بخشی از مقاله
چکیده
روش کلارک یکی از روشهای کاربردی تهیه آبنمود واحد لحظه ای در حوزه های آبخیز می باشد که کارآیی آن به دقت تخمین پارامتر ضریب ذخیره و زمان تمرکز آن بستگی دارد. از اینرو پژوهش حاضر به منظور تعیین میزان کارآیی آبنمود بدست آمده و ارزیابی مدل هیدروگراف واحد لحظه ای کلارک در پیش بینی هیدروگراف رواناب سطحی در آبخیز پل دوآب انجام شده است. برای همین منظور نقشه همزمان تمرکز و هیستوگرام زمان - مساحت آبخیز در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی تهیه و سپس هیدروگراف واحد لحظه ای با مدل کلارک برای آبخیز مذکور بدست آمد. بر اساس نتایج این پژوهش مدل کلارک پارامتر زمان تا اوج و دبی اوج را با دقت قابل قبولی برآورد نمود همچنین این مدل در حوضه هایی با وسعت زیاد نتایج بهتری ارائه می دهد.
واژه های کلیدی: حوزه آبخیز پل دوآب ، نمودار زمان تمرکز- مساحت ، هیدروگراف واحد لحظه ای کلارک
مقدمه
هرگاه بارش به وقوع پیوسته بر روی یک حوزه آبخیز بیش از ظرفیت نفوذ خاک باشد ، بخشی از آب حاصله از بارش بصورت رواناب بر روی سطح حوضه جاری می شود . یکی از مهمترین محاسبات هیدرولوژیکی برای یک حوضه تعیین ارتباط بین بارش - رواناب در آن است . میزان تبدیل آب حاصل از بارش به حجم رواناب وابسته به پارامترهای اقلیمی و فیزیکی حوزه آبخیز است . مهمترین محاسباتی که در این زمینه انجام می شود ، تعیین هیدروگراف می باشد. یک هیدروگراف تابعی پیوسته از دبی در مقابل زمان است. هیدروگراف نتیجه ترکیب فرآیندهای فیزیکی و هواشناسی در یک حوزه آبریز است و بیانگر مجموع اثرات آب و هوایی ، هیدرولوژیکی ، رواناب سطحی و جریان های زیرزمینی در تبدیل بارش به جریان سطحی می باشد. بنابراین می توان تحلیل بارش - رواناب در یک حوزه آبخیز را در تحلیل رواناب خلاصه نمود .
صادقی و دهقانی - 2005 - با هدف ارزیابی کارایی مدل کلارک در برآورد هیدروگراف واحد سیل در آبخیز بازفت در استان چهارمحال و بختیاری، نتایج مدل را با داده های ثبت شده توسط شاخص های آماری درصد خطای نسبی، مجموع مربعات باقیمانده، ضریب تناسب و شاخص اریب مورد ارزیابی قرار دادند و نتیجه گرفتند که این مدل به صورت قابل قبولی توانایی شبیه سازی جریان را داشته است.حسن نژاد - 1390 - در مطالعه ای مبنی بر تخمین سیلاب حوضه های فاقد آمار به روش هیدروگراف واحد لحظه ای ژئومورفولوژیکی در حوضه شور اندیکا در استان خوزستان به این نتیجه رسید که تئوری GIUH، در برآورد شکل و ابعاد آبنمودهای حوضه شور اندیکا نسبت به روشهای متعارف IUH از دقت و کارایی بسیار خوبی برخوردار است.
همچنین صادقی و دهقانی - 2006 - در پژوهش دیگری روش های تعیین ضریب ذخیره در مدل کلارک را بررسی، و نتیجه گرفتند که روش لینزلی، مقدار ضریب ذخیره را با دقت بیشتری برآورد می نماید.برخورداری و همکاران - - 2006 با هدف بررسی کارایی مدل کلارک در حوزه آبخیز سیخوران با مساحت 135 کیلومتر مربع در مقایسه با مدلهای اشنایدر SCS و مثلثی به این نتیجه رسیدند که دقت مدل کلارک در مقایسه با مدل های یاد شده در برآورد خصوصیات جریان کمتر بود.شکوهی و ثقفیان - 2006 - روش های استخراج خطوط هم زمان پیمایش را برای استفاده در روش زمان - مساحت مقایسه، و روش لاورنسن را به عنوان روش برتر در تعیین موقعیت خطوط همزمان تمرکز معرفی نمودند و بیان کردند که در صورت یافتن روشی مناسب برای تهیه خطوط همزمان تمرکز مبتنی بر پارامترهای فیزیوگرافی - هیدرولیکی، روش زمان - مساحت می تواند جوابی نظیر روش تحلیلی موج سینماتیک ارائه بدهد.
کومار،2002 در مطالعه ای بر اساس هیدروگراف واحد لحظه ای کلارک، هیدروگراف واحد لحظه ای ژئومورفولوژیک را استخراج و نتایج را با هیدروگرا فهای لحظه ای محاسبه شده از مدل HEC- 1 و ناش توسط تعدادی از توابع خطا مقایسه نمودند .آنها بیان کردند که با توجه بیشتر روی پارامتر های حساس مدل، میتوان با دقت بیشتر هیدروگراف سیل در آبخیزهای بدون آمار را پیش بینی نمود.کومار،2007 با استفاده از روش های کلارک و ناش و به کمک داد ه های به دست آمده از خصوصیات ژئومورفولوژیک، جریان رواناب مستقیم آبخیز آجای در کشور هندوستان را شبیه سازی نمودند و نتیجه گرفتند که استفاده از GIS می تواند ابزار مفیدی در کمک به پردازش و تجزیه و تحلیل داده های مورد نیاز در مطالعه های مدل سازی هیدرولوژیک باشد .بهادرا و همکاران، 2008 در بررسیهای خود در دو حوزه مختلف در هند مدل هیدروگراف واحد لحظهای ژئومورفولوژیکی را توسعه دادند.
نتایج نشان داد که مدل کامپیوتری GIUH-CAL که تحت محیط ویندوز اجرا میشود برای پیشبینی رواناب در حوزههای با آمار محدود مناسب میباشد. همچنین در این مدل به منظور محاسبه میزان نفوذ از سه روش شاخص فی ,1 معادله ریچارد2 و مدل فیلیپ3 استفاده گردید. نتایج نشان داد که معادله ریچارد نسبت به دو روش دیگر بهتر است.سونگ، 2008 پس از برآورد منطقه ای پارامترهای مدل کلارک آن را در آبخیزهایی با داده های مشاهداتی محدود در آبخیز رودخانه وی در کشور کره جنوبی ارزیابی نمود و صحت نتایج مدل یاد شده را مورد تائید قرار داد.احمد، 2009 با هدف توسعه مدل کلارک در آبخیز کاها در کشور پاکستان، پس از تهیه هیستوگرام زمان -مساحت و محاسبه ضریب ذخیره با استفاده از روش بهینه سازی، مدل یاد شده را با استفاده از 4 رویداد بارش اعتبارسنجی نمودند و نتیجه گرفتند که ابعاد هیدروگراف شبیه سازی شده به دقت محاسبه هر دو پارامتر ضریب ذخیره و زمان تمرکز بستگی دارد.
مواد و روش ها
منطقه مورد مطالعه یکی از سر شاخه های رودخانه قره چای می باشد .حوزه آبخیز قره چای در استانهای مرکزی، همدان و قم واقع می باشد و رودخانه قره چای از شهرستانهای آستانه، شازند، اراک، همدان، تفرش، ساوه و قم می گذرد که مهمترین رودخانه این حوضه به شمار می رود. ایستگاه هیدرومتری و رسوب سنجی پل دوآب بر روی سرشاخه شراء از رودخانه قره چای قرار گرفته است که مجهزبه اشل و پل تلفریک است .ارتفاع از سطح دریا در محل ایستگاه 1772 متر از سطح دریا و طول و عرض آن 34-3و49-23 می باشد . مساحت حوزه آبخیز این ایستگاه درحدود 1700 کیلومتر مربع می باشد. ایستگاه هواشناسی سینوپتیک اراک که در موقعیت جغرافیایی 49-42 و34-06 و ارتفاع 1708 متر ازسطح دریا قرار گرفته است از جمله ایستگاههای معرف حوضه مذکور است.
روش زمان -مساحت یک روش مناسب و ساده است که می تواند تغییرات مکانی حوزه و تغییرات زمانی رگبار را شبیه سازی نماید در روش کلارک موج سیل به اندازه زمان پیمایش 1 آبراهه، انتقال داده شده و سپس از مخزنی با مشخصات ذخیره ای مشابه با خصوصیات ذخیره ای مسیر رودخانه روندیابی می شود به منظور تهیه نمودار زمان-مساحت، نقشه های 1:25000 سازمان جغرافیایی مربوط به حوزه آبخیز قره چای در محیط نر م افزار Arc Gis 9.3 رقومی شد و پارامترهای فیزیوگرافی مورد نیاز در محاسبه های زمان تمرکز و ضریب ذخیره، استخراج شدند . ابتدا حوزه به مناطق مختلفی به وسیله برچسب گذاری در محیط Auto cad انجام شد سپس خطوط هم زمان تمرکز و رسم دیاگرام زمان -مساحت، در محیط GIS انجام شد. - شکل 2و - 3
