بخشی از مقاله
چکیده
استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور به منظور تخمین رواناب حوضه آبریز در سالهاي اخیر افزایش یافته است، این امر به خاطر آنست که مدلهاي بارش – رواناب هر دو تغییرات ژئومورفولوژي و مکانی را شامل می شود. در این تحقیق، نقشه شماره منحنی رواناب با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی و تصاویر ماهواره لندست در 8 زیرحوضه از استان گلستان تهیه شده است. شماره منحنی رواناب بر اساس فاکتورهایی مانند گروه هیدرولوژي خاك،کاربري اراضی، پوشش زمین و شرایط هیدرولوژیکی تعیین می شود.
نقشه وضعیت پوشش زمین با کمک شاخص پوشش گیاهی تفاوت نرمال شده - NDVI - تهیه شده و منطقه مورد مطالعه به سه کلاس مرتع خوب، نسبتاٌ خوب و متوسط تقسیم بندي شده است. نقشه کاربري اراضی حوضه با استفاده از داده هاي ماهواره لندست - ETM+ - و بازدید صحرائی و به کمک نرم افزار ERDAS تعیین گردید. نقشه شماره منحنی با تلفیق نقشه هاي پوشش گیاهی، کاربري اراضی و گروه هیدرولوژي خاك و با استفاده از جدول SCS و نرم افزارهاي GIS تهیه شد. میانگین وزنی شماره منحنی هاي بدست آمده براي هر زیرحوضه نشان داد در چه زیرحوضه هایی، حجم رواناب احتمالی و پتانسیل خیزي بیشتر خواهد بود.
-1 مقدمه
افزایش روز افزون جمعیت باعث افزایش استفاده از منابع آبی گردیده است. با داشتن برنامه ریزي اصولی و مناسب، رواناب حاصل از بارش می تواند در جهت رفع مشکل کمبود آب مصارف شرب، کشاورزي وصنعتی بخصوص در شرایط خشکسالی، بسیار موثر واقع گردد. سرعت و دقت برآورد حجم رواناب در محاسبات، با بکارگیري تکنیکهاي جدید به منظور طراحی صحیح سازه آبی و کاهش هزینه هاي اجرائی بسیارضروري است.
سازمان حفاظت خاك آمریکا - SCS - براي تخمین عمق رواناب روشی را ابداع نموده که تحت عنوان روش شماره منحنی نامیده می شود ملائی . - 1375 - هدف این روش، تعیین شماره منحنی رواناب حوضه آبریز می باشد که می تواند پتانسیل رواناب را مشخص کند. این روش بخصوص در حوزه هاي که زمینهاي کشاورزي غالب منطقه را تشکیل داده اند، بطور گسترده براي برنامه ریزي سازه هاي ذخیره آب، کنترل فرسایش و رسوب مورد استفاده قرار می گیرد.
شماره گروه هیدرولوژي خاك، نوع کاربري اراضی، پوشش گیاهی، اندازه گیریهاي حفاظت خاك و وضعیت رطوبت خاك پیشین، خصوصیات اصلی مورد استفاده حوضه آبریز براي به دست آوردن شماره منحنی رواناب می باشند. امروزه انواع کاربري اراضی و پوشش گیاهی می تواند به کمک تصاویر ماهواره اي تعین شود و داده بدست آمده نیز به آسانی می تواند در بررسیهاي هیدرولوژیکی استفاده شود اینسی تکلی و همکاران - . - 2006 مطالعات زیادي در این زمینه انجام شده است که به برخی از آنها اشاره می شود.
اینسی تکلی و همکاران در سال 2006 اعداد شماره منحنی را براي حوضه Guvence در هندوستان با استفاده از ابزارهاي GIS وRS مشخص کردند. آنها در تعیین کاربري اراضی از نقشه هاي ماهواره لندست TM و براي تعیین تراکم پوشش گیاهی نیز از شاخص NDVI استفاده نمودند. مقادیر بارش و رواناب اندازه گیري شده از سال 1987 تا 2005 حوضه آبریز به منظور محاسبه دبی سیلاب براي دوره هاي بازگشت گوناگون استفاده شده است.
آنها همچنین اعداد شماره منحنی که با استفاده از تکنیکهاي GIS و RS تعیین شده است را با شماره منحنی که با روش تناوبی - فراوانی - S به دست آمده است، مقایسه نموده و اثر تغییرات بین این شماره منحنی ها را روي دبی سیلاب حوضه آبریز مشخص کردند. اکبرپور و شریفی در سال 1385، با استفاده از داده هاي ماهواره لندست ETM+، نقشه کاربري اراضی حوضه آبریز کامه که در شمال شهرستان تربت حیدریه واقع شده است را به روشهاي فازي دو و سه لایه و همچنین روش حداکثر احتمال تهیه کرده و نتایج آن را با هم مقایسه نمودند.
نقشه شیب با استفاده از مدل رقومی ارتفاع و تواناییهاي ERDAS و نقشه وضعیت مراتع را با کمک شاخص تسلدکپ تعیین و مراتع را به سه کلاس متوسط، فقیر و خیلی فقیر تقسیم بندي نمودند. در نهایت به کمک نقشه هاي خاك، شیب، تشکیلات زمین شناسی و بازدیدهاي صحرائی، نقشه گروههاي هیدرولوژي خاك تهیه و با استفاده از جدول SCS و نرم افزار Arc View، نقشه شماره منحنی رواناب حوضه آبریز کامه تعیین گردید.
یعقوب زاده در سال 1387 نقشه شماره منحنی رواناب حوضه آبریز منصورآباد بیرجند را با استفاده از تصاویر ماهواره لندست ETM+ و IRS مربوط به سالهاي 2002 و 2006 تهیه کرد. نقشه کاربري اراضی به کمک تصاویر ماهواره اي و نقشه پوشش گیاهی را به کمک شاخصهاي NDVI و VI تهیه نمود. نقشه گروه هیدرولوژیکی خاك به صورت میدانی و بر اساس نقشه هاي شیب، زمین شناسی، ژئومورفولوژي، کاربري اراضی و بافت خاك تعیین شد.
با تلفیق نقشه هاي تهیه شده در GIS و با کمک جدول SCS، نقشه شماره منحنی رواناب براي سالهاي 2002 و 2006 حوضه آبریز تهیه گردید. براي ارزیابی CN به دست آمده، دبی حداکثر سیلاب با مدل تعیین و با نتایج اندازه گیري شده در خروجی حوضه مقایسه گردید. نتایج نشان دهنده دقت 80 درصد شماره منحنی به دست آمده از طریق GIS و RS می باشد. هدف این مطالعه، تهیه نقشه شماره منحنی رواناب 8 زیرحوضه استان گلستان با استفاده از نقشه هاي کاربري اراضی، گروه هیدرولوژي خاك و پوشش گیاهی منطقه با کمک جدول SCS و به منظور تخمین رواناب حوضه آبریز می باشد.
-2 مواد و روشها
به منظور تهیه نقشه شماره منحنی رواناب منطقه مورد مطالعه از اطلاعات سنجنده ETM+ ماهواره لندست به تاریخ 6 آگوست سال 2002 میلادي، نقشه هاي توپوگرافی 1:25000 رقومی و کاغذي سازمان نقشه برداري، نقشه هاي زمین شناسی، جداول استاندارد SCS و دیگر اطلاعات رقومی و چاپ شده موجود منطقه، نرم افزارهاي Erdas، Ilwis، Arcview، ArcGIS، و... استفاده گردیده است. در این مطالعه اطلاعات کلی مورد نیاز در حین عملیات صحرائی جمع آوري و نقشه هاي لازم با استفاده از نرم افزارهاي فوق تهیه و نقشه شماره منحنی رواناب طی مراحل زیر تهیه گردید.
-1-2 منطقه مورد مطالعه
منطقه مورد مطالعه 8 زیر حوضه از استان گلستان می باشند که فاصله نزدیکترین زیرحوضه با گرگان 11 کیلومتر می باشد. حوضه آبریز در طول جغرافیایی31′- 15″ْ-54 تا 45′- 29″ْ-54 شرقی و عرض جغرافیایی 42′- 20″ْ-36 تا 1′- 22″ْ-37 شمالی قرار گرفته است. مساحت کل این زیر حوضه ها 315/51 کیلومتر مربع می باشد. شکل 1 موقعیت منطقه مورد مطالعه را بر روي نقشه ایران و استان نمایش می دهد.
موقعیت منطقه مورد مطالعه در کشور و استان
-2-2 نقشه کاربري اراضی
کاربري اراضی یک خصوصیت مهم در پروسه رواناب می باشد که برروي نفوذ، فرسایش و تبخیر وتعرق اثر می گذارد. مدلهاي هیدرولوژیکی توزیعی به داده هاي مکانی کاربري اراضی حوضه که به طور گسترده توسط تکنیکهاي GIS و RS تعیین می شوند، احتیاج دارند ملسی و شیح . - 2002 - جهت تهیه نقشه کاربري اراضی از تصاویر ماهواره لندست استفاده گردید. قبل از استفاده از تصاویر ماهواره اي، ابتدا تصحیحات رادیومتري و هندسی بر روي باندهاي ETM+ صورت گرفته سپس با استفاده از فنون ادغام1، عملیات ادغام بر روي باندهاي طیفی انجام شد. جهت تطابق هندسی تصاویر از نقشه هاي توپوگرافی 1:25000 و 6 نقطه کنترل زمینی با پراکنش مناسب در سطح منطقه استفاده گردید. از کلیه باندها بجز باند 6 براي طبقه بندي استفاده شده است.
