کارایی روش منحنیهای تداوم جریان در صحتسنجی مدل هیدرولوژیکی (مطالعه موردی: حوضه آبخیز زولاچای)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری تخصصی، گروه مرتع و آبخیزداری دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 استادیار گروه علوم اقتصادی، دانشگاه پیام نور رشت

3 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه مرتع و آبخیزداری دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه ارومیه

4 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، گروه مرتع و آبخیزداری دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان

چکیده

منحنی تداوم جریان، برای طرح­های مدیریت منابع آب، از قبیل طراحی سدها، نیروگاه ­های برق‌آبی، عملیات آبخیزداری، ارزیابی خطر خشک­سالی، و بررسی سلامت زیست‌بوم رودخانه، اهمیت فراوانی دارد و در طرح­های هیدرولوژیکی رودخانه­ها در نظر گرفته شود. هدف این مطالعه، بررسی کارآیی روش منحنی­های تداوم جریان در صحت ­سنجی مدل احتساب کننده رطوبت خاک (HMS SMA) با مقیاس­هایزمانی سالانه، نیم­سالانه، فصلی و ماهانه است تا میزان تأثیر رطوبت خاک در ایجاد رواناب در حوضه آبخیز  زولاچای تعیین شود. در این تحقیق پس از مدل­سازی فرم هندسی حوضه آبخیز زولاچای در الحاقیه HEC-GeoHMS، پارامترهای مدل احتساب کننده رطوبت خاک تخمین زده شد و سپس شبیه­سازی بارش- رواناب در سایر مقیاس­های زمانی انجام گرفت. با بررسی منحنی­ های تداوم جریان در مقیاس­های زمانی مختلف با مدلHMS SMA  می­توان نتیجه گرفت که منحنی­ های تداوم جریان در مقیاس زمانی ماهانه، دقیق­تر از مقیاس زمانی سالانه، نیم ­سالانه و فصلی عمل می­کند. این نتایج، کارآیی دقیق­تر مقیاس زمانی ماهانه نسبت به سایر مقیاس­های زمانی در شبیه ­سازی بارش- رواناب را تائید می­نماید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Efficiency of Flow-Duration Curves Method for Verifi‌‌cation of a Hydrological Model (Case Study: Zola-Chay Watershed)

نویسندگان [English]

  • E Yousefi Mobarhan 1
  • K Farahmand 2
  • N Fahim 3
  • e Fahim 4
چکیده [English]

The flow-duration curve, has a great importance in design of dams, hydroelectric powers plants, watershed operations, drought risk assessment and checking the river ecosystems health, so it is better to be employed in the rivers hydrological plans. The aim of this study is to evaluate the efficiency of flow duration curves for verification of the Soil Moisture Accounting (SMA) model, in different time scales such as annual, semi-annual, seasonal and monthly modes to determine the effect of soil moisture on runoff generation in the Zola-Chay watershed. In this study, after the Zola-Chay watershed geometrical modeling using HEC-GeoHMS, soil moisture accounting model parameters were estimated and then rainfall-runoff simulation was done in different time scales. By examining flow-duration curves in different time scales with SMA model, it could be concluded that the flow-duration curves in the monthly time scale, were more accurate than the annual, semi-annual and seasonal time scales. These results endorsed the more accurate performance of monthly time scale compared with other time scales in rainfall–runoff simulation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flow-duration curve
  • Hydrological models
  • Sensitivity analysis
  • Soil moisture accounting model
  • Verification
منابع  مورداستفاده
جهانگیر ع، رائینی م و ضیاء احمدی م، 1387. شبیه‌سازی فرآیند بارش- رواناب با شبکه عصبی مصنوعی(ANN) و مقایسه با مدل HEC-HMS در حوضه معرف کارده. مجله آب‌وخاک(علوم و صنایع کشاورزی). شماره 22. صفحه­های 13 تا 20.
خرم مرگاوی ف، فضل اولی ر و رایینی سرجاز م، 1387. کاربرد سیستم­های اطلاعات جغرافیایی در استخراج خصوصیات فیزیوگرافی حوزه آبریز. (مطالعه موردی: حوضه­های آبریز محدوده شهرستان گلوگاه). سومین کنفرانس مدیریت منابع آب. 5 تا 7 اردیبهشت. دانشکده مهندسی عمران. دانشگاه تبریز.
دستورانی م، خداپرست ر، طالبی ع، وفاه خواه م، و دشتی ج، 1389. ارزیابی و واسنجی پارامترهای هیدرولوژیکی حوضه آبخیز با استفاده از نرم­افزار  HEC-HMSدر حوضه آبخیز سد طرق مشهد. مقالات ششمین همایش ملّی علوم و مهندسی آبخیزداری و چهارمین همایش ملّی فرسایش و رسوب، 10 تا 12 اریبهشت، دانشگاه تربیت مدرس.
رضاییان­زاده مهدی، 1388. شبیه­سازی هیدرولوژی حوزه آبریز خسرو شیرین از زیر حوزه های حوضه آبریز سدملاصدرا با استفاده از مدل استانفورد- چهار(SWM-IV)، پایان نامه کارشناسی­ارشد، دانشگاه شیراز.
عرب خدری م، 1377. ضرورت تجدید نظر در روش متداول برآورد بار معلق رودخانه ها. پنجمین سمینار مهندسی رودخانه، 28 ﺗﺎ ٣٠ ﺑﻬﻤﻦ. دانشکده شهید چمران اهواز.
غلامی و،  بشیر گنید م، عضدی م و جوکار سرهنگی ع، 1390. تأثیر فعالیت­های بشر در تشدید ایجاد رواناب و خطر سیلاب حوضه آبخیز کسیلیان. مجله علمی- پژوهشی علوم کشاورزی، جلد 6، صفحه­های 20-28.
موسی­نژاد ن، جلال کمالی ن و جلال کمالی ا، 1390. مد­­­ل­سازی بارش- رواناب حوضه آبریز هلیل رود با استفاده از مدل HMS SMA و مقایسه آن با شبکه عصبی- فازی تطبیقی بر مبنای خوشه­بندی کاهشی. یازدهمین سمینار سراسری آبیاری و کاهش تبخیر. 15 تا 17 اسفند، دانشگاه شهید باهنر کرمان.
میرمهدی م، 1388. پیش­بینی سیل­خیزی حوضه­های آبریز مارون بر مبنای داده بارندگی بالادست حوضه با استفاده از مدل­های ریاضی، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه ارومیه.
یوسفی مبرهن ا، عبقری ه و عرفانیان م، 1392. بررسی واسنجی مدل هیدرولوژیکی احتساب­کننده رطوبت خاک در مقیاس­های زمانی متفاوت برای شبیه­سازی بارش- رواناب. نشریه پژوهش و سازندگی، پژوهش­های آبخیزداری( پژوهش و سازندگی) شماره 102، صفحه­های 120 تا 128.
Alcazar J, and Palau A, 2010. Mediterranean watershed based on a regional classification. Journal of Hydrology 388: 41–51.
Anonymous, 2012. HEC-GeoHMS, Geospatial Hydrologic Modeling Extension Reference Manual. US Army Corps of Engineers (USACE), Hydrologic Engineering Center, Davis, CA.
Anonymous, 2012. HEC-HMS, Technical Reference Manual US Army Corps of Engineers (USACE). Hydrologic Engineering Center, Davis, CA.
Bennett T, 1998. Development and application of a continuous soil moisture accounting algorithm for the Hydrologic Engineering Center Hydrologic Modeling System (HEC-HMS). MSc thesis, Dept. of Civil and Environmental Engineering, University of California, Davis, California.
Bennett T, and Peters JC, 2000. Continuous soil moisture accounting in the hydrologic engineering center hydrologic modeling system (HEC-HMS). Pp. 254-264. Proceedings of the Joint Conference on Water Resources Engineering and the Water Resources Planning and Management, Hyatt Regency Minneapolis, ASCE.
Castellarin A, Vogel, RM and Brath A, 2004. A stochastic index flow model of flow duration curves. Water Resources Research 6: 344-453.
Dawdy DR and O'Donnell T, 1965. Mathematical model of catchment behavior. ASCE Hydraulic Div (91, No, 4): 123-137.
Shaeri Karimi S, Yasi M and Eslamian S, 2012. Use of hydrological methods for assessment of environmental flow in a river reach. International Journal of Environmental Science and Technology 9: 549-558.
Fleming M and Neary M, 2004. Continuous hydrologic modeling study with the hydrologic modeling system. ASCE Journal of Hydrologic Engineering 9(3): 172-186.
García A, Sainz A and Revillaa JA, Álvareza C, Juanesa JA and Puentea A, 2008. Surface water resources assessment in scarcely gauged basins in the north of Spain. Journal of Hydrology 356 (3-4): 312-326.
James LD and Burges S J, 1982. Selection, calibration, and testing of hydrologic models, in hydrologic modeling of Small watersheds. Edited by CT Haan, HP Johnson, DL Brakensiek, and American Society of Agricultural Engineers. Monograph 5: 437-472.
Linsley RK, Kohler MA and Paulhus JH, 1958. Hydrology for Engineers, McGraw-Hill, New York.
Liu J and Han D, 2010. Indices for calibration data selection of the rainfall-runoff model. Water Resources Research 26: 451-550.
Mimikou M and Kaemaki S, 1985. Regionalization of flow duration characteristics. Journal of Hydrology 82: 77–91.
Norman LM, Huth H, Levick I, Shea Burns D, Phillip Guertin, F. Lara-Valencia and Semmens D, 2010. Flood hazard awareness and hydrologic modelling at Ambos Nogales. United States Mexico border. Flood Risk Management 89: 22–31.
Rezaeian Zadeh M, Singh V P and Abghari H, 2010. Capability of HMS SMA Model and artificial neural networks for continuous hydrologic modeling for data scarce watersheds. ASCE International Conference. Jan 5-7, 2010, Chennai, India.
Smakhtin VU, 2001. Low-flow hydrology: a review. Journal of hydrology 240: 147-186.
Zinanlo A, 2003. Low flow and duration curve analysis aiming at predicting runoff from ungauged catchments. Master of Science Thesis, International Institute for Geo Information Science and Earth Observation Enscheda, the Netherlands, 94p.