بخشی از مقاله
چكيده
نتايج حاصل از مطالعه حاضر نشان داد كه استفاده از مدل SRM راه حل مفيدي براي براي محاسبه رواناب حاصل از ذوب برف بوده و اين مدل در پيش بيني رواناب روزانه در حوضه هايي كه ذوب برف فاكتور اصلي رواناب است دقت قابل قبولي دارد. داده هاي مورد استفاده شامل ويژگي هاي حوضه، داده هاي هواشناسي و هيدرومتري به صورت روزانه و پارامترهاي مدل بوده است و جهت تعيين سطح پوشش برف روزانه حوضه، تصاوير ماهواره اي TERRA-MODIS مورد استفاده قرار گرفته است و نتايج حاكي از اين است كه برف نقش قابل توجه در تغذيه منابع آب سطحي حوضه هاي كوهستاني دارد.
كلمات كليدي: رواناب، برف،SRM ، MODIS
١.مقدمه
گسترش روزافزون نيازها و تقاضاها در جامعه براي دسترسي به منابع آب با كيفيت مناسب، افزايش چشمگير هزينههاي تأمين آب اضافي، ضرورت كنترل آلودگي منابع آب و بهرهبرداري بيرويه از آبهاي سطحي و زيرزميني و لزوم حفاظت از آنها، مديريت منابع آب را از جنبههاي مختلف با چالشهاي جدي روبرو ساخته است. پاسخگويي به نيازها و چالشها و تبديل نقاط ضعف و تهديدها به توانمندي و فرصتها، براي مديريت ملي آب اقدامي اساسي و سرنوشت ساز محسوب ميگردد كه اين مهم با دستيابي به دانش و علم نوين روز در زمينه مهندسي منابع آب و گسترش ظرفيتها و امكانات مديريتي و توافق و تفاهم دور انديشانه در سطح ملي، امكان پذير خواهد بود.
ذخيره برفي درحوضه هاي كوهستاني منشأاصلي جريانهاي آب سطحي درفصل بهاربه شمارمي آيد .انباشت برف وذوب تدريجي توده هاي برف، موجب فراهم آمدن شرايط مساعد براي نفوذ و تغذيه آبهاي زيرزميني و ايجادرودخانه هاي دايمي وفصلي درحوضه هاي آبريزمي شود .طبق بررسيهاي انجام شده،حدود ٦٠ درصدازآبهاي سطحي و٥٧ درصدآبهاي زيرزميني كشورازذوب برف تغذيه ميشود.برف وفرآيندهاي مربوط به آن،معيارمهمي دراقليم عرضهاي مياني تا بالامحسوب ميشود .پوشش برف وآب معادل برف،يكي ازمتغيرهاي مهم دربرنامه ريزي منابع آبي به حساب ميآيد ومي توانددرمديريت كاهش خسارات خشكسالي وسيل مؤثرباشد .براي اين منظور، مطالعه و بررسي روشهاي نوين وتعيين الگوريتمهاي مناسب براي پيش آگاهي ومدلسازي مقاديرذخيرة برفي حوضه هاضروري است.
ضرورت تحقيق
پوشش برفي يكي از منابع بزرگ آب در بيشتر نقاط دنيا و همچنين مناطق كوهستاني ميباشد. پوشش برفي و آب معادل آن حدود يك سوم از آب مورد نياز براي فعاليتهاي كشاورزي و آبياري را در سراسر كره زمين تامين ميكند. به همين خاطر برآورد ميزان آب و يا محتواي آبي پوشش برفي و برآورد رواناب ناشي از ذوب برف يكي از فعاليتهاي عمده هيدرولوژيستها به حساب ميآيد.ازسوي ديگررواناب حاصل ازذوب برف به دليل نقش تأخيري آن منبع اصلي تغذيه سفره هاي آب زيرزميني ودربرخي ازمواردبه دليل همزماني با بارشهاي بهاره منشأ بروزسيلابهاي مخرب باحجم جريان بيش ازظرفيت رودخانه هامي شود. توسعه مدلهاي پيش بيني رواناب حاصل از ذوب برف به تعيين پارامترهاي زيادي نيازدارد. توزيع بارندگي بويژه توزيع زماني ومكاني بارش برف،رطوبت خاك براي شكل گيري رواناب لازم هستند.
با اين وجوداين اطلاعات اغلب پراكنده وداراي كيفيت پاييني هستند و براي رفع اين كمبودهاسنجش ازدورداراي پتانسيل خوبي است. ازآنجاكه انباشت برف درمناطق كوهستاني درطول فصل سرمايكي ازمنابع مهم انرژي بوده ونيزمتغير هيدرولوژيكي سطح تحت پوشش برف بهعنوان يكي ازمتغيرهاي اساسي مدل به شمارميرود،لذادستيابي به اطلاعات مربوط به برف درمناطق مرتفع حائزاهميت فراواني است وتنهاازطريق تصويربرداري پيوسته به كمك فنآوري سنجش از دورممكن است،چراكه برداشت زميني اين اطلاعات نيازبه شبكه متراكمي از ايستگاههاي برف سنجي داشته كه نه تنهاازلحاظ اجرايي بامشكلاتي مواجه است، بلكه ازنظراقتصادي درموردنگهداري وسرويس آنهامقرون به صرفه نيست.
.٣كليات و بررسي منابع
هيدرولوژي برف مقوله اي است كه درايران كمتربه آن پرداخته شده است .درحاليكه اكثر رودخانه هاي دائمي كشور،حوضه برفگيردارندونيزچشمه هاودرياچه هاي آب شيرين بيشتردرحوضه هاي برفگيرقراردارند بر اساس گزارشهاي سازمانهاي بينالمللي، ايران يكي از كشورهايي است كه در آينده نزديك با كمبود آب مواجه ميشود. نتايج اين گزارشها حاكي است كه منابع قابل استفاده آب در ايران از ٢٠٠٠ ميليارد مترمكعب در سال ١٩٩٠ به ٧٢٦ تا ٨٦٠ ميليارد مترمكعب در سال ٢٠٢٥ كاهش خواهد يافت. اين درحالي است كه جمعيت ١٦ ميليوني ايران در سال ١٣٣٧ به ٧٢ ميليون نفر در سال ١٣٨٨ رسيده است.در زمينه آب معادل برف درايران تحقيقات معدودي انجام شده است كه ازآن جمله ميتوان به مواردزير اشاره نمود.
اسلامي و فيروزبخت - ١٣٧٣ - باتقسيم حوضه كارون ودز به دومنطقه پيشكوه وپشتكوه، بر اساس جهت قرارگرفتن مناطق مزبورنسبت به حركت سيستمهاي بارش منطقه، ازروي رابطه خطي تغييرات آب معادل برف باارتفاع،درهريك ازمناطق مذكورنسبت به برآوردآب معادل برف درنقاط فاقدآماراقدام نمودند. تخمين هاي انجام شده دراين مطالعه همراه باخطاي زيادي بوده استزيرادرتحقيق. آنهامناطق همگن صرفاً براساس حركت سيستمهاي بارش منطقه تعيين گرديد. همچنين تأثيرديگرعوامل توپوگرافي وپارامترهاي نظير باددرهريك ازمناطق درنظرگرفته نشده است. - ١ - رانگو و همكاران با استفاد ه از يك روش ساده پردازش تصوير در تصاوير NOAA مساحت تحت پوشش برف را در طي سالهاي ١٩٦٩-١٩٧٣ در حوزه هاي آبخيز سند و كابل در پاكستان و افغانستان تعيين كردند و توانستند بين مساحت پوش برف و دبي رودخانه ها رابطه معني داري پيدا كنند. - ٢ -
٤. مواد و روش ها
در اين تحقيق به منظور تخمين رواناب حاصل از ذوب برف در حوضه آبريز سموش ، تغييرات سطح پوشش برف و دماي برف در حوضه براي سالهاي آبي ٢٠٠٢ تا ٢٠٠٧ با استفاده از محصول پوشش برف ماهواره - MODIS - Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer با قدرت تفكيكي ٥٠٠ متر تخمين زده شد. سپس اطلاعات ماهواره اي به دست آمده وارد مدل شبيه سازي رواناب ذوب برف،SRM گرديد.
٤- ١پيشينه مدل
مدل SRMيك مدل هيدرولوژيكي ، مفهومي و عيني بر اساس روش درجه-روز است . اين مدل به منظور شبيه سازي و پيش بيني جريان روزانه در حوضه هاي كوهستاني كه مهمترين عامل در توليد رواناب در اين حوضه ها ،ذوب برف مي باشد،طراحي شده است. ذوب برف در رواناب سطحي و در ميزان نفوذ به صورت ضمني منظور ميشود و از جمله پارامترهايي است كه اندازه گيري مستقيم آن در يك سطح وسيع امكان پذير نيست .زيرا نقاط مرتفع كه بيشتر در معرض بارش برف هستند، از امكانات دسترسي كمتري برخوردارند .از اين رو بايد با فرمول بندي عوامل موثر بر ذوب و انرژي محيط كه صرف ذوب مي شود، ميزان ذوب را محاسبه نمود .
به اين منظور فرمولها و مدلهاي متعددي براي محاسبه ذوب نقطه اي و ذوب حوضه اي ارائه گرديده است .كه هر كدام تحت شرايط خاص منطقه اي فرمول بندي و واسنجي مي گردد .از جمله اين مدلها، مدل شبيه سازي رواناب ناشي از برف SRM است. مدل SRMبه منظور مديريت منابع آب، آبياري و ذخيره آب، توسط محققان سوئيسي ارائه گرديده است .اساس اين مدل روش درجه -روزمي باشد.مدل SRM توسط سازمان جهاني هواشناسي براي شبيه سازي مورد آزمايش قرار گرفته است كه در مقايسه با ساير مدلها با داشتن حداقل خطا دقيق ترين مدل براي شبيه سازي ذوب برف تشخيص داده شده است.
٤- ٢ساختار مدل SRM
در اين مدل، رواناب ناشي از بارندگي و ذوب برف در هر روز محاسبه شده و به جريان پايه محاسبه شده اضافه مي گردد و سپس به آبدهي روزانه با استفاده از معادله ٤-١ زير تبديل مي گردد.
