تبخیر از دریاچه ها و مخازن سدها: توسعه و کاربرد مدل های مبتنی بر بیلان انرژی و داده های سنجش از دور

پیچیدگی فرایند تبخیر از پیکره های آبی مانند دریاچه ها و مخازن سدها، کمبود اطلاعات کافی و معتبر مورد نیاز و از طرفی عدم اتکا مدیریت این منابع و مخازن به داده های زمانی و مکانی دقیق تر، موجب کند شدن پیشرفت های تحقیقاتی و کاربردی در این زمینه نسبت به سایر مولفه های هیدرولوژیکی شده است. برآوردهای تبخیر از دریاچه ها و مخازن سدهای کشور اغلب به کمک تشت تبخیر انجام می شود، این در حالی است که در بسیاری از تحقیقات و مطالعات غیرقابل اعتماد بودن به این برآوردها تأییدشده است. مدیریت و بهره برداری از ذخایر سدها به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک نیاز به برآوردهای مطمئن تری از تبخیر دارد. این وضعیت در شرایطی مانند سد دوستی که منبع استراتژیک تأمین بخش وسیعی از آب شرب مشهد نیز می باشد، اهمیتی دوچندان می یابد. تحقیق حاضر با هدف ارزیابی جامع روش های برآورد تبخیر از سطح آب و مقایسه آن ها با بیلان انرژی دریاچه سد دوستی با استفاده از داده های اندازه گیری شده و نیز توسعه مدل جدید برآورد تبخیر مبتنی بر بیلان انرژی و داده های سنجش از دور، انجام پذیرفت. بدین منظور داده های مورد نیاز از دریاچه سد دوستی در دوره های 16 روزه و به مدت بیش از یک سال اندازه گیری گردید. داده های هواشناسی و سنجش از دور نیز به این داده ها افزوده شد تا در هر مرحله مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین ابتدا به منظور بررسی رفتار روش های مختلف در مقایسه با بیلان انرژی نسبت باون، ضمن مقایسات سالانه، ماهانه و روزانه، تحلیل حساسیت این مدل ها به داده های ورودی به منظور سنجش پایداری برآوردهای حاصل از هر روش نیز انجام پذیرفت. در نهایت 19 روش برآورد تبخیر بر اساس بیلان انرژی دریاچه به لحاظ دقت برآوردها رتبه بندی گردیدند. بر اساس نتایج حاصل شده، روش های جنسن ـ هیز، مکینک، دبروین و پنمن، با مقادیر rmsd به ترتیب برابر با 2/1، 34/1، 62/1 و 65/1 میلی متر بر روز نتایج مطلوب تری نسبت به سایر روش ها حاصل نمودند. در این میان، روش های جنسن ـ هیز و مکینک، به دلیل سادگی، دقت مطلوب، داده های ورودی اندک و حساسیت کمتر به این داده ها، گزینه های مناسب تر و مقرون به صرفه ای برای برآورد تبخیر از دریاچه سد دوستی در غیاب روش بیلان انرژی نسبت باون هستند. در گام بعدی تحقیق روشی جدید برای برآورد تبخیر از پیکره های آبی با رویکرد حل متفاوتی از معادله بیلان انرژی توسعه داده شد. این موضوع از طریق تعریف سطح مرجع و حل همزمان معادله بیلان انرژی برای دو سطح آب و سطح مرجع صورت پذیرفت. در این روش که بیلان انرژی آب و سطح مرجع (rweb) نام گرفت، از داده های دما و تابش خالص استفاده شده است و به لحاظ دقت نتایج و اساس فیزیکی، قابلیت جایگزینی با روش بیلان انرژی نسبت باون را دارد. مقادیر rmsd کمتر از 02/1 میلی متر در روز در مقایسه با روش باون این موضوع را تایید نمود. روش پیشنهادی به لحاظ داده های مورد نیاز پتانسیل کاربرد از طریق فناوری سنجش از دور را دارا می باشد. ازاین رو الگوریتم سنجش از دور روش پیشنهادی rweb نیز توسعه داده شد که در آن پارامترها و برآوردهای تبخیر به صورت توزیعی برای دریاچه سد دوستی حاصل گردید. مقایسه نتایج حاصل از الگوریتم سنجش از دور rweb و الگوریتم ارتقاءیافته سنجش از دور breb نشان از نزدیکی بسیار بالای این دو روش داشت. به طوری که بیشترین مقادیر rmsd توزیعی حاصل در مقیاس روزانه، ماهانه و سالانه کمتر از 047/0 میلی متر در سال بود. این موضوع با توجه به اینکه تاکنون الگوریتم سنجش از دور مختص پیکره های آبی توسعه نیافته است، هم در سطوح بین المللی و هم در ایران می تواند به لحاظ کاربردی و علمی مورد توجه بسیاری قرار گیرد.