بخشی از مقاله
چکیده
آگاهی از مقدار تبخیر، نقش مهمی در برنامهریزی و بهرهبرداری بهینه از منابع آب ایفا مینماید. با توجه به تنوع روشهای و فرمولهای برآورد تبخیر توسعه مدلی که بر اساس دادههای محلی هواشناسی منطقه ایجاد شود میتواند در کنار سایر بطور مؤثر کارایی داشته باشد. در پژوهش حاضر، رابطه متغیرهای هواشناسی شامل دمای هوا، ساعات آفتابی، رطوبت نسبی و سرعت باد بعنوان متغیر مستقل با مقدار تبخیر از تشت بعنوان متغیر وابسته بررسی شد.
از دادههای بلند مدت 1363 - تا - 1390 ایستگاه هاشمآباد استان گلستان استفاده شد. سپس رابطه همبستگی چند متغیره بین پارامترهای فوق و تبخیر با استفاده از نرمافزار Data Fit 9 استخراج شد. به کمک آنالیز حاصل از مدل های خطی و غیر خطی مدل رگرسیونی با ضریب رگرسیون 0/99 و خطای انحراف معیار 0/23 انتخاب شد. نتایج نشان داد این مدل بیشترین حساسیت نسبت به تغییرات در رطوبت نسبی و بعد از آن بترتیب نسبت به ساعات آفتابی، سرعت باد و دمای هوا حساسیت کمتری دارد.
مقدمه
بر اثر تبخیر بیش از نیمی از آب موجود در بیشتر حوزههای آبخیز کشور از دسترس خارج میشود لذا تبخیر نقش مهمی در میزان آب قابل دسترس در یک منطقه دارد و اندازهگیری درست آن در بسیاری از برنامهریزیهای مدیریتی از جمله در طرحهای منابع آب، پروژههای آبیاری، سازههای آبی، کشاورزی، بررسیهای زهکشی، محاسبات بیلان آبی، پیشبینی رواناب و همچنین بررسیهای هوا و اقلیم شناسی نقش کاربردی دارد
سالانه میلیونها مترمکعب آبهای شور و شیرین موجود در دریاها و دریاچههای طبیعی و دریاچههای مصنوعی سدها و غیره تبخیر یافته و به هدر میروند. انجام فرایند تبخیر در دریاها و مخازن بسته سبب تغییر در فرایند سیکل یا گردش هیدرولوژیکی آب درطبیعیت آن منطقه میشود
از این رو تبخیر مهمترین جزء چرخه آبی است و متغیر اصلی در تعیین منابع آبی موجود منطقه است. تغییر در موجودیت آب ارتباط نزدیکی با روند تغییر تبخیر دارد. از این رو دقت در محاسبه تبخیر اهمیت حیاتی در شبیهسازی هیدرولوژیکی دارد. از آنجائیکه تبخیر از تشتک اغلب برای شبیهسازی بارش-رواناب بکار میرود، که عمدتاً تحت تاثیر متغیرهای هواشناسی است، لذا لازم است بطور گسترده متغیرهای مختلف هواشناسی تاثیر گذار بر تبخیر مورد بررسی قرار گیرد
سالانه میلیونها مترمکعب آبهای شور و شیرین موجود در دریاها و دریاچههای طبیعی و دریاچههای مصنوعی سدها و غیره تبخیر یافته و به هدر میروند. انجام فرایند تبخیر در دریاها و مخازن بسته سبب تغییر در فرایند سیکل یا گردش هیدرولوژیکی آب درطبیعیت آن منطقه میشود
نقش تبخیر در برنامهریزی آبیاری در هر منطقه نیز مهم است زیرا در برآورد نیاز آبی واقعی محصولات مختلف منطقه نقش دارد. مبنای محاسبات نیاز آبی گیاهان، تبخیر- تعرق گیاه مرجع و ضرائب گیاهی است. منظور از تعیین تبخیر- تعرق برآورد مقدار آبی است که باید به یک پوشش زراعی داده شود تا در طول دوره رویش صرف تبخیر و تعرق نموده و بدون آنکه با تنش آبی مواجه شود رشد خود را تکمیل نموده و حداکثر مقدار محصول را تولید کند.
روشهایی که برای برآورد تبخیر- تعرق بکار میروند در دو گروه اصلی روشهای مستقیم و روشهای محاسبهای قرار میگیرند
یکی از روشهای محاسبهای برای برآورد تبخیر- تعرق استفاده از دادههای تبخیر است. آگاهی از مقدار تبخیر، نقش مهمی در برنامهریزی و بهرهبرداری بهینه از منابع آب ایفا مینماید. یکی از روشهای متداول برای اندازهگیری تبخیر در ایستگاههای هواشناسی، استفاده از تشتک تبخیر میباشد. تشتک تبخیر سادهترین وسیلهای است که با آن میتوان مقدار تبخیر را از یک سطح نسبتا آزاد بدست آورد
شناخت مهمترین عوامل موثر بر فرآیند تبخیر در فصول مختلف سال به ویژه در فصل رشد نقش مهمی در اجرای طرحهایی دارد که بر کاهش مقدار تبخیر پیشبینی میشود. به عنوان نمونه در مناطق و ماههایی که عامل باد یا سرعت باد بیشترین نقش را در میزان تبخیر دارند استفاده از مالچهای مختلف سطحی و یا باد شکن میتواند در کاهش تبخیر مؤثر باشد
در تحقیق حاضر متغیرهای مختلف هواشناسی مؤثر بر تبخیر از جمله دمای هوا، ساعات آفتابی، رطوبت نسبی و سرعت باد و ارتباط آنها با تشتک کلاس A با یک رابطه کلی رگرسیونی بدست آمد و میزان حساسیت تغییرات هریک از این متغیرها با تبخیر بدست آمده از مدل رگرسیونی بررسی شد.
مواد و روش ها
- منطقه مورد مطالعه
استان گلستان با مساحت 20380/7 کیلومترمربع حدود 1/3 درصد مساحت کل کشور را تشکیل میدهد. این استان بین 36/44 تا 38/05 درجه عرض شمالی و 53/51 تا 14/56 درجه طول شرقی از نصف النهار گرینویچ قرار گرفته است. حد شمالی آن کشور ترکمنستان، حد جنوبی آن استان سمنان، حد غربی آن دریای خزر و استان مازندران و حد شرقی آن استان خراسان شمالی میباشد. قسمت جنوب و شرق این استان را کوهستان تشکیل میدهد که این کوهها بطور موازی و جهت آن ها تقریبا شرقی غربی بوده و دنباله سلسله جبال البرز میباشد. به رغم مساحت کم استان گلستان، به دلیل شرایط خاص جغرافیایی و توپوگرافی دارای تنوع زیاد آب و هوایی است.
در این تحقیق، ایستگاه هواشناسی هاشمآباد گرگان بعنوان ایستگاه مبنا انتخاب گردید و پارامترهای هواشناسی دراز مدت ثبت شده توسط این ایستگاه مورد استفاده قرار گرفت.
- پارامترهای هواشناسی مورد نیاز
به منظور بررسی و اتخاذ معادله مناسبی که بر اساس دادههای محلی بتواند مقدار تبخیر منطقه را برآورد نماید، لازم است آمار درازمدت پارامترهای هواشناسی موثر در فرآیند تبخیر مورد آنالیز قرار گیرد. در این تحقیق، از آمار دراز مدت سالهای 1363 تا پایان 1390 مربوط به ایستگاه سینوپتیک هاشمآباد گرگان استفاده شد. در جدول - 1 - نمونه ای از آمار روزانه پارامترهای هواشناسی ایستگاه مورد مطالعه نشان داده شد.
جدول : - 1 - نمونهای از آمار روزانه پارامترهای هواشناسی ایستگاه هاشم آباد گرگان
از آنجایی که عوامل بسیار زیادی بر فرآیند تبخیر اثر میگذارند بایستی در استخراج توابع تبخیر سعی شود که عوامل کم اثرتر حذف شوند زیرا وجود تعداد زیادی پارامتر ورودی به یک مدل برای استخراج رابطه مورد نظر نمیتواند باعث افزایش دقت معادله استخراجی در برآورد تبخیر شود.
در این مطالعه از روی دادههای دراز مدت روزانه ثبت شده در ایستگاه هواشناسی هاشم آباد گرگان میانگین ماهانه پارامترهای دما، رطوبت نسبی، ساعات آفتابی و سرعت باد بعنوان عوامل مؤثر بر تبخیر و همچنین میانگین دادههای ماهانه تشتک تبخیر استخراج گردید. همچنین ملاحظات لازم به منظور عدم درج روزها و ماههای فاقد آمار در میانگینگیری لحاظ شد.
سپس رابطه همبستگی چند متغیره بین پارامترهای هواشناسی و تبخیر از تشتک کلاس A با استفاده از نرمافزار Data Fit 9 محصول سال 2008 بررسی شد و بهترین معادلاتی که بهترین برازش را دارند از نرم افزار استخراج گردید.
با توجه به مدل بدست آمده مقدار تبخیر محاسبه شده در اثر %1 تغییر برای هریک از متغیرهای مستقل ورودی - با ثابت نگه داشتن سایر متغیرهای مستقل ورودی - برآورد شد. سپس بطور ساده درصد تفاضل تبخیر قبل و بعد از اعمال تغییرات برای هریک از متغیرهای مورد استفاده بعنوان ضریب حساسیت معرفی گردید و در ماه های مختلف ارائه شد.
