عضویت ویژه
09128921121
سلام، مهمان
۰۳-۱۱-۱۳۹۲، ۰۸:۰۱ ب.ظ
2-1-1 مدل داده Arc Hydro و تعیین زیرحوضه¬های هیدرولوژیکی
Arc Hydro یک مدل داده یا ابزاری جهت یکپارچه¬سازی اطلاعات مکانی و زمانی و اجرای آن در سیستم اطلاعات جغرافیایی است که توسط مرکز پژوهش منابع آب دانشگاه تکزاس ایجاد شد. طراحی این مدل جهت پاسخگویی به پرسش¬های زیر صورت گرفت:
چگونه داده زمین¬مکان می¬تواند سطح زمین و سری¬های زمانی اندازه¬گیری¬های منابع آبی را توصیف و بصورتی مؤثر باهم ترکیب کند؟
چگونه می¬توان نتایج حاصل از ساختار داده را با مدل¬های شبیه¬سازی هیدرولیکی مرتبط ساخت؟
چگونه می¬توان اطلاعات رستری GIS (مانند مدل¬های ارتفاعی رقومی سطح زمین) را با اطلاعات وکتوری آن در شبکه¬های رودخانه¬ای و مکان¬های ایستگاه اندازه¬گیری ترکیب کرد؟
چگونه می¬توان شکل 3 بعدی و مشخصه¬های کانال رودخانه را توصیف کرد؟
هدف کلی این مدل داده (سیستم) یکپارچه کردن انواع مختلف مدل¬های شبیه¬سازی هیدرولوژیکی جهت فهم تأثیرات اقدام¬هایی مانند تغییر کاربری اراضی برروی سیل، آب زیرزمینی، منابع آبی و کیفیت آب است. در این پژوهش جهت تعیین حوضه¬های هیدرولوژیک محدوده مطالعاتی طرح با استفاده از مدل ارتفاعی رقومی ASTER با اندازه سلول¬های 30 متری مراحل پردازش زمینی در Arc Hydro انجام گرفت که در ادامه ذکر می¬شود.
Dem Reconditioning
این تابع مدل ارتفاعی رقومی استفاده شده را با تحمیل عارضه خطی به آن اصلاح می¬کند. در واقع این تابع، اجرای روش AGREE بوده که توسط مرکز پژوهش¬های آب در دانشگاه تکزاس ایجاد شد که نیاز به یک مدل ارتفاعی رقومی و یک عارضه خطی دارد. در پژوهش حاضر، جهت اصلاح مدل ارتفاعی و ایجاد AGREE DEM از لایه آبراهه تهیه شده از نقشه¬های توپوگرافی 1:25000 محدوده طرح استفاده گردید.
Fill Sinks
این تابع فرورفتگی¬ها یا چاله¬های موجود در داده ارتفاعی یا شبکه را پر می¬کند. اگر سلول¬هایی با ارتفاع بیشتر اطراف یک سلول باشند، حرکت آب به درون این سلول کم¬ارتفاع¬تر افتاده و نمی¬تواند جریان یابد؛ تابع Fill Sink مقدار ارتفاعی را جهت رفع این مسأله تعدیل می¬کند. ورودی این تابع مدل ارتفاعی رقومی و خروجی آن لایه¬ی تعدیل شده ارزش¬های ارتفاعی مدل ارتفاعی می¬باشد.
Flow Direction
این دستور جهت جریان را برای شبکه¬ی معینی محاسبه می¬کند. ارزش¬ها در سلول¬های شبکه جهت جریان، جهت نزول بیش¬ترین شیب را برای هر سلول نشان می¬دهند؛ به عبارتی بیانگر جهت خط بزرگ¬ترین شیب می-باشند. لایه¬ی ورودی این تابع لایه ارتفاعی تعدیل شده از تابع قبلی و خروجی آن شبکه جهت جریان است.
Flow Accumulation
تابع Flow Accumulation، شبکه تجمع جریان دربرگیرنده¬ی تعداد تجمعی سلول¬های بالادست یک سلول است که این تجمع بالادست را برای هر سلول در شبکه ورودی محاسبه می¬کند؛ ورودی این تابع شبکه جهت جریان و خروجی آن شبکه تجمع جریان می¬باشد.
Stream Definition
با استفاده از این تابع می¬توان شبکه آبراهه¬ای را با ارزش 1 برای همه سلول¬ها در شبکه تجمع جریان ورودی برآورد نمود که ارزشی بزرگ¬تر از آستانه معین دارند، همه سلول¬های دیگر در شبکه آبراهه¬ای فاقد داده هستند. شبکه تجمع جریان حاصل از اجرای تابع قبلی ورودی این تابع و شبکه آبراهه¬ای خروجی آن است. با اجرای این تابع، ارزش پیش¬فرض برای آستانه زهکشی رودخانه یا آبراهه نشان داده می¬شود، این ارزش 1 درصد از تجمع جریان حداکثر را نشان می¬دهد: قانونی ساده از ضربت جهت آستانه زهکشی تعیین شده برای رودخانه یا آبراهه. در این مرحله با انتخاب آستانه¬های زهکشی مختلف می¬توان حوضه¬های آبخیز یا هیدرولوژیک با مساحت¬های مختلف را از مدل ارتفاعی رقومی استخراج نمود، برای مثال با انتخاب آستانه 10000 سلول در مدل ارتفاعی با اندازه سلول¬های 100 متر، مساحت آستانه زهکشی برای یک رودخانه یا آبراهه از رابطه زیر تعیین می¬شود.
10000×100×100=100000000 m2
=100 Km2
Stream Segmentation
شبکه¬ای از بخش¬های رودخانه¬ای یا آبراهه¬ای با این تابع ایجاد می¬گردد که مشخصه¬های منحصر به فردی دارند. هر بخش می¬تواند یک سربخش داشته باشد، یا می¬تواند به عنوان بخشی مابین دو بخش اتصالی تعریف شود. همه سلول¬ها در یک بخش خاص، کد شبکه¬ای یکسانی دارند که نسبت به بخش¬های دیگر متمایز می¬باشد. جهت اجرای این مدل، وردی شبکه جهت جریان و شبکه آبراهه بترتیب ”Fdr” و ”Str” هستند.
Catchment Grid Delineation
این تابع شبکه¬ای را در هر سلول با ارزش مشخص ایجاد می¬کند (Grid code) که ارتباط هر حوضه را با سلول مرتبط نشان می¬دهد. این ارزش با ارزش ایجاد شده توسط Stream Segment برابر است که محدوده¬ای مشخص را زهکش می¬کند.
Catchment Polygon Processing
سه تابع Catchment Polygon Processing، Drainage Line Processing،Adjoin Catchment Processing داده¬های رستری ایجاد شده تاکنون را به فرمت وکتور تبدیل می¬کنند. لایه¬های رستری ایجاد شده در پوشه¬ای به اسم ”لایه¬ها” و داده¬های وکتوری هم در مجموعه داده عارضه¬ای به همان اسم در پایگاه داده زمین مرجع ذخیره می¬شوند.
در پژوهش حاضر، ساختار سلسله مراتبی ذکر شده برمبنای مدل ارتفاعی رقومی ASTER با اندازه سلول¬های 30 متری و حداکثر آستانه¬ زهکشی در محدوده طرح، جهت تعیین مرز حوضه¬های هیدرولوژیکی این محدوده بکار گرفته شد. شماتیک این ساختار سلسله مراتبی در شکل 2-1 آورده شده است. با توجه به آستانه¬های زهکشی تعریف شده، نقشه مرز حوضه¬های هیدرولوژیکی به همراه مدل ارتفاعی رقومی حوضه¬های آبخیز محدوده مطالعاتی، در شکل 2-2 نشان داده شده است. با توجه به شکل، ارتفاع حوضه آبخیز بابلرود از 51- در سواحل دریای خزر تا 3676 متر در ارتفاعات البرز متغیر می¬باشد.
فایل کامل را میتوانید دانلود کنید
Arc Hydro یک مدل داده یا ابزاری جهت یکپارچه¬سازی اطلاعات مکانی و زمانی و اجرای آن در سیستم اطلاعات جغرافیایی است که توسط مرکز پژوهش منابع آب دانشگاه تکزاس ایجاد شد. طراحی این مدل جهت پاسخگویی به پرسش¬های زیر صورت گرفت:
چگونه داده زمین¬مکان می¬تواند سطح زمین و سری¬های زمانی اندازه¬گیری¬های منابع آبی را توصیف و بصورتی مؤثر باهم ترکیب کند؟
چگونه می¬توان نتایج حاصل از ساختار داده را با مدل¬های شبیه¬سازی هیدرولیکی مرتبط ساخت؟
چگونه می¬توان اطلاعات رستری GIS (مانند مدل¬های ارتفاعی رقومی سطح زمین) را با اطلاعات وکتوری آن در شبکه¬های رودخانه¬ای و مکان¬های ایستگاه اندازه¬گیری ترکیب کرد؟
چگونه می¬توان شکل 3 بعدی و مشخصه¬های کانال رودخانه را توصیف کرد؟
هدف کلی این مدل داده (سیستم) یکپارچه کردن انواع مختلف مدل¬های شبیه¬سازی هیدرولوژیکی جهت فهم تأثیرات اقدام¬هایی مانند تغییر کاربری اراضی برروی سیل، آب زیرزمینی، منابع آبی و کیفیت آب است. در این پژوهش جهت تعیین حوضه¬های هیدرولوژیک محدوده مطالعاتی طرح با استفاده از مدل ارتفاعی رقومی ASTER با اندازه سلول¬های 30 متری مراحل پردازش زمینی در Arc Hydro انجام گرفت که در ادامه ذکر می¬شود.
Dem Reconditioning
این تابع مدل ارتفاعی رقومی استفاده شده را با تحمیل عارضه خطی به آن اصلاح می¬کند. در واقع این تابع، اجرای روش AGREE بوده که توسط مرکز پژوهش¬های آب در دانشگاه تکزاس ایجاد شد که نیاز به یک مدل ارتفاعی رقومی و یک عارضه خطی دارد. در پژوهش حاضر، جهت اصلاح مدل ارتفاعی و ایجاد AGREE DEM از لایه آبراهه تهیه شده از نقشه¬های توپوگرافی 1:25000 محدوده طرح استفاده گردید.
Fill Sinks
این تابع فرورفتگی¬ها یا چاله¬های موجود در داده ارتفاعی یا شبکه را پر می¬کند. اگر سلول¬هایی با ارتفاع بیشتر اطراف یک سلول باشند، حرکت آب به درون این سلول کم¬ارتفاع¬تر افتاده و نمی¬تواند جریان یابد؛ تابع Fill Sink مقدار ارتفاعی را جهت رفع این مسأله تعدیل می¬کند. ورودی این تابع مدل ارتفاعی رقومی و خروجی آن لایه¬ی تعدیل شده ارزش¬های ارتفاعی مدل ارتفاعی می¬باشد.
Flow Direction
این دستور جهت جریان را برای شبکه¬ی معینی محاسبه می¬کند. ارزش¬ها در سلول¬های شبکه جهت جریان، جهت نزول بیش¬ترین شیب را برای هر سلول نشان می¬دهند؛ به عبارتی بیانگر جهت خط بزرگ¬ترین شیب می-باشند. لایه¬ی ورودی این تابع لایه ارتفاعی تعدیل شده از تابع قبلی و خروجی آن شبکه جهت جریان است.
Flow Accumulation
تابع Flow Accumulation، شبکه تجمع جریان دربرگیرنده¬ی تعداد تجمعی سلول¬های بالادست یک سلول است که این تجمع بالادست را برای هر سلول در شبکه ورودی محاسبه می¬کند؛ ورودی این تابع شبکه جهت جریان و خروجی آن شبکه تجمع جریان می¬باشد.
Stream Definition
با استفاده از این تابع می¬توان شبکه آبراهه¬ای را با ارزش 1 برای همه سلول¬ها در شبکه تجمع جریان ورودی برآورد نمود که ارزشی بزرگ¬تر از آستانه معین دارند، همه سلول¬های دیگر در شبکه آبراهه¬ای فاقد داده هستند. شبکه تجمع جریان حاصل از اجرای تابع قبلی ورودی این تابع و شبکه آبراهه¬ای خروجی آن است. با اجرای این تابع، ارزش پیش¬فرض برای آستانه زهکشی رودخانه یا آبراهه نشان داده می¬شود، این ارزش 1 درصد از تجمع جریان حداکثر را نشان می¬دهد: قانونی ساده از ضربت جهت آستانه زهکشی تعیین شده برای رودخانه یا آبراهه. در این مرحله با انتخاب آستانه¬های زهکشی مختلف می¬توان حوضه¬های آبخیز یا هیدرولوژیک با مساحت¬های مختلف را از مدل ارتفاعی رقومی استخراج نمود، برای مثال با انتخاب آستانه 10000 سلول در مدل ارتفاعی با اندازه سلول¬های 100 متر، مساحت آستانه زهکشی برای یک رودخانه یا آبراهه از رابطه زیر تعیین می¬شود.
10000×100×100=100000000 m2
=100 Km2
Stream Segmentation
شبکه¬ای از بخش¬های رودخانه¬ای یا آبراهه¬ای با این تابع ایجاد می¬گردد که مشخصه¬های منحصر به فردی دارند. هر بخش می¬تواند یک سربخش داشته باشد، یا می¬تواند به عنوان بخشی مابین دو بخش اتصالی تعریف شود. همه سلول¬ها در یک بخش خاص، کد شبکه¬ای یکسانی دارند که نسبت به بخش¬های دیگر متمایز می¬باشد. جهت اجرای این مدل، وردی شبکه جهت جریان و شبکه آبراهه بترتیب ”Fdr” و ”Str” هستند.
Catchment Grid Delineation
این تابع شبکه¬ای را در هر سلول با ارزش مشخص ایجاد می¬کند (Grid code) که ارتباط هر حوضه را با سلول مرتبط نشان می¬دهد. این ارزش با ارزش ایجاد شده توسط Stream Segment برابر است که محدوده¬ای مشخص را زهکش می¬کند.
Catchment Polygon Processing
سه تابع Catchment Polygon Processing، Drainage Line Processing،Adjoin Catchment Processing داده¬های رستری ایجاد شده تاکنون را به فرمت وکتور تبدیل می¬کنند. لایه¬های رستری ایجاد شده در پوشه¬ای به اسم ”لایه¬ها” و داده¬های وکتوری هم در مجموعه داده عارضه¬ای به همان اسم در پایگاه داده زمین مرجع ذخیره می¬شوند.
در پژوهش حاضر، ساختار سلسله مراتبی ذکر شده برمبنای مدل ارتفاعی رقومی ASTER با اندازه سلول¬های 30 متری و حداکثر آستانه¬ زهکشی در محدوده طرح، جهت تعیین مرز حوضه¬های هیدرولوژیکی این محدوده بکار گرفته شد. شماتیک این ساختار سلسله مراتبی در شکل 2-1 آورده شده است. با توجه به آستانه¬های زهکشی تعریف شده، نقشه مرز حوضه¬های هیدرولوژیکی به همراه مدل ارتفاعی رقومی حوضه¬های آبخیز محدوده مطالعاتی، در شکل 2-2 نشان داده شده است. با توجه به شکل، ارتفاع حوضه آبخیز بابلرود از 51- در سواحل دریای خزر تا 3676 متر در ارتفاعات البرز متغیر می¬باشد.
فایل کامل را میتوانید دانلود کنید