بخشی از مقاله
چكيده
با توجه به ضرورت برآورد تبخير وتعرق گياه مرجع در مديريت منابع آب به برنامه ريزي آبياري بر روي بازده وتامين نياز آبي گياهان تعيين دقيق تبخير و تعرق گياه مرجع مهم وحياتي است ضروري است كه در تنوع اقليمي ايران مناسب ترين مدل با سنجش حساسيت مدل هاي رايج وتخمين ميزان تبخير و تعرق معين مي گردد. همچنين تبخير-تعرق پتانسيل يكي از عوامل مهم چرخه ي هيدرولوژي است كه براي تعيين نياز آبي گياه و پيش بيني برآورد محصول كارايي دارد.
امروزه تبخير وتعرق از اهميت خاصي در كشاورزي مخصوصا در كشور هاي خشك دنيا به دليل كمبود آب كه براي استفاده بهينه از آب در دسترس تلاش مي كنند برخوردار است. كه در اين تحقيق هدف به دست آوردن مناسب ترين مدل براي شهر بيرجند، مشهد و اسفراين است كه با توجه به نتايج بدست آمده براي شهر مشهد و اسفراين مناسب ترين مدل، مدل بلاني كريدل و براي شهر بيرجند مدل مك كينگ بهترين نتايج را نشان مي دهد. همچنين مدل تورك رفتار متفاوتي را نسبت به بقيه مدل ها از خود نشان مي دهد.
واژه هاي كليدي: تبخيروتعرق پتانسيل، مدل بلاني كريدل، مدل تورك، مدل مك كينگ
مقدمه
پايه و اساس طراحي سيستم هاي آبياري به منظور توليد غذاي بيشتر براي جمعيت رو به ازدياد و با منابع آبي محدود، تعيين ميزان تبخير-تعرق گياهي، برنامه ريزي آبياري و مطالعات هيدرولوژيكي مي باشد. از آنجا كه عوامل بسيارزيادي در تبخير-تعرق دخالت دارند، برآورد دقيق تبخير-تعرق كاري بسيار مشكل است. عواملي نظير شدت و مدت تابش خورشيد، درجه حرارت، سرعت باد، ميزان رطوبت نسبي هوا، ارتفاع محل، بافت خاك، مقدار رطوبت خاك و نوع گياه در ميزان تبخير تعرق اثر گذارند.
با توجه به اينكه عوامل زيادي در تبخير-تعرق دخالت دارند، برآورد دقيق تبخير-تعرق كاري بسيار مشكل است. تبخير و تعرق از عمده ترين اجزاء چرخه هيدرولوژيكي است كه تخمين درست آن در طراحي و مديريت سيستم هاي آبياري، مطالعات منابع آب و موارد مشابه ديگر از اهميت زيادي برخوردار است. تخمين بيش از حد آب مورد نياز گياه ضمن هدر دادن آب آبياري باعث ماندابي شدن اراضي، شستشوي مواد غذايي خاك و آلوده نمودن منابع آب زيرزميني مي شود. ضمن آن كه تخمين كمتر از حد مورد نياز گياه نيز باعث اعمال تنش رطوبتي كنترل شده به گياه شده و در نتيجه كاهش محصول را به همراه خواهد داشت.
در زنجيره آب ، خاك ، گياه واتمسفر آب از سطح خاك و يا توسط گياه وارد اتمسفر مي شود. تبخير به معناي انتقال آب از سطح خاك به اتمسفر و تعرق به معناي انتقال آب از گياه به اتمسفر است و به علت ماهيت يكسان تبخير و تعرق وتاثيرات متقابل آن ها بر يكديگر تفكيك آن ها به سختي صورت مي گيرد. تبخير وتعرق به معناي مقدار آبي است كه بايد به مزرعه اضافه شود تا گياه در طول دوره رشد صرف تبخير وتعرق نموده وبدون مواجه با تنش آبي دوره رشد را تكميل كرده وحداكثر عملكرد را توليد نمايد. از تبخير وتعرق براي تعيين نياز آبي گياه وبرآورد محصول استفاده ميشود و در حفاظت آب و خاك نقش به سزايي دارد. نياز آبي به معناي مقدار آبي كه از طريق ابياري براي رشد ونمو گياه تامين ميشود تا علاوه بر تامين شرايط رطوبتي خاك شرايط املاح نيز حفظ مي شود.
پايه و اساس طراحي سيستم هاي آبياري به منظور توليد غذاي بيشتر براي جمعيت رو به ازدياد و با منابع آبي محدود، تعيين ميزان تبخير و تعرق گياهي، برنامه ريزي آبياري و مطالعات هيدرولوژيكي مي باشد. از آنجا كه عوامل بسيارزيادي در تبخير و تعرق دخالت دارند، برآورد دقيق تبخير و تعرق كاري بسيار مشكل است. عواملي نظير شدت و مدت تابش خورشيد، درجه حرارت، سرعت باد، ميزان رطوبت نسبي هوا، ارتفاع محل، بافت خاك، مقدار رطوبت خاك و نوع گياه در ميزان تبخيرو تعرق اثر گذارند. با توجه به اينكه عوامل زيادي در تبخير-تعرق دخالت دارند، برآورد دقيق تبخيرو تعرق كاري بسيار مشكل است.
حدود ٧٥ درصد از كل بارندگي سالانه در سطح كره ي زمين دوباره به صورت تبخير و تعرق به جو بر مي گردد و رطوبت جو زمين را تامين مي كند. در بررسي بيلان هيدروكليماتولوژي هر ناحيه، تبخير و در اكثر موارد محاسبه ي تبخير و تعرق اهميت زيادي دارد، زيرا تبخير همراه با جريان سطحي و نفوذ آب در خاك يكي از مولفه هاي بيلان هيدرولوژي است. مشاهده هاي مربوط به تبخير از طريق تشت ها همواره دقت قابل قبول نداشته و همين طور شبكه ي متراكمي از ايستگاه هاي تبخير سنجي در دست نيست.
يكي از روش هاي تعيين رابطه همبستگي بين تبخير و تعرق و مجموعه اي از عوامل اقليمي، رگرسيون چندمتغيره است. در اين روش تبخير و تعرق به عنوان متغير وابسته و عوامل اقليمي مختلف به عنوان متغيرهاي مستقل به مدل معرفي مي شوند. بهترين مدل انتخابي، مدلي است كه بتواند تخمين بهتري را از دو يا چند متغير وابسته ديگر ارائه دهد. يكي ازمهم ترين محدوديت هاي اين روش همانند ساير روش هاي رگرسيوني اين است كه مدل ارائه شده تنها در همان بازه از اعداد مورد استفاده در تجزيه و تحليل ها معتبر است، و بنابراين امكان برون يابي وجود ندارد.
در تحقيق ديگري كه بر روي تأثير هر يك از عوامل اقليمي بر روي تبخير و تعرق در حوزه منشاد يزد با استفاده از معادله پنمن مانتيث و روش تجزيه عاملي صورت گرفت، در فصل زمستان و بهار كمينه دما و در فصل پاييز و تابستان بيشينه دما بيشترين نقش را بر روي تبخير و تعرق داشته است با توجه به شماري از مطالعات كه در آن ها ريشه هاي عميق نقش هيدرولوژيكي مهمي در سيستم هاي گياه بخصوص تحت شرايط خشك ايفا مي كنند، رابطه اي جديد توسعه دادند. آن ها نسبت تبخير تعرق واقعي به بارش را به عنوان تابعي از نمايه ي اين مدل با استفاده از داده هاي رواناب خشكي و ضريب آب در دسترس گياه بيان كردند.
اين مدل با استفاده از داده هاي رواناب ٢٥٠ حوضه ي جنگلي و غير جنگلي از نقاط مختلف جهان كه در مساحت از ١ تا ٦ ميليون كيلومتر مربع و در مقدار تبخير -تعرق از ٣٥ تا ٢٩٨٠ ميلي متر متفاوت بودند مورد ارزيابي قرار گرفت و مقدار ضريب آب در دسترس گياه براي حوضه هاي كه توسط جنگل پوشيده شدند برابر با ٢ و براي حوضه هايي كه توسط محصولات و علف كوتاه پوشيده شده بودند،٥/٠ به دست آمد - ضريب تعيين براي جنگل و حوضه هاي خالي از جنگل به ترتيب ٩٣/٠ = ٢R و ٩/٠ = ٢R به دست آمد - . آن ها همچنين دريافتند اگر مقدار ضريب آب در دسترس گياه ١ در نظر گرفته شود بهترين برازش را با روابط اسكرايبر، باديكو و پايك دارد.
در مقاله اي تحت عنوان برآورد تبخير و تعرق پتانسيل منطقة بلوچستان جنوبي به بررسي اين امر پرداختند و نتيجه گرفتند كه منطقه بلوچستان جنوبي در تمام ماه هاي سال داراي تبخير و تعرق پتانسيل بالاتر از بارش است نيز به بررسي تبخير و ارزيابي ميزان آن در شرق درياي خزر پرداخته است با استفاده از آناليز ابعادي و استدلالات رياضي حل عمومي و تحليلي براي معادله ي بيلان آب-انرژي در مقياس زماني سالانه استخراج كردند. اين معادله براي مقياس هاي زماني متنوعي نيز تعميم يافت كه تك پارامتر مدل مي تواند خصوصيات حوضه و تغييراتشان را در معادله لحاظ كند.
در مناطق مرطوب چين با تركيب مدل هيدرولوژيكي ايگلسون و مدل بيلان آب-انرژي يانگ به منظور پيش بيني اثر تغييرات آب و هوا و پوشش گياهي بر بيلان آب حوضه، مدلي را تهيه كردند. در مدل ساده شده ايگلسون پوشش گياهي به صورت تابعي از عوامل آب و هوايي نوشته مي شود. اين معادله براي تخمين پوشش گياهي در رابطه ي تجربي كه براي تخمين پارامتر مدل يانگ ارائه شده بود استفاده شد.
پارامترهاي اقليمي مؤثر بر تبخير و تعرق در ايران مركزي به وسيله نرم افزار ميني تب و روش تجزيه عاملي مورد بررسي قرار دادند كه مشخص گرديد كه در هر يك از ماه هاي سال يكي از پارامترهاي اقليمي مورد مطالعه نقش مؤثرتري بر ميزان تبخير داشته است. در اين ميان نقش دما، سرعت باد و ميزان ابرناكي از بقيه مشهود تر بوده است. در نهايت مناطق همگن اقليمي با توجه به پارامترهاي مؤثر بر تبخير و تعرق مناطق از هم جدا شدند.
با استفاده از مدل پريستلي تيلور، موفق به تخمين تبخير تعرق پوشش هاي جنگلي در حوضه آبريز رودخانه مكونگ ژاپن شدند و در نهايت آن را پهنه بندي كردند. نتايج آنها نشان داد كه مدل به كار گرفته شده توانايي برآورد تبخير تعرق در وسعت هاي زياد با ارتفاعات مختلف از پوشش هاي جنگلي را داردهدف از اين پژوهش به دست آوردن مناسب ترين مدل تجربي تبخير تعرق پتانسل نسبت به مدل FPM براي شهر بيرجند، مشهد و اسفراين است.
منطقه مورد مطالعه
در اين پژوهش به بررسي روابط تجربي تبخير و تعرق در حوضه هاي آبريز مشهد واقع در استان خراسان رضوي با عرض جغرافيايي ٣٦ درجه و١٨ دقيقه و طول جغرافيايي ٥٩ درجه و ٣٦ دقيقه با ارتفاع ١٠٥٠ متر از سطح درياهاي آزاد است. آب و هواي آن معتدل و متمايل به سرد وخشك با ميانگين دماي ساليانه ٧/١٥ درجه سانتي گراد و بارش ساليانه ٢١٢ ميلي متر مي باشد و حوضه آبريز اسفراين واقع در استان خراسان شمالي با عرض جغرافيايي ٣٧ درجه و ٧ دقيقه و طول جغرافيايي ٥٧ درجه و ٥٠ دقيقه با ارتفاع ١٢٦٠ متر از سطح درياهاي آزاد است.
آب و هواي معتدل و متمايل به نيمه خشك با ميانگين دماي ساليانه ٨/١٢ درجه سانتي گراد و بارش ساليانه ٢٤٥ ميلي متر مي باشد و حوضه آبريز بيرجند واقع در خراسان جنوبي عرض جغرافيايي ٣٢ درجه و ٥٣ دقيقه و طول جغرافيايي ٥٩ درجه و ٧ دقيقه با ارتفاع ١٤٨٠ متر از سطح درياهاي آزاد است. آب و هواي آن خشك و نيمه خشك با متوسط دماي ساليانه ١٦ درجه سانتي گراد و بارش ساليانه ١٢٠ ميلي متر مي باشد.
