بررسي مهمترين عوامل موثر در دبي حداكثر سيلاب از طريق آناليز حساسيت روابط تجربي

Evaluation of the most important factors effecting maximum flood discharge using sensitivity analysis of empirical formulae

از جمله مباحث مهم و حياتي در مطالعات هيدرولوژي، مبحث سيل و سيل‌خيزي است كه به دنبال آن ضرورت بررسي دبي حداكثر لحظه‌اي رژيم رودخانه است. محاسبات سازه‌اي و اقدامات زير بنايي در حوزه، ارتباط تنگاتنگي با مقدار واقعي يا برآورد دقيق دبي حداكثر لحظه‌اي سيل دارد. از آنجا كه بيشتر حوزه‌ها، در كشور فاقد آمار يا داراي آمار كوتاه مدت و ناقص هستند، بنابراين جهت برآورد دبي لحظه‌اي، در بيشتر مواقع ناگزير به استفاده از روابط تجربي مبتني بر مساحت حوزه هستيم. اين روابط در مناطق ديگر جهان تنظيم شده و جهت به دست آوردن نتايج مناسب، بايد اقدام به تجزيه و تحليل و بررسي حساسيت آنها كرد. به اين منظور آناليز حساسيت پارامترهاي به كار رفته در روابط تجربي برآورد دبي حداكثر لحظه‌اي با هدف تعيين نقش هر يك از پارامترها در خروجي مدل ، ضروري است. در اين تحقيق نيز با ارايه يك روش جديد كه ضمن سادگي، از كارآيي مناسبي برخوردار است؛ 10 رابطه تجربي كريگر، ديكن، فولر، فانينگ، انگليز، كوتان، ماير، روش سازمان زمين شناسي آمريكا ، هورتون و روش جرمن كه برخي جز روش هاي شناخته شده و كاربردي هستند، مورد آناليز حساسيت قرار گرفتند. نتايج حاصله نشان‌دهنده حساسيت بالاي تمامي روابط نسبت به مساحت‌هاي كم است به طوري كه تغييرات كم در سطوح پايين تاثير زيادي در مقدار خروجي مدل يعني دبي اوج سيل دارد. همچنين در بيشتر روابط در مساحت‌هاي بالا تاثير تغييرات اين پارامتر بر مقادير دبي سيل نسبت به تغييرات ضريب منطقه‌اي كمتر است به طوري كه افزايش كميت مساحت حوزه باعث كاهش اثر آن بر دبي اوج سيل مي‌شود. برخي از روابط مانند روش فولر نسبت به تغييرات دوره بازگشت در دوره بازگشت‌هاي پايين بسيار حساس هستند. به طور كلي بايد اضافه كرد كه مهمترين عامل و كم اهميت‌ترين عامل ( از نظر تاثير روي دبي سيلاب) در روش‌هاي مختلف و نيز دامنه‌هاي مختلف مورد نظر متفاوت مي باشند.

One of the most important tasks in catchment hydrological analysis is flood and flooding, and therefore estimation of river peak discharges is necessary. Peak discharge estimation as design flood is the basic and necessary element of water related projects and designs. In ungaged catchments, where no enough measured data is available, empirical approaches are usually applied to estimate maximum flood discharge. They are usually based on one or more factors such as drainage area that causes flood, and most of these methods have been proposed for a certain area with specific physical and climatic conditions. To use these methods in other areas with different conditions, evaluation and analysis of sensitivity of their parameters seems to be necessary. In this research, a new simple and efficient method is used to carry on sensitivity analysis of 10 empirical flood estimation methods including Creager, Diken, Fuller, Fanning, Inglis, Coutange, Mayer, Horton, USGS and German, in which some of them are the most famous existing methods. The results show high sensitivity of all equations to area in its lower ranges. In other word, small changes in catchment area in small watersheds cause high variation in model output (peak discharge). Also in most of the equations, the role of area is decreased in comparison with C coefficient in large watersheds. It means that while the area of catchment increases, its role on peak discharge decreases. In some equations such as Fuller, the output is also very sensitive to return period especially in the lower range return periods.