بارش- رواناب

رواناب سطحی به آن قسمت از بارش گفته می شود که در امتداد سطح شیب زمین جاری و به صورت جریان سطحی یا زیر سطحی از حوضه خارج می گردد. مدل هیدرولوژیکی ساختاری است که بتواند با توجه به ویژگی های حوضه و عامل های موثر بر پدیده مورد نظر، تعامل و رفتار آن را با تقریب قابل قبولی نشان دهد. حوضه آبریز رودخانه کشکان یکی از زیرحوضه های مهم حوضه آبریز کرخه است. جهت انجام مدل سازی «بارش، رواناب»، از داده های14رگبار در طی دوره آماری 1389-1360، در زیر حوضه پلدختر که دارای آب نمود لحظه ای می باشد، استفاده شده است، سپس بر اساس پنج ویژگی هایتوگراف 14رگبار به عنوان متغیر مستقل و هفت ویژگی هیدروگراف به عنوان متغیر وابسته، به ارزیابی کاریایی مدل های مختلف رگرسیون یک متغیره برای مدل سازی بارش رواناب و هم چنین به برآورد احتمال وقوع سیل با استفاده از روش سری های جزیی اقدام شده است در این راستا تعداد 30 سیل با دبی بیش از 500 متر مکعب در ثانیه انتخاب و سپس بر اسال روش سری های جزیی به برآورد دبی سیل در بازه های زمانی 2 ،5، 10، 25، 50، 100 و 200 ساله مبادرت شده است. نتایج بررسی مدل سازی نشان داد که از میان انواع روشهای رگرسیون یک متغیره، روشهای خطی، مرکب و توانی دارای بیشترین تبیین برای مدل سازی بارش- رواناب می باشند. سپس بر اساس رگرسیون چند متغیره به ارایه یک مدل رگرسیونی بارش- رواناب پرداخته شده، برای واسنجی مدل تهیه شده از معیارها و شاخص های متعددی از جمله ضریب همبستگی، خطای استاندارد، خطای نسبی تخمین و تایید، درصد میانگین قدر مطلق خطا، میانگین نسبی مجذور مربعات خطا، میانگین مجذور مربعات خطا و میانگین قدر مطلق خطا استفاده شده است. R^2 به دست آمده نشان می دهد که 796/0 درصد رواناب در حوضه کشکان مربوط به سه عامل حداکثر شدت رگبار(MIS )، مقدار بارش مازاد(ASP ) و مدت زمان بارش مازاد(DSP ) می باشد. نتایج روش سری های جزیی نشان داد که هر سال به احتمال 99/99 درصد سیلی با میزان دبی 32/606 متر مکعب به وقوع می پیوندد.

فرایند بارش- رواناب پیچیده و غیرخطی است و مدل سازی آن به دلیل عدم قطعیت های زیاد یکی از مهم ترین دغدغه های پژوهشگران در حیطة مسائل منابع آب به شمار می رود. از بین روش های مورد استفاده، مدل های هوشمند در پیش بینی چنین فرایندهایی مفید و مؤثرند. بنابراین، به منظور مدل سازی جریان رودخانه از روش های شبکة عصبی مصنوعی و همچنین برنامه ریزی ژنتیک به منزلة روشی صریح که جزو الگوریتم های تکاملی به شمار می رود در حوضة آبخیز معرّف امامه و در دورة آماری 1349 - 1350 تا 1390 - 1391 (42 ساله) استفاده شد. بدین منظور، از داده های هواشناسی و آب سنجی در مقیاس روزانه و در قالب 62 مدل پیشنهادی استفاده شد. نتایج نشان داد برنامه ریزی ژنتیکی، از میان مدل های فراوان، خطای کمتری داشت. خطای مدل ها نیز وقتی که فقط از عملگرهای اصلی ریاضی و توان استفاده شد به مراتب کمتر بود. سرانجام، با توجه به معیارهای ارزیابی مورد استفاده در این تحقیق، ساختار پیشنهادی با ورودی های (مدل 54) دما، باران، و تأخیرهای باران تا دو روز، رطوبت نسبی و تبخیر و تعرق و تأخیر جریان تا دو روز به عنوان بهترین مدل با خطای 001/0، 031/0، و 009/0 در مرحلة آموزش و 001/0، 032/0، و 009/0 در مرحلة آزمایش به دست آمد.

از معتبرترین مدلهای هیدرولوژیکی جهت برآورد بارش-رواناب حوضه های آبریز، مدل HEC-HMS است که برای برآورد حجم و دبی سیلاب ها کاربرد فراوانی دارد. در این پژوهش به کمک قابلیت های این مدل و با آمار و اطلاعات ایستگاه های هواشناسی و آب سنجی حوضه آبریز روانسر در دوره زمانی 18 ساله از 1368 تا 1386 اقدام به برآورد و شبیه سازی فرآیند بارش – رواناب سیلاب های حوضه گردید. در ادامه به کمک نرم افزار Hyfa دوره بازگشت حداکثر دبی سیلاب لحظه ای محاسبه شد. برای مدل سازی پنج واقعه بارش- رواناب انتخاب شد. درفرآیند محاسبات مدل، جهت محاسبه ی تلفات رواناب حوضه، از روش شبکه ای SCS، جهت تبدیل فرآیند بارش مازاد به جریان سطحی، از روش هیدروگراف واحد SCS و از مدل ثابت ماهانه برای محاسبه جریان پایه و برای روندیابی سیلاب در مقاطع مختلف رودخانه از روش روندیابی هیدرولوژیکی ماسکینگام استفاده شد. در بخش مدل هواشناسی برای تحلیل داده های بارندگی از روش هیتوگراف سفارشی و برای داده های تبخیر و تعرق از میانیگن ماهانه آن بهره گرفته شد. نتایج نشان داد که داده های محاسباتی اختلاف فاحشی با داده های مشاهداتی دارند. به همین دلیل با استفاده از تابع هدف درصد خطای دبی اوج پارامترهای متغییر مدل مورد واسنجی قرار گرفت. پس از واسنجی، نتایج هیدروگراف های محاسباتی انطباق حداکثری با هیدروگراف های مشاهداتی نشان دادند. برای بررسی صحت این نتایج، مدل به کمک سه واقعه بارش جدید، اعتباریابی شد. نتایج حاصله از اعتباریابی،صحت پارامترهای واسنجی شده را تایید کرد. این مدل با میانگین خطای 7/0 درصد در برآورد دبی اوج و با میانیگن خطای 33/3- در محاسبه حجم سیلاب در حوضه قابلیت اجرایی را دارد