بخشی از مقاله
چکیده
تخمین صحیح ضریب رواناب سطحی و بررسی تغییرات آن در شرایط گوناگون، برآورد صحیح رواناب سطحی سیلابها را امکانپذیر میسازد .[1] در این پژوهش برای تعیین الگوی توزیع زمانی ضریب رواناب بارشهای یک ساعته حوضه آبخیز امامه از دادههای بارش ساعتی ایستگاه بارانسنج ثبات امامه و دادههای رواناب ساعتی ایستگاه هیدرومتری کمرخانی طی سالهای آماری 1349 تا 1391 استفاده شد. روشکار مبتنی بر تجزیه بارشها و روانابهای متناظر آن به چهار چارک و محاسبه درصد مقدار بارش و رواناب در هر چارک بود. سپس با محاسبه ضریب رواناب هر چارک و رتبهدهی به چارکها طبق روش پیلگیریم [11]، الگوی نهایی ضریب رواناب تداوم را بهدست آوردیم. بنا به الگوی استخراجی، نتایج نشان داد که در تداومهای یک ساعته منطقه، بیشترین ضریب رواناب بهترتیب مربوط به چارکهای دوم و سوم و کمترین آن بهترتیب مربوط به چارکهای اول و چهارم میباشد.
مقدمه
در چند دهه اخیر برآورد درست و بهموقع از وضعیت کمی و کیفی رواناب یکی از دغدغههای مدیریتهای کلان کشور بهحساب میآید و از طرفی دیگر عدم تخمین مناسب رواناب حاصل از بارش در حوضههای آبخیز، مدیریت بهینه منابع آبی و شبکه آب رسانی را دچار مشکل کرده است .[4] تبدیل بارندگی به رواناب در خروجی حوضه اثر ترکیبی بسیاری از پروسههای هیدرولوژی است که در یک محدوده وسیعی از مقیاسهای زمانی و مکانی اتفاق میافتد. دادههای بارندگی، ورودی اصلی حوضه در سیکل هیدرولوژی هستند و باران پدیدهای است که طبیعتی ناپیوسته در زمان و مکان دارد. به فاصله بین شروع و پایان بارندگی تدوام بارندگی گفته میشود .[7] به آن قسمت از نزولات جوی که بهصورت سطحی یا زیرسطحی بهطرف آبراههها، رودخانهها، دریاها و اقیانوسها جریان مییابد رواناب گفته میشود .[6] ضریب رواناب1 درصدی از بارندگی است که بهطور مستقیم به رواناب تبدیل میشود و از آن بهعنوان شاخصی برای نشان دادن میزان رواناب تولیدی در حوضههای آبخیز استفاده میشود .
[5] از آنجا که بیشتر حوضههای آبخیز کشور فاقدایستگاه هیدرومتری هستند، لذا استفاده از فرمولهای تجربی برای تخمین متغیرهای یاد شده اجتناب ناپذیر است. روشهای گوناگونی از قبیل استدلالی، شماره منحنی و میزان نفوذپذیری برای برآورد رواناب سطحی وجود دارند که در همه این روشها از ضریب رواناب بهعنوان یک پارامتر تاثیرگذار استفاده شده است. از اینرو مطالعه پویایی ضریب رواناب برای هشدار و پیشبینی بهتر وقوع سیل لازم بهنظر میرسد .[11] باتوجه به اینکه در حوضه آبخیز امامه بیشترین تعداد بارندگی در تداومهای کوتاهمدت رخ داده بود، لذا الگوی ضریب رواناب بارشهای با تداوم یک ساعت - مدت بارندگی کمتر از 1/5 ساعت - [8] جهت پژوهش مد نظر قرار گرفت.
در زمینه پویایی ضریب رواناب مطالعات مختلفی صورت پذیرفته استمِ.رز و همکاران - 2006 - به بررسی پویایی مکانی و زمانی ضریب رواناب در 337 حوضه آبخیز اتریش و متغیرهای موثر بر آن پرداختند و مشاهده کردند که بین ضریب رواناب و میانگین بارش سالانه همبستگی معنیداری وجود دارد .[9] توسلی و همکاران - 1389 - تغییرات درون بارشی ضریب رواناب را با استفاده از مؤلفههای بارشی در حوضه آبخیز بار نیشابور شبیهسازی کردند و نتایج آنها دلالت بر تغییرات زیاد بین بارشی ضریب رواناب مشاهداتی در دامنه 0/6 تا 45/7 درصد داشت .[1] جعفری و همکاران - 1392 - با استفاده از شبکههای عصبی مصنوعی و با ورودیهای چارکهای اول تا چهارم شدت بارندگی، مدت بارش، مقدار کل بارش و شاخص φ و بارش 5 روز قبل و تابع انتقال تانژانت هیپربولیک توانست ضریب رواناب بارش را با ضریب تبیین آزمایش 0/98 و متوسط قدر مطلق خطا 0/0275 پیشبینی کند .[2]
مواد و روشها
-1 منطقه مورد مطالعه:
منطقه مورد مطالعه در این پژوهش حوضه آبخیز امامه میباشد که در شمال شرق تهران، مابین عرضهای جغرافیایی 35 ˚ 51 و 35˚ 57 شمالی و طولهای جغرافیایی 51˚ 32 و 51˚ 38 قرار گرفته است. این حوضه یکی از حوضههای مهم بالادست سد لتیان میباشد که به عنوان حوضه معرف در منطقه ناحیه جنوبی البرز مرکزی قرار گرفته است. این حوضه با مساحت 37/2 کیلومترمربع بین ارتفاعات 1900 و 3868 متر گسترش یافته است و متوسط ارتفاع آن حدود 2650 متر میباشد .[3]
-2 گردآوری دادهها: بهمنظور تعیین الگوی توزیع زمانی ضریب رواناب بارشها، ابتدا تمامی دادههای مربوط به بارشهای ثبت شده بهوسیله باراننگار و آبنگار موجود در منطقه - جداول 1و - 2، با مراجعه به سازمان هواشناسی و شرکت تحقیقات منابع آب - تماب - گردآوری شد.
-3 انتخاب بارشها و روانابهای متناظر آن:
در انتخاب بارشها جهت تجزیه و تحلیل و استخراج الگوی ضریب رواناب ابتدا وقایعی را که باران در طول مدت بارندگی پیوسته بوده مشخص و سپس همه وقایع منفرد با پایه زمانی یک ساعت - مدت بارش کمتر از 1/5 ساعت - [8] استخراج شدند. با توجه به مقدار میانگین بارشها در تداوم یک ساعت، بارشهایی با مجموع بارش بیش از میانگین بهعنوان بارش شدید انتخاب شدند. همچنین همه بارشهای منتخب براساس دارا بودن شرط رابطه - - 1 غربال [8] و نهایتا 10 بارش انتخاب شد - ستون2 در جدول. - 3 رابطه Df>1/ - N*D - - 1 - که در آن :Df مدت زمان وقفه بارش، :D مدت کل بارش و 1 :N - ضریب مربوط به تداوم یک ساعت - میباشد. سپس آبنمود متناظر با هر بارش انتخابی از دادههای ایستگاه هیدرومتری واقع در خروجی حوضه استخراج گردید.
-4 محاسبه چارکهای ضریب رواناب:
در این مرحله هر یک از باراننمودهای انتخابی و آبنمودهای متناظر آن را به چهار چارک تجزیه و ضریب رواناب هر چارک محاسبه گردید.
-5 تعیین الگوی توزیع زمانی ضریب رواناب:
با استفاده از روش پیلگریم الگوی متوسط توزیع زمانی ضریب رواناب، برای چارکهای ضریب رواناب حاصل گردید.
-6 روش پیلگریم:
در این پژوهش بهمنظور استخراج الگوی توزیع زمانی ضریب رواناب بارشهای یک ساعته در حوضه آبخیز امامه از روش رایج الگوی متوسط توزیع زمانی - محاسباتی - ارائه شده بهوسیله پیلگریم و کوردری - 1975 - استفاده شده است .[10] استخراج الگوی میانگین بهروش پیلگریم مبتنی بر رتبهدهی چارکهای ضریب رواناب بوده و با تکرار این عمل برای تمامی وقایع، نهایتا میانگین فراوانی وقوع اجزاء مختلف در طول واقعه تعیین شده و الگوی مورد نظر حاصل میگردد.
