بخشی از مقاله
چکیده
براي برآورد سیلاب ناشی از رواناب در حوضه هاي فاقد آمار اندازه گیري روش هاي مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از این روش ها مدل هیدرولوژیکی بارش – رواناب و تعیین مقادیر - CN - 1 در مناطق مختلف حوضه می باشد. در این مدل از ورودي بارش مازاد و الگوریتم هاي تبدیل باران مازاد به دبی هاي سیلابی استفاده می شود. از طرفی در دهه هاي اخیر استفاده از - RS - 2 و - GIS - 3 در مهندسی منابع آب گسترش چشمگیري یافته است بطوریکه در حال حاضر اکثر نرم افزارهاي مربوط به مدل بارش – رواناب مستقیما داراي قابلیت ارتباط با یکی از نرم افزارهاي GIS می باشند.
برآورد حجم رواناب در حوضه هاي فاقد آمار اندازه گیري با استفاده ازRS و GIS موضوع پروژه تحقیقاتی است که در سال 1382 در حوضه آبریز معرف امامه در شمال تهران انجام گردید. در این تحقیق با بهره گیري ازقابلیت نرم افزار - ILWIS - 4 و بررسی خصوصیات فیزیوگرافی و پوشش گیاهی حوضه, مقادیرCN براي واحدهاي مطالعاتی حوضه مورد محاسبه قرارگرفت. نقشه پوشش گیاهی منطقه نیز با بهره گیري از باندهاي مختلف از تصاویر ماهواره اي و شاخص - NDVI - 5 حوضه تهیه شد. در مرحله آخر با تلفیق اطلاعات بدست آمده و با استفاده از CN حوضه و روش تجربی - SCS - 6 نسبت به برآورد حجم رواناب حوضه اقدام گردید. در نهایت نتایج حاصل از این روش با مقادیر واقعی رواناب که از طریق اندازه گیري بدست آمده است مورد مقایسه و تجزیه و تحلیل قرار گرفت .
-1 مقدمه
GIS ترکیبی از سخت افزار، نرم افزار و اعمال مدیریتی است که با رقومی کردن موقعیت هاي جغرافیایی و اعمال توابع مختلف جهت تسریع در تهیه نقشه هاي مورد نیاز مطالعات منابع آب، یکی از روش هاي عصر حاضر است که توانایی تحلیل، نتیجه گیري، تهیه گزارش و نقشه هاي دقیق تر درمقایسه با روش هاي دستی و سنتی را دارد. معمولا پارامترهاي مورد نیاز مدل هاي هیدرولوژیکی در GIS تهیه شده وبعد در ورودي مدل HEC-HMS وارد می شوند.
با استفاده از GIS می توان از روي نقشه هاي کاربري اراضی، پوشش گیاهی وخصوصیات خاك مقادیرCN را براي المان هاي حوضه آبریز تعیین کرد و با ایجاد تقابل بین داده هاي مکانی و محاسبات در مدل هاي ریاضی، سرعت کالیبراسیون را علی رغم حجم زیاد داده ها افزایش داد.[1] ضرورت آگاهی از وضعیت منابع آب و نزولات جوي در حوضههاي آبریز مختلف براي اجراي طرحهاي آبی از یک سو، و عدم وجود شبکه قابل قبولی از ایستگاههاي اندازهگیري پارامترهاي هواشناسی و آبشناسی اهمیت استفاده از روشهاي غیرمستقیم براي محاسبه حجم رواناب در حوضههاي آبریز را بیش از پیش آشکار میسازد.
در این مقاله سعی بر آن است که با استفاده از اطلاعات ماهواره اي و سیستم نرم افزارهاي GIS و عوامل موثر در تولید رواناب سطحی حوضه ها را مورد بررسی قرار داد و حجم رواناب حاصل از نزولات جوي را برآورد کرد و بدین ترتیب برخی از مشکلات ناشی از نبود اطلاعات کافی از اندازه گیري هاي مربوط به جریان هاي سطحی و بارندگی ها و یا کمبود داده ها در این زمینه را مرتفع کرد .[2]برهمین اساس، حوضه آبریز امامه یکی از حوضههاي معرف کشور با بیش از سی سال سابقه آماربرداري منظم و مستمر اندازهگیري عوامل هیدروکلیماتولوژي و هیدرولوژي براي انجام این تحقیق انتخاب گردید.
-2 موقعیت و مشخصات هیدرولوژیکی حوضه امامه
حوضه معرف امامه یکی از زیرحوضههاي جاجرود به شمار میرود و با توجه به وضع طبیعی ، کلیماتولوژي و زمینشناسی، معرف محدوده وسیعی از دامنههاي جنوبی رشته کوههاي البرز مرکزي میباشد. این حوضه بین عرض جغرافیاییَ57؛ 35 ° ًو20َ؛51؛ 35° شمالی و طول جغرافیاییً30َ؛38؛51° ًو30َ؛32؛ 51° شرقی واقع شده است. خلاصه اطلاعات مربوط به مشخصات فیزیوگرافی حوضه امامه در جدول شماره 1 ارائه شده است.[3]
براي انجام مطالعات هیدروکلیماتولوژي حوضه آبریز امامه، سیزده ایستگاه بارانسنجی در نقاط مختلف آن تأسیس شده است. ایستگاه هواشناسی امامه که کاملترین ایستگاه در حوضه میباشد در روستاي امامه و تقریباً در مرکز ثقل حوضه قرار دارد. خلاصه آمار هواشناسی در جدول شماره 2 ارایه شده است. دو ایستگاه هیدرومتري در مسیر جریان رودخانه وجود دارد. ایستگاه کمرخانی در محل تلاقی رودخانه امامه با رودخانه جاجرود و ایستگاه باغ تنگه در حدود یک کیلومتري بالا دست روستاي امامه واقع شده است. در جدول 3، خلاصه آمار اندازهگیري دبی آب در محل ایستگاه کمرخانی نشان داده شده است.
-3 پیشینه تحقیق:
تا اوایل دهه 1990 توابع تحلیلی GIS هنوز در مطالعات منابع آب مورد استفاده قرار نمی گرفت و مدلهاي هیدرولوژیکی نیز قابلیت مدیریت داده ها و نمایش اطلاعات را درحد انتظار نداشتند. از دهه 1990 به بعد مؤسسات تولیدکننده نرم افزارهاي GIS سعی نمودند نیازهاي موردعلاقه هیدرولوژیست ها و توابع مورد نیاز در تحلیل هاي هیدرولوژي را در نرم افزارهاي خود ملحوظ نمایند.[4] هم اینک برخی توابع شبیه سازي هیدرولوژیکی در تعدادي نرم افزارهاي GIS وجود دارد. به موازات این پیشرفتها در مدلسازي نیز سعی گردید که نحوه اتصال به سیستمهاي اطلاعات جغرافیائی استاندارد موردتوجه قرار گیرد اما هنوز اکثر شبیه سازي هاي حرفه اي بصورت مجزا از سیستم اطلاعات جغرافیایی صورت میپذیرد. [5] براین اساس میتوان در ارتباط با GIS مدلهاي هیدرولوژیکی را به دو دسته کلی تقسیم نمود:
-1 مدلهاي تلفیقی: مدلهایی هستند که در کنار یک نرم افزار به تحلیل هیدرولیکی - هیدرولوژیکی پرداخته و از نرم افزار یاد شده جهت مدیریت داده هاي ورودي و خروجی و همچنین نمایش نتایج حاصل از اجراي مدل استفاده مینمایند.
-2 مدلهاي یکپارچه: مدلهایی هستند که براي تحلیل از توابع استاندارد و زبان معمولی سیستمهاي اطلاعات جغرافیائی نظیر AML و SQL براي نوشتن کدهاي رایانه اي استفاده نموده اند. [6] روشهاي کاملاً متفاوتی بوسیله Palacios-Velez و Guevas-Renaud در سال 1986 براساس خصوصیات فیزیوگرافی حوضه آبریز پایه ریزي شد. مدلهاي تحلیل و برآورد حجم رواناب در حوضه هاي آبریز بعدها توسط Chorovicz - 1992 - و La Barbera et al - 1992 - توسعه یافت.[7]
