بررسي اثر مقياس مكاني بر مقادير دبي ‌ويژه در حوضه كرخه

مقدمه اندازه گيري ميزان رواناب و هدررفت خاك در واحد سطح به منظور ارزيابي وضعيت فرسايش در مناطق مختلف از اهميت بالايي برخوردار است. رواناب ناشي از وضعيت حوزه‌هاي آبخيز بالادست است كه در محدوده هاي مكاني و زماني مختلف يك حوزه آبخيز پاسخ متفاوتي دارد. برخي پاسخ هاي هيدرولوژيكي ممكن است در مناطق بالادست يك حوضه قابل توجه باشند اما همين پاسخ‌ها در خروجي همان حوضه قابل شناسايي نيستند. اين پاسخ‌هاي متفاوت بين مناطق مختلف، معمولاً اثر مقياس ناميده مي‌شود كه شامل عدم تطابق بين پاسخ‌هاي رواناب در مقياس‌هاي مختلف است. در اين زمينه، نقش مقياس مكاني، به عنوان عاملي كه به طور مستقيم وقوع فرآيندهاي مختلف توليد رواناب را تحت تاثير قرار مي دهد، مورد توجه است. بنابراين يكنواخت فرض نمودن تغييرات دبي در مقياس هاي مختلف، سبب اعمال برنامه ريزي و مديريت واحد براي كل حوزه آبخيز و عدم تحقق اهداف مي شود. از سوي ديگر، برآورد دقيق وضعيت دبي حوزه هاي آبخيز نيز درك صحيحي از فرآيندهاي هيدرولوژيكي را فراهم مي سازد. همچنين درك صحيح اثر مقياس مكاني بر رواناب، براي برآورد دقيق دبي در حوزه‌هاي آبخيز و پهنه‌بندي آن در سطوح مختلف مكاني ضروري است. اين امر مبناي برنامه‌ريزي و مديريت بهينه منابع آب و خاك، به‌ويژه در حوضه‌هايي كه با چالش جدي فرسايش خاك مواجه هستند، خواهد بود. بنابراين، پژوهش حاضر با هدف بررسي تأثير مقياس مكاني بر دبي ويژه و پهنه بندي مقادير دبي در سطح حوضه كرخه بر اساس اطلاعات تعداد 28 ايستگاه هيدرومتري انجام شد. مواد و روش در اين پژوهش داده‌هاي مورد استفاده شامل ميانگين دبي سالانه آب (Q) و مساحت حوضه و زيرحوضه ها (A) است. داده هاي مورد استفاده از سازمان مديريت منابع آب دريافت شد. سپس به‌منظور انتخاب ايستگاه‌هاي مناسب ابتدا هرگونه اختلال در روند طبيعي فرايندهاي حوضه بررسي شده و ايستگاه‌هايي كه باعث تغيير در روند هستند شناسايي شد و حذف شدند. در نهايت 28 ايستگاه داراي طول دوره آماري مناسب و همچنين فاقد اختلال در حوضه بالادست، انتخاب شدند. همچنين به منظور محاسبه مساحت بالادست هر ايستگاه، ابتدا با استفاده از افزونه Archydro و مدل رقومي ارتفاع، بر اساس موقعيت ايستگاه هاي هيدرومتري موجود، حوضه كرخه به تعداد 28 زيرحوضه تقسيم شد. علاوه بر اين، با توجه به وضعيت توپوگرافي، ژئومورفولوژيكي و هيدرولوژيكي، حوضه كرخه به پنج ناحيه اصلي نيز منطقه‌بندي شد. در ادامه با توجه به مقادير مساحت (A) و دبي ويژه (Qs) در زيرحوضه هاي فرعي، روابط Qs-A تحت مختصات log-log رسم شد تا با محاسبه يك معادله رگرسيون خطي يا غير خطي بين Q وA  تأثير مقياس بر ميزان دبي در زيرحوضه هاي اصلي مشخص شود. در نهايت با استفاده از روش ارائه شده توسط چرچ و همكاران، مقادير دبي ويژه تصحيح شده براي هر يك از زيرحوضه هاي اصلي محاسبه و از طريق درون يابي، نقشه‌ دبي ‌ويژه حوضه توليد شد. نتايج و بحث نتايج بررسي اثر مقياس بر دبي ويژه، حاكي از آن بود كه براي كل حوضه كرخه به عنوان يك حوضه واحد، رابطه رگرسيوني مناسبي بين Qs و A وجود نداشته است (R2= 0.3). هرچند كه براي زيرحوضه ها روابط رگرسيوني با ضرايب تبيين بين 0.7 تا 0.98 به‌دست آمد. با توجه به نتايج، ارتباط بين مساحت و دبي ويژه در بيشتر زير حوضه ها نشان‌دهنده كاهش دبي ‌ويژه با افزايش مساحت است. اما درحوضه سيمره نتايج حاكي از آن بود كه با افزايش مساحت دبي ويژه نيز افزايش مي يابد. دليل اين افزايش مي تواند ناشي از كاهش ارتفاع و بستر عريض رودخانه ‌باشد. با توجه به نتايج، در حوضه قره سو برخلاف ديگر حوضه ها دبي‌ويژه در ابتدا كم سپس افزايش و مجددا كاهش مي يابد. اين امر مي تواند به دليل واقع شدن اين زيرحوضه در بالادست حوضه كرخه، شرايط توپوگرافيك و شيب بالاي منطقه باشد. نتايج كلي حاكي از اين است كه در زيرحوضه هاي با مساحت هاي متفاوت يا به عبارت ديگر مقياس هاي مختلف مكاني، ميزان دبي ويژه نيز متفاوت است و به صورت كلي بيشترين ميزان دبي ويژه مربوط به ايستگاه‌هاي نزديك به خروجي حوضه است. كه مي‌توان علت را به شيب و شدت بارندگي زياد در حوضه هاي بالادست و تفاوت آب و هوايي در پايين‌دست و بالادست، همچنين پوشش گياهي ضعيف در پايين‌دست نسبت داد. نتيجه گيري درك جامع دبي رودخانه‌ها و اثر مقياس مكاني بر آن، از اهميت بسزايي در زمينه‌هاي مختلف برخوردار است. همچنين اين امر، ديدگاهي عميق نسبت به پيامدهاي مرتبط با اين پديده را فراهم مي‌كند. به‌طور خلاصه مي توان بيان نمود كه درك وضعيت دبي حوزه هاي آبخيز و تعيين اثرمقياس مكاني بر توليد دبي از جنبه هاي مختلف از جمله مديريت منابع آب، كاهش مخاطرات سيل، توسعه پايدار و حفاظت از محيط زيست داراي اهميت است و درك صحيحي از پيامدهاي ناشي از آن را فراهم مي كند. نتايج تحقيق حاضر نشان داد كه  با افزايش مساحت ميزان دبي ويژه كاهش مي يابد. با توجه به نتايج مي توان بيان نمود كه مقياس مكاني و مساحت حوزه آبخيز بالادست مي تواند روي دبي تأثيرگذار باشد.  مطالعات متعددي نشان داده‌اند كه مقياس مكاني و وسعت حوزه آبخيز در بالادست، نقش تعيين‌كننده در ميزان دبي رودخانه ايفا مي‌كنند. با اين وجود مي‌توان به اثر عوامل متعددي مانند پوشش گياهي، اقليم، توپوگرافي، شيب زمين، نفوذپذيري خاك و شدت بارش و ... بر دبي ويژه در حوضه‌هاي مختلف اشاره نمود. بنابراين در بررسي وضعيت هيدرولوژيكي حوضه هاي با مساحت بالا ضروريست اثر مقياس مكاني را به عنوان يك عامل كليدي، مورد توجه ويژه قرار داد. لازم به ذكر است كه شناخت اين پديده نيازمند مطالعات عميق‌تر و جامع‌تر در سطوح مختلف مقياس‌هاي مكاني است.