علوم آب و خاک

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.

کمبود بارندگی و همچنین نزول بارش‌هایی با شدت نسبتاً زیاد در مدت کوتاه از ویژگی‌های مناطق خشک دنیا ازجمله ایران است که به وقوع سیلاب‌های عظیم و مخرب که هرساله موجب بروز خسارات جانی و مالی فراوان می‌باشد، منجر می‌گردد. مشکل کمبود آب در مناطق خشک و نیمه‌خشک دنیا باعث شکننده شدن شرایط زیستی در این مناطق شده است. باتوجه به کاهش مداوم میزان سرانه آب و اهمیت تأمین غذایی افراد جامعه، ضروری است که آب‌های سطحی به‌کمک روش‌هایی از جمله سد سازی و یا روش‌های تغذیه مصنوعی مهار گردند. در این تحقیق، هفت عامل شیب، نفوذپذیری سطحی، قابلیت انتقال آب در آبرفت، کیفیت آبرفت، کاربری اراضی، حجم رواناب و ضخامت لایه هوادار به‌عنوان عوامل مؤثر در مکان‌یابی مناطق مستعد پخش سیلاب و تغذیه مصنوعی جنوب دشت کاشان درنظر گرفته شدند. پس از تهیه لایه‌های رقومی موردنظر، با استفاده از مدل تحلیل سلسله مراتبی فازی وزن هرکدام از معیارها تعیین گردید. در نهایت نقشه‌های وزندار حاصل و با یکدیگر ادغام و نتایج آن نشان داد که پارامتر کاربری اراضی با وزنی معادل 22% بیشترین وزن را به خود اختصاص داده‌ و به‌عنوان اولویت‌های اول در مکان‌یابی پخش سیلاب مطرح گردید. پارامترهای حجم رواناب، نفوذپذیری، شیب، عمق لایه هوادار، ضریب انتقال و کیفیت آبرفت به‌ترتیب اولویت های دوم تا هفتم را به خود اختصاص دادند.