ارزيابي اثر توان تفكيك مدل‌هاي رقومي ارتفاعي و آستانه شكل‌گيري آبراهه‌ها بر نتايج مدل بارش– رواناب ژئومورفولوژيكي مبتني بر موج سينماتيك (KW-GIUH)

An Investigation on the Effects of DEM Resolution and Stream Delineation Thresholds on the Performance of the Kinematic-wave-based GIUH Model

 مدل‌های رقومی ارتفاعی (DEMs) به علت فراهم آوردن بستر لازم برای استخراج بسیاری از پارامترهای ژئومورفولوژیكی حوضه مانند شبكه آبراهه­ها، مساحت زیرحوضه­ها، شیب زیرحوضه­ها و آبراهه­ها از اهمیت بسیار زیادی در مدل‌سازی بارش- رواناب برخوردار می­باشند. یكی از مهم‌ترین مسائلی كه بر نتایج حاصل از مدل رقومی ارتفاعی تأثیرگذار است، توان تفكیك آن (ابعاد سلول شبكه) و آستانه شكل‌گیری آبراهه‌ها است. در این تحقیق به بررسی اثر توان تفكیك مدل‌های رقومی ارتفاعی و همچنین آستانه های مختلف بر پارامترهای ژئومورفولوژیكی حوضه و نیز عملكرد یك مدل هیدروگراف واحد لحظه­ای ژئومورفولوژیكی مبتنی بر موج سینماتیك موسوم به KW-GIUH در حوضه آبریز كسیلیان پرداخته شده است. نتایج حاكی از آن است كه با كاهش توان تفكیك مدل‌های رقومی ارتفاعی (افزایش ابعاد سلولی)، شیب متوسط زیرحوضه­ها و تعداد آبراهه­ها (خصوصاً  رتبه 1 و 2) كاهش و مساحت زیرحوضه­های منتهی به هر آبراهه و نیز طول جریان دامنه­ای افزایش می­یابد. بررسی نتایج مدل بارش رواناب  نشان می­دهد كه با كاهش توان تفكیك مدل‌های رقومی ارتفاعی در یك آستانه ثابت، میزان دبی اوج و زمان پایه هیدروگراف تا ابعاد سلولی 100 متر روند كاهشی را تجربه نموده و پس از آن با یك جهش روبرو شده و مجدداً با افزایش ابعاد سلولی، روند كاهشی را ادامه می­دهد. مطابق نتایج بدست آمده در آستانه­های بالاتر از 2% ، اختلاف دبی اوج هیدروگراف در DEMهای با ابعاد سلولی مختلف معنی‌دارتر بوده و همچنین در یك آستانه ثابت، زمان رسیدن به اوج هیدروگراف سیل مستقل از توان تفكیك DEM می­باشد.  

Digital elevation models (DEMs), due to their capacity for extracting many of geomorphologic parameters such as: streams network, sub-watersheds area,slope of streams and sub basins have obtained a very important rolein rainfall - runoff modeling. One of the most important issues that affect the results of these models is the DEM resolution and the assigned threshold for artificial river network delineation. In this study, the effect of DEM resolution on the geomorphologic parameters of watersheds and the performance of a kinematic wave based model, called as GIUH, is investigated. The results show that by decreasing  the DEM resolution,  parameters such as sub-basinsʹ mean slope and the number of streams (specially of order 1 and 2) decrease and the area of the i-th order sub basins and the mean length of the overland flow increase. Moreover, the results indicate that the reduction of the DEM resolution at a fixed threshold causes the peak flow and hydrograph time base to decrease up to cell size of 100 meters and then after experiencing a jump, again decrease with increasing cell size. According to the results obtained, above the threshold of 2%, the difference between the peak flows of different hydrographs at different resolution is meaningful. In a fixed threshold, the time to peak flow is independent of DEM cell sizes.