پديد آورندگان :
كاظمي، رحيم سازمان تحقيقات، آموزش و ترويج كشاورزي - پژوهشكده حفاظت خاك و آبخيز داري، تهران , پرهمت، جهانگير سازمان تحقيقات، آموزش و ترويج كشاورزي - پژوهشكده حفاظت خاك و آبخيز داري، تهران , شريفي، فرود سازمان تحقيقات، آموزش و ترويج كشاورزي - پژوهشكده حفاظت خاك و آبخيز داري، تهران
كليدواژه :
شاخص شكل منحني تداوم جريان , مناطق اقليمي , پارامتر‌هاي هندسي , پارامتر‌هاي هيدرو لوژيكي
چكيده فارسي :
سابقه و هدف : بهبود و توسعه پيش بيني‌ها در حوضه‌هاي فاقد آمار نيازمند فهم و درك برهم‌كنش بين مولفه‌هاي حوضه و پاسخ هيدرولوژيك در اقاليم مختلف است. منحني تداوم جريان، يكي از مناسب‌ترين روش‌هاي نمايش پاسخ هيدرولوژيك حوضه است و كاربرد‌هاي مختلفي در گرايش‌هاي مختلف هيدرولوژي و علوم وابسته دارد. شكل منحني نيز انعكاسي از تاثير پارامتر‌هاي آب و هوايي، زمين‌شناسي و فيزيوگرافي بر جريان رودخانه و پاسخ هيدرولوژيكي حوزه است. در يك دهه گذشته، مطالعات متعددي در خصوص تاثير پارامتر‌هاي هندسي و هيدرولوژيكي حوضه بر شكل منحني تداوم جريان، انجام شده است. عمده اين مطالعات به‌صورت تجربي است و در دو دسته گرافيكي و آماري قرار دارد كه روش گرافيكي، برروي تاثير مشخصه‌هاي فيزيوگرافيك و آب و هوائي بر شكل منحني تداوم-جريان تمركز دارند. در صورتي‌كه روش‌هاي آماري بر روي توزيع‌هاي آماري، براي برازش به منحني تداوم‌جريان و ارتباط اين برازش‌ها به مشخصه‌هاي فيزيكي حوضه متمركز هستند. تحليل عاملي عوامل موثر بر شكل منحني تداوم جريان موجب دست‌يابي به اطلاعاتي براي مدل‌سازي منحني تداوم جريان، تفسير دقيق‌تر شرايط هيدرولوژيكي حوضه و استفاده درمديريت بهينه منابع آب حوضه خواهد شد. هدف از اين پژوهش، تعيين عوامل مهم تاثيرگذار هيدرو اقليمي و مورفومتري در تغيير شكل منحني تداوم‌جريان و همچنين بررسي روابط مابين آنها در اقاليم مختلف كشور مي‌باشد. مواد و روش‌ها: در اين پژوهش ابتدا با تهيه نقشه اقليم كشور و تقاطع آن با مرز حوزه‌هاي آبخيز رتبه چهار، حوضه‌هاي واقع در هر منطقه اقليمي تفكيك شد. سپس تعداد حداقل سي ايستگاه با آمار مناسب و دوره مشترك آماري سال‌هاي 1355-1380 در هر منطقه اقليمي انتخاب شد. سپس 10پارامتر هندسي و هيدرولوژيك موثر بر منحني تداوم جريان شامل: ارتفاع متوسط، مساحت حوضه، ضريب گراويليوس، شيب حوضه، طول رودخانه اصلي، بارش سالانه، شاخص جريان پايه، شماره منحني، نفوذ‌پذيري و تعداد روزهاي باراني براي هر حوضه محاسبه شد. منحني تداوم‌جريان با استفاده از داده‌هاي روزانه جريان، ترسيم و با استفاده از برنامه‌نويسي در محيط MATLAB شيب حد فاصل Q33 تا Q66 به عنوان شاخص شكل منحني محاسبه شد. تجزيه عاملي انجام و عوامل مستقل تاثيرگذار بر شكل منحني مشخص شد. سپس روابط رگرسيوني بين شاخص شكل منحني و عوامل انتخابي در مناطق مختلف اقليمي استخراج و تحليل شد. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه پارامتر‌هاي عامل اول شامل: شماره منحني، شاخص جريان پايه و تعداد روزهاي باراني در تمامي مناطق اقليمي به استثناء منطقه خشك مشترك است. همچنين، عامل شماره منحني در تمامي مناطق بالاترين وزن تاثيرگذاري را دارا بوده است. در تمامي مناطق اقليمي به استثناء منطقه بسيار مرطوب، وزن تاثيرگذاري مولفه‌هاي هندسي بيشتر از مولفه‌هاي هيدرولوژيكي است. عوامل انتخاب شده براي تحليل عاملي در منطقه اقليمي مرطوب با 88 درصد، بيشترين و منطقه مديترانه‌اي با 72 درصد، كمترين واريانس داده‌ها را توضيح مي‌دهند. توزيع نرمال خطاها، ضريب تعيين بيشتر از 0/90 و ضريب دوربين واتسن بين 1/5 تا 2/5 بيانگر اعتماد به روابط رگرسيوني براي برآورد شيب منحني تداوم جريان در مناطق فاقد آمار در اقاليم مختلف است.
نتيجه‌گيري: در جمع‌بندي كلي نتايج تحليل عاملي در مناطق مختلف اقليمي كشور مشخص شد كه برخي از پارامتر‌هاي دسته‌بندي شده در قالب عامل اول شامل: شماره منحني، شاخص جريان پايه و تعداد روزهاي باراني در تمامي مناطق اقليمي، مشترك است. با اين استثناء كه در منطقه خشك پارامتر تعداد روزهاي باراني داراي وزن تاثيرگذاري كمتري است و در قالب عامل دوم قرار گرفته است. عامل شماره منحني در تمامي اين مناطق وزن تاثيرگذاري بيشتري نسبت به ساير پارامتر‌هاي موجود در عامل اول را دارد.
چكيده لاتين :
Background and objectives: Improvement and development of forecasts in ungaged catchments needs to understand the interaction between the catchments parameters and hydrological response of catchments in different climates. Flow duration curve is one of the best methods for showing the hydrological response of basins and have different application in the fields of hydrology and related sciences. The shape of flow duration curve also reflected the impact of climatic, geologic and physiographic parameters on river flow and is hydrological response of catchment. In the past decade, several studies have been done on the impact of geometric and hydrological parameters of basins on the shape of flow duration curve. Most of these studies are empirical and classified in graphical and statistical methods. Graphical method, focus on o the effect of physiographic and climatic characteristics on the shape of flow duration curve. Statistical methods on statistical distribution and correlation of the physical characteristics of the catchments are concentrated. Factor analysis of parameters affecting the flow duration curve lead to accurate modeling and interpretation of catchments hydrology. The aim of this study was to determine the most important hydro-climatic and geometric factors affecting on the shape of flow duration curve and investigation of relation between them in the different climates.
Materials and methods: In this study, for factor analysis of effective parameter on the shape of flow duration curve, climate maps were prepared and intersect with the layer of fourth-order watersheds, and watersheds located in every climate were selected. Then at least 30 hydrometric stations with appropriate data and common period (1976-2001) in each climate zone were selected. Then 10 geometric and hydrological parameters affecting the flow duration curve including: average height, area of the watersheds, Gravelius coefficient, slope, main river length and hydro climatologically parameters including: annual rain fall, base flow index, curve number, permeability and the number of rainy days, were calculated for each basin. Flow duration curves plotted using daily flow data and the slope between Q33 to Q66 was computed as an indicator of the shape of flow duration curve, using coding in MATLAB programming environment. Factor analysis was performed and effective factors on the shape of curve were identified. The regression between the flow duration curve index and selected factors in different climate zones were extracted and analyzed. Results: The results showed that the parameters of first factor including: curve number, base flow index, recession index and the number of rainy days in all climatic zones were common except dry climate zone. Curve Number in all the climate zones has the highest weight of influence. The Weight influence of geometric parameters in all areas was higher than hydrological parameter, except in very humid zone. Parameters selected for factor analysis in the humid zone were found the highest variance explained with 88 percent and the lowest in the Mediterranean zone with 72 percent. Normally distributed errors, the coefficient of determination more than 0.90 and the coefficient of Durbin Watson between (1.5-2.5) reflects the confidence on the regression equations to estimate the slope of flow duration curve in untagged catchments in different climatic zones.
Conclusion: Overall Conclusions of factor analysis in different climatic zones became clear that some of the parameters classified in the first class including: curve number, Base flow index, and number of rainy days were common in all climatic zones. With the one exception that in dry zone the number of rainy days placed in a second class. The factor of curve number in all climate zones has more effective than other parameters.
