مطالعه عددی کارایی روش‌های بدون¬بعد در تعیین وضعیت سیلاب (مطالعه موردی : ایستگاه آستانه¬–کوچصفهان از رودخانه سفیدرود)

محورهای موضوعی : آب و محیط زیست

یاسین ابراهیم دوست ¹ , علیرضا مردوخ پور ²

1 - کارشناس ارشد گروه عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان، لاهیجان، ایران.
2 - گروه عمران دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان، لاهیجان، ایران

تاریخ دریافت : 1399/12/26 تاریخ پذیرش : 1400/02/18 تاریخ انتشار : 1402/09/01

کلید واژه: روش بدون¬بعد, سیلاب, دبی بیشینه, زمان اوج, شکل هیدگراف, نرم افزار HEC-HMS.,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف : باران یکی از مهم¬ترین پارامترهایی است که در سیکل هیدرولوژی دخالت دارد. درصد زیادی از حجم بارندگی در مناطق مختلف تحت تاثیر عواملی چون تشکیلات و ساختار زمین شناسی، پوشش گیاهی، شیب زمین و شکل حوضه به رواناب سطحی تبدیل می¬شود. سیلاب نیز نتیجه رواناب ناشی از بارندگی¬های شدید با ذوب ناگهانی برف است. در حوضه¬های آبریز، اندازه-گیری تمام کمیت¬های مورد نیاز برای تحلیل رواناب میسر نمی¬باشد لذا انتخاب مدلی که بتواند در عین سادگی ساختار و با استفاده از حداقل عوامل، رواناب حاصل از بارندگی را به¬طور قابل¬قبولی پیش¬بینی کند امری ضروری به¬نظر می‌رسد. روش بررسی: در این مطالعه با استفاده از شبیه¬سازی تبدیلات بارش به سیلاب در یک دوره طولانی¬مدت آماری حدوداً 20 ساله بین بازه زمانی 23 ژانویه 2000 تا 23 سپتامبر 2021 میلادی در حوضه آبریز آستانه-کوچصفهان با نرم¬افزار HEC-HMS، از اهداف اساسی اثر انتخاب نوع هیدروگراف¬های تبدیل جریان، بر مقدار خطای محاسباتی بر¬آورد سیلاب بررسی شد. با تحلیل نتایج مشخص شد که هر یک از روش¬های تبدیل جریانات سطحی تحت¬عناوین شناخته¬شده و پر¬کاربرد SCS ,Clarck ,Synder دارای محدودیت¬ها، ضعف¬ها و قوت¬هایی می¬باشند. روش SCS به¬عنوان شناخته¬شده¬ترین روش، با توجه به محدودیت کمتر آن در مدل¬های با مقیاس متعارف محلی در حدود حوضه¬های آبریز درجه سوم، نشان داد که خطای حاصل از آن، کمتر از موارد دیگر بوده است یافته¬ها¬: در این مطالعه بر خلاف روش SCS که در آن به رقم خطا به¬صورت تابع نش به مقدار 540/0 و RMSE به مقدار 7/0 و هم¬چنین درصد انحراف با رقم 01/28 اشاره شده، برای روش کلارک تابع نش به مقدار 533/0 و RMSE به مقدار 7/0 و هم¬چنین درصد انحراف با رقم 71/29 می¬باشد. هم¬چنین در روش اشنایدر نیز تابع نش به مقدار 477/0 و RMSE به مقدار 7/0 و هم¬چنین درصد انحراف با رقم 25/34 می¬باشد. بحث و نتیجه گیری: محاسبات از نظر خطا¬سنجی موید آن است که یکی از بهترین ملاک¬های مشاهده اختلاف نمی¬تواند RMSE باشد. با انجام مرحله صحت¬سنجی، مقدار خطای اولیه بر روی مجموعه به¬صورت معنا¬داری کاسته شد. این مقدار در طول دروه بلند مدت 20 ساله برای تابع نش به رقم 595/0 رسید. درستی مدل در مرحله واسنجی برای کاهش خطا، تایید همین مطلب است که لزوماً انتخاب یک نوع از هیدروگراف برای محدوده نمی¬تواند به کاهش عمده خطای شبیه¬سازی منجر شود. با این حال نوع هیدروگراف تبدیل اختیار کرده، بر کاهش خطا در مرحله واسنجی تا حد چشم¬گیری موثر است.

چکیده انگلیسی:

Background and Objective: Rain is one of the most important parameters in the hydrological cycle. A large percentage of rainfall in different areas under the influence of factors such as geological structure and structure, vegetation, land slope and the shape of the basin becomes surface runoff. Floods are also the result of runoff caused by heavy rains with sudden melting of snow. In catchments, it is not possible to measure all the quantities required for runoff analysis, so it is necessary to choose a model that can easily predict the runoff from rainfall while using simple structure and minimal factors. arrives Material and Methodology: In this study, using simulation of rainfall to flood conversions in a long statistical period of about 20 years between January 23, 2000 to September 23, 2021 in the Astana-Kuchesfahan catchment with HEC-HMS software, one of the objectives The effect of selecting the type of flow conversion hydrographs on the amount of computational error in flooding was investigated. Findings: In this study, unlike the SCS method, in which the error digit as a Nash function is 0.540 and the RMSE is 0.7 as well as the deviation percentage with a digit of 28.01, for the Clark method the Nash function is The value is 0.533 and RMSE is 0.7 and also the percentage of deviation is 29.71. Also in Schneider method, Nash function is 0.477 and RMSE is 0.7 and also the percentage of deviation is 34.25. Discussion and conclusion: This calculation also confirms in terms of error measurement that one of the best criteria for observing the difference can not be RMSE. By performing the validation step, the amount of initial error on the set was significantly reduced. This value reached 0.595 during the long 20-year period for the Nash function. Also, for all the elements in the model, the flow volume and discharge at the moment of the peak event improved significantly. The correctness of the model in the calibration step to reduce the error confirms that selecting one type of hydrograph for the range does not necessarily lead to a significant reduction in the simulation error. However, the converted hydrograph type is significantly effective in reducing the calibration error.

منابع و مأخذ:

1. Najmaei, M, 1990, Engineering Hydrology, First Edition, Tehran, University of Science and Technology Publications, pp. 85-89. (In Persian)
2. Rahnama, A, 1999, Estimation of surface runoff in Bashar watershed by CN method using GIS Master Thesis, Department of Watershed Management, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University. (In Persian)
3. Ziaei, H, 2001, Principles of Watershed Management Engineering, First Edition, Mashhad, Astan Quds Razavi Publications, pp. 350-347. (In Persian)
4. Amit K. 2007, Parameters for the Green-Ampt loss-rate function for Texas watersheds, M.S Thesis, Texas Tech University
5. Amutha, R., Porchelvan, P.2009, "Estimation of surface runoff in Mallattar Sub watershed using SCS method", J. Indian Soc, Vol. 37, pp. 291-304.
6. Soulis, K.X., Valiantzas, J.D., Dercas, N., Lonndra, P.A., 2009, "Analysis of the direct runoff generation mechanism for the investigation of the SCS-CN method applicability to a partial", Hydrol. Earth Syst. Sci. Vol. 6, pp. 373-400.
7. Hosseinzadeh, M., Imani, S., 2016. Hydrological modeling of Ghoochak-Rudak watershed using HEC-HMS model of earth knowledge research, seventh year, number 25, pages 43-31. (In Persian)
8. Hosseini, M; Biglou, M, Yamani, M, Zamin, F .2015. Prediction of historical floods of Kashan River using hydrological model -HEC HMS, Quantitative Geomorphological Research, Volume 4, Number 1. (In Persian)
9. Hesadi, H; Omidi, N, Masoudi, R, 2016. Investigation of Navadar Basin Flood by HEC - HMS Hydrological Model 3rd Scientific-Research Congress on Development and Promotion of Agricultural Sciences, Natural Resources and Environment of Iran, Tehran. (In Persian)
10. 10-Moradi Nejad, M; Jorglami, M, Malekian, A. 2015. Investigating the efficiency of hydrological model in flood hydrograph simulation of forest watersheds; Case study: Khairud forest; Forests and wood products Iranian Journal of Natural Resources, No. 3, Volume 68, Page 626. (In Persian)
11. Mazidi, A., Kushki.S. .2015. Precipitation-runoff simulation and flood estimation in Khorramabad catchment with HEC-HMS model, Geography and Development, No. 41, (In Persian)
12. Mostafazadeh, R., Sadoddin, A., Bahremand, A. 2017. Scenario analysis of flood control structures using a multi-criteria decision-making technique in Northeast Iran. Nat Hazards 87, 1827–1846 (2017). (In Persian)
13. Gilan Regional Water Joint Stock Company,1399, Basic studies report of Sefidrood river. (In Persian)
14. Mirzaei, Sh, Ismaili, A, Mostafazadeh, R, Mirzaei, S. 1397. T Modeling the flow and determining the share of sub-basin participation in flood hydrography in the deep watershed of Ardabil, Journal of Natural Environment Hazards Volume 7, Number 18, pp. 89-108. (In Persian)
15. Mirzaei, Sh, Ismaili, A, Mostafa Zadeh, R, Mirzaei, S, 1397. Flood Hydrograph Simulation and its Analysis with Landscape Measurements in the Amouqin Ardabil Watershed, Journal of Echo Hydrology, Volume 5, Number 2, pp. 372-357. (In Persian)
16. Mostafazadeh, R, Saad al-Din, A, Bahramand, A; BardiSheikh, U; Nazarnejad, H. 2010, Evaluation of Hydrological Impacts of Jafarabad Watershed Management Project in Golestan Province Using HEC-HMS Model, Journal of Watershed Engineering and Management, Volume 2, Number 2, Page 83-93. (In Persian)
17. Texas Department of Transportation., 2011, "Hydraulic Design Manual", Section 11, Time of Concentration
18. Richard, C., Sorrell, P.E.2010, "Computing flood discharge for small ungagged watershed", Michigan Department of Natural Resources and Environment Land and Water Management Division.p16.
19. Hawkins, R.H., 2008, Curve Number Hydrology state of the practice ", American Society of Civil Engineering, p23.