تعیین تغییرات مکانی-زمانی بارندگی و رابطه آن با پاسخ خطی و غیرخطی فرآیند بارش-رواناب در حوضه های کوهستانی

در این پایان نامه تاثیر تغییرات مکانی و زمانی بارندگی بر روی پاسخ خطی-غیرخطی در سه حوضه آبریز در منطقه کوهستانی جنوب غرب ایران (رشته کوه های زاگرس) مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. نخست وقایع بارندگی بر اساس تغییرات مکانی و زمانی در چهار گروه مختلف تقسیم بندی گردید. سپس توان های مختلف برای رابطه غیرخطی ذخیره-آبدهی شامل m=0/61 (میانگین برآورد شده برای منطقه)، m=0/77 (پیشنهاد شده توسط مدل)، m=0/50 (بر اساس قضاوت کارشناسی) به همراه حالت خطی (m=1/0) در نظر گرفته شد و با استفاده از "مدل شبکه محصور زیرحوضه ها" (wbnm) واکنش حوضه های آبریز تحت مطالعه به ناهمگنی های مکانی و زمانی بارندگی مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت ارزیابی تاثیرتغییرات زمانی بارندگی بر روی آبنمود خروجی در سه حوضه آبریز تحت مطالعه از سه شاخص ارزیابی شامل شاخص ناش-سات کلیف (nse)، شاخص درصد خطا (pbias) و شاخص انحراف زمان آبدهی اوج (dt) استفاده گردید. نتایج نشان دادند که رابطه غیر خطی ذخیره-آبدهی نسبت به حالت خطی برآورد بهتری از آبنمود خروجی از حوضه بدست می دهد. اما ضریب یکتایی برای پیش بینی همه سیلاب ها وجود نداشته و مشاهده گردید که رطوبت خاک قبل از وقوع بارندگی عامل مهمی در نحوه پاسخ حوضه می باشد بطوری که برای خاک خشک، واکنش غیرخطی شدیدتر از خاک مرطوب قابل انتظار می باشد. در شرایط خشک بودن خاک، پاسخ حوضه به سمت غیرخطی شدید (m=0/50 یا m=0/61)تمایل پیدا کرده اما با افزایش رطوبت خاک، واکنش حوضه به سمت حالت غیر خطی ملایم تر (m=0/77) ) و یا خطی کامل (m=1/0) تمایل پیدا می کند. نتایج همچنین نشان دادند که تغییرات زمانی بارندگی نقش مهمی در پاسخ حوضه آبریز ایفاء می کند. با کاهش ناهمگنی در سری زمانی مولفه های هیتوگراف بارندگی، پاسخ حوضه به سمت غیرخطی شدید تمایل پیدا کرده و مقدار m=0/50بهترین برآورد را از آبنمود خروجی بدست می دهد. اما افزایش ناهمگنی زمانی در مولفه های هیتوگراف بارندگی، حوضه را به سمت پاسخ غیر خطی ملایم و یا خطی کامل سوق می دهد. برای شبیه سازی آبنمود خروجی از حوضه ناشی از بارندگی با تغییرات زمانی شدید نیز، بهترین نتیجه از پارامتر غیر خطی برابر با m=0/61 حاصل گردید. بعلاوه، نتایج نشان دادند که بر خلاف تغییرات زمانی بارندگی که رابطه کاملا آشکاری با ضرائب خطی-غیرخطی رابطه ذخیره-آبدهی داشته است، شناسایی چنین رابطه ای بین تغییرات مکانی بارندگی و ضرائب خطی-غیرخطی در رابطه ذخیره-آبدهی امکان پذیر نمی باشد. بنابراین، به منظور ارزیابی اهمیت تغییرات مکانی بارندگی بر روی پاسخ هیدرولوژیک سه حوضه تحت مطالعه، الگوهای مختلف بارندگی شامل الگوی بارندگی نزدیکترین ایستگاه از خروجی حوضه به همراه الگوی های بارندگی بدست آمده از دو روش درون یابی تیسن و عکس مجذور فاصله (idw) مورد استفاده قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان دادند که استفاده از الگوی بارندگی نزدیکترین ایستگاه از دقتی به مراتب بیشتر از دو الگوی دیگر برخوردار بوده و به نحو رضایت بخشی قادر به شبیه سازی آبنمود خروجی از حوضه می باشد در حالی که آبنمود های بدست آمده از دو الگوی بارش درون یابی شده دارای خطای قابل توجهی می باشند. به نظر می رسد که این خطا های شدید بیشتر از آن که ناشی از عدم وجود رابطه بین تغییرات مکانی بارندگی و پاسخ حوضه باشند، ناشی از عدم برآورد صحیح میانگین مولفه های بارندگی در بین ایستگاه ها باشد که دلیل اصلی آن شبکه کم تراکم و فقیر ایستگاه های باران نگاری در منطقه می باشد. بنابراین صرف نظر از این که بین تغییرات مکانی بارندگی و واکنش حوضه رابطه ای وجود داشته باشد یا خیر، در مناطق کوهستانی که توپوگرافی پیچیده میدان دوبعدی نامانایی از داده ها را حاکم می کند، استفاده از شبکه متراکم ایستگاه های باران نگاری اولین الزام جهت پیش بینی پاسخ حوضه نسبت به بارندگی می باشد.