بخشی از مقاله
خلاصه
یکی از پارامترهای مهم در هیدرولوژی منحنی تداوم جریان - FDCs - میباشد. کوتاه بودن آمار ایستگاهها و عدم وجود اطلاعات در حوضههای فاقد آمار چالشی اساسی در مسایل هیدرولوژی است. با هدف غلبه بر این چالش، این مطالعه در بیست و یک ایستگاه هیدرومتری مناسب در منطقه مطالعاتی فومنات انجام شد . سپس مقادیر دبیهای شاخص منحنی تداوم جریان Q10 - ، Q20، و... - Q95 در نظر گرفته شد.
در ادامه، پس از شناسایی تاثیرگذارترین معیارها، بهترین روش خوشهبندی منطقهای توسط دو شاخص دان و سیلهوت، بر اساس سه سناریو؛ پارمترهای موثر، دبیهای شاخص و مشترک - اجتماع دو سناریو - ؛ با تعداد خوشههای متفاوت شناسایی شد. معادلات رگرسیونی بین مقادیر این دبیها با متغییرهای فیزیوگرافی، اقلیمی و کاربری اراضی به روش گام به گام بهدست آمد. برای ارزیابی مدل رگرسیونی بهدست آمده از آمارههای رگرسیون استفاده شد . مقدار معیار نش- ساتکلیف این معادلات نیز محاسبه شد. نتایج نشان داد، که رویکرد تحلیل منطقهای با تشخیص حوضههای آبخیز همگن با افزایش کارایی و کاهش خطای مدل روبهرو بود.
مقدمه
از پارامترهای مهم در هیدرولوژی منحنی تداوم جریان1 یا دبی کلاسه در رودخانه است. این منحنی از رسم دبی رودخانه نسبت به زمان - تجمعی - به دست میآید و در بسیاری از مطالعات این منحنی به نحوی ساخته میشود که بتوان از روی آن درصدی از زمانها را که دبی رودخانه معادل یا بیشتر از مقدار مشخصی است بدست آورد. این پارامتر به طور وسیعی توسط هیدرولوژیستها در سراسر دنیا در کاربردهای متنوع مورد استفاده قرار میگیرد
در بسیاری از موارد، دادههای مشاهداتی دبی در دسترس نبوده و یا از لحاظ کیفیت و کمیت کافی نیستند. این عامل طرحهای مدیریت منابع آب را با مشکل روبهرو میسازد - چاهوکی و همکاران، . - 1390 ساخت منحنی تداوم جریان در رودخانههایی که دارای ایستگاه اندازهگیری آب میباشند کار چندان دشواری نیست اما برآورد آن برای حوضههای فاقد ایستگاه نسبتا مشکل است.
پیشبینی متغییرهای هیدرولوژیکی در حوضههای فاقد آمار به صورت یک موضوع مهم و مشکل در علم هیدرولوژی مطرح میشود، خصوصا درمناطق با ارتفاع زیاد و مناطقی که دادهها پراکنده و تغییرپذیری مکانی بزرگ در محیط هیدرولوژیکی وجود داردبر. اساس بُعد زمان، روشهای منطقهای کردن در هیدرولوژی به دو گروه تقسیم میشود: گروه اول، با درنظرگرفتن عامل زمان، از سری زمانی دادههای دبی استفاده میکند
گروه دوم از روشهای منطقهایکردن شاخصهای هیدرولوژیکی منتخب، از قبیل میانگین دبی سالانه جریان و شاخص دبی پایه و یا به جای استفاده از سری زمانی دادهها از درصدهای متفاوتی از دبی - مثلا منطقهای کردن منحنی تداوم جریان - ، استفاده مینماید
جهت رسم منحنی تداوم جریان، دبیهای هر ایستگاه به صورت نزولی، مرتب و در محور عمودی نمایش داده میشود و سپس در محور افقی احتمال وقوع تجربی آنها ترسیم میشود . رگرسیون ابزار بسیار مفیدی برای بررسی رابطه همبستگی بین دو یا چند پدیده یا ترمیم گسترش طول دوره آماری یک پدیده به کمک سایر پدیدهها است. رگرسیون دو یا چند متغییره روشی متداول برای منطقهای کردن در هیدرولوژی است. به وسیله یک رابطه رگرسیون میتوان با معلوم بودن مقادیر متغیرهای مستقل، مقدار متغیر وابسته را تخمین زد
زارع و همکاران در پژوهشی - 1389 - ، مدل منطقهای منحنی تداوم جریان را در مناطق خشک برای حوضههای آبخیز بدون آمار در ایران مرکزی بررسی کرده است. جهت مدلسازی از میان 11 متغیر مستقل فیزیوگرافی و اقلیمی، چهار عامل مساحت حوضه آبخیز، طول و شیب آبراهه اصلی و بارندگی متوسط سالانه را به عنوان عوامل مهم و اختلاف ارتفاع حوضه آبخیز را به عنوان متغیر کمکی در رگرسیون چند متغییره غیرخطی استفاده نمود.
همچنین برای برازش بهترین مدل منطقهای حوضههای بدون آمار از معیار نش- ساتکلیف استفاده کرده است. اسنیلدر و بوکر - 2012 - منحنیهای تداوم جریان در 913 ایستگاه اندازهگیری که در سراسر نیوزیلند قرار گرفته بودند را با هدف بررسی چگونگی پارامتره کردن و تعمیم ترکیب با اثر صحت و دقتهایی که به طور تجربی منحنیهای تداوم جریان را در مکانهای بدون آمار پیشبینی کرده بودند، آنالیز کردند. متناسب بودن چهار راهکار برای برآورد منحنیهای تداوم جریان مورد مقایسه قرار گرفت:
-1 پارامتره کردن و سپس تعمیم، -2 پارامتره کردن، منطقهای کردن و بعد تعمیم، -3 پارامتره و تعمیم همزمان و -4 جایگزینی منحنی تداوم جریان.
نتایج نشان داد که قابلیت پیشبینی بین روشها و درصدهای مختلف افزوده شده متغیر است. روش ترکیبی، صرفهجوترین روش برای برآورد منحنی تداوم جریان در مکانهای بدون آمار است.
هدف از این مطالعه پیشبینی دبی در حوضههای فاقد آمار، با استفاده از روش منحنی تداوم جریان است. برای تهیه مدل منطقهای منحنی تداوم جریان، در حوضههای آبخیز مناسب در محدوده مطالعاتی فومنات استان گیلان، روش رگرسیون چندمتغیره گام به گام به کار گرفته شد.
مواد و روشها منطقه مورد مطالعه
محدوده مطالعاتی فومنات - شکل - 1 در شمال ایران و در استان گیلان قرار دارد و دارای کد 1202 است. این پهنه مطالعاتی، یکی از 13 محدوده مطالعاتی حوضه تلفیق مطالعات سفیدرود بزرگ و تالش-تالاب انزلی بوده و پایانه این محدوده از شمال به تالاب انزلی و دریای خزر، شرق به محدوده مطالعاتی آستانه-کوچصفهان، ازجنوب و غرب به واسطه خط الراس ارتفاعات تالش با محدودههای مطالعاتی طارم-خلخال و تالش مجاورت پیدا میکند. این محدوده بین طولهای شرقی 48 درجه و 45 دقیقه تا 49 درجه و 40 دقیقه و عرض شمالی 37 درجه تا 37 درجه و 34 دقیقه قرار گرفته است .
شکل -1 محدودههای مطالعاتی و رودخانههای استان گیلان
در این محدوده رودخانههای دائمی و مهمی نظیر چافرود، بهمبر، مرغک، خالکایی، پلنگور، ماسوله رودخان، پاز رودبار، پیش رودبار، پسیخان و پیر بازار جریان دارند که پس از ورود به تالاب انزلی از طریق کانال غازیان به دریای خزر میریزند. ارتفاع بلندترین نقطه برابر 3150 متر و پستترین نقطه برابر -26 متر است.
روش پژوهش
ابتدا آمار دبی روزانه 30 ایستگاه هیدرومتری در رودخانههای محدوده مطالعاتی فومنات و محدودههای اطراف بررسی شد و ایستگاههای دارای پراکنش مناسب جغرافیایی، طول دوره آماری مناسب و تنوع مساحت بودند، انتخاب شدند. بنابراین با توجه به موارد ذکر شده، 18 ایستگاه هیدرومتری - در محدوده مطالعاتی فومنات - و 3 ایستگاه کمکی در محدودههای تالش و کوچصفهان - جدول - 1، که دارای طول دوره مشترک آماری 14 سال - 1381 -1394 - ، انتخاب میشود و ایرادهای آماری آنها برطرف میگردید.
جدول -1 مشخصات ایستگاههای هیدرومتری انتخاب شده
