مدل‌سازی هیدرولوژیکی تجمع و ذوب برف در حوضه‌های نیمه‌خشک و کوهستانی (مطالعه موردی: حوضه باراریه)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 1- دانشجوی دکتری مهندسی آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز

2 2- استادیار گروه مهندسی منابع طبیعی مرتع و آبخیزداری ، دانشکده کشاورزی دانشگاه لرستان

3 3- دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد

4 4- استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد

5 5- کارشناس ارشد خاکشناسی، سازمان آب و برق خوزستان

6 6- دانشجوی دکتری مهندسی منابع آب، دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

در این تحقیق به‌منظور شبیه‌سازی فرآیندهای تجمع و ذوب برف حوضه باراریه که حوضه‌ای کوهستانی با متوسط ارتفاع 2225 متر از سطح دریا می‌باشد از مدل WetSpa، استفاده گردید. اطلاعات ورودی مدل شامل بارش، دمای هوا، تبخیر و تعرق پتانسیل روزانه، در دوره آماری 1382 تا 1387 و نقشه‌های کاربری اراضی، بافت خاک و رقوم ارتفاعی می‌باشد. با توجه به معیار ارزیابی ناش - ساتکلیف در دو دوره واسنجی و ارزیابی که به‌ترتیب برابر با 67/0 و 69/0 می‌باشند مشخص شد که مدل به‌خوبی قادر به شبیه‌سازی جریان رودخانه باراریه می‌باشد. بر اساس نتایج مشخص شد آستانه شکل‌گیری برف در این حوضه درجه حرارت 11/0 سِلسیوس می‌باشد. با توجه به مقادیر متوسط ماهانه مؤلفه‌های بیلان مشخص گردید که دو ماه دی و بهمن به‌ترتیب با 25/29 میلی‌متر و 94/37 میلی‌متر بیش‌ترین مقدار آب معادل برف و دو ماه اسفند و فروردین با 89/38 میلی‌متر و 14/37 میلی‌متر بیش‌ترین مقدار ذوب برف را دارا می‌باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Hydrological Modeling of Snow Accumulation and Melting in Semi-Arid and Mountainous Watersheds (Case study: Bar Arye Watershed)

نویسندگان [English]

  • H Rahmati 1
  • H Zeinivand 2
  • H Ansari 3
  • AN Ziaee 4
  • P Papan 5
  • S Shokri Khoochak 6
چکیده [English]

In this study, the WetSpa model was utilized to simulate the snow accumulation and melting processes in the Bar Arye mountainous watershed with an average altitude of 2225 meters above the mean sea level. The input data used in this study included daily records of precipitation, air temperature and potential evapotranspiration, covering the period of 2003 to 2008, as well as  three types of maps, namely; land use, soil texture and topography maps. According to Nash-Sutcliffe assessment index values (0.67, 0.69) for the calibration and validation periods, the model could simulate the Bar Arye river flow with high accuracy. The results indicated that the temperature threshold for snow formation in this catchment was 0.11°C. According to the water balance components, it was indicated that the maximum amounts of equivalent snow water belonged to the months of December (29.25 mm) and January (37.94 mm), while the maximum snow melt values were observed during March and April , as 38.89 mm and 37.14 mm, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bar Arye watershed
  • Hydrological modeling
  • Snow melt
  • WetSpa model

مراجع

دلاور م، مرید س و نیکبخت ن، 1390. شبیه­سازی توزیعی ذوب برف در حوضه­های کوهستانی فاقد داده (مطالعه موردی حوضه امامزاده داوود).  مجله تحقیقات منابع آب ایران، سال 7، شماره 4، صفحه‌های 41 تا 50.
رحمتی ح، 1392. مدل‌سازی بیلان سطحی توسط مدل WetSpa (مطالعه موردی حوضه باراریه). پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه فردوسی. 112 صفحه.
رسولی  ع و سلام  ا، 1386. محاسبه آب معادل از پوشش برفی با پردازش سنجنده MODIS. مجله جغرافیا و توسعه، شماره 10، صفحه‌های 23-26.
شرافتی ا، ذهبیون ب و ابریشم‌چی ا، 1393. پیش‌یابی جریان ماهانه ورودی به سد طرق واقع در استان خراسان شمالی با استفاده از ترکیب مدل ذوب برف SWEG و مدل پیش‌یابی جریان رودخانه SSP. مجله علوم و تکنولوژی محیط زیست، شماره 1، صفحه‌های 1 تا 17.
شریفی م‌ب و شهاب­فر ع‌ر، 1383. ارزیابی رواناب حاصل از ذوب برف در یک حوضه آبریز با استفاده از پردازش تصاویر ماهواره­ای و سیستم اطلاعات جغرافیایی. طرح تحقیقاتی شرکت آب منطقه­ای استان خراسان، 147 صفحه.
فتاحی ا، دلاور م و قاسمی ا، 1390. شبیه‌سازی رواناب ناشی از ذوب برف در حوضه‌های کوهستانی با استفاده از مدل  SRM مطالعه موردی حوضه‌ آبریز بازفت. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، جلد 20، شماره 23، صفحه‌های  129 تا 141.
معتمدی ع و صدقی ح، 1392. هیدرولوژی برف، انتشارات ارکان دانش، اصفهان، چاپ اول، 260 صفحه.
معروفی ص، طبری ح، زارع ایبانه ح و شریفی، م‌ر، 1389. بررسی تأثیر باد بر توزیع مکانی برف انباشت در یکی از زیرحوضه‌های کارون (مطالعه موردی: زیرحوضه صمصامی)، مجله مهندسی آبیاری و آب، شماره 1. صفحه‌های 31 تا 43.
میریعقوب زاده  م‌ح، قنبرپور م‌ر و حبیب نژاد روشن م، 1390. مدل­سازی جریان ناشی از ذوب برف با استفاده از مدل هیدرولوژیکی رواناب حاصل از ذوب برف ( مطالعه موردی: حوضه سد کرج). مجله تحقیقات منابع آب ایران، سال 7، شماره 3، صفحه‌های 40 تا 52.
وظیفه دوست م، سمیع­پور ف، اشرف زاده ا و موسوی س‌ع، 1389. تعیین سهم رواناب ناشی از ذوب برف در آورد رودخانه پلرود، طرح تحقیقاتی شرکت آب منطقه­ای گیلان، 91 صفحه.
یعقوبی ف و بهره‌مند ع، 1390. شبیه‌سازی جریان رودخانه با استفاده از مدل هیدرولوژیکی توزیعی- مکانی WetSpa در حوضه چهل‌چای در استان گلستان. مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، 18جلد شماره 3. صفحه‌های 185 تا 205.

Arora M, Kumar R, Kumar N  and Malhotra J. 2016. Hydrological Modeling and Stream Flow Characterization of Gangotri glacier. Springer press.

Bahremand A, De Smedt F, Corluy J, Liu YB, Poorova J, Velcicka L and Kunikova E. 2007. WetSpa model application for assessing reforestation impacts on floods in Margecany-Hornad watershed, Slovakia. Water Resources Management 21: 1373-1391.
Bahremand A. 2006. Simulating the effects of reforestation on floods using spatially distributed hydrologic modeling and GIS. PhD Thesis, Vrije Universiteit Brussel, Belgium.
Bales RC and Cline D, 2003. Snow hydrology and water resources (Western United Sates). Pp. 443-459. Potter T.D and Colman B.R. Handbook of Weather, Climate and Water: Dynamics, Climate, Physical Meteorology, Weather Systems, and Measurements. Wiley.
De Smedt F, Liu YB and Gebremeskel S. 2000. Hydrological Modeling on a Catchment Scale using GIS and Remote Sensed Land Use Information. Pp. 295-304.  Brebbia C A (eds). Risk Analysis II. WTI press, Boston.
Gebremeskel S, Liu YB and De Smedt F. 2002. GIS based distributed modeling for flood estimation. Pp. 98-109. Proceedings of the Twenty-Second Annual American Geophysical Union Hydrology Days. 1-4 April, Colorado state university، USA.
Liu, YB. 2004. Development and Application of a GIS-based Hydrological Model for Flood Prediction and Watershed Management, PhD Thesis, Faculty of Engineering, Department of Hydrology and Hydraulic Engineering, Vrije Universiteit Brussel, Belgium.
Morid S, Gosain AK and Keshari AK. 2004. Response of different snowmelt algorithms to synthesized climate data for runoff simulation. Journal of the Earth and Space Physics 1: 1-9.
Wang Z, Batelaan O and De Smedt F. 1996. A distributed model for water and energy transfer between soil, plants and atmosphere (WetSpa(. Physics and Chemistry of the Earth 21: 189–193.
Zeinivand H. 2009. Development of spatially distributed hydrological WetSpa modules for snowmelt, soil erosion, and sediment transport. PhD Thesis, Department of Hydrology and Hydraulic Engineering, Vrije Universiteit Brussel (VUB), Brussels, Belgium.
Zeinivand H and De Smedt F. 2009. Hydrological modeling of snow accumulation and melting on river basin scale. Water Resources Management 23(11): 2271-2287.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار