بخشی از مقاله
چکیده
یکی از موضوعات مهم در مطالعات هیدرولوژیکی حوضه های کوهستانی برفگیر، تعیین جریان ناشی از ذوب برف نسبت به کل جریان رودخانه است. رواناب ناشی از ذوب برف در رودخانه با بکارگیری مدلهای شبیه ساز جریان رودخانه و میزان مساحت پوشیده از برف در حوضه امکان پذیر است. مدل رواناب ذوب برف - SRM - به طور گسترده در شبیه سازی و پیش بینی جریان رودخانه در حوضه های کوهستانی برفگیر در سراسر جهان مورد استفاده قرار می گیرد. مزیت مدل SRM در آن است که به داده های زیادی نیاز نداشته و در حوزه های برفگیر و فاقد داده های زمینی و آمار برفسنجی و با اطلاع از مساحت پوشیده از برف که از اطلاعات ماهواره ای قابل دسترس هستند رواناب حاصل از ذوب برف و باران را با دقت بالایی پیش بینی می کند.
در این مقاله بکارگیری مدل مذکور در شبیه سازی جریان ناشی از ذوب برف در حوزه دوآب صمصامی که یکی از سرشاخه های رودخانه کارون است مورد بررسی قرار گرفت و نتایج آن با دادههای مشاهدهای مقایسه گردید. نتایج نشان داده است که ضریب تعیین بین دادههای مشاهدهای و شبیهسازی شده برابر 0.99 است. ضریب حاصله بیانگر این نکته است که با ترکیب این روش کار و داده های سطح سنجی برف برای این منطقه، مدل اس. آر. ام با درصد اعتماد قابل پذیرشی قادر است جریان حاصل از ذوب برف را شبیه سازی نماید.
مقدمه
قسمت عمده بارندگی در نواحی کوهستانی به شکل بارش جامد یا برف نازل می شود. به دلیل مکانیزم اثر ذخیره ای برف در دمای سرد، هر چه مساحت بخش کوهستانی حوضهها بیشتر باشد سهم جریان ناشی از ذوب برف در مرحله گرم شدن هوا نسبت به کل جریان رودخانه بیشتر خواهد بود. در این قبیل مناطق اطلاع از نسبت جریان ناشی از ذوب برف به کل جریان رودخانه برای کارشناسان منابع آب با اهمیت است. در تحلیل هیدروگراف جریان به مولفه های تشکیل دهنده آن نیاز است. مقادیر دبی ثبت شده در ایستگاههای هیدرومتری، برابر مجموع جریان زیرسطحی و رواناب حاصل از بارش باران و ذوب برف است.
بررسی تغییرات میزان جریان رودخانهها در طول شبانه روز به ویژه در مواقعی که سطح حوضه دارای پوشش برف بوده و شرایط ذوب برف - دمای هوا نیز بالاتر از صفر - نیز فراهم باشد حاکی از افزایش تدریجی دبی رودخانه در ابتدای روز و کاهش آن در ساعات پایانی شب میباشد.[4] در صورت دسترسی به هیدروگراف جریان آب یک رودخانه و کسر جریان دبی زیرسطحی از جریان کل، میتوان حجم رواناب ناشی از ذوب برف آن را تعیین نمود. در حال حاضر اکثر رودخانههای کوهستانی به ویژه رودخانه های دوردست فاقد ایستگاه هیدرومتری و تجهیزات آبسنجی هستند.
نصب تجهیزات هیدرومتری برای همه رودخانه ها از نظرعملاً مقدور نیست چرا که هزینه های احداث ایستگاه هیدرومتری، نصب تجهیزات مربوطه، دیده بانی و آمار برداری به موقع بسیار زیاد است و تامین اعتبار برای مدیریت و بهرهبرداری از آنها را با مشکل مواجه خواهد ساخت. در این شرایط کاربرد مدلهای ریاضی برای شبیه سازی جریان در رودخانهها تا حد زیادی مفید است. مدلهای ریاضی روابط ساده شده ای از کل سیستم میباشند که بیانگر واقعیتهای موجود در آن سیستم هستند.
استفاده از مدلهای مختلف، زمینه را برای تعمیم اطلاعات و پیشبینی آینده فراهم می کند و بهطور کلی هدف نهایی استفاده از مدلها تصمیمگیری صحیح و دقیق راجع به مسائل هیدرولوژیکی است - بی ون، . - 2001 به دلیل ساده سازی ساختاری مدلها، کاربرد هر مدل مستلزم بررسی کارآیی و میزان دقت آن برای هدف و منطقه ای خاص میباشد. با بررسی و مقایسه نتایج و کارآیی یک مدل با اطلاعات حوضههای دارای آمار و در صورتی که رضایتمندی از دقت و کفایت کارآیی مدل حاصل گردد، کاربرد آن برای حوضههای فاقد آمار با شرایط و یژگیهای مشابه توصیه میشود.
مدلهای مختلفی جهت تعیین و برآورد رواناب ناشی از ذوب برف ارائه شده است. یکی از مدل های معروف در زمینه هیدرولوژی ذوب برف، مدل اس. آر. ام. - SRM - است. این مدل برپایه روش شاخص دمائی بنا شده و برای پیشبینی جریان آب روزانه در یک حوزه کوهستانی برفگیر شبیهسازی شده و مخصوص مناطقی است که آب حاصل از ذوب برف بخشی اصلی جریان رودخانه را تشکیل میدهد.
مدل مذکور در سال 1975توسط مارتینک برای شبیهسازی و پیشبینی جریان ناشی از ذوب برف در حوضههای کوهستانی کوچک در اروپا ابداع و توسعه داده شد - ملوح، - 1999 و بعدها با امکان بهره گیری از اطلاعات سنجش از دور در تعیین سطح پوشش برف، برای حوزههای بزرگ نیز مورد استفاده قرار گرفت - ملوح و رانگو . - 2008مدل اس. آر. ام در مناطق مختلف مورد آزمایش قرار گرفت. با گذر زمان، اصلاحاتی روی مدل انجام و با فراهم شدن امکان بهکارگیری مدل در حوضههای کوهستانی بزرگتر، بر تعداد کاربران این مدل افزوده شد.
در این مدل از شاخص درجه-روز استفاده میشود. از مهمترین ورودیهای آن طبقات ارتفاعی و درصد پوشش سطحی برف میباشد. این مدل برای آبخیزهای کوچک اروپایی طراحی شده است اما با پیشرفت علم کاربرد تصاویر ماهوارهای و فنون سنجش از دور این مدل در حوضههای بزرگ نیز قابل استفاده است - بیرودیان و جندقی، . - 84 استفاده از مدل اس. آر. ام برای شبیهسازی رواناب حوضه آبخیز زمانی مقدور است که اطلاعات دبی رودخانه، دما و بارندگی یک یا دو ایستگاه در دسترس باشد. حداقل داده های مورد نیاز این مدل عبارتند از: منحنیکاهش سطح پوشش برف، دبی رودخانه، دمای روزانه و بارندگی روزانه است - بیرودیان. - 82
دلیل انتخاب حوضه آبخیز رودخانه دوآب صمصامی جهت انجام این تحقیق، پربارش و برفگیر بودن آن است. حوضه مذکور در استان چهارمحال و بختیاری واقع شده است و میانگین بارش سالانه این حوضه بیش از 900 میلمتر برآورد میشود. بررسی این تحقیق و سایر منابع نشان داده است که سهم بارش برف نسبت به کل بارندگی در این حوضه 0.7است. در این تحقیق برای شناخت بهتر رفتار هیدرولوژیکی برف بر رژیم این رودخانه، رواناب حاصل از ذوب برف در حوضه با استفاده از مدل اس. آر. ام - - SRM شبیه سازی و با دادههای مشاهدهای مورد مقایسه قرار گرفت.
سابقه تحقیق:
بیرودیان و جندقی - - 1384 به منظور تخمین رواناب حاصل از ذوب برف و بررسی دقت مدلهای شبیهسازی در حوزه آبخیز برفگیر زیارت، مدل اس. آر. ام را انتخاب نمودند. آنان اطلاعات ایستگاه هواشناسی، هیدرومتری و پوشش برف در سطح آبخیز در چهار رویداد مختلف در ماه های اسفند و فروردین را به طور مستقیم تهیه و سپس با بکارگیری مدل مزبور، میزان دبی در روزهای مورد نظر به دست آورده و میزان رواناب خالص ناشی از ذوب برف برآورد نمودند.
مقایسه رواناب مشاهدهای بدست آمده از اندازهگیری مستقیم و آبنمود موجود با رواناب برآورد شده از مدل اس. آر. ام، از طریق آزمون t نشان داد که بین ارقام دو روش اختلاف معنیداری وجود نداشته است و نتیجهگیری نمودند که عواملی همانند شرایط فیزیکی حوزه، وجود اطلاعات هواشناسی و هیدرولوژی و دقت اطلاعات اولیه مدل، بسیار حائز اهمیت میباشند.
نجفی ایگدیر و همکاران - 1386 - ، رواناب حاصل از ذوب برف را با استفاده از سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی در حوزه شهرچائی ارومیه، شبیهسازی کردند. در این تحقیق سطح پوشش برف منطقه به عنوان مهمترین متغیر هیدرولوژیکی لازم، با استفاده از تصاویر سنجنده نوآ ماهواره AVHRR محاسبه شد و سپس ازمدلاس. آر. ام برای محاسبه رواناب برف استفاده گردید. در این بررسی، دادهها و پارامترهای مذکور به صورت روزانه و برای سال -1997 1996وارد مدل شدند. برای ارزیابی دقت مدل، مقادیر مشاهداتی و محاسباتی مقایسه شدند که شبیهسازی موفق و قابل قبولی را نشان داد که در آن ضریب تعیین برابر 0.81 و تفاضل حجمی برابر 2.75 میباشد.
