هیدروگراف واحد

هیدروگراف واحد یک روش معمول و بسیاررایج در پیش بینی دبی سیلاب ها از داده های اندازه گیری شده می باشد. در حوضه های فاقد داده های پایه امکان تهیه هیدروگراف واحد با استفاده از روش های تحلیل روان آب و - بارش وجود ندارد. استفاده از داده های ژئومورفولوژی و تهیه هیدروگراف واحد ژئومورفولوژی ( GIUH ) راه حلی برای مشکل حوضه های یاد شده می باشد. معادله GIUH براساس آنالیز شبکه هیدروگرافی مبتنی بر تجزیه و تحلیل های زنجیره مارکوف برای حوضه ( رتبه چهار ) امامه استخراج گردیده است، و نتایج رضایت بخش از آن به دست آمد. در این مقاله به تحلیل کمی روابط پارامترهای ژئومورفولوژی و هیدرودینامیکی در مدل سازی برآورد سیل پرداخته شده است، و روابط روان آب - بارش بر اساس تئوری ها و داده های ژئومورفولوژیکی موردتجزیه تحلیل قرارگرفته اند. کاربرد مدل GIUH در مدیریت سیلاب حوضه ها به ویژه حوضه های فاقد ایستگاه اندازه گیری، حائزاهمیت می باشد .

در این مقاله مدل آب نمود یا هیدروگراف های واحد ژئومورفولوژی مخزن(GUHR) برای حوضه حسین آباد واقع در استان کردستان ارائه شده است. این مدل بر پایه مفهوم مخازن خطی آبشاری جهت تخمین سیلاب حوضه هایی با داده های محدود به کار می رود. در همین راستا، کاربرد مدل هیدروگراف واحد ژئومورفولوژی مخزن (GUHR) بر اساس مدل لوپز و مخازن خطی آبشاری و مقایسه نتایج آن با هیدروگراف های مشاهداتی در حوضه حسین آباد هدف اساسی این پژوهش است. در مدل مذکور سطوح شبکه زهکشی حوضه به صورت مخازن خطی آبشاری در نظر گرفته می شود. تعداد و اندازه این مخازن بر مبنای زیر حوضه ها در طول شبکه زهکشی حوضه لحاظ می شود. نتایج بیانگر آن است در این مدل هیدروگراف های واحد به تغییر پارامتر k حساس هستند زیرا با تغییر پارامتر k تغییر زیادی در میزان دبی اوج، رسیدن به دبی اوج و شکل کلی هیدروگراف مشاهده می شود. هم چنین از مقایسه هیدروگراف های سیلاب مدل به ازای k متوسط بهینه و هیدروگراف های مشاهداتی رویدادها و نتایج صحت سنجی مدل مشخص می شود که می توان k متوسط بهینه حاصل را به عنوانk متوسط حوضه در نظر گرفت. مدلGUHR با وجود داشتن یک پارامتر، به دلیل به کارگیری خصوصیات ژئومورفولوژی حوضه، توانایی مناسبی در شبیه سازی بارش- رواناب دارد. بنابراین قابل کاربرد در دیگر حوضه های آبخیز با شرایط یکسان می باشد.

سیلاب از جمله مخاطرات طبیعی است که پیش بینی آن نیازمند ارزیابی پاسخ هیدرولوژیکی حوضه به مقادیر بارش است. با توجه به تنوع مدل های بارش-رواناب، انتخاب مدل مناسب شبیه سازی رفتار هیدرولوژیکی از اهمیت بسیاری برخوردار است. این مطالعه در حوضه ننه کران در استان اردبیل با هدف ارزیابی انواع روش های تبدیل بارش به رواناب سطحی، شامل هیدروگراف واحد مثلثی، مثلثی شکسته، مثلثی متغیر و SCS با مدل هیدرولوژیکی Wildcat5 پرداخته شده است. مقادیر بارش در دوره بازگشت 25 ساله با استفاده از نرم افزار Cumfreq محاسبه شد. پس از استخراج نقشه کاربری اراضی با استفاده از تصاویر ماهواره ای، مساحت هر کاربری در حوضه با نرم افزارArcGIS  محاسبه شده است. در همه روش های تبدیل بارش به رواناب مقادیر بارش، زمان تمرکز ثابت بوده تا بهتر میزان تغییرات در مولفه های هیدروگراف نمایان شود. نتایج نشان داد که روش SCS بیش ترین دبی به مقدار 50/44 مترمکعب بر ثانیه، حداقل زمان تا اوج به مقدار 19/2 ساعت داشته و روش مثلثی متغیر هم از کم ترین میزان دبی اوج برخوردار بوده است. هم چنین روش مثلثی ساده حداکثر زمان تا اوج به مقدار 51/4 ساعت را به خود اختصاص داده که حاکی از تفاوت بسیار زیاد هیدروگراف روش SCS با سه روش دیگر بود. در مجموع روش SCS برای تخمین مولفه های هیدروگراف توصیه می شود، چون از پارامترهای مورفومتریک مانند شیب حوضه و شماره منحنی که تابعی از ویژگی های خاک و پوشش گیاهی حوضه استفاده می کند. در انتخاب روش تبدیل بارش موثر به رواناب باید دقت بیش تری در تخمین شماره منحنی و زمان تمرکز مدنظر قرار گیرد.

در سال های اخیر مدل هیدروگراف واحد لحظه ای ژئومورفولوژی جهت تخمین رواناب حوضه در نتیجه الگوهای مختلف رگبار مقبولیت گسترده ای کسب کرده است. استفاده از خصوصیات ژئومورفولوژی معیار مناسبی جهت استخراج هیدروگراف و مدیریت حوضه ها در حوضه های فاقد ایستگاه هیدرومتری است. در این پژوهش با استفاده از خصوصیات مورفومتری حوضه آبریز دریان چای مانند نسبت انشعاب و طول بلندترین آبراهه هیدروگراف واحد ژئومورفولوژی حوضه را برای پنج رویداد بارش- رواناب استخراج کردیم و با استفاده از معیارهایی مانند ضریب تعیین، درصد خطای مربوط به پیش بینی دبی اوج و زمان رسیدن به دبی اوج و ضریب بازده نش- ساتکلیف و درصد خطای حجم رواناب با هیدروگراف مشاهداتی مورد مقایسه قرار دادیم. مهم ترین پارامترهای یک هیدروگراف زمان اوج و دبی اوج است. نتایج نشان می دهند که اختلاف کمی بین زمان اوج شبیه سازی شده با استفاده از هیدروگراف واحد لحظه ای ژئومورفولوژی و مقادیر مشاهداتی وجود دارد. به عبارت دیگر هیدروگراف واحد لحظه ای ژئومورفولوژی پیش بینی بهتری از زمان اوج به دست می دهد.