بررسی روش‌های مختلف استخراج جریان‌پایه با‌استفاده از شاخص منحنی تداوم‌جریان(مطالعه موردی: ناحیه خزری)‏

سابقه و هدف استخراج جریان‌پایه و شاخص مربوطه، همواره یکی از موضوعات مهم در هیدرولوژی بوده و اطلاع از میزان آن نقش مهمی در مدیریت بهینه منابع‌آب دارد. توسعه روش‌های آنالیز جریان‌پایه از هیدروگراف جریان، یک تاریخچه طولانی مدت دارد که به پژوهش‌های تئوری و تجربی هورتون، بر می‌گردد (5). در این خصوص، مرور منابع متعدد و مفیدی برای نشان دادن روند پیشرفت ارائه شده است (27؛25؛ 14). "روش‌های مختلف آنالیز جریان با ‌استفاده از روش همبستگی، توسط ناتان و مک ماهون (1990) مورد بررسی قرارگرفت، آن‌ها روش ساده فیلتر رقومی یک‌پارامتره با ضریب پارامتر 925/0 را پیشنهاد دادند (18)". "روش‌های مختلف گرافیکی، رقومی و روش‌های مبتنی بر ردیاب‌ها توسط گونزالس و همکاران(2009) در حوزه‌های واقع در زمین‌های پست کشور هلند، مورد پژوهش قرار گرفت. نتایج نشان داد که روش‌های مبتنی بر ردیاب‌ها، مطابقت مناسبی با مشاهدات و برداشت‌های صحرایی دارد، آن‌ها نتیجه گرفتند که روش اکهارد روش مناسبی برای حوزه‌های واقع در زمین‌های پست می‌باشد(12)". با بررسی‌های انجام شده، مشخص شد که در رابطه با مقایسه روش‌های مختلف استخراج جریان پایه در اقالیم مختلف در سطح کشور پژوهش کافی انجام نشده است. هدف از این پژوهش،بررسی روش‌های مختلف استخراج جریان‌پایه با‌استفاده ازشاخص منحنی تداوم‌جریان، به منظور انتخاب مناسب ترین روش است مواد و روش ها در این پژوهش، جریان‌پایه و شاخص آن با استفاده از جریان روزانه بیست ایستگاه هیدرومتری واقع در ناحیه خزری و الگوریتم-های حداقل‌محلی، فواصل‌ثابت، فواصل‌متحرک، فیلتر رقومی برگشتی یک‌پارامتره، فیلتر رقومی برگشتی دو‌پارامتره، فیلتر رقومی برگشتی B-Flow و فیلتر رقومی برگشتی چاپمن استخراج شد. ضرایب فیلترهای استفاده شده در محدوده موردنیاز هر روش و با توجه به بهترین پاسخ داده شده به تغییرات ضرایب و با ‌استفاده از قابلیت نمایش گرافیکی نرم‌افزار Hydro Office و مقایسه چشمی انتخاب شد. منحنی تداوم‌جریان کلیه ایستگاه‌ها ترسیم و شاخص‌هایQ90,Q50 و نسبت هیدرولوژیکی Q90/Q50 استخراج شد. مقادیر شاخص جریان پایه به‌دست آمده با ‌استفاده از معیارهای میانگین مطلق‌خطا، انحراف معیار،خطای برآورد استاندارد و ضریب -تعیین و روابط همبستگی با نسبت هیدرولوژیکی Q90/Q50تحلیل شد. با‌توجه به‌اینکه شاخص‌های مستخرج از منحنی تداوم‌جریان با استفاده از داده‌های اندازه‌گیری و مشاهده‌ای محاسبه می‌گردد و این شاخص به‌عنوان شاخص مربوط به مشارکت منابع آب‌های زیرزمینی در جریان رودخانه شناخته شده است، لذا به عنوان نماینده جریان واقعی برای بررسی ومقایسه مدل‌های استخراج آب پایه از هیدروگراف جریان رودخانه استفاده شد. یافته ها نتایج نشان داد، میانگین سالیانه شاخص مربوطه در کل دوره، بین حداقل 56/0 و حداکثر 91/0 نوسان می‌کند که به‌ترتیب متعلق به روش فیلتر رقومی برگشتی یک‌پارامتره و فیلتر رقومی برگشتی B-Flow می‌باشد. این مقدار نشان دهنده مشارکت بالای آب‌های زیرسطحی در تامین جریان رودخانه در منطقه پژوهش است. ماتریس همبستگی بین میانگین سالیانه طولانی مدت حاصل از تمام روش‌ها در منطقه مورد پژوهش با شاخص حاصل از منحنی تداوم‌جریان نشان داد که بالاترین ضریب‌تعیین، بین روش‌های مختلف با شاخص منحنی تداوم‌جریان به میزان 82/0 بین روش‌های B-Flow و Q90/Q50 بود و کمترین آن به‌روش چاپمن و فواصل‌ثابت تعلق گرفت. مقایسه انحراف‌معیار روش‌ها، نشان داد که روش B-FLOWکمترین انحراف‌معیار را دارد. در ضمن این روش، بالاترین همبستگی را با شاخص منحنی تداوم‌جریان دارد، لذا با توجه به این دو شاخص، روش فیلتر رقومی برگشتی B-FLOWنسبت به روش‌های دیگر، گزینه مناسبتری تشخیص داده شد. با توجه به معیار میانگین مطلق‌خطا و خطای برآورد استاندارد، روش یک‌پارامتره بهترین برآورد را دارد. نتیجه گیری در جمع‌بندی کلی نتایج تحلیل آماری، روش فیلتر رقومی برگشتی یک‌پارامتره به‌دلیل حداقل میانگین مطلق‌خطا، کمترین میزان خطای برآورد‌ استاندارد و همبستگی مناسب با ضریب تعیین 71/0 با شاخص تداوم جریان، مناسب‌ترین روش برای استخراج جریان-پایه و شاخص آن به‌دست آمد. این روش در غیاب روش‌های مبتنی بر ردیاب‌ها، به‌عنوان مناسب‌ترین روش در منطقه مورد پژوهش، تشخیص داده شد.