بخشی از مقاله
چکیده
ششتخمین دقیق سیلاب حوضه هاي آبخیز در طراحی سازه هاي هیدرولیکی حائز اهمیت است. با تجزیه یک حوضه به زیر حوضه ها و واحد هاي کوچکتر مانند دامنه ها دقت پیش بینی کل سیلاب حوضه افزایش خواهد یافت. دامنه هاي حوضه هاي آبخیز داراي شکل و هندسه خاصی می باشند ، اگر کل حوضه به زیر حوضه هاي کوچکتر و حتی به دامنه هاي بسیار کوچک تقسیم شود، هندسه آنها یکی از مشخصات اصلی آنها می باشند. هندسه 3 بعدي دامنه ها برروي زمان پاسخ دامنه ها بالخصوص زمان تمرکز و زمان تاخیر تأثیر می گذارد.
دراین مطالعه با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی به تعیین هندسه دامنه هاي حوضه هاي آبخیز - مطالعه موردي حوضه آبخیز کسیلیان - و بدست آوردن زمان تمرکز دامنه هاي مرکب با استفاده از کد برنامه متلب و تعیین هیدروگراف خروجی از هر دامنه با استفاده از مدلهاي بارندگی-رواناب SلاS و اشنایدر تحت مدل Sخجزلامج و محاسبه هیدروگراف سیلاب خروجی حوضه و مقایسه با هیدروگراف مشاهداتی پرداخته شده است.
جهت خطایابی، از سه شاخص آماري میانگین خطاي نسبی ، متوسط جذر میانگین مربع خطاها و ضریب کارایی - ملا - استفاده شده است. زمان پیمایش جریان سطحی دامنه هاي مرکب از زمان پیمایش جریان سطحی دامنه هاي صاف بیشتر برآورد گردیده است ،همچنین بیشترین زمان پیمایش در دامنه هاي محدب- همگرا و محدب – واگرا محاسبه گردیده است و رخدادهایی که با مدل هیدروگراف واحد اشنایدر شبیه سازي شده اند، بهترین برازش را با شرایط واقعی دارا میباشند.
واژههاي کلیدي: هندسه دامنه ها ، سیستم اطلاعات جغرافیایی - GIS - ، متلب ، مدل HEC-HMS، مدل بارندگی-رواناب اشنایدر.
مقدمه
جهت طراحی سازه هاي هیدرولیکی در حوضه هاي آبخیز فاقد آمار نیازمند تخمین دبی پیک سیلاب و هیدروگراف سیلاب کل حوضه می باشیم. پوشش گیاهی، شدت بارندگی، مشخصات خاك و شکل هندسی دامنه ها از نقطه اي به نقطه دیگر در سطح یک حوضه آبخیز تغییر می یابد و نمی توان آنها را در مدل سازي سیلاب یکنواخت در نظر گرفت. با تجزیه یک حوضه به زیر حوضه ها و واحد هاي کوچکتر مانند دامنه ها دقت پیش بینی کل سیلاب حوضه افزایش خواهد یافت. به طور کلی دامنه هاي حوضه هاي آبخیز داراي شکل و هندسه خاصی می باشند و اگر کل حوضه را به زیر حوضه هاي کوچکتر و حتی به دامنه هاي بسیار کوچک تقسیم نمائیم، شکل آنها یکی از مشخصات اصلی آنها می باشند.
دامنه یک حوضه کوچک را نشان میدهد که داراي هندسه متفاوت می باشند. اگر مشخصات زمان پاسخ در بعد دامنه یا زیر حوضه هاي کوچک بررسی شود می توان آنرا در بعد بزرگتر یعنی یک حوضه نیز تعمیم داد. منظور از شکل و هندسه دامنه ها یکی شکل پلان دامنه است که می تواند یک دامنه به شکل همگرا، موازي و واگرا تقسیم شود و همچنین میزان شکل انحناي طولی دامنه که می تواند 3 شکل محدب، مقعر و صاف داشته باشد.
عرض دامنه هاي همگرا از بالاي دامنه - بالاترین ارتفاع - به سمت خروجی دامنه کم می گردد و در دامنه هاي واگرا برعکس می باشد.دامنه هاي موازي داراي تغییر عرض نمی باشند. دامنه هاي مقعر به صورت سرسره اي هستند و دامنه هاي محدب به صورت سرسره برعکس می باشند. پروفیل طولی می تواند به صورت صافباشد.براساس هندسه دامنه هاي مرکب - غیر یکنواخت - می توان آنها را به نوع شکل مختلف مطابق جدول1 دسته بندي کرد.
از یک دامنه موازي در سمت چپ و یک دامنه واگرا در سمت راست خودش تشکیل شده است. این دامنه ها نیزداري پروفیل انحناي مختلفی می باشند که در این شکل معلوم نمی باشد. قابل توجه است که در ذهن این سوال را ایجاد می نماید که اگر شکل هندسی دامنه ها را در محاسبه زمان پاسخ حوضه ها اثر داد ،می توان زمان پاسخ کل حوضه را به صورت دقیق تر محاسبه کرد. به طور کلی هر چه زمان پاسخ دامنه ها دقیق تر محاسبه شوند پیش بینی سیلاب نیز که توسط مدل هاي بارندگی-رواناب صورت می گیرد دقیقتر خواهد شد.
در این تحقیق قصد بر آن است ابتدا با استفاده از GIS و الحاقیه مناسب به تعیین هندسه دامنه ها براي یک حوضه به عنوان طرح مطالعاتی پرداخته شود و اثر هندسه دامنه ها را برروي هیدروگراف سیلاب خروجی حوضه بررسی گردد و میزان اثر این پارامترها تعیین گردند.این موضوع یک ایده کاملا نو وجدید می باشد. لذا جهت بررسی، حوضه آبخیز کسیلیان که یک حوزه معرف می باشد و داراي اطلاعات لازم جهت انجام این تحقیق می باشد در نظر گرفته شده است.
هدف اصلی این طرح بررسی تاثیر هندسه دامنه ها به صورت 3 بعدي برروي زمان پاسخ دامنه به خصوص زمان تمرکز و زمان تاخیر می باشد، سپس با بررسی تغییرات زمان پاسخ با استفاده از مدل هاي بارندگی- رواناب مانند SCS و Snyder تاثیر تغییرات هندسه دامنه برروي هیدروگراف سیلاب و پیک سیلاب مورد بررسی قرار می گیرد.
پوشش گیاهی
این حوضه، معرف مناطق وسیعی از قسمتهاي کوهستانی و جنگلی شمال البرز محسوب می شود، کل سطح حوضه کسیلیان از پوشش جنگل، مرتع و زمین زراعی پوشیده شده است و میزان تحت پوشش جنگل، مرتع ،و همچنین زمین هاي زراعی به طور مجزا آورده شده است. زمینهاي زراعی بیشتر در طرفین رودخانه کسیلیان قرار دارند و متناوباً کشت می گردند. کشاورزي در این منطقه بصورت دیم بوده و محصول آن بیشتر گندم و جو و سیب زمینی می باشد. به طور کلی گفته می شود که طی این چند سال مرتبأ از پوشش جنگلی کاسته و بر وسعت مناطق مزروعی و مسکونی و نیز مراتع افزوده شده است، و حتی در بعضی مناطق مراتع درجه یک جاي خود را به مراتع کلاسهاي پائین تر داده است .
