انتخاب بهترین فرمول تجربی برای برآورد زمان تمرکز در حوزه‌های آبخیز شهری (مطالعة موردی: شهر ماهدشت)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری آبخیزداری، دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه تهران، ایران

2 استادیار دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه تهران، ایران

3 استاد دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه تهران، ایران

چکیده

اتخاذ روش‌های صحیح در مدیریت آبخیزهای شهری برای کاهش خطرها امری انکارناپذیر و ضروری است. لازمة این امرْ برآورد میزان رواناب با درجة اطمینان بالاست. یکی از عواملی که بدون شک، تأثیر زیادی در دبی اوج و حجم رواناب دارد زمان تمرکز است. هدف از این تحقیق انتخاب بهترین روش از میان فرمول‏های تجربی برآورد زمان تمرکز است. برای تعیین زمان تمرکز واقعی از روش صحرایی مبتنی بر اندازه‌گیری زمان پیمایش آب با استفاده از جسم شناور استفاده شد. به منظور انتخاب بهترین فرمول تجربی از معیارهای آماری‌ـ شامل درصد خطای نسبی (RE)، میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین درصد خطای نسبی (RME)، ناش‏ساتکلیف (NS)، و ضریب تبیین (R2)‌ـ استفاده شد. سپس، درصد اختلاف مقادیر به‌دست‌آمده از فرمول‏های تجربی با مقادیر واقعی اندازه‏گیری‌شده مقایسه شد. در این مطالعه، بر اساس نتایجِ مقایسة درصد خطای نسبی در هر بازه، فرمول‏های تجربی کالیفرنیا، چاو، کارتر، و فدرال به‌تربیب با درصد خطای 7/2، 9/2، 4/4، و 7/4 برای بازة ۲، رابطة کربای- هات‏وی با درصد خطای 1 برای بازة ۳، رابطة ونتورا با درصد خطای 5/8 برای بازة ۹، و، در نهایت، رابطة هیدروگراف استدلالی با درصد خطای 8/4 برای بازة ۱۰ بهترین برآورد را داشته‏اند. در نتیجه، پیشنهاد می‏‌شود در مناطقی که خصوصیاتی نظیر این بازه‏ها دارند، با توجه به اطلاعات موجود، از رابطه‏ای استفاده شود که کمترین درصد خطا را دارد. در نهایت، مشخص شد فقط روش هیدروگراف استدلالی برای کل حوضه کمترین خطا را دارد و جواب مناسبی ارائه داده است.

کلیدواژه‌ها


[1] Abustan, I., Sulaiman, A.H., Abdul Wahid, N. and Baharudin, F. )2008(. Determination of Rainfall-Runoff Characteristics in An Urban, (Case study: Sungai Kerayong Catchment, Kuala Lumpur). 11th International Conference on Urban Drainage.
[2] Alizadeh, A. )2006(. Principles of applied hydrology. 20ed Edition, University of Mashhad Press, 807p.
[3] Arabi, M. and Govindaraju, R.S. and Hantush, M.M. )2007(. A probabilistic approach for analysis of uncertainty in the evaluation of watershed management practice. Journal of Hydrology, 333, 459-471.
[4] Azadnia, F., Rostami, N. and Kamali Moghaddam, R. )2009(. Comparison of empirical equations for estimating time of concentration of the basin Meimeh Ilam. Iranian Water Research Journal, 3(4), 1-8.
[5] Chin, D.A. )2000(. Water-resources engineering. Prentice Hall, New Jersey, 750p.
[6] Dastorani, M.T., Abdullah Wand, A., Talabi, A. and Moghadamnia, A.R. ) 2014(. Evaluate the use of empirical equations for estimating the focus time navigating time streams. Journal Research and development, 103(93), 1-8. In press.
[7] Dongquan, Z., Jining, C., Haozheng, W., Qingyuan, T., Shangbing, C. and Zheng, S. )2009(. GIS-based urban rainfall-runoff modeling using an automatic catchment-discretization approach, (Case study in Macau). Environ Earth Sci, 59, 465- 472.
[8] Eslamian, S. and Mehrabi, A. )2005(. Empirical relations for estimating the time of concentration mountainous watersheds. Journal of Natural Resources and Agricultural Sciences, 12, 36-45.
[9] Fang, X., Thompson, D.B., Cleveland, T.G., Pradhan, P. and Malla, R. )2008(. Time of concentration estimated using watershed parameters determined by automated and manual methods. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 134(2), 202-211.
[10] Green, J. and Nelson, E. )2002(. Calculation tim of Concentration for hydrologic design and analysis using geographic information system vector objects. Journal of Hydro informatics, 4, 75-81.
[11] Jamshidi, S. (2011). Compared to the estimated time of concentration using empirical relations (Case study: Watershed basin Srfyrvz Abad). 2th Geoscience Conference, 9p.
[12] Li, M.H., and Chibber, P. (2008). Overland flow time of concentration on very flat terrains. Transportation Research Record 2060. Transportation Research Board, Washington, DC, 133-140p.
[13] Mahdavi, M. (2011). Applied hydrology. 7ed Edition, Thesis. University of Tehran Press, 439p.
[14] McCuen, R. (1984). Eestimating urban time of concentration. Hydraulic Engineering ASCE, 100, 633-638.
[15] Mobaraki, J. (2006). Accuracy in the estimation of empirical relationships time to peak concentration Hydrograph (Case study: Tehran Province). MSc. Thesis. University of Tehran, 151p.
[16] Moghadamnia, A.R. (1997). A comparative study on the time-delay and time to reach peak flood hydrograph based on experimental methods and analysis of two regional climate. MSc. Thesis. University of Tarbiat Modarres, 163p.
[17] Motamedvaziri, B. (2004). Evaluation of some empirical relations to estimate the time of concentration (Case study: Karaj watershed). MSc. Thesis University of Tehran, 125p.
[18] Najafi, A. (2009). Factors of flood basin catchment Esfahan- Sirjan the factor analysis. Journal of Geography and Environmental Planning, 4, 101-118.
[19] Pavlovic, S.B. and Moglen, G.E. (2008). Discretization issues in travel time calculation. J. Hydrol. Eng., 13(2), 71-79.
[20] Shafai Bajestan, M. (2005). Principles and application of physical models – hydraulic, 1ed Edition, University of Martyr Chamran Press, 292p.
[21] Sharifi, S. and Hosseini, S.M. (2011) .Methodology for Identifying the Best Equations for Estimating the Time of Concentration of Watersheds in a Particular Region. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 137(11), 712-719.
[22] Sepahvand, A., Taei Semirom, M., Myrnya, Kh. and Moradi, H.R. (2011). Evaluate the model sensitivity to the variability of soil moisture. Journal of Soil and Water, 25(2), 338-346.
[23] Sourisseau, S.A., Basser, S.F. and Perie, T. (2007). Calibration, validation and sensitivity analysis of an ecosystem model applied to artificial streams. Water Research, 42, 1167-1181.
[24] Wong, T.S.W. (2005). Assessment of time of concentration formulas for overland flow. J. Irrig. Drain Eng., 131(4), 383-387.
[25] Wong, T.S.W. (2009). Evaluation of kinematic wave time of concentration formulas for overland flow. Journal of Hydraulic Engineering, 14(7), 739-744.