تبليغاتX
منابع طبیعی

منابع طبیعی

منابع طبیعی بستر حیات است، در حفظ آن بکوشیم

راهبردهای منابع آب در بیابان و بیابانزدایی

 

شاحص هاي مهم بيابان زايي از منظر آب:

 

 1-     افت سطح آبهاي زيرزميني:

برداشت بي رويه از آبهاي زيرزميني در بسياري از نقاط جهان سبب افت شديد سطح سفره هاي آب زيرزميني شده است. آمار و ارقام ارايه شده در منابع جهاني وضع دشوار اين حكايت تلخ را نشان مي دهد بطور مثال مي توان از افت 274 متري سطح آب زيرزميني شيكاگو در طول 118 سال و افت 91 تا 152 متري سطح آب زيرزميني آريزوناي جنوبي و مركزي و متعاقب آن نشست 3.81 متري زمين در طول 60 سال گذشته و همچنين نشست 8.5 متري سطح زمين را در برخي نواحي شهري مكزيك يادآور شد. روند افت سالانه آب زيرزميني هند حدود 25 درصد كشاورزي اين كشور را در معرض تهديد جدي قرار داده است. بطور كلي كسري حجم مخزن آب زيرزميني جهان سالانه بين 750 تا 800 ميليارد متر مكعب برآورد مي شود كه يك درصد آن متعلق به كشور ايران است. برداشت بي رويه از آبهاي زيرزميني بحران ديگري به صورت شور شدن ذخائر آبي را سبب مي شود زيرا به علت بر هم خوردن تعادل بين آب شور و شيرين سبب پيشروي آب شور در بستر آب شيرين سفره هاي زيرزميني مي شوند. افزايش تدريجي درجه شوري آب زيرزميني در دست بهره برداري، آغازي جدي براي نمكزايي و نهايتاً تخريب منابع اراضي در جهت كويري شدن مي‌باشد. در ايران به استناد گزارش‌هايي كه از طريق وزارت نيرو منتشر مي شود، سفره‌هاي آب زيرزميني در اغلب دشت‌هاي كشور وضعيت مطلوبي ندارند. بر اساس آمار سال آبي82-1381 حدود 6/74 ميليارد مترمكعب آب از طريق چاه‌ها، چشمه‌ها و قنوات از منابع آب زيرزميني كشور استحصال مي‌شود كه حدود60 درصد آب استحصالي از طريق بيش از چهارصد و پنجاه هزار حلقه چاه است. هرچند فقط 28درصد چاه‌هاي موجود كشور عميق است اما ميزان بهره‌برداري از اين چاه‌ها بيش از 69 درصد تخليه كل چاه‌هاي كشور را شامل مي‌شود و از كل تعداد چاه‌هاي موجود حدود 268 هزار حلقه در مناطق آزاد و190 هزار حلقه در مناطق ممنوعه حفر شده است. از سوي ديگر جديدترين آمار حاكي از آن است كه از 609 محدوده مطالعاتي، 225 محدوده ممنوعه اعلام و پيشنهاد ممنوعه شدن 45 محدوده ديگر نيز توسط شركت‌هاي آب منطقه‌اي كشور به وزارت نيرو ارائه شده‌ است. بررسي آمار و ارقام موجود از وضعيت بهره‌برداري آب‌هاي زيرزميني در حوزه‌هاي اصلي كشور نشان مي‌دهد كه در مقابل 7/57 ميليارد مترمكعب تخليه آب‌هاي زيرزميني حدود 7/50 ميليارد مترمكعب تغذيه صورت گرفته است. به عبارت ديگر، حدود 7 ميليارد مترمكعب بيش از ميزان تغذيه از آب‌هاي زيرزميني بهره‌برداري شده بطوري كه در اكثر نواحي كشور سطح سفره‌هاي آب زيرزميني به‌شدت افت نموده و تراز آن منفي است. اين در حالي است كه ساليان متمادي آبياري به عنوان ساده ترين و تنها چاره درد براي توليد غذاي بيشتر در مناطق بياباني مطرح بوده است اما به دليل روش هاي نادرست و غيرعلمي و صرفا آبياري سنتي ، گذشته از اتلاف آب محدود موجود در اين مناطق در بسياري از موارد اراضي كشاورزي تبديل به بيابان و كوير شده اند[1]. توسعه كشاورزي از طريق گسترش سطح كشت آبي به جاي افزايش توليد در واحد سطح يكي از معضلات كشاورزي ايران بشمار مي رود اين در حالي است كه راندمان پايين آبياري در بخش كشاورزي به دليل مشكلات ساختاري از جمله كوچك بودن واحدهاي بهره‌برداري، سطح پايين آگاهي كشاورزان، ضعف دانش فني مناسب، شيوه‌هاي سنتي كشت و زرع، فقدان شبكه‌هاي آبرساني مناسب و فقدان مديريت مصرف آب از عمده‌ترين عوامل افت كمي و اتلاف منابع آب كشور محسوب ميشوند بطوريكه ميزان كارآيي مصرف آب در بخش كشاورزي به‌طور متوسط حدود 30 درصد محاسبه مي‌شود. اين نكته را بايد متذكر شد كه در بسياري از مناطق ايران  متعاقب افت سطح آب، مشكلاتي همچون خشك شدن چاههاي آب، كاهش دبي رودخانه ها،تنزل كيفيت آب،  نشست زمين و تداخل سفره هاي آب شور و شيرين بوجود آمده است كه اين علايم به تنهايي يا باهم بطور واضح و روشن بروز پديده بيابان زايي را در ناحيه مربوطه نشان مي دهد. اين پديده در بسياري از مناطق ايران بصورت يك چالش‌اساسي و جدي بروز كرده است كه نمونه بارز آن را مي توان در استان كرمان سراغ گرفت. بطور مثال در دشت رفسنجان كه در اوايل انقلاب پمپاژ چاه‌ها در عمق 50  تا 80 متري از سطح زمين قرار داشت اكنون به 300 متر و بيشتر افزايش يافته و كيفيت آن نيز در بسياري از مناطق در نتيجه نفوذ آب‌هاي شور مورد تهديد جدي قرار گرفته و از بد به بدتر تبديل شده است. كارشناسان پيش بيني مي كنند در صورتي كه چاره‌اي براي انتقال آب به اين دشت صورت نگيرد (انتقال بين حوضه‌اي آب) تخريب باغات و سفره‌هاي آب زير زميني ادامه مي يابد و سالانه حدود پنج هزار هكتار از باغهاي پسته با شيرابه كوير كه از اعماق بيش از 300 متر پمپاژ مي شود, شور و قليايي مي شود. به اين ترتيب در يك مقطع زماني بيست ساله كليه اين باغات به شهر سوخته‌اي تبديل خواهد شد كه شايد اصلاح آنها حتي با انتقال آب كافي و با كيفيت مطلوب هم ديگر امكانپذير نباشد و در يك كلام تبديل به بيابان خواهند شد. از اين رو مي توان گفت در امور كشاورزي هر طرح و برنامه اي كه در جهت ارتقا و بهبود كيفيت و كميت آبياري براي جلوگيري از اسراف و اتلاف آب انجام شود بطور غير مستقيم راهكاري در جهت مهار بيابان زايي محسوب مي شود. بنا بر اين با اجراي برنامه هايي براي افزايش راندمان آبياري در بخش كشاورزي با استفاده از روشهاي علمي و مدرن آبياري (كوزه اي ، قطره اي، تحت فشار و امثال آن) به منظور صرفه جويي در مصرف آب، كنترل و استفاده بهينه از منابع آبهاي سطحي موجود، مطالعه و اجراي طرح هاي آبخوانداري و پخش سيلاب و تغذيه مصنوعي و همچنين برخي اقداماتي كه مستقيما در اختيار وزارت نيرو مي باشد از جمله جلوگيري از بهره برداري و انسداد چاههاي غير مجاز، كنترل بهره برداري چاههاي داراي پروانه و امثال آن راهكارهايي براي تقويت و تعادل آبخوانها و مآلا جلوگيري از پديده بيابان زايي محسوب مي شوند.                                                   ..........  ادامه دارد


[1] - هر ساله در جهان حدود 500 هزار هكتار از زمين هاي كشت آبي به صورت كوير در مي آيد و تقريبا به همان اندازه زمين هاي جديدي به زير كشت مي رود

+ نوشته شده در  یکشنبه بیست و نهم مرداد 1385ساعت 7:56  توسط محمد خسروشاهي  | 

راهبردهای منابع آب در بیابان و بیابانزدایی

 

وضعيت منابع آب در ايران

بر اساس آمار و ارقام موجود ميانگين سالانه حجم بارندگی ايران حدود 400 ميليارد متر مکعب برآورد مي شود که از اين مقدار، 310 ميليارد متر مکعب در مناطق کوهستاني با مساحتي حدود 870 هزار کيلومتر مربع و 90 ميليارد متر مکعب ديگر در مناطق دشتي به وسعت 778کيلومتر مربع مي بارد. از مقدار فوق حدود 294 ميليارد متر مكعب به صورت تبخير و تعرق از دسترس خارج مي شود و از 116 ميليارد متر مکعب باقيمانده حدود 93 ميليارد متر مکعب از طريق  منابع سطحي و زيرزميني بهره برداري مي شود و بقيه صرف تغذيه سفره هاي آب زيرزميني مي شود. از اين مقدار حدود 86 ميليارد مترمكعب جهت مصارف كشاورزي و نزديك به 7ميليارد مترمكعب آن به مصارف شرب و صنعت اختصاص مي‌يابد. از آنجايي كه متوسط حجم كل آب سالانه كشور رقمي ثابت است، تقاضا براي آب به‌علت رشد نسبتاً بالاي جمعيت، توسعه كشاورزي، شهرنشيني و صنعت در سال‌هاي اخير، متوسط سرانه آب قابل تجديد كشور را تقليل داده است، به طوري كه اين رقم از حدود 5500 مترمكعب در سال 1340، به حدود 3400 مترمكعب در سال 1357، و حدود 2500 مترمكعب در سال 1367 و 2100 مترمكعب در سال 13۷۶ كاهش يافته است. اين ميزان با توجه به روند افزايش جمعيت كشور با نرخ فعلي رشد در سال 1385 به حدود 1750 مترمكعب و در افق سال 1400 به حدود 1300 مترمكعب تنزل خواهد يافت. صرف نظر از تفاوت‌هاي آشكار منطقه‌‌اي در كشور و طيف گسترده مناطق خشك نظير سواحل خليج فارس و درياي عمان، نيمه شرقي كشور از خراسان تا سيستان و بلوچستان و نيز حوضه‌هاي مركزي كه ميزان سرانه آب قابل تجديد در آن‌ها از ميزان متوسط كشور به مراتب پايين‌تر است، ارقام متوسط سرانه آب كشور در سال‌هاي آينده به مفهوم ورود ايران به مرحله تنش آبي در سال 1385 و ورود به حد كم آبي جدي در سال 1415 شمسي خواهد بود.

از طرفي به‌رغم محدوديت منابع آب و توزيع نامناسب زماني و مكاني آن در كشور، استفاده از اين منابع با ارزش و غيرقابل جايگزين از كارآيي مطلوبي برخوردار نبوده و راندمان آن بسيار پايين است. ميزان كارآيي مصرف آب در بخش كشاورزي حدود 30 تا 37درصد محاسبه مي‌شود. بر اساس گزارش مركز پژوهش هاي مجلس شوراي اسلامي، بازده توليد خام و خشك محصولات كشاورزي در ايران به ازاي هر متر مكعب آب تخصيص يافته فقط نيم كيلوگرم است در حاليكه متوسط اين رقم در سطح دنيا يك كيلوگرم مي باشد. از طرفي در حال حاضر براي توليد 65 ميليون تن محصول حدود 85 ميليارد متر مكعب آب مصرف مي كنيم (با وضعيتي كه فوقا به آن اشاره شد) آيا با دو برابر شدن جمعيت در 50 سال آينده با اين فرض كه زمين كشاورزي هم به اندازه كافي در اختيار داشته باشيم، منابع آب كشور امكان دو برابر برداشت فعلي را كه 170 ميليارد متر مكب مي شود، به ما خواهد داد. اين مشكل وقتي بغرنج تر مي شود كه بدانيم در بخش مصارف شهري صرف‌نظر از مصارف بي‌رويه شهروندان، به دليل فرسودگي شبكه‌هاي توزيع داخل شهرها ميزان اتلاف تا حدود 30 درصد برآورد مي‌شود. از اين‌رو، به‌منظور مقابله با بحران كمبود آب در آينده، اتخاذ رويكردها و سياست‌هاي نويني از سوي دولت براي جلوگيري از تخريب روزافزون اين عنصر حياتي در برنامه چهارم توسعه پيش بيني شده است[1] كه اميدواريم تحقق يابد در غير اينصورت با وضعيتي كه از لحاظ كمبود منابع آب و تخريب محيط زيست و همچنين مسايل و مشكلات بيابان زايي در كشور ما وجود دارد تصور آينده روشني بخشي از اين نظر براي فرزندان ما مشكل است.

 


[1] - در برنامه چهارم توسعه اقتصادي، اجتماعي و فرهنگي كشور الزامات قانوني مناسبي جهت حفظ و حراست از منابع آب‌هاي زيرزميني و تعادل‌بخشي حوضه‌هاي آبخيز تعيين شده است. براساس بند ب ماده 17 قانون برنامه چهارم، دولت مكلف است به منظور ايجاد تعادل بين تغذيه و برداشت از سفره‌هاي آب زيرزميني در دشت‌هاي با تراز منفي (دشت هاي ممنوعه) با تجهيز منابع مالي مورد نياز و تمهيدات سازه‌اي و مديريتي مجوزهاي بهره‌برداري در اين دشت‌ها را براساس مصرف معقول و روش‌هاي نوين آبياري اصلاح نمايد تا در پايان برنامه چهارم، تراز منفي سفره‌هاي آب زيرزميني25 درصد بهبود يابد . از سوي ديگر براساس بند2 راهبردهاي توسعه بلندمدت مديريت منابع آب كشور، وزارت نيرو موظف است. بهره‌برداري از منابع آب كشور در هريك از حوضه‌هاي آبريز را با رعايت ظرفيت تحمل آن‌ها به گونه‌اي برنامه‌ريزي كند كه ميزان استحصال از آب‌هاي زيرزميني حسب مورد، از ميزان منفي تجاوز نكند. در همين زمينه قرار است سهم بهره‌برداري از منابع آب‌هاى سطحي از 49درصد فعلي به 55 درصد در بيست سال آينده افزايش يابد و حداقل نيازهاي طبيعي به آب به طور پايدار تأمين گردد. براساس همين بند ب ماده17 قانون برنامه چهارم توسعه بايد در طول پنج سال25 درصد از حجم كسري مخزن آب زيرزميني موجود كه حدود 5/1 ميليارد مترمكعب است جبران شود. هم‌چنين براساس بند دو راه بردهاي توسعه بلندمدت منابع آب كشور، سهم بهره‌برداري از منابع آب زيرزميني كه هم‌اكنون حدود 54 درصد است طي20 سال آينده به 45 درصد كاهش يابد و متقابلاً ميزان بهره‌برداري از آب‌هاي سطحي افزايش خواهد يافت

 

+ نوشته شده در  چهارشنبه بیست و پنجم مرداد 1385ساعت 11:12  توسط محمد خسروشاهي  | 

راهبردهای منابع آب در بیابان و بیابانزدایی

 

(از دوستان عزيزي که مطالب این پست و پست های بعدی را مطالعه می کنند تقاضا دارم نظرات ارشادی خود را برای بنده بنویسند. مسلما نظرات سازنده شما عزیزان در ارتقای برنامه های تحقیقات منابع طبیعی کشور (منابع آب) کار ساز خواهد بود)

 

دغدغه جهاني آب:

ضرورت تأمين آب براي زندگي از جمله مقولاتي است كه از آغاز هزاره سوم در دستور كار مجامع جهاني و دولت‌ها قرار گرفته است و آنها موظف شده اند  تا با تدابير سازه‌اي و انتقال بين حوضه‌اي آب و اقدامات مديريتي (مديريت توامان عرضه و تقاضا) براي تأمين آب براي عموم مردم اقدام نمايند به همين منظور «شوراي جهاني آب» براي ايجاد سياست فراگير بين دولت‌ها و ذينفعان و توجه آنها به اين امر، موضوع اصلي چهارمين اجلاس مجمع جهاني آب را كه در مكزيك برگزار شد تحت عنوان «اقدامات منطقه‌اي چالش‌هاي جهاني آب» برگزار كرد. پيش بيني مجامع جهاني حاكي از آن است كه تا سال 2050 ميلادي مسئله منابع آبي, اصلي ترين  موضوع مورد بحث جهان خواهد بود چرا كه تا آن زمان جمعيت جهان به مرز 4/9 ميليارد نفر خواهد رسيد و در نتيجه تأمين آب و مواد غذايي و حفظ محيط زيست مهمترين دغدغه مديران و رهبران كشورها خواهد بود. اين وضعيت بويژه براي كشورهاي خاورميانه بسيار نگران كننده است. خاورميانه با پنج درصد جمعيت جهان تنها به يك درصد از آبهاي شيرين دسترسي دارند. از طرفي اقتصاد كشورهاي اين منطقه به دليل فقدان زير ساخت‌هاي صنعتي به شدت وابسته به دو فاكتور اساسي يعني كشاورزي و نفت است آنهم نوعي از كشاورزي كه حدود 85 درصد از آب اين منطقه رابه خود اختصاص داده است هر چند اين كشورها بيش از آنكه به دكل‌هاي نفتي خود دل خوش كنند به حوضه‌هاي آبي مشترك[1] دل بسته اند اما با وضعيتي كه اخيراً بر اثر منازعه بين فلسطين و لبنان و اسرائيل پيش آمد مصالحه نيم بند بين اين كشورها را بيش از پيش به خطر انداخت  و از اين رو چشم انداز اميدوار كننده‌اي براي منابع آب اين كشورها پيش رو نمي‌گذارد. اين در حالي است كه بر اساس پيش بيني هاي سازمان ملل متحد، ميانگين كاهش آبهاي در دسترس، در جهان در بيست سال آينده به يك سوم كاهش مي يابد. بر اساس برآوردهاي انجام شده هر كشوري كه متوسط سرانه آب قابل دسترس آن كمتر 1700 متر مكعب باشد در وضعيت خطرناك قرار دارد. چنانچه اين مقدار كمتر از 1000 متر مكعب در سال براي هر نفر باشد آن كشور در وضعيت كمبود آب به سر مي برد. با توجه به اين شاخص سازمان ملل متحد در سال 1990 وضعيت آبهاي قابل دسترس كشورهاي جهان را مورد بررسي قرارداد و از ميان كشورهاي خاورميانه تعداد 11 كشور[2] در اين ليست قرار داشتند. پيش بيني‌ مي شود تا سال 2025 و در صورت تداوم وضعيت موجود كشورهاي مصر,اتيوپي،ايران, ليبي, مراكش, عمان و سوريه نيز به اين ليست خواهند پيوست.


[1] -گفتني است 1263 رودخانه با حوضه هاي آبخيز  وسيع در جهان وجود دارد كه ميان دو يا چند كشور در جريان است  مساحت اين حوضه هاي مشترك 45.3 درصد از خاك كره زمين را در بر مي گيرد. در كشورهاي عربي و خاور ميانه  بيش از 60 درصد منابع آب سطحي را رودخانه هاي مشترك تشكيل مي دهد كه از اين نظر منطقه پرتنشي براي آب به حساب مي آيد بحراني ترين مشكل اختلاف بين كشور مصر، اردن ، فلسطين و لبنان با رژيم صهونيستي اسرائيل است. ميتوان گفت يكي از اهداف رژيم صهيونيستي در جنگ ناجوانمردانه يك ماهه اخير  براي رساندن خود به رودخانه ليتاني در جنوب لبنان گذشته از اهداف نظامي خود، شايد سيطره بر منابع آبي اين منطقه باشد چرا كه قبلا نيز براي سيطره بر دو رودخانه ليتاني و حسباني به جنوب لبنان با همين هدف حمله كرده است. 

[2] - اين كشورها شامل: كويت, اردن, قطر, الجزاير, تونس, رژيم صهيونيسيتي, فلسطين, يمن, امارات متحده عربي, عربستان و بحرين است

+ نوشته شده در  شنبه بیست و یکم مرداد 1385ساعت 11:26  توسط محمد خسروشاهي  | 

چند نكته ‌درباره ‌جمع‌آوري‌ داده‌ها براي ‌واسنجي‌ مدل ‌بارش -رواناب‌

 

1- مشاهدات‌  بارش  ‌و  رواناب  ‌بايد از  يك ‌رگبار  جمع‌آوري‌  شده  ‌باشد. سري  ‌زماني  ‌رواناب  ‌بايد  تمام‌  روانابي  ‌را  كه  ‌از   سري  ‌زماني‌  بارش ‌مربوطه ‌انتخاب  ‌شده  ‌نمايش‌ دهد.

۲-داده‌هاي  ‌بارش‌  بايد  پوشش‌ مكاني ‌كافي ‌را براي‌ حوضه ‌آبخيز فراهم ‌آورد و معمولاً بصورت ‌ميانگين ‌بارش‌ حوضه ‌بكارمي‌روند(اين وضعيت بستگي به مدل نيز دارد).    

۳- حجم‌ هيدروگراف‌  رواناب ‌تقريباً بايد  با حجم‌  هيتوگراف‌ بارش‌ برابر باشد.  اگر حجم‌ رواناب‌  تا حدودي ‌كمتر از حجم‌ بارش‌  باشد. ممكن ‌است  ‌آب‌  كاهش‌ يافته  ‌بوسيله  ‌نفوذ از  دسترس‌  خارج ‌شده ‌باشد كه ‌اين ‌موضوع‌ مورد  انتظار  هم ‌هست.  اما اگر اين‌ حجم‌ خيلي ‌زياد  كاهش‌ يابد ممكن ‌است  ‌جريان  ‌در  حوضچه‌هاي‌ طبيعي‌ يا  مهندسي‌  ذخيره‌ شده ‌و يا اينكه ‌آب‌ به ‌خارج ‌از رودخانه  ‌منحرف‌ شده  ‌باشد. همينطور،  اگر  حجم‌  رواناب‌  تا حدودي  ‌بيشتر  از حجم‌  بارش ‌باشد  ممكن  ‌است‌   جريان  ‌پايه  ‌در  رودخانه  ‌وجود  داشته  ‌و  به  ‌اين  ‌حجم‌  اضافه  ‌شده‌  است ‌كه ‌اين ‌موضوع ‌دور  از  انتظار  نيست  ‌اما  اگر   حجم‌ رواناب‌  بيش‌    از اندازه  ‌زياد  باشد  ممكن  ‌است ‌جريان  ‌از  ساير  منابع ‌موجود در  حوضه‌  به  ‌اين‌  حجم  ‌اضافه  ‌شده  ‌و  يا اينكه ‌بارش ‌بطور دقيق  ‌محاسبه‌  نشده  ‌است‌ (Usace2000). 

۴-تداوم  ‌بارش‌  بايد  بيشتر   از  زمان‌  تمركز  حوضه  ‌باشد تا از مشاركت ‌مناطق‌  بالا دست‌ حوضه‌ در رواناب‌ مشاهده ‌شده ‌اطمينان‌ حاصل  ‌شود.

 

+ نوشته شده در  چهارشنبه هجدهم مرداد 1385ساعت 14:6  توسط محمد خسروشاهي  | 

پرانتز باز ( آزاد راه تهران- شمال)

 

آزاد راه تهران- شمال یا طرح بيابان زايي تهران – شمال

عمليات اجرايي آزاد راه تهران- شمال که از آن تاكنون به عنوان بزرگترين طرح راه سازي ايران نام برده شده ، رسماً در روز 19 آذر ماه 1375 هم زمان در دوقطعه کن و سولقان در تهران و مرزن آباد  آغاز شد . اکنون که نزديک به يک دهه از آغاز عمليات اجرايي آن مي گذرد اين طرح با چالش هاي بسياري مواجه بوده است که حاصل تضاد ديد گاه هاي اجرايي و عملي مجري و سرمايه گذار طرح با تصميات دولتي بوده است .  5 درصد پيشرفت فيزيکي طرح در اين يک دهه بازتاب همين تضاد ها بوده است . 

  اين  طرح  تاکنون متاثر از تصميمات سه رئيس جمهور  و هفت وزير راه  و ترابري بوده است  ( ترکان ، حجتي ، دادمان ، افشار ،   خرم ، بناب ، رحمتي )  ولي سناريست اين  بازي خطرناک با منابع طبيعي بسيار با ارزش و  بيت المال   ( جنگل هاي باستاني شمال و آبخيز هاي  حياتي تهران و..)  در اين يک دهه  بنياد مستضعفان و جانبازان بوده و هست !! ادامه مطلب را در کانون دیده بانان زمین بخوانید     

+ نوشته شده در  یکشنبه پانزدهم مرداد 1385ساعت 7:59  توسط محمد خسروشاهي  | 

واسنجي (calibration)و صحت‌ يابي‌(verification)مدل‌

1- واسنجي ‌مدل‌: براي ‌طراحي ‌مدل ‌بايد از فرايندها، معادلات ‌رياضي ‌و الگوريتم‌هايي ‌كه ‌فرايندها را توصيف‌ مي‌كنند شــناخت‌ نسبتاً كاملي ‌داشته ‌باشيم‌ زيرا اكثر مدلهاي‌ هيدرولوژي‌ نياز به‌ تطبيق‌ و تعديل ‌پارامترهاي ‌كنترل ‌كننده ‌فرايندها دارند)بطور مثال ‌نفوذ، تلفات‌ اوليه‌، ذخيره ‌رطوبت ‌خاك ‌و(....عمليات ‌تطبيق ‌پارامترها را جهت‌ هماهنگي ‌و سازگاري ‌مدل ‌در توليد داده‌هايي ‌همانند پاسخ‌ حوضه‌ يا نمونه ‌اصلي‌ سيستم‌، تنظيم ‌مدل ‌يا كاليبره ‌كردن ‌آن‌ مي‌گويند.

بعبارت ‌ديگر هدف‌ از كاليبراسيون‌ حداقل ‌كردن ‌اختلاف ‌بين ‌خروجي‌ پيش‌بيني ‌شده ‌و مشاهده ‌شده ‌است ‌و اين ‌كار ممكن ‌است‌ بوسيله ‌اندازه‌گيري ‌دقيق ‌پارامترها و يا بوسيله ‌روشهاي ‌بهينه ‌سازي ‌انجام‌شود.معمولاً رابطه ‌خاص ‌بين ‌شكل‌ عمومي ‌مدل‌ و سيستم ‌فيزيكي‌ مورد مطالعه ‌از طريق ‌پارامترهاي ‌مدل ‌وجود دارد كه‌ اين‌ رابطه‌، دقت‌ مقادير پارامترها را براي‌ خوبي ‌برازش‌، بين ‌خروجي‌ مدل‌ و خروجي ‌ثبت ‌شده‌ تعيين ‌مي‌كند. ايده‌آل‌، آن‌ است ‌كه‌ مدل‌ تا حد امكان ‌واقعيت ‌را منعكس ‌كند. چنانچه‌ مدل‌ براي‌ يك‌ محل‌ ناشناخته ‌بكار رود)بطور مثال ‌يك‌ حوضه‌ آبخيز بدون‌ ايستگاه) مقادير پارامترها بايد از طريق ‌اندازه‌گيري ‌خواص ‌فيزيكي ‌سيستم ‌تعيين ‌شود. چنين ‌پارامترهايي ‌را پارامترهاي ‌فرايندي ‌مي‌نامند . و ممكن‌ است‌ از پارامترهاي بهينه ‌شده ((Optimized كه ‌معمولاً بطور خود كار با استفاده ‌از برنامه‌هاي ‌كامپيوتري ‌تعيين‌ مي‌شوند تفاوت ‌داشته ‌باشند. بنابراين ‌براي‌ كاليبره ‌كردن ‌مدل‌ روشهاي‌ متفاوتي‌ وجود دارد كــه‌ مــي‌تـوان ‌از آنـها اســتفاده ‌نمود و يا در خود مدل‌ اين ‌روش‌ها تعبيه ‌شده‌ است‌. اگر مدل‌ فيزيكي ‌باشد (physically based) مــقادير پــارامـترها را مــي‌توان ‌از طريق ‌اندازه‌گيري‌هاي ‌صحرايي ‌و يا نقشه‌هاي ‌موجود و يا با استفاده ‌از امكانات ‌GIS تعيين ‌كرد. در اين‌ حالت‌ پارامترهاي ‌فرايند براساس‌ مشخصات ‌واقعي‌ قابل ‌اندازه‌گيري ‌در صحرا و يا نقشه ‌بوده ‌و مفهوم ‌واقعي ‌فيزيكي ‌دارند و چه‌ بسا نيازي‌ به ‌كاليبره ‌كــردن‌ مــدل‌ هــم نـــباشد. بـــطور معــمول ‌سه‌ روش‌ عمومي‌ كاليبره‌ كردن‌ كه ‌در اكثر مدلها بكا رمي‌رود به‌ شرح‌ زير است‌:

1- كاليبره ‌كردن ‌مدل‌ بوسيله ‌آزمون‌ و خطا)روش‌ دستي)

2- كاليبره ‌كردن ‌مدل ‌به ‌صورت‌ خودكار)اتوماتيك‌(

3- كاليبره‌ مدل‌ به‌ صورت ‌تركيبي ‌از دو حالت ‌فوق‌

-در روش‌ اول‌، كاربر تمام ‌پارامترهايي ‌را كه‌ مي‌تواند براساس‌ مشاهدات ‌فيزيكي ‌انجام‌ دهد وارد كرده ‌و تخميني ‌از پارامترهاي ‌نا شناخته ‌را بعنوان ‌برآورد اوليه ‌انجام‌ مي‌دهد. سپس ‌مدل ‌اجرا مي‌شود و خروجي ‌آن ‌با خروجي ‌مشاهده ‌شده ‌در نمونه ‌اصلي ‌مقايسه‌ مي‌گردد. اين‌ كار تا بهترين ‌تطبيق ‌اين ‌دو خروجي ‌ادامه ‌مي‌يابد.

- در روش‌ دوم‌، كاليبره ‌كردن ‌اتوماتيك ‌مدل ‌توسط  يك  ‌برنامه‌ريزي  ‌داخلي ‌انجام  ‌مي‌شود  و  پارامترهاي  ‌مورد  آزمون  ‌را مرحله  ‌به ‌مرحله ‌تطبيق‌ مي‌كند تا بطور خودكار تعديل ‌و تنظيم ‌شود. اجراي ‌برنامه ‌آزمون ‌تا بدست‌ آوردن ‌بهترين ‌مقدار پارامترها تكرار مي‌شود.

- روش ‌سوم ‌كاليبره ‌كردن‌، تلفيقي‌ از دو روش‌ فوق‌الذكر  است  ‌ و از طريق  ‌آزمون  ‌و خطا و تطبيق ‌پارامترها تا تنظيم  ‌تقريبي  ‌مدل  ‌پيگيري  ‌مــي‌شود و بعد با اجراي‌  روش‌  پيگيري ‌و جستجوي  ‌خودكار  كه  ‌با دقت ‌بيشتري  ‌انجام  ‌مي‌گيرد بهترين ‌برازش ‌پارامترهاي ‌مدل‌ بدست  ‌مي‌آيد.

بايد  توجه ‌داشت ‌كه  ‌در  طول  ‌كاليبراسيون‌،  بعضي  ‌از  پارامترها نسبت  ‌به ‌بقيه  ‌حساس‌ترند.  يك‌  پارامتر ²حساس²Sensible پارامتري  ‌است  ‌كه  ‌تأثير  بيشتري  ‌روي  ‌خروجي  ‌مدل  ‌دارد  بنابراين‌  اگر  مقدار  يك‌  پارامتر  حساس‌  به  ‌آرامي‌  تغيير  كند  تأثير  زيادتري  ‌در  پيشگويي مدل‌ خواهد  داشت‌.  در آناليز حساسيت  ‌تخمين ‌دقيق  ‌يك ‌پارامتر حساس  ‌از  اهميت ‌بالايي‌ برخوردار است‌ .

 

2-ارزيابي ‌دقت‌  مدل ‌)اعتباريابي(: از آنجا كه  ‌نتايج‌ حاصل ‌از  مدلها در تصميم‌گيريها و طرحهاي ‌منابع‌ آب‌ و  خاك‌  و  همچنين  ‌مسايل  ‌مربوط   به  ‌سيل ‌و امثال ‌ آن‌ كاربرد فراواني‌  دارد. همواره‌ درجه ‌اعتبار و صحت‌ آنها  مورد سؤال  ‌است‌.  البته  ‌از هيچ‌  مدل  ‌كامپيوتري ‌نمي‌توان  ‌پيش‌بيني‌هاي‌  كامل ‌و دقيقي‌ را انتظار داشت ‌و هميشه  ‌بصورت‌ نسبي ‌مطرح  ‌است‌. بنابراين‌ براي‌ رسيدن ‌به  ‌نتايج  ‌مورد  انتظار  و  اينكه  ‌آيا  مدل‌  رضايت‌  بخش‌ است ‌يا خير روشهاي  ‌توسعه ‌و بهبود ارزيابي‌  دقت‌  مدل  ‌ضروري  ‌است‌ و  اين‌  مرحله‌  از آزمون ‌مدل  ‌بعنوان  ‌اعتباريابي  ‌شناخته  ‌مي‌شود.

+ نوشته شده در  سه شنبه دهم مرداد 1385ساعت 9:46  توسط محمد خسروشاهي  | 

محاسبه پارامترهای مورد نیاز برای مدل HEC-HMS

 

- محاسبه ‌زمان ‌تأخير:

همواره ‌بين ‌لحظه ‌شروع ‌رگبار و لحظه‌ شروع‌ جريانهاي‌ سطحي‌ يا تشكيل‌ رواناب‌ و به ‌تعريف‌ ديگر بين ‌لحظه‌ حداكثر شدت‌ رگبار و لحظه ‌حداكثر سيلاب‌ در يك‌ نقطه ‌از مسير رودخانه ‌اختلاف‌ زماني ‌مشاهده‌ مي‌گردد كه ‌بر حسب‌ تعريف ‌اين‌ اختلاف ‌زماني ‌به‌ زمان ‌تأخير معروف ‌است‌. اين‌ مدت‌ اساساً به‌ خصوصيات‌ فيزيكي ‌حوضه‌ مانند اندازه‌، طول‌ و تراكم ‌آبراهه‌، پوشش‌گياهي ‌و رطوبت‌ خاك‌ بستگي‌ دارد. براي‌محاسبه‌ زمان ‌تأخير روابطي ‌معرفي ‌شده ‌است‌ كه‌ معروفترين ‌آنها روابط اشنايدر(Snyder)، لينزلي‌(Linsley) و روش ‌SCS مي‌باشد.

فرمول  ‌اسنايدر بصورت‌ رابطه شماره(۱) است‌

 كه ‌در آن‌ = Tlag زمان ‌تأخير)ساعت‌(

=Ctضريب ‌حوضه ‌كه ‌شاخصي‌ از ذخيره ‌و شيب‌ حوضه ‌مي‌باشد. اين ‌شاخص‌ يك‌ پارامتر فيزيكي ‌قابل ‌اندازه‌گيري ‌نمي‌باشد بنابراين ‌مي‌توان ‌آنرا از طريق ‌واسنجي‌(Calibration)بدست ‌آورد.BedientوHuber به‌ نقل‌ از افشار)1364(مقدار آنرا از 8/1 تا 2/2 گزارش‌ كرده‌اند گرچه‌ مقادير كمتر و يا بيشتر براي ‌آن ‌نيز مشاهده‌ شده ‌است‌.

=Cثابت ‌تبديل ‌و مقدار آن‌ در سيستم ‌متر يك‌ برابر75/0 است‌.

=Lطول‌ كانال ‌اصلي‌ )كيلومتر).

=Lcطول ‌كانال ‌اصلي ‌از نقطه‌ خروجي ‌تا نقطه‌اي ‌مقابل ‌مركز ثقل‌ حوضه‌ )كيلومتر(

فرمول ‌لينزلي ‌براي ‌زمان ‌تأخير حوضه‌ بصورت‌ رابطه شماره (۲) معرفي ‌شده ‌است‌:

 =Sشيب‌ وزني ‌آبراهه ‌اصلي‌ به ‌درصد.ساير پارامترهاي‌ مانند رابطه‌ قبلي ‌است‌.

  SCS رابطه ‌شماره (۳) را براي ‌محاسبه ‌زمان ‌تأخير پيشنهاد نموده ‌است‌.

 كه ‌در آن‌:

=Tlag زمان ‌تأخير  )ساعت)

=Lطول ‌هيدروليكي ‌آبراهه ‌اصلي ‌)متر)

=CNشماره ‌منحني ‌وزني ‌حوضه‌

=Hشيب ‌متوسط وزني ‌آبراهه ‌)درصد)

 - محاسبه ‌زمان ‌تمركز:

سازمان ‌حفاظت ‌خاك ‌آمريكا رابطه‌ شماره (۴) را براي ‌محاسبه ‌زمان ‌تمركز حوضه‌ پيشنهاد نموده ‌است‌:

  كه ‌در آن‌:

 =TC زمان ‌تمركز

=Tlag زمان ‌تأخير

در اين‌ روش‌ نيز زمان ‌تمركز براي‌ هر حوضه‌ با توجه‌ به ‌وضعيت ‌رطوبت‌ پيشين ‌حوضه‌ تغيير مي‌كند زيرا ‌Tlag تحت تأثير CN قرار دارد و به ‌تبع ‌آن TCنيز براي ‌يك ‌حوضه ‌ثابت ‌نيست‌.

 

 

+ نوشته شده در  چهارشنبه چهارم مرداد 1385ساعت 9:45  توسط محمد خسروشاهي  |