شبیه سازی جریان رودخانه با استفاده از مدل هیدرولوژیک توزیعی wetspa در حوزه آبخیز چهل چای، استان گلستان

چکیده مدلسازی فرآیند بارش- رواناب در حوزه آبخیز از نقطه نظر، مدیریت منابع آب، مهندسی رودخانه، سازه های کنترل سیل و ذخیره سیلاب اهمیت ویژه ای دارد. در این راستا مدل های بسیاری جهت شبیه سازی فرآیندهای حوزه آبخیز وجود دارد که مدل های توزیعی از جمله آنها می باشند. wetspa یک مدل هیدرولوژیکی- توزیعی بر پایه gis می باشد که در مقیاس حوزه عمل کرده و برای پیش بینی سیلاب و مدیریت حوزه آبخیز توسعه یافته است. آبخیز چهل چای با مساحتی 9/254 کیلومترمربع در شرق استان گلستان واقع شده است. کوهستانی بودن منطقه، تغییر کاربری شدید، استفاده بیش از حد از زمین و شرایط اقلیمی حاکم در منطقه مورد مطالعه در سالهای اخیر سبب وقوع سیلاب های مخرب در منطقه شده است. توجه به شرایط مذکور و خسارت های جانی و مالی وارده، اهمیت شناخت وضعیت هیدرولوژیکی منطقه را نشان می دهد. با توجه به اینکه مدل wetspa قابلیت شبیه سازی رواناب در تمام شبکه سلولی را دارد، هدف اصلی این تحقیق شبیه سازی جریان روزانه رودخانه آبخیز چهل چای و بررسی کارایی این مدل جهت پیش بینی هیدروگراف جریان می باشد. نقشه های رقومی توپوگرافی، کاربری و خاک سه نقشه اصلی مدل بوده که در قالب gis و با پیکسل سایز90 ×90 متر به مدل وارد شدند. مدل از لایه های توپوگرافی، کاربری و خاک و همچنین آمار هواشناسی روزانه برای پیش بینی هیدروگراف های سیل و توزیع مکانی پارامترهای هیدرولوژیکی حوزه استفاده می نماید. مدل فیزیکی بوده و قادر است فرایندهای هیدرولوژیکی بارش، ذوب برف، ذخیره برگابی، ذخیره چالابی، رواناب سطحی، نفوذپذیری، تبخیر وتعرق، نفوذ عمقی، جریان زیر سطحی، جریان آب زیر زمینی را به طور پیوسته در زمان و مکان شبیه سازی نموده و تعادل آب و انرژی را در هر سلول رستری برقرار نماید. مدل برای محاسبه رواناب از روش استدلالی اصلاح شده و برای تخمین رواناب ناشی از ذوب برف از روش ضریب روز-درجه استفاده می نماید. جریان زیرسطحی برمبنای قانون دارسی و معادله موج سینماتیکی محاسبه می گردد. درحالیکه جریان آب زیرزمینی با استفاده از روش مخزن خطی و در مقیاس زیر حوزه های کوچک در رابطه با ذخیره آب زیرزمینی و ضریب افت آب زیرزمینی تعیین می گردد. رواناب در طول مسیر خود با استفاده از روش معادلات موج پخشی روندیابی می گردد که وابسته به شیب، سرعت جریان و خصوصیات مسیر جریان بوده و قادر است دبی جریان را در هر نقطهای از پایین دست که جریان به هم میپیوندد، پیشبینی نماید. نتایج شبیه سازی حاکی از تطابق خوب بین هیدروگراف های محاسبه شده و مشاهده ای بودند و مدل قادر است هیدروگراف های روزانه را با دقت خوب و با ضریب ناش- ساتکلیف 50 تا 57 درصد پیش بینی نماید. همچنین نتایج شبیه سازی بیانگر این است که مدل پارامترهای هیدرولوژیکی توزیعی و بیلان آبی را به خوبی برآورد نموده، و برای برآورد دبی جریان روزانه کاربرد دارد.