معرفی یک آبنمود واحد ژئومورفولوژیکی بر پایه مخازن خطی آبشاری در محیط GIS

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار /دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

2 استادیار/دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

3 دانشجوی دکتری/ آب، دانشکده مهندسی عمران دانشگاه تبریز

4 دانشجوی کارشناسی ارشد/ آب، دانشکده مهندسی عمران دانشگاه تبریز

چکیده

مفهوم آبنمود واحد لحظه‌ای1 (IUH) به صورت گسترده‌ای در شبیه‌سازی بارش-رواناب بکار می‌رود. در این مقاله آبنمود واحد ژئومورفولوژیکی ارائه گردیده است که بر پایة مفهوم مخازن خطی آبشاری شکل گرفته است. در واقع در این مدل از یک سری مخازن متوالی که در طول زهکش حوضه قرار گرفته‌اند استفاده می‌گردد.
 دو ویژگی مهم مدل عبارتند از: (الف) تاثیر داشتن خصوصیات حوضه در فرمول‌بندی و (ب) داشتن فقط یک پارامتر قابل تخمین. نتایج مدل ارائه شده در این مقاله با نتایج مدل جعبه سیاه نش برای حوضه امامه، مقایسه گردیده است. نتایج حاصل حکایت از این دارد که مدل ارائه شده علیرغم داشتن یک پارامتر کمتر نسبت به مدل نش، به دلیل بهره‌گیری از خصوصیات ژئومورفولوژیکی حوضه، توانایی مناسبی در شبیه‌سازی بارش-‌‌رواناب دارد. در مدل‌سازی ارائه‌شده استفاده از ابزار GIS امکان محاسبة پارامترهای ژئومورفولوژیکی مدل را به آسانی و دقت میسر نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

GIS Representation of a Geomorphological Unit Hydrograph Based on Cascade Linear Reservoirs

نویسندگان [English]

  • V Nourani 1
  • M. T Alami 2
  • H Delafrouz 3
  • V Sepehri 4
1 Assistant Prof., Dept. of Civil Eng., Univ. of Tabriz., Iran
2 Assistant Prof., Dept. of Civil Eng., Univ. of Tabriz, Iran
3 PhD Student, Dept. of Civil Eng., Univ. of Tabriz, Iran
4 M. Sc. Student, Dept. of Civil Eng.,Univ. of Tabriz, Iran
چکیده [English]

The Instantaneous Unit Hydrograph (IUH) concept is widely applied in the simulation of the rainfall-runoff process. In this paper a new geomorphologic unit hydrograph, based on the concept of cascade linear reservoirs has been developed and analyzed. This method represents the watershed as a cascade of reservoirs across the watershed main channel.
 
The two most important characteristics of the model are: (a) it explicitly includes the watershed morphology in its formulation and (b) it depends on only one uncertain parameter which must be estimated. The result of the model has been compared with Nash’s black box model with one more parameter. The study area was the Ammameh watershed southern of central Alborz mountain chain in Iran. The results showed the efficiency of this model to simulate the rainfall-runoff process using the watershed geomorphologic properties. GIS tools in the current modeling allow the accurate and easy determination of the geomorphologic characteristics of the model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rainfall-runoff modeling
  • GIS
  • Geomorph-ologic Unit Hydrograph
  • Nash’s Model
  • Ammameh Watershed

تماب، (1376). مطالعات حوضه معرف امامه. انتشارات مرکز تحقیقات و توسعة منابع آب ایران.

شایان‌فر، حیدرعلی و شایقی، حسین، (1384). کاربرد MATLAB در علوم مهندسی، مؤسسه فرهنگی انتشاراتی یاوریان.

Aguirre, U., Goñi, M., López, J.J., Gimena, F.N., (2005). Application of a unit hydrograph based on subwatershed division and comparison with Nash’s instantaneous unit hydrograph. Catena, 64, pp. 321-332.

Boyd, M. J., (1978). A storage-routing model relating drainage basin hydrology and geomorphology. Water Resources Research, 14 (15), pp. 921-928.

Boyd, M. J., Pilgrim, D. H., Cordery, I., (1979). A storage routing model based on catchment geomorphology. J. of   Hydrology., 42, pp. 209-230.

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

Dooge, J. C. I., (1959). A general theory of the unit hydrograph theory. J. of Geophysical Res.,
 64(2), pp. 241-256.

 

 

Gupta, V. K., Waymire, E., Wang, C. T., (1980). A representation of an instantaneous unit hydrograph from geomorphology. Water Resources Research,
16 (5), pp. 855–862.

Hsieh, L. S., Wang, R. Y., (1999). A semi-distributed parallel-type linear reservoir rainfall-runoff model and its application in Taiwan. Hydrol. Processes,
13, pp. 1247-1268.

Jeng, R. I., Coon, G. C., (2003). True form instantaneous unit hydrograph of linear reservoirs. J. of  Irrigat. Drain. Eng., ASCE, 129 (1), pp. 11-17.

Jenson, S. K. , Domingue,J. O., (1988). Extracting topographic structure from digital elevation data. Photogrametic Engineering and Remote Sensing.
 54 (11), pp. 1593-1600.

Karnieli, A. M., Diskin, M. H. , Lane, L. J., (1994). CELMOD 5-A semi-distributed cell model for conversion of rainfall into runoff in semi-arid watersheds. J. of Hydrol., 157, pp. 61-85.

López, J. J., Gimena, F. N., Goñi, M., Aguirre, U., (2005). Analysis of a unit hydrograph model based on watershed geomorphology represented as a cascade of reservoirs. Agricultural Water Management, 77, pp. 128–143.

Maidment, D.R., Olivera, J.F., Calver, A., Eatherall, A., Fraczek, W., (1996). A unit hydrograph derived from a spatially distributed velocity field. Hydrol. Processes, 10, pp. 831–844.

Maidment, D., (2002). Arc Hydro: GIS for Water Resources. ESRI Press, Redlands, CA.

Nash, J. E., (1957). The form of the instantaneous unit hydrograph. IASH publication, 45(3-4), pp. 114-121.

Nash, J.E., Sutcliffe, J.V., (1970). River flow forecasting through conceptual models I: a discussion of principles. J. of Hydrol., 10, pp. 282–290.

Nourani, V., Monadjemi, P., (2006). Laboratory simulation of a geomorphological runoff routing model using liquid analog circuits. J. of Envir. Hydrol., 14, pp. 1-9.

Nourani, V., Monadjemi, P., Singh, V. P., (2007). Liquid analog model for laboratory simulation of rainfall-runoff process. J. of Hydrol. Eng., ASCE,
 12(3),
pp. 246-255.

Nourani, V., Mano, A., (2007). Semi-distributed flood runoff model in sub continental scale for south western Iran. Hydrol. Processes,21, pp. 3173-3180.

Olivera, F., Maidment, D. R., (1999). Geographic information systems based spatially distributed model for runoff routing. Water Resources Research, 35 (4), pp. 1155-1164.

Rodrỉguez-Iturbe, I., Valdés, J. B., (1979). The geomorphologic structure of hydrology response. Water Resources Research, 15 (6), pp. 1409–1420.

Rosso, R., (1984). Nash model relation to Horton order ratios. Water Resources Research, 20 (7), pp. 914–920.

Singh, V. P., (1988). Hydrologic systems, Vol. I. Rainfall-Runoff Modeling. Prentice-Hall, Englewood Cliffs.

Singh, V. P., Woolhiser, D.A., (2002). Mathematical modeling of watershed hydrology. J. of Hydrol. Eng., ASCE, 7 (4), pp. 270-292.

Wang, G. T., Chen, S., (1996). A linear spatially distributed model for a surface rainfall-runoff system. J. of Hydrol.,185, pp. 183-198.

Yen, B. C., Lee, K. T., (1997). Unit hydrograph derivation for ungauged watersheds by stream-order laws. J. of Hydrol. Eng., ASCE, 2(1), pp. 1-9.

Yue, S., Hashino, M., (2000). Unit hydrographs to model quick and slow runoff components of stream flow. J. of Hydrol., 227, pp. 195-206.