علوم آب و خاک

---

رودخانه‌ها به عنوان منبع اصلی تأمین آب مورد نیاز برای شرب و کشاورزی و صنعت از اهمیت زیادی برخوردارند؛ این مطلب لزوم مطالعه برای کنترل، بهبود و رفع مشکلات مربوط به رودخانه‌ها را به ویژه در مورد مسائل مربوط به کیفیت و آلودگی معلوم می‌سازد. برآورد رسوب معلق از جمله مواردی است که در این راستا مورد توجه واقع شده است. در این تحقیق انتقال رسوب معلق غیرچسبنده در رودخانه کرخه به کمک مدل عددی مطالعه شده است. معادلات هیدرودینامیکی سنت-ونانت و هم‌چنین معادله انتقال-پخش برای مدل‌سازی جریان و انتقال رسوب معلق مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در معادله انتقال-پخش علاوه بر انتخاب معادله مناسب برای برآورد رسوب معلق در حالت تعادلی، لازم است تا ضریب پخش مناسب برای رودخانه مورد مطالعه تعیین شود. در این تحقیق 5 معادله رسوب معلق و 6 معادله برای تعیین ضریب پخش انتخاب شد. تعداد 30 ترکیب از این معادلات تهیه و مدل نهایی برای هرکدام از این ترکیب‌ها جداگانه اجرا گردید. با مقایسه نتایج به‌دست آمده از مدل با داده‌های اندازه‌گیری شده در ایستگاه شاخص، عبدالخان، در مراحل واسنجی و صحت‌سنجی ملاحظه شد که ترکیب معادله رسوب معلق فان رایان و معادله ضریب پخش فیشر نتایج مناسبی را ارائه می‌کنند. حداکثر درصد خطا در برآورد غلظت رسوب معلق در این حالت معادل 56/19 و 3/26، به‌ترتیب در مراحل واسنجی و صحت‌سنجی بوده است.

---

اطلاع از تغییرات میزان رسوب معلق در مواقع سیلابی از مسائل مهم در پروژه‌های آبی، به‌ویژه مدیریت حوضه‌های آبخیز و بررسی علل فرسایش می‌باشد. رابطه بین دبی و غلظت رسوبات معلق طی سیلاب‌های مختلف به عللی از قبیل تنوع بارش، دبی و منابع تولید رسوب مشابه و همگن نبوده و تولید حلقه‌هایی شبیه به هیسترتیک می‌نماید. بدین منظور استفاده از حلقه‌های پسماند رسوب که بر مبنای تئوری هیسترتیک است در چند سال اخیر گسترش یافته است. در این تحقیق ابتدا مقادیر بار معلق لحظه‌ای با استفاده از روش‌های برنامه‌ریزی ژنتیک و رگرسیونی شبیه‌سازی گردید. در مقایسه نتایج دو مدل حاصل، مدل برنامه‌ریزی ژنتیک به‌ترتیب با ضریب تبیین و میانگین مربعات خطا 8/0 و 5/0 به‌عنوان بهترین مدل در این تحقیق انتخاب گردید سپس براساس این مدل منحنی‌های هیسترتیک بار معلق برای 6 رویداد ثبت‌شده در طول دوره آماری 1387-1383 ترسیم شد و 4 مورد حلقه هیسترتیک خطی و 2 مورد ساعتگرد برای رسوب معلق رودخانه مشاهده گردید. شناسایی انواع حلقه‌های هیسترتیک در تعیین سهم نسبی فرآیندهای مؤثر در تولید و انتقال رسوب از قبیل مقدار و شدت بارش، میزان دبی و شرایط رطوبتی پیشین حوضه مؤثر است و نیز با بررسی آنها می‌توان از منابع تولید و انتقال رسوب آگاهی یافت. نتایج نشان داد که حلقه‌های هیسترتیک ساعتگرد معمولاً در شرایط بارش و دبی زیاد و حلقه‌های هیسترتیک خطی در فصل بهار و ناشی از بارش‌ها با شدت کم اتفاق افتاده است و در این نوع حلقه‌های پسماند تفاوت قابل توجهی در غلظت رسوبات معلق متناظر با شاخه‌های صعودی و نزولی هیدروگراف وجود ندارد.

---

بازتاب طیفی سنجش از راه دور اندازه‌گیری شده توسط سنسور‌های ماهواره‌ای، یک جایگزین سریع و رویکرد اقتصادی برای ارزیابی غلظت رسوب معلق در اقیانوس‌ها، دریا‌ها، رودخانه‌ها و آب‌های ساحلی است. بر همین اساس در این تحقیق از ترکیب اطلاعات به‌دست آمده از تصاویر ماهواره‌ای و یک مدل شبکه عصبی پایه شعاعی، جهت برآورد غلظت بار معلق رودخانه‌ای استفاده شد. داده‌های میدانی غلظت رسوب معلق، دبی جریان و بازتاب باند یک و نسبت بازتاب باند دو به یک سنجنده مادیس، به‌عنوان ورودی به شبکه عصبی معرفی شدند، همچنین یک مدل رگرسیون خطی چندمتغیره برای ایجاد ارتباط میان غلظت رسوب معلق و بازتاب رسیده به سنجنده استفاده شد. در نهایت نتایج حاصل از شبکه عصبی با نتایج حاصل از رگرسیون و منحنی سنجه رسوب مقایسه شد. براساس نتایج به‌دست ‌آمده، مدل شبکه عصبی مصنوعی با ورودی باند یک و دبی جریان با RMSE برابر 19/0، عملکرد بهتری را نسبت به دو روش رگرسیون و منحنی سنجه رسوب با RMSE به‌ترتیب برابر 21/0 و 29/0 دارا است.