علوم آب و خاک

بدون تحلیل دقیق داده‌های بارش-رواناب مشاهده‌ای، مدیریت جامع حوزه‌های آبخیز جهت پیش‌بینی وقوع سیلاب و کاهش خطرات ناشی از آن موجب هدر رفت سرمایه و عدم ایجاد توسعه پایدار خواهد شد. کاربردی‌ترین مدل جهت شبیه‌سازی فرآیند بارش-رواناب، مدل آبنمود واحد می‌باشد که با توجه به نقص کمی و کیفی آمار ایستگاه‌های هیدرومتری، ضرورت استفاده از روش‌های مصنوعی تهیه آن و به‌ویژه آبنمود واحد لحظه‌ای به‌دلیل حذف محدودیت‌های بارش مشهود می‌باشد. با‌‌توجه به عدم وجود مطالعه در مورد تعیین کارایی مدل‌های آبنمود واحد لحظه‌ای تبدیل لاپلاس و H2U-Nash در کشور ایران، پژوهش حاضر در حوزه آبخیز جونقان از زیر حوزه‌های کارون شمالی انجام شد. مدل تبدیل لاپلاس با استفاده از باران مؤثر و زمان تأخیر و مدل H2U-Nash به کمک گشتاورهای اول و دوم باران مؤثر و رواناب مستقیم اجرا گردید. میانگین مطلق خطای نسبی سیلاب مستخرج از مدل‌های H2U-Nash و تبدیل لاپلاس به‌ترتیب برابر 25/0 و 42/0 به‌دست آمد که مقایسه ظاهری و ضریب کارایی Nash-Sutcliffe نیز اولویت مدل H2U-Nash نسبت به ‌مدل تبدیل لاپلاس را تأیید می‌کنند. قابل توجه است که هر دو مدل به‌ترتیب زمان پایه، زمان تا اوج، حجم و دبی اوج آبنمودهای مشاهده‌ای را با دقت بیشتری شبیه‌سازی نمودند.

مدل‌سازی فرآیند بارش- رواناب و پیش‌بینی دبی رودخانه یک اقدام مهم در مدیریت و مهار سیلاب ها، طراحی سازه‌های آبی در حوزه‌های آبخیز و مدیریت خشک‌سالی است. هدف این پژوهش شبیه‌سازی جریان روزانه در حوزه آبخیز ناورود با مدلWetSpa  است. WetSpa یک مدل هیدرولوژیکی- فیزیکی است که قابلیت پیش‌بینی سیلاب در مقیاس حوزه آبخیز با گام های زمانی مختلف را دارد. مدل از لایه های توپوگرافی، کاربری اراضی و بافت خاک و همچنین آمار هواشناسی برای پیش‌بینی هیدروگراف‌های سیل استفاده می‌کند. در این پژوهش از آمار 4 ایستگاه (خلیان، خرجگیل، گاوخس، ناو)، طی سال‌های آبی 1390- 1385 استفاده شده. به‌این ترتیب که 36 ماه از مهر 1385 برای کالیبراسیون مدل و 36 ماه از مهر 1388 تا شهریور 1391 برای آزمون مدل انتخاب شد. نتایج شبیه‌سازی با مدل WetSpa نشان داد که این مدل، جریان روزانه رودخانه را در دوره واسنجی و ارزیابی به‌ترتیب با معیار جمعی 63/0 و 61/0 شبیه‌سازی می‌کند. با توجه به‌این نتیجه می‌توان بیان نمود که مدل مورد استفاده، برآورد نسبتاً خوبی از دبی اوج و حجم جریان در هر دو دوره داشته است. همچنین این مدل به‌خوبی توانست بیلان آب حوزه آبخیزه ناورود را شبیه‌سازی کند.

رواناب سطحی یکی از دلایل اصلی در فرسایش و کاهش حاصلخیزی خاک، رسوب‌گذاری در مخازن و کاهش کیفیت آب رودخانه است. بنابراین، پیش‌بینی دقیق پاسخ حوضه به رویداد‌های بارش، بسیار مهم است. مدل‌های هیدرولوژیک، نمایش ساده شده‌ای از سامانه واقعی آبخیز هستند، که به مطالعه درباره عملکرد حوضه در واکنش به ورودی‌های گوناگون و فهم بهتر فرآیندهای هییدرولوژی کمک می‌کنند. با توجه به تنوع مدل‌های بارش- رواناب، انتخاب یک مدل مناسب برای حوضه به‌منظور برنامه‌ریزی و مدیریت منابع آب حائز اهمیت است و در این راستا قابلیت‌ها ومحدودیت‌های مدل‌ها می‌تواند در انتخاب آنها اثر‌گذار باشد. لذا در این پژوهش، کارایی مدل IHACRES در شبیه‌سازی روزانه رواناب حوضه ناورود با استفاده از معیارهای ارزیابی ناش- ساتکلیف و میانگین خطای کل(Bias) مورد بررسی قرار گرفت. در تحقیق حاضر از آمار بارش، دما و دبی با گام زمانی روزانه و با بهره‌گیری از داده‌های موجود در ایستگاه‌های خلیان وخرجگیل طی سال‌های آبی 1390- 1385 استفاده شده است. به‌این‌ترتیب که 36 ماه از مهر 1385 برای کالیبراسیون مدل و 36 ماه از مهر 1388 تا شهریور 1391 برای آزمون مدل انتخاب شد. در نهایت نتایج نشان داد که میزان نمایه ناش ساتکلیف و میانگین خطای کل در دوره واسنجی به‌ترتیب 57/. و 53/8 و در مرحله آزمون 48/. و 9/14 است. بنابر نتایج حاصل، مدل مورد استفاده نشان داد دارای دقت قابل قبولی در شبیه‌سازی جریان حوضه مورد مطالعه است.