ارزیابی کارآیی فرآیند تحلیل سلسله مراتبی به منظور تخمین ضریب رواناب در حوزه آبخیز امامه

نویسندگان

1 گروه آبخیزداری، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

2 گروه مهندسی جنگل، دانشگاه تربیت مدرس، شهر نور، کشور ایران

چکیده

یکی از مولفه­های بیلان آب حوضه، که اهمیت زیادی در آبخیزداری و مدیریت منابع آب دارد رواناب است. برآورد مناسب میزان رواناب مستلزم تعیین ضریب رواناب می­باشد. این پژوهش به­منظور ارزیابی کارآیی روش‌ تصمیم­گیری چندمعیاره به‌منظور تخمین ضریب رواناب در حوزه آبخیز امامه صورت گرفت. بدین منظور ابتدا معیارهای مقدار تندی شیب، پوشش­گیاهی (کاربری اراضی)، گروه‌های هیدرولوژیکی خاک، حداکثر بارش روزانه و مساحت منطقه مورد مطالعه، وارد سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS)  شد. بعد از انجام پردازش­های لازم بر روی معیارها، به فرمت رستری متناسب با محدوده مطالعاتی تبدیل شدند. درگام بعدی ساختار فرآیند سلسله مراتبی (AHP)  با توجه به هدف تحقیق ایجاد شد. سپس مقادیر شاخص وزنی هرلایه اطلاعاتی و طبقات مختلف آن­ها بر اساس شاخص وزنی فرآیند سلسله مراتبی (AHP) توسط نرم­افزار  Expert Choice تعیین شد. بر اساس پنج معیار فوق‌الذکر سه مدل مدنظر قرار گرفت. به‌طوری‌که در مدل اول معیار­های مقدار تندی شیب، پوشش­گیاهی و گروه هیدرولوژیکی خاک؛ در مدل دوم معیار‌های حداکثر بارندگی روزانه، مساحت حوزه آبخیز بالادست و گروه هیدرولوژیکی خاک و در مدل سوم معیار‌های نفوذپذیری خاک و مساحت حوزه آبخیز بالادست در نظر گرفته شد. سپس بر اساس وزن هر یک از معیارها، ضریب رواناب برآوردی بر اساس هر یک از مدل‌ها به دست آمد. در نهایت ضریب رواناب برآوردی با ضریب رواناب مشاهداتی که با استفاده از دستگاه شبیه­ساز باران کامفورست در 60 نقطه از کاربری­های مختلف با شدت 60 میلی­متر در ساعت و به­مدت زمان 90 دقیقه اندازه­گیری شده بود، مقایسه شدند. نتایج حاصل نشان داد که مدل دوم با ضریب نش-ساتکلیف 59/0 و ریشه میانگین مربعات خطا 363/0 کارآیی بهتری نسبت به دو مدل دیگر داشته است. به‌طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد که روش فرآیند تحلیل سلسله مراتبی با توجه به سادگی، به­کارگیری معیار­های کیفی و کمی به­طور همزمان و نیز قابلیت بررسی سازگاری در قضاوت­ها می­تواند در بررسی موضوعات مربوط به ضریب رواناب کاربرد مطلوبی داشته باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Evaluating Efficiency of Analytical Hierarchy Process for Estimating Runoff Coefficient in Amameh Watershed

نویسندگان [English]

  • Atefeh Davarizadeh 1
  • Mehdi Vafakhah 1
  • akbar najafi 2
1 Faculty of Natural Resources and Marine Sciences. Tarbiat Modares University, Noor, Mazandaran Province, Iran
2 University tarbiat modares / noor, iran
چکیده [English]

One of the components of watershed water balance, which is very important in watershed management and water resources management, is runoff. Appropriate estimation of runoff value requires determining Runoff Coefficient (RC). This study was conducted to evaluate the effectiveness of multi-criteria decision-making methods in order to estimate the RC in Amameh watershed, Iran. To do this, at first, slope angle, vegetation (land use), hydrologic soil groups, maximum daily rainfall and area of the study area layers was entered into geographic information system (GIS). After performing the necessary processing on the layers, it were converted to raster formats based on the study area boundary. In the next step, the analytical hierarchy process (AHP) structure was established based on the research purpose. The weighted index values for each layer and their different classes were then determined based on the weighted index of the AHP by Expert Choice software. Based on these five criteria, three models were made. Therefore in model 1, slope angle, vegetation (land use) and  hydrologic soil groups; in model 2, maximum daily rainfall, area of the study area and hydrologic soil groups and in model 3,  soil infiltration and area of the study area were used. The estimated RCs were then estimated based on weight for each criteria in each model. The estimated RC with the observed RC, which have been measured using the Kamphorst rainfall simulator at 60 points in different land uses with an intensity of 60 mm hr-1 for 90 min, were compared. The obtained results showed that the second model with Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) coefficient of 0.59 and root mean squares error (RMSE) of 0.363 had a better efficiency than the other two models. In general, the results showed that the AHP method due to its simplicity, the application of qualitative and quantitative criteria simultaneously and the ability to assess compatibility in judgments can be used in the study of RC.

کلیدواژه‌ها [English]

  • multi-criteria decision-making method
  • runoff coefficient
  • rainfall simulation
  • rainfall intensity

مراجع

بیات ر.، عرب­خدری م.، گرامی ز.، 1394. بررسی تاًثیر شیب بر ضریب رواناب با استفاده از شبیه­ساز باران آزمایشگاهی، چهارمین همایش ملی سامانه­های سطوح آبگیر باران، بهمن­ماه 1394.
جعفری م.، وفاخواه م.، توسلی و.،1394. تخمین ضریب رواناب رگبار با استفاده از سیستم استنباط فازی- عصبی تطبیقی(ANFIS) در حوزه آبخیز بار اریه نیشابور، نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، 19(73)، 176-165.
سبزواری ت.، کرمی م.، موسوی س. س،1397. ارتباط بین ضریب رواناب سطحی با میزان بارندگی و شیب در خاک­های رسی ماسه­ دار،کنفرانس ملی عمران و معماری در مدیریت شهری قرن21، 20 تیر.
علیجانپور شلمانی ع.، واعظی ع.، 1396. عوامل فیزیکی تعیین کننده ضریب رواناب در حوزه‌های آبخیز استان اردبیل. دانش آب و خاک, 27(3)، 1-14.‎
قدسی‌پور س.ح.، 1385. مباحثی در تصمیم­گیری چند معیاره، فرآیند تحلیل سلسله مراتبی، انتشارات دانشگاه صنعتی امیر کبیر، چاپ چهارم، 220ص.
محسنی ب.،رزاقیان ه.،درزی نفت چالی ع.،نیکزاد ا.،1395. ارزیابی روشهای استدلالی، SCS و سیپرس-کریک برای تعیین ضریب رواناب حوضه­های با مساحت کمتر از 50کیلومتر مربع استان مازندران، نشریه علمی-پژوهشی مهندسی و مدیریت آبخیز، 8(2)، 247-236.
مهدوی، م.، ۱۳۸9. هیدرولوژی کاربردی، جلد دوم. انتشارات دانشگاه تهران، ۱۲۲-۱۶۴.
داوری­زاده ع.، وفاخواه م.، 1398. تعیین حداکثر بارش روزانه در حوزه آبخیز امامه با استفاده از بهترین توزیع احتمالی منطقه­ای، نهمین همایش ملی آبخیزداری و مدیریت منابع آب و خاک، کرمان، 29 و 30 بهمن ماه 1398.
کیانی سلمی ا.، عبدالهی خ.، هنر بخش ا.، 1398. مقایسه روش­های برآورد آب پایه در ارتباط با شبیه­سازی جریان کل در حوزه آبخیز بهشت آباد، نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران، 10(37)، 82-92.
Bellamy, P. W., & Cho, H. J. (2019). A GIS-Based Approach for Determining Potential Runoff             Coefficient and Runoff Depth for the Indian River Lagoon, Florida, USA. In Lagoon Environments Around the World-A Scientific Perspective: IntechOpen.
Chezgi, J., Vafakhah, M., & Falahatkar, S. (2020). Spatial Resolution Effect of Remotely Sensed Data on Flood Hydrograph Simulation. Journal of the Indian Society of Remote Sensing, 48(1), 97-112.
Hung, C.-L. J., James, L. A., & Carbone, G. J. (2018). Impacts of urbanization on stormflow magnitudes in small catchments in the Sandhills of South Carolina, USA. Anthropocene, 23, 17-28.
Khalil, R. (2017). Determination of Potential Runoff Coefficient Using GIS and Remote Sensing. Journal of Geographic Information System, 9(6), 752-762.
Lallam, F., Megnounif, A., & Ghenim, A. N. (2018). Estimating the runoff coefficient using the analytic hierarchy process. Journal of Water and Land Development, 38(1), 67-74.
Lemma, T. M., Gessesse, G. D., Kassa, A. K., & Edossa, D. C. (2018). Effect of spatial scale on runoff coefficient: Evidence from the Ethiopian highlands. International Soil and Water Conservation Research, 6(4), 289-296.
Saaty, T. L. (1980). The Analytic Hierarchy Process Mcgraw Hill, New York. Agricultural Economics Review, 70.‏
Vafakhah, M., Nikche, A. F., & Sadeghi, S. H. (2018). Comparative effectiveness of different infiltration models in estimation of watershed flood hydrograph. Paddy and Water Environment, 16(3), 411-424.
Zeinali, V., Vafakhah, M., & Sadeghi, S. H. (2019). ‘Impact of Urbanization on Temporal Distribution Pattern of Storm Runoff Coefficient. Environmental monitoring and assessment, 191(9), 595.
Zhang, Y., Chiew, F. H., Li, M., & Post, D. (2018). Predicting runoff signatures using regression and hydrological modeling approaches. Water Resources Research, 54(10), 7859-7878.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار