مدل برآورد آستانه شروع رواناب با استفاده از شبيه‎ساز باران در كرت‎هاي ‏صحرايي‏

Runoff threshold estimation using rainfall simulator in field plots

در شرايط اقليمي خشك و نيمه­‌خشك كشور، فقر پوشش گياهي و كوهستاني بودن حوزه‌­هاي آبخيز­، با تمركز و تبديل رواناب ­به سيلاب، سالانه خسارات جاني و مالي فراواني به مراكز صنعتي، شهري و روستايي وارد مي­‌شود. در طراحي و ايمن­‌سازي پروژه­‌هاي عمراني، برآورد آستانه شروع رواناب يكي از مهم‌­ترين عوامل موثر در دقت برآورد حجم و شدت سيل محسوب شده و محاسبه دقيق آن مي­‌تواند منجر به صرفه­‌جويي در هزينه اجرايي و بهينه­‌كردن ابعاد سازه­‌هاي فني شود. در اين پژوهش، براي بررسي عوامل موثر در تعيين آستانه شروع رواناب از داده­‌هاي باران­‌ساز و شبيه‌­سازي رايانه­‌اي استفاده شد. با استفاده از دستگاه باران‌­ساز، باران در شدت­­‌هاي هشت تا 40 ميلي­‌متر در ساعت و مدت­‌هاي 15، 30، 60 و 120 دقيقه شبيه‌­سازي و آستانه شروع رواناب در هر آزمايش اندازه­‌گيري شد. با استفاده از مقادير اندازه­‌گيري شده و به­‌كارگيري روش­‌هاي رگرسيوني چند متغيره خطي و غيرخطي، مدل­‌هاي مناسبي براي برآورد آستانه شروع رواناب بر اساس عوامل و ويژگي­‌هاي بارش، خاكشناسي و زمين­ به‌­دست آمد. نتايج نشان داد كه عمق و شدت بارندگي به­‌عنوان عوامل اقليمي، پوشش گياهي و شيب به­‌عنوان عوامل زمين و نوع بافت شني و رسي نيز به‌­عنوان عوامل خاكشناسي، متغيرهايي موثر در تعيين آستانه شروع رواناب هستند. ارتباط عوامل مستقل ياد شده و مشاركت آن­‌ها به‌­نحوي است كه تخمين­گر معني‌­دار براي آستانه شروع رواناب در منطقه مي­‌باشند. نتايج اين پژوهش بيانگر ارتباط معني‌­داري بين مقادير مشاهداتي و برآوردي آستانه شروع رواناب است، به­‌نحوي كه روابط رگرسيوني بين اين مقادير ضريب تبييني معادل 0.98 را نشان داد.

Climatic conditions in arid and semi-arid regions, poor vegetation cover and mountainous conditions of watersheds concentrates surface water as floodwater and cause vital and financial damages in industrial, urban and rural areas. Runoff threshold is one of most important factors in accurately estimation of flood volume and intensity for designing and securing constructive projects which saves expenses and leads to optimum dimensions of structures. In this research, rainfall simulator was used to investigate the effective factors on runoff threshold. Rainfall intensities of eight to 40 mm/h in periods of 15, 30, 60 and 120 minutes were simulated and runoff thresholds were measured. Acceptable methods for estimation of runoff threshold were introduced based on rainfall characteristics and pedology and geology parameters using measured data and multivariable linear and nonlinear regression methods. Results demonstrated that the rainfall volume and intensity as climatic factors, vegetation cover and slope as terrain factors and soil texture as pedologic factors are the most effective ones in runoff threshold. The relation of independent factors and their partnership in runoff threshold is statistically acceptable for the research area. The results showed a significant correlation (R2=0.98) between estimated and viewed runoff threshold.