بخشی از مقاله
چکیده
استفاده از مدلهای هیدرولوژیکی یکی از روشهای رایج در تجزیهوتحلیل حوضههای آبخیز میباشد. این مدلها برای شبیهسازی فرآیند بارش- رواناب مورداستفاده قرار میگیرند. دقت برآورد رواناب با مدلهای هیدرولوژیکی بهدقت برآورد پارامترهای مدل و متغیرهای مکانی و زمانی بستگی دارد. هدف از این مطالعه تأثیر مناطق نفوذناپذیر در میزان تولید رواناب با استفاده از مدل HEC-1HMS است. لذا از کاربریهای صخره و شهر بهعنوان مناطق نفوذناپذیر1 و کاربریهای بدون آبیاری بهعنوان مناطق نفوذناپذیر2 استفاده شد. از روش شماره منحنی SCS برای روش تلفات و هیدروگراف واحد SCS جهت روش انتقال استفاده شد. ابتدا مدل با استفاده از مناطق نفوذناپذیر1 و سپس با استفاده از مناطق نفوذناپذیر2 اجرا گردید. یافتههای تحقیق نشان داد که دقت مدل با در نظر گرفتن مناطق نفوذناپذیر2 بیشتر از دقت آن با استفاده از مناطق نفوذناپذیر1 است.
مقدمه
مدیریت و برنامه ریزی صحیح حوضه آبخیز نیاز به ابزارهایی به منظور تجزیه وتحلیل آن داریم. استفاده از مدلهای هیدرولوژیکی یکی از روشهای رایج در تجزیهوتحلیل حوضههای آبخیز میباشد. این مدلها برای شبیهسازی فرآیند بارش- رواناب مورداستفاده قرار می گیرند. یک مدل هیدرولوژیک با ادغام سریهای زمانی، پارامترهای مؤثر، متغیرهای منطقه و قوانین فیزیکی در داخل سیستم حوضه آبخیز، شبیهسازی میزان رواناب و وقایع دیگر را امکانپذیر میسازد. هیدروگراف سیلاب یکی از اجزای مهم در تحلیل های هیدرولوژیکی می باشد. درواقع، مدیریت حوضه آبخیز میسر نخواهد بود مگر اینکه خصوصیات هیدرولوژیک حوضه پیشبینی شود - بهادرا و همکاران،. - 2008 مدل هایی از قبیل مدل آبخیزداری دانشگاه کلمبیا - UBCWM2 - ، مدل ارزیابی آب وخاک - SWAT3 - هیدروگراف واحد لحظه ای ژئومورفولوژی - GIUH4 - بهصورت جهانی در حوضههای فاقد آمار استفاده میشود - ابراهیم باتیش و احمد، . - 2016 این برای مدلها شبیهسازی فرآیند بارش -رواناب برای 4 دهه اخیر مورداستفاده قرار میگیرند؛ اما ارائه رواناب دقیق برای حوضههای فاقد آمار هنوز برای هیدرولوژیستها بهعنوان یک چالش باقیمانده است - واسولا، . - 2013 مدل HEC-HMS نیز یکی از مدلهای شبیهسازی فرآیند بارش - رواناب است. مدل HEC-HMS توسط مرکز مهندسی هیدرولوژی ارتش آمریکا ارائهشده است که از قابلیتهای مهم آن امکان ارتباط با دیگر نرمافزارها ازجمله سیستم اطلاعات جغرافیایی است. الحاقیه HEC-GEO HMS بسیاری از دادهای موردنیاز را که نیاز به محاسبه دستی دارند را محاسبه می کند و مدل حوضه را با آیکون ها مسیرها و اتصالها و... موجود در محیط HEC-HMS برای ورود به مدل آماده میکند. در مدل HEC-HMS برای محاسبه روش تلفات، انتقال و روند یابی جریان روابط مختلفی وجود دارد که هر رابطه پارامترهای خاص خود را دارد که با استفاده از روابط تجربی محاسبه می شود. این مدل می تواند در مناطق فاقد آمار و در مناطقی که نظارت روی دادهها محدود است میزان رواناب را بهخوبی برآورد کند - ابراهیم باتیش و احمد، تغیر کاربری اراضی تأثیر قابلتوجهی در تغیر دبی اوج رواناب دارد. با جنگل تراشی و تبدیل آن به زمینهای کشاورزی و همچنین تبدیل مراتع به دیمزارهای کم بازده نرخ وقوع سیل در کشور را افزایش داده است. شهرسازیهای جدید که با تبدیل اراضی نفوذپذیر به مناطق نفوذناپذیر که قابلیت تبخیر و تعرق و نفوذ خود را ازدستدادهاند نیز از عوامل افزایش رواناب و وقوع سیل در مناطق مسکونی است. امروزه به دلیل افزایش جمعیت، تغیر کاربری اراضی با پوشش طبیعی به مناطق شهری به صورت قابل توجهی افزایش یافته ، بنابراین ایجاد این تغییرات و به دنبال آن کاهش پوشش گیاهی و تبخیر و تعرق در اندازه رواناب حاصل از بارش نیز تأثیر گذاشته است - نوری و همکاران، 2016، بوگز و سان، . - 2011 اگر تغییر کاربری اراضی یا تغییر پوشش به دلیل نرخ بالای جنگل زدایی و گسترش کشاورزی باشد در دبی اوج و حجم رواناب تأثیر بسزایی دارد - اولانگ و فورست، . - 2011 مراد نژادی و همکاران - 1394 - در رابطه با الویت بندی زیر حوضههای مناسب بهرهبرداری جنگل با استفاده از مدل-HEC HMSبه مطالعه پرداختند. مکانیابی مناطق مناسب جهت اجرای عملیات بهرهبرداری نشان داد به ترتیب زیر حوضههای B3، A4،B2 ،A3،B1،A2 و درنهایت A1 در الویت قراردادند. مناطق ذکرشده در مناطقی قرار داشتند که در مسیر عبور سیل نبوده و جنگلهای انبوه میباشند.
والتر دارک - 2014 - لزوم کاهش دبی اوج رواناب و جاری شدن سیل در بالادست رودخانه سدار را در به کار بردن ترکیبی از پروژه های افزایش نفوذ یا ذخیره رواناب اضافی دانست که با استفاده از مدل توزیعی HEC-HMS این مطالعه صورت پذیرفت. طرحهای مکانیکی و بیولوژیکی در تغییر حجم رواناب و زمان تا اوج دبی تأثیر بسزایی دارد. طبق پژوهش های صورت گرفته با افزایش کمیت این طرحها زمان تا اوج دبی بهطور قابلتوجهی کاهش مییابد. - الکساندر برات، . - 2009
رزم خواه و بهارلو - 1388 - روند شهرسازی بر پاسخ هیدرولوژیکی و افزایش سیلاب رودخانه مارون با استفاده از نرم افزار HEC-HMS بررسی کردند. این مدل در خصوص پیش بینی رسیدن به دبی اوج و مرکز ثقل جریان سیلاب و دبی حداکثر سیلاب می تواند نتایج قابل قبولی ارائه نماید به طوری که اختلافی کمتر از 1 درصد بین مقادیر و حجم و دبی اوج شبه سازی شده سیلاب با مقادیر مشاهداتی حاصل گشت. تغییرات کاربری اراضی از مراتع با پوشش طبیعی به شهری نیز باعث افزایش سطوح نفوذناپذیر از 2 به 17 تا 70 در صد در زیر حوضه ها سبب افزایش دبی حداکثر تا 13 برابر خروجی حوزه آبخیز رودخانه کارون گردید.
در این مطالعه کاربری های شهری، صخره و مناطق بدون آبیاری جهت محاسبه درصد نفوذناپذیری بهمنظور ورود به مدلHEC-HMS انتخاب گردید. کاربری شهری و صخره بهعنوان مناطق نفوذناپذیر 1 و کاربری بدون آبیاری بهعنوان مناطق نفوذناپذیر 2 و تأثیر آنها در تولید رواناب مورد مقایسه میگیرند. هدف از این مطالعه تأثیر مناطق نفوذناپذیر در میزان تولید رواناب با استفاده از مدل HEC-HMS است.
مواد و روشها منطقه موردمطالعه
منطقه موردمطالعه در این تحقیق حوضه آبخیز کوه سوخته انتخاب شد، این حوضه بخشی از حوضه آبخیز بهشتآباد می باشد. این حوضه در شهرستانهای شهرکرد، بروجن و کیار قرارگرفته است.
