بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به موقعیت قرارگیری کشور ایران در کمربند خشک و نیمه خشک جهان و داشتن بارندگی سالانه کمتر نسبت به متوسط بارش جهانی و توزیع نامناسب مکانی و زمانی این بارندگیها در بخش های مختلف کشور، مشکل کمبود آب در بخشهای وسیعی از کشور به یک مسئله حیاتی تبدیل شده است. این امر، موجب شده که تصمیمات و برنامه ریزی مدیران و کارشناسان درجهت استفاده بهینه و پایدار از تمامی منابع آبی در دسترس، از جمله رواناب حاصل از بارندگی باشد لذا جهت اتخاذ تصمیمات مناسب باید پتانسیل تولید رواناب در مناطق مختلف مشخص شود. به منظور برآورد پارامترهای مکانی در این زمینه استفاده از تکنولوژی GIS میتواند روشی کارآمد و مقرون به صرفه باشد.
در مطالعه حاضر، نقشه های ضریب رواناب پتانسیل و ظرفیت ذخیره چالابی حوضه رود زرد، واقع در استان خوزستان از ترکیب نقشه های پایه کاربری اراضی، بافت خاک، شیب و با استفاده از جداول مرجع مدل WetSpa تهیه گردید. براساس این نقشه ها متوسط ضریب پتانسیل رواناب حوضه رود زرد 0/67 درصد و متوسط ظرفیت ذخیره چالابی 2/75 میلی متر بدست آمد. همچنین ازکاربردهای مفید این نقشه ها تعیین نقاط حادثه خیز در مناطق سیل خیز است که بر اساس آن میتوان مدیریت ریسک را جایگزین مدیریت بحران نمود.
.1 مقدمه
رواناب حاصل از نزولات جوی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک، جزء منابع اصلی تامین آب مورد نیاز برای مصارف گوناگون به شمار می آید. بنابراین آگاهی از میزان رواناب حاصل از نزولات جوی جهت برنامهریزی بلند مدت و استفاده بهینه از پتانسیلهای آنها حائز اهمیت است از جمله مهمترین راهکارهای مدیریتی منابع آب کشور، درک و شناخت فرآیند تولید رواناب از بارندگی، برآورد درست مکانی -زمانی رواناب و همچنین پیشبینی وضعیت کمی و کیفی رواناب در حوضههای آبخیزکشور میباشد همچنین در گذشته، به دلیل ناهمگنی و عدم یکنواختی در توپوگرافی، بافت خاک، کاربری اراضی و تغییر اقلیم در زمان و مکان حوضه های آبخیز، برآورد دقیق و واقعی از سیستم فیزیکی با دشواریهایی روبه رو بوده است که سرانجام با ورود GIS و سامانه های سنجش از دور در شبیه سازی فرایندهای هیدرولوژیکی و تجزیه وتحلیلهای اطلاعات مکانی، بررسی تغییرپذیری مکانی فرآیندهای هیدرولوژیکی امکان پذیر و عملی شده است.
لذا، امروزه استفاده از مدلهای هیدرولوژیکی به همراه سیستم اطلاعات جغرافیایی به منظور تحلیل سامانههای چرخه آب یکی از ابزارهای کارامد به شمار میرود، به گونهای که استفاده از مدلهای هیدرولوژیکی توزیعی همراه با تکنولوژی GIS، به منظور شبیه سازی جریان و نقشه بندی مکانها با پتانسیل تولید رواناب و ذخیره آب در حوضه آبخیز، به یک رویکرد عملی در سالهای اخیر تبدیل شده است و این رویکرد موجب توسعه و بهبود روشهای محاسباتی و دسترسی به مجموعه دادههای توزیع مکانی - از جمله نقشههای ارتفاعی رقومی، نوع خاک و کاربری اراضی - به منظور مطالعات هیدرولوژیکی و درک فرایندهای اساسی فیزیکی درچرخه هیدرولوژیکی شده است. برای نمونه، آگاهی از پتانسیل مکانهای مختلف یک حوضه به منظور تولید رواناب و ذخیره چالابی میتواند یک ارزیابی از شرایط سیل خیزی منطقه و منابع آبی در دسترس حوضه را در اختیار محققان و کارشناسان به منظور گرفتن تصمیمات صحیح و مدیریت پایدار قرار دهد.
زمانی که شدت بارندگی از ظرفیت نفوذ آب به داخل خاک بیشتر باشد، بخشی ازآب حاصل از بارندگی در سطح حوضه باقی میماند. این آب، پس از پر کردن گودیهای سطح زمین که به آن چالاب گفته میشود، در امتداد شیب زمین جریان پیدا کرده و از طریقه شبکه آبراهه ها و سپس رودخانه اصلی به سمت خروجی حوضه حرکت میکند که به این بخش از بارندگی رواناب گفته می شود. پتانسیل تولید رواناب در بخش های مختلف حوضه به دلیل تفاوت در وضعیت رطوبتی خاک، کاربری اراضی، نوع بافت خاک و شیب در بخش های مختلف حوضه متفاوت است - کبیر، . - 2011 همانطور که اشاره شد برای ایجاد رواناب میبایست ابتدا گودی های سطح زمین پر شوند. این مقدار آستانه ذخیره چالابی منطقه مورد مطالعه است و مقدار آن نیز ثابت میباشد و مقدار آب فراتر از این حد آستانه از چاله ها سرریز میشود و جریان مییابد.
با توجه به اهمیت موضوع، در مطالعه حاضر نقشه پتانسیل رواناب و ذخیره چالابی حوضه رود زرد با استفاده از مدل هیدرولوژیکی توزیعی WetSpa همراه با تکنولوژی GIS تهیه گردید. مدل WetSpa در حوضههای مختلف در سراسر جهان با اهداف متفاوتی مورد استفاده قرار گرفته است، که میتوان به مطالعات وانگ و همکاران - 1997 - در حوضه آبخیز ترکلپ- مولنبیک در بلژیک، لی یو و همکاران - 2003 - در حوضه آبخیز آلزیت در لوگزامبورگ، بهرهمند و همکاران - 2007 - درحوضه آبخیز توریسا اسلواکی، زینی وند - 2009 - در حوضه آبخیز هورناد در کشور اسلواکی، وربرین و همکاران - 2013 - در حوضه آبخیز رودخانه تولکا در کشور ایرلند، یعقوبی و بهرهمند - 1390 - در حوضه آبخیز چهل چای استان گلستان، کبیر و بهره مند - 1392 - در حوضه آبخیز گرگانرود استان گلستان، فروتن دانش و همکاران - 1394 - در حوضه آبخیز زیارت استان گلستان، آذین مهر و همکاران - 1395 - در حوضه آبخیز دینور در استان کرمانشاه اشاره نمود.
2 مواد و روش ها
.1-2 معرفی منطقه مورد مطالعه
منطقه مورد مطالعه، حوضه رودخانه زرد می باشد. این حوضه آبخیز در جنوبغرب ایران، در استان خوزستان و در محدوده جغرافیایی 31-22 تا 31-42 عرض شمالی و 49-40 تا 50-10 طول شرقی واقع شده است. مساحت این حوضه آبخیز تا محل سد جره حدود 810 کیلومتر مربع می باشد. قسمت اعظم این حوضه آبخیز کوهستانی بوده است به گونه ای که بلندترین نقطه این حوضه حدود 3300 متر و ارتفاع متوسط حوضه 1190 متر از سطح دریا برآورد شده است. متوسط بارندگی سالانه در این حوضه نیز حدود 662 میلیمتر میباشد. موقعیت حوضه رود زرد در شکل 1 ارائه شده است.
شکل .1 موقعیت جغرافیایی حوضه رود زرد در کشور ایران
در مطالعه حاضر، از مدل ارتفاع رقومی با ابعاد سلولی 50 * 50 متر استفاده شد. درشکل 2 نقشه توپوگرافی حوضه رود زرد ارائه شده است. بر طبق این نقشه، بیشترین ارتفاع حوضه حدود 3300 متر است که در شمال شرقی حوضه واقع شده است. همچنین طبق وضعیت توپوگرافی حوضه، ارتفاعات از شمال شرقی به سمت جنوب غربی حوضه کاهش پیدا میکنند. به صورتی که کمتر از 22 درصد از حوضه ارتفاع بیش از 1500 متر دارد. کمتر از 22 درصد سطح حوضه ارتفاع بین 1000 تا 1500 متر را داراست و حدود 56 درصد از سطح حوضه دارای ارتفاع زیر 1000 متر میباشد که عمدتأ شامل بخش های مرکزی و جنوب غربی حوضه میشود. همچنین کمترین ارتفاع حوضه 330 متر میباشد که در جنوب غربی حوضه واقع شده است که محل قرار گیری سد مخزنی جره میباشد و به عنوان خروجی حوضه محسوب میشود.
