برآورد سیلاب طرح حوضه آبخیز با به‌کارگیری تئوری فرکتال و مدل بارش- رواناب HEC-HMS (مطالعه موردی: حوضه آبخیز رودخانه خرم‌آباد)

آب و خاک

مقاله 5، دوره 32، شماره 6 - شماره پیاپی 62، بهمن 1397، صفحه 1097-1107   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v32i6.71723

نویسندگان

حمیدرضا باباعلی¹؛ زهره رامک^{* 2}؛ رضا سپهوند³

¹دانشگاه آزاد اسلامی واحد خرم آباد

²دانشگاه آزاد اسلامی واحد خرم اباد

³دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

برآورد سیلاب طرح حوضه آبخیز جهت طراحی سازه­های هیدرولیکی، تثبیت سواحل رودخانه، پروژه­های آبخیزداری و پهنه­بندی سیل یکی از مهم‌ترین مسائل هیدرولیکی و هیدرولوژیکی به­شمار می­آید. منحنی­های شدت- مدت- فراوانی (IDF) بارش یکی از ابزارهای هیدرولوژیکی جهت محاسبه سیلاب طرح و طراحی سازه­های هیدرولیکی می­باشند. حوضه آبخیز رودخانه خرم­آباد یکی از زیرحوضه­های حوضه کرخه همواره در معرض وقوع سیلاب­های مخرب و خسارت­های ناشی از آن بوده است. در این تحقیق، ابتدا منحنی­های شدت- مدت- فراوانی حوضه آبخیز به کمک تئوری فرکتال برآورد گردید و پس از آن، بارش طرح حوضه در دوره­های بازگشت­ مختلف به­دست آمد. در مرحله بعد مدل بارش- رواناب HEC-HMS برای حوضه مورد نظر واسنجی و در نهایت سیلاب طرح حوضه در دوره­های بازگشت­ مختلف تخمین زده شد. نتایج تحقیق، کارآیی بالای مدل فرکتال و نیز مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS را در این حوضه نشان داد. همچنین نتیجه تحقیق توزیع احتمالاتی گامبل را با آزمون کای­اسکور، اندرسون دارلینگ و نیز کولموگروف-اسمیرنوف با سطح معنا داری 5 درصد برای داده­های حداکثر بارش سالانه با تداوم روزانه این حوضه مناسب دانست.

کلیدواژه‌ها

بارش طرح ، تئوری فرکتال؛ سیلاب طرح؛ مدل HEC-HMS؛ منحنی های IDF

مراجع

1. Azari M., Sadeghi H.M., Talvari A. 2008. Determine the participation of sub-basins of Jaghrgh in peak discharge and runoff volume to prioritize flood control. Geography and Development, 12: 199-212. (in Persian with English abstract)

2. Bara M. 2008. Analysis of short-term rainfall intensities the simple scaling approaches. Proceedings of the 20th Conference of young hydrologists, SHMI, Bratislava,CD,10 p.

3. Bara M. 2009. Scaling properties of extreme rainfall in Slovakia. Proceedings of the 11th international science conference of PhD Students, Juniorstav, VUT Brno, CD, 6 p.

4. Burlando P., and Rosso R. 1996. Scaling and multiscaling models of depth – duration – frequency curves for storm precipitation. Journal of Hydrology, 187: 45-65.

5. Cheng K.S., Hueter I., Hsu E.C., and Yeh H.C. 2001. A Scaling Gauss-Markov for Design Storm Hyetographs. Journal of the American Water Resources Association, 37(3): 723-736.

6. Danandehmehr A., Majdzadeh Tabatabai M.R. 2010. Prediction of Daily Discharge Trend of River Flow Based on Genetic Programmin. Journal of Water and Soil, 24: 325-333. (In Persian with English abstract)

7. Deidda R. 2000. Rainfall downscaling in Space – time multifractal framework. Water Resource Research, 36: 1779-1794.

8. Fazaeeli H. 2010. Using Genetic Planning Method in Rainfall Modeling. M.S thesis, Water Engineering Department, Tabriz University.

9. Hajizadeh M., Noorani V. 2011. Presenting a Geomorphological Runoff-Runoff Model Based on the Concept of Nonlinear Cascading Tanks. 6th National Congress of Civil Engineering, Semnan University, p. 1-8. (in Persian)

10. Haghizadeh A., Mohammadloo M., Noori F.2015. Simulation of Runoff Rainfall Process Using Artificial Neural Network and Fuzzy Neuro-Comparative System and Multivariate Regression (Case Study : Khorramabad Watershed). Journal of ecohydrology, 2: 233-243. (in Persian)

11. Kamali M., Solaimani K., Shahedi K., Gord- Noshahri A., Gomrokchi A. 2015. Determining the Flooding Points and Prioritizing Subcatchments of Barajin Catchment of Qazvin Using Hec-HMS and GIS. Iran-Watershed Management Science & Engineering, 9(27-34): 27-34. (in Persian with English abstract)

12. Malamud B. D., and Turcotte D.L. 2006. The applicability of power law frequency statistics of floods. Journal of hydrology, 322:168-180.

13. Molnar P., and Burlando P. 2005. Preservation of rainfall properties in stochastic disaggregation by a simple random cascade model. Atmospheric Research, 77:137-151.

14. Menable M., Seed A., and Pegram G. 1999. A simple scaling model for extreme rainfall. Water Resources , 35: 335-339.

15. Nasri M., Soleimani, F., and Katani, M. 2011. Simulation of the Rainfall-Runoff Process Using of HEC-HMS Hydrological Model (A Case Study of Sheikh Bahaei Dam Basin). World Academy of Science, Engineering and Technology, 54: 548-562.

16. Nhat L.M, Tachikawa Y., Sayama T., and Takara K. 2007. Regional rainfall intensity – duration – frequency relationships for ungauged catchments based on scaling properties. Disaster Prevention Research Institute, Kyoto University, 50: 33-43.

17. Noori Gheidari M.H. 2012, Extracting the Intensity - Duration – Frequency Curves with Daily Precipitation Data Using Fractal Theory. Journal of Water and Soil, 26(3): 718-726. (in Persian with English abstract)

18. Soltani A., Gorbani M.A., Fakheri Fard A., Darbandi S., and Farsadizadeh D. 2009. Genetic Programming and Its Application in Rainfall-Runoff Modeling. Journal of Water and Soil, 20.1(4): 63-73. (in Persian with English abstract)

19. Taheri Tizro A., Pakdel Khasmakhi H., Marofi S., and Vazifedoust M. 2016. Integrated HEC-HMS and GLDAS models to runoff estimate of ungauged area. Journal of Water and Soil Conservation, 23(4):. 101-118. (in Persian with English abstract)

20. US Army Corps of Engineers. 2000. Hydrologic Modeling System HEC_HMS: Technical Reference Manual, USA.

21. Yu P.S., Yang T.C., and Lin C.S. 2004. Regional rainfall intensity formulas based on scaling property of rainfall. Journal of Hydrology, 295:108-123.