تهیۀ نقشه شماره منحنی و برآورد ارتفاع رواناب با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور در حوضۀ کارون شمالی

پیشینه و هدف حوضۀ آبخیز کارون شمالی یکی از زیرحوضه های مهم حوضۀ کارون بزرگ است. در سال های اخیر وقوع سیلاب های شدید پایین دست این حوضه منجر به ایجاد خسارات جانی و مالی زیادی شده است. جهت انجام مطالعه پایه در کنترل و تخفیف سیلاب ها تخمین مقدار رواناب تولیدی از بارش گام اصلی و اساسی به شمار می رود. تخمین مقدار رواناب یکی از مهم ترین مراحل مطالعه هیدرولوژی حوضه های آبخیز به منظور مدیریت سیلاب، مدیریت منابع آب و فعالیت های حفاظت خاک است. رواناب در نتیجه مازاد بارش بر میزان نفوذ در خاک و نگهداشت سطحی تولید می گردد و به عواملی مختلفی از جمله خصوصیات فیزیکی حوضه، میزان بارش و نفوذ بستگی دارد. ارتباط بارش-رواناب توسط دانشمندان و محققان مورد بررسی قرار گرفته، و مدل های زیادی جهت شبیه سازی این فرآیند پیشنهاد شده است. یکی از مدل های اولیه و اساسی در این زمینه مدل روش شماره منحنی است که توسط سرویس حفاظت خاک آمریکا پیشنهاد داده شد و شمارۀ منحنی سرویس حفاظت خاک آمریکا یا scs-cn نامگذاری گردید. مدل scs-cn یکی از مدل های ساده و تجربی در زمینه بارش-رواناب است که به طور گسترده در برآورد ارتفاع رواناب در سراسر جهان مورد استفاده قرار می گیرد. شماره منحنی (cn) هر حوضه نشانگر رفتار هیدرولوژیکی و توان تولید رواناب آن حوضه در مواقع بارندگی است و مقدار آن از روی جدول استاندارد برآورد می شود که در آن ها، خصوصیات خاک با یک عامل هیدرولوژیکی که نشان دهنده حداقل سرعت نفوذپذیری در حالت مرطوب بودن طولانی مدت خاک است، بیان می شود. بر این اساس سرویس حفاظت خاک آمریکا تمام خاک ها را در چهار گروه اصلی، a، b، c و d به ترتیب با شدت نفوذپذیری بالا، متوسط، کم و خیلی کم تقسیم کرده است. با توجه به وقت و زمان مصرفی بالا در محاسبه این روش به صورت سنتی و دستی محققان از فناوری های سنجش از دور و سامانه اطلاعات مکانی برای محاسبه آن بهره گرفتند. به این منظور الحاقیه ای با عنوان arccn-runoff را طراحی که قابلیت اضافه شدن به محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی را دارد. هدف این مطالعه تولید نقشه شمار منحنی (cn) و برآورد ارتفاع رواناب در سطح حوضه کارون شمالی با استفاده از فناوری های سنجش از دور (rs) و سامانه اطلاعات جغرافیایی (gis) و روش scs-cn است.مواد و روش ها حوضۀ آبخیز کارون شمالی یکی از مهم ترین حوزه های آبخیز کشور در تامین منابع آبی است که در موقعیت جغرافیایی '35 49⁰ تا '47 51⁰ طول شرقی و '28 30⁰ تا '40 32⁰ عرض شمالی قرار دارد. این حوضه دارای مساحتی حدود 23299.31 کیلومتر مربع است که در استان های کهگیلویه و بویراحمد، چهارمحال و بختیاری، اصفهان، خوزستان و بخشی از استان فارس گستره دارد. به منظور تولید نقشه های شماره منحنی و برآورد ارتفاع رواناب ابتدا نقشه های کاربری اراضی با استفاده از تصاویر ماهواره ای لندست 8 سنجنده oli مربوط به سال 1396 به روش طبقه بندی نظارت شده و الگوریتم حداکثر احتمال بدست آمد. سپس لایه خاک و گروه های هیدرولوژیکی خاک حوضه بر اساس نقشه خاک جهانی تولید شده توسط سازمان خواروبار و کشاورزی جهانی (فائو) و جدول استاندارد scs برای گروه های مختلف هیدرولوژیکی خاک تهیه گردید. با تلفیق نقشه های کاربری اراضی و گروه های هیدرولوژیکی خاک با دستور perform intersect در الحاقیه arccn-runoff محیط gis، نقشه شماره منحنی (cn) تولید و بر اساس جدول scs-cn ویرایش و نهایی گردید. سرانجام، با تولید نقشه توزیع مکانی بارش با روش idw در سطح حوضه، ارتفاع رواناب یا ارتفاع بارش مازاد از روش scs-cn بدست آمد. نقشه نهایی ارتفاع رواناب در پنج طبقه خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد تقسیم بندی گردید.نتایج و بحث نتایج نشان داد که سطحی زیادی از حوضه دارای شیب بالای 30 درصد است. شیب را می توان مهمترین عامل فیزیوگرافی در تولید رواناب در حوزه های آبخیز دانست. بر اساس نقشه کاربری اراضی بیشترین سطح کاربری مربوط به جنگل های بلوط زاگرس و مراتع است. با توجه به نوع جنگل های بلوط که دارای تراکم کمی هستند و همچنین مراتع ضعیف حوضه بدلیل چرای بیش از حد دام، تولید رواناب در این کاربری ها زیاد است. همچنین نقشه شماره منحنی بیانگر آنست که بیشترین و کمترین مقدار شماره منحنی در حوضه 98 و صفر است. در مناطق با شماره منحنی بالا پتانسیل تولید رواناب بالا بوده و این نواحی مربوط به مناطق با پوشش گیاهی ضعیف در حوضه است. مناطق با مقدار بالای شماره منحنی و تولید رواناب زیاد بیشتر مربوط به سازندهای آهکی حوضه شامل سازندهای آهکی بختیاری و آسماری است که ارتفاعات بالای حوضه از جمله کوه های دنا را تشکیل داده است.

preparation of curve number map and estimation of runoff height using geographic information system and remote sensing in north karun basin

background and objective north karun watershed is one of the important sub-basins of the great karun river basin. in recent years, the occurrence of severe downstream floods in this basin has caused a lot of human and financial losses. estimating the amount of runoff produced by rainfall is the main step in conducting a study on flood control and mitigation. runoff estimation is one of the most important steps in the study of watershed hydrology for flood management, water resources management and soil conservation activities. runoff is produced as a result of excess rainfall on soil infiltration and surface maintenance and depends on various factors such as physical characteristics of the basin, rainfall and infiltration. the rainfall-runoff relationship has been studied by scientists and researchers and many models have been proposed to simulate this process. one of the basic models in this field is the curved number method model that was proposed by the us soil conservation service and was named the soil conservation service curve number or scs-cn. the scs-cn model is one of the simple and empirical models in the field of rainfall-runoff that is widely used in estimating runoff height around the world. the curve number (cn) of each basin indicates the hydrological behaviour and runoff generation capacity of that basin during rainfall and its value is estimated from the standard table in which the soil properties with a hydrological factor that indicates the minimum infiltration rate in the long-wet state. it is the duration of the soil, it is expressed. accordingly, the us soil conservation service has divided all soils into four main groups, a, b, c and d, with high, medium, low and very low infiltration rates, respectively. due to the high time consumed in calculating this method, traditionally and manually, researchers used remote sensing and geographical information systems technologies to calculate it. to do this, they designed an extension called arccn-runoff that can be added to the gis environment. the purpose of this study is to generate a curve mapping (cn) and estimate the runoff height in the north karun basin using remote sensing (rs) and geographic information system (gis) technologies and the scs-cn method.materials and methods north karun watershed is one of the most important watersheds in the country in providing water resources, which is located in the geographical position of 49o 35' to 51o 47' e longitude and 30 o 28' to 32 o 40' n latitude. this basin has an area of 23299.31 km2, which is located in kohgiluyeh and boyer-ahmad, chaharmahal and bakhtiari, isfahan, khuzestan and part of fars province. in order to produce curve number maps and estimate runoff height, first land use maps were generated using a supervised classification method using landsat 8 satellite images of oli sensors related to 2017 and the maximum likelihood algorithm was obtained.