روندیابی جریان سطحی با استفاد ه از روش‌های موج سینماتیک و زمان- مساحت در حوزه آبخیز بالادست سد بوستان استان گلستان

این پژوهش دو روش روندیابی جریان سطحی موج سینماتیک و زمانمساحت در حوزه آبخیز بالادست سد بوستان را مورد بررسی قرار داده است. در ابتدا ضمن بررسی ویژگی ها و شرایط استفاده از این روش ها و بیان خصوصیات هیدرولیکی و هیدرولوژیکی جریان رواناب در سطح حوزه آبخیز تمر، اقدام به نوشتن الگوریتم و کدنویسی روش های موج سینماتیک و مدت مساحت گردید. و هیدروگراف جریان در خروجی حوزه آبخیز برآورد شد. پس از ارزیابی نتایج مدل در دوره واسنجی و اعتبارسنجی، مقادیر ناش ساتکلیف به ترتیب برای روش موج سینماتیک 0.882 و 0.745 و برای روش زمان مساحت 0.903 و 0.748 به دست آمد. نتایج نشان داد که اختلاف فاز زمانی میان هیدروگراف های شبیه سازی شده و مشاهداتی خصوصا در زمان تا اوج وجود دارد. یکی از دلایل عدم انطباق کامل را می توان به کمبود تعداد ایستگاه های بارانسنجی حوزه آبخیز و عدم امکان تهیه نقشه مناسب توزیع بارندگی برای حوزه آبخیز دانست. با توجه به نقشه زون بندی بارش که با روش نزدیکترین فاصله در محیط سیستم اصلاعات جغرافیایی به دست آمد، دو پهنه بارندگی مشخص گردید و میزان بارندگی در هر پهنه یکنواخت در نظر گرفته شده اما اختلاف بارندگی در دو پهنه نسبتا زیاد بود که یکی از مهم ترین عوامل بروز خطا در شبیه سازی زمان وقوع هیدروگراف می توان قلمداد کرد. به طورکلی با توجه به فرضیات و محدودیت های مدل ها، روش های مذکور جهت شبیه سازی هیدروگراف جریان خروجی مناسب می باشند. از جمله محدودیت های روش موج سینماتیک فرض برابری شیب سطح آب با شیب بستر است که کاربرد آن را برای حوزه های آبخیز کوچک و دامنه های شیب دار محدود می کند. همچنین در روش زمان مساحت توزیعی اثر ذخیره ای برای هر پیکسل در نظر گرفته می شود که بسیار ناچیز و قابل صرف نظر است در حالی که اثر ذخیره ای کل حوزه بسته به تراکم شبکه آبراهه ها و شکل حوزه می تواند چشم گیر باشد.

Surface Flow Routing using Kinematic Wave and Time – Area Methods for Upstream Watershed of the Bustan Dam in Golestan Province, Iran

This study aims to evaluate two methods of surface water routing including kinematic wave and timearea in upstream of the Bustan dam. To this end, first considering the features and application prerequisites of both methods and describing the hydraulic and hydrologic conditions within the Tamer watershed, algorithms and scripts of kinematic wave and timearea methods were developed. Then the scripts were run to simulate flow hydrograph at outlet of the watershed. The results of performance evaluation showed that NashSutcliffe coefficient for kinematic wave method is 0.882 and 0.745, respectively for the calibration and validation data sets, while for the time ndash; area method it is 0.903 and 0.748, respectively. These results showed a difference in timing of simulated and observed hydrographs especially in time to peak of hydrographs. One of the reasons for this noncompliance in hydrograph timing can be attributed to the lack of enough rain gauge stations across the watershed and errors associated with spatial distribution of rainfall on rain input maps. According to rainfall zoning map using GIS, two rainfall polygons were specified across the watershed and rainfall in each polygon was considered as uniform, but there might be a significant difference in rainfall pattern within each polygons which can be a main source of errors in timing of simulated hydrographs. In general, according to the assumptions and limitations of both models and also likely errors in rain input maps of events, performance of these surface runoff routing methods are considered suitable for simulation of outflow hydrographs. A main limitation of kinematic wave is assumption that the hydraulic gradient is equal to the bed slope which limits its application only for small watersheds with higher slopes. In the distributed timearea method, the storage effect of pixels is very small and negligible, whereas the storage effects of whole watershed is remarkably high depending on drainage density and watershed shape factor.