علوم آب و خاک

فرسایش خاک و پیامدهای ناشی آن از عوامل مهم مدیریت شبکه جاده جنگلی است. در بین بخش‌های مختلف ساختمان جاده‌های جنگلی، شیروانی خاک‌برداری مهم‌ترین منبع تولید رسوب است. برای این پژوهش، یک جاده جدید و لخت، در سری 5 بخش 2 جنگل نکاچوب انتخاب و داده‌های مطالعه روی آن اندازه‌گیری شد. این تحقیق در قالب طرح کاملاً تصادفی در 10 قطعه نمونه دو مترمربعی با تعداد دفعات بارندگی هشت‌بار در شرایط طبیعی بارندگی در طول 500 متر جاده انجام شد. نتایج همبستگی پیرسون نشان داد که از بین متغیرهای خاک، حد روانی در سطح پنج درصد و حد خمیری نیز در سطح یک درصد همبستگی مثبت و معنی‌داری با رواناب و هدررفت خاک دارند. همچنین درصد ماده آلی در سطح یک درصد و درصد شن نیز در سطح پنج درصد همبستگی منفی و معنی‌داری با رواناب و هدررفت خاک دارند. با افزایش وزن مخصوص ظاهری و درصد رطوبت خاک، میزان رواناب و رسوب افزایش می‌یابد. نتایج مدل چندمتغیره نشان داد با بهره‌گیری از متغیرهای حد خمیری و درصد شن می‌توان میزان هدررفت خاک را با ضریب تبیین 0/948 برآورد کرد.

اطلاعات اندکی در مورد نقش ضربه قطرات باران بر ویژگی‌های هیدرولیکی جریان در شیارها وجود دارد. در این آزمایش برای بررسی نقش ضربه قطرات باران بر دبی رواناب، غلظت رسوب و ویژگی‌های هیدرولیکی جریان، خاکی با بافت رسی در چهار شیب (5، 10، 15 و 20 درصد) در فلومی به ابعاد 4/0×3/0×4 متر با بارانی به‌شدت 90 میلی‌متر در ساعت تا رسیدن به حالت ماندگار، در دو حالت با وجود ضربه قطرات باران و بدون وجود ضربه قطرات باران با باران شبیه­سازی شده، بررسی شد. نتایج نشان داد که با حذف ضربه قطرات باران بر سطح خاک، دبی رواناب، غلظت رسوب، عمق جریان، تنش برشی، قدرت جریان، عدد رینولدز و سرعت جریان به‌ترتیب به اندازه 62/0 تا 54/3، 08/0 تا 83/11، 91/0 تا 96/0، 26/0 تا 25/3، 52/0 تا 45/4، 36/0 تا 27/3 و 23/0 تا 79/0 برابر کاهش یافت (05/0P<)؛ درحالی‌ که ضرایب دارسی ویسباخ، شزی و مانینگ در حالت بدون ضربه بیشتر از حالت با وجود ضربه قطرات باران بودند (01/0P<) که با توجه به نتایج عمق رواناب و سرعت در دو حالت سطح خاک بدیهی به‌نظر می‌رسد. نتایج نشان داد که سرعت جریان مهم‌ترین ویژگی هیدرولیکی جریان است که تحت تأثیر ضربه قطره باران و شیب سطح قرار داشت. به‌طور کلی این پژوهش نشان داد که ضربه قطره باران عاملی مهم در تغییر ویژگی‌های هیدرولیکی جریان در شیارها بود. با افزایش شیب نیز نقش ضربه قطرات باران در ویژگی‌های هیدرولیکی جریان افزایش یافت. این نتایج نقش کلیدی ضربه قطرات باران را در خصوصیات هیدرولیکی رواناب و نیز شدت برداشت ذرات در شیارها نشان داد. آگاهی از این موضوع گامی اساسی در مدل‌سازی فرسایش شیاری است. مهار ضربه قطرات باران به‌ویژه در دامنه‌های با شیب تند از طریق حفظ پوشش گیاهی نقشی مهم در کاهش فرسایندگی جریان و هدررفت خاک از شیارها خواهد داشت. 

استفاده مؤثر از آب باران نقش کلیدی در گسترش کشاورزی در مناطق خشک و نیمه‌خشک است. روش خاکورزی به‌عنوان یک اقدام مدیریتی مهم می¬تواند بر نگه¬داشت آب باران، رطوبت خاک و در نهایت عملکرد محصول در اراضی دیم اثر بگذارد. این مطالعه به‌منظور بررسی تأثیر درجه شیب دامنه و جهت خاکورزی بر کارآیی بهره¬مندی از آب گندم (RWUE) در کشتزارهای دیم گندم در زنجان انجام گرفت. آزمایش مزرعه¬ای در پنج دامنه با شیب متفاوت (12/6، 15/3، 17، 19/4 و 22 درصد) در دو جهت خاکورزی (خاکورزی موازی شیب و روی خطوط تراز) در دو تکرار به اجرا درآمد. رطوبت جرمی خاک در فواصل پنج روز طی دوره رشد و تولید رواناب پس از هر بارندگی اندازه‌گیری شد. عملکرد دانه گندم برای هر کرت تعیین و RWUE بر اساس نسبت عملکرد دانه و بارندگی محاسبه شد. بر اساس نتایج، تولید رواناب، رطوبت خاک، عملکرد دانه گندم و RWUE تحت تأثیر جهت خاکورزی قرار گرفت؛ به‌طوری که تولید رواناب در خاکورزی روی خطوط تراز 6/4 برابر کاهش یافت و مقدار رطوبت خاک، عملکرد دانه گندم و کارآیی بهره¬مندی از آب گندم RWUE به‌ترتیب 8/7، 24/8 و 24/8 درصد افزایش پیدا کرد. با افزایش درجه شیب به‌دلیل کاهش ظرفیت ذخیره آب، تولید رواناب در خاکورزی روی خطوط تراز نسبت به خاکورزی موازی شیب افزایش یافت و موجب شد رطوبت خاک، عملکرد دانه و RWUE کاهش یابد. این نتیجه نشانگر کاهش کارآیی روش خاکورزی روی خطوط تراز در حفظ آب و RWUE در شیب¬های تند است.

در دهه¬های اخیر با توجه به رشد جمعیت جهان و همچنین افزایش مصرف سرانه آب، کمبود آب به معضلی جهانی تبدیل شده است. بنابراین، برنامه‌ریزی و مدیریت منابع آب با هدف جلوگیری از خطرات احتمالی از قبیل سیلاب و خشکسالی در آینده از جمله اقدامات مهم مدیریت منابع آب است. یکی از اقدامات مهم برای جلوگیری از خطرات احتمالی و پیش¬بینی آینده، مدل¬سازی بارش- رواناب است. این پژوهش با هدف بررسی کارایی مدل هیدرولوژیک WetSpa در برآورد رواناب سطحی در حوضه آبخیز اسکندری که از زیرحوضه‌های مهم حوضه آبریز زاینده رود می‌باشد، انجام شد. در این پژوهش از ایستگاه¬های سینوپتیک داران و فریدون¬شهر به‌منظور جمع¬آوری اطلاعات هواشناسی در حوضه آبخیز اسکندری استفاده شده است. همچنین، به‌منظور مطالعه جریان رودخانه پلاسجان، از داده¬های روزانه ایستگاه هیدرومتری اسکندری، واقع در خروجی حوضه استفاده شده است. داده¬های اقلیمی به همراه نقشه¬های رقومی ارتفاع، بافت خاک و کاربری اراضی به‌عنوان ورودی به مدل WetSpa وارد شد. در نهایت به ارزیابی توانایی مدل WetSpa در تخمین رواناب سطحی رودخانه پرداخته شد. برای ارزیابی و واسنجی مدل از دبی مشاهده¬شده در ایستگاه هیدرومتری در خروجی حوضه استفاده شد. واسنجی مدل برای دوره آماری(1992-2000) و اعتبارسنجی آن برای دوره آماری (2001-2004) انجام شد. در دوره واسنجی از روش سعی و خطا برای واسنجی پارامترهای مدل استفاده شد. نتایج شبیه¬سازی تطابق خوبی را بین دبی شبیه¬سازی شده با دبی اندازه¬گیری شده نشان داد. در مطالعه حاضر، در مرحله واسنجی ضریب نش- ساتکلیف برابر 0/73 و در مرحله صحت¬سنجی برابر 0/75 بدست¬آمد که نشان¬دهنده توانایی خوب و قابل قبول مدل، در برآورد رواناب سطحی حوضه مورد مطالعه است.

در دهه‌های اخیر افزایش جمعیت، گسترش شهرنشینی، تغییرات محیطی شهرها و مسائل ناشی از آن ‌یکی از موضوعات مهم در برنامه‌ریزی صحیح به‌منظور مدیریت محیط زیست شهری است. یکی از مسائل مطرح در توسعه شهری، موضوع  وقوع سیلاب و آب‌گرفتگی ناشی از بارندگی‌های شدید است. در این پژوهش به مدل‌سازی سیلاب در مسیل زرکش مشهد پرداخته شد. در این راستا با استفاده از آمار بیشترین بارش 24 ساعته سه ایستگاه¬ باران¬سنجی نزدیک‌تر به حوضه مسیل زرکش جاغرق، سرآسیاب و طرقبه طی سال¬های آماری 1364 الی 1390، مقدار بارش به ازاء دوره بازگشت‌های10، 25، 50، 100 و 200 سال توسط نرم‌افزار CumFreq استخراج شد. سپس میزان دبی پیک از روش بارش- رواناب سازمان حفاظت خاک آمریکا (SCS) محاسبه شد. مسیل زرکش در حاشیه شهر مشهد است که مدل‌سازی جریان رودخانه و سیلاب با استفاده از نرم¬افزارهای Arc GIS ، HEC-GEORAS و HEC-RAS در دو شرایط عدم وجود سازه (پل) و وجود سازه انجام گرفت. از طرفی توسعه شهری و تغییر کاربری اراضی در این منطقه بدلیل حاشیه نشینی شهری گسترش زیادی یافته است. نتایج شبیه‌سازی سیلاب نشان داد سطوح سیل‌گیری با دوره بازگشت 50 سال، در شرایط وجود سازه نسبت به حالت بدون سازه به میزان 50 هزار مترمربع معادل 22 درصد افزایش می‌یابد. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که احداث پل بر روی رودخانه، ضریب زبری ناشی از تغییر کاربری و شماره منحنی بدلیل تغییر نفوذپذیری اراضی بر پهنه سیلاب تأثیرگذار هستند.

روش شماره منحنی رواناب به‌طور گسترده‌ای جهت پیش‌بینی رواناب استفاده شده و در بسیاری از بسته‌های نرم‌افزاری محبوب برای مدل‌سازی گنجانده شده است؛ اما تا حد زیادی به خصوصیات گروه‌های هیدرولوژیکی خاک وابسته است. بنابراین، تلاش در جهت کاهش این اثر و استخراج اطلاعات خاک ضروری است. مطالعه حاضر به‌‌منظور ادغام منطق فازی برای استخراج شماره منحنی رواناب انجام شده است. برای دستیابی به این هدف مدل توزیعی جدیدی به نام CNS2 توسعه داده شده است. در بخش نخست، فرموله¬کردن و برنامه‌نویسی مدل CNS2‌ با استفاده از محیط زبان برنامه‌نویسی پایتون انجام شد، سپس مدل در حوزه آبخیز بهشت¬آباد اجرا شد. این مدل در گام زمانی ماهانه با شماره منحنی فازی و در نظرگرفتن فاکتور تعداد روزهای بارانی، ضریب مدیریت معادله جهانی فرسایش خاک،‌ شیب و ضریب تتای خاک، میزان تولید رواناب را در یک حوزه آبخیز شبیه‌سازی می‌نماید. نتایج بیانگر آن است که مدل با شاخص نش- ساتکلیف 0/6 و ضریب تبیین 0/63 در دورۀ واسنجی و شاخص نش 0/53 و ضریب تبیین 0/56 در دورۀ اعتبارسنجی، کارائی مناسب‌تری نسبت به روش سنتی شماره منحنی در شبیه‌سازی رواناب دارد. مزیت توزیعی¬بودن مدل امکان شناخت مناطق با تولید رواناب بیشتر را فراهم می‌آورد.

رواناب سطحی یکی از مهم‌ترین اجزای چرخه آب است که باعث افزایش فرسایش خاک و انتقال رسوب در رودخانه‌ها و همچنین کاهش کیفیت آب رودخانه‌ها است. بنابراین، پیش‌بینی دقیق پاسخ هیدرولوژیکی حوضه‌ها یکی از مراحل مهم در برنامه‌ریزی و مدیریت منطقه‌ای است. در این راستا، مدل‌سازی بارندگی- رواناب به پژوهشگران هیدرولوژی به‌ویژه در زمینه علوم مهندسی آب کمک می‌کند. بدین منظور، مطالعه حاضر به‌منظور تجزیه و تحلیل شبیه‌سازی بارندگی- رواناب در حوزه آبخیز گرگانرود واقع در شمال شرقی ایران با استفاده از مدل‌های AWBM،Sacramento ،SimHyd ، SMAR و Tank انجام شد. از بارندگی، تبخیر و تعرق و رواناب روزانه هفت ایستگاه هیدرومتری در دوره 2010-1970 و 2015-2011 به‌ترتیب برای واسنجی و اعتبارسنجی استفاده شد. فرایند واسنجی خودکار با استفاده از الگوریتم‌های جستجوی تکاملی ژنتیک و روش‌های SCE-UA، با استفاده از معیارهای ارزیابی ضرایب ناش- ساتکلیف (NSE) و ریشه دوم میانگین مربعات خطا (RMSE) انجام شد. نتایج نشان داد که در دوره اعتبارسنجی مدل SimHyd با ضریب ناش 0/66، مدل TANK با استفاده از الگوریتم ژنتیک و روش SCE-UA با ضریب ناش به‌ترتیب 0/67 و 0/66 و مدل Sacramento با روش الگوریتم ژنتیک و روش SCE-UA با ضریب ناش به‌ترتیب 0/52 و 0/55 بهترین عملکرد را دارند.

پژوهش حاضر با هدف بررسی کارایی تلفیق بخشی از اطلاعات استخراج¬شده برای پهنه‌بندی تخریب اراضی با استفاده از داده‌های زمینی و سنجش از دور در استان فارس صورت گرفته است. بدین¬منظور نقشه معیارهای پوشش گیاهی، تولید خالص اولیه، کاربری اراضی و شیب به‌ترتیب از طریق داده‌های سنجش از دور MOD13A3، MOD17A3 ، SRTMو Landsat TM؛ فرسایش آبی توسط مدل آیکونا (ICONA) و رواناب سطحی با استفاده از مدل SCS سال 2010 به‌دست آمد. معیار کارایی مصرف بارش نیز از نسبت تولید خالص اولیه به نقشه بارندگی مستخرج از ایستگاه‌های هواشناسی تولید شد و سپس نقشه تخریب اراضی منطقه با استفاده از روش هم‌پوشانی وزنی کلیه معیارها تهیه شد. مطابق مدل آیکونا 5/1، 9/05، 47/21، 27/91و 10/73 درصد از منطقه مطالعاتی به‌ترتیب در کلاس‌های فرسایش آبی خیلی‌کم، کم، متوسط، شدید و بسیار‌شدید قرار گرفت. هم‌پوشانی نقشه مدل آیکونا با نقشه معیارهای دیگر نشان داد که کلاس‌های تخریب خیلی‌زیاد، زیاد، متوسط، کم و خیلی‌کم به‌ترتیب 1/3، 7/18، 70 ، 9/1 و 0/9 درصد از سطح استان را در بر‌ می‌گیرند. مطابق یافته‌ها، تلفیق سنجش از دور با مدل‌های آیکونا و SCS باعث ارتقاء قدرت شناسایی تخریب اراضی می شود.

با توجه به آشکارشدن تغییرات اقلیمی در اکثر مناطق دنیا و اثر آن بر بخش‌های مختلف چرخه آب، آگاهی از وضعیت منابع آب به‌منظور مدیریت صحیح منابع و برنامه‌ریزی برای آینده ضروری است. از این‌رو مطالعات زیادی در مناطق مختلف با هدف تحلیل اثرات تغییر اقلیم بر فرآیند هیدرولوژیک در دوره‌های آتی انجام شده است. در مطالعه حاضر به بررسی اثرات تغییر اقلیم بر رواناب سطحی با استفاده از مدل گردش عمومی جو (AOGCM) در شهرستان خمینی‌شهر پرداخته شد. برای این کار از شبیه‌سازی دمای حداکثر و حداقل و بارش دوره آتی (2049-2020) با استفاده از میانگین‌گیری وزنی از سه مدل با کمترین خطا برای هر یک از پارامترهای دمای حداقل و حداکثر و بارش، بر اساس سناریوی انتشار A2 و B1 (حالت بدبینانه و خوش‌بینانه) از مجموعه مدل‌های AOGCM-AR4 استفاده شد و به‌منظور ریزمقیاس‌نمایی، از مدل LARS-WG استفاده شد. به‌منظور پیش‌بینی رواناب نیز از نرم‌افزار HEC-HMS استفاده شد. نتایج به‌دست آمده ناشی از بررسی اثر تغییر اقلیم در دوره آتی (2049-2020) نسبت به دوره مشاهداتی (2000-1971)، در سناریو A2 برای دمای حداقل و حداکثر به‌ترتیب و به‌طور میانگین افزایش 1/1 و 1/6 درجه سانتی‌گراد و کاهش 17/8 درصدی بارش را نشان داد و در سناریو B1 نیز برای دمای حداقل و حداکثر به‌ترتیب و به‌طور میانگین افزایش 1/1 و 1/4 درجه سانتی‌گراد و کاهش 13 درصدی بارش به‌دست آمد. نتایج مربوط به رواناب در شش سناریوی موجود متفاوت بود، بدین صورت که بیشترین کاهش رواناب مربوط به سناریوی کاربری اراضی ثابت و سناریو A2 (کاهش 22/3 درصدی) و بیشترین افزایش مربوط به سناریوی افزایش 45 درصدی شهری و سناریوB1 (افزایش 5/8 درصدی) است. پس با توجه به اینکه در آینده بدون شک افزایش بافت شهری وجود خواهد داشت به همین دلیل حجم رواناب در آینده، قابل ملاحظه خواهد بود که از این حجم می‌توان برای تغذیه آب زیرزمینی و آبیاری باغات و فضای سبز شهرستان بهره برد.

تغییرات کاربری اراضی یکی از عوامل اصلی تغییر در میزان رواناب سطحی حوزه‌های آبخیز بوده که بررسی آن برای کاهش خسارات حاصل از سیل (جانی و مالی) و اعمال مدیریت صحیح در حوزه‌های آبخیز ضروری است. این در حالیست که حوضه آبخیز نهر اعظم در شمال کلان‌شهر شیراز واقع شده و در سال‌های قبل شاهد لطمات جانی و مالی فراوان به ساکنین شیراز در اثر سیل بوده‌ایم. پژوهش حاضر به‌منظور بررسی رابطه تغییر کاربری با میزان رواناب حوضه آبخیز نهر اعظم شهر شیراز با مساحت 94463 هکتار بوده که با استفاده از مدل SWAT در بازه زمانی 2020-2004 انجام شده است. مدل با استفاده از داده‌های سال 2004 تا 2014 واسنجی و از سال 2015 تا 2020 اعتبارسنجی شده و از تصاویر ماهواره‌ای لندست مربوط به سال‌های 2003 و 2020 استفاده شد. این تصاویر بعد از انجام پیش‌پردازش‌های ضروری با استفاده از روش طبقه‌بندی نظارت شده به 6 کاربری اصلی طبقه‌بندی شده و با استفاده از روش زنجیره مارکوف برای سال 2040 نقشه کاربری اراضی تهیه شد. سپس با مدل واسنجی شده، تأثیر تغییر کاربری سال 2003 و 2040 روی میزان رواناب شبیه‌سازی شده، ارزیابی شد. نتایج مرحله واسنجی حوضه آبخیز نهر اعظم برای مقادیر پارامترهای آماری برای ضریب تبیین، P-Facor وR-Facor  به‌ترتیب 0/77، 0/72، 2/43 و برای مرحله اعتبارسنجی این پارامترهای آماری به‌ترتیب 0/69، 0/65 و 2/3 به‌دست آمد. تحلیل نقشه کاربری نشان می‌دهد که بیشترین تغییر کاربری موجود در منطقه، مربوط به تبدیل مراتع به زمین کشاورزی آبی (142 هکتار) و اراضی شهری (4854 هکتار) بوده که موجب کاهش مراتع می‌شود. همچنین نتایج حاصل از شبیه‌سازی مدل با به‌کارگیری نقشه‌های کاربری سال‌های 2003 و 2040 نشان می‌دهد میزان رواناب به‌طورکلی 33 درصد کاهش می‌یابد. نتایج نشان داد که اگر همه عدم قطعیت‌ها کمینه شود، مدل SWAT واسنجی شده به خوبی می‌تواند نتایج شبیه‌سازی هیدرولوژی قابل‌قبولی در ارتباط با کاربری اراضی ایجاد کند که برای مدیران منابع طبیعی و آب و محیط‌زیست و سیاستمداران و مدیران شهری شیراز مفید باشد.

گون پوشش گیاهی بسیاری از کوهستان‌های فلات ایران است و باتوجه‌به شکل بالشتی و سیستم ریشه‌دوانی عمیق، کنترل و نفوذ بارش‌های جوی را به درون خاک تسهیل و نقش عمده‌ای در ارائه خدمات اکوسیستمی ایفا می‌کند. از طرفی همبستگی اکوسیستم‌های گون‌زار (Astragalus habitats) با اقلیم‌های خشک و نیمه‌خشک، آن‌ها را در برابر تغییرات اقلیمی آسیب‌پذیر نموده‌است. در این مطالعه نقشه تولید رواناب بر پایه منحنی بادیکو تحت شرایط حال حاضر و آتی تغییر اقلیم (2050) با استفاده ازداده‌های اقلیمی و دمایی سایتChelsa (مدل گردش عمومی CanESM2) در نرم‌افزار TerrSet و با استفاده از نقشه‌های: زیرحوزه‌ها، بارش سالانه، تبخیر و تعرق پتانسیل سالانه، عمق خاک، آب قابل‌دسترس گیاه و نقشه "پوشش زمین _کاربری زمین" حال حاضر و آینده با ترکیبی از روش‌های میدانی و مدل‌های پراکنش گونه‌ای در مقیاس محلی حوزه آبخیز رودخانه شور دهاقان (زاگرس مرکزی) تهیه و درنهایت خسارت رواناب مازاد تولید‌شده در اثر تغییر اقلیم به روش هزینه جایگزین (Replacement cost method) برآورد شد. نتایج حاکی از افزایش حجم رواناب سالانه حوزه از70 میلیون مترمکعب در حال حاضر به 105 میلیون مترمکعب در شرایط تغییر اقلیم تحت سناریوی rcp26 سال 2050 بود. با احتساب هزینه 10 میلیون ریال به ازای کنترل 530 مترمکعب رواناب از طریق پروژه‌های متنوع آبخیزداری، جلوگیری از خسارات رواناب مازاد تولید‌شده، نیازمند اعتباری بالغ بر 660 میلیارد ریال بر اساس ارزش حال است. این مطالعه قابلیت نرم‌افزار TerrSet برای پیش‌بینی و تولید نقشه خدمت اکوسیستم تولید رواناب تحت تغییرات اقلیمی یا تغییرات کاربری اراضی و با هدف ارزش‌گذاری را در مقیاس محلی به اثبات رساند. همچنین ارزش‌گذاری فوق می‌تواند مبنای برنامه‌ریزی و تأمین اعتبار برای مطالعه و اجرای طرح‌های آبخیزداری با هدف مقابله با تهدیدات تغییر اقلیم باشد.

امروزه در پی تغییر اقلیم و گرم‌شدن کره زمین و باتوجه‌به تغییراتی که در نوع بارش‌ها اتفاق افتاده و عموماً از برف به باران تبدیل شده، مشکلات مربوط به سیل و آبگرفتی به‌ویژه در مناطق شهری افزایش یافته و به دنبال آن توجه به مدل‌های شبیه‌سازی بارش – رواناب به‌منظور مدیریت، کاهش و حل این مشکلات نیز افزایش یافته‌است. در این پژوهش با استفاده از نرم‌افزار SewerGEMS، سناریو‌های مختلف با هدف عملکرد این مدل باتوجه‌به مساحت و تعداد زیر‌حوضه‌ها (2 و 8)، دوره‌های بازگشت مختلف (2 و ۵ساله) و همچنین مقایسه چهار روش محاسبه زمان تمرکز (SCSlag، Kirpich، Bransby Williams، Carter) برای شبیه‌سازی هیدروگراف سیلاب در شهر شهرکرد بررسی شد. نتایج حاکی از آن است که با تغییر دوره بازگشت از 2 به 5 سال، دبی اوج تقریباً در همه سناریو‌ها افزایش یافته‌است. همچنین باتوجه‌به میزان خطای پیوستگی محاسبه‌شده، روش Kirpich در برآورد زمان تمرکز برای تعداد زیر‌حوضه‌های بیشتر با مساحت‌های کوچکتر، ارجحیت دارد. برای سناریوی 2 زیر‌حوضه، 4 درصد برای دوره بازگشت ۲ ساله و 19 درصد برای دوره بازگشت ۵ ساله، میزان خطای پیوستگی محاسبه شده‌است. روش SCSlag در برآورد زمان تمرکز برای تعداد زیر‌حوضه‌های کمتر با مساحت‌های بزرگتر، ارجحیت دارد. در سناریوی 8 زیر‌حوضه، 16درصد برای دوره بازگشت ۲ ساله و 11 درصد برای دوره بازگشت ۵ساله، محاسبه شده ‌است.

الگوی توزیع زمانی بارندگی می‌تواند در تولید رواناب و هدررفت خاک طی بارندگی نقش ایفا کند. در این پژوهش چهار الگوی بارندگی یکنواخت، پیش‌افتاده، بینابین و دیرکرده بررسی شدند. مقدار بارندگی در همه الگوهای بارندگی 20 میلی‌متر بود. در الگوی بارندگی یکنواخت، شدت بارندگی (20 میلی‌متر بر ساعت) ثابت بود و در الگوهای بارندگی غیریکنواخت، بیشترین شدت (40 میلی‌متر بر ساعت) در دوره 15 دقیقه اعمال شد. آزمایش‌ها در کرت‌هایی به ابعاد 60 سانتی‌متر در 80 سانتی‌متر در دامنه‌ای با شیب 9 درصد در سه تکرار انجام گرفت. الگوهای بارندگی در پنج رخداد با فاصله یک هفته بر کرت‌ها اعمال شدند. نتایج نشان داد که تفاوتی معنی‌دار بین الگوهای بارندگی از نظر رواناب و هدررفت خاک وجود دارد (0/01 >p). این تفاوت به‌دلیل تخریب ساختمان خاک سطحی و کاهش نفوذپذیری خاک به‌ویژه در زمان اوج شدت بارندگی (40 میلی‌متر بر ساعت) بود. بیشترین مقدار رواناب در باران دیرکرده (3/43 میلی‌متر) و بیشترین مقدار هدررفت خاک (61/47 گرم بر مترمربع) در باران بینابین رخ داد که دلیل آن وقوع اوج شدت بارندگی در اواخر بارندگی و نقش مؤثر آن در تخریب بیشتر ساختمان خاک و کاهش شدت نفوذ بود. بررسی تغییرات رواناب و رسوب در رخدادهای بارندگی نشان داد که روند هدررفت خاک در الگوی بارندگی یکنواخت همسو با روند تولید رواناب است؛ درحالی‌که در سایر الگوها تغییرات هدررفت خاک از تغییرات رواناب پیروی نکرد. این نتایج نشان می‌دهد که در الگوهای بارندگی غیریکنواخت، در کنار مقدار تولید رواناب، دردسترس‌بودن ذرات فرسایش‌پذیر نیز عامل مؤثر در هدررفت خاک است. نتایج این پژوهش ضرورت آگاهی از الگوی توزیع بارندگی و تغییرات رخداد به رخداد آن را برای پیش‌بینی دقیق فرسایش خاک در منطقه نیمه‌خشک آشکار می‌کند.

رواناب شهری به‌دلیل شهرنشینی و تغییرات آب‌وهوایی به‌عنوان یک مسئله جدی دارای اهمیت است و به این دلیل توجه به مدل‌های شبیه‌سازی بارش - رواناب برای مدیریت و کاهش پیامدهای ناگوار مهم است. در پژوهش حاضر با استفاده از نرم‌افزار SewerGEMS، حالت‌های مختلف برای بررسی عملکرد این نرم‌افزار بر اساس تعداد و مساحت زیرحوضه‌ها در دو حالت نه و هفده زیرحوضه و مدت بارندگی مختلف 6 و 12 ساعته و همچنین مقایسه عملکرد سه روش محاسبه زمان تمرکز (کرپیچ، برنس‌بای - ویلیامز، کارتر) به‌منظور شبیه‌سازی هیدروگراف سیلاب در شهر میناب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که میزان حجم کل رواناب تولیدی در حالت نه زیرحوضه، 4 درصد نسبت به حجم کل رواناب تولیدی در حالت هفده زیرحوضه بیشتر است. همچنین مقدار بیشینه دبی اوج رواناب در حالت نه زیرحوضه، 20 درصد نسبت به بیشینه دبی اوج رواناب در حالت هفده زیرحوضه بیشتر است. همچنین برای محاسبه زمان تمرکز از سه روش کرپیچ، برنس‌بای - ویلیامز و کارتر استفاده شد که نتایج نشان داد، میزان خطای پیوستگی نرم‌افزار در همه حالت‌ها برای روش برنس‌بای - ویلیامز کمتر از دو روش دیگر است و روش کارتر بیشترین خطای پیوستگی را دارد. اما از آنجایی که مقدار زمان تمرکز محاسبه شده از این روش در بعضی از زیرحوضه‌ها بیشتر از مدت بارندگی 6 ساعته است، بین داده‌های دبی اوج حاصل از روش کرپیچ و روش برنس‌بای – ویلیامز، آزمون t-Test انجام شد و باتوجه‌به اینکه داده‌های دو روش در سطح 95 (0/05 >p) درصد با یکدیگر اختلاف معناداری نداشته و همچنین روش کرپیچ برای محاسبه زمان تمرکز در حوضه‌های کوچک کاربرد خوبی دارد، برای محاسبه زمان تمرکز در حالت مقایسه بین دو حالت نه و هفده زیرحوضه از روش کرپیچ استفاده شد. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده مشاهده شد که با ادغام زیرحوضه‌ها و کاهش تعداد آن‌ها از هفده به نه زیرحوضه و در نتیجه افزایش مساحت زیرحوضه‌ها، حجم کل رواناب تولیدی از حدود 123839 مترمکعب به 128446 مترمکعب و بیشینه دبی اوج رواناب از حدود 2/400 مترمکعب بر ثانیه به 2/884 مترمکعب بر ثانیه می‌رسد که نشان‌دهنده افزایش حجم کل رواناب تولیدی و بیشینه دبی اوج رواناب است.

هدف این مطالعه، بررسی قابلیت شبیه‌سازی هیدرولوژیک محدوده ازنا - الیگودرز است که در بالادست حوضه کارون بزرگ و شرق استان لرستان واقع است. برای انجام این پژوهش از اطلاعات روزانه هواشناسی مربوط به ایستگاه سینوپتیک الیگودرز و بارش ایستگاه‌های باران‌سنج کمندان و دره تخت در بازه ۲۰۲۳-۱۹۹۱، دبی مشاهداتی مربوط به ایستگاه هیدرومتری ماربره در بازه ۱۹۹۱-۲۰۲۱ و نقشه خاک، کاربری اراضی و ارتفاعی حوضه ازنا - الیگودرز استفاده شد. دوره ۱۹۹۱ و ۱۹۹۲ به‌منظور وارم‌آپ مدل، واسنجی از سال ۱۹۹۳ تا ۲۰۱۶ و دوره صحت‌سنجی از ۲۰۱۷ تا ۲۰۲۱ در نظر گرفته شد. بر اساس شبیه‌سازی انجام‌شده در این منطقه، مدل دارای ضعف در شبیه‌سازی بود. بعد از شبیه‌سازی اولیه اقدام به واسنجی مدل شد. پس از تحلیل حساسیت پارامترهای مختلف، ۲۲ پارامتر مؤثر انتخاب و مدل واسنجی شد. نتایج ارزیابی نشان داد برای مراحل واسنجی و صحت سنجی، مقدار NSE به‌ترتیب برابر 0/60 و 0/56 و مقدار ضریب R2 به‌ترتیب برابر 0/61 و 0/78 به‌دست آمد. بر اساس ضرایب به‌دست‌آمده در هر دو مرحله واسنجی و صحت‌سنجی مشخص شد که مدل به‌طور کلی دارای دقت رضایت‌بخش در شبیه‌سازی هیدرولوژیک محدوده ازنا - الیگودرز بود.