تخمين جريان زيرسطحي دامنه‌هاي حوضه آبخيز با استفاده از مدل‌هاي Nash و SCS

Estimation of subsurface flow of hillslopes using of SCS and Nash models

مقدمه: تخمين جريان زيرسطحي(SUF) در بسياري از حوضه ­هاي آبريز با پوشش گياهي مناسب و نفوذ پذيري خاك بالا حائز اهميت است و نقش اساسي در توليد رواناب مستقيم حوضه دارد. مفهومSUF در خاك در مقايسه با جريان سطحي هنوز پيچيده­ تر است، لذا ارائه مدل­ هاي پيش بيني SUF حوضه­ ها با روش‌هاي ساده وكاربردي بسيار مورد توجه واقع مي‌شود. روش­: در اين پژوهش از مدل‌هاي بارندگي رواناب سطحي SCS و Nash براي تخمين جريان زيرسطحي دامنه‌هاي حوضه آبريز استفاده گرديد. از معادلات هيدروگراف واحد دو مدل مزبور كه تابعي از زمان پيمايش زيرسطحي و مقدار نفوذ مي‌باشد، معادلاتي براي محاسبه زمان پيمايش زيرسطحي واقعي دامنه‌ها جهت استفاده مدل‌ها ارائه شد. يافته ­ها: براي صحت سنجي از نتايج مدل آزمايشگاهي باران ساز با قابليت اندازه گيري دبي جريان سطحي و زيرسطحي دامنه مورد استفاده قرارگرفت. متوسط خطاي مدل SCS نسبت به مدل آزمايشگاهي در تخمين پيك رواناب سطحي برابر 7/8 % و در تخمين جريان زيرسطحي 6/7% و متوسط خطاي مدل Nash در تخمين پيك رواناب سطحي برابر11/21% و در تخمين جريان زيرسطحي 11/32% بوده است. تاثير شيب و ضريب هدايت هيدروليكي دامنه‌ها برروي هيدروگراف SUF توسط دو مدل نيز مورد ارزيابي قرارگرفت. نتيجه­ گيري: مدل‌هاي بارندگي-رواناب سطحي نيز توانايي تخمين جريان زيرسطحي حوضه‌هاي آبريز را دارا هستند و تفاوت اساسي در مفهوم زمان پيمايش سطحي و زيرسطحي، بارش مازاد و شدت تغذيه به آبخوان است. مدل‌هاي سطحي براساس ميزان بارش مازاد و زمان پيمايش سطحي به تخمين رواناب سطحي مي‌پردازند، لذا از اين قابليت مي‌توان براي تخمين جريان زيرسطحي بر اساس ميزان نفوذ و زمان پيمايش زيرسطحي استفاده نمود.

Estimation of subsurface flow (SUF) is important in many catchments with good vegetation cover and high soil permeability and plays a major role in direct runoff. The concept of SUF in soil is still more complicated in comparison with surface flow, so providing predictive models for SUF basins with simple and practical methods are of interest to hydrologists. In this research, for the first time, surface rainfall-runoff models have been used to estimate the subsurface flow of the hillslopes. Two SCS and Nash models were used to estimate the subsurface of the catchments. In this paper, the unit hydrograph equations of the two models were considered as a function of the subsurface travel time and the amount of infiltration. Equations for calculating the actual SUF travel time were presented for use in models. To validate the results, results of rainfall simulator model were used to measure the surface and subsurface flow. The mean error in the surface runoff peak estimation was 7.8% and in the 6.7% subsurface runoff estimation by SCS model. In the meanwhile, the mean error in the peak runoff runoff estimation was 11.21% and in the subsurface runoff estimation was 11.32% in Nash method. The effect of slope and soil hydraulic conductivity on the SUF hydrograph were evaluated by two models.