بررسی توزیع مکانی اب معادل برف با استفاده از روشهای ترکیبی

توزیع مکانی ذخایر برفی، بمنظور براورد هر چه دقیقتر رواناب حاصل از انها، از اهمیت خاصی در هیدرولوژی برف برخوردار است. روش های ترکیبی در زمین امار یکی از روش های دستیابی به توزیع مکانی عمق برف می باشند که کارایی انها در مناطق مختلف، نتایج متفاوتی بدست داده است. علاوه بر این روش های بکار رفته بهمراه کریجینگ، در روش های ترکیبی، عموما دارای ماهیت همگنی هستند. در این تحقیق علاوه بر ارزیابی کارایی روش ترکیبی کارایی روش ترکیبی کریجینگ معمولی- تابع تشخیص، بعنوان یک براورد کننده عمق برف مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور در محدوده ای بمساحت 2/5 کیاومتر مربع از حوضه کوچک صمصامی در سر شاخه- های کارون شمالی، و با بهره گیری از 258 نقطه اندازه گیری شده عمق برف، دو روش ترکیبی کریجینگ معمولی-رگرسیون خطی و کریجینگ معمولی-تابع تشخیص و مقایسه هر یک با روش کریجینگ معمولی مورد بررسی قرار گرفته اند. ارزیابی مزبور از طریق مقایسه مقادیر براورد شده توسط هریک از سه مدل توسعه یافته بر اساس 208 نقطه مشاهده ای در 50 نقطه ارزیابی با مقادیر مشاهده ای در این نقاط، صورت گرفت. تحلیل اماری داده ها نشان داد روش های ترکیبی فوق بترتیب با ضرایب تعیین 61% و 11%  بدلیل ویژگی ساختار مکانی عمق برف در محدوده مورد مطالعه در مقایسه با کریجینگ معمولی، با ضریب تعیین 62%، دارای دقت کمتری بودند. در نتیجه بدلیل ساختار متفاوت مکانی عمق برف در اقلیم های مختلف، افزایش دقت براورد روش های ترکیبی به ساختار مکانی عمق برف وابسته می باشد. همچنین تحلیل  خوشه ای از طریق تابع تشخیص و عوامل ارتفاع، شاخص بادپناهی ، جهت شیب شمالی-جنوبی، علیرغم ماهیت همگنی، کارایی مناسبی در تخمین عمق برف نداشت .

 

 

 

 

توزیع مکانی اب معادل برف که در تخمین رواناب ناشی از ذوب برف کاربرد دارد، در هیدرولوژی برف از اهمیت خاصی برخوردار است. دستیابی به اطلاعات مذکور از راه اندازه گیری در مقیاسی فشرده، میسر است. اما بدلیل محدودیت های عملی، دشوار و با صعوبت زیاد همراه می باشد. بنابر این استفاده از روش هایی که بتوانند اب معادل برف را در نقاط فاقد اندازه گیری، براورد نمایند، ضروری است. روش های مزبور مبتنی بر رابطه خصوصیت برف انباشته با عوامل توپوگرافی و اقلیمی است. عدم قطعیت در مناسب بودن روشی برای توصیف ساختار تغییرات مکانی خصوصیات برف انباشته و وابسته بودن ان به شرایط اقلیمی، سبب شد که در تحقیق حاضر، به ارزیابی سه روش مدل سازی خصوصیات برف انباشته شامل رگرسیون خطی، کریجینگ معمولی و ترکیب رگرسیون خطی با کریجینگ معمولی (مدل ترکیبی)، در یکی از      حوضه های برفگیر کشور، پرداخته شود. همچنین بنا به ماهیت برخی از روش های مدل سازی توزیع مکانی برف، مبنی بر ایجاد همگنی در اطلاعات مشاهده ای، سبب شد تا کارایی روش تحلیل خوشه ای برای نخستین بار، در براورد توزیع مکانی خصوصیات برف انباشته، مورد ارزیابی قرار گیرد. به همین دلیل علاوه بر سه روش فوق، دو روش تابع تشخیص و ترکیب تابع تشخیص با کریجینگ معمولی (مدل ترکیبی) نیز برای براورد خصوصیت برف انباشته در نقاط فاقد امار، مورد ارزیابی قرار گرفتند. برای این منظور در اسفند 1384 در محدوده ای به مساحت 2/5 کیاومترمربع از حوضه کوچک صمصامی از سر شاخه های کارون شمالی، عملیات برفسنجی مشتمل بر اندازه گیری ضخامت برف در 258 نقطه تعیین شده دروضعیت های مختلفی از عوامل توپوگرافی شامل ارتفاع با دامنه2280 تا 2913 متر، زاویه شیب با دامنه 4 تا 48 درجه و جهت شیب با ازیموت صفر تا 359 درجه و همچنین اندازه گیری چگالی برف در 18 نقطه از کل نقاط مذکور انجام شد. لازم به ذکر است، جهت شیب با دو عامل جهت شیب شمالی- جنوبی و جهت شیب شرقی- غربی، هر یک با دامنه صفر تا یک، جایگزین گردید. علاوه برعوامل توپوگرافی فوق، به منظور در نظرگرفتن تغییرات مکانی برف انباشته ناشی از عامل باد، از کمیتی تحت عنوان شاخص بادپناهی نقاط استفاده شد.

برای دستیابی به توزیع مکانی اب معادل برف، ضخامت برف و چگالی، هرکدام جداگانه تحلیل شدند. تحلیل ضخامت برف در سه مرحله انجام گرفت. در مرحله اول، تاثیرهریک از عوامل توپوگرافی و باد بر روی تغییرات ضخامت برف، بطور مجزا، انجام شد. در این مرحله، از روش تحلیل همبستگی و طبقه بندی عامل مورد نظر بر اساس ضخامت برف و انجام انالیز واریانس یکطرفه و ازمون های همگنی واریانس ها و مقایسه میانگین های ضخامت برف در هریک از طبقات، استفاده شد. در مرحله دوم، با استفاده از هر یک از پنج روش، ابتدا بر اساس 208 نقطه مشاهده ای، مدل مربوط به هر یک، توسعه یافته و سپس در مرحله سوم، با مقایسه مقادیربراورد شده توسط مدل بدست امده، با مقادیر مشاهده ای در 50  نقطه ارزیابی، اعتبار سنجی هر یک از مدل ها، انجام شد. تحلیل چگالی با روش رگرسیون خطی چند متغیره انجام گرفت که در نهایت از روش میانگین وزنی برای مدل کردن چگالی در نقاط مختلف فاقد امار مشاهده ای، استفاده شد. در پایان از حاصلضرب ضخامت برف براورد شده توسط روش های منتخب، در چگالی تخمین زده شده در نقاط مختلف، اب معادل برف براورد شده بدست امد.    

نتایج نشان داد که از بین کلیه عوامل بکار رفته، مهمترین عوامل موثر بر تغییرات مکانی ضخامت برف در محدوده مورد مطالعه، بترتیب اهمیت، ارتفاع زمین، شاخص بادپناهی و جهت شیب شمالی- جنوبی، بدست امدند. مقایسه نتایج اعتبار سنجی پنج روش بکار رفته در تحقیق حاضر نشان داد که دو روش رگرسیون خطی و کریجینگ معمولی بترتیب با ضریب تعیین 67  و  62  درصد، در مقایسه با سه روش دیگر، براورد های دقیق تری از ضخامت برف ارایه نمودند. از این میان، روش کریجینگ معمولی با میانگین خطای ب

Keywords:

توزیع مکانی عمق برف , روش ترکیبی , کریجینگ , تابع تشخیص , عوامل توپوگرافی