مدل سازی رسوب نگار واحد لحظه ای

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری / گروه مهندسی آبخیزداری دانشگاه تربیت مدرًس، نور، مازندران، ایران.

2 استاد /گروه مهندسی آبخیزداری دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تربیت مدرّس، نور، مازندران، ایران

چکیده

فرسایش خاک و تولید رسوب در حوضه‌های آبخیز از جمله عوامل محدود کننده استفاده پایدار از اراضی و منابع آب می‌باشد. در این راستا تهیّه رسوب‌نگارها به‌منظور اندازه‌گیری دقیق مقدار تولید رسوبات معلّق در حوضه‌های آبخیز ضروری می‌باشد. لیکن تهیّه رسوب‌نگارها در سطح حوضه‌های آبخیز دشوار و هزینه‌بردار است. از این‌رو مدل‌سازی تغییرات زمانی رسوب معلّق بر اساس خصوصیّات زودیافت و موجود فیزیوگرافی و بارش، روشی مناسب در تبیین اقدامات حفاظت آب و خاک محسوب می‌شود. در این راستا تهیّه رسوب‌نگارهای مصنوعی در قالب رسوب‌نگارهای واحد لحظه‌ای شیوه کاربردی و قابل استفاده برای حوضه‌های آبخیز فاقد اطّلاعات تفصیلی دبی و رسوب تلقی می‌شود. حال آن‌که ارزیابی عمل‌کرد آن‌ها در سطح حوضه‌های آبخیز با شرایط مختلف کم‌تر مورد توجّه قرار گرفته است. به همین منظور تحقیق حاضر به‌منظور مدل‌سازی رسوب‌نگار واحد لحظه‌ای در حوضه آبخیز کجور در شرق شهرستان نوشهر با مساحت حدود 500 کیلومتر مربع صورت پذیرفت. در این روش با استفاده از آب‌نگار واحد لحظه‌ای، توزیع غلظت رسوب و رسوب مازاد، رسوب‌نگار مصنوعی رگبارها تهیّه گردید. هم‌چنین برای دست‌یابی به رسوب‌نگار مشاهده‌ای، نمونه‌برداری از جریان رودخانه کجور در زمان وقوع هشت رگبار اتّفاق افتاده طی دوره تحقیق در سال 1387 مدّ نظر قرار گرفت. نتایج مقایسه رسوب‌نگار مصنوعی و مشاهده‌ای بیانگر آن بود که روش مذکور با توجّه به متوسط خطای تخمین 764، 111، 750 و 101 درصد به‌ترتیب در برآورد مقادیر اوج، زمان تا اوج، کل رسوب و زمان پایه رسوب‌نگار قادر به شبیه‌سازی هیچ‌یک از مؤلفه‌های رسوب‌نگارهای مشاهده‌ای حوضه آبخیز مورد مطالعه نبوده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Instantaneous Unit Sediment Graph Modeling

نویسندگان [English]

  • H Noor 1
  • S.H.R Sadeghi 2
1 Ph.D. Candidate, Department of Watershed Management Engineering, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Noor, Mazandaran, Iran.
2 Professor, Department of Watershed Management Engineering, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Noor, Mazandaran, Iran
چکیده [English]

Soil erosion and sediment yield from watershed are among key limitations to achieve sustainable land use and to maintain the water quality. Development of the sediment graph (SG) is essentially required for accurate estimation of sediment yield from the watershed. However, development of SGsfor watersheds is a tedious and time consuming task. Development of the sediment graph models based on easily accessible physical characteristics of a watershed and precipitation data is therefore a viable and convenient tool for designing the efficient soil and water conservation measures. In this regard, driving synthetic SGs using instantaneous unit sediment graph (IUSG) is an applied approach in watersheds where detailed discharge and sediment data are not available. However, the performance of this approach in watershed scale with different governing conditions has rarely been evaluated. The present study formulated IUSG for Kojour watershed comprising an area of some 500 Km2. The Watershed located at east of Nowshahr City in Mazandaran Province, northern Iran. The suspended sediment samples were taken from Kojour River during eight storm events in 2008 and corresponding SGs were then developed. The results showed that the IUSG model is unable to predict observed SGs components of peak, time to peak, total sediment yield, and the base time having respective estimation errors of 764, 111, 750 and 101 %.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Artificial Sediment Graph
  • Instantaneous Unit Sediment Graph
  • Suspended Sediment‌
  • Kojour Watershed

رئیسی، م.ب، صادقی، س.ح.ر، نور، ح، (1389)، دقّت روش زمان- مساحت در تهیة رسوب­نگار در حوزة آبخیز کجور. مرتع: 4 (2)، 333-2-320.

صادقی، س.ح.ر.، دهقانی، م.، (1385)، دقّت روش­های تخمین ضریب ذخیره آب­نمود واحد لحظه­ای در بازسازی آب­نمود واحد سیل، مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، 13(3)، صص152-159.

صادقی، س.ح.ر.، مرادی، ح.ر.، مزّین، م.، وفاخواه، م.، (1384)، کارآیی روش­های مختلف تجزیه و تحلیل آماری در مدل­سازی بارش-رواناب (مطالعه موردی: حوضه آبخیز کسیلیان)، مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، 12(3)، صص 81-90.

Banasik, K. (1995), A conceptual Model of Instantaneous Unit Sedimentgraph. Sediment and Water Quality in River Catchment, pp. 97-105.

Banasik, K. and Mitchell, J.K. (2008), Conceptual Model of Sedimentgraph from Flood Events in a Small Agricultural Watershed, Land Reclamation, 39, pp. 49–57.

Banasik, K. and Walling, D.E. (1996), Predicting Sedimentgraphs for a Small Agricultural Catchment, Nordic Hydrology, 27(4), pp. 275-284.

Das, G. (2000), Hydrology and Soil Conservation Engineering, Prentice-Hall of India, 489p.

Das, G. and Agrawal, A. (1990), Development of Conceptual Sedimentgraph Model, Transactions of the American Society of Agricultural Engineers, ASAE, 33(1), pp. 100-104.

Edwards, T.K. and Glysson, G.D. (1999), Field Methods for Measurement of fluvial Sediment, USGS Open-file Report 1–97 p. Available at: http://water.usgs.gov/osw/techniques/Edwards-TWRI.pdf1999

Gracia-Sanchez, J. (1996), Generation of Synthetic Sediment Graphs, Hydrological Processes, 10, pp. 1181-1191.

Green, I.R.A. and Steohenson, D. (1986), Criteria for Comparison of Single Event Models, Hydrological Sciences Journal, 31, pp. 395-411.

Kothyari, U.C., Jain, M. and Ranga Raju, K. (2002), Estimation of Temporal Variation of Sediment Yield using GIS, Hydrological Sciences Journal, 47(5), pp. 693-706.

Kumar, S. and Rastogi, R.A. (1987), A Conceptual Catchment Model for Estimating of Suspended Sediment Flow, Journal of Hydrology, 95, pp. 155-163.

Liu, X. and Li, J. (2008), Application of SCS Model in Estimation of Runoff from Small Watershed in Loess Plateau of China, Chinese Geographical Sciences, 18(3), pp. 235–241.

Mishra, S.K., Tyagi, J.V., Singh, V.P. and Singh, R. (2006), SCS-CN based Modeling of Sediment Yield, Journal of Hydrology, 324, pp. 301–322.

Putjaroon, W. and Pongewn, K. (1987), Amount of Runoff and Soil Losses from Various Landuse Sampling Plots in Province, Thailand, Proceeding of Forest Hydrology and Watershed Management, August 1987, IAHS-AISH, Publication, pp.167-198.

Sadeghi, S.H.R. (2000), Some Aspects of Spatial and Temporal Distribution and Development of Prediction Model of Watershed Sediment Yield, Ph.D. Dissertation, G.B. Pant University of Agriculture and Technology, India, 243p.

Sadeghi, S.H.R., Mizuyama, T., Miyata, S., Gomi, T., Kosugi, K., Fukushima, T., Mizugaki, S. and Onda, Y. (2008), Development, Evaluation and Interpretation of Sediment Rating Curves for a Japanese Small Mountainous Reforested Watershed, Geoderma, 144, pp. 198-211.

Sadeghi, S.H.R., Mizuyama, T., Singh, J.K. and Tofighi, B., (2009), Applicability of Instantaneous Unit Sediment Graph Model in an Iranian Large Watershed, Journal of Ecological Economics and Statistics, 13, pp. 30-45.

Sadeghi, S.H.R. and Singh, J.K. (2005), Development of a Synthetic Sediment Graph using Hydrological Data, Journal of Agricultural Science and Technology (JAST), 7, pp. 69-77.

Sharma, K.D., Dhi, R.P. and Murthy, J.S.R. (1992), Modelling Suspended Sediment Flow in Arid Upland Basins, Hydrological Sciences Journal, 37(5), pp. 481-49.

Singh, P.K., Bhunya, P.K., Mishra, S.K. and Chaube, U.C. (2008), A Sediment Graph Model Based on SCS-CN Method, Journal of Hydrology, 349, pp. 244-255.

Subramanya, K. (2000), Engineering Hydrology, 2nd edition, New Delhi, India, 391p.

Walling, D.E., Collins, A.L., Sichingabula, H.A. and Leeks, G.J.L. (2001), Integrated Assessment of Catchment Suspended Sediment Budgets: A Zambian Example, Land Degradation and Development, 12, pp. 387-415.

Williams, J.R. (1978), A Sediment Graph Model based on an Instantaneous Unit Hydrograph, Journal of Water Resources Research, 14(4), pp. 659-664.