شبیه‌سازی هیدروگراف سیلاب با مدل هیدرولوژیک HEC-HMS و پیش‌بینی دوره بازگشت در حوضه روانسرِ کرمانشاه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار ژئومورفولوژی، دانشگاه فرهنگیان، پردیس نسیبه تهران

2 کارشناس ارشد اقلیم‌شناسی، دانشگاه آزاد واحد اردبیل

چکیده

از معتبرترین مدلهای هیدرولوژیکی جهت برآورد بارش-رواناب حوضه های آبریز، مدل HEC-HMS است که برای برآورد حجم و دبی سیلاب ها کاربرد فراوانی دارد. در این پژوهش به کمک قابلیت های این مدل و با آمار و اطلاعات ایستگاه های هواشناسی و آب سنجی حوضه آبریز روانسر در دوره زمانی 18 ساله از 1368 تا 1386 اقدام به برآورد و شبیه سازی فرآیند بارش – رواناب سیلاب های حوضه گردید. در ادامه به کمک نرم افزار Hyfa دوره بازگشت حداکثر دبی سیلاب لحظه ای محاسبه شد. برای مدل سازی پنج واقعه بارش- رواناب انتخاب شد. درفرآیند محاسبات مدل، جهت محاسبه ی تلفات رواناب حوضه، از روش شبکه ای SCS، جهت تبدیل فرآیند بارش مازاد به جریان سطحی، از روش هیدروگراف واحد SCS و از مدل ثابت ماهانه برای محاسبه جریان پایه و برای روندیابی سیلاب در مقاطع مختلف رودخانه از روش روندیابی هیدرولوژیکی ماسکینگام استفاده شد. در بخش مدل هواشناسی برای تحلیل داده های بارندگی از روش هیتوگراف سفارشی و برای داده های تبخیر و تعرق از میانیگن ماهانه آن بهره گرفته شد. نتایج نشان داد که داده های محاسباتی اختلاف فاحشی با داده های مشاهداتی دارند. به همین دلیل با استفاده از تابع هدف درصد خطای دبی اوج پارامترهای متغییر مدل مورد واسنجی قرار گرفت. پس از واسنجی، نتایج هیدروگراف های محاسباتی انطباق حداکثری با هیدروگراف های مشاهداتی نشان دادند. برای بررسی صحت این نتایج، مدل به کمک سه واقعه بارش جدید، اعتباریابی شد. نتایج حاصله از اعتباریابی،صحت پارامترهای واسنجی شده را تایید کرد. این مدل با میانگین خطای 7/0 درصد در برآورد دبی اوج و با میانیگن خطای 33/3- در محاسبه حجم سیلاب در حوضه قابلیت اجرایی را دارد

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simulation of hydrograph of flood with hydrological model HEC-HMS and prediction of return period in Kermanshah Ravansar Basin

نویسندگان [English]

  • zahra rahimzadeh 1
  • mina habibi 2
چکیده [English]

The data and information was gathered from the meteorological and hydrological stations of Ravansar watershed during a period of 18 years. Then, with help of Hyfa software the recurring preiod of the momentary maximum flood discharge was calcuated. For modeling, five events of rainfall-runoff was selected. In the process of calculation of the modle to calculate the runoff loss, SCS network; to convert the process of execessive rainfall to the surfaceflow, SCS hydrography unit; and for flood routing in different part, of the rive, Muskingum hydrologic routing were utilized. Analizing the results, it was found that there is significant different between the computational and observational data. Hence, the modle was calibrated. After calibration, the result showed a reduction of difference between the computational and observational data. To verify these result, the model was validdated through using three new rainfall-runoff events. The obtained validation results confirmed the accuracy of the calibrated parameters. The results of this study indicate the capability of HEC-HMS model in simulating the hydrologic behaviors of Ravansar watershed. This modle has a performance capability with a mean error of 0/7 % estimating the peak discharge and a mean error of -3/33 % in calculating the flood through using Hyfa software, the maximum flood discharges were calculated in periods of 2 to 500 years. After reviewing the results, the percentage probability of error prediction in recurrent two year periods was the least and as the length of recurring preiods increased, the percentage of errors increased as weel

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flood Precipitation-runoff. Prediction
  • hyfa
  • HEC-HMS

، محمود؛ علی‌اکبر متکان؛ علیرضا شکیبا؛ سیدحیسن پورعلی (1388). شبیه‌سازی و هشدار سیل با تلفیق مدل‌های آبشناس در GIS و برآورد بارش از طریق سنجش از دور، زمین شناسی ایران. شماره 9. صفحات 51-39. 

بهمنی، رامین؛ فریدون رادمنش؛ محسن رضایی‌حصاری (1390). پیش‌بینی سیلاب حوضه رودزرد به کمک مدل‌های هیدرولوژیکیHEC-HMS وHEC-GeoHMS، چهارمین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران. 13 و 14 اردیبهشت 1390. دانشگاه صنعتی امیرکبیر.

پورحسین قادری، سیما؛ بایرامعلی محمدنژاد (1392). مدل‌سازی بارش- رواناب در حوضۀ آبخیز نازلوچای ارومیه با استفاده از مدل WMS/HEC-HMS، پنجمین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران در سال ۱۳۹۲. تهران. انجمن علوم و مهندسی منابع آب ایران. دانشگاه شهید بهشتی.

جراره، کاوه (1387). بررسی ضریب شاخه خشکیدگی در منحنی فروکش جریان و ارتباط آن با ویژگی‌های فیزیکی  حوضه (مطالعه موردی: حوضه آبخیزقره‌سو، استان کرمانشاه)، پایان‌نامه کارشناسی ارشد. دانشکده منابع طبیعی. دانشگاه مازندران.

جهانبخش، محمدرضا؛ حیدرعلی کشکولی؛ سعید شعبانلو  (1391). مقایسه میزان سیالب در مقیاس حوضه با استفاده از مدل  HEC-HMSو سامانۀ اطلاعات جغرافیا (GIS)، نهمین سمینار بین‌المللی مهندسی رودخانه بهمن‌ماه. اهواز. دانشگاه شهید چمران.

جهاندیده، کامران؛ رسول قبادیان؛ هاجر جهاندیده؛ فریدون جهاندیده (۱۳۸۹). ارزیابی و واسنجی مدل WMS/HEC-HMS در حوضه آبریز قره‌سو، اولین همایش ملی مدیریت منابع آب اراضی ساحلی. ساری. دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری.

چامه، غلامرضا (1388). بررسی پتانسیل تولید رواناب و آبنمود سیل حوزه با استفاده از مدل HEC-HMS (مطالعه موردی: حوزه آبخیز قره‌سو در استان کرمانشاه)، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات. پایان‌نامه کارشناسی ارشد رشته آبخیزداری (M.Sc). صفحه 24.

حسین زاده، محمدمهدی؛ سپیده ایمنی (1395). مدل‌سازی هیدرولوژیکی حوضه آبخیز قوچک - رودک با استفاده از مدل HMS-HEC، پژوهش‌های دانش زمین. سال هفتم. شماره 25. صفحه 43-31.

حسینی، سیدموسی؛ منصور جعفربیگلو؛ مجتبی یمانی؛ فاطمه گراوند (1394). پیش‌بینی سیلاب‌های تاریخی رودخانه کشکان با استفاده از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS؛ پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی. سال چهارم. شماره 1.

حصادی، همایون؛ نرگس امیدی؛ رضا مسعودی‌تبار (1395). بررسی سیلاب حوضه ناودار به وسیله مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS، سومین کنگره علمی پژوهشی توسعه و ترویج علوم کشاورزی. منابع طبیعی و محیط زیست ایران. تهران. انجمن توسعه و ترویج علوم و فنون بنیادین.

شرکت سهامی آب منطقه‌ای غرب، 1379-1360، گزارش مطالعات آب روانسر.

شرکت سهامی آب منطقه‌ای غرب 1368-1375، گزارش بارندگی ایستگاه سینوپتیک روانسر.

شرکت سهامی آب منطقه‌ای غرب، 1354-1388، گزارش سیل و برگه‌های سیلاب  ایستگاه هیدرومتری روانسر.

شکری‌کوچک، سعید؛ عبدالکریم بهنیا؛ فریدون رادمنش؛ علی محمد آخوندعلی (1390). تخمین آبنمود سیلابحوضه آبخیز با استفاده از مدل HEC-HMS  و سامانه اطلاعات جغرافیایی (مطالعه موردی: حوضه ایدنک)، پژوهشنامه مدیریت حوضه آبخیز. سال سوم. شماره 5. صفحات 85-63 

علیزاده؛ امین (1385). اصول هیدرولوژی کاربردی، دانشگاه امام رضا. چاپ شانزده. صفحه 345.

کریمی، مریم؛ گلاره غفاری؛ محمدصادق عزیزیان (1390). شبیه‌سازی فرآیند بارش - رواناب با استفاده از مدل HEC-HMS مطالعه موردی: حوضه آبخیز لیقوان، هفتمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران. صفحات 12-1 .

محمدی، حسین؛ مهران  مقصودی؛ غلامرضا روشن (1385). جایگاه و نقش سیستم‌های پیش‌بینی و هشدار سیلاب در کاهش اثرات مخرب سیل، فصلنامه چشم انداز جغرافیایی. سال اول. شماره 3. صفحات 102-87. 

محسنی ساروی ، محسن؛ مهدی وفاخواه (1388). ارزیابی مدل HMS-HEC به منظور برآورد هیدروگراف سیالب در حوزه آبخیز کسیلیان، پژوهش‌های آبخیزداری. 84. صفحه 67.

محمودیان شوشتری، محمد؛ محمدرضا مجدزاده طباطبایی؛ علی یوسفی (1381). بررسی و کاربرد مدل در مهندسی رودخانه بررسی موردی مطالعه موردی رودخانه‌های کر و سیوند استان فارس، ششمین سمینار بین‌المللی رودخانه بهمن ماه 1381. دانشگاه شهید چمران. اهواز .

مهدی‌نسب، مهدی؛ تقی طاوسی؛ رضا میرزایی (1393). پیش‌بینی احتمال وقوع سیل و حداکثر بارش متحمل زیرحوضۀ پلدختر با استفاده از روش سری‌های جزیی، اکوسیستم‌های طبیعی ایران. دوره 5. شماره 1. صفحات 109-97. 

مرادی‌نژاد، مریم؛ مقداد جورغلامی؛ آرش ملکیان (1394). بررسی کارایی مدل هیدرولوژیک  در شبیه‌سازی هیدروگراف سیلاب حوضه‌های آبخیز جنگلی؛ مطالعه موردی: جنگل خیرود؛ جنگل و فرآورده‌های چوب مجله منابع طبیعی ایران، شماره 3. دورۀ 68.صفحه 626.

مزیدی، احمد؛ سمیرا کوشکی (1394). شبیه‌سازی بارش- رواناب و تخمین سیل در حوضۀ آبریز خر‌م‌آباد با مدل HEC–HMS، جغرافیا و توسعه. شماره 41. صفحات 9-1. 

Ali Mohammad, J. k., Aslam, I. and Khan, Z. (2011). Simulation of the impacts of land-use change on surface runoff of Lai Nullah Basin in Islamabad, Pakistan, Landscape and Urban Planning, V.102, PP. 271–279.

Garcia, A., Sainz, A., Revilla, J. and Alvarez, C (2008). Surface Water Resources Assessment in scarcely gauged basins in the north of Spain, Journal of Hydrology,V. 356, PP. 312-32.

Kafle, T.P., Hazarika, M.K., Karki, S., Shrestha, R.M., Sharma R., and Samarakoon, L (2007) . Basin scale rainfall runoff modeling for flood forecasts, 5th Annual Mekong flood Forum. Vietnam. PP.41.

Kibber. D, F. Froelich, C, and Aron. G (2007).  "Analyzing urnabization impacts on Pennsylvania flood peak," Journal of American Water Resources Association, Vol. 17, Issue 2, PP. 247-270.

Razi, M.A.M, J.Ariffin, W.Tahir and N.AM Arish (2010). "Flood estimation studies using hydrologic modeling system (HEC- HMS) for Johor river, Malaysia", Journal of Applide Sciences :N10: PP. 930-939.

http://www.un.org (2017). UN report finds 90 percent of disasters are weather-related: 23 November 2015.