تاثیردقت مکانی مدل های رقومی ارتفاع (DEM) بر عملکرد هیدروگراف واحد لحظه ای نش و روسو (مطالعه موردی: حوزه آبخیز معرف کسیلیان)

استفاده از مدل رقومی ارتفاع (DEM)، استخراج خصوصیات فیزیوگرافی مورد استفاده در مدل های هیدروگراف واحد لحظه ای نش و روسو را میسر می سازد. بنابراین دقت مکانی مدل رقومی ارتفاع بر عملکرد مدل های هیدروگراف واحد لحظه ای نش و روسو موثر می باشد. لذا پژوهش حاضر با هدف ارزیابی تاثیر مدل های رقومی ارتفاع شامل ALOS PALSAR، ASTER، SRTM و GTOPO به ترتیب با دقت ۵/۱۲، ۳۰، ۹۰ و ۱۰۰۰متر و  مدل رقومی ارتفاع حاصل از نقشه توپوگرافی (TOPO)سازمان زمین شناسی با مقیاس ۱:۲۵۰۰۰ و دقت ۱۰ متر در مدل های نش و روسو در حوزه آبخیز کسیلیان انجام شد .مواد و روش هاحوزه آبخیز کسیلیان به مساحت حدود ۴۳/۶۶ کیلومترمربع در جنوب شرق استان مازندران در عرض شمالی ´´۳۰ ˊ ۵۸° ۳۵تا  ´´۱۵ ˊ۰۷ °۳۶ و طول شرقی ´´۴۴ ˊ۰۸ °۵۳ تا ´´۴۲ ˊ۱۵ °۵۳ است. این حوضه بر اساس طبقه بندی اقلیمی دومارتن دارای آب و هوای مرطوب است و بارندگی متوسط منطقه ۴/۷۸۳ میلی متر می باشد.خصوصیات فیزیوگرافی شامل نسبت های هورتونی برای هر DEM محاسبه شد. در نهایت ابعاد هیدروگراف واحد لحظه ای بر اساس مدل های نش و روسو برای ۶۴ واقعه بارش-رواناب و پنج DEM مختلف تخمین زده شد.نتایج و بحثنتایج نشان داد با کاهش دقت DEM تکامل شبکه آبراهه از دست می رود به نحوی که حداکثر رتبه آبراهه در مدل های TOPO وPALSAR  ALOS  برابر با شش، و در ASTER تعداد آن به پنج کاهش یافت. تنها درSRTM و GTOPO تعداد رتبه های آبراهه به طور قابل ملاحظه ای به سه تقلیل پیدا کرد. پارامتر های n و k به عنوان مولفه های موثر در مدل های نش و روسو هستند که در مدل نش میزان n در DEMهای مختلف اختلاف معنی داری نداشت. اما مقدار k با کاهش دقت DEM  از ۳۵/۱ به ۶۴/۱ افزایش یافته است.  در برآورد پارامتر n به روش روسو، روند ثابتی در مدل های رقومی ارتفاع دیده نمی شود به طوری که در TOPO، ALOS PALSAR و ASTER حدود شش به دست آمد. در حالی که در SRTM، سه و در GTOPO، چهار برآورد شد و پارامتر k برای هر رویداد متفاوت و مقدار آن در DEMهای مختلف متفاوت بوده است. در حجم رواناب برآوردی روش نش، کمترین و بیشترین متوسط درصد خطای نسبی به ترتیب مربوط به مدل هایTOPO و GTOPO با مقادیر ۷۲/۱۰ و ۰۱/۱۱درصد می باشد. در ارتباط با حجم رواناب تخمینی روش روسو، مقدار متوسط درصد خطای نسبی در سه مدل TOPO، ALOSPALSAR و ASTER تقریبا مشابه به دست آمده است. در حالی که میزان خطا در SRTM و GTOPO بیشتر از سایر مدل های رقومی ارتفاع برآورد شده است. درواقع به دلیل توانایی مشابه استخراج خصوصیات فیزیوگرافی حوضه از این سه مدل ، نتایج نزدیک به هم به دست آمده است. البته باید بیان نمود که با تفاوت کم، کمترین میزان خطا در تخمین حجم رواناب مربوط به مدل TOPO است.نتیجه گیریمدل رقومی ارتفاع ASTER با دقت پایین تر نسبت به TOPO وPALSAR  ALOS شبکه آبراهه قابل قبولی را ارائه داده است. هرچند SRTM و GTOPO شبکه آبراهه مطلوبی را ارائه نداده اند. به طور کلی با افزایش قدرت تفکیک مکانی DEM تراکم شبکه آبراهه مطلوب تر می شود اما آبراهه اصلی در DEM های با دقت کمتر تا حدودی توسعه یافته است. با تخمین صحیح مقادیر n و k در روش نش و روسو می توان کارایی هر دو روش را در مدل سازی فرآیند بارش-رواناب افزایش داد. روش های متفاوتی جهت تخمین مقادیر n و k ارائه شده است که در پژوهش حاضر به منظور بررسی اثر مدل های رقومی مختلف در روش نش، از بین روش های مختلف تخمین پارمترهای آن از روش تجربی استفاده شده است. در روش تجربی خصوصیات فیزیوگرافی حوزه آبخیز از جمله شیب، طول آبراهه اصلی و مساحت حوضه نقش اصلی را در تخمین دبی اوج ایفاء می کنند. در ارتباط با تخمین دبی اوج، مدل نش و در تخمین حجم رواناب مدل روسو با استفاده از مدلTOPO  عملکرد بهتری داشت. درواقع می توان بیان نمود که تخمین دبی اوج در روش نش بر اساس روش تجربی، در این حوزه آبخیز نتایج قابل قبولی را ارائه داده است. با توجه به ضرورت برآورد دبی اوج در تعیین ابعاد هیدروگراف واحد لحظه ای در حوزه آبخیز به منظور شبیه سازی دقیق و کنترل سیلاب های آتی، استفاده از نتایج پژوهش حاضر می تواند کمک شایانی نماید.

کلیدواژه ها:

دبی اوج ، سیلاب ، قدرت تفکیک مکانی ، مازندران ، مقیاس مکانی