نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• رامتین صبح خیز فومنی ¹
• علیرضا مردوخ پور ²
• محمدرضا فلاح قویدل ³

¹ دانشجوی دکتری گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران

² استادیار گروه عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان، لاهیجان، ایران

³ کارشناس ارشد گروه عمران، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان، لاهیجان، ایران

چکیده

مقدمه
امروزه تخمین دبی حاصل از رگبارها به‌خصوص در حوضه‌های کوچک و فاقد آمار، در میان هیدرولوژیست­‌ها از اصلی­‌ترین زمینه‌های تحقیقاتی بوده است که برآورد حجم رواناب حاصل از بارندگی و به­‌کارگیری روش‌­های جمع­‌آوری و مهار آب­‌های سطحی چه از نظر تامین آب و چه از نظر پیش‌گیری از وقوع سیلاب، از اهمیت زیادی برخوردار است. در این پژوهش، اثر انتخاب نوع هیدروگراف­‌های تبدیل جریان بر مقدار خطای محاسباتی در برآورد سیلاب مرز بسته شده، با استفاده از شبیه‌سازی تبدیل بارش به سیلاب در یک دوره بلند آماری حدودا 20 ساله، بین بازه زمانی 23 ژانویه 2000 تا 23 سپتامبر 2021 میلادی در حوزه آبخیز آستانه-کوچصفهان با نرم‌­افزار HEC-HMS، بررسی شد. همچنین، بررسی اهمیت ضرایب بی ‌بعد ماسکینگام در تدوین الگوی توزیع سیل در یک شبیه‌­ساز کامپیوتری انجام شد.

مواد و روش‌ها
برای انجام پژوهش، از دو نوع مدل در استخراج هیدروگراف جریان استفاده شد. مدل اول با استفاده از تلفیق مجموعه کلی زیرحوضه‌­ها تا مرحله‌­ای که تنها پنج زیرحوضه کلی و یا چهار زیرحوضه در بالادست حوزه آبخیز منتهی به خروجی محدوده ادامه پیدا کرد، انجام شد. روند حذف زیرحوضه­‌ها با ترکیب مساحت و دیگر پارامترهای فیزیوگرافی در محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی و با استفاده از الحاقی HEC_GeoHMS انجام شد.

نتایج و بحث
تحلیل نتایج و انجام روندیابی، نشان داد که هر یک از روش­‌های تبدیل جریانات سطحی تحت عناوین شناخته شده و پر کاربردتر، دارای محدودیت‌ها، ضعف­‌ها و قوت­‌هایی هستند که می­‌توان آن‌ها را به­‌عنوان رگرسیون­‌های محلی نیز برای این تبدیل قلمداد کرد. روش SCS، به‌­عنوان شناخته شده‌­ترین روش، با توجه به محدودیت کمتر آن در مدل­‌های با مقیاس متعارف محلی در حدود حوزه‌های آبخیز درجه سوم، نشان داد که خطای به‌­دست داده شده در آن کمتر از موارد دیگر بوده است. این مقدار خطا به خودی خود قابل پیش‌­بینی نیز بوده است. روش Clark که رویکرد سازه­ای بیشتری نیز دارد، مانند روش محاسباتی اشنایدر، خطا چه در صورت کلی خود، و چه در مقادیر بیشینه، لحظه وقوع و حجم را با انحراف بیشتری نسبت به رخداد واقعی زمین در ایستگاه هیدرومتری محاسبه می­‌کند، به‌خصوص که روش اشنایدر در پیش فرض خود برای حوضه‌­­های بزرگ طراحی شده است. در این مطالعه، بر خلاف روش SCS که در آن به رقم خطا به‌صورت تابع NASH به مقدار 0.540 و RMSE به مقدار 0.7 و همچنین، درصد انحراف با مقدار 28.01 اشاره شده، برای روش کلارک تابع NASH، RMSE و درصد انحراف به‌ترتیب به مقدار 0.533، 0.7 و 29.71 بوده است. همچنین، این محاسبه از نظر خطاسنجی نیز موید آن است که یکی از بهترین ملاک‌­های مشاهده اختلاف نمی­‌تواند RMSE باشد. در مدل جزیی تحلیل اثر روندیابی نیز، خطای 0.537 در تابع NASH بسیار به رقم محاسبه شده در مورد مشابه (مدل تجمیع شده اولیه) نزدیک است. با این حال، انجام این خطا­سنجی نباید منجر به این تلقی شود که ایجاد مدل­‌های با جزییات بیشتر نمی‌­تواند به بهبود و یا تخریب ساختار عددی آن منجر شود. زیرا اگرچه تفاوت‌های خطاسنجی به شکل مشخصی قابل چشم‌پوشی است، اما مقدار مجموع جریان در مدل تجمیع شده برابر با 19.67 میلیون متر مکعب حاصل شده است. در حالی‌که همین پارامتر در مدل جزیی دارای 277655 متر مکعب اختلاف است.

نتیجه‌گیری
در مجموع می‌­توان بیان کرد، تفکیک دبی پایه با روش­‌های پیشرفته نظیر WHAT لزوما نمی­‌تواند به افزایش همبستگی بین داده‌های مشاهداتی در یک مدل تداومی کمک کند. از طرفی، محاسبه دبی­‌هایی که تحت عنوان انحراف از شبکه هیدروگرافی در فرایند جریانات سیلابی خارج می­‌شوند، شرط اساسی کاهش خطای مدل­‌ها فارغ از نوع هیدروگراف منتخب در مدل است.

کلیدواژه‌ها

• تابع NASH
• روش SCS
• شبکه هیدروگرافی
• نرم‌افزار HEC-HMS
• همبستگی

عنوان مقاله [English]

Numerical study of the effect of the number of river basins on the regionalization of flood routing coefficients based on dimensionless methods, case study: Sefidrood River

نویسندگان [English]

• Ramtin Sobhkhiz Foumani ¹
• Alireza Mardookhpour ²
• Mohammadreza Fallah Ghavidel ³

¹ PhD student of Civil Engineering Department, University of Qom, Qom, Iran

² Assistant Professor of Civil Engineering, Islamic Azad University, Lahijan Branch, Lahijan, Iran

³ MSc of Civil Engineering, Islamic Azad University, Lahijan Branch, Lahijan, Iran

چکیده [English]

Extended abstract
Introduction
Today, the estimation of the rainfall resulting from rainfall, especially in small basins with no statistics, is one of the main activities among hydrologists, and the estimation of the volume of runoff resulting from rainfall and the application of surface water collection and containment methods, both in terms of water supply And it is very important in terms of flood prevention. In this research, by using the simulation of the conversion of rainfall to floods in a long statistical period of about 20 years between January 23, 2000 and September 23, 2021 in the Astana-Kochsafhan catchment area with HEC-HMS software, one of the main objectives of the selection effect The type of flow conversion hydrographs was checked on the amount of calculation error of the closed boundary flood. The main goal of this research was to investigate the importance of the dimensionless Muskingum coefficients in developing a flood distribution model in a computer simulator.
 
Materials and methods
For do this research, two types of models were used in extracting the flow hydrograph. The first model continued by using the integration of the general set of sub-basins until the stage where only 5 general sub-basins or 4 sub-basins in the upstream of the catchment area leading to the outlet of the range continued. The process of removing the sub-basins was done by combining the area and other physiographic parameters in the geographic information system environment and using the HEC_GeoHMS extension.
 
Results and discussion
In addition to the principle of trending, by analyzing the results, it was found that each of the surface current conversion methods under known and more widely used titles have limitations, weaknesses and strengths that can be The title of local regressions was also considered for this transformation, the SCS method as the most well-known method, due to its lower limitation in models with local conventional scale in the limits of third-order watersheds, showed that the error of the obtained data It has been less than other cases. This amount of error was predictable in itself. Clark's method, which has a more structured approach, like Schneider's calculation method, calculates the error in its general form, as well as in the maximum values, moment of occurrence, volume, etc. slow In particular, Schneider's method is designed for large domains in its default. In this study, unlike the SCS method, in which the Nash function error number is 0.540 and the RMSE is 0.7, as well as the deviation percentage is 28.01, for the Clark method, the Nash function is 533. 0 and RMSE is 0.7 and the deviation percentage is 29.71. This calculation also confirms from the point of view of error measurement that one of the best criteria for observing the difference cannot be RMSE. In the model The detailed analysis of the trending effect, the error of 0.537 in the Nash function is very close to the figure calculated in the similar case (initial aggregated model). However, only this error measurement should not lead to the opinion that the creation of more detailed models cannot improve or destroy the structure of its numerical code. Because although the differences in measurement errors can be ignored in a certain way, the total amount of flow in the aggregated model was equal to 19672395 cubic meters. While the same parameter in the partial model has a difference of 277655 cubic meters.
 
Conclusion
In general, separation of basic discharge with advanced methods such as WHAT cannot necessarily help to increase the correlation between observational data in a continuous model. On the other hand, calculating the discharges that leave the hydrographic network under the heading of deviation from the hydrographic network in the process of flood flows is the basic condition for reducing the model error, regardless of the type of hydrograph selected in the model.
 

کلیدواژه‌ها [English]

• Correlation
• HEC-HMS software
• Hydrographic network
• Nash function
• SCS method