بخشی از مقاله
چکیده
امروزه استفاده از مدلها به منظور درک بهتر فرآیندهای هیدرولوژیکی در حوضه آبخیز بسیار گسترش یافته است. 1APEXیکی از مدلهای الحاقی تحت نرمافزار 2GIS است که پس از آمادهسازی اطلاعات ورودی مورد نیاز میتواند میزان روناب را در حوضه آبخیز به صورت سالانه برای آینده پیشبینی نمود. بیشترین میزان رواناب سالانه در حوضه گرگانرود استان گلستان 77 میلیمتر در سال با کاربری کشاورزی دیم بر آورد شد. همچنین این مطالعه در مدل 3SWAT نیز انجام شد و نتایج مشابهی استنتاج گردید. بر اساس ضریب نشساتکلیف4 برای دوره واسنجی سه ایستگاه تمر، حاجی قوشان و بصیرآباد به ترتیب 0/53، 0/61، 0/70 و برای اعتبارسنجی 0/59، 0/60، 0/71 بدست آمد که نشان می دهد مدل اطلاعات مفیدی جهت مدیریت و برنامه ریزی اراضی فراهم می کند.
کلمات کلیدی: مدلهای هیدرولوژیکی، حوضه آبخیز، رواناب، APEX
مقدمه
اهمیت آب و خاک در زندگی بشر و نقش آن در شکلگیری اجتماعات و رشد تمدن بشری بر کسی پوشیده نیست. رواناب ناشی از بارندگی در حوضههای آبخیز علاوه بر خسارتهای مالی و جانی ناشی از سیل، از بین رفتن خاک حاصلخیز شده و در نهایت رسوبگذاری در سدها را به دنبال دارد. - رفاهی، 1. - 1385مدل عبارت است از تعریف سادهای از واقعیت. یک مدل به اندازه کافی پیچیده و حاوی پارامترهایی است که نشانگر محیط دینامیک باشد - کیانی، . - 1385 مدلها میتوانند به شناخت مناطقی با پتانسیل بالا برای افزایش نگهداشت آب و پیشبینیتغییرات آینده در اثر تغییر اقلیم، تغییر کاربری زمینها و کارهای مدیریتی کمک کند - میشرا و سینگ، .1 - 2011مدلسازی بارش رواناب برای حوضههای متوسط تا بزرگ بدلیل عدم درک کامل از سیستم هیدرولوژیکی و رفتارتصادفی فرآیندهای هیدرولوژیکی و متغیرها پیچیده میباشد - بون، . - 2000
استفاده از GIS در مدلسازی هیدرولوژیکی، همچنین آنالیز یک مقدار وسیع از اطلاعات مکانی و فیزیکی برای محاسبه تغییر پذیری مکانیپارامتر های مدل و فرآیند ها را در دقت تفضیلی، امکانپذیر می کند - لیو2، . - 2004 مدل APEX نسبت به مدل3EPIC دارای پارامترهای اضافه هیدرولوژیکی و فرسایشی مانند جریان یابی آب، موقعیت جریان، خروجیهای حوضه، شبیهسازی جریان آب در مزرعه و حوضه آبخیز میباشد - گاسمن4 و همکاران، . - 2009 از مدل APEX به طور وسیعی در مناطق مختلف ایالت متحده آمریکا تحت مدیریتهای مختلف کشاورزی جهت شبیه سازی چرخههیدرولوژیکی، فرسایش خاک، تولید گیاه، و تاثیر مدیریت کشاورزی در هدرروی عناصر غذایی استفاده شده است - فورد5 و همکاران، 2015 رمایرزاویرا6 و همکاران، 2012 و چانگ7 و همکاران، 2. - 1999
مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه:حوضه آبخیز گرگانرود با مساحت 11339 کیلومتر مربع یکی از حوضههای شمال شرق کشور بوده که بخش وسیعی از آن در استان گلستان واقع میباشد.. حداکثر ارتفاع حوضه گرگانرود 2699 متر و حداقل ارتفاع آن -12 متر از سطح دریا میباشد. طول رودخانه اصلی که در دشت گنبد و گرگان جریان دارد 333 کیلومترمیباشد. این حوضه در محدوده طول جغرافیایی 54 10' تا 56 26' و عرض جغرافیایی 36 25' تا 38 15' محصور گردیده است - محمدی استاد کلایه، . - 1381برای اهداف مدلسازی، APEX یک حوضه آبخیز را به چندین زیرحوضه تقسیم میکند.
بخشهایی که شامل مشخصات خاک، مدیریت و کاربری اراضی منحصر به فرد هستند با هم طبقهبندی شده و به عنوان یک واحدهیدرولوژیک - 8 - HRU تعریف میشوند - نیچ9 و همکاران، . - 2009 مدل APEX از معادله بیلان آبی به منظور شبیه سازی چرخه هیدرولوژیکی استفاده مینماید ورودیهای مدل: دادههای مربوط به اقلیم، بارش روزانه، بارش ماهانه، درجه حرارت حداقل، درجه حرارت حداکثر روزانه و ماهانه، میزان بارش برف، تشعشع خورشیدی، میزان رطوبت نسبی، فشار بخار، میزان ساعت تابش خورشیدی، سرعت باد و مقدار تبخیر و تعرق. این اطلاعات باید به صورت ورودی به مدل معرفی شود.
اجرای مدل
جهت تهیه فایل ورودی اقلیم، دادههای هواشناسی بارش روزانه، دمای حداقل و حداکثر روزانه از مرکزتحقیقات هواشناسی اخد گردید و اطلاعات 31 سال 37 ایستگاه بارش و 16 ایستگاه دما استفاده شد .مدل جهت کالیبراسیون و مقایسه دادههای شبیهسازی شده با واقعیت در نرمافزار APEX-CUP نیازمنداطلاعات ایستگاههای هیدرومتری میباشد.پس از جمع آوری دادهها ، آمار بدست آمده مورد بررسی قرار گرفت تاایستگاههای دارای نقص اطلاعات کمتر انتخاب شوند و سپس میانگین ماهانه میلادی آن محاسبه شد. در این مطالعه از دادههای 3 ایستگاه هیدرومتری تمر ، حاجی قوشان و بصیر آباد با اطلاعات تقریبا کامل استفاده شد.
نقشه رقومی ارتفاع:1 DEM 3 برگرفته از ماهواره SRTM با دقت 90 متر2 از سازمان نقشهبرداری کشور اخذ ومنطقه تحقیق تفکیک گردید. گودی و چالههای نقشه DEM توسط نرافزار Arc Hydro تصحیح گردید تا خطوط شبکه جریان توسط مدل صحیح ترسیم گردد.نقشه خاکشناسی:نقشه خاک پایه از جدیدترین نقشهای که توسط طرح آمایش استان گلستان - 1390 - تهیه گردیده،
سپس با اطلاعات اندازهگیری شده فاکتورهای جزئی تر تکمیل و تصحیح گردید - شهریاری و همکاران، . - 1390نقشه کاربری اراضی : با استفاده از تصاویر ماهواره لندست مربوط به سال 1391، مطالعات میدانی و Google - earthاداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان گلستان، شرکت مهندسی مشاور کاوش پی مشهد، . - 1391اطلاعات مربوط به سدهای حوضه گرگانرود: در این بخش مدل به اطلاعات مربوط به طول و عرض جغرافیاییسدها و همچنین دادههای دبی روزانه خروجی از سدها نیاز دارد.
نتایج و بحث
با توجه به پایه هیدرولوژیکی مدل ، ابتدا مدل برای دادههای رواناب برای یک دوره 18 ساله - 2002-1984 - باتوجه به دادههای موجود و ماهانه جریان، واسنجی و سپس اعتبارسنجی شد نتیجه این مرحله نشان میدهد که مدل قادر به شبیهسازی رخدادهای آینده ایستگاه هیدرومتری میباشد.
