ارزيابي عملكرد مدل بارش رواناب در شبيه‌سازي هيدروگراف سيلاب فروردين ماه 1398؛ مطالعه موردي حوضه آبريز كرخه

زمينه و هدف: بارش‌هاي سنگين و پياپي در ابتداي سال 1398 به بروز سيلاب‌هاي شديد در بخش‌هاي وسيعي از كشور به ويژه در حوضه كرخه منجر شد كه با خسارت‌هاي بسياري همراه بود. ميانگين بارش در حوضه سد كرخه در رويداد بارش 4 تا 7 فروردين 1398 در حدود 87 ميلي متر و در رويداد بارش 11 تا 17 فروردين ماه 1398 نزديك به 108 ميلي متر گزارش شده است. در مديريت سيلاب توسط مخزن، برآورد دبي پيك و هيدروگراف سيل به منظور پيش‌بيني رفتار هيدرولوژيك حوضه اجتناب‌ناپذير است. مدل‌هاي بارش- رواناب كه براي شبيه‌سازي هيدروگراف سيلاب به كار برده مي‌شوند يكي از روش‌هاي برآورد رواناب و ابزار مناسبي براي بررسي و ارزيابي فرايندهاي هيدرولوژيك، منابع آب و مديريت سيلاب به شمار مي‌روند.روش پژوهش: از آنجايي‌كه برآورد دبي پيك و هيدروگراف سيل به منظور پيش‌بيني رفتار هيدرولوژيك حوضه و اخذ تدابير لازم براي كاهش خطر سيلاب از اهميت زيادي برخوردار است؛ در اين پژوهش، ضمن استفاده از سامانه اطلاعات جغرافيايي (GIS) از مدل HEC-HMS براي شبيه‌سازي فرايند بارش رواناب رويدادهاي بارشي دوره زماني 1386 تا 1398 در حوضه آبريز كرخه استفاده شده است. براي اين منظور، با استفاده از توانمندي مدل HEC-HMS و داده‌هاي ايستگاه‌هاي هيدرومتري و آب و هواشناسي پراكنده در سطح حوضه به برآورد حجم و دبي پيك سيلاب‌ها در دوره زماني ياد شده اقدام گرديد. به دليل شروع آبگيري سد سيمره در حوضه مذكور از سال 1392، دو مدل حوضه مجزا توسعه داده شده و براي اجراي مدل، 11رويداد سيلاب استخراج و سپس پارامترهاي مدل براساس 6 هيدروگراف مشاهداتي واسنجي و براساس 5 هيدروگراف ديگر ارزيابي شد. در فرايند ساخت مدل حوضه از روش شماره منحني SCS براي محاسبه تلفات رواناب حوضه و تبديل بارش به رواناب، از روش هيدروگراف واحد كلارك و روش جريان بازگشتي براي محاسبه جريان پايه، از روش ماسكينگام براي رونديابي هيدرولوژيك و از روش ميانگين وزني براي تحليل مكاني داده‌هاي بارندگي استفاده شد.يافته‌ها: مقايسه نتايج اوليه شبيه‌سازي مدل ياد شده با مقادير مشاهداتي در خروجي حوضه و برخي از ايستگاه‌هاي هيدرومتري منتخب حوضه (9 زيرحوضه) مذكور نشان داد كه مدل هيدروگراف جريان را بيشتر برآورد مي‌كند. از اين رو، با استفاده از تابع هدف مجموع مجذور باقي مانده، پارامترهاي حوضه (CN، زمان تمركز، ضريب ذخيره، جذب اوليه و ثابت بازگشتي) مورد واسنجي قرار گرفتند. پس از واسنجي پارامترها، نتايج حاكي از انطباق مناسب هيدروگراف‌هاي محاسباتي با مشاهداتي در سدهاي كرخه و سيمره و برخي از ايستگاه‌هاي منتخب بودند؛ اما در برخي از نقاط مد نظر هيدروگراف‌هاي محاسباتي كمتر برآورد شدند. در ادامه، براي بررسي صحت و تاييد نتايج، مدل به كمك 5 واقعه بارش جديد اعتبارسنجي شد. همچنين براي ارزيابي كارايي مدل مورد استفاده در اين مرحله از آماره‌هاي ضريب همبستگي، ناش ساتكليف و ضريب واريانس شبيه‌سازي شده استفاده شد.نتايج: مقايسه نتايج مدل با مقادير مشاهداتي سيلاب (دبي اوج) با استفاده از ضريب همبستگي (R2) نشان داد كه براي زير حوضه‌هاي 5، 2، 7 و 1 تطابق نسبتا خوبي برقرار است (به ترتيب، 0.92، 0.73، 0.73 و 0.70). همچنين، مقادير شاخص كارايي مدل در مرحله اعتبارسنجي براي شاخص‌هاي ناش- ساتكليف (0.99- 0.33) و ضريب واريانس شبيه‌سازي (0.73-0) براي نقاط منتخب زيرحوضه‌هاي 9، 6، 5، 1 و 8 مطلوب بوده و مدل HEC-HMS به طور نسبي مي‌تواند برآورد قابل پذيرشي از هيدروگراف سيلاب ارايه دهد و از اين رو مي‌توان نحوه شكل گيري رويدادهاي سيلابي حوضه آبريز كرخه را به خوبي تحليل نمود. همچنين، تحليل حساسيت پارامترهاي مدل نشان داد كه پارامتر شماره منحني(CN) نسبت به ساير پارامترهاي حوضه تاثير بيشتري بر تغييرات تابع هدف دارند.