ارزیابی اثر توان تفکیک مدل‌های رقومی ارتفاعی و آستانه شکل‌گیری آبراهه‌ها بر نتایج مدل بارش– رواناب ژئومورفولوژیکی مبتنی بر موج سینماتیک (KW-GIUH)

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری سازه های آبی، دانشگاه تهران

2 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین

چکیده

 مدل‌های رقومی ارتفاعی (DEMs) به علت فراهم آوردن بستر لازم برای استخراج بسیاری از پارامترهای ژئومورفولوژیکی حوضه مانند شبکه آبراهه‌ها، مساحت زیرحوضه‌ها، شیب زیرحوضه‌ها و آبراهه‌ها از اهمیت بسیار زیادی در مدل‌سازی بارش- رواناب برخوردار می‌باشند. یکی از مهم‌ترین مسائلی که بر نتایج حاصل از مدل رقومی ارتفاعی تأثیرگذار است، توان تفکیک آن (ابعاد سلول شبکه) و آستانه شکل‌گیری آبراهه‌ها است. در این تحقیق به بررسی اثر توان تفکیک مدل‌های رقومی ارتفاعی و همچنین آستانه های مختلف بر پارامترهای ژئومورفولوژیکی حوضه و نیز عملکرد یک مدل هیدروگراف واحد لحظه‌ای ژئومورفولوژیکی مبتنی بر موج سینماتیک موسوم به KW-GIUH در حوضه آبریز کسیلیان پرداخته شده است. نتایج حاکی از آن است که با کاهش توان تفکیک مدل‌های رقومی ارتفاعی (افزایش ابعاد سلولی)، شیب متوسط زیرحوضه‌ها و تعداد آبراهه‌ها (خصوصاً  رتبه 1 و 2) کاهش و مساحت زیرحوضه‌های منتهی به هر آبراهه و نیز طول جریان دامنه‌ای افزایش می‌یابد. بررسی نتایج مدل بارش رواناب  نشان می‌دهد که با کاهش توان تفکیک مدل‌های رقومی ارتفاعی در یک آستانه ثابت، میزان دبی اوج و زمان پایه هیدروگراف تا ابعاد سلولی 100 متر روند کاهشی را تجربه نموده و پس از آن با یک جهش روبرو شده و مجدداً با افزایش ابعاد سلولی، روند کاهشی 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 یک آستانه ثابت، زمان رسیدن به اوج هیدروگراف سیل مستقل از توان تفکیک DEM می‌باشد.  

کلیدواژه‌ها


روحانی­فرد، ن. (1382). " کاربرد فن­آوری­های سنجش از دور در پایش اثرات زیست محیطی تغییرات کاربری اراضی بر تالاب انزلی"، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم تحقیقات تهران.

حصاری، ب.، آخوند علی، م. و قرمز چشمه، ب. (1388). "اصلاح DEM جهت تهیه نقشه پیوسته جریان آب رودخانه (مطالعه موردی حوضه بالادست سد کرخه)"، دومین همایش اثرات خشکسالی و راهکارهای مدیریت آن، اصفهان.

قرمزچشمه، ب.، ثقفیان، ب. و اختری، ر. (1384). "بررسی تاثیر اندازه شبکه سلولی بر دقت مدل رقومی ارتفاع (DEM)"، دومین کنفرانس آبخیزداری و مدیریت منابع آب و خاک، کرمان.

Akan, A. O. (1985). "Kinematic-wave method for peak runoff estimates", J. Transp. Div., ASCE, 111(4), pp. 419-425.

A. Akbari , A. Abu Samah, and F. Othman. (2012). "Integration of SRTM and TRMM data into the GIS-based hydrological model for the purpose of flood modeling", Hydrol. Earth Syst. Sci. Discuss., 9, pp. 4747–4775.

Bian, L. and Walsh, S.J. (1993). "Scale dependencies of vegetation and topography in a mountainous environment of Montana", The Professional Geographer. 45(1), pp. 1-11.

Chang, K.T. and Tsai, B.W. (1991). "The effect of DEM resolution on slope and aspect mapping", Cartogr. Geogr. Inf. Syst., 18, pp. 69–77.

Chaubey, I., Cotter, A. S., Costello, T. A., and Soerens, T. S. (2005). "Effect of DEM data resolution on SWAT Output uncertainty", Hydrol. Process.,19, pp. 621–628.

Elsheikh, Sh. and Guercio, R. (1997). "GIS topographic analysis applied to unit hydrograph models: sensitivity to DEM resolution and threshold area", Remote Sensing and Geographic Information Systems for Design and Operation of Water Resources Systems (Proceedings of Rabat Symposium). 1AHS Publ. No. 242.

Gupta, VK, Waymire, E. and Wang, C.T. (1980). "A representation of an instantaneous unit hydrograph from geomorphology", Water Resources Research., 16, pp. 855-862.

Hancock, G. R. (2005). "The use of DEMs in the identification and characterization of catchment over different grid scales", Hydrological Processes, 19, pp. 1727–1749.

Jin, C.X. (1992). "A deterministic gamma-type geomorphologic instantaneous unit hydrograph based on path types", Water Resources Research., 28(2), pp. 479-486.

 

Kienzle, S. (2004). "The effect of DEM raster resolution on first order, second order and compound terrain derivatives", Transactions in GIS, 8(1), pp. 83-111.

Lam, N. and Quattrochi, D.A. (1992). "On the issues of scale, resolution, and fractal analysis in the mapping sciences", The professional Geographer, 44(1), 8898.

Lassueur, T., Joost, S. and Randin, C.F. (2006). "Very high resolution digital elevation models. Do they improve models of plant species distribution?", Ecological Modeling 198(1-2), pp. 139-153.

Lee, K.T., Chen, N.C. and Chung, Y.R. (2008). "Derivation of variable IUH corresponding to time-varying rainfall intensity during storms", Hydrol. Sci. J., 53(2), pp. 323-327.

Lee, K.T. and Yen, B.C. (1997). "Geomorphology and kinematic-wave-based hydrograph derivation", J. Hydraulic Eng., 123(1), pp. 73-80.

McMaster, K. J. (2002). "Effects of digital elevation model resolution on derived stream network positions", Water Resources Research, 38(4),13-1, pp. 13-8.

Nash, J.E. and Sutcliffe, J.V. (1970). "River flow forecasting through conceptual models part I a discussion of principles". J. Hydrol. 10(3), pp. 282-290.

Pradhan N. R., Ogden, F.R., Tachikawa Y. and Takara, K. (2008). "Scaling of slope, upslope area, and soil water deficit: Implications for transferability and regionalization in topographic index modeling", Water Resources Research, 44, W12421.

Rodriguez-Iturbe, I. and Valdes, J.B. (1979). "The geomorphological structure of hydrologic response", Water Res. Res., 15(6), pp. 1409-1420.

Smith, P. A., Xing Zhu, J. and Burt, E. (2006). "The effects of DEM resolution and neighborhood size on digital soil survey", Geoderma 137, pp. 58-69.

Tarboton, D. (2003). "Terrain analysis using digital elevation models in hydrology", Proc. of 23rd ESRI International Users Conference, July 7-11, San Diego, California.

Wooding, R.A. (1965). "A hydraulic model for the catchment-stream problem. II.", Numerical solutions. J. of Hydrol., 3, pp. 254-267.