ارزیابی تأثیر تغییرات کاربری اراضی بر میزان جریان زیرسطحی با استفاده از مدل WetSpa، مطالعه موردی: حوزه آبخیز هرو-دهنو

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد آبخیزداری، دانشکده مرتع و آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشیار، دانشکده مرتع و آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 کارشناس ارشد آبخیزداری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم‏آباد

چکیده

تغییرات کاربری اراضی موجب تغییر مؤلفه­‌های مختلف چرخه هیدرولوژیکی و افزایش و یا کاهش مقادیر رواناب می‌شوند. رواناب زیرسطحی یکی از بخش‌­های مهم رواناب در مناطق مرطوب به‌خصوص مناطق شیب‌دار با پوشش گیاهی عالی است. با توجه به مزیت­‌ها و قابلیت­‌های مدل‌های هیدرولوژیکی توزیعی، این مدل­‌ها برای بررسی تغییرات کاربری اراضی و برآورد کمی این تغییرات مناسب هستند. در این تحقیق، به ارزیابی اثرات سناریوهای تغییر کاربری اراضی بر روی میزان جریان زیرسطحی با استفاده از مدل WetSpa در پایه زمانی روزانه در حوزه آبخیز دهنو با مساحت 263.43 کیلومتر مربع پرداخته‌ شده است. برای اجرای مدل از داده‌­های هیدرومتئورولوژی روزانه از سال آبی 1385 تا 1389 شامل داده­‌های تبخیر، بارش و دما به‌عنوان ورودی مدل استفاده شد. مدل ارتفاعی رقومی، کاربری اراضی و بافت خاک نقشه­‌های ورودی مدل هستند. طبق پتانسیل حوزه آبخیز دهنو، چهار سناریو تغییر کاربری اراضی در محیط نرم‌افزار Arc GIS  طراحی و برای شبیه‌سازی به مدل واسنجی شده وارد شدند. برای استفاده از مدل برای شبیه‌­سازی اثر سناریوهای تغییر کاربری اراضی، آزمون تحلیل حساسیت و عدم قطعیت به‌صورت دستی و سپس با برنامه بهینه‌سازی PEST انجام شد. با مقایسه هیدروگراف خروجی جریان زیرسطحی در وضعیت موجود با نتایج شبیه‌سازی ‌شده از چهار سناریو، تغییرات در فرایندها و پارامترهای هیدرولوژیکی بررسی شد. در این تحلیل مشخص شد که بهبود کاربری حوضه باعث افزایش مقادیر جریان زیرسطحی، افزایش نفوذ عمقی، کاهش رواناب سطحی و افزایش زمان تمرکز شده و از طرفی با تخریب منطقه در جهت قهقرا مقدار جریان زیرسطحی و مقادیر نفوذپذیری و آب­گذری به آبخوان سطحی و عمیق کاهش یافته و به حجم رواناب افزوده می‌شود. لذا، لزوم حفظ کاربری فعلی حوضه و بهبود و اصلاح آن، یکی از راه‌کارهای اساسی در جهت مدیریت رواناب سطحی در حوزه آبخیز مورد مطالعه است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the effect of land use changes on subsurface flow using WetSpa model, case study: Horo-Dehno Watershed

نویسندگان [English]

  • Sahar Daraei 1
  • Abdolreza Bahremand 2
  • Hamid Karimi 3
1 -
2 -
3 MSc, Faculty of Agriculture, Lorestan University, Khorramabad
چکیده [English]

The land use changes cause changes in components of the hydrological cycle and increase or reduce the amount of runoff. Subsurface runoff is one of the most important parts of the runoff in wet areas, especially in steepy lands with higher vegetation. Given the advantages and capabilities of distributed hydrological models, these models are appropriate to assess changes in land use and quantitative estimates of changes. In this study, evaluation of the effects of land use change scenarios on the subsurface flow rate was investigated using WetSpa model on daily basis in Horo-Dehno Watershed with an area of 263.43 Km2. Daily hydro-meteorology data including evapotranspiration, precipitation and temperature from 2006 to 2010 were used to run the model, . The model input maps included DEM, land use and soil texture maps. According to the watershed potentials, four scenarios of land use change were planned in ArcGIS and entered in the calibrated model for simulation. In order to use model to simulate the effects of land use change scenarios, sensitivity and uncertainty analysis and calibration were performed manually and afterwards with the PEST optimization program. In addition, to compare the output hydrograph of subsurface flow in current situation of four scenarios with simulated results, changes in hydrological processes and parameters were evaluated. This analysis showed that improving land use is the reason of increasing of subsurface flow, increasing of deep infiltration, reducing of surface runoff and increasing of watershed time of concentration . Whereas, land degradation reduces the amounts of subsurface flow, permeability to deep and surface aquifers and increases runoff volume. Therefore, maintaining and improving current land uses are one of the major alternatives for watershed surface runoff management.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Distributed hydrological model
  • Hydrological response
  • land use change scenario
  • Subsurface flow
  • Wet areas