تحقیق حاضر به منظور تعیین میزان کارایی آبنمود واحد بدست آمده بر اساس روش Clark در بازسازی آبنمود واحد مشاهده ای ایستگاه مرغک واقع در خروجی حوزه آبخیز بازفت در استان چهارمحال و بختیاری انجام گردید. نتایج ارزیابی مقایسه ای آبنمود واحد 2 ساعته متوسط حوزه با آبنمود واحد 2 ساعته بدست آمده از روش Clark با کمک آماره های خطای نسبی، مجذور میانگین مربعات خطا، ضریب کارآیی و میزان انحراف دلالت بر دقت مناسب روش مذکور در تخمین دبی سیلابی در حوزه آبخیز مورد مطالعه دارد.

دقت در تخمین پارامتر ضریب ذخیره در روش کلارک به عنوان یکی از روش های کاربردی تهیه آبنمود واحد لحظه ای در حوزه های آبخیز بر کار آیی آبنمود واحد نهایی حاصل از آن تاثیر زیادی دارد. از این رو تحقیق حاضر به منظور تعیین میزان کارآیی آبنمود بدست آمده بر اساس روش کلارک و مقایسه پارامتر ضریب ذخیره در معادله ماسگینگام از روش های ترسیمی، کلارک و لینزلی در حوزه آبخیز بازفت در استان چهار محال و بختیاری انجام پذیرفت. در این تحقیق، ابتدا نمودار زمان - مساحت منطقه تهیه و اطلاعات مربوط به ایستگاه هوا شناسی چلگرد و هیدرومتری مرغک برای تهیه آبنمود واحد 2 ساعته متوسط حوزه آبخیز استفاده شد. سپس کار آیی آبنمودهای واحد لحظه ای حاصل از روش کلارک با توجه به ضریب ذخیره معادله ماسگینگام بدست آمده از روش های ترسیمی، کلارک و لینزلی با آبنمود واحد متوسط حوزه بر اساس شاخص های آماری ارزیابی گردید. نتیجه تحقیق نشان داد که روش آبنمود واحد لحظه ای کلارک حاصل از کاربرد روش ترسیمی در مقایسه با دو روش دیگر از دقت مناسب برای تخمین آبنمود سیلاب واحد مشاهده ای برخوردار است.

بررسی ارتباط بین ویژگی های مورفولوژی حوزه های آبخیز با عکس العمل هیدرولوژیک آنها از مباحث اساسی علم هیدرولوژی است. روش های آبنمود واحد لحظه ای ژئومورفولوژیک، ژئومورفوکلیماتیک و آبنمود واحد گری از نتایج کوشش ها در این زمینه است. به منظور ارزیابی کارایی مدل های یاد شده در تعیین شکل و ابعاد جریان خروجی حوزه معرف ناورود واقع در حاشیه جنوب غربی دریای خزر در منطقه غرب گیلان به دلیل داشتن آمار و اطلاعات کامل انتخاب شد. اطلاعات پایه ای مربوط به 6 واقعه متناظر (بارش روان آب) در فصول غیر برفی جمع آوری شد. مختصات آبنمود واحد و آبنمود جریان سطحی برای وقایع انتخابی توسط مدل های یادشده به طور جداگانه محاسبه شد. نتایج نشان دادند که مدل های ژئومورفوکلیماتیک و ژئومورفولوژیک در بر آورد دبی اوج سیلاب در مقایسه با مدل گری قابلیت انطباق بالاتری دارند. لیکن بین مدل های یادشده در بر آورد زمان اوج، زمان پایه و حجم جریان سطحی اختلاف اساسی وجود ندارد. نتیجه نهایی معلوم کرد که کارا یی مدل ژئومورفوکلیماتیک در مقایسه با مدل ژئومورفولوژیک به منظور باز سازی آبنمود خروجی به ویژه آبنمودهای خروجی با دبی اوج نسبتا پایین، بیشتر است.

از جمله کاربردهای مدل های بارش - رواناب، تعیین رفتار هیدرولوژیک حوزه آبخیز و شبیه سازی جریان برای طراحی سازه های آبی و بخصوص ارزیابی تاثیر عملیات اجرا شده بر رژیم جریان است. با توجه به مشکل کمبود و نقص آمار هیدرومتری در اکثر حوزه های آبخیز کشور، نیاز به استفاده از مدل های هیدرولوژیک ساده و مناسب و توسعه آن ها در حوزه های آبخیز فاقد ایستگاه از موارد ضروری است. در این زمینه روش های متعددی پیشنهاد شده است. تحقیق حاضر، با هدف مقایسه دقت، صحت و درجه اطمینان روش های آبنمود واحد لحظه ای ژئومورفولوژیک، ژئومورفوکلیماتیک و نش در برآورد مشخصات آبنمود رواناب خروجی حوزه آبخیز منشاد انجام شده است. به این منظور، شش واقعه رگبار و سیل متناظر، با به کارگیری آمار دبی و بارش منطقه تعیین شد. پس از محاسبه پارامترهای مورد نیاز روش های مورد تحقیق، شامل خصوصیات مورفومتریک حوزه و ویژگی های سیلاب های انتخابی، آبنمود رواناب خروجی در هر روش، برای هر واقعه مشخص گردید. بررسی و ارزیابی هیدروگراف ها با به کارگیری شاخص های میانگین خطای نسبی، مجذور میانگین مربعات خطا و ضریب نش ساتکلیف، موید کارایی بالاتر روش نش در برآورد دبی اوج، با درصد خطای 23.75، زمان تا اوج با درصد خطای 28.21 و شکل کامل هیدروگراف، با ضریب کارایی 0.4، نسبت به سایر روش ها می باشد. این روش در برآورد مقادیر واقعی حجم سیل نیز با درصد خطای 9.90، قابلیت بالایی داشته است. بنابراین روش نش در منطقه مورد مطالعه، نسبت به دو روش دیگر از کارایی بیشتری برخوردار است.

رفتارهیدرولوژیکی یک حوضه در طول وقایع بارندگی - رواناب تابع ژئومورفولوژی، خصوصیات فیزیکی حوضه و همچنین خصوصیات بارندگی می باشد. به منظور بررسی تاثیر متغیرهای فوق بر روی ایجاد آبنمود سیلاب، هنوز امروزه از تئوری آبنمود واحد استفاده می گردد. بدین منظور در این تحقیق از تئوری آبنمود واحد ژئومورفو- آب و هوایی از نوع گاما با تاکید بر تأثیر مسیرهای جریان استفاده شده است. این روش در واقع ادامه تحقیقات متنوعی در زمینه های آبنمود واحد لحظه ای ژئومورفولوژیک (GIUH)، آبنمود واحد لحظه ای ژئومورفو- آب و هوایی (GcIUH) و همچنین تاثیر نوع مسیرهای جریان در یجاد آبنمود در زیر حوضه ها می باشد. برای آزمون روش پیشنهادی، از اطلاعات حوضه آبریز امامه واقع در قسمت جنوبی سلسله کوه های البرز استفاده گردیده است. مقایسه نتایج حاصله با اطلاعات مشاهده شده بیانگر قابلیت بسیار مناسب روش پیشنهادی در شبیه سازی آبنمودهای سیلاب می باشد. اما زمان دبی های حداکثر در بعضی وقایع به علت تاثیر عدم هماهنگی بین ساعت های ثبت وقایع بارندگی و رواناب کم برآورد شده است. موضوع ثابت بودن سرعت جریان در طول مسیر مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که نه تنها سرعت جریان ثابت نبوده بلکه چه در طول بارندگی و چه در طول مسیر جریان متغیر می باشد. در این رابطه نشان داده شد که بر خلاف روش GIUH که حساسیت زیادی را به میانگین سرعت جریان نشان می دهد، روش GcIUH از نوع گاما که مورد استفاده این تحقیق بوده است، سبب کم رنگ شدن نقش سرعت در مسیر جریان گردیده است. به منظور برآورد بهتر مقادیر باران اضافی در طول هر واقعه بارندگی از تئوری نفوذ گرین- امپت که مبنای ریاضی و فیزیکی قوی داشت استفاده شد. با توجه به نتایج حاصله ارائه روش آبنمود واحد لحظه ای ژئومورفو- آب و هوایی از نوع گاما که در زمان نیز متغیر می باشد. به صورت واقع بینانه تری نسبت به گذشته می تواند جریان های سیلابی را شبیه سازی نماید. همچنین قابلیت روش ارایه شده برای کاربرد در حوضه های فاقد آمار مورد بررسی قرار گرفت. مقادیر برآورد شده حداکثر دبی جریان تفاوتی در محدوده 25% نسبت به مقادیر مشاهده ای داشتند که نشان می دهد نتایج تا حدود زیادی امیدوار کننده می باشد. اما به منظور بهبود در کارآیی روش برای حوضه های فاقد آمار لازم است تحقیقات بیشتری در نحوه بکارگیری اطلاعات موجود صورت گیرد.

پیش بینی واکنش هیدرولوژیک حوضه های آبخیز در قالب آبنمود خروجی حوضه، به بارش ورودی، از مهم ترین اهداف علم هیدرولوژی آب های سطحی در مدیریت وقایع فرین به ویژه طراحی و اجرای برنامه های سازه ای، مدیریت حوضه های آبخیز و توسعه پایدار منطقه ای است. از یک سو با توجه به هشدارهای هیات بین الدول تغییرات اقلیمی سازمان ملل متحد در خصوص گرم شدن زمین و افزایش وقایع فرین مانند خشکسالی ها و سیلاب ها بخصوص در عرض های جغرافیایی متوسط کره زمین و از سوی دیگر نقش آمار و اطلاعات مناسب در دستیابی به تحلیل های واقعی تر از وقایع سیلابی و نیز وسعت و نیاز حوضه های فاقد آمار به ویژه در کشورهای توسعه نیافته و درحال توسعه مانند ایران، این پژوهش به بررسی دقت و درجه کارایی مدل های آبنمود واحد لحظه ای ژئومورفوکلیماتولوژی و ژئومورفولوژی برای تعیین ابعاد آبنمود سیل یک رگبار با شدت و مدت معین در حوضه آبریز سد اکباتان همدان پرداخته و آن ها را باروش های ناش، روسو و scs مقایسه نموده و موثرترین و کارآمدترین مدل را معرفی کرده است. به منظور افزایش دقت و سرعت در اجرای کار از سیستم اطلاعات جغرافیایی و برای بررسی کارایی و دقت مدل ها از شاخص های آماری «میانگین توان دوم خطا» و «میانگین خطای نسبی» استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که روش ژئومورفوکلیماتولوژی نسبت به روش های ژئومورفولوژی، ناش، روسو و scs به ترتیب 109.12، 168.56، 137.99، 195.26 درصد و روش ژئومورفولوژی نسبت به روش های ناش، روسو و scs به ترتیب 156.43، 121.77، 187.23 درصد و روش روسو نسبت به روش های ناش و scs به ترتیب 164.14، 186.55 درصد و روش ناش نسبت به  122.24 scsدرصد مناسب تر و کارآمدتر می باشند. لذا می توان در این حوضه، روش ژئومورفوکلیماتولوژی را که مبتنی بر داده های ژئومورفولوژی و اقلیم شناسی است برتر از سایر روش ها معرفی نمود.

استخراج آبنمود رواناب مستقیم، به عنوان یکی از مهمترین روش ها جهت ارزیابی وضعیت آبی حوزه های آبخیز مطرح می باشد. با توجه به نقص کمی و کیفی آمار ایستگاه های هیدرومتری، مدل های آبنمود واحد مصنوعی و به ویژه نوع لحظه ای آن ها جهت دستیابی به آبنمودهای مذکور کاربرد دارند. عملکرد مدل های آبنمود واحد لحظه ای تبدیل لاپلاس و H2U تاکنون در ایران ارزیابی نشده است لذا در مطالعه حاضر، این مدل ها در حوزه آبخیز خانمیرزا از توابع استان چهارمحال و بختیاری مورد بررسی قرار گرفتند. بدین ترتیب که 7 رخداد متناظر بارش- رواناب برای حوزه آبخیز مطالعاتی انتخاب گردید و سپس مدل تبدیل لاپلاس با استفاده از باران موثر و زمان تاخیر و مدل H2U با استخراج پارامترهای رتبه و میانگین زمان پیمایش حوزه آبخیز اجرا شدند. سپس با تبدیل آبنمودهای واحد لحظه ای به دست آمده از مدل ها به آبنمودهای رواناب مستقیم، امکان مقایسه آنها با آبنمودهای مشاهده ای فراهم گردید. با انجام مقایسه آماری آبنمودها مشخص شد که مدل های تبدیل لاپلاس و H2U به ترتیب دارای میانگین مطلق خطای نسبی 0.36 و 0.56 هستند. بنابراین مدل تبدیل لاپلاس، آبنمودهای مشاهداتی را با دقت بیشتری نسبت به مدل H2U شبیه سازی نموده که ضریب کارایی ناش-ساتکلیف، معیار انحراف و ارزیابی ظاهری نیز این اولویت بندی را تایید می کنند.

روش توزیع تناوب سیل مشتق شده با استفاده از تئوری آبنمود واحد لحظه ای ژئومورفوکلیماتیک به عنوان مدل بارش - رواناب، توزیع توامان شدت و مدت بارش به همراه معادله نفوذ فیلیپ (برای محاسبه بارش مازاد) برای برآورد توزیع تناوب سیل در یکی از زیر حوزه های سد زاینده رود (مندرجان) به کار برده شد. این روش می تواند جایگزین مناسبی در حوزه های فاقد آمار باشد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد روش مذکور با استفاده از پارامترهای خاک در حالت عادی برآورد ضعیفی را از خود نشان می دهد، در حالی که با استفاده از پارامترهای خاک در حالت کلیماکس اقلیمی دقت خوبی را ارایه می کند. همچنین مشخص شد که برآورد سیل با این روش برای دوره بازگشت های بالا دقت مناسبی ندارد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.