بخشی از مقاله
چکیده
رواناب یکی از مهمترین متغیرهای هیدرولوژیکی مورد استفاده در بیشتر فعالیتهای مرتب با مهندسی منابع آب میباشد. پیش بینی قابل اطمینان میزان رواناب از سطح زمین به مجاری و رودخانهها در حوضههای آبریز فاقد ایستگاههای هیدرومتری، سخت و وقتگیر است. استفاده از روش ارائه شده به وسیله سازمان حفاظت خاک - - SCS در بررسی شرای جذب و دفع آب در خاک و چگونگی شکل گیری هیدروگراف - آبنمود - سیلاب طرح برای سازه های هیدرولیکی، موضوع اصلی این تحقیق را تشکیل میدهد. در این راستا مجموعه عوامل اقلیمی که اثرات توأمان آنها به صورت شرای بارندگی شدید - رگباری - وارد عمل میشود و نیز عوامل وابسته فیزیکی و پوشش گیاهی خاک که در تبدیل بارندگی به جریان سطحی - رواناب - نقش اساسی دارند، در یک منطقه جغرافیایی مشخص - مطالعه موردی حوضه آبریز کسیلیان - مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.
یکی از روشهایی که به طور عمده برای بررسی چگونگی شکلگیری جریان سطحی - رواناب - در اثر بارندگی حاصله بر روی زمین مورد استفاده قرار می-گیرد روش موسوم به SCS میباشد. در این روش به طور عمده شرای خاک و پوشش گیاهی آن در تبدیل بارندگی به رواناب توجه شده است. هدف از این تحقیق تخمین رواناب با استفاده از روش SCS و شماره منحنی - - CN از دادههای روزانه بارش در حوضه آبریز کسیلیان میباشد. با بررسی نتایج بدست آمده از مدل SCS در حوضه آبریز کسیلیان مشخص شد که بین رواناب مشاهدهای و محاسباتی همبستگی پایینی وجود دارد که به نقطه ضعفهای این روش بر میگردد از جمله آنها این است که این روش شدت بارندگی را ملاک قرار نمیدهد؛ همچنین رواناب تولید شده به CN حساسیت زیادی داشته و هرگونه اشتباه در تفسیر جداول باعث ایجاد تفاوتهای فاحش می-شود.
مقدمه
مطالعه، تجزیه و تحلیل و محاسبات هیدرولوژیکی به منظور برنامهریزی و اجرای عملیات مهندسی آب و آبخیزداری در کشوری نظیر ایران با توجه به موقعیت جغرافیایی و عوامل اکولوژیکی، فوقالعاده حائز اهمیت میباشد. بطوریکه اجرای هرگونه فعالیتهای مهندسی در زمینه بهرهبرداری اصولی و علمی از منابع آب و کنترل هرز آبهای سطحی و سیلابها بدون مطالعه دقیق و شناخت خوب از خصوصیات هیدرولوژیکی منطقه غیرممکن میباشد.
افزایش روز افزون جمعیت باعث افزایش استفاده از منابع آبی گردیده است. با داشتن برنامهریزی اصولی و مناسب، رواناب حاصل از بارش میتواند در جهت رفع مشکل کمبود آب مصارف شرب، کشاورزی و صنعتی بخصوص در شرای خشکسالی، بسیار مؤثر واقع گردد. سرعت و دقت برآورد حجم رواناب در محاسبات، با بکارگیری تکنیکهای جدید به منظور طراحی صحیح سازه آبی و کاهش هزینههای اجرائی بسیار ضروری است. سازمان حفاظت خاک آمریکا - - SCSبرای تخمین عمق رواناب روشی را ابداع نموده که تحت عنوان روش شماره منحنی نامیده میشود. هدف این روش، تعیین شماره منحنی رواناب حوضه آبریز میباشد که میتواند پتانسیل رواناب را مشخص کند.
این روش بخصوص در حوزههای که زمینهای کشاورزی غالب منطقه را تشکیل دادهاند، بطور گسترده برای برنامهریزی سازههای ذخیره آب، کنترل فرسایش و رسوب مورد استفاده قرار میگیرد. شماره گروه هیدرولوژی خاک، نوع کاربری اراضی، پوشش گیاهی، اندازهگیریهای حفاظت خاک و وضعیت رطوبت خاک پیشین، خصوصیات اصلی مورد استفاده حوضه آبریز برای به دست آوردن شماره منحنی رواناب میباشند. امروزه انواع کاربری اراضی و پوشش گیاهی میتواند به کمک تصاویر ماهوارهای تعیین شود و داده بدست آمده نیز به آسانی میتواند در بررسیهای هیدرولوژیکی استفاده شود.
رواناب یکی از مهمترین متغیرهای هیدرولوژیکی مورد استفاده در بیشتر کارهای مهندسی منابع آب میباشد. پیشبینی قابل اطمینان میزان رواناب از سطح زمین به مجاری و رودخانهها در حوضههای آبریز فاقد ایسستگاههای هیدرومتری، سخت و وقتگیر است. روشهای مرسوم جهت پیشبینی رواناب نیازمند دادههای هواسنجی- آب سنجی میباشد. جمعآوری این دادهها فرآیندی سخت میباشد. سنجش از راه دور - - RS و سیستم اطلاعات جغرافیایی - - GIS باعث افزایش دقت مطالعات بارش-رواناب میشود. رواناب مستقیماً به وسیله سنجش از راه دور اندازهگیری نمیشود.
نقش سنجش از راه دور در محاسبه رواناب، فراهم نمودن دادههای ورودی و کمک به تخمین پارامترهای مدل میباشد. GIS سیستمی جهت ذخیره، بازبینی و تحلیل داده-های جغرافیایی میباشد. GIS قابلیت ترکیب دادههای مکانی - نقشهها و تصاویر ماهوارهای - و دادههای غیر مکانی - دادههای آماری و دادههای میدانی - را دارد. هدف از این تحقیق تخمین رواناب با استفاده از روش شماره منحنی SCS از دادههای روزانه بارش در حوضه آبریز کسیلیان با مساحت 6878 هکتار واقع در مناطق کوهستانی و جنگلی شمال ایران میباشد. همچنین بسته نرم افزاری ARC/INFO GIS به عنوان پایگاه دادههای مکانی مورد استفاده قرار گرفت.
-1 روش تحقیق
روش سازمان حفاظت خاک آمریکا - - SCS به طور گسترده جهت تخمین رواناب در حوضههای آبریز کوچک تا متوس فاقد آمار در آمریکا و بسیاری از کشورها مورد استفاده قرار میگیرد. روش SCS توس دپارتمان کشاورزی آمریکا - - USDA بس داده شده که رواناب مستقیم را با یک معادله تجربی که به بارش و ضریب حوضه آبریز به عنوان دادههای ورودی نیازمند است، محاسبه میکند. ضریب حوضه آبریز شماره منحنی - - CN نامیده میشود که معرف پتانسیل رواناب حوضه آبریز برای پوشش خاک و درصد رطوبت پیشین - - AMC معین میباشد. این مدل شامل رابطهای بین پوشش زمین، کلاس هیدرولوژیکی خاک و شماره منحنی میباشد.
دادههای مورد نیاز در این مدل عبارتند از:
-1 نوع کاربری و نوع پوشش مانند خاک لخت، پوشش گیاهی، سطوح نفوذناپذیر، زمینهای کشاورزی و ... .
-2 رطوبت پیشین خاک - - AMC که شاخصی از شرای خاک نسبت به پتانسیل رواناب قبل از رگبار میباشد. رطوبت پیشین خاک براساس فصل و بارندگیهای پنج روز قبل از رگبار به یکی از صورتهای زیر میباشد : : AMC I رطوبت پیشین خاک در فصل خواب کمتر از 12 میلیمتر و در فصل رویش کمتر از 36 میلیمتر باشد.
: AMC II رطوبت پیشین خاک در فصل خواب بین 12 تا 28 میلیمتر و در فصل رویش بین 36 تا 53 میلیمتر باشد.
: AMC III رطوبت پیشین خاک در فصل خواب بیشتر از 28 میلیمتر و در فصل رویش بیشتر از 53 میلیمتر باشد.
-3 گروههای هیدرولوژیکی خاک که به چهار گروه براساس جذب آب بر روی خاک بدون پوشش زمانی که کاملاً خیس باشد، تقسیم میشود
