تحليل سطوح ايزوكرونال يك حوضه با كاربرد مدل موج پخشيدگي بر مبناي تغييرات شدت بارش (منطقه مورد مطالعه: حوضه كمانج عليا- تبريز)

Analysis of Isochronal Areas Over a Watershed Using Diffusive Wave Model Based on Rainfall Intensity Variation

هدف اين تحقيق كاربرد معادلات سنت- ونانت دو بعدي براي تعيين سطوح ايزوكرونال حوضه كمانج عليا، يكي از زير حوضه هاي رودخانه آجي چاي واقع در استان آذربايجان شرقي مي باشد. براي اين ?منظور ابتدا سطح حوضه مورد مطالعه در محيط GIS به سلول هايي با ابعاد 250×250 متر تقسيم بندي و سپس نقشه رقومي ارتفاعي (DEM) تهيه شد. معادله نفوذ كوستياكف بر مبناي تحليل اطلاعات ميداني با توجه به تطابق مطلوب آن براي بيان مولفه نفوذ در معادلات سنت- ونانت انتخاب گرديد. حل معادلات? با استفاده از تكنيك عددي تفاضلات محدود با روش صريح به انجام رسيد. مسير جريان هر سلول به سلول مجاور تا خروجي تعيين شد. سپس مقدار جريان از سلولي به سلولي مجاور بر مبناي مدل پخشيدگي با لحاظ نمودن ميزان نفوذ لحظه اي براي تحليل زماني و مكاني شبيه سازي گرديد. به ازاي رويدادهاي مختلف بارش زمان تعادل براي كليه سلول هاي حوضه به طور جداگانه محاسبه شد و نقشه ايزوكرونال براي هر رويداد ترسيم گرديد. رابطه زمان تمركز با شدت بارش همچنين سطح زهكشي با شدت بارش بسط داده شد. محاسبه زمان تمركز نسبت به شدت هاي مختلف بارش در حوضه مورد مطالعه استخراج گرديد. با تغيير اندازه سلول ها از 250×250 به 300?×300 و 350?×350 متر به علت حذف عوامل توپوگرافيكي و تغيير پارامترهاي هيدروليكي زمان تعادل افزايش نشان داد.

The aim of this research is the application of two dimensional Saint-Venant equations for determenation of isochronal areas over the Kamanaj Olia watershed, a sub-watershed of Ajichay, located in East Azarbaijan Province, Iran. For this purpose watershed area was divided into 250×250 meters cells using GIS, then digital elevation model was prepared. Kostiokov infiltration model , as the best fitted model to measured infiltration data was selected for expressing infiltration component in Saint-Venant equations. Saint-Venant equations were solved using explicit method of finite difference numerical technique. Flow trajectory was calculated cell to cell to reach the outlet. Considering the momentary infiltration, the cell to cell flow rate was simulated using diffusive model for the purpose of spatial and temporal analysis.The equilibrium time for each cell was calculated to achieve the drivation isochronal maps for any rainfall event. Based on these maps the relation of concentration time with rainfall intensity as well as that of drainage area with rainfall intensity were developed.The eqiuilibrium time increased as the cell size changed from 250×250 to 300×300 and 350×350 meters, because of topographic and hydraulic parameters variation.