بررسي تاثير تغيير كاربري اراضي بر دبي روزانه رودخانه با استفاده از مدل HEC-HMS(مطالعه موردي: حوضه آبخيز آجرلو، استان آذربايجان غربي)

Investigating of the Effect of Land Use Changes on Daily River Discharge Using the HEC-HMS Model (Case study: Ajerloo Watershed, West Azerbaijan Province)

برآورد دقيق دبي جريان، يك گام كليدي در برنامه ريزي و مديريت بهينه منابع آب به شمار مي آيد. يكي از عوامل تاثيرگذار در تغيير روند رژيم جريان رودخانه ها، تغيير كاربري اراضي در سطح حوضه مي باشد. در اين مطالعه با استفاده از مدل هيدرولوژيكيHEC-HMS، اثرات تغيير كاربري اراضي بر رژيم جريان رودخانه آجرلو در استان آذربايجان غربي مورد بررسي قرار گرفت. جهت بررسي تغييرات كاربري اراضي حوضه، از تصاوير سنجنده هايMSS لندست و LISS III ماهوارهIRS-1Cمربوط به سال هاي 1975 و 2008 استفاده گرديد. پس از اعمال تصحيحات و تحليل هاي مختلف بارزسازي تصاويرو نمونه برداري تصادفي از واحدهاي كاربري اراضي، طبقه بندي براي هر دو سري تصوير با استفاده از الگوريتم حداكثر احتمال انجام شد. براي هر دو سري تصوير (با توجه به ضريب كاپاي 76/0 و 78/0 بترتيب براي تصاوير MSS و LISSIII)، باندهاي سبز، شاخص NDVI و قرمز به عنوان بهترين تركيب باندي انتخاب گرديد. سپس صحت نقشه هاي توليد شده مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه در اين دوره 33 سال اراضي مرتعي 65/37 درصد كاهش و اراضي كشاورزي و اراضي فاقد پوشش بترتيب 27/57 درصد و 98/39 درصد افزايش داشته اند. به اين منظور پس از تهيه نقشه كاربري اراضي مربوط به سال هاي 1354 و 1387 و تلفيق با نقشه گروه هاي هيدرولوژيك خاك در محيط GIS، مدل هيدرولوژيك HEC-HMS با استفاده از روش نفوذ شماره منحني و هيدروگراف واحد SCS حوضه بر مبناي داده هاي بارش- رواناب مشاهده اي، واسنجي و اعتباريابي گرديد. نتايج حاصل از واسنجي مدل پس از بهينه سازي پارامترهاي شماره منحني و زمان تاخير حوضه نشان داد كه تغيير كاربري اراضي در اين فاصله زماني باعث افزايش 7/29 مترمكعب بر ثانيه (معادل 8/86 درصد) دبي اوج و 8/18 ميليون مترمكعب (معادل 7/12 درصد) حجم رواناب شده است.

Precise estimation of discharge is a key step in planning and optimal management of water resources. One of the effective factors in changing the rivers flow regime is basin-wide land use changes. In this study, the effects of land use changes on Ajerloo river flow regime were investigated using the HEC-HMS hydrological model. To detect the changes of land use in this watershed, we used some satllite images of the MSS Landsat and LISS III (IRS-1C satellite) for the years 1975-2008. After applying various corrections and different analyses and random sampling of land use units, classification for each image was done using maximum likelihood algorithm. For the both series of images (according to Kappa coefficients 0.76 and 0.78 for the MSS and LISS III, respectively) the bands of green and red as well as NDVI index were selected as the best combination band. Then the accuracy of the produced maps was evaluated. The results showed that during 33 years, the area of rangelands had decreased by 37.65 % whereas the areas of agriculture and bare lands had increased by 57.27% and 37.65, respectively. For this purpose, after providing the land use map for the years 1975 and 2008 and combining them with the Hydrological soil groups map in GIS, the HEC-HMS hydrological model was calibrated and validated using the curve number and SCS unit hydrograph of the basin based on rainfall-runoff observations. The results of the model calibration (after optimization the curve number and the lag time basin parameters) showed that the land use changes in the mentioned time period had increased the peak discharge about 29.7 cubic meters per second (86.8%) as well as the runoff volume 18.8 million cubic meters (12.7%).