-148074190509

نشریه حفاظت منابع آب و خاك، سال ششم، شماره دوم، زمستان 1395
بررسی پارامترهای مؤثر بر جریان سطحی و پهنه بندی مکانی منابع آب حوضه زاگرس مرکزی
ناصر شمس کیا1*، حسین صدقی2 و مهرداد اسفندیاری3

1*( دانش آموخته مهندسی منابع آب؛ دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی؛ واحد علوم و تحقیقات؛ دانشگاه آزاد اسلامی؛ تهران؛ ایران
shamskia58@gmail.com :نویسنده مسئول مکاتبات*
2( استاد؛ گروه علوم ومهندسی منابع آب؛ دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی؛ واحد علوم و تحقیقات؛ دانشگاه آزاد اسلامی؛ تهران؛ ایران
3( استادیار؛ گروه خاک شناسی؛ دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی؛ واحد علوم و تحقیقات؛ دانشگاه آزاد اسلامی؛ تهران؛ ایران

16822493392

تاریخ دریافت: 06/11/1394 تاریخ پذیرش: 16/01/1395

چکیده
جریان رواناب در حوضه های آبریز تحت تأثیر پارامترهای مختلفی است که از جمله می توان به میزان بارش، ارتفاع، تبخیر، دما، عوامل اقلیمی، شبکه زهکشی ،توپوگرافی و زمین شناسی حوضه اشاره کرد. به دلیل وابستگی برخی از این پارامترها بر یکدیگر، میزان تأثیر آنها بر جریان رواناب، در حوضه هاو مناطق مختلف متفاوت می باشد. در این مطالعه به ارزیابی آماری و تحلیل پارامترهای مؤثر بر رواناب و پهنه بندی مکانی منابع آبهای سطحی در حوضه آبریز زاگرس مرکزی، پرداخته شده است. نتایج این مطالعه با به کار گیری تحلیل های آماری و روش رگرسیون چند متغیره برای پارامترهای ذکر شده، یک ارتباط توزیع لگاریتمی جریان سطحی با متغیرهای دما و ارتفاع با قدرت مدل 2R بین 795/0 تا 851/0 را نشان می دهد. برای 80 ایستگاه منتخب داخل محدوده و با همبستگی 923/0 توزیع جریان بصورت لگاریتم دبی نسبت به لگاریتم بارش و متغیر ارتفاع در سطح 95% ارتباط معنی دار و قابل قبولی را نشان می دهد. بررسی عوامل تأثیرگذار در ایجاد رواناب و اثر متغیرهای فوق در نقشه پهنه بندی تهیه شده، که براساس تأثیر شاخص وزنی هر کدام از متغیر ها و از طریق نرم افزار ArcGIS انجام گردید، تغییر مکان و جابجایی بسیار زیادی از مناطق مناسب و دارای پتانسیل آب، از جنوب محدوده مورد مطالعه به سمت شمال و شرق حوضه را نشان می دهد. همچنین، بین پارامترهای هیدرولوژیکی و تعیین مکانهای مناسب منابع آب، با روش تحلیل آماری رگرسیون چند متغیره، روش لاجستیک و روش تعیین شاخص وزنی متغیرها، انطباق تقریبی وجود دارد.

کلید واژه ها: بارش- رواناب؛ پارامترهای هیدرولوژی؛ پهنه بندی منابع آب؛ رگرسیون چند متغیره

مقدمه
67345578153400

سال

شش
م

/
شماره

2
/

زمستان

سال

شش

م

/

شماره

2

/

زمستان

در مورد رابطه بین بارش و جریان های سطحی مطالعات متعددی انجام شده است. این تحقیقات در زمینه تجزیه و تحلیل هیدروگراف رواناب و مقادیر بارش در مناطق مختلف و با در نظر گرفتن پارامترهایی نظیر ارتفاع و شیب حوضه، پوشش گیاهی، زمین شناسی منطقه و استفاده از روشهای استوکاستیکی صورت گرفته که منجر به کسب تجربیات ارزنده و مفیدی گردیده است ),.Chaw et al 1996Viessman Jr, W., and Lewis, G. L. ,1988.( سینگ )1988( توجه به اطلاعات و مقادیر توزیع مکانی- زمانی بارندگی، مقادیر نفوذ و پارامترهای دیگر جهت بدست آوردن رواناب مستقیم حاصل از بارندگی بر روی یك حوضه را، امری ضروری دانسته که به جهت برقراری رابطه بین بارندگی و رواناب در یك حوضه آبریز انجام می گیرد. Mc.Cuen و همکار(3002) در تجزیه و تحلیل فراوانی جریانهای فصلی در جلگه های ساحلی، عنوان نموده اند که در طراحی های هیدرولوژی، تحقیق بر روی دبی های فصلی باید انجام گیرد و توصیه هایی برای تجزیه و تحلیل فراوانی وقوع سیلهای فصلی در مکانهای دارای آمار و فاقد آمار ارائه نمودهاند. Vogel و Sankarasubramanian در سال 2000 یك ارتباط لگاریتم خطی در ارتباط با ویژگی های انداز ههای مکانی جریانهای سطحی سالیانه براساس اندازه گیری دبی جریان متوسط سالیانه رودخانه ارائه داده اند. Abi-Zeid و Bobée )2004(، با استفاده از آمارهای ناقص رخدادها و افزایش جریان آب در رودخان هها، ضمن بررسی جریانهای سطحی بر روی10 رودخانه بزرگ کانادا در محدوده وسیع، یك مدل استوکاستیکی از جریانهای کم با فرآیندهای متناوب نقطه ای یافت هها را ارائه داده اند.Najafi (3002) برای مدل سازی بارش مازاد و تبدیل آن به رواناب در یك حوضه آبریز سعی کرده است یك مدل مفهومی فیزیوگرافیك توزیع شده ارائه نماید. بسیاری از محققین از جمله Fervert et Ball (1998) , al., (1989), وLuk و ,.Karvonen et al
(9991) از تجزیه و تحلیلهای سریهای زمانی)شامل سریهای زمانی کیفی یا کمی و پیوسته یا گسسته( در زمینه هیدرولوژی استفاده کرده و بر اساس آن مدلها و شبیه سازیهایی را از طریق قوانین احتمالاتی و توسط روابط پدیده شناختی و برمبنای روشهای استوکاستیکی ارائه نمودهاند. در زمینه تجزیه و تحلیل های استوکاستیکی هیدروگراف منابع آب سطحی و زیرزمینی با استفاده از سریهای زمانی، می توان به تحقیقاتی که توسط Sanso et al.
Beighlay و Mc Cen ،)1999( Sajikumar و )1999( و Durrans S.R, و )1998( Stedinger و Vogel و )2003( Gabellani . صورت گرفته است، اشاره کرد )2004( R .Pitt
,.et al )2007( حداقل بارش مورد نیاز برای پیش بینی سیلاب و تأیید حساسیت دبی اوج برای تعیین محدوده قدرت بارندگی را تخمین و ارزیابی نمودند. Viglione و همکاران) 2007( با استفاده از سریهای زمانی رواناب روزانه، مقدار رواناب را برای تعداد زیادی حوضه آبریز و براساس مدل بارش- رواناب منطقه بندی شده، پیش بینی و ارزیابی نموده ونشان دادند که با افزایش مساحت حوضه آبریز پیش بینی رواناب در حوضه ها نیز افزایش می یابد. این احتمال با افزایش ارتفاع حوضه در مدل بارش- رواناب بیشتر می گردد، در حالی که وابستگی رواناب بر روی ویژگی های آب و هوایی ضعیف تر است .Wright و همکاران) 2014(، سیلاب را محصول عوامل بارش متنوع مکانی و زمانی پیچیده، خواص ناهمگون سطح زمین و ساختار شبکه زهکشی دانسته و دوره های زمانی برگشت دبی اوج را برای تمام نقاط در امتداد شبکه زهکشی، امکانپذیر ارزیابی می نمایند.
باتوجه به گزارش های تحقیقاتی وزارت نیرو در دوره های مختلف) 1372-1385(، در زمینه حوضه آبریز کارون در زاگرس ،بررسیهای متعددی توسط بسیاری از محققان و پژوهشگران دانشگاهی بصورت موردی و در قالب طرحهای مطالعاتی، صورت گرفته است. این بررسیها در رابطه با پدیده های هیدرولوژیکی و جریانهای سطحی، حجم آبدهی و رواناب حوضه های کرخه و کارون ،هیدروگراف های سیلاب در زیر حوضه کارون تا پل شالو و رژیم هیدرولوژیکی حوضه آبریز مورد بررسی، مدلهای توزیع مکانی بارش در طی رگبارهای مولد سیلاب در حوضه آبریز کارون علیا، محاسبه میزان رسوب دهی و پیش بینی آن در رواناب حاصل از بارندگی های منفرد و همبستگی بین تخمین رسوب تولید شده و بارندگیها انجام شده است. ابریشم چی و همکاران) 1384( در بررسی جریان سالانه رودخانه های حوضه های آبریز کرخه-کارون و دز، براساس آمار هیدرومتری ایستگاه های موجود، یك مدل استوکاستیکی سالانه منطقه ای را برمبنای سری های زمانی ارائه داده اند. قنبرپور) 1386( با بررسی رواناب در تعدادی از زیر حوضه های آبریز دز و کارون و در مقاطع زمانی ماهانه- دوماهه و فصلی، نشان داده است که الگوی استوکاستیك رواناب در مقاطع فوق وابستگی زیادی با مساحت حوضه آبریز ندارد. جلال کمالی و صدقی )1387( براساس یك روش استوکاستیك مدل سازی بر مبنای تخمین برگشتی پارامترها با استفاده از اجازه تغییر زمانی پارامترها )صافی( در سیستم معادلات، رفتار حوضه را براساس پالس ورودی بارش و نحوه تبدیل بارش به رواناب برای دو واقعه بارش تفسیر نموده اند. رستمی و همکاران) 1388( با استفاده از آمار 26 ایستگاه آب سنجی حوضه دز، اقدام به تحلیل ایستگاهی و منطقه ای سیلاب با روش گشتاور خطی نموده اند. همچنین پژوهشهای مشابه دیگری نیز در قالب پایان نامه و گزارش های مطالعاتی انجام شده است.
هدف از تحقیقق حاضقر، بررسقی جریانهقای سقطحیفراگیر آب در منطقه زاگرس مرکزی )حوضه کارون بزرگ( و پهنه بندی مناطق دارای پتانسیل منابع آب و نیز ارائه یقكطرح جامع در زمینه پهنقه بنقدی حوضقه هقا ی هیقدرولوژیمناطق تولید آب درمحدوده زاگرس مرکزی است.
در این پژوهش سعی بر آن است که با بررسقی مهمتقرینعوامل کمیّ تأثیرگذار بر روی جریان سطحی در حوضقه وبر اساس داده های هیقدرولوژیکی موجقود، بقه پهنقه بنقدیمناطق بالقوه تولید منابع آب پرداختقه شقده و نتقاین آن درقالب روابط همبستگی و نقشه پهنه بندی ارائه گردد .
مواد و روشها
منطقه مطالعاتی و داده ها
منطقه مورد مطالعه بخشی از حوضه آبریز اصلی خلین فارس است که در داخل ارتفاعات زاگرس میانی قرار گرفته و در مختصات جغرافیایی °48 و ʹ10 تا °51 و ʹ54 طول شرقی و °30 و ʹ20 تا °34 و ʹ5 عرض شمالی واقع شده است. مساحت منطقه تا حد اتصال دو رودخانه دز و کارون و ابتدای دشت خوزستان بالغ بر 61300 کیلومتر مربع و محیط آن 8012 کیلومتر مربع می باشد. به منظور مدل سازی مجموعه نقاط و ایستگاه های بارش، رواناب و پارامترهای دیگر در منطقه و دستیابی به توزیع مکانی داده های مربوط به متغیرهای بارش، دبی، دما، تبخیر و ارتفاع، ابتدا از روشهای درون یابی برای تعمیم داده ها به تمام منطقه استفاده شد و سپس این داده ها مورد تحلیل و ارزیابی قرار گرفت. این روش در شبیه سازی مدل بر اساس محدود بودن تغییرات به دامنه مشاهدات در همه سیستمها و مناطق بویژه در مورد توزیع مکانی بارش، دما و تبخیر به کار گرفته می شود. روشهای درون یابی شامل فرآیند پیش بینی مقادیر نامعلوم با استفاده از مقادیر معلوم در نقاط همسایه است که این نقاط ممکن است بطور منظم یا نامنظم پراکنده شده باشند )در کلیه داده های ایستگاه های هواشناسی مورد مطالعه, نقاط بصورت نامنظم پراکنده شده اند.( به منظور وزن دهی به عوامل و متغیرهای مورد نظر در پهنه بندی از روش تحلیل های آماری استفاده شده است. اساسی ترین تحلیل های آماری که بر مبنای وزن دهی و تأثیر عوامل صورت گرفته است شامل: تحلیل جداول متقاطع، میانگین گیری وزنی بر اساس واحدهای منطقه ای و تحلیل های رگرسیونی یك یا چند متغیره می باشد. شکل 1 موقعیت و محدوده حوضه آبریز کارون را نشان می دهد.
-3546342305684

سال



قیمت: تومان

دسته بندی : منابع آب خاک

پاسخ دهید