مهم ترین مشخصه ی فیزیکی خاک از نظر کشاورزی نفوذ می باشد. استفاده از روش های مستقیم اندازه گیری نفوذ مانند روش موازنه حجم اولا مستلزم صرف وقت، دقت و هزینه زیاد بوده و ثانیا قبل از آماده سازی زمین و در زمان انجام مطالعات، استفاده از این روش میسر نیست. روش SCS اصلاح شده برای تبدیل پارامترها به شرایط هیدرولیکی جدید کاربرد دارد. در این تحقیق دقت روش SCS اصلاح شده در برآورد پارامترهای نفوذ آبیاری جویچه ای مزارع نیشکر کشت و صنعت امیر کبیر اهواز بررسی شد. برای این منظور نفوذ تجمعی شش ساعته به روش SCS اصلاح شده برآورد و با نفوذ اندازه گیری شده به روش مستقیم   (ورودی- خروجی) مقایسه گردید. برای تعیین مقدار خطای برآورد از چهار شاخص آماری متوسط خطای پیش بینی مدل (Er) و متوسط خطای نسبی (Ea)، توزیع نسبت به خط 45 درجه (l) و ضریب تبیین (R2) استفاده شد. با توجه به نتایج، روش SCS  اصلاح شده مقدار نفوذ را بیشتر از مقدار واقعی برآورد می کند و دارای خطای زیادی است. به دلیل خطای زیاد این روش معادلات تجربی جدیدی برای پارامترهای مرجع در شرایط آبیاری مورد نظر ارائه شد. بدین صورت که پارامترهای WP، f0،K  و a در مزرعه اندازه گیری شدند و رابطه ی همبستگی آن ها با شماره منحنی نفوذ (Fn) تعیین شد. سپس روابط جوامعی برای تبدیل پارامترها به شرایط آبیاری های بعدی ارائه شد. بررسی دقت روابط ارائه شده نشان داد که این روابط با مقدار شاخص های l،R2  و Ea به ترتیب برابر 0.95، 0.91 و 4.5 درصد، پارامترهای نفوذ را با دقت بالایی برآورد می کنند. ضریب مربوط به فاکتور شرایط آبیاری (ICF) برای شرایط آبیاری مورد نظر برابر 0.82 تعیین شد.

با توجه به اینکه اکثر حوزه های آبخیز کوچک کشور فاقد ایستگاه هیدرومتری هستند، برای تعیین دبی حداکثر سیلاب، نیاز به روش مناسبی است تا در برنامه های مدیریتی و حفاظتی برای کنترل سیل و فرسایش مورد استفاده قرار گیرد. از جمله این روش ها، روش ترسیمی تعیین دبی حداکثر سیلاب، ارایه شده توسط سازمان کشاورزی ایالات متحده آمریکا، سرویس حفاظت منابع طبیعی است. در این تحقیق برای بررسی این روش، 19 حوزه از سه منطقه کشور با توجه به محدودیت های موجود، به شرح زیر انتخاب شدند: منطقه کرج-قزوین (منطقه 1)، منطقه شمال (منطقه 2) و منطقه آذربایجان (منطقه 3). با بررسی این روش در سه منطقه، مشخص شد که کاربرد بارش تیپ II با کمترین خطا همراه است. با توجه به نتایج و بررسی های صورت گرفته، این روش برای مناطق 1 و 3 مناسب، ولی استفاده از آن در منطقه 2 (شمال البرز)، دارای خطای زیادی است.

روش SCS-CN از جمله روش های پرکاربرد و معمول در هیدرولوژی برای تخمین روان آب می باشد که توسط سازمان حفاظت خاک آمریکا ارائه شده است. استفاده از این روش در حوضه های ایران به دلیل تفاوت های اقلیمی، هیدرولوژی و زمین شناسی می تواند با درصدی از خطا همراه باشد. در این مطالعه کارایی روش SCS و ارزیابی روابط تجربی آن درحوضه معرف پسکوهک انجام شد. در پنج واقعه بارش، اندازه گیری روان آب در چهار زیرحوضه و خروجی اصلی حوضه انجام گرفت. مقدار CN با استفاده از مطالعات سنجش از دور، نقشه های زمین شناسی و بازدیدهای صحرایی تعیین گردید. سپس با ترسیم هیدروگراف واقعی حاصل از واقعه بارش و مقایسه آن با هیدروگراف حاصل از روش SCS در نرم افزار HEC-HMS، کالیبراسیون و تصحیح ضرایب SCS انجام گرفت. نتایج نشان می دهد که مقدار ضریب تصحیحی برای SCSLag برابر با 92/0می باشد. مقدار میانگین Ia/S درحوضه پسکوهک برابر با 044/0 می-باشد که اختلاف زیادی با مقدار 2/0 معادله SCS دارد. ضریب تصحیحی برای تبدیل CN در حوضه مورد مطالعه برابر با 41/0برآورد شده است.

حوزه کشف رود بخشی از حوزه آبخیز دشت بزرگ قره قوم در شمال شرقی استان خراسان رضوی با وسعت8996 کیلومترمربع و زهکش اصلی دشت مشهد بشمار می آید. برای تعیین پتانسیل سیل خیزی در محدوده حوزه کشف رود از روش SCS اصلاح شده، درمحیط GIS و براساس مدل رقومی ارتفاع، پهنه-بندی توزیع بارش، محاسبه تلفات بارش، نقشه کاربری اراضی و بر مبنای طبقه بندی حوزه های آبخیز تماب درجه4 استفاده شده است. داده های هواشناسی، ازجمله آمار بارندگی و رگبارها (28 ایستگاه) مربوط به دوره آماری از سازمان های ذیربط دریافت و مورد بررسی قرار گرفت. پس از واسنجی داده ها بر اساس پایه زمانی مشترک25 سال (سال آبی 68-1367 تا 92-1391) و حذف داده های مشکوک، تطویل دوره آماری و در مواردی به بازسازی داده ها اقدام گردید. لایه های اطلاعاتی مثل نقشه های موقعیت ایستگاه های هواشناسی، توپوگرافی، کاربری اراضی، خاک، پوشش گیاهی، تقسیمات سیاسی استان و تقسیمات حوزه های آبخیز تماب مورد استفاده قرارگرفته است. با دریافت DEM از نقشه های توپوگرافی در مقیاس 1: 25000 و انجام اصلاحات لازم، مرز حوزه و خصوصیات فیزیوگرافی مثل مساحت، محیط، ارتفاع، شیب، زمان تمرکز و. . . محاسبه گردید. برآورد CN با استفاده از کاربری اراضی و گروه های هیدرولوژی خاک انجام شد. توزیع مکانیCN برای شرایط رطوبتی مرطوب و با لحاظ نمودن درصد شیب مشخص و پس از برآورد مقدارCN امکان محاسبه مقدار ذخیره سطحی و میزان تلفات اولیه بارش فراهم میگردد. تحلیل رگبارها با استفاده از نرم افزارSMADA و بر اساس تابع توزیع استاندارد ( پیرسون تیپ 3) مقدار بارش و رگبار در دوره برگشت های 2 تا100 ساله مشخص گردید. پس از محاسبه متوسط وزنی ارتفاع رواناب در هر زیر حوزه (86 زیرحوزه)، به منظور تعیین پهنه های سیل خیز حوزه دبی حداکثر سیل ( ) ناشی از بارش موثر برآورد و نقشه پتانسیل سیل خیزی حوزه ترسیم گردید. از مجموع مساحت حوزه، درصد آن دارای پتانسیل سیل خیزی نرمال، 5/25 درصد بحرانی، 25/6 درصد دارای پتانسیل سیل خیزی فوق بحرانی است. شهرستان های چناران و مشهد، پتانسیل سیل خیز بالاتری نسبت به سایر شهرستان ها دارند. از مجموع حدود 658 روستا، آبادی و مرکز جمعیتی مورد شناسایی درحوزه، 78 درصد روستاها دلیل قرارگیری در مناطق دشتی وکم شیب در پهنه هایی با پتانسیل سیل خیزی نرمال، 17درصد روستاها در پهنه های با پتانسیل سیل خیزی بحرانی و 5 درصد روستاهای حوزه بدلیل قرارگرفتن در مناطق مرتفع و شیبدار در پهنه های با پتانسیل سیل خیزی فوق بحرانی قرار دارند

تعیین مکان رخداد سیلاب با استفاده از روش های سنتی و متداول بسیار دشوار بوده و اکثرا باعث بروز خطا می شود. سرویس حفاظت خاک آمریکا SCS روشی را برای محاسبه رواناب ابداع نموده است. با توجه به دقت مناسب روشSCS-CN  در این مطالعه از روش SCS-CN استفاده شده است هدف تحقیق برآورد خطر سیلاب با استفاده از روش SCS-CN می باشد. در این روش ابتدا با توجه به کاربری و گروه های هیدرولوژیکی خاک و شیب منطقه CN یا شماره منحنی بدست آمد. میانگینCN  این حوضه عدد 87 را نشان می دهد. سپس با استفاده از ایستگاه های کلیماتولوژی، میانگین بارش منطقه 304 میلی متر برآورد شد. نتایج نشان داد در قسمت جنوبی حوضه با توجه به از بین رفتن پوشش گیاهی، گسترش شهر از جنوب، تغییر کاربری زمین و شکل حوضه که به صورت کشیده است، احتمال رخداد سیلاب بیشتر از سایر نقاط حوضه می باشد.

در سال های اخیر روش های تجربی و مدل های ریاضی متعددی جهت تخمین رواناب توسعه داده شده است که از مهم ترین و پرکاربردترین این روش ها می توان به روش شماره منحنی SCS اشاره نمود. یکی از ویژگی های بارز این روش استفاده از پارامتری به نام شماره منحنی (CN) برای تبدیل بارش به رواناب می باشد. در حال حاضر از ابزارهایی همچون GIS، RS و تلفیق نتایج آنها با نقشه های خاکشناسی و بازدیدهای میدانی جهت محاسبه این پارامتر استفاده می شود. این روش ها به علت نیاز به اطلاعات و عملیات محاسباتی و میدانی متعدد، زمان و هزینه زیادی را برای برآورد قابل اعتماد رواناب تحمیل می نمایند. در این تحقیق با استفاده از مفهوم مازاد اشباع به کار رفته در ساختار مدل نیمه توزیعی TOPMODEL، روشی ارائه شده است که به کمک آن می توان مقدار شماره منحنی حوضه را با سرعت زیاد، هزینه کم و دقت قابل قبول بدست آورد. رابطه پیشنهادی در این روش به سه پارامتر تخلخل خاک، متوسط فاصله از سطح زمین تا تراز سطح ایستابی حوضه و پارامتر کنترل کننده عمق موثر خاک اشباع وابسته می باشد. حوضه آبریز کسیلیان که به عنوان یکی از حوضه های معرف کشور می باشد برای ارزیابی نتایج حاصل از رابطه پیشنهادی مورد استفاده قرار گرفت. در این تحقیق از تصاویر ماهواره ای سنجندهETM+  ماهواره لندست 7 در تاریخ 2010 استفاده گردید و با انتقال تصاویر به محیط نرم افزار Geomatica و انجام برخی تصحیحات مورد نیاز، نقشه کاربری اراضی حاصل و با تلفیق آن با نقشه های خاکشناسی، شیب و بازدیدهای میدانی نقشه شماره منحنی حوضه حاصل گردید. همچنین برای تخمین پارامترهای رابطه پیشنهادی از داده های جریان ثبت شده در ایستگاه هیدرومتری ولیک بن و نیز واسنجی مدل نیمه توزیعی TOPMODEL استفاده بعمل آمد. نتایج نشان داد که متوسط وزنی شماره منحنی حوضه بدست آمده از روش های متداول و رابطه پیشنهادی به ترتیب در حدود 59.6 و 62.8 می باشد. همچنین نتایج حاکی از آن است که حداقل و حداکثر اختلاف بین متوسط وزنی شماره منحنی بدست آمده از رابطه پیشنهادی و روش های مبتنی بر GIS و RS بترتیب در حدود 0.3 و 12 درصد می باشد.

هدف این تحقیق بررسی اثر توان تفکیک مدل های ارتفاعی رقومی (DEMs) بر مقادیر شماره منحنی به دستامده از روش WI-CN بود. این روش نوین به علت استفاده از مفاهیم مازاد رطوبت مدل نیمه توزیعی TOPMODEL به شاخص توپوگرافی و متعاقب آن مقیاس DEM استفاده شده وابستگی زیادی دارد. نتایج کاربرد این روش در حوضه آبریز کسیلیان به ازای ابعاد سلولی مختلف حاکی از آن بود که متوسط شماره منحنی حوضه به دستامده از روش مزبور در ابعاد سلولی 50 متر در حدود 59.8 و در ابعاد سلولی 300 متر در حدود 71.8 است و این بدان معناست که اختلاف بین روش WI-CN و روش های متداول در برآورد CN با کاهش توان تفکیک DEM (بزرگ شدن ابعاد سلولی) افزایش می یابد. مثلا، حداکثر اختلاف بین روش WI-CN و روش های متداول در برآورد شماره منحنی حوضه با استفاده از DEM با ابعاد 50 متر 8.3 درصد و در صورت استفاده از DEM با ابعاد 300 متر 29.9 درصد است. بنابراین، با توجه به افزایش اختلاف بین روش های مذکور در اثر افزایش ابعاد سلولی باید هنگام استفاده از روش های مبتنی بر رطوبت مازاد اشباع برای استخراج نقشه های رستری CN، به خصوص در حوضه های فاقد آمار، دقت لازم به عمل آید و تعیین بهینه آن بر اساس توان تفکیک داده ها صورت پذیرد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

سیل از جمله پدیده هایی است که هر ساله خسارات فراوانی را به بار می آورد و همواره مورد توجه کارشناسان هیدرولوژی بوده است. عواملی نظیر فیزیوگرافی، ژئومورفولوژی و عوامل انسانی می تواند این پدیده را در حوضه ها تسریع ببخشد. از آنجایی که در طرحهای بهره برداری از منابع آب، کنترل سیلاب، سدسازی، عملیات آبخیزداری و اکثر زمینه های مطالعات هیدرولوژی، دبی سیلاب اهمیت دارد لذا دقت مطالعات و درجه ایمنی طراحی تاسیسات و سازه های آبی بستگی زیادی به روش مطالعات دارد. در تحقیق حاضر پتانسیل سیلاب حوضه های آبخیز زیلکی و فیره رود با استفاده از روشSCS  مطالعه و با هم مقایسه گردید. ابعاد هیدروگراف حوضه ها با توجه به مقادیر بارش 24 ساعته، زمان تمرکز، شماره منحنی، بارش مازاد، زمان تا اوج و دبی اوج بدست آمد، سپس هیدروگراف سیل برای هر یک از حوضه ها در دوره های زمانی 2، 5، 10، 25، 50 و 100 سال محاسبه گردید. نتایج نشان داد که با توجه به فیزیوگرافی و مرفولوژی حوضه فیره رود، توان سیل خیزی این حوضه بالاتر از حوضه زیلکی است.