بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
ارائه بهترين رابطه تجربي تبخير و تعرق گياه مرجع در مقايسه با روش پنمن مانتيث فائو در شمال غرب کشور
چکيده
تبخير و تعرق از اساسي ترين اجزاي چرخه هيدرولوژي مي باشد. تخمين تبخير و تعرق (ET0) بـراي بسياري از تحقيقات و طرح هاي منابع آب لازم است . استفاده از مدل هاي تجربي يکي از مرسوم تـرين روش - هاي برآورد آن مي باشد. در اين تحقيق ET0 به کمک نـرم افـزار Ref-ET از ۱۴ روش محاسـبه و بـا ET0 روش پنمن مانتيث فائو به عنوان روش ايده ال مقايسه شد. براي محاسبه تبخيـر و تعـرق از آمـار ۲۵ سـاله سـه ايستگاه سينوپتيک تبريز، اردبيل و اروميه در شمال غرب کشور استفاده شد. آناليز نتايج با شاخص هـاي آمـاري ميانگين مجذور مربعات خطا (RMSE)، ميانگين خطاي مطلق (MAE) و ضريب تعيـين (R٢ ) انجـام گرفـت .
نتايج نشان داد که روش هاي پنمن مانتيث سازمان عمران آمريکا (ASCE) نتايج مناسب تري را نسبت به ساير روش ها ارائه دادند. در مقابل ، روش مکينگ ۱۹۵۷ در ناحيه تبريز و روش تـورک ۱۹۶۱ در ناحيـه اردبيـل و اروميه از دقت کمتري برخوردار بودند. همچنين با برازش مدل هاي رگرسيوني چند جمله اي و خطي بـراي دو حالت عرض از مبدا صفر و غيرصفر بين داده هاي حاصل از هر روش بـا داده هـاي PMFAO٥٦ ضـرايب اصلاحي و ضريب تعيين مدل ها بدست آمد. ضريب تعيين در مقايسه با پارامترهاي خطـا درسـتي مـدل هـاي پيشنهادي را نشان داد. به عبارت ديگر در شرايط آب و هوايي منطقه آذربايجان غربي ، شرقي و اردبيل ، ارقـام حاصل از روش پنمن مانتيث سازمان عمران آمريکا (ASCE) در مقايسه با ساير روش ها نسـبت بـه روش مبنـا، بالاترين ضريب تعيين (۰.۹۹) و کمترين خطا را داشت .
واژه هاي کليدي : تبخيرتعرق مرجع ، پنمن مانتيث ، Ref-ET، شمال غرب
مقدمه
در مناطق خشک و نيمه خشک آب عامل محدود کننده اي در طرح هاي توسعه منابع آب محسـوب مـي شـود.
برآورد صحيح آب مصرفي گياهان زراعي يکي از مسائل مهم در طرح هـاي آبيـاري و زهکشـي و اسـتفاده از منـابع آب بشمار مي رود. تا کنون روابط متعددي براي تبخير و تعرق ارائه شده که نياز به اصلاح و کاليبراسيون دارند. پنمن در سال ١٩٤٨ بر پايه اطلاعات و داده هاي هواشناسي رابطه اي را به منظور برآورد تبخير و تعرق ارائـه داد. بـه علـت لحـاظ تعـداد نسبتا زيادي از متغيرهاي اقليمي در رابطه پنمن ، روابط ديگري نظير پنمن کيمبرلي، پنمن رايت ، پنمن مانتيث ، پـنمن فـائو بر پايه رابطه پنمن شکل گرفتند (١). يشابوري و همکاران (١٣٨٤) با ارزيابي روشهاي مختلف بـرآورد تبخيـر و تعـرق در منطقه کرکج تبريز، روش پنمن مانتيث را به عنوان اولويت دوم پس از روش تشتک تبخير معرفي نمودند. شـهبازي رز و همکاران (١٣٨٦) روش پنمن را جهت برآورد تبخير و تعرق حوضه نازلوچاي اروميه پيشنهاد دادند. دين پـژوه (٢٠٠٦) بـا توجه به شاخص خشکي روش هارگريوز- ساماني ١٩٨٥ را براي مناطق غرب و شمال غرب کشور مناسب دانسته است . لوپز-يورا و همکاران (٢٠٠٦) طي مطالعه اي در منطقه آلبست اسپانيا روش هاي تجربي برآورد تيخير و تعرق گياه مرجع را با داده هاي لايسيمتري مقايسه کردند. نتايج نشان داد در بـين روش هـاي تجربـي معادلـه پـنمن مانتيـث فـائو ٥٦ بيشترين دقت را در برآورد تبخير و تعرق در مقايسه با ساير روش ها دارد. رضايي و همکاران (١٣٨٦) در ارزيابي روش - هاي مختلف برآورد تبخير و تعرق شهر کرمان در بازه زماني ساعتي، پنمن مانتيث فائو و براي بازه هـاي زمـاني روزانـه و ماهانه روش پنمن کيمبرلي ١٩٨٢ را به عنوان بهترين روش معرفي کردند. در حالي که نتايج شکيب و مجـدزاده (١٣٨٧) روش بلاني کريدل را براي مشهد و کرمان مناسب دانسته اند. همان گونه که بيان شد روابط مختلفي براي مناطق مختلـف پيشنهاد شده است .
ناحيه آذربايجان بخش نسبتا وسيعي از شمال غرب کشور را در بر گرفته است . از آنجاييکه بيشـتر جبهـه هـاي بـاران زا و رطوبتي تاثير گذار در اقليم ايران عمدتا از اين ناحيه وارد کشور ميشوند، لذا مطالعـه در ايـن ناحيـه از کشـور از اهميـت خاصي برخوردار است . از طرفي با توجه به اهميت تبخير و تعرق در فرآيندهاي هيدرولوژيکي ، دراين پژوهش تبخيـر و تعرق در شمال غرب کشور بين سه منطقه آذربايجان شرقي ، غربي و اردبيل محاسبه و ارزيابي شده است .
با توجه به تحقيقات نيشابوري و همکاران (١٣٨٤) ، شهبازي رز و همکاران (١٣٨٦) و به واسطه لحاظ نمودن پارامتر هـاي اقليمي مختلف و توجيه سازمان خواروبار جهاني فائو، روش پنمن مانتيث به عنوان روش مناسب پذيرفتـه شـده اسـت . در سراسر دنيا نيز محققين زيادي روش پنمن مانتيث را به عنوان دقيقترين روش و روشـي اسـتاندارد بـراي محاسـبه تبخيـر و تعرق گياه مرجع براي مناطقي که داده هاي لازم براي آن فراهم باشد معرفي کرده اند(٧و٨). بنابراين در اين مطالعه نيـز با مبنا قرار دادن روش پنمن مانتيث فائو ٥٦ روشهاي تجربي ديگر مورد مقايسه و ارزيابي قرار گرفته است .
مواد و روش ها
در اين مطالعه روش هاي مختلف برآورد تبخير و تعرق در مقايسه با روش پنمن مانتيث فائو ٥٦ ارزيابي شـده است . بدين منظور تبخير و تعرق با استفاده از داده هاي ماهانه هواشناسي ايستگاه هاي سينوپتيک مناطق شمال غرب کشور شامل تبريز، اردبيل و اروميه به روش هاي مختلف برآورد گرديد. مشخصات جغرافيايي ايستگاه هـاي مـورد بررسـي در جدول ١ آورده شده است . پارامترهاي اقليمي شامل درجه حرارت حداقل و حداکثر، رطوبت نسـبي حـداقل و حـداکثر، سرعت باد، ساعات آفتابي بودند.
جهت تخمين تبخير و تعرق گياه مرجع چمن از نرم افزار Ref-ET استفاده شد. ايـن نـرم افـزار در سـال ٢٠٠٠ توسط آلن و همکاران طراحي گرديد که توانايي محاسبه تبخير و تعرق به ١٧ روش براي گياه مرجـع چمـن و يونجـه را داراست . روش هاي لحاظ شده در Ref-ET شامل ١٠ روش ترکيبي بر پايه پنمن ، ٣ روش ترکيبي تشعشعي –دمـايي، ٢ روش دمايي ، يک روش تشعشعي و روش تشتک ميباشند.
در اين مطالعه از روش هاي محاسـباتي تبخيـر و تعـرق شـامل : تـورک ، مکينـگ ، پريسـتلي تيلـور، هـارگريوز ساماني ١٩٨٥، کيمبرلي پنمن ١٩٩٦ و ١٩٩٧، پنمن مانتيث فائو ٥٦، پنمن مانتيث سازمان عمران آمريکا و سه روش فائو ( بلا ني کريدل، تشعشعي و پنمن ) استفاده شد.
جهت تشخيص مناسب ترين روش برآورد تبخير تعرق از شاخص مجذور ميانگين مربعات خطـا (RMSE)، در رابطه ١، شاخص ميانگين خطا٢ (MAE) از رابطه ٢ و ضريب تعيين (R٢ ) به عنوان پارامترهاي سنجش خطا اسـتفاده شد.
که در آنها oi-ei، اختلاف بين مقادير حاصل از هريـک از روش هـا بـا روش FAOPM٥٦ و n، تعـداد کـل داده هـا است .
