نشریه علمی - پژوهشی مرتع و آبخیزداری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار دانشکدة منابع طبیعی دانشگاه تربیت مدرس

2 کارشناس‌ارشد دانشکدة منابع طبیعی دانشگاه تربیت مدرس

3 استاد دانشکدة منابع طبیعی دانشگاه تربیت مدرس

4 دانشیار پژوهشی مرکز تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری E

چکیده

آب‏نمودی که در خروجیِ حوضة آبخیز شکل می‏گیرد می‏تواند مبین واکنش هیدرولوژیکی حوضه در برابر رفتار ژئومورفولوژیکی آن باشد. در این تحقیق سعی شده است با استفاده از سامانة اطلاعات جغرافیایی و مفهوم آب‏نمود واحد لحظه‏ای، پاسخ‏گوییِ حوضة آبخیز شبیه‏سازی شود. در روش فیزیکی حاضر آب‏نمود واحد لحظه‏ای کلارک بر اساس سه پارامترـ زمان تمرکز، ضریب ذخیره، و منحنی زمان- مساحت‌ـ استخراج شد. بنابراین، ارزیابی دقت کاربرد روش‏های مختلف تعیین منحنی زمان- مساحت شامل روش نیمرخ آبراهه، سرعت‏های مساوی، و لاورنسن در تهیة آب‏نمود واحد لحظه‏ای به روش کلارک در این تحقیق مد نظر قرار گرفت. نتایج ارزیابی این روش‏ها در مقایسه با نتایج مستخرج از آب‏نمودهای مشاهده‏ای با استفاده از روش کیفی و شاخص‏های آماری نشان داد که روش‏های سرعت‏های مساوی در تعیین منحنی زمان- مساحت از دقت بیشتری برخوردارند. مقادیر آماره‏های ارزیابی کمّی بین آب‏نمود واحد متوسط به‏دست‌آمده از سیلاب‏های مشاهداتی حوضة آبخیز با آب‏نمود واحد کلارک به‏دست‌آمده از روش سرعت‏های مساوی با استفاده از مجذور میانگین مربعات خطا، میزان انحراف از دبی اوج، ضریب کارایی، و خطای نسبی دبی اوج، زمان تا اوج، و زمان پایه به‏ترتیب 39/1، 93/0، 83/0، 13/7، 33/33، و 38/15 درصد بود. همچنین، تحقیق حاضر نشان داد که مدل کلارک در شبیه‏سازی آب‏نمود واحد سیلاب در حوضة آبخیز کسیلیان در استان مازندران از کارایی بیشتری برخوردار است.
 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of Time-Area Accuracy in Developing IUH

نویسندگان [English]

  • Hamid Reza Moradi 1
  • Hanieh Asadi 2
  • Seyed Hamidreza Sadeghi 3
  • Abdolrasool Telvari 4

1 Associate Professor College of Natural Resources Tarbiat Modares University

2 former M.Sc. Student College of Natural Resources Tarbiat Modares University

3 Professor College of Natural Resources Tarbiat Modares University

4 Research Associate Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute

چکیده [English]

The hydrograph at watershed outlet can be expressed as hydrological response of watershed to geomorphological behavior. In present study with the aid of the GIS and the concept of instantaneous unit hydrograph, the watershed response was simulated. In present physical method, the IUH is derived from three parameters of time of concentration, storage coefficient and time-area curve of the basin. In the present study, the accuracy of various methods of determining time-area curve in providing Clark instantaneous unit hydrograph viz. channel profile, average velocity and Laurenson methods were therefore evaluated. The comparison of estimated and observed hydrographs by using qualitative and quantitative criteria showed that the average velocity method has had the highest accuracy in estimation of time-area method. The results of the quantitative statistics of root mean square of error, bias in peak discharge, coefficient of efficiency, and relative errors in peak discharge, time to peak and base time were respectively found to be 1.39, 0.93, 0.83, and 7.13, 33.33 and 15.38%. The results of this research also showed that the Clark model had a good efficiency in simulation of unit hydrograph in Kasilian watershed, Mazandaran Province, Iran.
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Kasilian Watershed
  • Clark Method
  • Instantaneous Unit Hydrograph
  • Time-Area Curve

 

[1] Ajward, M.H. and Muzic, I. (2000). A spatially varied unit hydrograph model, Journal of Environmental Hydrology, 8(7), 1-28.
[2] Bhadra, A., Panigrahy, N., Singh, R., Raghuwanshi, N.S., Mal, B.C. and Tripathi, M.P. (2008). Development of a geomorphological instantaneous unit hydrograph model for scantily gauged watersheds, Environmental Modelling & Software, 23, 1013-1025.
[3]  Chih, H.W. (1995). Rainfall-runoff modeling Down Creek watershed, Journal of Chinese Soil and Water Conservation, 4, 279-292.
[4] Jain, S.K., Singh, R.D. and Set, S.M. (2000). Design flood estimation using GIS supported GIUH approach, Water Resources Management, 14, 369-376.
[5] Jena, S.K. and Tiwari, K.N. (2006). Modeling synthetic unit hydrograph parameters with geomorphologic parameters of watersheds, Journal of Hydrology, 319, 1-14.
[6] Kalina, L., Govindarajua, R.S. and Hantushb, M.M. (2003). Effect of geomorphology resolution on modeling of runoff hydrograph and sedimentograph over small watershed, Journal of Hydrology, 276, 89-111.
[7]  Kumar, R., Chatterjee, C., Lohani, A.K., Kumar, S. and Singh, R.D. (2002). Sensitivity analysis of the GIUH based Clark model for a catchment, Journal of Water Resources Management, 16, 263-278.
[8]  Lee, K.T. and Chang, C.H. (2005). Incorporating subsurface-flow mechanism into geomorphology-based IUH modeling, Journal of Hydrology, 311, 91-105.
[9] Mahdavi, M. (1998). Applied hydrology, Vol. 2, Tehran university press, 401p (In Persian).
[10]  Maidment, D.R. (1993). Developing a spatially distributed unit hydrograph by using GIS, Proceding of HydroGIS 93, Vienna, IAHS Publ., 212, 181-192.
[11] Muzik, I. (1996). Flood modeling with GIS-derived distributed unit hydrograph, Hydrological processes, 10,1401-1409.
[12]  Noorbakhsh, M.E., Rahnama, M.B. and Montazeri, S. (2005). Estimation of instantaneous unit hydrograph with Clarks method using GIS techniques, Journal of Applied Science, 5(3), 455-458.
[13]  Ramirez, J.A. (2000). Prediction and modeling of flood hydrology and hydraulics, in: Inland flood hazards: Human, riparian and aquatic communities, Wohl E. (ed.), Cambridge University Press, 293-329.
[14] Sabol, G.V. (1988). Clark unit hydrograph and R-parameter estimation, Journal of Hydraulic Engineering, 114(1), 103-111.
[15]  Sadeghi, S.H.R. and Dehghani, M. (2006). Efficacy of estimation methods for storage coefficient of instantaneous unit hydrograph in flood unit hydrograph regeneration, Journal of Agricultural sciences and natural resources, 13(3), 152-160 (In Persian).
[16] Saghafian, B. and Julien, P.Y. (1995). Time to equilibrium for spatially variable watersheds, Journal of Hydrology, 172, 231-293.
[17] Saghafian, B., Julien, P.Y. and Rajaie, H. (2002). Runoff hydrograph simulation based on time variable isochrone technique, Journal of Hydrology, 261, 193-203.
[18] Shokoohi, A. and Saghafian, B. (2007). Isochrones mapping methods in time-area routing technique, Journal of Iran-water resources research, 2(3), 62-73 (In Persian).
[19]  Shokoohi, A. and Saghafian, B. (2008). Isochrones delineation in converging flows for using in time-area method, Journal of Iran-water resources research, 3(3), 66-75 (In Persian).
[20] Singh, V.P. (1988). Hydrologic system (rainfall-runoff modeling), Vol. 2, Prentice Hall College Div., 480p.
[21]  Subramanya, K. (2000). Engineering hydrology, Tata McGraw-Hill, India, 391p.
[22] Usul, N. and Yilmaz, M. (2007). Estimation of instantaneous unit hydrograph with Clark’s technique GIS: 1-16. http://gis.esri.com/library/userconf/proc02/pap1229/p1229.htm.