روندیابی سیلاب در بازه‌های رودخانه‌ای‌ بر مبنای استخراج یک رابطه تحلیلی جدید (مطالعه موردی رودخانه سیمینه‌رود)

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران-دانشکده فنی-دانشگاه مراغه

2 دانش آموخته دکتری سازه‌های آبی، کارشناس امور منابع آب شهرستان میاندوآب

چکیده

در این تحقیق سعی شد تا بر مبنای جداسازی فرآیند‌های انتقال و انتشار موج سیلاب از همدیگر و همچنین اعمال مفهوم مخازن هیبریدی، یک رابطه جدید تحلیلی که با استفاده از پارامتر‌های خود و حجم سیلاب خروجی از حوضه آبریز مدل‌سازی حرکت موج سیلاب را انجام می‌نماید، ارائه شود. رابطه استخراجی دارای پارامتر تغییرات مکانی سیلاب نیز است که می‌تواند تغییرات مکانی حجم جریان عبوری از بازه رودخانه (افزایش جریان به دلیل اضافه شدن شاخه‌های فرعی و یا کاهش جریان به دلیل برداشت جریان از بازه رودخانه) را مدل‌سازی نماید. مدل تحلیلی ارائه شده در حالت کلی یک مدل چهار پارامتری است که با مشخص بودن مقادیر آن‌ها، می‌تواند به صورت صریح مقادیر سیلاب خروجی را محاسبه می‌نماید. به منظور آزمون کارائی مدل تحلیلی استخراج شده، از چهار سیلاب که در سال‌های 95، 96، 97 و 98 در رودخانه سیمینه‌رود رخ داده‌ بود استفاده شد و نتایج نشان دهنده شبیه‌سازی مطلوب موج سیلاب در این بازه‌ها توسط مدل بود. نکوئی برازش شبیه‌سازی مدل با محاسبه پارامتر‌های آماری ضریب تبیین (R2)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و شاخص نش-ساتکلیف (DC) به ترتیب به صورت سری‌های سه‌تائی (86/0، 07/0 و 95/0)، (82/0، 11/0 و 8/0)، (97/0، 07/0 و 94/0) و (93/0، 1/0 و 9/0) برای سیلاب‌های سال‌های 95 تا 98 به اثبات رسید. همچنین مشاهده شد که در حالت کلی با افزایش طول بازه رودخانه، مقدار مجموع زمان ایستائی سیلاب در مخازن به هم پیوسته افزایش یافته ولی نسبت (V/T) کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


Akbari, G.H., Barati, R. and Hosseinnezhad, A.R. (2011). Analysis for the different schemes of the muskingum-cunge method in the natural waterways. Iran Water Resources Research (3), 62-74. (In Persian)
Bayrami, M., Vatankhah, A. and Nazi Ghameshlou, A., (2019). Flood Routing using Muskingum Model with Fractional Derivative. Iranian Journal of Soil and Water Research, 50(7), 1667-1676. (In Persian)
Bazargan, J. and Norouzi, H. (2018). Investigation the effect of using variable values for the parameters of the linear Muskingum method using the Particle Swarm Algorithm (PSO). Water Resources Management, 32(14), 4763-4777.
Bhabagrahi Sahoo, Muthiah Perumal, Tommaso Moramarco, Silvia Barbetta & Soumyaranjan Sahoo (2019). A multilinear discrete Nash-cascade model for stage-hydrograph routing in compound river channels, Hydrological Sciences Journal, DOI:10.1080/02626667.2019.1699243.
Becker, A. (1976). Simulation of nonlinear flow systems by combining linear models. In: Moscow Symposium, Mathematical Models in Geophysics. Wallingford, UK: International Association of Hydrological Sciences, IAHS Publ. 116, 135–142.
Becker, A. and Kundzewicz, Z.W. (1987). Nonlinear flood routing with multilinear models. Water Resources Res, 23(6), 1043–1048.
Camacho, L.A. and Lees, M.J. (1999). Multilinear discrete lag-cascade model for channel routing. Journal of Hydrology, 226(1), 30-47.
Cimorelli, L., Cozzolino, L., D'Anielloa, A. and Pianese, D. (2018). Exact solution of the linear Parabolic Approximation for flow-depth based diffusive flow routing. Journal of Hydrology, 563, 620-632.
Chabokpour, J. (2019). Application of the model of hybrid cells in series in the pollution transport through the layered material. Pollution. 5(3), 473-486.
Chabokpour, J. and Zabihi, M. (2019). Evaluation of the transfer function method in the flood routing of the river reaches. Journal of Hydraulics, 14(2), 145-158.
Fenton, J.D. (2019). Flood routing methods, Journal of Hydrology, doi: https://doi.org/10.1016/j.jhydrol .2019.01.006.
Fotuhi, M. and Maghrebi, M. (2011). The Impact of Effective Parameters on Muskingum-Cunge in Comparison with Dynamic Routing. Iran Water Resources Research, 7(1), 26-37. (In Persian)
Ghosh, N. C., Mishra, G. C., and Ojha, C. S. P. (2004). A hybrid-cells in-series model for solute transport in a river. J. Environ. Eng., 13010, 1198–1209.
Ghosh, N.C., Mishra, G.C. and Kumarasamy, M. (2008). Hybrid-Cells-in-Series Model for Solute Transport in Streams and Relation of Its Parameters with Bulk Flow Characteristics. Journal of Hydraulic Engineering, 134, 497-502.
Keefer, T.N. and McQuivey, R.S. (1974). Multiple linearization flow routing model. Journal of Hydraulic Division, 100(HY7), 1031–1046.
Koussis, A.D. (2009). Assessment and review of the hydraulics of storage flood routing 70 years after the presentation of the Muskingum method. Hydrological Sciences Journal 54(1), 43–61.
Norouzi, H. and Bazargan, J. (2019). Using the Linear Muskingum Method and the Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm for calculating the depth of the rivers flood. Iran Water Resources Research, 15(3), 344-347. (In Persian)
Patricia, C. and Raimundo, S. (2005). Solution of Saint-Venant Equation to Study Flood in Rivers through Numerical Methods. 25th Annual American Geophysical Union Hydrology Days, SA, Colorado, March.
Perumal, M. (1992). The cause of negative initial outflow with the Muskingum method. Hydrological Sciences Journal, 37(4), 391-401.
Perumal, M. (1994). Multilinear discrete cascade model for channel routing. Journal of Hydrology, 158(1-2), 135-150.
Perumal, M. and Sahoo, B. (2007). Applicability criteria of the variable parameter Muskingum stage and discharge routing methods. Water Resources Research, 43(5), 1-20. W05409.
Romanowicz, R.J., Young, P.C. and Beven, K.J. (2006). Data assimilation and adaptive forecasting of water levels in the River Severn catchment. United Kingdom. Water Resources Research, 42(6), W06407.
Safavi, H.R. (2011). Engineering Hydrology. Arkan Danesh. Isfahan,724p. (In Persian)
Spada, E., Sinagra, M., Tucciarelli, T., Barbetta, S., Moramarco, T. and Corato, G. (2017). Assessment of river flow with significant lateral inflow through reverse routing modeling. Hydrological Processes, 31, 1539-1557.