بخشی از مقاله
چکیده
برآورد رواناب ناشی از رگبارها در مناطق فاقد آمار و اطلاعات جهت طراحی سازههای هیدرولیکی از موارد مهم هیدرولوژی کاربردی میباشد. سرویس حفاظت خاک آمریکا روشهایی را برای برآورد عمق رواناب و دبی اوج ارائه نموده، که اهم آن روش شماره منحنی بوده و سادگی استفاده از این فرمول و نیاز به حداقل اطلاعات موجب شده که متخصصین هیدرولوژی پذیرای استفاده از آن باشند.
در این بررسی شماره منحنی برای حوزه آبخیز آتشگاه که از زیر حوزههای مهم حوزه آبخیز سبلان میباشد برآورد گردید. ابتدا با استفاده از نقشه توپوگرافی در مقیاس 1:50000 زیر واحدهای هیدرولوژیک منطقه تفکیک و سپس نقشههای پوشش گیاهی - کاربری و درصد پوشش - و نقشه خاک - گروههای هیدرولوژیک - منطقه بر اساس واحد اراضی تهیه شد. و در مرحله بعد با تلفیق این اطلاعات به تعیین مقدار 1CN در محیط نرم افزار ArcGIS برای هر زیر واحد اقدام گردید و در نهایت CN وزنی برای کل حوزه آبخیز آتشگاه برآورد شد.
مقدمه
یران سرزمینی است نسبتاً خشک است، به طوری که اگر میانگین بارندگی سالانه در سطح کره زمین که حدود 860 میلی متر تخمین زده میشود را با متوسط بارندگی سالانه ایران، که تقریباً رقمی معادل 240 میلی متر است، مقایسه کنیم ملاحظه خواهد شد که مقدار بارندگی در ایران حتی کمتر از یک سوم متوسط بارندگی سطح دنیاست. علاوه بر این زمان ریزش نزولات جوی و محل ریزش آن با نیازهای کشاورزی، که مصرف کننده اصلی آب است، مطابقت ندارد. در هر صورت باید قبول کنیم که خشکی در ایران یک واقعیت اقلیمی است و این ما هستیم که باید خود را با آن سازگاری دهیم.
میزان خسارات سیل، بخش قابل توجهی از کل خسارات ناشی از بلایای طبیعی را در ایران شامل میگردد که عمدتاً متمرکز در مناطق گستردهی در حاشیهی رودخانهها میباشد. در این مناطق و نیز محل احداث سازه های هیدرولیکی و اجرای عملیات آبخیزداری جهت امور پیشگیری، بیمه و مکانیابی و طراحی ابنیه در آینده، برآورد تغییرات مکانی و زمانی دبی سیلاب با دورهی بازگشتهای مختلف در طول آبراهههای اصلی راه گشاست. و برآورد دبی حداکثر لحظهای برای برآورد سیلاب امری کاملاً ضروری میباشد که برآورد شمارهی منحنی یکی از قسمتهای برآورد دبی حداکثر لحظهای میباشد.
این روش که به روش شمارهی منحنی یا CN موسوم است، حاصل مطالعات بارش- رواناب بر روی حوزههای آبخیز زراعی و کاملاً تجربی است و ابتدا برای حوزههای آبخیز کشاورزی و جنگلی و سپس در حوزههای آبخیز شهری نیز به کار گرفته شده است و امروزه به صورت روشی در شرایط مختلف آب و هوایی به کار میرود.
به علت سهولت نسبی کاربرد، از این روش در سطح گسترده ای استفاده شده است. در این رابطه جهت ارزیابی دبی اوج سیلاب و ارتفاع رواناب، تحقیقات زیادی در این زمینه انجام گرفته است.
Ktol و همکاران - 2003 - ، مدل 1HEC-HMS را برای تعیین دبی اوج و حجم رواناب در دو حوزهی آبخیز کشاورزی در جنوب شرق ایالت داکوتای جنوبی به کار بردند. آنها برای محاسبه تلفات در این حوزههای آبخیز از روش 2SCS و برای تعیین هیدروگراف از روش هیدروگراف واحد SCS استفاده کردند.
بررسی بر روی پارامترهای مدل نشان داد که مقدار شمارهی منحنی دارای حساسیت بالایی میباشد، در صورتی که مقدار جذب اولیه دارای حساسیت کمتری نسبت به تغییر مقدار تابع هدف در مدل HEC-HMS میباشد نتیجه دیگر به دست آمده حاکی از این بود که مقادیرCN واسنجی شده خیلی کمتر از مقادیر محاسبه شده بر اساس شیب، خاک و کاربری اراضی میباشد.
لروند و همکاران - 1389 - ، اقدام به بررسی شمارهی منحنی برای حوزهی آبخیز کهمان که یکی از زیرحوزههای مهم کشکان میباشد کردند. آنان با استفاده از نقشهی توپوگرافی در مقیاس 1:50000 زیرحوزههای هیدرولوژیک منطقه را تفکیک و سپس بر اساس نقشههای لازم برای ساختن شمارهی منحنی نقشهی CN حوزه را ساخته و در نهایت CN وزنی را برای کل منطقه برآورد نمودند.
در تحقیقی دیگر نیز خوجینی - 1377 - ، در یک بررسی در حوزهی آبخیز کسیلیان مقدار CN برآوردی را برابر 59 و با میانگین 15 رگبار انتخابی برابر 81 به دست آورد.
شیدای و همکاران - 1389 - ، در حوزهی مراوه تپهی استان گلستان اقدام به برآورد شمارهی منحنی نودند و به این نتیجه رسیدند که بیشترین مقدار شمارهی منحنی رواناب در شرایط رطوبتی متوسط منطقه، 97 و کمترین مقدار 60 میباشد. و بالا بودن مقدار متوسط وزنی شمارهی منحنی حوزه نشانگر نفوذپذیری کم حوزه به دلیل داشتن خاکهای لسی میباشد.
هدف از این تحقیق، تعیین میزان CN در حوزهی آبخیز آتشگاه یکی از زیرحوزههای مهم حوزهی بزرگ یدی بولیک چای در استان اردبیل است تا بتوان از طریق آن میزان دبی اوج سیلاب و ارتفاع رواناب سطحی را در این منطقه به دست آورد.
مواد و روشها مشخصات منطقهی مورد مطالعه
حوزهی آبخیز آتشگاه واقع بر رودخانهی نوران چای، یکی از سر شاخههای رودخانه قرهسو در جنوب غربی شهرستان اردبیل یکی از زیر حوزههای حوزهی آبخیز یدی بولیک چای میباشد. در شکل زیر نمایی از موقعیت حوزهی آبخیز آتشگاه در کشور را میبینیم.
شکل : - 1 - موقعیت حوزه در سطح کشور و استان اردبیل
مراحل برآورد CN
مقدار CN بین صفر تا 100 متغیر است. در CN برابر صفر هیچ گونه روانابی از بارندگی حاصل نیامده و در CN برابر 100 کل بارش در سطح زمین جریان یافته و ارتفاع رواناب برابر ارتفاع بارندگی خواهد بود. شماره منحنی به نوبه خود از روی مشخصات خاک، نوع بهرهوری از زمین و شرایط رطوبت قبلی خاک به صورت زیر تعیین میشود
گروههای هیدرولوژیک خاک - Hydrologic soil groups -
خصوصیات خاک روی تحول و پیدایش رواناب اثر داشته و باید در محاسبات مربوط به آن در نظر گرفته شوند. خصوصیات خاک را میتوان با یک عامل هیدرولوژیک بیان کرد که آن حداقل سرعت نفوذپذیری در حالت مرطوب طولانی مدت خاک میباشد. بدین ترتیب تمام خاک ها بر اساس تولید رواناب به چهار گروه C، B، A و D تقسیم میشود.
گروه:A خاکهاییهستند با شدت نفوذپذیری بالا حتی هنگامی که کاملاً مرطوب هستند، دارای زهکشی خوبی بوده و آب گذری بالایی داشته و خاکهای شنی و قلوه سنگی را شامل میگردند و توان تولید رواناب در آنها ضعیف است.
گروه:B خاکهایی هستند با شدت نفوذپذیری متوسط هنگامی که مرطوب هستند. خاکهایی که عمیق بوده و زهکشی متوسط تا خوب داشته و دارای بافت ریز تا متوسط می باشند و توانایی متوسطی از نظر تولید رواناب دارند.
گروه:C خاکهایی با نفوذپذیری کم، وقتی که مرطوب هستند، اغلب دارای لایهای هستند که مانع نفوذ آب به قسمتهای پایینتر میگرددو یا دارای بافت ریز تا نسبتاً ریز بوده و توان تولید رواناب در آنها بسیار زیاد است.
گروه :D خاکهایی با نفوذپذیری کم هنگامی که خیس هستندو عمدتاً شامل خاک های رسی، خاک هایی با یک سفره آب بالا و دائمی، خاکهایی با لایههای سخت رسی در سطح و یا نزدیک آن و خاک هایکم عمق روی تشکیلات تقریباً غیر قابل نفوذ میباشند. خاکهای این گروه توان تولید رواناب بالایی دارند.
