بخشی از مقاله
چکیده
اکثر سیستم هاي هیدولوژیکی بسیار پیچیده اند و نمی توان به طور کامل آنها را شناخت در این میان مدل IHACRES یکی از مدل هاي ساده با داده هاي ورودي کم براي تخمین دبی حوزه هاي آبخیز است. در این تحقیق شبیه سازي دبی روزانه جریان با استفاده از مدل IHACRES و ارزیابی کارایی آن در حوضه دینور استان کرمانشاه انجام شد.
داده هاي روزانه بارش - میلیمتر - ، دما - درجه سانتیگراد - و جریان - متر مکعب بر ثانیه - در فاصله سال هاي 1987-2010 براي تحلیل مورد استفاده قرار گرفت و کالیبره و ارزیابی گشت. نتایج تحقیق حاکی از عدم وجود تاخیر بین بارش و جریان در حوضه بوده و همچنین بر اساس مقادیر R2، RMSE و Bias این مدل جریان رودخانه را با دقت خوبی شبیه سازي نموده است، هرچند که در شبیه سازي مقادیر حدي جریان - دبی هاي حداقل و حداکثر روزانه - ضعف عملکرد داشته است.
-1 مقدمه
کارشناسان همواره در پی آن بوده اند تا بتوانند روابطی بین مقادیر بارندگی و روانابحاصل از آنرا در حوضه هاي آبریز و در شرایط مختلف اقلیمی، زمانی ومکانی بیابند. مدل هاي بارش-رواناب ابزاري مناسب براي شبیهسازي هیدرولوژي حوضه آبریز می باشد، این مدل ها توانایی شبیهسازيفرآیندهاي داخلحوزهرا دارا هستند و ابزاري جهت تعیین رواناب و مطالعه فرآیندهاي هیدرولوژیکی هستند.
مدل سازي بارش رواناب شامل شبیهسازيفرآیند تبدیل بارش به رواناب است. در حالت کلی هر مدل هیدرولوژیکی داراي دو مولفه اصلی است که در مولفه اول سهم بارش در تشکیل آب نمود جریان تعریف شده و در مولفه دوم توزیع زمانی رواناب براي تعیین شکل آب نمودمشخصمی شود. بنابراین فرآیند هاي بارش-روانابرامی توان شامل شبیهسازي باران - برف - ، نفوذ و تلفات باران درسطح حوضه و در نهایت روند و حرکت آب مازاد در سطح حوضه دانستکهسهفرآیند اول مربوط به مولفه اول وفرآیند آخر مربوط به مولفه دوم است .[1]
روش هاي نوین در مدلسازي و نرم افزار هاي موجود موجب افزایشسرعت وکاهش زمان اجراي محاسبات گردیده است، پژوهش ها و مطالعات مرتبط بهمسایل هیدرولوژي به صورتچشمگیري گسترش یافته است، بطوريکه تا به امروز مدل هاي بارش رواناب فراوانی با قابلیت ها و پیچیدگی هاي متفاوت جهت پیش بینی سیلاب ساخته و بکار برده شده اند. مدل IHACRES یک مدل بارش – رواناب پیوسته و نیمه مفهومی است که به علت نیاز به داده هاي اندك، بدون صرف هزینه زیاد، کاربردهاي بسیار فراوانی در بسیاري از حوضه هاي بزرگی باشرایط اقلیمی گوناگون و در رودخانه هاي دایمی و غیر دایمی دارد .[2]
آشفته و مساح بوانی، در تحقیقی جهت بررسی تغییرات شدت، مدت و فراوانی سیلاب در دوره هاي آتی نسبت به دوره پایه در حوضه رودخانه آیدوغموش، از مدل بارش-رواناب IHACRES براي شبیه سازي متغیرهاي اقلیمی در دوره هاي آتی نسبت به دوره پایه استفاده کردند. بررسی نتایج مربوط به محدوده تغییرات شدت سیلاب در دوره آتی نسبت به دوره پایه نشان داد که هر دو وضعیت افزایش و کاهش سیلاب براي حوضه قابل انتظار است .[3]
روحانی و همکاران، در بررسی قابلیت مدل نیمه مفهومی - IHACRES - در شبیه سازي بارندگی-رواناب حوزه آبخیز کوهستانی و جنگلی - زیرحوضه وطنا واقع در حوضه آبخیز گرگانرود - اقدام به شبیه سازي سري هاي زمانی پیوسته دبی گردید و بعد از واسنجی اولیه مدل مقایسه گرافیکی نشان دهنده عدم موفقیت مدل در شبیه سازي رواناب می باشد. نتایج مقایسه شاخص هاي آماري هم نشان از ضعف نتایج خروجی مدل در شبیه سازي رواناب در دوره حوضه مورد مطالعه با ضریب تعیین 0/234 و 0/197 به ترتیب در دوره واسنجی و اعتبار سنجی بوده است .[4]
آشفته و مساح بوانی، در بررسی تاثیر تغییر اقلیم بر دبی هاي حداکثر در آذربایجان شرقی، از مدل IHACRESدر بخش شبیه سازي جریان استفاده نمودند و نتایج مدل را براي دوره هاي واسنجی و اعتبارسنجی، به ترتیب با مقادیر ضریب همبستگی %79 و 70% قابل قبول ارزیابی نمودند .[5] رحیمی نسب و همکاران، در بررسی قابلیت نیمه مفهومی - IHACRES - در شبیه سازي بارش-رواناب حوزه آبخیز کوهستانی، شهري، دشتی به شبیه سازي جریان حوضه آبخیز زیارت واقع در استان گلستان پرداختند و به این نتیجه رسیدند که نتایج مدل بر اساس روش آزمون t جفتی میزان اختلاف بین مقادیر جریان مشاهده اي و شبیه سازي شده در مقیاس روزانه معنی دار نمی باشد .[6]
خیرفام و همکاران، به شبیه سازي متوسط دبی روزانه جریان با استفاده از مدل IHACRES و ارزیابی کارایی آن در هفت زیر حوضه رودخانه گرگان رود استان گلستان پرداختند. نتایج شبیه سازي نشان داد که در اکثر ایستگاه ها و در هر دو دوره واسنجی و اعتبار سنجی، مقادیر برآوردي مدل خصوصا در مقادیر دبی اوج کمتر از مقادیر مشاهداتی بود. در مجموع نتایج مدل IHACRES در تعدادي از زیر حوضه هاي مورد مطالعه با ضریب تعیین و کارایی حداکثر به ترتیب 0/67 و 0/70 نسبتا قابل قبول ارزیابی گردید .[7]
ویز و همکاران، با استفاده از چهار مدل بارش -رواناب SMARG ، SACRAMENTO، SIMHYD و IHACRES تاثیرات تغییرات اقلیمی روي واکنشهاي هیدرولوژیکی61 حوزه جنوب شرق استرالیا را مورد بررسی قرار دادند و نتیجه گرفتند که نتایج تخمینی مدل IHACRES مطابقت بیشتري با داده هاي مشاهداتی داشت .[8]
مکینتر و القریشی، با هدف محاسبه دبی اوج و حجم جریان خروجی ازحوزه وادي آهین1در کشور عمان با مساحت، 734 کیلومتر مربع از مدل IHACRES ، KINEROS2 و رگرسیون استفاده و برتري مدل IHACRES نسبت به نتایج مدل دیگر را تایید نمودند .[9]کارلا کارکانو و همکاران، طی تحقیقی جهت مدل سازي جریان روزانه در مناطق شمالی ایتالیا دو مدل IHACRES و شبکه عصبی مصنوعی را مورد استفاده قرار دادند، نتایج آنها نشان داد که وقتی داده هاي ورودي مناسب در دسترس است عملکرد مدل هاي ساده مانند مدل IHACRES نسبت به یک مدل پیچیده بهتر است .[10]
کروك و جیکمن، نیز قابلیت اجراي نسخه توسعه یافته مدل IHACRE را براي چهار حوضه آبخیز یکروزه در استرالیا با دامنه مساحتی از 181 کیلومتر مربع تا 2540 کیلومتر مربع نمایش دادند. به طور کلی بر حسب معیار ضریب تشخیص کالیبراسیون مدل - - D عملکرد مدل مناسب نشان داده شد، هر چند عملکرد ضعیفمخصوصاً در سال هاي خشک مشاهده گردید.[11] در این تحقیق با استفاده از مدل نیمه مفهومی-یکپارچه IHACRES و بهره گیري از سه ورودي دماي روزانه، بارش روزانه و رواناب روزانه مدل سازي بارش-رواناب براي حوضه ي آبخیز دینور مورد بررسی قرار گرفت.
-2 مواد و روشها
-2-1 منطقه مورد مطالعه
حوضه آبریز دینور واقع در شمال شرق استان کرمانشاه و یکی از زیر حوضه هاي اصلی رودخانه گاماسیابمی-باشد محدوده مطالعاتی بین طول جغرافیایی690300m – 762100m شرقی و عرض جغرافیایی m – 3861921m 3808433 شمالی - در مقیاس - UTM قرار دارد. حداکثر ارتفاع حوضه 3322/5 متر و حداقل ارتفاع آن 1260/92 متر است. وسعت حوضه مورد مطالعه برابر 2163 کیلومتر مربع تا محل خروجی یعنی ایستگاه هیدرومتري حیدرآباد می باشد. ایستگاه هیدرومتري حیدرآباد حدودا در فاصله 5 کیلومتري شهرستان بیستون و در نزدیکی روستاي حیدرآباد واقع شده است. شکل 1 موقعیت منطقه مورد مطالعه را نمایش می دهد.
-2-2 داده هاي مورد استفاده
در این تحقیق از داده هاي12 ایستگاه هواشناسی و یک ایستگاه هیدرومتري - حیدر آباد - استفاده شد، وداده هاي اندازه گیري شده دماي روزانه - درجه سانتیگراد - و بارندگی روزانه - میلیمتر - ایستگاه ها به همراه داده هاي دبی روزانه - متر مکعب بر ثانیه - ایستگاه هیدرومتري حیدر آباد واقع در انتهاي حوضه از سال 1987-2010 تهیه شد.
