بررسی اثر کاربری اراضی در مدل هیدروگراف واحد ژئومورفولوژی مخزن

آب و خاک

مقاله 13، دوره 30، شماره 2 - شماره پیاپی 46، خرداد 1395، صفحه 377-391   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v30i2.39841

نویسندگان

احمد فاخری فرد؛ وحید نورانی؛ فائقه نیازی^*

دانشگاه تبریز

چکیده

پیش بینی سیلاب ها نقش مهمی در برنامه ریزی های هیدرولوژیکی، طراحی ابعاد سازه های هیدرولیکی، مدیریت منابع آب و یا طراحی پایدار نظیر مدیریت و کنترل سیلاب دارد. توسعه سریع حوضه های شهری و افزایش ساخت و ساز و در نتیجه کاهش نقاط نفوذپذیر در سطح حوضه ها باعث توجه بیشتری به هیدرولوژی شهری گردیده است. مدل های هیدروگراف واحد که از تئوری سیستم خطی حاصل می گردند، جهت بررسی اثر شهرسازی بر فرآیند بارش- رواناب مورد استفاده قرار گرفته اند. در این مطالعه اثر کاربری اراضی بر مدل 4GUHCR در نظر گرفته شده و مدل 5GUHRLU ارائه شده است. این مدل ها و مدل مفهومی نش در یک حوضه متشکل از دو زیر حوضه با کاربری اراضی متفاوت، مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج آنها با هیدروگراف مشاهداتی مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد اگرچه مدل های مورد بررسی هیدروگراف را در خروجی حوضه با دقت قابل قبولی پیش بینی می کنند، تنها در مدل ارائه شده GUHRLU به دلیل در نظر گرفتن اثر کاربری اراضی، در خروجی زیر حوضه نتایج مطلوبی حاصل می گردد. مدل گرده ای نش هیدروگراف را تنها در خروجی حوضه محاسبه می کند و هیچ اطلاعی از خصوصیات داخلی حوضه بدست نمی دهد و یک مدل کاملا مفهومی است، لذا بررسی هیدروگراف زیر حوضه ای با استفاده از این مدل امکان پذیر نمی باشد. میانگین معیار نش- ساتکلیف در خروجی زیر حوضه داخلی در مرحله صحت سنجی برای دو مدل GUHCR و GUHRLU به ترتیب برابر 47/0 و 78/0 می باشد. با استفاده از مدل GUHRLU مقادیر خطای دبی پیک و حجم هیدروگراف زیر حوضه ای حدود 40 درصد نسبت به مدل GUHCR بهبود می یابد.

کلیدواژه‌ها

ژئومورفولوژی؛ ضریب ذخیره؛ کاربری اراضی؛ مدل نش، مدل GUHCR؛ مدل GUHRLU؛ هیدروگراف داخلی حوضه

مراجع

1- Agirre U., Goñi M., Lopez J.J., and Gimena F.N. 2005. Application of a unit hydrograph based on subwatershed division and comparison with Nash's instantaneous unit hydrograph. Catena. 64, 321–332.

2- Bhaskar N.R. 1988. Projection of urbanization effects on runoff using Clark’s instantaneous unit hydrograph parameters. Water Resources Bulletin, 24(1): 113–124.

3- Bonta J.V., Amerman C.R., Harlukowicz T.J., and Dick W.A. 1997. Impact of coal surface mining on three Ohio watersheds—surface water hydrology. Journal of American Water Resources Association, 33(4): 907–917.

4- Boyd M. J., Bufill M. C., and Knee R. M. 1993. Pervious and impervious runoff in urban catchments. Hydrological Sciences Journal, 38(6): 463–478.

5- Chaoqun L., Shenglian G., Zhang W., and Zhang J. 2008. Use of Nash’s IUH DEM’s to identify the parameters of an unequal-reservoir cascade IUH model. Hydrological Process. 22, 4073–4082.

6- Cheng S.J., and Wang R.Y. 2002. An approach for evaluating the hydrological effects of urbanization andits application. Hydrological Processes, 16:1403–1418.

7- Cheng S.J., Lee C.f., and Lee J. H. 2010. Effect of urbanization factors on model parameters. Water Resources Management, 24:775–794.

8- Cheng S.J. 2011. The best relationship between lumped hydrograph parameters and urbanization factors. Natural Hazards, 56:853–867.

9- Chow V.T., Maidment D.R., and Mays L.W. 1988. Applied Hydrology. McGraw-Hill, New York, USA.

10- Dougherty M., Dymond R.L., GrizzardJr T.J., Godrej A.N., Zipper C.E., and Randolph J. 2006. Quantifying long term hydrologic response in an urbanizing basin. Journal of Hydrologic Engineering, 12: 33–41.

11- Ferguson B.K., and Suckling P.W. 1990. Changing rainfall–runoff relationships in the urbanizing Peachtree Creek watershed, Atlanta, Georgia. Water Resources Bulletin, 26(2): 313–322.

12- Hollis G.E. 1975. The effect of urbanization on floods of different recurrence interval. Water Resources Research, 11: 431–435.

13- Huang H.J., Cheng S.J., Wen J.C., and Lee J.H. 2008. Effect of growing watershed imperviousness on hydrograph parameters and peak discharge. Hydrological Process. 22, 2075– 085.

14- Huang S.Y., Cheng S.J., Wen J.C., and Lee J. H. 2012. Identifying hydrograph parameters and thei relationship to urbanization variables. Hydrological Sciences Journal, 57:144–161.

15- Jones J. A., and Grant G. E. 1996. Peak flow responses to clear-cutting and roads in small and large basins, western Cascades, Oregon, Water Resources Research. 32(4), 959–974.

16- Kang I.S., Park J.I., and Singh V.P. 1998. Effect of urbanization on runoff characteristics of the On-Cheon Stream watershed in Pusan, Korea. Hydrological Processes, 12: 351–363.

17- Kennedy J. R., Goodrich D.C., and Unkrich C.L. 2013. Using the KINEROS2 Modeling Framework to Evaluate the Increase in Storm Runoff from Residential Development in a Semiarid Environment. Journal of Hydrologic Engineering, 18: 698-706.

18- Moscrip A.L., and Montgomery D.R. 1997. Urbanization flood frequency, and salmon abundance in Puget Lowlan Streams. Journal of the American Water Resources Association, 33(6): 1289–1297.

19- Nash J.E. 1957. The form of the instantaneous unit hydrograph .Hydrology Sciences Bulletin, 3: 114-121.

20- Nash J.E., and Sutcliffe J.V. 1970. River flow forecasting through conceptual models I: a discussion of principles. Journal of Hydrology, 10(3): 282–290.

21- Ng H.Y.F., and Marsalek J. 1989. Simulation of the effects of urbanization on basin streamflow. Water Resources Bulletin, 25(1): 117–124.

22- Nourani V., Singh V.P., and Delafrouz H. 2009. Three geomorfologicalrainfall–runoffmodels based on the linear reservoir concept. Catena,76: 206–214.

23- Rodriguez-Iturbe I., and Valdes J.B. 1979. The geomorphologic structure of the hydrologic response, Water Resources Research. 15(6), 1409-1420.

24- Shuster W., Bonta J., Thurston H., Warnemuende E., and Smith D. 2005. Impacts of impervious surface on watershed hydrology: A review. Urban Water Journal, 2(4): 263–275.

25- Singh V.P. 1988. Hydrologic Systems. Rainfall–Runoff Modeling, vol. I. Prentice-Hall, Englewood Cliffs.

26- Tsihrintzis V.A., and Hamid R. 1997. Urban stormwater quantity/quality modeling using the SCS method and empirical equations. Journal of the American Water Resources Association, 33 (1): 163–176.

27- Tung Y.K., and Mays L.W. 1981. State variable model for urban rainfall–runoff process. Water Resources Bulletin, 17(2): 181–189.

28- U.S. Dept. of Agriculture (USDA). 1986. Urban hydrology for small watersheds: Technical Release 55, Washington, DC.

29- Wagener T. 2007. Can we model the hydrological impacts of environmental change? Hydrological Processes 21(23): 3233–3236.