رونديابي جريان سطحي با استفاد ه از روش‌هاي موج سينماتيك و زمان- مساحت در حوزه آبخيز بالادست سد بوستان استان گلستان

اين پژوهش دو روش رونديابي جريان سطحي موج سينماتيك و زمان-مساحت در حوزه آبخيز بالادست سد بوستان را مورد بررسي قرار داده است. در ابتدا ضمن بررسي ويژگي­ها و شرايط استفاده از اين روش­ها و بيان خصوصيات هيدروليكي و هيدرولوژيكي جريان رواناب در سطح حوزه آبخيز تمر، اقدام به نوشتن الگوريتم و كدنويسي روش­هاي موج سينماتيك و مدت- مساحت گرديد. و هيدروگراف جريان در خروجي حوزه آبخيز برآورد ­شد. پس از ارزيابي نتايج مدل در دوره واسنجي و اعتبارسنجي، مقادير ناش- ساتكليف به ترتيب براي روش موج سينماتيك 882/0 و 745/0 و براي روش زمان- مساحت 903/0 و 748/0 به دست آمد. نتايج نشان داد كه اختلاف فاز زماني ميان هيدروگراف­هاي شبيه­ سازي شده و مشاهداتي خصوصا در زمان تا اوج وجود دارد. يكي از دلايل عدم انطباق كامل را مي­توان به كمبود تعداد ايستگاه ­هاي بارانسنجي حوزه آبخيز و عدم امكان تهيه نقشه مناسب توزيع بارندگي براي حوزه آبخيز دانست. با توجه به نقشه زون­بندي بارش كه با روش نزديكترين فاصله در محيط سيستم اصلاعات جغرافيايي به دست آمد، دو پهنه بارندگي مشخص گرديد و ميزان بارندگي در هر پهنه يكنواخت در نظر گرفته شده اما اختلاف بارندگي در دو پهنه نسبتا زياد بود كه يكي از مهم­ترين عوامل بروز خطا در شبيه سازي زمان وقوع هيدروگراف مي­توان قلمداد كرد. به­ طوركلي با توجه به فرضيات و محدوديت­هاي­ مدل­ها، روش­هاي مذكور جهت شبيه سازي هيدروگراف جريان خروجي مناسب مي­باشند. از جمله محدوديت­هاي روش موج سينماتيك فرض برابري شيب سطح آب با شيب بستر است كه كاربرد آن را براي حوزه ­هاي آبخيز كوچك و دامنه­هاي شيب دار محدود مي­كند. همچنين در روش زمان- مساحت توزيعي اثر ذخيره­اي براي هر پيكسل در نظر گرفته مي­ شود كه بسيار ناچيز و قابل صرف­ نظر است در حالي كه اثر ذخيره­اي كل حوزه بسته به تراكم شبكه آبراهه­ ها و شكل حوزه مي ­تواند چشم­ گير باشد.

This study aims to evaluate two methods of surface water routing including kinematic wave and time-area in upstream of the Bustan dam. To this end, first considering the features and application prerequisites of both methods and describing the hydraulic and hydrologic conditions within the Tamer watershed, algorithms and scripts of kinematic wave and time-area methods were developed. Then the scripts were run to simulate flow hydrograph at outlet of the watershed. The results of performance evaluation showed that Nash-Sutcliffe coefficient for kinematic wave method is 0.882 and 0.745, respectively for the calibration and validation data sets, while for the time – area method it is 0.903 and 0.748, respectively. These results showed a difference in timing of simulated and observed hydrographs especially in time to peak of hydrographs. One of the reasons for this non-compliance in hydrograph timing can be attributed to the lack of enough rain gauge stations across the watershed and errors associated with spatial distribution of rainfall on rain input maps. According to rainfall zoning map using GIS, two rainfall polygons were specified across the watershed and rainfall in each polygon was considered as uniform, but there might be a significant difference in rainfall pattern within each polygons which can be a main source of errors in timing of simulated hydrographs. In general, according to the assumptions and limitations of both models and also likely errors in rain input maps of events, performance of these surface runoff routing methods are considered suitable for simulation of outflow hydrographs. A main limitation of kinematic wave is the assumption that the hydraulic gradient is equal to the bed slope which limits its application only for small watersheds with higher slopes. In the distributed time-area method, the storage effect of pixels is very small and negligible, whereas the storage effects of whole watershed is remarkably high depending on drainage density and watershed shape factor.