پیش بینی پهنه سیلاب های با دوره بازگشت مختلف با استفاده از مدل هیدرولیکی دو بعدی LISFLOOD-FP

نوع مقاله: یادداشت فنی (5 صفحه)

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری /مهندسی آبخیزداری دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 دانشیار/ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

3 دانشیار /دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

4 استادیار /دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

چکیده

مدل های هیدرولیکی ابزارهای اولیه ای هستند که برای برنامه ریزی و توسعه روش‌های سازه‌ای و غیرسازه‌ای مدیریت و کاهش سیل استفاده می‌شوند. هدف چنین ابزارهایی شبیه‌سازی خسارت طغیان سیل در یک منطقه معین بسته به چندین سناریو سیل با شدت، مدت و دوره بازگشت مختلف است. مدل‌های هیدرولیکی مبتنی بر رستر اخیراً در مدل‌سازی تعیین پهنه سیلابی و هیدرولیک سیل مورد توجه قرار گرفته‌اند. دراین مقاله مدل هیدرولیکی دوبعدی LISFLOOD-FP، به منظور پیش‌بینی پهنه سیلاب‌های با دوره بازگشت مختلف در بازه‌ای بطول 7 کیلومتر از رودخانه چهل چای در استان گلستان بکار گرفته شد. مدل بر اساس یک واقعه سیل با استفاده از پارامترهای ضریب زبری کانال و دشت‌سیلابی درمقابل پهنه سیل مشاهده‌ای بدست آمده از تصویر ماهواره‌ای واسنجی شد. پارامترهای ضریب زبری بواسطه فرآیند واسنجی برآورد شدند بطوریکه شاخص تطابق(F) بین پهنه مشاهده‌ای و پیش‌بینی شده حداکثر شود. اعتبار سنجی مدل با استفاده از یک واقعه سیل مجزا انجام شد. شاخص تطابق(F) در مرحله واسنجی 71 درصد و در مرحله اعتبارسنجی 78 درصد بدست آمد. در نهایت مدل واسنجی شده برای پیش‌بینی سیل‌های با دوره بازگشت مختلف استفاده شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Prediction of Floods Extent with Different Return Periods Using 2-D Hydraulic Model, LISFLOOD-FP

نویسندگان [English]

  • M. Ozhan 1
  • A. Bahremand 2
  • V. Sheikh 3
  • Ch. Komaki 4
1 PhD. Candidate of Watershed Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
2 Associate Professor, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
3 Associate Professor, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
4 Assistant Professor, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
چکیده [English]

hydraulic models are the primary tools used to plan and develop structural and non-structural
flood mitigation and management solutions. The goal of such tools is to simulate probable inundation damage on a given area depending on several flood scenarios with different intensity, duration and return period. Raster-based models have recently gained credence in the modelling of floodplain inundation and flood hydraulics. In this paper, 2D hydraulic model, LISFLOOD-FP, is applied to a 7 km reach of the river Chehlchay in Golestan province to predict floods extent with different return periods. The model is calibrated, for a flood event using floodplain and channel friction parameters, against observed inundation extent as determined from satellite image (in Google Earth). The friction parameters are found through a calibration procedure, where a measure of fit between predicted and observed is maximized. Model validation was performed using a distinct flood event. The measure of fit was obtained in the calibration and validation process 71% and 78%, respectively. Finally, calibrated model was used to predict floods with different return periods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • 2-D hydraulic model
  • LISFLOOD-FP
  • Flood extent prediction
Almeida G A, Bates P, Freer J E, Souvignet M (2012) Improving the stability of a simple formulation of the shallow water equations for 2‐D flood modeling. Water Resources Research 48(5):1-14

Amarnath G, Umer Y M, Alahacoon N, Inada, Y (2015) Modelling the flood-risk extent using LISFLOOD-FP in a complex watershed (case study: Mundeni Aru River Basin, Sri Lanka). In: Proc. IAHS, 370:131-138

Bates P, De Roo A P J (2000) A simple raster-based model for flood inundation simulation. Journal of hydrology 236(1):54-77

Bates P D, Horritt M S, Fewtrell T J (2010) A simple inertial formulation of the shallow water equations for efficient two-dimensional flood inundation modelling. Journal of Hydrology 387(1):33-45

De Roo A P, Gouweleeuw B, Thielen J, Bartholmes J, Bongioannini‐Cerlini P, Todini E, Pappenberger F (2003) Development of a European flood forecasting system. International Journal of River Basin Management 1(1):49-59

Di Baldassarre G, Schumann G, Bates P, Freer J E, Beven K J (2010) Flood-plain mapping: a critical discussion of deterministic and probabilistic approaches. Hydrological Sciences Journal 55(3):364-376

Horritt M S, Bates P (2001) Effects of spatial resolution on a raster based model of flood flow. Journal of Hydrology 253(1):239-249

Horritt M S, Bates P (2001) Predicting floodplain inundation: raster‐based modelling versus the finite‐element approach. Hydrological processes 15(5):825-842

Horritt M S, Bates P (2002) Evaluation of 1D and 2D numerical models for predicting river flood inundation. Journal of hydrology 268(1):87-99

Hunter N M, Bates P, Horritt M S, De Roo A P J, Werner M G (2005) Utility of different data types for calibrating flood inundation models within a GLUE framework. Hydrology and Earth System Sciences Discussions 9(4):412-430

Kalyanapu A J, Burian S J, McPherson T N (2010) Effect of land use-based surface roughness on hydrologic model output. Journal of Spatial Hydrology 9(2):51-71

Thielen J, Bartholmes J, Ramos M H, Roo A D (2009) The European flood alert system–Part 1: concept and development. Hydrology and Earth System Sciences 13(2):125-140

Wood M, Hostache R, Neal J, Wagener T, Giustarini L, Chini M, Bates P (2016) Calibration of channel depth and friction parameters in the LISFLOOD-FP hydraulic model using medium-resolution SAR data and identifiability techniques. Hydrology and Earth System Sciences 20(12):4983