بخشی از مقاله
چکیده
با گسترش سیستمهای اطلاعات جغرافیایی، امکان دسترسی گسترده و مدیریت بر پارامترها و متغیرهای هیدرولوژیکی و پوشش گیاهی مکانی میسر گشته است. در این مطالعه با استفاده از مدل هیدرولوژیکی وتسپا 1 وتکنیکهای سیستم اطلاعات جغرافیایی2، نقشههای مرتبط با نقشهی کاربری اراضی شامل نقشههای عمق ریشه، نسبت پوشش گیاهی، شاخص سطح برگ و ذخیرهی برگابی تهیه شدند. نتایج این پژوهش نشان داد که افزایش ارزش کلیهی پارامترهای مشتق شده از کاربری اراضی بهترتیبمربوط به کلاسهای کاربری مسکونی شهری و روستایی، لخت یا پوشش ضعیف، زراعی و مرتعی هستند.
واژه های کلیدی:پوشش گیاهی، مدل هیدرولوژیکی- توزیعی،
مقدمه
افزایش روزافزون جمعیت کشور، ارتقای سطح بهداشت عمومی و سرانهی مصرف آب، گسترش چشمگیر بخشهای صنعت و کشاورزری و استفادههای غیراصولی و در نتیجه کاهش شدید کیفیت و کمیت منابع آب در دسترس، مشکل کمبود آب و نرخ کاهشی شدید منابع آب را بیشتر از دهههای اخیر برجسته ساخته است. از طرفی دیگر پیشنیاز هر نوع برنامهریزی، کسب اطلاعات لازم و شناخت دقیق عناصر مؤثر و آگاهی از واکنشهای آنها نسبت به سایر عوامل و همچنین ارتباط درونی و سیستماتیک هر یک از عوامل با یکدیگر است .[1]اربری اراضی یا پوشش زمین نیز یکی از شرایط مرزی مهمی است که بهطور مستقیم یا غیر مستقیم بر روی بسیاری از فرآیندهای هیدرولوژیکی تأثیر میگذارد. واضحترین تأثیر کاربری اراضی روی بیلان آبی یک حوزهی آبخیز در فرایندهای تبخیر و تعرق است. کاربریهای مختلف اراضی، بهخاطر پوششهای گیاهی ، شاخصهای سطح برگ، عمق ریشه و آلبدوی متفاوت ، نرخهای تبخیر وتعرقهای مختلفی دارند.
در طول بارشها، نرخهای جذب و فرورفتگیها برای کاربریهای مختلف اراضی ، متفاوت هستند. کاربری اراضی همچنین بر فرایندهای نفوذ و توزیع مجدد آب خاک تأثیر میگذارد، زیرا بهخصوص هدایت هیدرولیکی اشباع بهوسیلهی ریشههای گیاهان و منفذهای ناشی شده از حرکت موجودات خاک تأثیر میپذیرد. .[10] کاربری اراضی جاده ها و مناطق ساختمانی همچنین بر روی جریانهای سطحی تأثیر میگذارد. بهعلاوه کاربری اراضی بر روی زبری سطحی تأثیر میگذارد، که نرخهای سرعت جریان سطحی و جریان سیلابدشت را کنترل میکند. بنابراین تأثیر کاربری اراضی در محاسبات هیدرولوژی باید بیشتر بهحساب بیاید.
از روی نقشهی کاریری اراضی میتوان به پارامترهای مهمی شامل ذخیرهی برگابی - مقداری از نزولات جوی که قبل از رسیدن به زمین توسط شاخ وبرگ گیاهان گرفته می شوند - ، ضریب زبری هیدرولیکی - بهوسیلهی مواد و مقطعهای عبوری کانال تحت تأثیر قرار میگیرد - ، عمق ریشه - که عوامل متعدد از قبیل نوع گونه و نوع خاک بر روی اندازهی آن تأثیر میگذارد - و شاخص سطح برگ، پی برد.ایمانی [3] ، عزیزی [4] و محمودی [5] با استفاده از مدلوِتسپا و سیستم اطلاعات جغرافیایی اقدام به تهیهی نقشهی پارامترهای مرتبط با کاربری اراضی نمودند و ایشان به این نتیجه رسیدند که مقدار کلیهی پارامترها با افزایش پوشش گیاهی، بیشتر میشود.لذا با توجه به تغییر زیاد کاربری در حوزهی آبخیز خیاوچای، در این تحقیق نقشهی پارامترهای تحت تأثیر کاربری اراضی حوزهی آبخیز خیاوچای مشگین شهر اردبیل با مدل توزیعی- مکانیوِتسپا و در محیط آرک جی آی اس3 تهیه گردید.
منطقهی مورد مطالعه
حوزهی آبخیز خیاوچای از دامنههای سبلان منشأ گرفته و در نقطه-ی خروجی به رودخانه قرهسو متصل میشود و از آنجا از طریق رودخانه بزرگ دره رود به ارس میپیوندد. طولانیترین مسیر هیدرولوژیِ سرشاخهی خیاوچای دارای طولی در حدود 42 کیلومترمیباشد. این حوزهی آبخیز در مختصات جغرافیایی 47 درجه و 38 دقیقه تا 47 درجه و 48 دقیقهی طول شرقی و 38 درجه و 12 دقیقه تا 38 درجه و 24 دقیقهی عرض شمالی قرار دارد. مساحت آن در حدود 152/72 کیلومتر مربع و محیط آن در حدود 65900/94 متر و طول این حوزهی آبخیز 25 کیلومتر و ارتفاع حداکثر آن 4566 متر و ارتفاع حداقل 1377 متر میباشد.شکل 1 موقیت جغرافیایی حوزهی مورد مطالعه را نشان میدهد.
عملکرد مدلوِتسپا
مدل وتسپا اولین بار توسط وانگ و همکاران [15] ابداع و سپس توسط دی اسمیت و همکاران [11] و لیو و همکاران [13] توسعه پیدا کرده است. این مدل یک نوع مدل هیرولوژیکی توزیعی مکانی است که باران اصلیترین ورودی قسمت هیدرولوژیکی مدل است. از آنجا که مدل بر اساس شبکهی سلولی طراحی شده، برای هر شبکهی سلولی، 4 لایه در جهت عمودی در نظر گرفته میشود که عبارتاند از: لایهی تاج پوشش، زون ریشه، زون انتقال و زون اشباع .[9] مدل در هر شبکهی سلولی با توجه به میزان بارش، دما و تبخیر و تعرق، مقدار ذخیرهی برگابی گیاهان، ذخیرهی چالابی، نفوذ و رواناب تولیدی را شبیهسازی مینماید .[10]
اجرای مدلوِتسپا
در این تحقیق نقشهی ابتدا مدل رقومی ارتفاع - شکل - 2 در محیط آرک جی آی اس با ابعاد سلولی 30 متر ، نقشهی کاربری اراضی - شکل - 3 با استفاده از نرم افزار گوگل ارث1 و در محیط آرک جی آی اس با ابعاد سلولی 30 متر شامل اراضی کشاورزی ، باغات، برونزدهای سنگی، پوشش جنگل، مراتع و مناطق مسکونی تهیه شد. در مرحلهی بعد نقشههای پارامترهای عمق ریشه، نسبت پوشش گیاهی، ظرفیت برگابی و شاخص سطح برگ - مورد نیاز برای شبیهسازی رواناب - از روی لایهی ورودی یعنی نقشهی کاربری اراضی در محیط آرک ویو2 ساخته شدند.
نتایج و بحث
تعداد 6 نقشه از لایهی کاربری اراضی و بهترتیب زیر استخراج شدند که اطلاعات مربوط به هر کدام از این نقشهها بر اساس کلاسهای کاربری موجود در حوزهی آبخیز و از جدول استاندارد کاربری اراضی بهدست آمدند؟
عمق ریشه
در شکل 4، نقشهی عمق ریشه نشان داده شده است ؟ مقایسهی این نقشه با نقشهی کاربری اراضی نشان داد که کمترین عمق ریشه مربوط به مناطق مسکونی شهری و روستایی و بیشترین آن مربوط به اراضی زراعی، طبیعی و مرتعی است؟
پوشش گیاهی
در شکل 5، نقشهی نسبت پوشش گیاهی حوزهی آبخیز نشان داده شده است ؟با توجه به نقشهی کاربری اراضی، کلاس های کاربری اراضی بهترتیب افزایش نسبت پوشش گیاهی عبارتند از مسکونی و یخ و برفی، لخت یا پوشش ضعیف، مرتع، زراعت و اراضی طبیعی؟
ظرفیت ذخیرهی برگابی
در شکل های 6 و 7، بهترتیب، نقشههای حداکثر ظرفیت ذخیرهی برگابی در فصول رشد و حداقل ظرفیت ذخیرهی برگابی در فصول خواب گیاهی نشان داده شده است ؟ با توجه به شکلهای مذکور در هر دو حالت، ذخیرهی برگابی بهترتیب افزایش، مربوط به کلاسهای کاربری مسکونی شهری و روستایی، لخت یا پوشش ضعیف، زراعی و مرتعی بهدست آمد؟
