بررسی پتانسیل تولید رواناب و آبنمود سیل حوضه با استفاده از مدل hec- geohms (مطالعه موردی حوزه آبخیز روانسر در استان کرمانشاه)

سیلاب به عنوان دومین بلای طبیعی در جهان که سالانه خسارت انسانی و مالی زیادی به بار می آورد، یکی از مباحث مهم در علم هیدرولوژی می باشد. در بررسی سیلاب یک حوزه آبخیز نقش عوامل مختلف هیدرولوژیکی حوضه مانند مشخصات فیزیکی آن، نوع خاک، پوشش گیاهی، کاربری اراضی و غیره بسیار حائز اهمیت است. روند تغییرات کاربری اراضی ( تغییر در واکنش فیزیکی حوضه )، تغییر اقلیم و ایجاد تغییر در ورودی ( بارش ) به حوزه های آبخیز، به دنبال خود تغییر در خروجی حوضه ( بده جریان ) را هم از نظر حداکثر و هم از نظر حجم را به همراه خواهند داشت. برر سی این تغییرات در مسایل هیدرولوژیکی به ویژه طراحی ها، برنامه ریزی های منابع آب و پیش بینی شرایط برای آینده از یک طرف و تعمیم آن به نقاط فاقد آمار از طرف دیگر بسیار مهم می باشد. یکی از روش های دست یابی به نحوه و دامنه این تغییرات مدل سازی ( modeling ) می باشد. مدل سازی معمولا به وسیله نرم افزارهای توسعه یافته برای این منظور انجام می پذیرد. از جمله این مدل های نرم افزاری که کاربرد وسیعی در سطح جهان دارد، مدل hec-hms است؛ این مدل نسخه تعمیم یافته برنامه hec-1 بوده که برای استفاده در محیط ویندوز طراحی گردیده است. با پیشرفت های فنی و نرم افزاری و به کارگیری روش های جدیدتر مانند نرم افزار های سیستم اطلاعات جغرافیایی ( gis ) در علوم طبیعی و آب، این امکان ایجاد گردید تا مدل های شبیه ساز با مدل های اطلاعات جغرافیایی ادغام شده و مدل هایی موسوم به geo database را به وجود بیاورند. در این مدل ها استفاده از داده های زمانی و مکانی با توجه به مرجع زمینی آنها، افزایش دقت محاسبات و شبیه سازی را به دنبال خواهد داشت. شرکت esri در نرم افزار arcgis الحاقیه ای را اضافه نموده است که کاربر را قادر می سازد مدل hec-hms را در محیط arcgis اجرا نماید به همین دلیل این الحاقیه hec-geohms نام گرفته است. برنامه الحاقی hec-geohms این توانائی را دارد که مشخصات فیزیکی حوضه و آبراهه را تعیین و یک مدل خروجی جهت استفاده در برنامه hec-hms ایجاد نماید. هدف اصلی این تحقیق، استفاده از این نرم افزار برای بررسی روابط بارش- رواناب در حوضه روانسر به منظور بررسی تأثیرات تغییرکاربری اراضی بر رواناب تولیدی و دبی اوج سیلاب بود. بدین منظور، ابتدا یک دوره آماری 30 ساله از سال 1360 تا 1389 در نظر گرفته شد. از آنجا که بررسی های آماری بارندگی شروع خشک سالی های دو دهه اخیر را از اواسط دهه 70 شمسی نشان می داد، دوره آماری ذکر شده به دو زیر دوره داده های قبل از شروع خشک سالی ها و داده های بعد از شروع خشک سالی ها تقسیم شد. شبیه سازی های صورت گرفته برای هر یک از زیر دوره ها به تفکیک انجام شد. بدین ترتیب شبیه سازی در زیر دوره اول از سال 1360 تا 1376 با سه واقعه سیلاب و در زیر دوره دوم از سال 1377 تا 1389با دو واقعه سیلابی در محیط hec-hms صورت گرفت. بعد از واسنجی، با انتخاب یک واقعه سیلابی، برای هر دوره اعتبار یابی انجام شد. نتایج حاصل از اعتباریابی نشان داد که میزان برآورد دبی اوج و حجم در واقعه سال 1376، به ترتیب با 0/56 و 1/38 درصد خطا برآورد شده اند و این در حالیست که نتایج اعتبار یابی برای واقعه سال 1384، این فاکتورها را به ترتیتب با 0/63 و 0/9 درصدخطا محاسبه نموده اند. در ادامه با توجه به نقشه های کاربری اراضی، پوشش گیاهی و گروه های هیدرولوژیکی خاک متعلق به سال های 1364 و 1382 دو نقشه شماره منحنی تهیه شد که هرکدام از آن ها در یک زیر دوره آماری در فرآیند شبیه سازی بارش - رواناب مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج حاصل از تغییرات کاربری و پوشش گیاهی حاکی از آن است که میزان cn طی 18 سال ( فاصله زمانی بین دو نقشه cnتهیه شده ) روندی افزایشی داشته است؛ علیرغم افزایش مقدار شماره منحنی وزنی حوضه طی 18 سال، نتایج شبیه سازی کاهش پیک و حجم رواناب را نشان داد.. به منظور بررسی بیشتر این ناهم خوانی، با استفاده از دو واقعه اعتباریابی شده در دو دوره مختلف، مقایسه هایی بین شدت اثر تغییرات کاربری و تغییر اقلیم بر بده حداکثر رواناب تولیدی و حجم سیلاب صورت گرفت. نتایج نشان داد که اثر خشک سالی( فاکتور اقلیمی) روی رواناب تولیدی، خیلی بیشتر از اثر تغییر کاربری بوده است؛ به عنوان مثال در واقعه اعتباریابی شده زیر دوره اول (76 – 60 ) با بارش حدود 40 میلیمتر میزان دبی اوجی حدود 3 برابر دبی اوج در واقعه اعتباریابی شده زیر دوره دوم ( 89-77 ) با بارش حدود 80 میلیمتر ( افزایش حدود 100 درصد بارندگی نسبت به واقعه دوره اول) تولید نموده است؛ و این درحالی است که میزان شماره منحنی طی این دوره از82/6 به 87/2 افزایش یافته بود. به عنوان نتیجه می توان اظهار نمود که تأثیر تغییر کاربری اراضی در شرایطی که با تغییرات وسیع اقلیمی مواجه هستیم نمی تواند علت اصلی و اثر گذار بر تغییرات رواناب باشد؛پیشنهاد می گردد که با توجه به تغییرات اقلیمی و کاربری اراضی جداول محاسبه cn مورد بازنگری قرار گیرند. که این مهم نیازمند پژوهش های میدانی بیشتر در این راستا می باشد.