دانلود روش محاسبه شماره منحنی رواناب (CN) با استفاده از GIS
توجه!
این توضیحات از یک گزارش مفصل تحت عنوان "پروژه جامع هیدرولوژی-آنالیز منطقه ای، فیزیوگرافی، مدل بارش-رواناب" استخراج و جدا شده است. برای افرادی که این بخش گنگ و مبهم می نماید، می توانند با مراجعه به اینجا اقدام به دریافت کل گزارش کنند.
مقدمه
شماره منحنی رواناب یک پارامتر تجربی برای پیش بینی مقادیر رواناب و نفوذ به دنبال یک بارش است. شماره منحنی رواناب توسط سازمان حفاظت از منابع طبیعی آمریکا (NADA) که پیشتر SCS نامیده میشد، به وسیله ی آزمایش های تجربی محاسبات رواناب و مانیتورینگ شیب توپوگرافی حوضه های کوچک توسعه یافته است. شماره منحنی رواناب بر مشخصات هیدرولوژیکی خاک، کاربری اراضی و شرایط و عملکرد هیدرولوژیکی یک منطقه استوار است. در حوضه های فاقد آمار بارندگی و رواناب می توان بر اساس فرمول های تجربی مقدار رواناب را استخراج کرد.
توجه مهم: سازمان زمین شناسی ایالات متحده، لایه 250 متری شماره منحنی را برای جهان ارائه داده است. اگر شما نیاز به تولید لایه دقیق تر و بروز تر دارید از روش موجود در سایت بیسین استفاده کنید. اما برای اطمینان می تواند کار خود را با این لایه نیز تست کنید. اینجا: دانلود فایل گروه هیدرولوژیک خاک برای مدل سازی - CN
تولید لایه شماره منحنی رواناب (CN) حوضه هدف
لایه شماره منحنی رواناب چیست؟
بر اساس پیشنهاد سازمان حفاظت از منابع طبیعی آمریکا (NADA که پیشتر SCS نامیده میشد) خاک ها از نظر نفوذپذیری به چهار دسته ی عمده تقسیم می شوند:
- گروه هیدرولوژیک A: در این گروه ظرفیت نفوذ نهایی بیش از 7/5 میلیمتر در ساعت است.
- گروه هیدرولوژیک B: در این گروه ظرفیت نفوذ نهایی بین 3/8 تا 7/5 میلیمتر در ساعت است.
- گروه هیدرولوژیک C: در این گروه ظرفیت نفوذ نهایی بین 1/25 تا 3/8 میلیمتر در ساعت است.
- گروه هیدرولوژیک D: در این گروه ظرفیت نفوذ نهایی کمتر از 1/25 میلیمتر در ساعت است.
با توجه به این تقسیم بندی و طبق استاندارد SCS جدولی برای مقایسه هیدرولوژیکی خاک ها بر اساس لایه های کاربری اراضی، نوع خاک و مشخصات پوشش گیاهی ایجاد می گردد که در انتها به هر نوع خاک بر اساس مشخصات آن عددی بین 30 تا 100 تحت عنوان شماره منحنی رواناب تعلق خواهد گرفت.
برای ایجاد لایه Grid شماره منحنی رواناب منطقه هدف، ابتدا سه فایل Soil و Landuse و DEM (به ترتیب لایه تنوع خاک ها، لایه کاربری اراضی و مدل رقومی ارتفاع که در پروژه حاضر DEM_Report نامیده شده است) و بعلاوه لایه پلیگونی مرز حوضه آبریز به محیط نرم افزاری GIS اضافه گردید. سپس بر اساس مرز حوضه هدف (لایه Borders) از دو لایه خاک ها و کاربری اراضی با استفاده از دستور زیر، مقدار مشخص حوضه هدف جدا گردید:
Toolboxes\System Toolboxes\Analysis Tools.Tbx\Extract\Clip
دستور اخیر در شکل 3-13 برای لایه تنوع خاک ها نمایش داده شده است.
شکل 13-3 برش از لایه تنوع خاکی کشور به اندازه مساحت حوضه هدف.
نتیجه دو لایه به نام های انتخابی Landuse_Clip و Soil_Clip بود.
سپس با استفاده از دستور زیر مقدار مشخص حوضه هدف از لایه رستری مدل رقومی ارتفاع برش داده شد.
Toolboxes\System Toolboxes\Spatial Analyst Tools.Tbx\Extraction\Extract By Mask
دستور اخیر در شکل 3-14 نمایش داده شده است.
شکل 14-3 برش از لایه مدل رقومی ارتفاع به اندازه مساحت حوضه هدف.
نتیجه لایه ای با نام انتخابی Extract_Mask بود.
تذکر:
همانگونه که در بخش قبل اشاره گردید، جهت افزایش کیفیت و دقت محاسبات بجای استفاده از DEM اولیه ی موجود که دارای اندازه سلولی حدود 90 متر می باشد، از DEM با پیکسل سایز حدود 27 متری که در محاسبات هیدرولوژی استاندارد محسوب می گردد استفاده شد. برای اطلاع از اندازه پیکسل فایل رستری کافی است در بخش Properties لایه مورد نظر در محیط GIS از تب Source و در بخش Extent عدد مربوطه را مشاهده نمود. ضمن آنکه در همین قسمت نوع سیستم هماهنگ کننده نیز ذکر گردیده است (برای اطلاع دقیق از اندازه پیکسل باید نوع سیستم هماهنگ کننده را از نوع Projection انتخاب نمود. ضمن آنکه در ادامه این محاسبات استفاده از الحاقی ArcHydro نیز منوط به انتخاب سیستم هماهنگ کننده از نوع تصویر شده می بود). این لایه از طریق سنجنده ASTER ماهواره لندست 8 در پایگاه Earth Explorer قابل دریافت می باشد.
در گام بعد با استفاده از دستور (Reclassify (spatial analyst اقدام به کلاسه بندی لایه کاربری اراضی، طبق جداول استاندارد SCS شد (جدول 3-17). اما ابتدا به دلیل برداری بودن لایه ی کاربری اراضی، با استفاده از دستور (Polygon To Raster (Conversion اقدام به تولید لایه Grid از فایل مذبور شد تا امکان انجام فرآیند کلاسه بندی مهیا گردد. لایه اخیر Landuse_Grid نام گذاری و به محیط نرم افزار اضافه شد.
Toolboxes\System Toolboxes\Conversion Tools.Tbx\To Raster\Polygon To Raster
سپس با تکمیل فرآیند کلاسه بندی جدید، به دلیل آنکه بیش از 98% مساحت حوضه دارای کاربری یکسان (mix.dryfarming_x) بود، تمام مقادیر دیگر با خطای قابل چشم پوشی با توجه به دستور زیر به کلاس 4 تبدیل گردید.
Toolboxes\System Toolboxes\Spatial Analyst Tools.Tbx\Reclass\Reclassify
فرآیند تغییر کلاسه بندی در شکل (3-15) آمده است، با توجه به جدول ضمیمه تمام Old Value به New Value (عدد 4) تبدیل گشت.
شکل 3-15 کلاسه بندی لایه ی کاربری اراضی بر اساس جدول استاندارد SCS.
نتیجه لایه ای رستری با نام انتخابی Lu_Reclass بود.
جدول 3-17 استاندارد کلاسه بندی لایه کاربری اراضی بر اساس معیارهای SCS.
شرح جدول بالا در جدول زیر آمده است. برای جزییات بیشتر به بخش "جدول استاندارد کاربری اراضی - پوشش زمین" مراجعه کنید:
شکل 16-3 کاربری نسبتا یکسان اراضی حوضه هدف در داده های در دسترس.
در مرحله بعد، لایه کلاسه بندی شده با استفاده از دستور (Raster To Polygon (Conversion به فرم برداری تبدیل شد. دلیل دستور اخیر ایجاد امکان تلفیق لایه کاربری اراضی با کلاسه بندی جدید (lu_reclass) با لایه تنوع خاک حوضه هدف (Soil_Clip) بود. لایه جدید Landuse_Poly نامیده شد.
Toolboxes\System Toolboxes\Conversion Tools.Tbx\From Raster\Raster To Polygon
اما پیش از انجام عمل تلفیق ابتدا در گامی دیگر در جدول توصیفیِ لایه تنوع خاک، با ایجاد یک فیلد جدید متنی، انواع گروه هیدرولوژیک خاک به این ستون و در مقابل هر نوع از خاک های موجود در جدول اضافه شد؛ در صورتی که مقادیر متنوع و گسترده ای برای وارد شدن وجود داشته باشد می توان از طریق امکان Join جداول داده ی این مقادیر را بدون تایپ دستی به ستون مربوطه اتصال و ارزش ها را Past کرد. با توجه به نوع خاک منطقه که Rock Outcrops/Entisols است گروه هیدرولوژیک C به جدول معرفی شد. در ادامه برای لایه¬ی خاک ها با ایجاد 4 فیلد از نوع Short Integer به نام های PctA، PctB، PctC و PctD اینبار اقدام به معرفی جدول 3-18 به جدول توصیفی لایه مذکور شد؛ چهار ستون اخیر در فراخوانی اطلاعات گروه هیدرولوژیک هر تنوع خاکی در ادامه محاسبات اهمیت دارد.
جدول 18-3 مقادیر فیلد گروه هیدرولوژیکی در لایه تنوع خاک (SoilCode).
به این ترتیب جدول توصیفی مشابه با شکل 3-17 برای لایه خاک ها تنظیم گردید، که در آن مقابل هر نوع گروه هیدرولوژیک در ستون متناظر از میان 4 ستون انتهایی عدد 100 وارد شد.
شکل 17-3 تکمیل فرآیند ایجاد فیلد گروه هیدرولوژیکی در لایه تنوع خاک (SoilCode).
تذکر:
در صورت وجود تعداد زیاد تنوع خاک و در عین حال مفقود بودن داده های گروه هیدرولوژیک برای برخی از سطرهای جدول، گروه هیدرولوژیکی که دارای بیشترین فراوانی باشد به سطرهای فاقد داده اطلاق می گردد.
در گام بعد دو لایه کاربری اراضی و تنوع خاک ها با استفاده از دستور زیر جهت ایجاد امکان ترکیب مشخصات تلفیق (Union) شد؛ لایه اخیر Soil_Clip_Union نام گذاری شد.
Toolboxes\System Toolboxes\Analysis Tools.Tbx\Overlay\Union
شکل 18-3 فرآیند تلفیق دو لایه خاک و کاربری اراضی حوضه هدف.
نتیجه لایه ای رستری با نام انتخابی Soil_Clip_Union بود.
در گام بعد با فعال کردن الحاقی ArcHydro و سپس ذخیره مجموعه پروژه Mxd با نام دلخواه CNGrid.Mxd در یک پوشه، پایگاه داده مورد نظیر برای طی مراحل تولید و ذخیره لایه CN به صورت خودکار تولید گشت. با انتخاب گزینه Fill Sinks از مسیر ذیل گودی هایی که در مسیر جریانات وجود داشت، حذف گردید. این گودی ها را می توان ناشی از خطای محاسباتی در مراحل فیزیوگرافی دانست.
ArcHydro>Terrain Preprocessing>DEM Manipulation>Fill Sinks
استفاده از این امکان به این سبب است که گاها چنین گودی هایی نوعی منبع در نرم افزار تلقی خواهند شد. با حذف این اشکال یکی دیگر از لایه های مورد نیاز جهت تولید فایل شماره منحنی رواناب CN تولید گشت، نتیجه فایلی رستری با نام Fil بود.
در مرحله بعد یک جدول LookUp ایجاد گشت. جداول LookUp در اینجا به منظور فراخوانی مقادیر استاندارد شماره منحنی رواناب با توجه به گروه هیدرولوژیک خاک برای مقادیر کاربری اراضی و تنوع خاک و به عنوان مرجعی در محاسبات تهیه می گردند. برای این منظور از مسیر ذیل اقدام به ایجاد یک جدول با نام CNLookUp شد.
Toolboxes\System Toolboxes\Data Management Tools.Tbx\Table\Create Table
سپس با اضافه کردن جدول ساخته شده به محیط نرم افزار، 6 فیلد به آن اضافه گشت (شکل 3-19).
شکل 19-3 تکمیل فیلدهای جدول LookUp.
ستون های اضافه شده به لایه های تنوع خاک و کاربری اراضی و همچنین جدول LookUp بر اساس استاندارد SCS تهیه شد که در STATSGO و یا SSURGO موجود می باشند؛ هر دوی این پایگاه های داده در سایت اینترنتی www.soils.usda.gov قابل دسترسی می باشند. پس از تکمیل فیلدهای جدول، با معرفی لایه های اخیر به زیرمنوی Generate CN Grid در منوی مشخص Utility در نوار ابزار الحاقی HEC-GeoHMS اقدام به تولید لایه شماره منحنی شد (توجه شود که منظور از لایه HydroDEM در بخش لایه های ورودی این قسمت نیز لایه Fil می باشد). لایه جدید CNGrid نامیده شده و به محیط نرم افزار اضافه گشت (به دلیل یکپارچه بودن فرم کاربری اراضی حوضه و تفاوت اندک تنوع خاکی منطقه فرم لایه رستری شماره منحنی یک شکل و دارای مقدار یکسان %83 گشت؛ شکل 3-22).
شکل 20-3 تهیه لایه Fill از مدل رقومی ارتفاع.
شکل 21-3 ایجاد لایه رستری شماره منحنی در حوضه هدف توسط الحاقی HEC-GeoHMS.
شکل 22-3 مجموع لایه های تولید شده در فرآیند ایجاد لایه رستری شماره منحنی حوضه هدف.
دانلود اسلاید (فایل Power Point) شماره منحنی رواناب (CN)
تهیه و ترجمه: بهزاد سرهادی
بعلاوه در همین رابطه نگاه کنید به اینجا.
برای دریافت ویدیو آموزشی + داده توضیحات تهیه شماره منحنی رواناب در GIS از ذیل اقدام کنید:
____________________________________
مشخصات ویدئوهای آموزشی:
مجموع زمان آموزشی: حدود 0/5 ساعت
حجم مجموع ویدیو + داده ها: 432 مگابایت
فرمت ویدئوهای آموزشی: WMV - عالی
مدرس: بهزاد سرهادی (ادمین سایت)
این مجموعه توسط ادمین سایت تهیه شده شده است؛ با اینکه سعی گردیده توضیحات تکمیل باشد اما افرادی که اقدام به خرید آن می کنند می تواند در فرآیند مدل سازی خود سوالات و ابهاماتشان را با ایمیل سایت مطرح کنند (مشاوره).
_______________________________________________________
قیمت 85 هزار تومان
دریافت اینترنتی:
(حجم کل دانلود: 432 مگابایت) - لینک دائمی
درگاه واسط بانکی زرین پال:
لطفا پیش از پرداخت متن ذیل را با دقت بخوانید:
تماس واتساپ: 09190622992 (98+)
شناسه تلگرام مدیر سایت: Basin_Ir_bot@
نشانی ایمیل: www.Basin.ir@Gmail.com
(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)
_______________________________________________________
تماس با ما
تماس واتساپ
گروه تلگرام ما
هشدارهای ما
آمار و اطلاعات
سفارش پروژه
در منابع آب
سلام ممنون از اموزش خوبتون
من هرکاری میکنم cn کلا صفر بدست میاره دلیلش چی میتونه باشه؟
دلیل رو نمیتونم اینطوری تشخیص بدم اما این رو رو بارها استفاده کردم.
مرسی خیلی کامل بود