پديد آورندگان :
طاهري تيزرو،عبدالله دانشگاه بوعلي سينا همدان - گروه علوم و مهندسي آب , پاكدل خسمخي، حديث دانشگاه بوعلي سينا همدان - گروه علوم و مهندسي آب , معروفي، صفر دانشگاه بوعلي سينا همدان - گروه علوم و مهندسي آب , وظيفه دوست، مجيد دانشگاه گيلان - گروه مهندسي آب
كليدواژه :
بارش- رواناب , HEC-HMS/WMS , GLDAS , حوضه پلرود
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: توسعه منابع آب، مستلزم شناخت ميزان، توزيع زماني و مكاني آب، و همچنين ارزيابي دقيق عملكرد آن مي باشد. يوسوپ و همكاران (2007) براي مدل سازي بارش-رواناب در يك حوضه كوچك در مالزي از مدل HEC-HMS استفاده كردند و نتايج آن را در هر دو مرحله صحت سنجي و اعتبارسنجي رضايت بخش اعلام نمودند. برنامه ريزي در مناطق فاقد آمار مستلزم تهيه ي داده هاي با كيفيت مناسب مي باشد، لذا يكي از روش هاي رفع اين معضل، استفاده از داده هاي ماهواره اي مي باشد. بدين منظور، مدل هاي سطح زمين بزرگ مقياس نظير GLDAS كه بر اساس مشاهدات ماهواره اي بروز شده اند، به دليل ارائه پارامترهاي هيدرولوژيكي از اهميت بالايي برخوردار مي باشند و به دليل پوشش جهاني اين داده ها، كاربرد داده هاي حاصل از اين مدل در مطالعات بارش– رواناب مورد توجه واقع شده است. مدل GLDAS با هدف بررسي روند تغييرات اجزاي بيلان آب و انرژي در سطح زمين، اقدام به توليد پارامترهاي هواشناسي و هيدرولوژيكي با كيفيت كنترل شده در يك دوره آماري 1948 الي 2014 نموده است. هدف از اين تحقيق، ارائه مدل تلفيقي در تخمين آبدهي مناطق فاقد آمار مي باشد.
مواد و روش ها: در اين تحقيق مدل GLDAS، با مدل هيدرولوژيكي WMS/HEC-HMS تلفيق شده و از آن به منظور انجام مطالعات بارش– رواناب منطقه پلرود استان گيلان استفاده گرديد. در اين خصوص از داده هاي مشاهداتي ايستگاه طول لات دوره آماري 2005-2003 براي واسنجي و سال 2006 براي صحت سنجي از طريق دو روش SMA و SCS به كار برده شد. در اين رابطه، براي روش SCS پارامترهاي مورد نياز نظير شماره منحني، زمان تاخير و ميزان تلفات توسط نرم افزار مورد واسنجي قرار گرفت. براي روش SMA نيز، پارامترهاي ذخيره خاك، نرخ نفوذ خاك، ضريب ذخيره لايه زيرزميني اول و دوم و ساير پارامترهاي مربوطه واسنجي شدند. پس از ارزيابي نتايج مدل GLDAS، به بررسي داده هاي بارش، رواناب هاي سطحي و زيرسطحي و دما در پيكسل مربوط به ايستگاه هيدرومتري طول-لات، در 10 سال 2013-2004 پرداخته شد. سپس با استفاده از مدل WMS/HEC-HMS رواناب منطقه در مقياس كل حوضه، با بكارگيري دو روش تلفات SCS و SMA، سال هاي 2009-2004 براي واسنجي ضرايب، و سال هاي 2013-2010 براي صحت سنجي شبيه سازي شد. نتايج نشان داد كه هر دو روش SMA و SCS، در مرحله تلفيق دو مدل HEC-HMS و GLDAS نتايج بهتري را ارائه مي دهند. ارزيابي نتايج بر اساس معيارهاي ضريب تعيين (R2)، ضريب نش- ساتكليف (E)، خطاي Bias، RMSE و درصد خطا نشان داد كه تلفيق دو مدل HEC-HMS و GLDAS ابزار مفيدي جهت تخمين رواناب در نقاط فاقد آمار حوضه هاي آبريز خواهد بود.
يافته ها: نتايج نشان داد تلفيق دو مدل HEC-HMS و GLDAS در روش تلفات SMA، در سال 2013 (دوره صحت سنجي)، با ضريب تعيين 0/8، ضريب نش- ساتكليف 0/77، معيار خطاي 1/5 و 6/1 بهترين عملكرد را دارد. هم چنين مدل تلفيقي با در نظر گرفتن روش SCS در سال 2005 (دوره واسنجي) با ضريب تعيين 0/9، ضريب نش- ساتكليف 0/86، معيار خطاي 0/78 و 2/5 بهترين نتايج را ارائه داده است. به طور كلي نتايج اين تحقيق بيانگر آن است كه عملكرد مدل از طريق هر دو روش تلفات SMA و SCS قابل قبول مي باشد. همچنين مدل در تخمين سيلاب هاي لحظه اي و مقادير اوج آنها بهتر از جريان هاي غير سيلابي عمل مي كند. اگرچه در هر دو مورد، مدل نتايج قابل قبولي داشتند.
نتيجه گيري: به طور كلي مدل تلفيقي HEC-HMS و GLDAS ارائه شده در اين تحقيق، ابزار قابل قبولي جهت پيش بيني رواناب در مناطق فاقد آمار مي باشد.
چكيده لاتين :
Background and objectives: Water resources development, requires frequency water recognition, temporal and spatial water distribution, also detailed assessment of its performance. Planning in ungauged areas is required providing appropriate data. Thus using satellite data, is one of the methods solving this problem. For this purpose, large-scale models of the earth's surface such as GLDAS, have been updated based on satellite observations, are important tools for providing hydrological parameters. The global coverage of GLDAS, using data of the model have been considered in rainfall-run off studies. GLDAS model to evaluate the components of the water balance and energy changes in the Earth's surface, attempted to produce meteorological and hydrological parameters of high quality in the period 1948-2015. The purpose of this study, presented integrated model to estimated discharge in ungauged data. Materials and Methods: In this study, the GLDAS model integrated with hydrological model, WMS/HEC-HMS. Integrated model was used in rainfall-runoff studies in Polroud area in Guilan province. In this case, the Tol-lat station observation data was used during 3 years (2003-2005) for calibration and 1 year 2006 for verification through two SMA and SCS methods. In this regard, for the SCS method, model calibrated parameters such as curve number, lag time and initial abstraction. For the SMA method, model calibrated soil storage, soil percolation rate, groundwater 1 storage coefficient, groundwater 2 storage coefficient and other parameters. After evaluating GLDAS results, analyzed the precipitation, surface runoff, subsurface runoff and temperature data in the pixels corresponding to the Tol-lat gauging station along the 10 years (2004-2013). Then, using WMS/HEC-HMS, runoff in the watershed was simulated using two losses method SCS and SMA, 2004-2009 for coefficient calibration and 2010-2013 for verification. The results indicated that SMA and SCS method offer better results through integrated model. Evaluation based on criteria coefficient of determination (R2), Nash coefficient (E), the standard error of Bias, a root mean square error (RMSE) and Error showed that integrated HEC-HMS and GLDAS models is a useful tool for estimating run off in ungauged watershed. Results: The results show that integrated HEC-HMS and GLDAS models in SMA losses in 2013 (verification period), with 0.8 coefficient of determination, 0.77 and Nash coefficient, 1.5 RMSE and 6.1 Bias error. The integrated model with SCS method in 2005 (calibration period), with 0.9 coefficient of determination, 0.86 and Nash coefficient, 0.78 RMSE and 2.5 Bias error have highest efficient. Also the model in estimating the flood peak moment is better than the non-flood values. Although in both cases, the model results were acceptable. Conclusion: The integrated model HEC-HMS and GLDAS presented in this study is an acceptable tool for predicting runoff in inaccessible and ungauged watershed.
