بخشی از مقاله
چکیده
بیلان آب از مفاهیم اساسی در هیدرولوژی است و با تعیین مقادیر کمی اجزای آن میتوان نحوه صحیح بهره-برداری از منابع آب را مشخص کرد. بیلان آبی بیانگر پتانسیلهای آبی یک منطقه میباشد که جهت ثبت تغییرات آب در سیستم هیدرولوژیکی و سنجش کارایی مدل با مقایسهی نتایج شبیهسازی و مشاهداتی کاربرد دارد. در این مطالعه با استفاده از مدل هیدرولوژیکی- توزیعی WetSpa و تکنیکهای GIS، به محاسبهی بیلان آبی 5 ساله با گام زمانی روزانه در حوزه آبخیز نوژیان پرداخته شد.
مدل با استفاده از نقشههای مدل ارتفاع رقومی، کاربری اراضی و بافت خاک و دادههای ورودی بارش، تبخیر و تعرق، دما و دبی روزانه برای دوره آماری 8 ساله - 1383-1391 - اجرا و واسنجی مدل برای بازه زمانی 1383-1388 انجام شد. معیار آماری ناش-ساتکلیف در طی دوره واسنجی 68/26 بهدست آمد که این نتیجه بیانگر قابلیت بالای مدل در برآورد مؤلفههای هیدرولوژیکی و شبیهسازی دقیق بیلان آبی میباشد.
-1 مقدمه
عدم وجود تشکیلات منسجم بهمنظور ثبت تغییرات سیستم هیدرولوژیکی حوزههای آبخیز کشور، قرار گرفتن بیشتر رودها در مناطق خشک و نیمهخشک، وضعیت بحرانی برداشت آبهای زیرزمینی و لزوم توجه بیشتر به آبهای سطحی، از جمله دلایلی هستند که به شبیهسازی، پیشبینی و به مدل درآوردن رفتار رودها و شریانهای آبی جهت برنامهریزیهای بلندمدت و استفاده بیشتر و بهتر از پتانسیلهای آنها، نمود کاملتری میبخشند - حسینی، . - 1393 برنامهریزی بهمنظور استفاده منطقی و بهینه از منابع آب و اعمال مدیریت صحیح در یک حوضه آبریز بدون شناخت دقیق و کامل از کمیت، کیفیت و توزیع زمانی-مکانی منابع آب موجود و شناخت دقیق بیلان آبی حوضه مقدور نخواهد بود
سیستم اطلاعات جغرافیایی و مدلهای هیدرولوژیکی-توزیعی در شبیهسازی دینامیکی مسائل هیدرولوژیکی از جمله بیلان آبی، کمک به فرایندهای تصمیمگیری و ارائه راهکارهای مدیریتی کاربرد فراوان دارند Batelaan - و همکاران، . - 2007 مدل WetSpa یک مدل پیوسته هیدرولوژیکی- توزیعی است که قابلیت پیشبینی سیلاب و شبیهسازی بیلان آبی، فرسایش و انتقال رسوب، کیفیت آب و مدیریت آبخیز را در مقیاس حوزه، زیرحوزه و شبکه سلولی با گامهای زمانی مختلف داراست
با توجه به بررسی منابع موجود، در حوضههای مختلف، از مدل WetSpa جهت شبیهسازی بیلان آبی استفاده شدهاست.
محمودی و همکاران - 1392 - با استفاده از مدل WetSpa بیلان آبی با گام زمانی روازنه را درحوزه آبخیز کرج برآورد کردند، که نتایج بیانگر قابلیت بالای مدل در برآورد مولفههای هیدرولوژیکی و به تبع آن شبیهسازی دقیقتر بیلان آبی میباشد.
Porretta و همکاران - 2010 - با استفاده از مدل هیدرولوژیکی WetSpa شبیهسازی هیدروگراف جریان را با گام زمانی روزانه برای سه حوضه واقع در شمال شرق لهستان انجام دادند. نتایج حاصل از تست مدل توسط آنها نشان داد که مدل به خوبی قابلیت روندیابی جریان در رودخانه را دارد.
در این تحقیق حوزه آبخیز نوژیان انتخاب گردیدهاست و مدل WetSpa برای حوزه مورد واسنجی و صحتسنجی قرار گرفت و تمامی مؤلفههای بیلان آبی شبیهسازی شدند.
-2 مواد و روشها
-1-2 منطقه مورد مطالعه
حوزه آبخیز نوژیان با مساحت 342/61 کیلومترمربع یکی از زیرحوضههای رودخانه دز میباشد. این منطقه از نظر موقعیت جغرافیایی در حد فاصل 33 06 08 تا 33 17 00 عرض شمالی و 48 23 14 تا 48 39 48 طول شرقی واقع شدهاست. ارتفاع بلندترین نقطه حوزه آبخیز 2800 متر و ارتفاع محل خروجی آن در محل ایستگاه راهآهن کشور در73 کیلومتری شهرستان خرمآباد، 800 متر از سطح دریا است. موقعیت منطقه مطالعاتی در شکل1 نشان داده شده است.
شکل-1 موقعیت حوزه آبخیز نوژیان در استان لرستان و در ایران
-2-2 مدل WetSpa
مدل WetSpa یک نوع مدل توزیعی- هیدرولوژیکی است. در این مدل با استفاده از سه نقشهی پایه نظیر مدل رقومی ارتفاعی، کاربری اراضی و بافت خاک - شکلهای 3،2و - 4 در محیط GIS، پارامترهای هیدرولوژیکی- توزیعی مورد نیاز مدل استخراج میگردد. سپس مدل با استفاده از این پارامترها و دادههای بارندگی، تبخیر و تعرق و درجه حرارت، میزان دبی و مؤلفههای بیلان آبی در هر نقطه حوضه و در نهایت خروجی آن را شبیهسازی و محاسبه مینماید. در این مطالعه ضمن اجرا و واسنجی مدل، جریان رودخانه شبیهسازی شده و مقادیر بیلان آبی 5 ساله - 1383-1388 - با گام زمانی روزانه در حوزه آبخیز نوژیان شبیهسازی شد.
شکل -2نقشه طبقات ارتفاعی حوزه نوژیان شکل -3نقشه کاربری اراضی حوزه نوژیان شکل -4نقشه بافت خاک حوزه نوژیان
-3-2 بیلان آب
باران اصلیترین ورودی قسمت هیدرولوژیکی مدل WetSpa است. سیستم هیدرولوژیکی حوزه مرکباند از لایه تاج پوشش، زون ریشه، لایه سطح خاک، و زون اشباع - شکل . - 5 مدل بر اساس شبکه سلولی طراحی گردیده و در هر شبکه سلولی با توجه به میزان بارش، دما و تبخیر و تعرق، فرآیندهای هیدرولوژیک ذخیره برگابی، ذخیره چالابی، رواناب سطحی، نفوذ-پذیری، تبخیر و تعرق، ذوب برف، نفوذ عمقی، جریان زیرسطحی و جریان آب زیرزمینی را شبیهسازی میکند.
شکل -5 اجزای سیستم هیدرولوژیک حوزه در مدل - Liu, 2004 - WetSpa
در شبیهسازی طولانی مدت از تغییرات ذخیره برگابی، چالابی و آبراهه چشمپوشی میشود.
