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 ۴ ایستگاه (خلیان، خرجگیل، گاوخس، ناو)، طی سال‌های آبی ۱۳۹۰- ۱۳۸۵ استفاده شده. به‌این ترتیب که ۳۶ ماه از مهر ۱۳۸۵ برای کالیبراسیون مدل و ۳۶ ماه از مهر ۱۳۸۸ تا شهریور ۱۳۹۱ 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 ۶۳/۰ و ۶۱/۰ 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.

مدل‌سازی فرایند بارش- رواناب و پیش‌بینی دبی رودخانه یک اقدام مهم در مدیریت و مهار سیلاب‌ها، طراحی سازه‌های آبی در حوزه‌های آبخیز و مدیریت خشکسالی است. هدف این تحقیق شبیه‌سازی جریان روزانه در حوزه آبخیز کسیلیان با مدل WetSpa و شبکه عصبی- فازی تطبیقی است. WetSpa یک مدل پیوسته هیدرولوژیک- فیزیکی است که قابلیت پیش‌بینی سیلاب در مقیاس حوزه آبخیز با گام‌های زمانی مختلف را داراست و شبکه عصبی- فازی تطبیقی هم جزء مدل‌های جعبه سیاه می‌باشند که امروزه مورد توجه زیادی قرار گرفته است. در این تحقیق از آمار باران، تبخیر و دمای ایستگاه هواشناسی سنگده و آمار دبی ایستگاه ولیک‌بن طی سال‌های ۱۳۸۲ تا ۱۳۸۸ استفاده شد. نتایج شبیه‌سازی با مدلWetSpa  نشان داد که این مدل به‌خوبی توانسته جریان پایه رودخانه را با معیار ناش ساتکلیف ۶۴/۰ در مرحله آزمون شبیه‌سازی نماید ولی در شبیه‌سازی جریان‌های سیلابی با خطا همراه است که دلیل آن را می‌توان به کوچک بودن آبخیز و کوتاه بودن زمان پیمایش اشاره کرد. همچنین این مدل به‌خوبی توانسته بیلان آب حوزه آبخیز کسیلیان را شبیه‌سازی کند. آنالیز حساسیت پارامترهای مدل نشان داد که ضریب افت آب زیرزمینی از بیشترین حساسیت و ضریب روز درجه بارش از کمترین حساسیت برخوردار است. همچنین شبکه عصبی- فازی تطبیقی با ورودی باران با یک روز تأخیر و تبخیر با یک روز تأخیر با معیار ناش ساتکلیف ۸۰/۰ در دوره آزمون پاسخ‌های قابل قبول‌تری نسبت به مدل WetSpa با معیار ناش ساتکلیف ۲۴/۰ داشت.

با توجه به آشکار شدن تغییرات اقلیمی در اکثر مناطق دنیا و اثر آن بر بخش‌های مختلف چرخه آب، آگاهی از وضعیت منابع آب به‌منظور مدیریت صحیح منابع و برنامه‌ریزی برای آینده ضروری است. از اینرو مطالعات زیادی در مناطق مختلف با هدف تحلیل اثرات تغییر اقلیم بر فرآیندهای هیدرولوژیک در دوره‌های آتی انجام شده است. در مطالعه حاضر به بررسی اثرات تغییر اقلیم بر رواناب سطحی در حوضه آبخیز بازفت پرداخته شده است. حوضه آبخیز بازفت که در شمال غرب استان چهارمحال و بختیاری واقع شده، به‌دلیل وضعیت خاص توپوگرافیکی و موقعیت جغرافیایی خود سهم قابل توجهی در تولید منابع آب منطقه دارد. در این مطالعه از مدل اقلیمی سه HadCM و سناریوهای انتشار ۲A و ۲B جهت ارزیابی عدم قطعیت موجود در پیش‌بینی تغییر اقلیم استفاده شده است. بدین‌منظور، مدل آماری SDSM برای ریز مقیاس کردن داده‌های بزرگ مقیاس بارش و دما و مدل هیدرولوژیک WetSpa برای شبیه‌سازی رواناب مورد استفاده قرار گرفته است. پس از واسنجی مدل هیدرولوژیک، داده‌های ریز مقیاس شده بارش و دما در دوره‌های آینده نزدیک (۲۰۵۰ – ۲۰۲۰) و آینده دور (۲۱۰۰- ۲۰۷۰) به مدل WetSpa معرفی و رواناب برای دوره‌های مذکور شبیه‌سازی گردید. نتایج این مطالعه بیانگر عملکرد مناسب مدل SDSM در ریز مقیاس‌سازی داده‌های اقلیمی به‌ویژه دمای حداقل و حداکثر می‌باشد. ارزیابی کارایی مدل WetSpa نیز حاکی از عملکرد مناسب این مدل برای شبیه‌سازی رواناب در حوضه بازفت است، به‌طوری‌که ضریب ناش- ساتکلیف طی واسنجی و صحت‌سنجی به‌ترتیب برابر ۶۳/۰ و ۶۵/۰ حاصل شده است. همچنین، بررسی میزان رواناب پیش‌بینی شده در دوره‌های آتی نشان‌دهنده افزایش رواناب سالانه در حوضه آبخیز بازفت تحت هر دو سناریوی ۲ A و ۲B است.