ارزیابی و برآورد اجزای بیلان آبی در حوزه‌های مناطق خشک با به‌‌کارگیری سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی مطالعه موردی: حوزه آبخیز منشاد یزد

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد مدیریت مناطق بیابانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه یزد

2 دانشیار، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه یزد

3 استادیار پژوهشی، مرکز ملی تحقیقات شوری، یزد

4 کارشناس ارشد، پژوهشکده مناطق خشک و بیابانی، دانشگاه یزد

5 کارشناس آبیاری و زهکشی، مرکز ملی تحقیقات شوری، یزد

چکیده

امروزه کمبود آب در جهان یکی از اساسی‌ترین مشکلاتی است که زندگی بشر را تحت‌الشعاع قرار داده است. این مشکل بیشتر از همه مناطق خشک و نیمه خشک را تحت تأثیر قرار می‌دهد. ایران با قرار گرفتن در کمربند خشک جهانی بیش از بسیاری از کشورها با مسئله بحران آب رو برو است. تعیین اجزای بیلان آبی در حوزه‌های خشک یکی از راهکارهای مؤثر در مدیریت منابع آب با توجه به شرایط کمبود آب است. لذا در تحقیق حاضر به برآورد بیلان آبی در حوزه خشک و کوهستانی منشاد واقع در استان یزد در سال آبی 86-85 پرداخته شد. به‌منظور برآورد تبخیر و تعرق در سطح حوزه منشاد که یکی از مهم‌ترین اجزای بیلان آبی است، از تصاویر ماهواره‌ای مودیس و از روش الگوریتم سبال استفاده شد و در نتیجه تبخیر و تعرق واقعی حوزه نیز به‌صورت روزانه و پیکسل به پیکسل در سال آبی 86-85 برآورد گردید. برای برآورد میزان بارش و رواناب حوزه با توجه به مجهز بودن منطقه به ایستگاههای هواشناسی و هیدرومتری از داده‌های ثبت شده در این ایستگاهها استفاده شد. در نهایت جزء مربوط به تغییرات ذخیره حوزه نیز به‌کمک اندازه‌گیری نفوذ سطحی با استفاده از استوانه‌های نفوذ برآورد شد. با برآورد اجزای بیلان آبی (به استثنای تبخیر و تعرق) و قرار دادن آنها در معادله، میزان تبخیر و تعرق واقعی حوزه محاسبه و با مقدار برآورد شده با الگوریتم سبال مقایسه گردید که نشانگر منطقی بودن نتایج الگوریتم سبال در برآورد مقدار تبخیر و تعرق در حوزه مذکور بود. در نهایت نتایج این تحقیق نشان داد که بیشتر هدر رفت آب در این حوزه توسط تبخیر و تعرق صورت می‌گیرد (540 میلی‌متر در سال). هدر رفت به‌وسیله رواناب و نفوذ، نزدیک به‌هم و به‌ترتیب 117 و 125 میلی‌متر در سال آبی 86-85 بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation and Estimation of Water Balance Components in Arid Zone Catchments Using RS and GIS Case Study: Manshad Catchment, Yazd Province

نویسندگان [English]

  • Samaneh Poormohammadi 1
  • Mohammad Taghi Dastorani 2
  • Seeyd Ali Mohammad Cheraghi 3
  • Mohammad Hossein Mokhtari 4
  • Mohammad Hassan Rahimian 5
1 Former Grad. Student of Desert Management, Dept. of Natural Resources, Yazd University, Yazd
2 Assoc. Prof., Dept. of Natural Resources, Yazd University, Yazd
3 Assist Prof., National Salinity Research Center, Yazd
4 M.Sc., Center of Dry and Arid Zones, Yazd University, Yazd
5 Expert of Irrigation and Drainage, National Salinity Research Center, Yazd
چکیده [English]

Today, water scarcity is one of the main problems around the world, especially in arid and semi arid regions. Iran is a country that is now faced with water scarcity. One of the effective solutions for water management in arid catchments is determination and analysis of water balance components. So this study has focused on determination of water balance components in arid-mountainous catchment of Manshad in Yazd province, during 2006-2007 cropping season. To estimate actual daily evapotranspiration (ETa) of the region, time series of MODIS images were acquired and used via the surface energy balance algorithm for land (SEBAL)methodology. Annual ETa then was calculated in the form of a pixel by pixel basis map. Also annual precipitation (P) and runoff (R) were calculated using rain gauge and hydrometric station records, respectively. Inaddition soil water storage of the catchment was estimated using double ring installation and infiltration rate measures. After determination of annual P and R, the ET component was calculated as the residual of water balance equation. Then the calculated ET was compared with the estimated ET of SEBAL methodology. Comparisons show the adequacy of SEBAL in estimation of actual ET at the studied condition. Finally, the results of the study show that a large portion of catchment available water wastes through evapotranspiration, nearly540 mm. The runoff and soil storage amounts of the studied year are about 117 and125 mm, respectively.


 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Water balance
  • Arid-mountainous Catchments
  • SEBAL
  • MODIS
  • Manshad
Sokolov, A.A., and Chapman, T.G. (1974) Methods for water balance computations UNESCO Reports in Hydrology, Paris
Buytaert, W., Iniguez, V., Celleri, R., De Bievre, B., Wyseure, G., and Deckers, J. (2004) Analysis of the water balance of small paramo catchments in south Ecuador J. of Earth and Environmental Science 63, 271-281
Seneviratne, S. I., Viterbo, P., Luthi, D., and Har, C. (2002) Water balance computations of seasonal changes in errestrial water storage: Case study for the mississippi river basin and methodology validation against observations from illinois J. of Wetlands 318, 483-497
Koloskov, G., Mukhamejanove, Kh., and Tanton, T.W. (2007) Monin obukhov length as a cornerstone of the SEBAL calculations of evapotranspiration J. of Hydrology 335, 170-179
Ramosa, J. G., Cratchley, C.R., Kay, J. A., Casterad, M.A., Martinez, A., and Domi nguez, R. (2009) Evaluation of satellite evapotranspiration estimates using ground-meteorological data available for the flumen district into the Ebro Valley of N.E. Spain J. of Agricultural Water Management 96 (4), 638-652
Wegehenkel, M., and Zhang, Y. (2007) The use of remote sensing data for water balance modeling Geophysical Research Abstracts , 9-27
Frantar, P., Dolinar, M., and Kurnik, B. (2006) GIS based water balance of Slovenia, environmental agency of the republic of Slovenia Geophysical Research Abstracts , 8-13
Mekonnen, S. C. (2005) Assesment of cathment water balance using GIS and remote sensing. Roxo, Portugal M.Sc. Thesis, unpublished, ITC, Enschede, The Netherland
Poormohammadi, S., Rahimian, M. H., and Taghvaeian, S. (2010) Applying remotely sensed energy balance methods in Iran, potentials and limitations Sensing and Hydrology Symposium, Jackson hole, Wyoming, USA
Yarahmadi, J. (2003) The integration of satellite image GIS and CROPWAT model to investigation of water balance in irrigated area, Report of Science Project, Enschedeh, The Netherlands
Vazifedoust, M. (2006) Development of an agricultural drought assessment system, Integration of agrohydrological modeling Ph.D. Thesis, Wageningen University, Netherlands
Bastiaanssen, W.G. (2000) SEBAL-based sensible and latent heat fluxes in the irrigated Gediz basin.Turkey J. of Hydrology 229, 87-100
Bastiaanssen, W.G., Menenti, M., Feddes, R., and Holtslag, A. (1998) A remote sensing surface energy balance algorithm for land (SEBAL):1.formulation J. of Hydrology 212, 198-212
Bastiaanssen, W. G. M., Noordman, E. J. M., Pelgrum, H., Davids, G., Thoreson, B. P., and Allen, R. G. (2005) SEBAL model with remotely sensed data to improve water-resources management under actual field conditions J. of Irrigation and Drainage Engineering 131 (1), 85-93