بخشی از مقاله
چکیده
شناخت ظرفیتهای آبی استان زنجان و تقاضا برای آب از مولفه های اصلی تصمیم گیری برای مدیریت منابع، آبخیزها و پدیده-هایی نظیر خشک سالی به شمار می رود. در فضای مدیریت منابع آبهای سطحی و ریسک خشک سالی کشور، همچنان فقدان یک سامانه که تصمیم گیران را در اتخاذ تصمیمات درست و به موقع پشتیبانی کند، کاملا مشهود است. برای ایجاد چنین سامانه ای، لازم است اقدامات اساسی در خصوص شناخت موضوع و ظرفیت های داده های کشور مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرند.
در مقاله پیش رو شبیهسازی هیدرولوژیکی با هدف ایجاد بانک اطلاعاتی مشتمل بر پارامترهای فیزیکی حوزه، دست یابی یه بارش و تبخیر و تعرق پتانسیل با استفاده از مدل های AWBM و SFBM انجام شده است که حاکی از کارآیی مناسب هر دو مدل در منطقه مرطوب نیمه مرطوب زنجان می باشد. نتایج حاصل از شبیه سازی مدل AWBM در براورد رواناب سطحی ماهانه حاکی از وجود منابع آبی سطحی بسیار خوبی در منطقه می باشد. حداقل متوسط جریان سطحی 1,83 و حداکثر 12,60 متر مکعب می باشد که بترتیب در ماه های مرداد و فروردین رخ می دهد. بیشترین میزان دبی متوسط مربوط به زیر حوزه شماره 1225 با دبی 54,59 متر مکعب می باشد. این منابع غنی آبهای سطحی استان مدیران منابع آب منطقه را در استحصال جریان سطحی که بخش عمده آن ناشی از باران می باشد، ترغیب می نماید.
مقدمه
شناخت ظرفیت های آبی و تقاضا برای آب از مولفه های اصلی تصمیم گیری برای مدیریت منابع، آبخیزها و پدیدههایی نظیر خشک سالی به شمار می رود. در فضای مدیریت منابع آبهای سطحی و ریسک خشکسالی استان، همچنان فقدان یک سامانه که تصمیم گیران را در اتخاذ تصمیمات درست و به موقع پشتیبانیکند، کاملاً مشهود است. برای ایجاد چنین سامانه ای، لازم است اقدامات اساسی در خصوص شناخت موضوع و ظرفیت های دادههای استان مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرند.
وجود و سهولت دسترسی به اطلاعات مختلف و بهصورت نقشههای رقومی یکی از نیازهای پایه در مطالعات مختلف از جمله آبخیزداری است. به همین منظور، لازم است یک مرز واحد برای تمامی لایه های مختلف اطلاعاتی بهصورت پایه در نظر گرفته شود که در این تحقیق روش تقسیمبندی و کدگذاری تماب مورد استفاده قرار گرفت. روشهای غیرمستقیم متعددی برای شبیه سازی سامانه های طبیعی، برآورد دقیقتر، جامع و انجام محاسبات پیچیده تر با استفاده از رایانه ابداع شده است.
یکی از این روش ها ، مدلسازی یا شبیه سازی هیدرولوژیکی است. مدل نماینده ساده ای از کل سامانه حوضه و به عبارتی نمایانگر بخشی از واقعیتهای موجود در یک سامانه است. مدلهای هیدرولوژی ابزاری مهم در مطالعه بیلان آبی، کیفیت و کمیت رواناب، رسوب، تغییراقلیم و فرآیندهای هیدرولوژیکی حوضه ها، هستند. این مدل ها قادر به شبیه سازی فرآیندهای هیدرولوژیکی سطح زمین به منظور بهبود مدیریت منابع آب هستند. در این راستا 15 مدل هیدرولوژیکی سازگار با نرمافزار ArcGIS مورد ارزیابی قرار گرفت و مزایا و معایب هر یک در جداولی خلاصه شده است.
مدل های شبیه سازی بارش روانآب یکی از روشهای تخمین روانآب و ابزاری مناسب برای مطالعه فرآیندهای هیدرولوژیکی و ارزیابی منابع آبی هستند Lang - و همکاران، - 1999 دو کاربرد مهم مدلهای بارش روانآب، پیش بینی سیلاب و شبیه سازی فرآیندهای هیدرولوژیکی است Holz - ، 2001 و Sharifi، - 1997 در دهه های گذشته، مدل های متعددی به وسیله محققین ارائه شده است. تعداد از مدل های ارائه شده در مناطق مرطوب بیش از مناطق خشک و نیمه خشک بوده است، چون در مناطق خشک فقط داده های ثبت شده سیلاب های فصلی و ناگهانی موجود است Lang - و همکاران، . - 1999 صحت و دقت هر مدل بستگی به مفروضات مدل دارد، لذا امکان تهیه مدل هایی با دقت های متفاوت وجود دارد - افشار، . - 1364
هر مدل بسته به ساده یا پیچیده بودن، نیاز به یکسری داده های ورودی و خروجی برای واسنجی و نیاز به یکسری داده های خروجی مشاهده ای برای بررسی درستی ساختمان مدل دارد - تلوری،. - 1375 هدف مدلهای هیدرولوژیکی ساده سازی برای توضیح پارامترهای اساسی سامانه و به قیمت صرف نظر کردن از جزئیات است - Anderson و Woessner، . - 1985 در این ارتباط، مدل های هیدرولوژیکی براساس تعداد پارامترهایی که برای شبیهسازی مد نظر قرار می دهند نیز می توانند به مدل های ساده و پیچیده ای تبدیل شوند. معمولا براساس نیاز و هدف مطالعات و پژوهش ها باید از این مدل ها استفاده کرد، چون در ارتباط با واسنجی و عدم قطعیت های موجود نتایج تحت تاثیر قرار میگیرد.
Risser و همکاران - 2005 - اعتقاد دارند اگر مقدار تلفات و انتقال آب زیرزمینی درون حوضه کم باشد، جریان پایه را میتوان تقریب مناسبی از تغذیه دانست. جریان پایه مقدار آبی است که از آب زیرزمینی با سایر منابع به رودخانه تخلیه میشود. همچنین، Meyer - - 2005 نیز میزان جریان پایه طولانی مدت را بهعنوان نمایانهای از میزان تغذیه آب زیرزمینی در حوضههای وسیع میداند. در پژوهش های انجام شده بهوسیله Dolezal و - Kvitek - 2004، به جداسازی مؤلفهها ی روانآب مستقیم، جریان زیرزمینی و جریان پایه از جریان رودخانه به منظور برآورد سهم نیترات در هر مؤلفه از کل بار نیترات رودخانه پرداختند.
در حوزه آبخیز کارده، نادر صفت و سعیدیان - - 1389 پژوهش هایی را انجام داد. مطالعات سیلخیزی در حوضه یادشده از طریق تعیین تراوایی و پتانسیل ایجاد روانآب در سازندهای زمینشناسی صورت گرفت. آنها با استفاده از نرمافزار GIS و در مقیاس 1:20000، نقشه زمینشناسی حوضه را تهیه نموده، جنس سنگها، نوع سازندهای زمینشناسی و وسعت آنها را در منطقه مشخص کرده و از روی نقشه زمینشناسی، نقشه تراوایی سازندها را تهیه کردند. در مرحله بعد، پس از تعیین پارامترهای نگهداشت سطحی و میانگین بارندگی سالیانه حوضه، نقشه پتانسیل ایجاد رواناب تهیه شد. در نهایت، با مقایسه نقشه تراوایی سازندها و نقشه پتانسیل ایجاد روانآب، نقشه سیلخیزی تهیه شد. در نتیجه، در این نقشه میزان تراوایی سنگها مشخص شد و سنگها از نظر سیلخیزی الویت بندی شدند.
دبی پایه بخش مهمی از جریان رودخانهها را تشکیل میدهد که آن را میتوان تقریبی از جریان آبهای زیرزمینی قلمداد نمود Holtschlag 1998 - ؛ . - Smakhtin 2001 از سوی دیگر، برخی از پژوهشگران نشان دادند که دبی پایه میتواند برای تخمین میزان متوسط آبهای زیرزمینی نیز به کاررود Hoos 1990 - ؛ Mau و Winter 1997 و Rutledge و . - Daniel 1998 علاوه بر این، دبی پایه در تحلیل بیلان آبی و بررسی پاسخ هیدرولوژی حوزههای آبخیز حائز اهمیت است.
در گذشته تجزیه سری زمانی دبی روزانه به اجزاء آن با استفاده از روشهای دستی - گرافیکی - صورت میگرفت، برای این منظور دادههای دبی جریان در یک نمودار نیمه لگاریتمی - دبی روی محور قائم با مقیاس لگاریتمی و زمان روی محور افقی با مقیاس حسابی معمولی - ترسیم میشد و سپس جداسازی گرافیکی اجزاء جریان بر اساس مشخصه های فروکش متفاوت انجام میگرفت - Boughton،. - 1988 روش گرافیکی دشوار و بسیار زمانبر بوده، علاوه بر این نیازمند تمرین، افزایش مهارت و تجربه بالای مهندس مربوطه بوده است. به همین دلیل با ظهور رایانه و امکان تهیه الگوریتمهای کامپیوتری و به تبع آن افزایش سرعت و دقت در محاسبات، تمایل به استفاده از کامپیوتر برای این منظور بسیار زیاد شد. پژوهشگرانی نظیر - Boughton - 1988 و Rutledge و Daniel - - 1994 روشهایی را به منظور اتوماتیک نمودن فرآیند تفکیک دبی پایه ابداع نمودند.
در پژوهش حاضر، شبیهسازی در حوزه های آبخیز درجه چهار کشور در سطح استان با استفاده از اطلاعات زمین شناسی، فیزیوگرافی، بارندگی، تبخیر و دبی انجام و تحلیل خواهد شد. استخراج پارامترهای فیزیکی مدل، تبدیل اطلاعات نقطه ای بارندگی به اطلاعات منطقه ای با استفاده از روشهای مختلف و معمول، تحلیل اطلاعات تبخیر و محاسبه تبخیر و تعرق پتانسیل و تجمیع اطلاعات در یک بانک اطلاعاتی به منظور شبیهسازی هیدرولوژیکی حوزه های آبخیز درجه چهار و برآورد ظرفیت جریانهای سطحی در این استان از اهداف اصلی این پروژه محسوب می شود.
معرفی منطقه طرح
محل انجام تحقیق در 45 کیلومتر شمال خرم آباد در حوزه هنام از توابع شهرستان الشتر در روستای پرسک اولیا می باشد. منطقه دارای دیم زارهای فراوان و غالب کشت منطقه گندم و به صورت دیم می باشد. متوسط بارندگی محل اجرای طرح 480 میلی لیتر بوده که از نظر زمانی و مکانی توزیع نامناسب دارد. دارای آب هوای نیمه گرم می بوده، و در حد فاصل"48 12 31 تا 48 28 49" طول شرقی و"33 45 8 تا 33 51 50" عرض واقع شده است. مساحت این حوضه برابر 140/16 کیلومتر مربع معادل14016 هکتار میباشد. بلندترین نقطه ارتفاعی با ارتفاع 3560 متر از سطح دریا در شرق حوضه و پایین ترین نقطه با ارتفاع 1480متر در غرب و در بخش خروجی حوضه واقع شده است.
حداکثر و حداقل مطلق هر ماه و میانگین دراز مدت رودخانه هنام را از سال 1366 تا 1384 را با استفاده از داده های متوسط دبی ماهانه جریا و میزان متوسط جریان سالانه 444 لیتر در ثانیه است. حداقل دبی متوسط ماهانه 333 در مهر ماه و حداکثر آن 672 لیتر در ثانیه در ماه اردیبهشت میباشد. برای بررسی خصوصیات دمایی منطقه از ایستگاه هواشناسی الشتر به عنوان تنها ایستگاه سینوپتیک که در داخل حوضه قرار دارد، استفاده شده. این شاخص ها شامل میانگین دما، میانگین حداکثرهای دما، میانگین حداقل های دما، حداکثر مطلق دما و حداقل مطلق دما می باشد.
