوع پرداخته است.
یکی از روشهای انتخاب محل گسترش سیلابها بازدیدهای دقیق محلی، جمع آوری آمار واطلاعات قابل اطمینان، نقشهها و استفاده از افراد بومی در منطقه میباشد. از سوی دیگر تعیین مکانهای مناسب با استفاده از روشهای سنتی و متداول بسیار دشوار بوده و اکثراً باعث بروز خطا میشود. همانگونه که عنوان شد بازدید و بررسی به این گونه با دشواریهایی همراه خواهد بود و زمان زیادی به خود اختصاص خواهد داد یکی از روشها استفاده از دادههای دور سنجی همچون تصاویر سنجنده ETM[2]و TM[3] ماهواره لندست، میباشد. تلفیق سنجش ازدور[4] و سیستم اطلاعات جغرافیایی[5] روشی نوین برای مکانیابی پخش سیلاب میباشد.
دراین پژوهش از روش ارزیابی چند معیاره مکانی برای مکانیابی پخش سیلاب استفاده شده است. ارزیابی چند معیاره مکانی شامل یک سری از تکنیکها از جمله جمع وزنها یا تحلیلهای همگرایی است که اجازه میدهد، طیفی از معیارهای وابسته به یک مبحث امتیازدهی و وزن دهی شده و سپس بوسیلهٔ کارشناسان و گروههای ذینفع رتبه بندی شوند (حبیبی و کوهساری، 1385).
برای مواجه شدن با یک هدف خاص غالباً نیاز است که چندین معیار مورد ارزیابی قرار گیرد، این چنین فرایندی ارزیابی چند معیاره نامیده میشود. واژه دیگری که بعضی مواقع برای آن استفاده میشود مدل سازی است. مکان یابی عبارت از تعیین مکان مناسب برای انجام یک فعالیت معین با انجام یک روال اجرایی مشخص و با توجه معیارها و فاکتورهای مؤثر در آن است. این مقوله از ابتدای استقرار بشر بر روی زمین جهت دستیابی بهتر به منابع غذا، محل سکونت و مواردی از این دست مورد توجه بوده است. در سالهای اخیر با پیشرفت در علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات، به کارگیری سیستم اطلاعات جغرافیایی برای مکانیابی، در کاربردهای گوناگون گسترش یافته است. مکان مناسب جهت انجام یک فعالیت مشخص، با توجه به تأثیر مجموعهای از ضوابط و شرایط به نام فاکتورهای مکان یابی تعیین میشوند. این ضوابط و شرایط با توجه به ویژگیهای محدوده مورد مطالعه و بر اساس نظرات متخصصان انتخاب شده و به هر یک بر اساس اهمیت و ارزش آن، وزن تعلق میگیرد) سعدی مسگری و همکاران 1384 (.
هدف از این پروژه مکانیابی عرصه مناسب پخش سیلاب با روش ارزیابی چند معیاره مکانی در حوزه چناران و مقایسه نتایج حاصل با طرح انجام شده در منطقه و مکانیابی عرصهای که اجرای پخش سیلاب در آنجا کمترین هزینه را در رابطه با احداث و بیشترین کارایی را در زمینه تغذیه سفرههای زیرزمینی داشته باشد است.
1-2 -طرح مسئله
کنترل سیلاب به منظور استفاده از آبهای سطحی و جریانهای آبراههای در حوضههای آبریز، یکی از مراحل اساسی در مدیریت منابع آب به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک میباشد. لازم به ذکر است تعیین مکان مناسب برای پخشسیلاب و نفوذ دادن آن به داخل سفرههای زیرزمینی آب، خود یکی از مهمترین مراحل انجام این گونه پروژهها است. هدف از انجام این پژوهش مکانیابی عرصه پخشسیلاب در حوزه آبخیز چناران شهرستان مشهد برای تقویت آب قناتها، چاهها و چشمهها در مناطق خشک با فنون ارزیابی چند معیاره مکانی برای مقابله با بحران خشکی و خشکسالی است.
1-3-ضرورت و اهمیت موضوع
مکان یابی باروش درست و در مکانی مناسب منجر به کاهش هر چه بیشتر خسارات جانی و مالی و نفوذ بیشترین حجم سیلاب خواهد شد. که این امر متضمن در نظر گرفتن دادههای دقیق و درست میباشد.
1-4 -اهداف تحقیق
با افزایش جمعیت ونیاز روز افزون به مواد غذائی و آب اکوسیستمهای طبیعی دستخوش تغییرات فراوانی شده است. این تغییرات، فرسایش خاک، تخریب جنگلها و مراتع، بیابان زایی، آلودگی منابع محیط زیستی و دیگر مشکلات را درپی داشته و خواهد داشت. کشور ایران به دلیل موقعیت خاص جغرافیایی، توپوگرافی و آب و هوایی، جز مناطق خشک جهان است. آب، عامل محدود کننده فعالیت انسان در این مناطق به شمار میآید. بخش عمده عرصه فعالیت بشر از قبیل توسعه منابع طبیعی تجدید شونده، کشاورزی، صنعت و شهرسازی بر روی نهشتههای کواترنر متمرکزند. پخش سیلاب علاوه بر جلوگیری از خسارت سیل و فرسایش، موجب رونق اقتصادی این مناطق نیز میشود. تعیین محل مناسب برای پخش سیلاب به شناخت کامل از خصوصیات محل پخش مانند نفوذپذیری، شیب، ضخامت آبرفت، ضریب آبگذری نیازمند است. پخش سیلاب نقش موثری در بهبود و حاصل خیزی خاک، تغذیه آبهای زیرزمینی، احیا و تقویت پوشش گیاهی و کنترل بیابان زایی دارد. از آنجایی که سیلاب زمینه انتقال ذرات خاک را فراهم میآورد، در صورت مناسب بودن مواد معلق موجود در سیلاب، پخش آن سبب افزایش حاصل خیزی خاک میشود.
مهار و انحراف روانابهای سطحی و سیلابها بر روی پهنه سطحی آبخوانها، توام با اداره بهینه نزولات آسمانی، سیلابها و لایههای متخلخل مخازن زیرزمینی به منظور حفاظت و توسعه منابع طبیعی وبهبود کمی و کیفی منابع آب زیرزمینی برای دستیابی به اهداف چند منظورهای که توسعه پایدار کشاورزی واحیاء منابع طبیعی تجدید شونده را به دنبال داشته باشد تحت عنوان پخش سیلاب نامیده میشود.
بهره برداری هر چه بهتر از سیلابها همگام با کاستن زیانهای ناشی از آنها تا حد امکان، مستلزم تعیین محل مناسب برای اجرای طرحهای پخش سیلاب است. در اکثر موارد با عنایت به چند منظوره بودن سامانههای پخش سیلاب، انتخاب محل مناسب با توجه به اولویتها به گونهای صورت میگیرد که طرحها بیشترین بازدهی و کمترین زیان را دارا باشند.
1-5 -سؤالات تحقیق
آیا مکانیابی پخش سیلاب با استفاده از روش ارزیابی چند معیاره مکانی در حوزه چناران قابل اجراست؟
آیا عوامل و عناصری که در مکان یابی پخش سیلاب با استفاده از روش ارزیابی چند معیاره مکانی دخالت داده میشوند میتوانند مکان مناسب را در این روش تعیین نمایند؟
عوامل محدود کننده در استفاده از مکان یابی پخش سیلاب با استفاده از ارزیابی چند معیاره مکانی در حوزه چناران کدامند؟
1-6 -فرضیات تحقیق
دشت چناران شهرستان چناران شرایط لازم را برای اجرای پروژه پخش سیلاب دارد.
در گذشته روشهای سنتی و غیر علمی برای مکان یابی پخش سیلاب انجام میگرفت که این مکان یابی ها عموماً بدون آمار و ارقام واطلاعاتی از قبیل سازند زمین شناسی، نفوذ، شیب و دیگر اطلاعات مورد نیاز بود. اما در حال حاضر برای مکان یابی پخش سیلاب دادههای یاد شده به عنوان اطلاعات اصلی و تعیین کننده هستند. و در نتیجه روش تحلیل چند معیاره مکانی روش مطلوبی برای مکان یابی پخش سیلاب میباشد.
[1] Multi Criteria Evaluation
[2] Enhanced Thematic Mapper
[3] Thematic Mapper
[4] Remote Sensing
[5] Geographic Information Systems
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.