توسعه یک مدل مفهومی بارش- رواناب به منظور شبیه‌سازی رواناب سریع و آهسته (مطالعه موردی: حوضه ناورود)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز

چکیده

اگرچه مدل­های متعددی برای بارش-رواناب توسط هیدرولوژیست­ها توسعه داده شده­اند، با این وجود روش­های هیدروگراف واحد در بسیاری از حوضه­ها که در آنجا داده­های هیدرولوژیکی ثبت شده کافی جهت استفاده مدل­های توزیعی بارش-رواناب وجود ندارد هنوز یک ابزار مفید برای تخمین سیلاب می­باشد. هدف از مقاله حاضر استخراج توابع پاسخ پالس واحد رواناب سریع و آهسته جریان آبراهه­ای به روش تحلیلی با استفاده از یک مدل مفهومی شامل سه مخزن سری و یک مخزن هیبریدی موازی می­باشد. وابستگی داخلی بین مخزن­ها با استفاده از روابط نمایی از پارامترهای مدل که منعکس­کننده  خصوصیات فیزیوگرافیکی حوضه می­باشد نشان داده شده است. پارامترهای مدل با استفاده از روش بهینه­سازی نلدر-مید برای منطقه مورد مطالعه تعیین گردید. کارایی و اعتبار مدل مفهومی توسعه یافته با استفاده از پارامترهای بهینه استخراج شده، برای رویدادهای مختلف مشاهداتی با استفاده از معیار­هایی آماری نظیر ناش-ساتکلیف، میانگین خطای مطلق نسبی برای مقادیر دبی، دبی اوج و ارتفاع رواناب مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مدل توسعه داده شده از توانایی خوبی در پیش­بینی فرایند بارش-رواناب بدون نیاز به تعریف بارش مازاد و با لحاظ کردن شرایط رطوبتی خاک قبل از رگبار برخوردار می­باشد.
 
m}� ii�F�Cily:"B Yagut"'> 116-103.
 
شیوندی د، نظریان ع ق. داودی م و ریاحی م، 1385. سیمای محیط زیست در استان چهارمحال و بختیاری.
وهابی م ر، بصیری م و خواجه الدین ج، 1376. بررسی تغییرات پوشش گیاهی، ترکیب گونه ایی و تولید علوفه در شرایط قرق و چرا در منطقه فریدن اصفهان. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، شماره 1.  صفحه­های 71-60.
Aarons SR, O’Connor CR, Hosseini HM, and Gourley CJ, 2009. Dung pads increase pasture production, soil nutrients and microbial biomass carbon in grazed dairy systems. Nutrient Cycling in Agroecosystems 84:81-92.
Alef A and Nannipieri P, 1995. Methods in Applied Soil Microbiology and Biochemistry. Academic Press. UK.
Anderson TH, 2003. Microbial eco-physiological indicators to assess soil quality. Agriculture, Ecosystems and Environment 98: 285-293.
Bardgett RD and Leemans DK, 1995. The short-term effects of cessation of fertilizer applications, liming, and grazing on microbial biomass and activity in a reseeded upland grassland soil. Biology and Fertility of Soils 19:148-154.
Bremner JM and Mulvaney CS, 1982. Nitrogen total. Pp. 595-624, In: Page AL (ed). Methods of Soil Analysis. Part 2, Chemical and Microbiological Properties, 2nd ed. American Society of Agronomy and Soil Science Society of America, Madison, WI.
Conant RT, Six J and Paustian K, 2003. Land use effects on soil carbon fractions in the southeastern United States. Management-intensive versus extensive grazing. Biology and  Fertility of Soils 38: 386-392.
Holt JA, 1997. Grazing pressure and soil carbon, microbial biomass and enzyme activities in semi-arid northeastern Australia. Applied Soil Ecology 5:143-149.
Horwath WR and Paul EA, 1994. Microbial biomass. In: DR Buxton (ed.), Methods of Soil Analysis. Part 2:  Microbiological and Biochemical Properties. ASA and SSSA. Madison, WI.
Ingram LJ, Stah PD, Schuman GE, Buyer JS, Vance GF, Ganjegunte GK, Welker JM and Derner JD, 2008. Grazing impacts on soil carbon and microbial communities in a mixed-grass ecosystem. Soil Science Society of America Journal 72: 939-948.
Nelson DW and Sommers LE, 1982. Total carbon, organic carbon and organic matter. Pp. 539-579. In: Page AL (ed). Methods of Soil Analysis. Part 2. Chemical and Microbiological Properties. Second edition. America Society of Agronomy and Soil Science Society of America. Madison, WI.
 Raiesi F and Asadi E, 2006. Soil microbial activity and litter turnover in native grazed and ungrazed rangelands in a semiarid ecosystem. Biology and Fertility of Soils 43:76-82.
Wang Y, Guangsheng Z and Jia B, 2008. Modeling SOC and NPP responses of meadow steppe to different grazing intensities in northeast China. Ecological Modeling 217: 72-78.


 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Development of Conceptual Rainfall- Runoff Model for Quick and Slow Runoff Simulation (Case Study: Navrood Basin, Iran)

نویسندگان [English]

  • E Asadi
  • A Fakheri
  • MA Gorbani
چکیده [English]

Although many kinds of rainfall-runoff models have been developed by hydrologists, the unit hydrograph methods are still gainful tool for flood estimation in many basins where recorded hydrological data are not sufficient to support distributed rainfall- runoff models. The aim of this paper is to derive the analytical unit pulse response functions of quick and slow runoff of stream flow using a conceptual model containing three serial tanks as well as a parallel hybrid tank. The interrelation of the tanks can be shown using exponentially structured models which their parameters reflect the physiographical characteristics of the basin. Parameters of the model were estimated using Nelder–Mead optimization method. Efficiency and validity of the developed conceptual model were evaluated for various observed events using statistical criteria such as Nash-Sutcliffe, mean relative absolute error for discharge, peak flow and runoff depth. Results showed that the developed model had good capability in predicting rainfall- runoff process considering soil moisture conditions before rainfall occurrence without the need for definition of excess rainfall.
 i�F�Cle='mso-bidi-font-family:"B Yagut";mso-bidi-language:FA'>­سازی نلدر-مید برای منطقه مورد مطالعه تعیین گردید. کارایی و اعتبار مدل مفهومی توسعه یافته با استفاده از پارامترهای بهینه استخراج شده، برای رویدادهای مختلف مشاهداتی با استفاده از معیار­هایی آماری نظیر ناش-ساتکلیف، میانگین خطای مطلق نسبی برای مقادیر دبی، دبی اوج و ارتفاع رواناب مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مدل توسعه داده شده از توانایی خوبی در پیش­بینی فرایند بارش-رواناب بدون نیاز به تعریف بارش مازاد و با لحاظ کردن شرایط رطوبتی خاک قبل از رگبار برخوردار می­باشد.
 
 
m}� ii�F�Cily:"B Yagut"'> 116-103.
 
شیوندی د، نظریان ع ق. داودی م و ریاحی م، 1385. سیمای محیط زیست در استان چهارمحال و بختیاری.
وهابی م ر، بصیری م و خواجه الدین ج، 1376. بررسی تغییرات پوشش گیاهی، ترکیب گونه ایی و تولید علوفه در شرایط قرق و چرا در منطقه فریدن اصفهان. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، شماره 1.  صفحه­های 71-60.
Aarons SR, O’Connor CR, Hosseini HM, and Gourley CJ, 2009. Dung pads increase pasture production, soil nutrients and microbial biomass carbon in grazed dairy systems. Nutrient Cycling in Agroecosystems 84:81-92.
Alef A and Nannipieri P, 1995. Methods in Applied Soil Microbiology and Biochemistry. Academic Press. UK.
Anderson TH, 2003. Microbial eco-physiological indicators to assess soil quality. Agriculture, Ecosystems and Environment 98: 285-293.
Bardgett RD and Leemans DK, 1995. The short-term effects of cessation of fertilizer applications, liming, and grazing on microbial biomass and activity in a reseeded upland grassland soil. Biology and Fertility of Soils 19:148-154.
Bremner JM and Mulvaney CS, 1982. Nitrogen total. Pp. 595-624, In: Page AL (ed). Methods of Soil Analysis. Part 2, Chemical and Microbiological Properties, 2nd ed. American Society of Agronomy and Soil Science Society of America, Madison, WI.
Conant RT, Six J and Paustian K, 2003. Land use effects on soil carbon fractions in the southeastern United States. Management-intensive versus extensive grazing. Biology and  Fertility of Soils 38: 386-392.
Holt JA, 1997. Grazing pressure and soil carbon, microbial biomass and enzyme activities in semi-arid northeastern Australia. Applied Soil Ecology 5:143-149.
Horwath WR and Paul EA, 1994. Microbial biomass. In: DR Buxton (ed.), Methods of Soil Analysis. Part 2:  Microbiological and Biochemical Properties. ASA and SSSA. Madison, WI.
Ingram LJ, Stah PD, Schuman GE, Buyer JS, Vance GF, Ganjegunte GK, Welker JM and Derner JD, 2008. Grazing impacts on soil carbon and microbial communities in a mixed-grass ecosystem. Soil Science Society of America Journal 72: 939-948.
Nelson DW and Sommers LE, 1982. Total carbon, organic carbon and organic matter. Pp. 539-579. In: Page AL (ed). Methods of Soil Analysis. Part 2. Chemical and Microbiological Properties. Second edition. America Society of Agronomy and Soil Science Society of America. Madison, WI.
 Raiesi F and Asadi E, 2006. Soil microbial activity and litter turnover in native grazed and ungrazed rangelands in a semiarid ecosystem. Biology and Fertility of Soils 43:76-82.
Wang Y, Guangsheng Z and Jia B, 2008. Modeling SOC and NPP responses of meadow steppe to different grazing intensities in northeast China. Ecological Modeling 217: 72-78.


 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Navrood Basin
  • optimization
  • Rainfall
  • Runoff
  • Unit pulse response function