شبیه سازی بارش-رواناب

تمرکز اقدامات مدیریت آبخیز باید در جهت کنترل رواناب، پیش بینی سیلاب و تعیین سهم مشارکت زیرحوزه ها در تولید سیل با هدف کاهش خسارت باشد. ارائه راهکارهای مدیریتی و اجرایی کنترل سیل نیازمند توسعه مدل ها در زمینه مدل سازی بارش-رواناب و شبیه سازی هیدروگراف جریان به خصوص در حوزه های فاقد آمار است. هدف از پژوهش حاضر، ارزیابی کارآمدی مدل HEC-HMS در شبیه سازی بارش-رواناب حوزه آبخیز عموقین و تعیین سهم مشارکت زیرحوزه ها در جریان خروجی است. در این راستا، مدل HEC-HMS برای 9 رویداد متناظر بارش-رواناب با روش شماره منحنی SCS در بخش تلفات، روش هیدروگراف واحد SCS در بخش تبدیل بارش به رواناب و روش Muskingum در بخش روندیابی اجرا شد. سپس پارامترهای ورودی مدل برای شش رویداد با تابع هدف Nash-Sutcliffe بهینه شده و میانگین مقادیر بهینه شده، برای سه رویداد دیگر در مرحله اعتبارسنجی در نظر گرفته شد. در ادامه به منظور اولویت بندی سیل خیزی زیرحوزه ها مدل HEC-HMS برای بارش طرح 25 ساله با حذف یک به یک زیرحوزه ها اجرا گردید و شاخص های سیل خیزی F% و

تغییرات آب و هوایی یکی از بزرگ ترین چالش های پیش روی بشریت است که علوم مرتبط با طبیعت و محیط زیست را تحت تأثیر قرار می دهد. تغییرات در پارامترهای تأثیرگذار در تغییرات اقلیمی سبب شده است تا پاسخ های هیدرولوژیک حوضه های آبخیز تحت تأثیر قرارگرفته و این پدیده بر روی کمیت و کیفیت منابع آب سطحی همچون دریاچه ها، آبگیرها و مخازن سدها تأثیر می گذارد. امروزه توسعه و پیشرفت فناوری های رایانه ای و محاسباتی تأثیر بسزایی در مدل سازی های هیدرولوژیکی داشته است. در سال های اخیر مدل های مفهومی و فیزیکی بر اساس خصوصیات حوضه های آبریز برای سیستم های هیدرولوژیکی موردتوجه محققان قرارگرفته است. با توجه به وجود آمدن این گونه پیشرفت ها، پیچیدگی هایی درروند مدل سازی های هیدرولوژیکی به وجود خواهد آمده است. پیش بینی های صحیح مدیریتی در زمینه منابع آب با توجه به کمبود ذخایر آبی، از مباحث موردتوجه در نهادهای متولی مدیریت منابع آب است که باید از مدل های شبیه ساز با دقت بالا به منظور برآوردها و برنامه ریزی های بلندمدت استفاده کرد. با توجه به بحران و کمبود ذخایر آبی در ایران، زیر حوضه آبریز بالادست سد زاینده رود به عنوان مطالعه موردی در این تحقیق انتخاب شده و فرآیندهای هیدرولوژیکی در زیر حوضه های بالادست سد زاینده رود شبیه سازی شده و جریان ورودی به مخزن سد زاینده رود برآورد گردید. بدین منظور از مدل ارزیابی آب وخاک SWAT به منظور شبیه سازی فرایند بارش-رواناب و درنهایتبرآورد جریان ورودی به مخزن مورداستفاده قرارگرفته است. بر اساس رواناب خروجی از سه زیر حوضه بوئین-دامنه، قلعه شاهرخ-چلگرد و چادگان-چشمه شبیه سازی شده نتایج قابل قبولی برای شبیه سازی در سه زیر حوضه مذکور توسط مدل نشان داده شد و از جمع جبری سه رواناب جریان ورودی برآورد شد که ضرایب خطای یادشده برابر 86/0 به دست آمده است. این نتیجه نمایانگر دقت بالای مدل ها در شبیه سازی است.

توسعه شهری و صنعتی شدن جوامع و همچنین عدم وجود سیستم زهکشی مناسب و نابسامانی کانال ها و مسیل ها تأثیرات نامطلوبی بر حوزه های شهری داشته و سبب آبگرفتگی معابر سطح شهر و ایجاد سیلاب می گردد. در این تحقیق که در منطقه ای از شهر کلات انجام شد، ابتدا مشخصات فیزیکی حوزه (مساحت، شیب، عرض معادل، درصد مناطق نفوذناپذیر و سایر پارامترها) برآورد و پس از تعیین سرعت متوسط آب، زمان تمرکز منطقه موردمطالعه با توجه به طول بزرگ ترین آبگذر تعیین گردید. سپس با استفاده از پارامترهای بارندگی همچون شدت- مدت- فراوانی و توزیع زمانی و مکانی بارش مدل مذکور برای دوره بازگشت های مختلف شبیه سازی، آنالیز حساسیت و ارزیابی گردید. با انجام آنالیز حساسیت مشخص شد از بین 8 پارامتر استفاده شده بیشترین تأثیر را درصد مناطق نفوذناپذیر روی میزان دبی اوج دارد. برای واسنجی و ارزیابی مدل از 5 واقعه اندازه گیری شده استفاده شد و نتایج آن با دبی محاسبه شده توسط مدل مقایسه شد. سه واقعه برای واسنجی مدل استفاده شد و جهت تجزیه وتحلیل نتایج از عوامل معیار  Nash،RMSE ،BIAS% و KGE استفاده گردید. نتایج حاصل از واسنجی مدل نشان داد که شبیه سازی سه واقعه انتخاب شده انطباق خوبی بین رواناب شبیه سازی شده و مشاهده ای وجود دارد که مقدار NS برای وقایع بیشتر از 0.5 می باشد. دو واقعه نیز برای ارزیابی مدل استفاده شد و جهت تجزیه وتحلیل نتایج از عوامل معیار ذکر شده در مرحله واسنجی استفاده شد. همچنین مقادیر RMSE برای وقایع شبیه سازی حاصل از واسنجی مدل SWMM به ترتیب برابر 0.01، 0.003 و0.01 مترمکعب بر ثانیه و برای وقایع شبیه سازی حاصل از ارزیابی مدل 0.04،0.04 مترمکعب بر ثانیه شد که نشان دهنده ی نتایج قابل قبول مدل است. درنتیجه می توان گفت انطباق خوبی بین رواناب شبیه سازی شده و مشاهده ای وجود دارد و این موضوع نشان می دهد که مدل SWMM  دقت موردنیاز برای شبیه سازی رواناب شهری را دارد و می توان از این مدل برای طرح های مدیریت رواناب شهری و طراحی شبکه زهکشی رواناب شهری با تعیین اثرات مهم ترین پارامترهای تأثیرگذار بر میزان رواناب شهری در منطقه موردمطالعه استفاده نمود. با توجه به اینکه حوزه آبخیز بالادست منطقه مطالعاتی نفوذپذیری مناسبی داشته و همچنین وسعت زیادی ندارد کانال ها برای دوره بازگشت های 2 تا 50 ساله دارای ابعاد مناسب هستند.