دانش رسان |
مرکز علم و دانش کشور مقاله اثرات تغییر کاربری اراضی بر بیلان هیدرولوژیکی حوضه کردان با استفاده از مدل HEC- HMS
در حال بارگذاری
توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد
مقاله اثرات تغییر کاربری اراضی بر بیلان هیدرولوژیکی حوضه کردان با استفاده از مدل HEC- HMS دارای ۲۱ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد مقاله اثرات تغییر کاربری اراضی بر بیلان هیدرولوژیکی حوضه کردان با استفاده از مدل HEC- HMS کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
توجه : در صورت مشاهده بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله اثرات تغییر کاربری اراضی بر بیلان هیدرولوژیکی حوضه کردان با استفاده از مدل HEC- HMS،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد
بخشی از متن مقاله اثرات تغییر کاربری اراضی بر بیلان هیدرولوژیکی حوضه کردان با استفاده از مدل HEC- HMS :
برخی از منابع
آهنی، ح. طالببیدختی، ن. قربانی، ا. خرد، م. ۱۳۷۸،ارزیابی تغییرات کاربری اراضی و تأثیر آن بر میـزان تولیـد
رواناب (مطالعه موردی، حوضه آبخیز تنگ سرخ شیراز)، مجموعـه مقـالات سـومین کنفـرانس مـدیریت منابع آب ایران، دانشگاه تبریز. صص. ۱۳۳-۱۲۵
برخورداری، ج. خسروشاهی، م. ۱۳۸۶،بررسی اثر تغییرات پوشش اراضی و اقلیم بر جریـان رودخانـه (مطالعـه موردی حوزه آبخیز میناب)، مجله پژوهش و سازندگی. شماره ۷۷، صص. .۱۹۹-۱۹۱
تهرانی، ن.۱۳۸۰، بررسی اثر تغییر پوشش گیاهی بر روی تشدید پیامدهای پدیده سیلاب با استفاده از RS و GIS، پایاننامه کارشناسیارشد دانشگاه تهران.
مقدمه
آرایش طبیعی فرآیندهای انتقال آب و رسوب از حوضههای کوهستانی نیمهخشک به سمت پاییندست، متـأثر از دخالتهای انسانی است. مهمترین مداخله انسانی در چنین حوضههایی، تغییرات کاربری اراضی است. نتایج این تغییرات در حوضههای تحتتأثیر شهرسازی، تخریب خطوط تقسیم آب، قطع کردن مسیلهـای زهکشـی طبیعی و افزایش سطوح نفوذناپذیر است. تغییر در مشخصههای رواناب از طریق تغییر الگوی کـاربری اراضـی، برای فهم تأثیرات تغییر کاربری و یا پوشش اراضیروی فرآیندهای هیـدرولوژیکی سـطح زمـین ضـروری اسـت .(Shi & et al, 2007: 31)
تغییر کاربری اراضی و گسترش شهرسازی به سمت حوضههای کوهستانی مجاور شهرها، خطر سـیلاب را
به علت افزایش اوج و حجم دبی بیشتر کرده، زمان رسیدن دبی به اوج را نیز کاهش میدهـد (
Simonovi, 2007: 26; Saghafian et al, 2008: 1052; Liu et al, 2004: 228 Campinas &Tucci, .(2001:114 نواحی ساختهشده بهطور متوسط نود درصد از بارش را به رواناب تبدیل میکنند، درحـالیکـه در
نواحی غیرشهری مثل جنگل، ۲۵ درصد از بارش نگه داشته میشود(.(Shang and Wilson, 2009: 1052 در نتیجهی دستاندازی در محیطهای طبیعی، حضور ساختارهای متعدد و نبود مقـررات مناسـب بـرای
محافظت از این محیطها، شرایط رویداد سیلاب فراهم میشود. تأثیر تغییـرات انسـانسـاخت بـر هیـدرولوژی سطحی میتواند از طریق نسبت دبی سیلاب پس از ایجاد این تغییـرات بـه دبـی سـیلاب پـیش از آنهـا طـی دورهای بازگشت اندازهگیری شود(.(Kibler et al, 2007: 270 ولی با وجود این، تحلیل تأثیرات تغییر کـاربری بر فراوانی سیلاب مسئله ای سخت بهنظر میرسد که این بهخاطر کمبود دادههای سـیلاب و همچنـین فرآینـد توسعه غیرایستا یا پویا بهویژه در نواحی ساختهشده است(.(Suriya&Mudgal, 2011: 210
ارزیابی اثرات تغییرکاربری اراضی روی فرآیندهای سیلاب درزمین پیچیده بهوسیلهیGISو دیدگاه مدلسـازی پژوهشی است که توسط پژوهشگران مختلفی مورد بررسی قرار گرفته است:
گوپتا و همکاران (۱۹۶۳)، با بررسی اثر تغییرات کاربری اراضی در شیب هاینه درصد و بارشهای زمستانه و تابستانه، بر میزان تولید در دهرادون هندوستان به این نتیجه رسـیدند کـه بیشـترین میـزان تولیـد روانـاب مربوطبه بارش های تابستانه و اراضی آیش، سخت و شخم خورده است. سوان ورکمتورن (۱۹۹۴)، اثرات تغییـر کاربری اراضی بالادسـت حوضـه را روی الگـوی سـیلاب در نـواحی پـاییندسـت حوضـه بـا اسـتفاده از مـدل هیدرولوژیکی HEC-HMS و GIS بررسی کرد و به این نتیجه رسید که مـوقعی کـه مسـاحت جنگـل کـاهش پیدا می کند، رواناب حوضه و زیر حوضه بیشتر مـی شـود. بـه ایـن ترتیـب تـأثیر تغییـرات کـاربری اراضـی در بالادست حوضه، در تراز سیل پاییندست حوضه نشان داده شد.
کالدر وهمکاران (۱۹۹۵)، تأثیر تبدیل جنگل های مناطق خشک به اراضی کشاورزی را بر روانـاب حوضـه
اثرات تغییر کاربری اراضی بر بیلان هیدرولوژیکی حوضه کردان ;. ۳
آبخیز دریاچه ملاوی در آفریقا بررسی کردند و به این نتیجه رسیدند که کاهش سیزده درصد جنگلهـا باعـث افزایش رواناب خروجی و افزایش سطح دریاچه شده است.
دهو((۱۹۹۹، اثر تغییرات کاربری اراضی را روی وقوع سیلاب در حوضه را بررسـی کـرد. نتـایج حـاکی از افزایش خطر وقوع سیلاب در اثر تغییر کاربری اراضی طی سی سال آینده است.
فوهر و همکاران (۲۰۰۲)، با استفاده از GIS توزیع مکانی سناریوهای مختلف کاربری اراضـی را مشـخص کرده، سپس به کمک مدل هیدرولوژیکی SWAT- G تأثیر سناریوهای موردنظر را بـر تعـادل آبـی در حوضـه آبخیز مورد مطالعه، پیش بینی کردند و به این نتیجه رسـیدند کـه تغییـر کـاربری اراضـی از جنگـل بـه سـایر کاربری ها موجب افزایش خطر بالقوه سیل می شود. کامارانی و همکاران (۲۰۰۵)،اثر تغییـر کـاربری اراضـی در وقوع سیلاب حوضه رودخانه پو واقع در نزدیکی شهر بلونگا در شمال ایتالیا را بررسـی کـردهانـد، نتـایج تـأثیر شایان توجه تغییر کاربری اراضی را روی هیدروگراف شبیهسازیشده نشان داد. پژوهش های آنان مشخص کرد که تغییر کاربری اراضی برای بارش های با شدت بالا تأثیر زیـادی بـر سـیلاب حوضـه دارد. وانـگ و همکـاران (۲۰۰۸)، با مدلسازی اثر گزینههای مختلف کاربری اراضی در حوضهای در چین به ایـن نتیجـه رسـیدند کـه تبدیل اراضی مرتعی به اراضی جنگلی در حوضه منجربه افزایش میزان رواناب سـالانه و کـاهش آب زیرزمینـی در اثر کاهش نفوذپذیری خاک و کاهش تعرق در حوضه میشود. در جدیدترین پژوهشهای انجامشده مـرتبط با موضوع تغییر کاربری اراضـی روی سـیلاب، ارتبـاط رفتـار سـیلاب و الگـوی ایجـاد و توسـعه شـاخصهـای شهرسازی (کاربری اراضی، جمعیت، شبکه ارتباطی و 😉 در بازههای زمانی مشخص بررسی میشـود. از جملـه این پژوهشها میتوان به “تأثیر تغییرات کاربری اراضی روی سیلاب در حوضه آبخیز تیروسـولام” اشـاره کـرد که سوریا و مادگال در سال ۲۰۱۱ انجام دادهاند. این پژوهش در چهار سناریو انجـام شـده اسـت؛ در ابتـدا بـا استفاده از تکنیک سنجش از دور و روش طبقهبندی، کاربریهای اراضی حوضه مـوردنظر در دو سـال ۱۹۷۶ و ۲۰۰۵ میلادی استخراج شده تا آشکارسازی تغییرات انجام میگیـرد. در سـناریوی دوم، مـدلسـازی بـارش-رواناب با استفاده از مدل HEC-HMSانجام شده و سناریوی سوم شامل تهیه نقشه خطر سیل محـدوده مـورد مطالعه با استفاده از RS و GISاست. درنهایت نقشه پهنهبندی سیل با بهکـارگیری مـدل یـک بعـدی HEC-) (RAS تهیه شده است.
تهرانی((۱۳۸۰، به بررسی اثر تغییر پوشش گیاهی بر تشدید پیامدهای سـیلاب بـا اسـتفاده از GISو RS در حوضه آبخیز مادرسو(دوغ) پرداخت و به این نتیجه رسید که استفاده نابجا از اراضی، تخریب پوشش گیاهی و همچنین بروز رگبارهای موسمی شدید در منطقه می تواند از علل اصـلی افـزایش میـزان روانـاب در منطقـه باشد. فرازجو (۱۳۸۲)، در پژوهشی با تلفیقGIS و مدل هیدرولوژی HEC-HMS اثرات تغییر پوشـش گیـاهی از طریق تغییر کاربری اراضی بر دبی اوج و حجـم سـیل حوضـه آبخیـز سـد گلسـتان را براسـاس سـناریوهای
۴ جغرافیا و پایداری محیط، سال دوم، شماره ۴، پاییز ۱۳۹۱
مختلف کاربری اراضی بررسی کرده، نتیجه گیری کرد که با تغییر کاربری اراضـی در اثـر تخریـب جنگـلهـا و مراتع حوضه، دبی اوج و حجم سیل روند افزایش داشته است.
خلیقی و همکاران (۱۳۸۴)، اثر تغییر کاربری اراضی را بر سیلخیزی حوضـه در بارانـدوزچای آذربایجـان غربی بررسی کردند و به این نتیجه رسیدند که سیلاب در دوره جدیـد (۱۳۷۹)،در بعضـی از زیرحوضـههـا تـا هفتاد درصد نسبتبه دوره قدیم (۱۳۳۴)، افزایش یافته، ولی این افزایش دبی پیک در دوره بازگشت بزرگتـر، کمتر است.
هادیانی (۱۳۸۵)، در پژوهشی با عنوان نقش تغییر کاربری اراضی بر دبی سیلابهـای منطقـهای حوضـه آبخیز مادرسو، با استفاده از روش SCS دبی حداکثر لحظهای سیلاب را در دو وضعیت کاربری فعلـی اراضـی و کاربری اراضی براساس قابلیت برآورد کرد. برخورداری و همکاران((۱۳۸۶، با مشخص کردن تغییـرات کـاربری اراضی در سه مقطع زمانی ۱۳۵۴، ۱۳۶۷، ۱۳۸۱، کاربری اراضی را بر رفتار هیدرولوژی و سـیلخیـزی حوضـه آبخیز سد استقلال میناب هرمزگان بررسی کرده، به این نتیجه رسید که تأثیر تغییر کاربری اراضـی بـر رژیـم رودخانه با توجه به روند تغییرات دبی حداکثر سیلاب ناشی از بارش ۲۴ ساعته با دوره بازگشت کمتـر از پـنج سال دارای نقش قابل ملاحظه است.
آهنی و همکاران (۱۳۸۷)، با استفاده از تصاویر ماهوارهای اسپات مربـوطبـه سـال ۱۳۸۵ و لندسـت TM مربوطبه سال ۱۳۶۷، اقدام به تهیه نقشههای کاربری اراضی حوضه آبخیز تنگ سرخ شیراز کرده، با اسـتفاده از روش سازمان حفاظت خاک امریکا۱ میزان سیلخیزی را برای سالهای یادشده برآورد کردهاند و به این نتیجـه رسیدند که بیشترین کاهش سطوح مربوطبه کاربریهای جنگلی و مرتع و بیشترین افزایش سـطوح مربـوطبـه کاربری اراضی بایر و دیمزارهای کم بازده بوده و بر این اسـاس میـزان سـیلخیـزی ۲۲درصـد افـزایش یافتـه، بهطوریکه با کاهش پوشش گیاهی عمق رواناب بهصورت نمایی افزایش مییابد.
درفشی و همکاران (۱۳۹۰)، نقش تغییر کاربری اراضی بر مؤلفههای بـیلان هیـدرولوژیکی حوضـه آبخیـز کن را بررسی کردند و به این نتیجه رسیدند که ضریب رواناب از ۵۶/۴۹ درصد در سال ۱۳۶۷، به ۶۴/۱ درصد در سال ۱۳۸۵، افزایش پیدا کرده است.
طی سه دهه اخیر، حوضه آبخیز کردان بهویژه پاییندسـت آن بـا رشـد سـریع سـاخت وسـاز و گسـترش سازهای سکونتگاهی مواجه بوده است. فعالیتهای انسانی و تغییرات کـاربری در ایـن حوضـه، باعـث شـده تـا آرایش طبیعی فرآیندهای آبراههای که آب و رسوب را از حوضههای بالادست به پاییندست انتقال مـیدهنـد، تحت تأثیر مداخلات انسانی قرار گرفته، یکی از مسائل اساسی مخاطرهآمیز در این حوضه را که همانا تغییـرات ایجادشده در الگوی جریانهای سطحی و شرایط طبیعی حوضهها و تجاوز به حریم رودهـا و آبراهـههـا اسـت،
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
۱ SCS
اثرات تغییر کاربری اراضی بر بیلان هیدرولوژیکی حوضه کردان ;. ۵
بهوجود میآورد. یکی از نتایج ایـن تغییـر کـاربری هـا، افـزایش ضـریب روانـاب و سـیلخیـزی حوضـه اسـت. بهطوری که ضریب رواناب از ۷۱/۳۸ درصد در سال ۱۳۶۶، به ۷۱/۷۹ درصـد در سـال ۱۳۷۹، و ۷۷/۸۹ درصـد در سال ۱۳۸۸، افزایش پیدا کرده است. هدف پژوهش حاضر در ابتدا، بررسی تغییرات کـاربری اراضـی حوضـه مطالعاتی با استفاده از تکنیک RS و GIS و در ادامه ارزیابی اثر این تغییرات بر مشخصههـای روانـاب سـطحی تولیدشده و دبیهای حداکثر با استفاده از مدلHEC-HMSدر سه سال ۱۳۶۶ و ۱۳۷۹ و ۱۳۸۸ است.
منطقه مورد مطالعه
حوضه آبریز رودخانه کردان با وسعتی برابر ۸۳۸ کیلومتر مربع، در موقعیت جغرافیـایی ۳۵ ۵۵″ تـا ۳۶ ۰۵″ عرض شمالی و ۵۰ ۴۵″ تا ۵۱۰۵″ طول شرقی واقع شده است(شکل شماره .(۱ این حوضه از بخـش شـمال به رشته کوه های البرز، حد حوضه آبخیز طالقان، از غرب به یال جداکننده آبخیز رودخانه فشند، از جنـوب بـه جاده کرج- قزوین و رشتهکوه سرداران و از شرق بـه رشـتهکـوه لیـک، جوچـال(حوزه آبریـز رودخانـه برغـان) محدود می شود. حوضه مطالعاتی براساس تقسیمبندی اقلیمی دومارتن، دارای ماکرو اقلیم از نوع نیمـهخشـک، مدیترانهای، نیمهمرطوب و مرطوب است. میانگین بارندگی سالانه منطقه، ۴۵۰ میلیمتر است. حـداکثر بـارش در زمستان بهصورت برف و حداقل آن در تابستان بهصورت رگبار میبارد. متوسـط درجـه حـرارت سـالانه ۱۳ درجه سانتیگراد بوده، متوسط حداکثر و حداقل دمای مطلق سالانه نیز بهترتیب ۳۸ و -۱۰ درجه سانتیگـراد است.
شکل .۱موقعیت عمومی حوضه آبخیز و دشت کردان
۶ جغرافیا و پایداری محیط، سال دوم، شماره ۴، پاییز ۱۳۹۱
مواد و روشها آشکارسازی تغییرات کاربری اراضی
برای تعیین تغییرات کاربری اراضی حوضه و آبراهـه کـردان از تصـاویر مـاهوارهای ۱TM سـال ۱۳۶۶ و ETM+ سال ۱۳۷۹ و ۱۳۹۰ با ضریب تفکیک مکانی۳۰ ۲ متری استفاده شد. برای تعیـین تغییـرات کـاربری اراضـی حوضه موردمطالعه طی این دوره زمانی ۲۰ساله (۱۳۸۵ -۱۳۶۶)، برمبنای تصویر مـاهوارهای سـال ۱۳۶۶ و بـا استفاده از نقاط کنترل روی نقشههای توپـوگرافی ۱:۲۵۰۰۰، زمـین مرجـع کـردن تصـاویر مـاهوارهای جهـت تصحیح خطای هندسی آنها انجام شد. این تصاویر در محیط ERDAS Imagine پردازش شدند؛ آنگـاه طبقـه-بندی کاربری اراضی با روش احتمال کلی۳ در طبقهبندی نظارتشده۴ انجام شد. هرکدام از تصاویر به پنج نـوع کاربری شهری، کشاورزی، مرتع، باغ و اراضی بایر طبقهبنـدی شـدند. پـس از ایـن فرآینـد، طبقـهبنـدیهـای بهدست آمده در محیط Arc Map،رقومی شدند تا نقشه کاربری اراضـی حوضـه موردمطالعـه بـرای سـالهـای موردبررسی بهدست آید.
مدل HEC-HMS
دادههای بارندگی، دبی و دمای روزانه و همچنین تبخیر ماهانه ایستگاه نجمآباد، برای سالهای ۱۳۶۶، ۱۳۷۹ و ۱۳۸۸ برای شبیهسازی بـارش- روانـاب بـا مـدل HEC-HMS اسـتفاده شـد. در مؤلفـه مـدل، روش SCS CurveNumber در قسمت تلفات۵ بارش استفاده شد. پارامترهای موردنیـاز ایـن روش گیـرش اولیـه۶، شـماره منحنی و درصد سطح غیرقابل نفوذ حوضه است. پـس از تهیـه مقـدار متوسـط CN، امکـان محاسـبه ذخیـره سطحی خاک (S) از طریق رابطه (۱) فراهم شد. تخمین میزان تجربی گیرش اولیـه بـا اسـتفاده از رابطـه (۲) صورت میگیرد که در مطالعههای زیادی استفاده شده است (بالتاس ، ۱۸۲۷ : ۲۰۰۷؛ لیم و همکـاران، :۲۰۰۶ .(۶۳۵
رابطه (۱ S = (25400/CN) – ۲۵۴
رابطه (۲ Ia = 0.2S
در رابطه (۱)، CN، یک عدد بدون بعد بوده، بین صفر تا ۱۰۰ متغیر است؛ در CN، برابر ۱۰۰ خاک تـوان جذب بارندگی را ندارد و در نتیجه ارتفاع رواناب با بارندگی مساوی است.
در رابطه (۲)، Ia، گیرش اولیه (میلی متر) و S (میلیمتر)، مقدار ذخیره سطحی خاک است. درصد سـطح
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
۱ Thematic Mapper 2. Location Resolution 3. Maximum Likelihood 4. Supervised Classification 5. Loss 6. Initial Abstraction
S = (1000/CN) – ۱۰
در این رابطه L، طول رودخانه اصلی برحسب فوت؛ y، شیب رودخانه اصلی برحسـب درصـد؛CN، شـماره منحنی؛tlag، زمان تأخیر برحسب ساعت و S، نگهداشت آب در سطح حوضه است.
در مؤلفــه مــدل هواشناســی، روش Specified Hyetograph بــهکــار گرفتــه شــد و مــدیریت ســالهــای شبیهسازی در نرمافزار با عنوان دورههای کنترل۴، برمبنـای سـالهـای آمـاری مورداسـتفاده در ایـن پـژوهش تعیین شد. در ادامه واسنجی مدل اجراشده از طریق روش خودکار و با فرض انتخاب بهترین پارامترهـا بـر کـم بودن درصد خطای پیک انجام ش
اشتراک‌گذاری:
- در صورتی که به هر دلیلی موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید با ما تماس بگیرید.
