ارزیابی روش‌های زمین آماری به منظور برآورد توزیع مکانی عمق برف درمناطق نیمه‌خشک؛ مطالعه موردی حوزه آبخیز سخوید

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 آبخیزداری- دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه یزد،

2 استادیار دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه اردکان

چکیده

در بسیاری از حوزه‌های آبخیز کوهستانی به خصوص در نواحی خشک و نیمه‌خشک جهان از جمله ایران، برف انباشته‌شده در برفچال‌ها ذخیره قابل‌توجهی از منابع آب حوزه‌ها را ایجاد می‌کند. همچنین به دلیل اینکه در بسیاری از موارد در مناطق خشک و نیمه‌خشک، آب قابل‌دسترس برای مصارف کشاورزی، از سرشاخه‌های مناطق کوهستانی تامین می‌گردد، آگاهی از این رژیم هیدرولوژیکی، از اساسی‌ترین نیازهای مدیران منابع آب هست.توزیع مکانی ذخایر برفی، به منظور برآورد هرچه دقیق‌تر رواناب حاصل از آن‌ها، از اهمیت خاصی در آب شناختی برف برخوردار است. معمولاً دستیابی به توزیع مکانی عمق از راه اطلاعات مشاهده‌ای و در مقیاسی محدود، صورت می‌گیرد. این در حالی است که به دلیل محدودیت‌های عملی، جمع‌آوری اطلاعات، به ویژه در حوزه‌های بزرگ، دشوار و گاهی غیر‌ممکن است. لذا توسعه روش‌هایی که بتواند عمق برف را در نقاط فاقد اندازه‌گیری، برآورد نماید و نیز بررسی دامنه کاربرد آن‌ها، امری ضروری است. در این پژوهش محدوده‌ای به مساحت 16هکتار در حوزه آبخیز سخوید تفت انتخاب و با بهره‌گیری از 216 داده عمق برف، به ارزیابی روش‌های زمین آماریکریجینگ ، کوکریجینگ، توابع شعاع محور (RBF) و روش عکس فاصله (IDW) در برآورد توزیع مکانی عمق برف پرداخته شد. واریوگرام داده‌ها با استفاده از نقاط اندازه‌گیری عمق برف رسم شد. واریوگرام به دست آمده نشان داد که مناسب‌ترین مدل واریوگرام از نوع نمایی می‌باشد به گونه‌ای که این واریوگرام دارای اثر قطعه‌ای 05/0 و آستانه 533/0بوده که دال بر وجودساختار فضایی بسیار قوی بین داده‌ها است. تحلیل واریوگرام و آماره صحت‌سنجی(RMSE) روش‌های مذکور نشان داد که از بین این روش‌ها روش کریجینگ در پهنه‌بندی عمق برف مناسب‌تر می‌باشد. همچنین نتایج نشان داد که از بین روش‌های معمول کریجینگ روش کریجینگ جهانی دارای کمترین خطا (49/11) و بهترین برآورد از عمق برف در حوزه مورد مطالعه می‌باشد

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Geostatistical methods to estimate the spatial distribution of snow depth in the watershed Skhvyd

نویسندگان [English]

  • Soomayee Ebdam 1
  • Ali Fathzadeh 2
1 Assistant Professor, College of Agriculture and Natural Resources Education Integrated ardakan
2 ‌Master student Watershed - School of Natural Resources, Yazd University
چکیده [English]

Spatial distribution of snow reserves, in order to more accurately estimate the runoff from their understanding of the importance of water is snow. Spatial distribution of snow depth required to achieve the observational data and the compressed scale, be done. However, due to practical limitations, collect information, particularly on the scale, it is difficult and sometimes impossible. Methods can not measure the depth of snow in places, and also to estimate the extent of their use in this regard is essential. The study a range an area of 16 acres in the watershed Taft called the Skhvyd and using 216 data deep snow, using geostatistical kriging, Cokriging, Radial Basis Function (RBF) and inverse distance method (IDW) was. Variogram plotted snow depth was measured using 216 points. Variogram obtained showed that the most appropriate variogram model is exponential, so that the variogram has a Nugget of 0/05 and a Sill of 0/533, has been, which means that there is a strong spatial structure of the data. Variogram analysis and verification statistics (RMSE) between the methods of extraction methods showed that kriging is better in snow depth zonation. The results showed that the universal kriging,  kriging methods with minimum error (11/49) and the best estimate of snow depth in the study area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Snow depth
  • Geostatistical
  • Variogram
  • watershed Sakhvid

­حسنی پاک، ع.ا. 1377. زمین آمار (ژئواستاتیستک)، انتشارات دانشگاه تهران.

2­- محمدی، ج. 1380. مروری بر مبانی ژئواستاتیستیک و کاربرد آن در خاک‌شناسی، مجله علوم خاک و آب.

3- نجفی، م.، ج. شیخی‌وند و ج. پرهمت، 1383. برآورد رواناب حاصل از ذوب برف در حوزه‌های برف‌گیر با استفاده از مدل SRM (مطالعه موردی حوزه‌ی سد مهاباد)، مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی.

4- شریفی، م.ر، م. آخوندعلی و ج. پرهمت. 1386. ارزیابی دور روش همبستگی خطی و کریجینگ معمولی به منظور برآورد توزیع مکانی عمق برف در حوزه آبخیز صمصامی، مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران.

5- وفاخواه، م.، م. محسنی ساروی، م. مهدوی و س.ک. علوی پناه. 1387. کاربرد زمین آمار در برآورد عمق و چگالی برف در حوزه آبخیز اورازان، مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران.

6- فتح‌زاده، ع. 1387. برآورد توزیع مکانی آب معادل برف در حوزه آبخیز کرج با استفاده از سنجش از دور و مدل بیلان انرژی، پایان‌نامه دکتری، دانشگاه تهران.

7- وزیری، ف. 1382. هیدرولوژی کاربردی در ایران- کتاب دوم: شناسایی یخچال‌های طبیعی در ایران، انتشارات سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور.

8- باقری فهرجی، ر. 1390. برآورد توزیع مکانی آب معادل برف در حوزه‌های آبخیز کوهستانی با استفاده از روش‌های زمین‌‌آمار (مطالعه موردی حوزه آلخیز بیداخوید)، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد میبد.

9-Balk, B. & K. Elder. 2000.Combining binary decision tree and geostatistical methods to estimate snow distribution in a mountain watershed, Water Resources Research, 36:13-26.

10-Carrol, S.S. and N. Cressie. 1996.Acomparison of geostatistical methodologiesused to estimate snow water equivalent,Water Resources Bull., 32: 267-278.

11-Elder, K.,G. Dozier and J. Michaelsen. 1991. Snow Accumulation and Distribution in an Alpine Watershed, Water Resources Research, 27(7):1541-1552.

12-Elder, K., J. Michaelsen & J. Dozzier. 1995.Small basin modeling of snow water equivalence using binary regression tree methods, IAHS Publ., No. 228.

13-Elder, K., R. Rosenthal & R.E. Davis, 1998. Estimating the spatial distribution of snow water equivalence in a mountain watershed, Hydrological Processes, 12: 1793-1808.

14-Erickson, T.A., M.W. Williams and A. Winstral. 2005. Persistence oftopographic controls on the spatialdistribution of snow in rugged mountain, Colorado, United States, Water ResourcesResearch , 41:1-17.

15-Erxleben, J., K. Elder & R. Davis. 2002.Comparison of spatial interpolation methods for estimating snow stribution in Colorado Rocky Mountains, Hydrological Processes, 16: 3627-3649.

16-Hosang, J. and K. Dettwiler. 1991.Evalution of a water equivalent of snow cover map in a small catchment area using a geostatistical approach, Hydrological Processes, 5: 283-290.

17- Marchand, W.D. and A. Killingtveit. 2001. Analyses of the Relation between Spatial Snow Distribution and Terrain Characteristics, 58th  Estern Snow Conference Ottawa, Ontario, Canada.

18-Marchand, W.D. & A. Killingtveit. 2005.Statistical probability distribution of snow depth at the model sub-grid cell spatial scale, Hydrological Processes, 19: 355-369.

19-Molotch, N.P., M.T. Colee, R.C. Bales and J. Dozier. 2005.Estimating the spatial distribution of snow water equivalent in an alpine basin using binary regrnion tree models: the impact of digital elevation data independent variable selection, Hydrological Processes, 19:1459-1479.

20- Tapsoba, D., V. Fortin, F. Anctil and M. Hache. 2008. Use of the kriging technique with external drift for a map of the water equivalent of snow: application to the Gatineau River Basin, 32: 1. 289-297.

21­- Tryhorn, L., DeGaetano, Art. 2012. A methodology for statistically downscaling seasonal snow cover characteristics over the Northeastern United States, 10. 1002/joc. 3626.