برآورد نفوذ خالص و سایر اجزای بیلان آبِ خاک براساس روش تورنت وایت متربا کد SWB_2، (مطالعه موردی: حوضه آبریز نیشابور)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 ایران. مشهد. دانشگاه فردوسی مشهد. دانشکده کشاورزی. گروه علوم و مهندسی آب

2 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.

چکیده

برای حفظ و مدیریت پایدار منابع محدود آب، مدل‌سازی و برآورد بیلان آبِ خاک در حوضه امری ضروری باشد. مدل‌سازی بیلان آبِ خاک، روند تقسیم بارش به رواناب، تبخیر و تغییرات رطوبت خاک را بررسی می‌کند. از آنجایی که این عوامل نسبت به زمان و مکان متغیر می‌باشند، بنابراین استفاده از یک مدل توزیعی برای برآورد دقیق‌ و مدیریت بهتر مفید می‌باشد. هدف این تحقیق استفاده از مدل SWB_2 بر اساس روش محاسبه بیلان تورنت وایت-ماتر و برآورد اجزای بیلان آب خاک، به همراه نفوذ خالص است. عمق ناحیه ریشه به عنوان حجم کنترل برای محاسبه نفوذ خالص در نظر گرفته شد. مدل پس از تأثیر دادن بارش، رواناب، تبخیر و ... بر تغییرات رطوبت خاک، حداکثر آب در دسترس در ناحیه ریشه را نیز محاسبه و با کم کردن آنها از یکدیگر نفوذ خالص را برآورد می‌کند. محدوده مورد مطالعه، حوضه آبریز نیشابور با مساحت کل ۹۱۵۷ کیلومتر مربع و اندازه سلول‌های ۵۰ در۵۰ متر انتخاب شد. مدل برای چهارسال از سال ۷۹-۸۳ اجرا شد. به طور میانگین سهم تبخیر و تعرق، رواناب و نفوذ برای ۴ سال به ترتیب ۲۸۸/۹، ۲۳/۹، ۴۲، میلی‌متر برآورد گردید که نشان می‌دهد سهم تبخیر و تعرق در منطقه نسبت به رواناب و نفوذ بیشتر است. نفوذ خالص و ظرفیت آب موجود (۲/۷) در اراضی زیرکشت با گروه هیدرولوژیکی خاک A و B، در سال‌های پر بارش از نرخ بالاتری برخوردار می‌باشد. غالب خاک مناطق کوهستانی جزء گروه هیدرولوژیکی B با نفوذپذیری بالا می‌باشد اما به دلیل شیب زیاد نفوذ عمقی نداشته، اغلب بارش به صورت رواناب سطحی جریان دارد. تبخیر و تعرق محاسبه شده با داده‌های اندازه‌گیری‌شده مقایسه، ضریب همبستگی ۰/۸۵ حاصل شد که نتیجه قابل قبولی است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Estimat Net Infiltration and Other Soil-Water-Balance Based on Method thornthwaite – Mather With code 〖SWB〗_2 (Case study Neishabour plain)

نویسندگان [English]

  • Sadigheh Fasihi 1
  • Ali Asghar Bahashti 2
  • Ali Naghi Ziai 2
1 Iran. Mashhad Ferdowsi University of Mashhad Faculty of Agriculture. Department of Water Science and Engineering
2 Associate Professor, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.
چکیده [English]

To maintain and sustainably management the limited water resources, modeling and estimation of soil water balance needed. Soil water balance modeling examines the trend of rainfall division into runoff, evaporation, and changes in soil moisture. Since these factors are variable during the time and space, the use of a distributed model for accurate estimation and better management can be helpful. The purposes of this study are to use the SWB model based on the Thornthwaite-Mather method and to estimate the components of soil water balance and net infiltration. The depth of the root zone is considered as the control volume to calculate the net infiltration. The model, after affecting rainfall, runoff, evaporation, etc. on changes in soil moisture, calculates the maximum available Water in the root zone and by subtracting them from each other, calculates the net infiltration. The study area, Neishabour catchment area with a total area of 9157 square kilometers and cell size of 50 by 50 meters was selected. The model was implemented for four years from 79-83. The average share of evapotranspiration, runoff and infiltration for 4 years was estimated to be 288.9, 23.9, 42 mm, respectively Which shows that the share of evapotranspiration in the region is higher than runoff and infiltration. Net infiltration and available water capacity (2/7) in cultivated lands with soil hydrological groups A and B has a higher rate in rainy years. Most of the soil in mountainous areas is part of hydrological group B with high permeability but due to the steep slope, it does not penetrate deeply and most of the rainfall flows as surface runoff. The calculated evapotranspiration was compared with the measured data. The correlation coefficient was 0.85 which is an acceptable result.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Land use
  • Distributive Model
  • GIS Software. Grid Data. Fragments Method

مراجع

ایزدی، ع.۱۳۹۲. کاربرد و ارزیابی یک مدل توسعه‌یافته تلفیقی آب زیرزمینی آب سطحی در حوضه آبریز نیشابور. رساله دکتری آبیاری و زهکشی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد.
برخورداری، ج.، وارتانیان، ت. و خسروی، ح. ۱۳۹۴. تهیه مدل توزیعی بیلان ماهانه آب خاک به روش تورنت وایت – ماتر (مطالعه موردی: حوضه آبخیز یزد اردکان). نشریه تحقیقات مرتع و بیابان ایران. ۲۲ (۳): ۴۶۶-۴۸۰.
ترک قشقایی،س. ۱۳۹۶. برآورد تغذیه آب زیرزمینی با استفاده از روش‌های گوناگون در دشت گلگیر. رساله دکتری زمین‌شناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید چمران اهواز.
حصاری، ب. ۱۳۹۰. بررسی تهیه مدل بیلان آب خاک با استفاده از GIS (مطالعه موردی حوضه آبریز نازلوچای). مجله منابع طبیعی ایران. ۵۷ (۳): ۴۲۷-۴۱۵.
داوودی، ا.، قاسمیه، ه. عبدالهی، خ. و بتلان، ا. ۱۳۹۷. ارزیابی تغییرات زمانی- مکانی بیلان رطوبتی خاک به روش تورنت وایت- ماتر (مطالعه موردی: حوضه آبخیز بهشت‌آباد). نشریه سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی (کاربرد سنجش از دور و GIS در علوم منابع طبیعی). ۹ (۱): ۹۲-۷۴.
رضوی کهنمویی، س.، داوری،ک. قهرمان، ب. ضیایی، ع. ایزدی، ع. اسحاقیان، ک. شاهدی، م. و طالبی، ف. ۱۳۹۵. توسعه مدل شبه توزیعی برای برآورد بیلان (QDWB) و ارزیابی آن در محدوده مطالعاتی رخ- نیشابور. مجله آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی). ۳۰ (۶): ۱۸۸۸-۱۹۰۴. 
شفیعی، م. ۱۳۸۸. بیلان هیدرولوژیکی آب‌های سطحی توسط مدل SWAT و سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی. پایان‌نامه کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد.
علیزاده، ا. ۱۳۹۱. اصول هیدرولوژی کاربردی. انتشارات آستان قدس رضوی. مشهد. ۳۵. ۴۱
میرشفیعی، س. ۱۳۹۸. مدل‌سازی مؤلفه‌های بیلان آب سطحی در مقیاس منطقه‌ای با استفاده از مدل سطح زمین Noah MP. رساله دکتری آبیاری و زهکشی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد.
مهدوی، م.، آذرخشی، م. ۱۳۸۳. تعیین مدل بیلان آبی مناسب ماهانه در حوضه‌های آبخیز کوچک کشور (مطالعه موردی: استان آذربایجان شرقی و شمال خراسان). مجله منابع طبیعی ایران. ۵۷ (۳): ۴۲۷-۴۱۵
مهندسین مشاور ساز آب شرق، ۱۳۸۷. مطالعات به‌هم‌پیوسته منابع آب حوضه نیشابور، گزارش‌های هواشناسی، هیدرولوژی و خاکشناسی، مشهد.
میان آبادی، آ. ۱۳۹۵. پیش‌بینی تغییرات تبخیر سالانه در حوضه‌های آبریز مناطق خشک با استفاده از نمایه خشکی (مطالعه موردی: حوضه آبریز نیشابور). رساله دکتری هواشناسی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد.
نظریه، ف. ۱۳۹۶. توسعه و ارزیابی مدل یکپارچه شبیه‌سازی جریان سطحی، ناحیه غیراشباع و اشباع در دشت نیشابور. رساله دکتری آبیاری و زهکشی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد.
 Anderson, J. R. 1976. A land use and land cover classification system for use with remote sensor data (Vol. 964). US Government Printing Office.‏
Bradbury, K., Fienen, M. N., Kniffin, M., Krause, J., Westenbroek, S. M., Leaf, A. T. and Barlow, P. M. 2017. Groundwater flow model for the Little Plover River basin in Wisconsin’s Central Sands (No. 111). Wisconsin Geological and Natural History Survey.‏
Cronshey, R. 1986. Urban hydrology for small watersheds (No. 55). US Department of Agriculture, Soil Conservation Service, Engineering Division.‏
Dripps, W. R. and Bradbury, K. R. 2007. A simple daily soil–water balance model for estimating the spatial and temporal distribution of groundwater recharge in temperate humid areas. Hydrogeology Journal. 15(3): 433-444.‏
Day, E. S. 2019. Application of the USGS soil-water-balance (SWB) model to estimate spatial and temporal aspects of groundwater recharge in north-central Iowa (Doctoral dissertation, Iowa State University).
Evenden, G. I. 1990. Cartographic projection procedures for the UNIX environment: A user's manual (p. 64). United States Geological Survey.‏
Johnson, A. G., Engott, J. A., Bassiouni, M. and Rotzoll, K. 2018. Spatially distributed groundwater recharge estimated using a water-budget model for the Island of Maui, Hawaii, 1978–2007 (No. 2014-5168). US Geological Survey.‏
Hawkins, S. J., Sugden, H. E., Mieszkowska, N., Moore, P. J., Poloczanska, E., Leaper, R., ... and Burrows, M. T. 2009. Consequences of climate-driven biodiversity changes for ecosystem functioning of North European rocky shores. Marine Ecology Progress Series. 396(9): 245-259.‏
Pereira, A. C. and Romero, F. 2017. A review of the meanings and the implications of the Industry 4.0 concept. Procedia Manufacturing. 13: 1206-1214.‏
Thornthwaite C.W. 1948. An approach toward a rational classification of climate, Geogr. Rev. 38(1): 55–94.
Thornthwaite C. W., and Mather J. R. 1955. The water balance, Publ. Climatol. Lab. Climatol. Dresel Institute Technology. 8(8): 1–104.
Wolock, D. M. and McCabe, G. J. 1999. ESTIMATES OF RUNOFF USING WATER‐BALANCE AND ATMOSPHERIC GENERAL CIRCULATION MODELS 1. JAWRA Journal of the American Water Resources Association. 35(6): 1341-1350.‏
‏Westenbroek, S.M., Kelson, V.A., Dripps, W.R., Hunt, R.J. and Bradbury, K. R. 2010. SWB—A modified Thornthwaite-Mather Soil-Water-Balance code for estimating groundwater recharge: U.S. Geological Survey Techniques and Methods 6–A31, 60 p.
Westenbroek, S.M., Engott, J.A., Kelson, V.A. and Hunt, R.J. 2018, SWB Version 2.0—A soil-water-balance code for estimating net infiltration and other water-budget components: U.S. Geological Survey Techniques and Methods, book 6, chap. A59, 118 p.
Westenbroek, S.M., Nielsen, M.G. and Ladd, D.E. 2021, Initial estimates of net infiltration and irrigation from a soil-water-balance model of the Mississippi Embayment Regional Aquifer Study Area: U.S. Geological Survey Open-File Report 2021-1008, 29 p.
Zhang, Z., Wang, W., Gong, C., Zhang, M. 2020. A comparison of methods to estimate groundwater recharge from bare soil based on data observed by a large‐scale lysimeter. Hydrological Processes. 34(13): 2987-2999.‏
نشریه آبیاری و زهکشی ایران
دوره 16، شماره 1 - شماره پیاپی 91
فروردین و اردیبهشت 1401
صفحه 165-180

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار