بررسی تاثیر پدیده روانش بر آبنمودهای رواناب سطحی

یکی از فرایندهای موثر بر پاسخ هیدرولوژیکی حوضه های آبریز فرایند نفوذ رواناب بالادست در مناطق نفوذپذیر پایین دست یا «فرایند روانش» است. فرایند روانش نه تنها ناشی از تغییرات مکانی خصوصیات نفوذپذیری است بلکه جهت گیری این تغییرات نیز می تواند میزان روانش را تحت تأثیر قرار دهد. با اعمال روانش در مدل های بارش-رواناب حجم رواناب کاهش می یابد و به همین دلیل انتظار می رود با تخمین دقیق تر میزان رواناب امکان بهبود دقت آبنمود طرح و کاهش ابعاد سازه های آبی فراهم شود. فرایند روانش با وجود اینکه در بعضی شرایط اثر قابل توجهی بر مشخصه های آبنمود خروجی (حجم رواناب، دبی حداکثر و زمان رسیدن به دبی حداکثر) از حوضه های آبریز می گذارد، به دلیل پیچیدگی در فرمول بندی تبدیل بارش-رواناب، در اغلب مدل های هیدرولوژیکی نادیده گرفته می شود. لذا کلیه تحقیقات انجام شده بر روی این فرایند برای ساده ترین حالت یعنی جریان بر روی یک دامنه مستطیلی ساده انجام شده است. حال آنکه در طبیعت دامنه ها با هندسه های متنوعی از نظر شکل پلان (همگرا، واگرا یا موازی) و انحنای پروفیل (محدب، مقعر و صاف) وجود دارند. این دامنه ها «دامنه های مرکب» نامیده می شوند. در این تحقیق در ابتدا یک مدل بارش-رواناب-روانش توزیعی جهت بررسی پدیده روانش بر سطح دامنه های مرکب با خصوصیات متغیر مکانی توسعه داده شد. این مدل بر پایه روش زمان-مساحت است و می تواند از دو گزینه مدل گرین-امپت و روش شماره منحنی برای تعیین بارش مازاد استفاده کند. سپس با استفاده از مدل های توپوگرافی دامنه های مرکب به طور مصنوعی تولید شدند و با بهره گیری از زمان تعادل موج سینماتیک موقعیت ایزوکرونها استخراج شد. در نهایت میزان تأثیر روانش با استفاده از دو شاخص که یکی اثر روانش را بر دبی حداکثر آبنمود و دیگری اثر این فرایند را بر ضریب رواناب اندازه گیری می نماید مشخص شد. از آنجا که میزان اثر روانش کاملاً تابع تغییرات مکانی نسبت شدت بارش به میانگین ضریب هدایت هیدرولیکی اشباع خاک ( )، تداوم بارش و ضریب تغییرات ضریب هدایت هیدرولیکی اشباع خاک است، 36 حالت مختلف که ترکیبی از چهار مقدار برای ، سه مقدار برای و سه مقدار برای بود ایجاد شد و آبنمودهای بدون بعد در دو حالت با اعمال روانش و بدون اعمال روانش برای کلیه حالات و هندسه-های مختلف رسم گردید. برای هر حالت شاخص های تأثیر روانش استخراج گردید و اثر خصوصیات بارش بر میزان روانش مورد تحلیل قرار گرفت. در دامنه هایی که از نظر دارای تغییرات مکانی بودند از تکنیک شبیه سازی مونت کارلو استفاده شد. نتایج نشان داد که در کلیه هندسه ها (مستطیلی، محدب، مقعر، همگرا و واگرا) میزان تأثیر روانش بر حجم رواناب و دبی حداکثر با کاهش و افزایش می یابد. محدوده میزان این تأثیر در هر دامنه طیف وسیعی را در بر می گیرد. به طوری که نمی توان دامنه ای را به صورت عددی مشخص نمود. به بیان دیگر در حالاتی که مقادیر و کوچک هستند هیچگونه آبنمود خروجی در حالت با اعمال روانش ایجاد نمی شود و در شرایطی که و بزرگ می باشند، دامنه تأثیر روانش محدود به شاخه نزولی می شود و میزان این تأثیر به سمت صفر میل می کند. علاوه بر این در این تحقیق جهت بررسی تأثیر هندسه دامنه (از نظر شکل پلان و انحنای پروفیل) بر زمان تعادل دامنه یک شاخص ژئومورفیک بر اساس معادله زمان تعادل موج سینماتیک استخراج شد و این شاخص با شاخص مشابهی تحت عنوان فاکتور شکل (اگنس و همکاران، 2007) مقایسه شد. این دو شاخص از نظر فرضیات حاکم مورد بررسی قرار گرفتند. با توجه به اینکه فرضیات فاکتور شکل در مقایسه با شاخص ژئومورفیک بیشتر و محدود کننده تر است، نتایج حاصل از آن قابل اعتمادتر می باشد.