"شبیه سازی هیدروگراف جریان با استفاده از مدل swmm و پیش بینی اثرات آبخیزداری در حوضه رودخانه خشک شیراز"
چکیده
چکیده مدیریت یکپارچه حوضه های آبخیز تضمین کننده استفاده بهینه از منابع آب و خاک در اکوسیستم های طبیعی و غیر طبیعی می باشد. برای نیل به این هدف به اطلاعات جامع از رویکردهای متفاوت مدیریتی و اجرایی و نیز ویژگی های فیزیکی، اقتصادی - اجتماعی و اکولوژیک حوضه های آبخیز نیاز است. به ویژه در یکی دو دهه اخیر سعی شده است برای پیش بینی و تخمین جریان حاصل از بارندگی و تأثیر عوامل مختلف بر رواناب تولیدی، از فناوری کامپیوتری استفاده گردد. هدف اصلی تحقیق حاضر، ارزیابی عملکرد مدل swmm در شبیه سازی هیدروگراف جریان رودخانه خشک شیراز می باشد. حوضه آبخیز رودخانه خشک شیراز با تلفیقی از آبخیزهای طبیعی و شهری و مساحت 3/900 کیلومتر مربع در جنوب غربی ایران و استان فارس واقع شده است. در این تحقیق، ابتدا مدل مذکور با استفاده از 12 رویداد دبی جریان در ایستگاه اقبال آباد واسنجی گردید. پس از اجرای مدل با پارامترهای واسنجی شده، در مرحله اعتبارسنجی 10 رویداد دبی جریان ایستگاه نهر اعظم و 4 رویداد ایستگاه چنارسوخته مورد استفاده و تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج واسنجی و اعتبار سنجی مدل swmm، همبستگی مناسبی با داده های اندازه گیری شده دبی جریان در رودخانه خشک شیراز از خود نشان داد (96/0 = r2 برای مرحله واسنجی و 91/0 =r2 و 87/0 =r2 برای مرحله اعتبارسنجی) و مقادیر شاخص های کارایی مدل در حد قابل قبولی بود (ضریب ناش- ساتکلیف برای مرحله واسنجی معادل 91/0 و برای مرحله اعتبارسنجی معادل 88/0 و 86/0). با در نظر گرفتن محدودیت های موجود در آبخیز مورد مطالعه دو فعالیت مدیریتی بیولوژیک شامل جنگل کاری و تلفیق بوته کاری و بذرپاشی انتخاب شد. با ترکیب این فعالیت ها، چهار (n2) سناریوی مختلف مدیریتی تدوین گردید. سپس در سناریو های تدوین شده با بارش طرح در دوره بازگشت های مختلف 2 تا 100 ساله مدل هیدرولوژی swmm اجرا و هیدروگراف جریان برای هر دوره بازگشت شبیه سازی گردید. شاخص های فیزیکی ارزیابی اثرات اجرای سناریوها، شامل دبی اوج، زمان تا اوج و حجم جریان، انتخاب و مقادیر آنها برای هر سناریو در دوره بازگشت های مختلف، محاسبه شد. مقادیر شاخص های ارزیابی با روش حداکثر استاندارد شدند و برای وزن دهی به شاخص ها طی فرآیند استخراج نظرات کارشناسی (با مراجعه به هفت نفر کارشناس) از روش دلفی استفاده شد. سپس سناریو یا دسته سناریوهای برتر بیولوژیک مدیریت جریان در دوره بازگشت های مختلف با توجه به نتایج شاخص های ارزیابی بصورت جداگانه و همچنین با توجه به تمامی شاخص های ارزیابی، با استفاده از تکنیک تصمیم گیری چند معیاره مشخص شدند. در نهایت تجزیه و تحلیل حساسیت نتایج اولویت بندی سناریوها با توجه به تاثیر وزن دهی شاخص ها صورت گرفت. با توجه به اثرات سناریوهای بیولوژیک مدیریت جریان بر شاخص های ارزیابی بصورت مجزا، از بین سناریوهای تدوین شده سناریوی 4 (شامل فعالیت های جنگل کاری و تلفیق بوته کاری و بذرپاشی) در دوره بازگشت های 2، 5، 10 و 20 ساله در اولویت اول می باشد. سناریوهای 2 (جنگل کاری)، 3 (تلفیق بوته کاری و بذرپاشی) و 1 (وضعیت موجود) به ترتیب در اولویت های بعدی می باشند. براساس نتایج تصمیم گیری چندمعیاره (توجه به مقادیر تمامی شاخص ها و نیز وزن دهی به شاخص ها) به ترتیب اولویت، سناریوهای 4، 2، 3 و 1 جهت بهبود وضعیت هیدرولوژیک آبخیز رودخانه خشک شیراز پیشنهاد می شوند. همچنین نتایج نشان می دهد، سناریوهای تدوین شده بر شاخص های دبی اوج و زمان تا اوج تا دوره بازگشت 20 ساله تاثیر داشته و در سایر دوره بازگشت ها تاثیری معنی داری ندارند, اما بر شاخص حجم جریان در دوره بازگشت های 2 تا 100 ساله موثر هستند. رویکرد سناریوسازی استفاده شده در این تحقیق با در نظر گرفتن نتایج مدل swmm و موازنه بین نتایج، روش کارآمدی جهت در نظر گرفتن آبخیز به عنوان یک سیستم و نیز فرآیند تسهیل تصمیم گیری برای انتخاب سناریوی مدیریتی مناسب پیش از اجرای هر عملیاتی در آبخیز در راستای مدیریت یکپارچه آن می باشد