بخشی از مقاله
چکیده
آگاهی از توزیع مکانی منابع آب، لازمه هرگونه برنامهریزي و مدیریت در این زمینه میباشد. در این راستا بخش عمدهاي از منابع آب را جریانهاي سطحی حوزههاي آبخیز تشکیل میدهد، که بصورت دبی پایه و یا سیلابی در رودخانهها جریان یافته و بعنوان منابع آب سطحی مورد مصرف قرارمیگیرند. در اغلب مناطق بدلیل کمبود ایستگاههاي هیدرومتري تغییرات جریانهاي سطحی و آبدهی در دسترس نبوده و در نتیجه براي اینگونه موارد لازم است، تا با استفاده از روابط مبتنی بر ویژگیهاي مورفومتري و اقلیمی نسبت به برآورد آبدهی حوزههاي فاقد آمار اقدام نمود.
حوزه هاي منتهی به دریاي خزر در ناحیه البرز شمالی سهم قابل توجهی را در بیلان آبی این منطقه بعهده دارند، درحالیکه تنها در تعداد معدودي از آنها اندازهگیري جریان به کمک ایستگاه هیدرومتري انجام میشود. در این تحقیق به منظور برآورد آبدهی رودخانهها در حوزههاي بدون آمار منطقه البرز شمالی از تحلیل منطقهاي آمار30 ساله - 1349-1378 - آبدهی 26 ایستگاه هیدرومتري و بررسی روابط آنها با کمیت مورفومتري مساحت و پارامتر اقلیمی بارندگی استفاده گردید.
در این خصوص روابط رگرسیونی خطی، لگاریتمی و توانی بین آبدهی با عوامل مساحت و بارندگی حوزههاي منتخب مورد بررسی قرار گرفت. نتیجه نشان داد که رابطه لگاریتمی مناسبی بین آبدهی رودخانهها با مساحت و بارندگی حوزهها بصورت رگرسیون دو متغیره و همچنین رابطه خطی با مساحت بصورت تک متغیره، به ترتیب با ضرایب همبستگی 0/84 و 0/75 در سطح معنیداري کمتر از یک درصد وجود دارد.
از طرفی رابطه معنیداري بین آبدهی و بارندگی حوزهها به تنهایی در کل منطقه بدست نیامد، اما با حذف ایستگاههاي ناحیه شرقی منطقه این رابطه با ضریب همبستگی0/65 و با 18 ایستگاه معنیدار گردید. این بدان معناست که حوزههاي ناحیه شرقی با دیگر حوزهها بدلیل تغییرات قابل ملاحظه بارندگی، از نظر اقلیمی همگن نیستند. نتیجه دیگر اینکه با افزایش وسعت، تأثیر عامل بارندگی در روابط منطقهاي آبدهی ضعیفتر گردیده است.
با این وصف براي دستیابی به روابط مناسب آبدهی با دقت لازم براي حوزههاي بدون آمار، توصیه میشود علاوه بر مدنظر قرار دادن همگنی اقلیمی حوزهها نظیر بارندگی، از حوزههاي داراي آمار کوچک اندازه و حتیالمقدور نزدیک به یکدیگراستفاده شود.
واژههاي کلیدي : روابط منطقهاي، تحلیل آبدهی، روابط رگرسیونی، البرز شمالی
مقدمه
بررسی تحقیقات انجام شده در خصوص تحلیل جریانهاي رودخانهاي درکشورهاي مختلف نشان میدهدکه روشهاي تحلیل منطقهاي براي دبیهاي سیلابی و حتی کمآبی مورد توجه زیادي قرارگرفته است. اما در بررسی آبدهی متوسط سالیانه کمتر از روشهاي تحلیل منطقهاي استفاده شده و بیشترروابط تجربی بکار گرفته شدهاند. در ایران نیزعمدتا الگوبرداري از روابط تجربی سایرکشورها مدنظر بوده است. بنابراین کارایی روشهاي تحلیل منطقهاي براي آبدهی متوسط نیز همانند روشهاي مرسوم براي دبیهاي سیلابی و کمآبی اهمیت دارد. در ذیل بطور اجمالی به برخی از کارهاي تحقیقاتی انجام شده در ارتباط با فرمولهاي تجربی و روابط منطقهاي اشاره میگردد.
طبق تعریف سابرامانایا ، کل آبدهی یک رودخانه عبارت است از مقدار کل آب تخلیهشده از مقطع خروجی یک رودخانه در طول سال که به آورد سالانه معروف است. ایشان معتقد است که رابطه آبدهی سالیانه با بارش سالیانه در حوزههاي کوچک بصورت رابطه خطی و در حوزههاي بزرگتر رابطه نمایی میباشد. مطالعات زیادي در دهههاي 1900 تا 1960 براي برآورد ارتفاع رواناب سالیانه و یا آبدهی و نیز ارتباط آن با بارندگی صورت گرفته است. مطالعات آقایان جاستین، گرانسکی، واندت و تورك را در دسته روابط آبدهی با بارش و دما قرار داده است.
از جمله فرمولهاي مهم در برآورد آبدهی حوزه فرمول جاستین میباشدکه در آن بارندگی متوسط سالیانه، درجه حرارت متوسط سالیانه، شیب متوسط حوزه و بنوعی مساحت دخالت دارند. براي حوزههاي کوچکتر از 130 کیلومتر مربع در کشور هند روشی ارائه داد که درآن مقدار کل جریان سطحی با اعمال ضریبی - مبتنی بر واحدهاي ژئومرفولوژي در فصول مختلف - در بارش سالیانه قابل برآورد است. در چندین حوزه در هند روابط بین بارش و دبی را بررسی و ضریب تبدیل بین آنها را محاسبه و براي بارش باشدتهاي مختلف ضرایب را طی یک جدول پیشنهاد نمود.
با بررسی رواناب ماهیانه در چندین حوزه از هند وآمریکا نتیجه گرفت که رواناب حوزههاي مورد مطالعه با بارش ماهیانه و دما در شرایط مختلف که در آن تلفات ماهیانه نیز لحاظ میشود، ارتباط دارند.کمیته تحقیق کشاورزي هند جذ،کذ لAهع ض نیز بمنظور محاسبه رواناب سالیانه براي حوزههاي کوچک تا مساحت 100 کیلومتر مربع فرمولی را ارائه نموده است که در آن پارامترهاي مساحت، بارندگی متوسط سالیانه و درجه حرارت متوسط سالیانه حوزه نقش دارند.
تونگ جلنکذض در توسعه مدل برآورد دبی متوسط سالیانه در 15 حوزه ، از پارامتر مساحت و طول آبراهه اصلی حوزه و بارندگی متوسط سالیانه استفاده نمود. وي از طریق مقایسه اختلاف بین مقادیر لگاریتم دبیهاي برآوردي مدل و مقادیر برازشی دادههاي مشاهدهاي ، مدل لگاریتمی را به عنوان مناسبترین مدل براي منطقه معرفی نمود.عوامل موثر بر آبدهی حوزه را شامل بارش، شیب حوزه، نوع خاك، پوشش گیاهی و نسبت تبخیر و تعرق میداند. ایشان معتقد است نقش پوشش گیاهی علفزارها، نسبت به جنگل در آبدهی حوزه بیشتر است چرا که میزان مصرف آب علفزارها از درختان جنگلی کمتر میباشد.
فرمولهاي تجربی بدست آمده در انگلیس و غرب آمریکا نیز نشان میدهد که از طریق بارندگی متوسط سالیانه میتوان به تخمین قابل قبولی ازآبدهی متوسط حوزههاي مورد مطالعه دست یافت .با توجه به مراتب فوق و نیز بدلیل اجتناب از خطاي ناشی از استفاده از فرمولهاي تجربی سایر کشورها، تحقیق حاضر به دنبال یافتن روابط مناسبی بین عوامل مرفومتریک و اقلیمی به ترتیب نظیر مساحت و بارش با آبدهی متوسط سالیانه حوزههاي آبخیز منطقه مورد تحقیق میباشد.
موقعیت جغرافیایی منطقه مورد تحقیق
منطقه مورد تحقیق با مختصات جغرافیایی بین35ْ,48 تاَ14ْ,53 طول شرقی و45ْ,35 تاَ27ْ,38 عرض شمالی، شامل سه حوزه اصلی لاهیجان نور، هراز نکاء و تالش مرداب انزلی میباشد. حوزه لاهیجان نور در دامنههاي شمال شرقی رشته کوههاي البرز قرار دارد. مساحت این حوزه حدود 10072 کیلومتر مربع و رودخانههاي مهم آن رودسر، چابکسر، رامسر، تنکابن و نور میباشد. این حوزه عمدتا کوهستانی بوده که حدود 85 درصد حوزه را شامل میگردد.
حوزه هراز نکاء که در دامنههاي شمالی بخش مرکزي رشته کوههاي البرز قرار دارد، داراي مساحتی حدود 18391 کیلومتر مربع بوده و رودخانههاي مهم آن شامل هراز، جویبار، تجن و نکاء میباشد. در این حوزه حدود 73/5 درصد آن مناطق کوهستانی و26/5 درصد آن مناطق دشتی میباشد. حوزه تالش مرداب انزلی نیز در انتهاي ساحل غربی دریاي خزر واقع شده است. در این حوزه با مساحت 6552 کیلومتر مربع، حدود 70/3 درصد آن شامل مناطق کوهستانی و29/7 درصد آن کوهپایه ودشت است. از رودخانه هاي مهم آن میتوان به آستارا چاي، مرداب، لوند پل ،کرگانرود ، مرغک، پلنگ رود، ماسوله و رودخان اشاره کرد.
بررسی ایستگاهها و کنترل صحت دادهها
در این تحقیق دادههاي آبدهی روزانه ایستگاههاي هیدرومتري و دادههاي بارندگی ایستگاههاي هواشناسی وزارت نیرو و سازمان هواشناسی جمع آوري شد. نخست بررسیهاي مرتبط به صحت و دقت و نیز همگنی داده ها صورت گرفت. در این خصوص براي شناسایی دادههاي پرت و ناهمگن بترتیب آزمون و روش آزمون توالی یا دنبالهها در نرمافزار ححبح ، مورد استفاده قرار گرفت. وضعیت یکنواختی دادهها نیز با استفاده از روش جرم مضاعف بررسی گردید.
در این روش دادههاي هر ایستگاه در طول دوره آماري با میانگین دادهاي متناظر در ایستگاههاي همجوار مقایسه شد. درنتیجه ایستگاههاي هیدرومتري با داده مناسب انتخاب و در صورت نقصان آماري، آمار آنها با در نظر گرفتن یک دوره مشترك مورد بازسازي و تطویل گردید.
استخراج پارامترهاي حوزه به کمک GIS
با توجه به مختصات جغرافیایی ایستگاههاي هیدرومتري منتخب و انتقال آنها روي نقشه توپوگرافی رقومی شده با مقیاس 1:50000 با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی و پیادهسازي مرز حوزهها، مساحت بالادست ایستگاهها استخراج گردید. علاوه براین، براي محاسبه بارندگی حوزهها از نقشه همباران اطلس منابع آب کشور استفاده شده است. براي این منظور ابتدا نقشه همباران متوسط سالانه رقومی و سپس با درونیابی مقدار باران بین خطوط همباران با روش عکس فاصله، مقدار باران براي هر سلول محاسبه و سپس با برآورد میانگین وزنی، متوسط بارندگی حوزهها برآورد گردید. در مرحله بعد روابط منطقهاي بین آبدهی متوسط حوزهها با عامل مورفومتري مساحت و عامل اقلیمی بارندگی متوسط سالیانه حوزهها، مورد بررسی و بدست آمد.
