ارزيابي كارايي مدل WRF-Hydro در توسعه سامانه‌هاي پيش‌بيني و هشدار سيلاب (مطالعه موردي حوضه آبريز كشكان)

Evaluating the Efficiency of WRF-Hydro Model for Development of Flood Forecasting Systems (Case study: Kashkan Watershed)

جفت شدن مناسب مدل‌هاي عددي هواشناسي با مدل‌هاي توزيعي هيدرولوژيكي و كاهش عدم قطعيت مربوط به ريزمقياس‌نمايي آنها يكي از چالش‌هاي اساسي در پيش‌بيني دقيق سيلاب است. بنابراين در اين تحقيق با هدف پيش‌بيني سيلاب، امكان جفت‌شدن مدل عددي هواشناسي WRF با مدل WRF-Hydro، كه مدلي هيدرولوژيكي-هيدروليكي، توزيعي و فيزيكي است، بررسي ميشود. به‌منظور واسنجي مدل، حوضه آبريز كشكان بدليل پتانسيل بالاي سيل‌خيزي بعنوان منطقه مطالعاتي انتخاب شده است. باتوجه به داده‌هاي هيدروگراف سيل مشاهداتي در محدوده مطالعاتي، دو واقعه سيلابي شديد در سه ايستگاه هيدرومتري براي واسنجي مدل WRF-Hydro انتخاب گرديد. بر اساس تحليل حساسيت مدل، پارامترهاي كنترل نفوذ، عمق نگهداشت آب سطحي، ضريب زبري سطحي و ضريب زبري كانال بعنوان تاثيرگذارترين پارامترها در شبيه‌سازي جريان شناسايي شدند. استفاده از اين پارامترها در فرآيند واسنجي، قابليت واسنجي حجم و شكل هيدروگراف سيلاب را براي حصول به نتايج دقيق‌تر امكانپذير خواهد ساخت. سپس با استفاده از روش گام به گام، مقادير بهينه پارامترهاي شناسايي‌شده در تحليل حساسيت براي يكي از وقايع در ايستگاه هيدرومتري پلدختر در خروجي حوضه تعيين گرديد. در گام بعدي مدل بر اساس پارامترهاي بهينه تعيين شده براي ساير ايستگاهها و وقايع سيلابي ارزيابي گرديد.

Coupling of meteorological models with distributed hydrological models and reducing uncertainties related to downscaling is one of the major challenges in flood prediction. This study with the aim of predicting floods, demonstrates possibility of coupling the WRF model with the WRF-Hydro model, which is a hydrological-hydraulic, distributional, and physical model. For calibration, the Kashkan watershed is chosen as the study area due to its high flooding potential. According to observational flood hydrograph in study area, two severe flood events in three hydrometric stations were selected for calibration. Based on sensitivity analysis, the parameters of infiltration control, surface retention depth, surface roughness, and channel Manning’s roughness are considered as the most effective parameters. The use of these parameters will make it possible to calibrate the volume and shape of flood hydrograph to achieve accurate results. Afterward, Step by step method is used for determining the optimal values of parameters are identified in the sensitivity analysis. Poldakhtar station, located at the terminus of the basin is chosen for calibration for one event. In the next step, the calibrated model was evaluated based on the optimal parameters set for other stations and events. The evaluation results of the WRF-Hydro with optimized parameters verify the capability of the WRF-Hydro for simulating flood in the steep slope watershed after calibration. Moreover, the main characteristics of hydrograph like volume, timing and peak flow rate are simulated accusatively.