التوظيف المتكامل لمخرجات النماذج الهيدرولوجية والمناخية في نمذجة عناصر الميزانية المائية بحوض وادي فاطمة (المملكة العربية السعودية)

الملخص

تعتمد هذه الدراسة على تطبيق نموذج منحنى التربة National Resources Conservation Service (NRCS-CN) في تقدير معامل الاستخلاص الأولي (Ia) والطاقة القصوى لاحتفاظ التربة بالمياه (S) والفائض المائي (Water Surplus) المائي والجريان السطحي المباشر (Qa) من جهة، وعلى تطبيق نماذج Makkink وTurc وJensen-Haise في تقدير الفاقد المائي بواسطة التبخر- نتح نظراً لعدم توفر قياسات فعلية يومية لهذا العنصر لحساب عناصر الميزانية المائية. 

ولتحقيق أهداف الدراسة، تم استخدام خريطة موارد الأراضي لوزارة الزراعة بمقياس 500,000:1 لتحديد أرقام منحنى الجريان السطحي الموزون CNw الذي يعتمد عليه نموذج NRCS-CN في حساب متغيرات الجريان السطحي. كما تم توظيف أدوات التحليل المكاني المتاحة ببرنامج (WMS) (Watershed Modeling System) في تحديد مساحات التصريف لحوض وادي فاطمة وأحواض روافده المدروسة. كما اعتمدت منهجية الدراسة على أربعة مصادر خرائطية هي مخرجات المعالجة الرقمية لنموذج الإرتفاعات الرقمي للقمر الصناعي الياباني الأمريكي العلمي المشترك (ASTER GDem) بوضوح مكاني 30م في تحديد مساحات التصريف لحوض وادي فاطمة والأحواض الفرعية والخريطة الجيولوجية بمقياس 250,000:1 في تحديد التكوينات الصخرية والخريطة الطوبوغرافية بمقياس 250,000:1 في تحديد مسميات التضاريس. بالاضافة إلى ذلك اعتمد تقدير عناصر الميزانية المائية على بيانات الأمطار اليومية القصوى المسجلة خلال 36 سنة مشتركة (1976-2011) بمحطات مكة (J114) وبحرة الجديدة (J102) الطائف (القديرة)(TA004) ووادي محرم (TA106) ومدركة (J214) التابعة لوزارة البيئة والمياه والزراعة.  

ولقد أظهرت نتائج هذ الدراسة أن أرقام منحنى الجريان السطحي الموزون تتراوح بين 78.8 (حوض وادي مكة) و92.5 (حوض وادي حورة) وأن المتوسط اليومي للأمطار اليومية القصوى يتراوح بين 29.4 ملم/يوم (أحواض أودية حورة وملح وصفية وذعر وبشم) و39.0 ملم/يوم (حوضي وادي الفيضة ووادي الشعيب الأحمر) وأن المتوسط اليومي للطاقة القصوى لإحتفاظ التربة بالمياه يتراوح بين 19.4 ملم/يوم (حوض وادي ملح) و68.5 ملم/يوم (حوض وادي مكة) وأن المتوسط اليومي لمعامل الاستخلاص الأولي يتراوح بين 4.1 ملم/يوم (حوض وادي حورة) و13.7 ملم/يوم (حوض وادي مكة) وأن عمق الجريان السطحي المباشر المناسب لها يتراوح بين 8.9 ملم/يوم (حوض وادي ذعر) و22.5 ملم/يوم (حوض وادي ملح) وأن الفائض المائي اليومي من مياه الأمطار الناتج يتراوح بين 22.4 ملم/يوم (حوض وادي مكة) و34.0 ملم/يوم (حوض وادي الفيضة) وأن كمية التسرب من مياه الأمطار تتراوح بين 6.3 ملم/يوم (حوض وادي حورة) و9.3 ملم/يوم (حوض وادي مكة) وأن كمية التبخر- نتح اليومي تتراوح بين 3.6 ملم/يوم (بستة أحواض مائية) و4.1 ملم/يوم (بثلاثة أحواض مائية).

وبناء على هذه النتائج توصي الدراسة بتطبيق نموذج NRCS-CN بأحواض التصريف التي تتوفر بها بيانات الأمطار وتغطية خرائطية طوبوغرافية وجيولوجية كاملة تتيح الوصول إلى تقديرات دقيقة لعناصر الميزانية المائية بجميع مناطق المملكة العربية السعودية. كما توصي هذه الدراسة باعتماد مخرجات نموذج NRCS-CN كمرجع لأي نتائج يتم الحصول عليها بتطبيق النماذج الهيدرولوجية والمناخية الأخرى. كما توجه هذه الدراسة بتحديث نتائجها بما يستجد من بيانات مطرية ومناخية من فترة لأخرى.