پیش بینی تأثیر تغییر وضعیت مرتع در میزان رواناب با تلفیق مدل HEC-HMS در GIS (مطالعة موردی: حوزه آبخیز سراب سفید بروجرد)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد بروجرد

2 پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری

3 موسسه علمی کاربردی وزارت جهاد کشاورزی

4 دانشجوی دکتری مرتع داری، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران

چکیده

ارزیابی پروژه­های مرتعداری امروزه از بنیادی­ترین مسائلی است که در کشورها به منظور          برنامه­ریزی­های آتی در خصوص طرح­های اجرایی و مدیریت منابع طبیعی انجام می­گیرد. با توجه به نبود تجهیزات لازم به منظور اندازه­گیری و ثبت تغییرات ایجاد شده در وضعیت سیلاب، فرسایش و رسوب حوزه­های آبخیز استفاده از مدل­های توزیعی هیدرولوژیکی جهت شبیه­سازی رفتار حوزه در قبل و بعد از اقدامات مرتعداری ابزاری کارآمد در دستیابی به این اهداف می­باشد. هدف این تحقیق ارزیابی تأثیر تغییر پوشش گیاهی بر رواناب در حوزه آبخیز سراب سفید شهرستان بروجرد در استان لرستان با استفاده از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS می­باشد. جهت تعیین تأثیر تغییر وضعیت مرتع، زمان تمرکز در شرایط بعد از اجرای اقدامات محاسبه و نیز طی بازدید میدانی میزان بهبود پوشش گیاهی حوزه و ارتقاء وضعیت هیدرولوژیک حوزه با استفاده از روش SCS محاسبه و با اعمال تغییرات ایجاد شده در ورودی­های مدل اقدام به شبیه­سازی رفتار سیلاب برای وقایع موجود گردید. معیارهای دبی اوج و حجم سیلاب برای ارزیابی تعیین شد و مقادیر آن­ها برای دو وضعیت قبل و بعد از تغییرات کاربری محاسبه گردید. نتایج نشان داد که این مدل برای پیش­بینی و شبیه­سازی رواناب در حوزه با دقت قابل قبول مناسب بوده و به دلیل کم شدن شماره منحنی در اثر افزایش پوشش گیاهی به ترتیب بهترین سناریو برای کاهش رواناب در شرایط قرق، مدیریت حال حاضر، آتش­سوزی و چرای شدید است. بنابراین جهت کاهش رواناب بهتر است که نسبت افزایش پوشش گیاهی با هر ابزار مدیریتی حتی قرق که آخرین راه است اقدام نمود تا از بروز فاجعه و تخریب اراضی، باغات و اماکن احداث شده در حاشیه رودخانه و در کنار شهر بروجرد جلوگیری کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect prediction of rangeland condition changes on runoff by HEC-HMS model in Sarab-Sefid basin of Borujerd

نویسندگان [English]

  • Ali Ariapour 1
  • Bagher Ghermezcheshmeh 2
  • Mojtaba Nasaji 3
  • Naghmeh Piroozi 4
1 Assis. Prof. College of Natural Resources, Islamic Azad University Borujerd Branch
2 Soil Conservation and Watershed Management Research Institute
3 Institute of Technical & Vocational Higher Education of Jahad-e Agriculture
4 PhD. Student of Rangeland, Islamic Azad University Science and Research Branch, Tehran
چکیده [English]

Assessment of Watershed management practices is one of the main subjects for future planning of natural resources management and restoration projects. In terms of, there are no tools for assessment of watershed management practices in many basins of the country, and then distributed hydrological models can be used this purpose. The purpose of this study was evaluation of cover changes and it effect on runoff in Sarab Sefid basin in Borujerd county-Lorestan Province by HEC-HMS (Hydrologic Modeling System). For this purpose, based on the rainfall-runoff observed events, HEC-HMS model was optimized and calibrated. Then, to determination of rangeland condition changes, concentration time was measured after each scenario. Inputs of model were determined by SCS method and simulated runoff for available data from climatology stations. Criteria's such as runoff pick and amount of flow determined for evaluation and measured in two situations of before and after land use. Results show that this model (HEC-HMS) is suitable for predicting and simulating of sun off in basin according to acceptable accuracy. Because of decreasing of Curve Number (CN) cause of plant cover increasing, the best scenarios to decreasing runoff are exclusion, available management of rangelands, conflagration and heavy grazing respectively. Therefore to decreasing of runoff must increase plant cover by any management tools even exclusion which it is the last way. Because of forestalling of natural hazardous and land degradation, orchards, built places beside of river and beside of Borujerd city.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Plant cover changes
  • Modeling HEC-HMS
  • Geographic Information System
  • Sarab sefid basin

1. آذری، م.، س. ح. ر. صادقی و ع. ا. تلوری. 1390. ارزیابی تأثیر اقدامات آبخیزداری بر ویژگی­های سیل با استفاده از تلفیق مدل­های HEC-HMS و HEC-RAS در محیط GIS (مطالعة موردی: حوضه آبخیز جاغرق). مجلة علوم و مهندسى آبخیزدارى ایران، 5(15):‌ 69-72.

2. اوجاقلو، ف. 1380. بررسی سازه­های آبی بر روی سیلاب­ها. پایان­نامه کارشناسی ارشد دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران. 133 صفحه.

3. ایوبی، ش. ا. و ا. جلالیان. 1385. ارزیابی اراضی (کاربردهای کشاورزی و منابع طبیعی)، انتشارات دانشگاه صنعتی اصفهان. 396 صفحه.

4. بی­نام، 1388. سالنامه آماری لرستان. اداره کل آمار و اطلاعات معاونت برنامه­ریزی استانداری استان لرستان. 65 صفحه.

5. جهانگیر، ع.، م. رائینی و م. خ. ضیاء­احمدی. 1387. شبیه­سازی فرآیند بارش- رواناب با شبکه عصبی مصنوعی(ANN) و مقایسه با مدل HEC-HMS در حوضه معرف کارده. مجله آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 22(2): 72-84.

6. چیذار، آ.، م. محسنی ساروی و م. وفاه­خواه. 1388. ارزیابی مدل HEC-HMS به منظور برآورد هیدروگراف سیلاب در حوضه آبخیز کسیلیان. مجله پژوهش­های آبخیزداری (پژوهش و سازندگی)، 22(3): 59-71.

7. حشمت­پور، ع. 1380. بررسی عملکرد آبخیزداری در کنترل سیلاب حوضه آبخیز غازمحله (استان گلستان). مجموعه خلاصه مقالات اولین همایش نقش و جایگاه آبخیزداری در توسعه منابع طبیعی و کشاورزی حاشیه خزر. 96 صفحه.

8. خلیقی سیگارودی، ش. 1383. بررسی میزان تغییر کاربری اراضی بر مشخصات هیدرولیک آب­های سطحی. رسالة دکتری، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران. 224 صفحه.

9. روغنی، م. 1376. بررسی تأثیر مکانی حوضه بر روی دبی اوج سیلاب با استفاده از GIS و مدل روندیابی آب RAFTS در حوضه آبخیز رودک. پایان­نامه کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران. 110 صفحه.

10. سلیمانی، ک.، م. ب. گنبد، س. ر. موسوی و ش. خلیقی. 1387. پتانسیل تولید سیل در حوضه­های آبخیز با استفاده از مدل HEC-HMS در محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی (مطالعة موردی: حوضه معرف کسیلیان). مجله پژوهش­های جغرافیای طبیعی، 65: 51-60.

11. شقایی فلاح، ر. 1380. شبیه­سازی دبی حداکثر سیلابی در شاخه­های فرعی رودخانه حوضه آبخیز محمد­آباد (استان گلستان) با استفاده از مدل HEC-HMS. پایان­نامه کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشکده مرتع و آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان. 135 صفحه.

12. غفاری، گ.، ج. قدوسی و ح. احمدی. 1388. بررسی تاثیر تغییر کاربری اراضی بر پاسخ­های هیدرولوژی حوضه آبخیز (مطالعة موردی: حوضه آبخیز زنجان­رود). مجله پژوهش­های حفاظت آب و خاک، 16(1): 163-180.

13. غلامی، ش. 1373. نقش مدیریت پوشش گیاهی (جنگل و مراتع) در شکل هیدروگراف سیل (کاهش خطرات سیل). خلاصه مقالات سمینار ملی مرتع و مرتعداری در ایران، سازمان جنگل­ها و مراتع کشور، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان، 33-71.

14. فرازجو، ح. 1385. بررسی تأثیر سدهای اصلاحی توریسنگی روی بار معلق حوضه آبخیز زیارت. ششمین کنفرانس            بین­المللی مهندسی رودخانه، 8 الی 10 بهمن ماه 1381، دانشگاه شهید چمران- اهواز.

15. مصطفی­زاده، ر. 1388. ارزیابی هیدرولوژیکی اقدامات آبخیزداری با مدل HEC- HMS (مطالعه موردی: آبخیز جعفرآباد گلستان). پنجمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، 2 تا 3  اردیبهشت، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان. 250 صفجه.

16. میرزا خان، ح. 1380. مقایسه مدل شبیه­سازی شده بارش- رواناب به روش شیب- سطح با مدل HEC-HMS در حوضه آبخیز جاغرق (استان خراسان). پایان­نامه کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشکده مرتع و آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان. 115 صفحه.

17. نصیری مقدم، ف. 1383. ارزیابی اثر عملیات آبخیزداری بر سیلاب واریزه­ای با استفاده از مدل­های هیدرولوژیکی. پایان­نامه کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس. 90 صفحه.

18. نیکوکار، م. 1385. ارزیابی عملیات آبخیزداری با کمک مدل ریاضی در حوضه گلاب­دره دربند. پایان­نامه کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات. 110 صفحه.

19. همت­زاده، ی.، ح. بارانی و آ. کبیر. 1388. نقش مدیرت پوشش گیاهی بر میزان رواناب سطحی (مطالعة موردی: حوضه آبخیز کچیک، استان گلستان). مجله پژوهش­های حفاظت آب و خاک، 16(2):‌ 19-33.

20. Azagra E. 1998. Rainfall Runoff in the Guadalupe River Basin. Center for Research in Water Resources, Austin, Texas, 89 p.

21. Johnson C, Yung A, Nixon K, Legates D. 2001. The use of HEC-GeoHMS and HEC-HMS to Perform Grid-Based Hydrology Analysis of a Watershed. Texas: Dodson & Associated. 85 p.

22. Dabney SM. 1998. Cover crop impacts on watershed hydrology. Journal of Soil and Water Conservation, 53(3): 207-213.

23. Foody GM, Ghoneim EM, Arnell NW. 2004. Predicting locations sensitive to flash flooding in an arid environment. Journal of Hydrology, 292(1): 48-58.

24. Feldman AD. 2000. Hydrologic modeling system HEC-HMS: technical reference manual. US Army Corps of Engineers, Hydrologic Engineering Center, 120 p.

25. Niehoff D, Fritsch U, Bronstert A. 2002. Land-use impacts on storm-runoff generation: scenarios of land-use change and simulation of hydrological response in a meso-scale catchment in SW-Germany. Journal of Hydrology, 267(1): 80-93.

26. Radwan A. 1999. Flood analysis and mitigation for area in Jordan. Journal of Water Resources and Management, 125(3): 170-177.

27. Vallentine JF. 1989. Range Development and Improvement. Third edition, San Diego, California, USA, 60 p.

28. Vieux B. 2001. Distributed Hydrologic Modeling Using GIS. In:  Distributed Hydrologic Modeling Using GIS, vol 38. Water Science and Technology Library. Springer Netherlands, pp 1-17.

29. Rossiter DG. 2003. Biophysical Models in Land Evaluation. Encyclopedia of Life Support System (EOLSS), ELOSS pub, UK. 16 p.