دانلود پایان نامه رشته کشاورزی : ارزیابی روابط تجربی برآورد ارتفاع رواناب در حوزه آبخیز بختگان

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته کشاورزی _ گرایش آبخیزداری

با عنوان : ارزیابی روابط تجربی برآورد ارتفاع رواناب در حوزه آبخیز بختگان

در ادامه مطلب می توانید تکه هایی از ابتدای این پایان نامه را بخوانید

و در صورت نیاز به متن کامل آن می توانید از لینک پرداخت و دانلود آنی برای خرید این پایان نامه اقدام نمائید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد ارسنجان

دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی

 گرایش: آبخیزداری

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد (M.Sc)

 عنوان پایان نامه:

 ارزیابی روابط تجربی برآورد ارتفاع رواناب در حوزه آبخیز بختگان

  استاد راهنما:

دکتر علی فرزادیان

  استاد مشاور:

دکتر محمدرضا نیک منش

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

يكي از عوامل اساسي در طراحي و تعيين نوع سازه هاي حفاظت خاك و آبخيزداري، برآورد ارتفاع رواناب در كل يك حوضه آبخيز است. روش هاي تجربي متعددي براي محاسبه ارتفاع رواناب سالانه حوضه هاي آبخيز ارائه شده است. در این تحقیق 8 روش تجربی برآورد رواناب از جمله كتاين، انجمن تحقيقات كشاورزي هندوستان، جاستين، سازمان جهانی هواشناسی، دپارتمان آبیاری هندوستان، خوزلا و دهلي و راجستان در حوزه آبخیز بختگان واقع در استان فارس محاسبه گرديد.

پس از بررسی روابط تجربی برآورد رواناب و مقايسه نتايج حاصله از مدل هاي تجربي با مقادير اندازه گيري شده توسط ايستگاه آب سنجي موجود در حوضه، در اكثر حوزه ها روش های دپارتمان آبیاری هند، دهلی، کوتاین و جاستین نتایج دقیق تری می دهند.

 کلمات کلیدی: دریاچه بختگان، روابط تجربی، رواناب

 فصل اول

 مقدمه و کلیات

1-1- مقدمه

رواناب سطحی به آن قسمت از بارندگی اطلاق می‌گردد که در روی زمین به طرف آبراهه‌ها، دریاچه‌ها یا دریاها به جریان می‌افتد. طراحی کانال­ها یا سازه‌هایی که بتوانند جریان­های آب سطحی را از خود عبور دهند، مستلزم تعیین حداکثر دبی رواناب، حجم رواناب، حجم آب جاری شده و نیز توزیع زمانی دبی آب است. عوامل موثر بر رواناب را می توان به عوامل مربوط به بارندگی و عوامل مربوط به حوضه آبخیز تقسیم نمود. عوامل بارندگی عبارتند از: مدت بارندگی و شدت توزیع بارندگی. عوامل حوضه آبخیز عبارتند از: اندازه و شکل حوضه، جهت حوضه، پستی و بلندی، وضعیت زمین شناسی و پوشش گیاهی سطح حوضه.

برآورد و تعيين مشخصات رواناب حوضه هاي آبخيز علاوه بر اينكه امكان استفاده بهينه از منابع آب و برنامه­ريزي براي كارهاي آبخيزداري در آينده را مي دهد، در طراحي سازه هاي آبي كه بر روي رودخانه ها و مجاري طبيعي احداث مي شوند، از اهميت فوق العاده اي برخوردار است. بنابراين برآورد دقيق آن حائز اهميت خاصي است. ولي اشكال اساسی ناشي از فقدان آمار كافي و نتيجتاً اشكال در ارزيابي مقدار آن
مي باشد. از روش هاي تعيين مشخصات رواناب حوضه مي توان به روش هاي تجربي اشاره نمود كه در عين سادگي از دقت نسبتاً مناسبي نيز برخوردار هستند. هدف از انجام اين تحقيق به كار بستن مدل هاي تجربي متعدد و انتخاب روش مناسب برآورد رواناب سالانه رودخانه ها و آبراهه ها در يك حوضه آبخيز منتخب واقع در منطقه اي با اقليم نيمه خشك مي باشد. بعلاوه اين روش مي تواند براي محاسبه رواناب حوضه هاي آبخيز مجاور با شرايط اقليمي مشابه مورد استفاده قرار گيرد. البته كاربرد چنين فرمول­هايي بدون توجه به شرايط خاص منطقه اي از قبيل آب و هوا، ابعاد، فيزيوگرافي، مرفولوژي و غيره خالي از اشكال نخواهد بود. لذا ابتدا بايد مطالعات مرتبط به طور كامل انجام شده، سپس با استفاده از نتايج حاصله مدل­هاي تجربي قابل كاربرد در اين مناطق را برگزيد. ضمنا براي استفاده از فرمول هاي تجربي بايستي از ضرايب خاصي استفاده شود كه در اكثر موارد تعيين آنها مشكل و به قضاوت­هاي علمي و تجربه مطالعات صحرايي ارتباط پيدا مي كند. در نتيجه جهت دستيابي به نتايج دقيق تر انجام بازديدهاي صحرايي اجتناب ناپذير خواهد بود.

 

1-2- فرضیه ها

1- روابط تجربی برآورد رواناب قابل کاربرد در حوزه آبخیز بختگان می باشد.

2- با افزایش مساحت دقتهای روش های مختلف با یکدیگر فرق می کنند.

3- رابطه انتخاب شده براي حوزه هاي فاقد آمار قابل استفاده مي باشد.

 

1-3- مواد و روش ها

   ابتدا مطالعه سوابق طرح و سپس کار روی موضوع اصلی پایان نامه مورد نظر می باشد.

استفاده از مدل هاي تجربي به منظور برآورد رواناب سالانه در حوضه هاي آبخيز مناطق خشك و نيمه خشك كه عمدتاً فاقد ايستگاه هاي آبسنجي مي باشد از ديرباز در مطالعات هيدرولوژي مورد توصيه قرار گرفته است. البته كارايي ومناسبت اين روش ها در مناطق جغرافيايي مختلف منوط به دستيابي به اطلاعات مورد نياز و آزمون هاي مربوطه مي­باشد.

بدين ­منظور پس از تعيين موقعيت و مشخصات منطقه مورد مطالعه که شامل حوزه آبخیز بختگان استان فارس مي باشد. مطالعات کتابخانه­ای، تهیه نقشه­های مورد نیاز، بازدید از ایستگاه­های هیدرومتری و کنترل میزان دقت ثبت داده­ها اقدام به جمع آوري داده هاي مورد نیاز نموده و کيفيت آنها با آزمون هاي مختلف بررسي شده و داده هاي پرت از فرايند تحقيق حذف مي شوند. سپس يک دوره اماري مشترک تعيين شده و نقايص آماري در طي اين دوره توسط نرم افزارهاي SPSS و Excel بازسازي مي­گردند. سپس نسبت به بکارگیری روابط تجربی انتخاب شده (كتاين، انجمن تحقيقات كشاورزي هندوستان، جاستين، سازمان جهانی هواشناسی، دپارتمان آبیاری هندوستان، خوزلا و دو روش در زیر حوزه های هند) به برآورد رواناب اقدام می گردد. مدل­ها با استفاده از روش هاي ارزيابي (متوسط اختلاف، بیاس[1] و جذر میانگین مربع خطا) با يكديگر و داده های مشاهداتی مقايسه مي­گردند. بعد از آنالیز نتایج حاصل از مدل­ها بهترین مدل با توجه به خطای ایجاد شده به وسیله هر مدل در حوزه آبخیز بختگان انتخاب می­شود.

1بررسی منابع

2- جمع آوری اطلاعات و آمار دبی روزانه، بارش روزانه، نقشه­های رقومی زیر حوزه­ها، توپوگرافی و آبراهه­ها

3- انتخاب ايستگاه­هاي مناسب از لحاظ پراكنش جغرافيائي و مناسب بودن آمار .

4- استخراج دبی متوسط سالیانه در هر ایستگاه

5- انتخاب طول دوره آماری مناسب و باز سازی نواقص آماری.

6- استخراج خصوصیات فیزیوگرافی و اقلیمی جهت برآورد رواناب

7- بکارگیری روابط تجربی (كتاين، انجمن تحقيقات كشاورزي هندوستان، جاستين، سازمان جهانی هواشناسی، دپارتمان آبیاری هندوستان، خوزلا و دو روش در زیر حوزه در هند) برای برآورد رواناب

8- مقایسه رواناب مشاهداتی و برآوردی

9- انتخاب روابط تجربی مناسب با استفاده از معیارهای ارزیابی در حوزه آبخیز بختگان

10- بحث و نتیجه گیری

1-4- اهداف تحقیق

در اين تحقيق نتايج حاصله از مدل­هاي تجربي با مقادير اندازه­گيري شده توسط ايستگاه­هاي آب سنجي موجود در حوضه، 8 روش تجربی برآورد رواناب از جمله كتاين، انجمن تحقيقات كشاورزي هندوستان، جاستين، سازمان جهانی هواشناسی، دپارتمان آبیاری هندوستان، خوزلا و دو روش در زیر حوزه­هائی در هند در حوزه آبخیز بختگان واقع در استان فارس مورد ارزیابی قرار می گیرد.

  • بررسي روابط تجربی برآورد رواناب در حوزه آبخیز بختگان
  • ارزیابی روابط تجربی برآورد رواناب و انتخاب مناسب ترین روش
  • ارائه روش مناسب جهت برآورد رواناب در حوزه های آبخیز فاقد آمار با شرایط مشابه حوزه دارای آمار

فصل دوم

 بررسی منابع

2-1- مطالعات انجام شده در ایران

فتح زاده (1378) در روش جدید برآورد بیلان آبی در مناطق خشک از طریق تغییر در نحوه کاربری فرمول های تجربی به این نتیجه رسید که رواناب برآورد شده از طریق فرمول­های تورک شبکه­ای و تورک نواری بیشترین مقدار نزدیکی با مقدار رواناب مشاهده شده ای از ایستگاه هیدرومتری را دارند و کاربرد فرمول­های کلاسیک تورک و کوتاین در مناطق خشک خطاهای بزرگی را به دنبال خواهد داشت.

كلانتري و بذرافکن(1382) روش هاي تجربي برآورد رواناب سالانه را در حوضه آبخيز رود زرد بررسي کردند. در اين تحقيق روش هاي تجربي برآورد رواناب كه شامل روش كتاين، انجمن تحقيقات كشاورزي هندوستان ، جاستين و روش مقايسه­اي است، در حوضه رود زرد مورد بررسي قرار گرفت و با اعمال ضرايب جداگانه، روش هاي مذكور كاليبره شده اند و جهت برآورد رواناب سالانه مورد استفاده قرار گرفت.

مهدوی و آذرخشی(1383) در تعیین مدل بیلان آبی مناسب ماهانه در حوزه­های آبخیز کوچک کشور(استان آذربایجان شرقی و شمال خراسان) به این نتیجه رسیدند که مدل بیلان آبی ماهانه در بیش از 70 درصد موارد به خوبی میتواند رواناب ماهانه را شبیه سازی کند. این نتیجه با سایر نتایج به دست آمده در سایر نقاط جهان قابل مقایسه است و تایید می­کند که یکی از روش های مناسب برای بازسازی آمار مدل­های بیلان آبی ماهانه هستند.

داوودی راد(1385) روابط تجربی برآورد ارتفاع رواناب را در حوزه آبخیز دریاچه نمک ارزیابی نمود. در این تحقیق کارایی روابط تجربی تورک، کوتاین، ایکار، جاستین، خوزلا و لسی تعیین شد. نتایج این تحقیق نشان داد که روش های ایکار، کوتاین، جاستین و تورک به ترتیب از صحت بیشتری برخور دارند و با افزایش مساحت از دقت روش ایکار کاسته و در مساحت­های زیاد روش لسی دقت بیشتری دارد.

اکبر پور و همکاران (1385) در به کارگیری روابط تجربی در تخمین رواناب سالیانه رودخانه ها در مناطق خشک و نیمه خشک به این نتیجه دست یافتند که رابطه لیسی از قابلیت بهتری در تخمین رواناب سالیانه برخوردار می­باشد این نتیجه همچنین می­تواند موید این مطلب باشد که در مناطق خشک و نیمه خشک بارشهایی با شدت زیاد و تداوم کوتاه باعث طغیان رودخانه ها می شوند که این عامل در رابطه لیسی به خوبی لحاظ شده است.

شاهي نژاد و همکاران (1385) روش هاي تجربي رواناب را در حوضه آبخيز كوثر مقايسه کردند. در اين تحقيق روابط تجربي موجود از جمله ايكار، جاستين، تورك، كوتاين و ليسي مورد مقايسه و ارزيابي قرار گرفت و در نهايت روش ليسي به عنوان مناسب­ترين روش محاسبه ضريب رواناب انتخاب گرديد.

گلپايگاني و همکاران (1386) ارتفاع و دبي اوج رواناب در دوره بازگشت هاي مختلف براي حوزه آبخيز بالاده سعيد آباد از زير حوزه هاي آبخيز تجن را با استفاده از روش هاي استدلالي و شماره منحني برآورد کردند. مقادير برآورد شده با روش شماره منحني در مقايسه با مقادير به دست آمده با روش استدلالي كمتر است كه علت اصلي آن تاثير نگهداشت اوليه، كه در روش شماره منحني به آن توجه مي­شود، بود. اين كاهش در دوره بازگشت­هاي پايين 2 و 5 و 10 و 25 ساله چشمگيرتر از دوره بازگشتهاي بالا 50 و 100 سال بود.

شاه محمدی حیدری و پنجکه (1387) روابط تجربی تخمین هرز آب سالانه در حوضه­های آبخیز دشت خوزستان را واسنجی کردند و به این نتیجه رسیدند که ضرایب روش جاستین 63/0، روش موسسه علوم زراعی هندوستان67/4 و کتاین 06/2 می­باشد. بدین ترتیب در سطح اعتماد 90درصد هر سه روش و در سطح اعتماد 95 درصد روش موسسه علوم زراعی هندوستان جهت استفاده توصیه گردید.

عبدي و همکاران (1388) مناسب‌ترين روش تجربي برآورد رواناب سالانه در حوزه آبخيز سانيج واقع در استان يزد را تعیین کردند. نتايج حاصل از آزمون روش هاي مختلف برآورد رواناب در مناطق خشك كه تحت تاثير خشكسالي مي‌باشد نشان داد روش خوزلا مناسب‌ترين روش برآورد رواناب مي‌باشد.

غفراني (1388) كاربرد مدل­هاي تجربي به منظور محاسبه رواناب را در حوزه آبخيز رودخانه زهره بررسی کردند. به منظور بدست آوردن رواناب، به تفكيك كوه و دشت هر محدوده مدل­هاي مختلف تجربي بكار گرفته شد و از ميان آنها مدل تجربي جاستين انتخاب گرديد.

احمدی و همکاران (1389) در تعیین مناسب ترین روش تجربی برآورد رواناب سالانه در حوزه­های فاقد آمار غرب گلستان در حوزه آبخیز وطنا به این نتیجه رسیدند که مقادیر حجم رواناب سالانه محاسبه شده در هر یک از روش های تجربی با مقادیر اندازه­گیری شده در نقطه خروجی حوزه تفاوت زیاد بین روش کوتاین و لانگبین اصلاح شده با مقدار اندازه­گیری شده می­باشد در حالی که مقادیر محاسبه شده از روش تورک نتایج بهتری را نسبت به سایر روش ها نشان می­دهد.

فتح­زاده و همکاران (1389) مناسب ترین روش برآورد رواناب سالانه در مناطق خشک و نیمه خشک استان یزد را تعیین کردند و نتیجه بدست آمده نشان داد که رابطه سازمان هواشناسی جهانی به دلیل داشتن بیشترین همبستگی با رواناب مشاهده شده مناسب ترین روش می­باشد. بنابراین می­توان از این روش جهت محاسبه روش رواناب در مناطق خشک ونیمه خشک استفاده کرد.

اسمعلی و سمیعی (1390) روش های تجربی برآورد رواناب را در حوزه آبخیز تنگ خسویه در استان فارس ارزیابی نمودند. در این تحقیق 6 روش تجربی برآورد رواناب از جمله كتاين، انجمن تحقيقات كشاورزي هندوستان، جاستين، سازمان جهانی هواشناسی، دپارتمان آبیاری هندوستان محاسبه گردید. پس از بررسی روابط تجربی برآورد رواناب و مقايسه نتايج حاصله از مدل­هاي تجربي با مقادير اندازه­گيري شده توسط ايستگاه آب سنجي موجود در حوضه، روش پيشنهاد شده توسط انجمن تحقیقات کشاورزی هندوستان جهت برآورد رواناب سالانه در حوضه مزبور مناسب­تر تشخيص داده شد.

اسدي و سمیعی(1390) روش های تجربی برآورد رواناب را در حوزه آبخیز بند بهمن در استان فارس ارزیابی نمودند. در این تحقیق 6 روش تجربی برآورد رواناب از جمله كتاين، موسسه زراعی هند[2]، جاستین، سازمان جهانی هواشناسی، دپارتمان آبیاري هندوستان و خوزلا محاسبه گردید.

پس از بررسی روابط تجربی برآورد رواناب و مقايسه نتايج حاصله از مدل­هاي تجربي با مقادير اندازه­گيري شده توسط ايستگاه آب­سنجي موجود در حوضه، روش پيشنهاد شده توسط موسسه زراعی هند جهت برآورد رواناب سالانه در حوضه مزبور مناسب­تر تشخيص داده شد.

 2-2- مطالعات انجام شده در خارج از کشور

تعداد مطالعات انجام شده در خصوص ارزیابی روابط تجربی در خارج از کشور محدود می­باشد و گاهاً محدود به منطقه مورد مطالعه می­باشد، با اینحال در ذیل مطالعاتی که در خصوص برآورد رواناب صورت پذیرفته ذکر می گردد. جاستين تحقيقات گسترده­اي برروي رابطه بين ميزان بارندگي و رواناب سالانه، تعداد زيادي حوضه آبخيز در شرايط آب و هوايي مختلف بعمل آورده و نتايج خود را به صورت فرمول عمومي ارائه نمود (وارشنی[3]،1979).

انجمن تحقيقات كشاورزي هندوستان[4] براساس نتايچ بدست آمده از بررسي ميزان رواناب سالانه ١٧ حوضه آبخيز واقع در منطقه نيلگيري رابطه­ای را ارائه نمود (موتجا[5]، 1986).

ليسي دانشمند هندي بر اساس بررسي­هايي كه در چندين حوضه بعمل آورد رابطه­ای را جهت برآورد رواناب سالانه ارائه نمود(گپتا[6]، 1992).

سازمان هواشناسي جهاني[7] (1994) این روش را در مناطق خشك و بياباني ايالات متحده امريكا انجام پذيرفته توصیه نمود و بنابر توصيه سازمان هواشناسي جهاني براي ساير مناطق مشابه دنيا قابل استفاده
مي­باشد. به عبارت ديگر اين روش براي مناطقي كه درجه حرارت متوسط ماهانه همواره بالاي صفر است كاربرد دارد.

راگونات (1997) به رابطه خوزلا اشاره نمود و چنین نتیجه می­گیرد که خوزلا داده­های درجه حرارت، بارندگی و رواناب را آنالیز نمود تا یک ارتباط تجربی بین رواناب و بارندگی به دست آورد. این فرمول روی تعداد زیادی از حوضه­ها در هند آزمایش شد و نتایج خوبی را جهت محاسبه بیلان آب سالانه ارائه نمود.

آرنل[8] (1992) مدل­های موازنه آب ماهانه را با چهار مدل تجربی تحت اقالیم مختلف بررسی کرد و اختلاف بین مدل ها را مقایسه کرد.

میلی[9] (1994) و میلی و ایگسون[10] (1987) نشان دادند که خصوصیات بارندگی نظیر شدت رگبار و فراوانی، بافت خاک، نوع پوشش گیاهی و تراکم پوشش و ژئومورفولوژی، فاکتورهای مهم کنترل کننده تغییرپذیری مکانی رواناب سالیانه می باشند (ولوک و مک کابی[11]، 1999).

فرماندز و پیزارو[12] (1994) برای مدل­هایی که یک ورودی را بعنوان ورودی برای میزان بارندگی و رواناب نیاز دارد، متوسط و واریانس ماهانه، ضرایب خود همبستگی و مومنتوم رتبه بالا از سری های واکنش که به بعنوان تابعی از سری های ورودی برآورد می گردد را پیدا کردند.

فرماندز و پیزارو (1996) مدل های تابع انتقال خطی (TF) با سری های بارندگی را بعنوان ورودی برای برآورد خصوصیات آماری سری های رواناب پیشنهاد کردند. روابط تجربی بر اساس اطلاعات آبخیزها در منطقه کوهستانی شیلی برای برآورد پارامترهای مدلهای TF با رتبه پائین[13] و بعضی خصوصیات آنها پیشنهاد گردید.

پی فیستر و همکاران[14] (2004) نشان دادند که تغییر کاربری به ویژه شهرسازی می تواند اثرات محلی
معنی­داری بر سیلابی شدن حوزه های کوچک در طی بارش­های محلی سنگین داشته باشد، اما هیچ شواهدی مبتنی بر اینکه تغییر کاربری می­تواند اثرات معنی داری بر جریان­های پیک در رودخانه­های بزرگ مژور و رااین[15] داشته باشد وجود ندارد. آنها دریافتند که تغییر کاربری تنها اثر خیلی کمی بر رژیم جریان در شاخه­های اصلی مژور و را این دارد. اما بیان کرد که برای حوزه­های با مقیاس متوسط تغییرات آینده در جریان­های پیک بستگی به تغییر در تنوع بارش­های شدید به همراه تغییر کاربری دارد (به نقل از انچین و همکاران[16] (2006)).

انچین و همکاران (2006) روابط رگرسیونی بین رواناب با بارندگی و درجه حرارت را برای 6 حوزه در شمال اروشیا[17] برقرار کرد. نتایج نشان داد که بارندگی بعنوان فاکتور مهم در تشکیل رواناب رودخانه، تحت شرایط اقلیمی اقیانوسی است.

جونز[18] و همکاران (2006) حساسیت هیدرولوژیک پارامترهای مدل­های بارش رواناب SimHyd­[19] و AWBM­ و یک مدل تجربی Zhang01 را از طریق اندازه­گیری در درصد تغییر متوسط رواناب سالیانه، با تغییرات در تبخیر و تعرق پتانسیل و بارندگی را در 22 آبخیز در استرالیا که دامنه­ای از شرایط اقلیمی را در بر می­گیرد، را برآورد کردند. نتایج نشان داد که مدلها حساسیت­های مختلفی را به تغییرات در تبخیر و تعرق پتانسیل و بارندگی نشان می­دهند. مدل­های SimHyd، AWBM وZhang01 بترتیب، متوسط حساسیت 4/2 ،5/2 و 2/1 درصد تغییر در متوسط جریان سالیانه را برای یک درصد تغییر در متوسط بارش سالیانه نشان دادند. نتایج برای تغییر تبخیر و تعرق پتانسیل 5/-، 8/- و 1- درصد برای هر یک درصد افزایش در متوسط تبخیرو تعرق سالیانه هست. علی رغم این اختلافات، نتایج همبستگی­های مشابهی را برای آبخیزهای متعدد نشان داد. وقایع بارندگی بزرگ علاوه بر تغذیه آبخیز باعث ایجاد رواناب می­گردد و بارش­های سبک ممکن است بدون مشارکت در جریان رودخانه، بطور کلی تبخیرو تعرق گردند.

تعداد صفحه :126

قیمت : شش هزار تومان

پشتیبانی سایت :              [email protected]