واسنجی و ارزیابی پارامترهای مدل هیدرولوژیکی hec-hms در شبیه سازی وقایع منفرد بارش رواناب (مطالعه موردی: حوزه آبخیز تجن)

مقدمه و هدف: سیل یکی از اصلی‌ترین بلایای طبیعی است که در سال‌های اخیر مناطق مختلف کشور را تحت تاثیر قرار داده و موجب خسارات فراوانی شده است. دانشمندان همواره روش‌های مختلفی در جهت شناخت بزرگی و زمان وقوع سیل و برآورد ارتفاع رواناب ابداع کرده‌اند. مدل‌های بارش رواناب از جمله ابزارهای کاربرد و توانمند در دستیابی به خصوصیات سیلاب می‌باشند. هدف از انجام این پژوهش، واسنجی و اعتبارسنجی مدل hec-hms و همچنین شبیه سازی سیل به‌صورت تک واقعه در حوزه آبخیز تجن بوده است.مواد و روش: در این پژوهش ابتدا متغیرهای بارش و دما وارد مدل شد، سپس مدل براساس 3 واقعه منفرد واسنجی و پارامترهای آن محاسبه شد، همچنین پارامترهای شماره منحنی (cn) و سطوح نفوذناپذیر، در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی (gis) تجزیه و تحلیل و در نهایت براساس یک واقعه منفرد دیگر، اعتبارسنجی مدل انجام شد و صحت و دقت آن برآورد گردید. هیدروگراف های ایجاد شده از سناریوهای پارامترهای مدل تنظیم یافته، با هیدروگراف مدل مشاهداتی ایستگاه کردخیل مورد مقایسه قرار گرفت.یافته‌ها: نتایج واسنجی براساس وقایع انتخابی نشان داد که داده های شبیه سازی شده با داده های مشاهده ای، همبستگی بالایی دارد (r>0.9). همچنین نتایج اعتبارسنجی با استفاده از آزمون ضریب همبستگی و t استیودنت نشان داد که ضریب همبستگی دبی مشاهداتی و شبیه سازی برابر 0/9 می باشد که معنی‌داری قابل ملاحظه‌ای را نشان می دهند. آنالیز حساسیت مدل به‌منظور تعیین مقدار دقیق یک پارامتر حساس به ازای تغییرات افزایش و کاهش 20 درصدی پارامترها انجام شد. نتایج آنالیز حساسیت مدل نشان داد پارامتر شماره منحنی و مقدار تلفات اولیه دارای حساسیت بالایی می‌باشند به‌طوری که در بازه 20- تا 20+ درصد تغییر پارامتر شماره منحنی و تلفات اولیه به‌ترتیب، مقدار حساسیت مدل از 2/33- تا 7/15 و از 0/79 تا 0/73- تغییر می‌کند. از سوی دیگر نتایج شبیه‌سازی مدل نشان داد که بهترین تابع هدف برای برآورد دبی اوج سیلاب درصد خطای دبی اوج (percent error peak) می‌باشد که مدل با اختلاف 0/8 درصد دبی اوج را در ایستگاه کردخیل پیش‌بینی نمود. همچنین تابع هدف درصد خطای حجم جریان percent error volume)) به‌عنوان بهترین برآورد‌کننده حجم سیلاب با اختلاف صفر، تعیین شد.نتیجه‎‎ گیری: به‌طور کلی نتایج نشان داد که به‌کارگیری سیستم مدل هیدرولوژیکی به‌همراه سیستم اطلاعات جغرافیایی، برای تبدیل بارش به رواناب، شبیه‌سازی سیلاب و پیش‌بینی دبی اوج و حجم سیلاب بسیار کارآمد است و نتایج به‌دست آمده قابل استناد می‌باشند. بنابراین می‌توان از مدل‌های نهایی در مدیریت حوزه‌های آبخیز استفاده نمود.

calibration and evaluation of hec-hms hydrological model parameters in simulation of single rainfall-runoff events (case study: tajan watershed)

introduction and objective: flood is one of the main natural disasters that has affected different regions of the country in recent years and caused a lot of damage. scientists have always invented different methods to know the magnitude and time of flood and to estimate the height of runoff. rainfall-runoff models are among the useful and powerful tools in achieving flood characteristics. the purpose of this research is to calibrate and validate the hec-hms model as well as to simulate floods as a single event in tajan basin.material and methods: in this study, firstly the variables of precipitation and temperature were entered into the model, then the model was calibrated based on 3 single events and its parameters were calculated. also, the parameters of curve number (cn) and impermeable surfaces were analyzed in geographic information system (gis) environment and finally based on another single event the model was validated and its accuracy was estimated. the hydrographs generated from the scenarios of the adjusted model parameters were compared with the observed hydrographs of kordkheil station.results: calibration results showed that the simulated data has a high correlation with the observed data (r>0.9). also, the validation results using the correlation coefficient test and student’s t test showed that the correlation coefficient of the observation and simulation discharge is equal to 0.9, which shows an acceptable significance. sensitivity analysis of the model was performed to determine the exact value of a sensitive parameter in exchange for changes of increase and decrease of parameters by 20%. the results of the sensitivity analysis of the model showed that the parameter of the curve number and the amount of initial losses are highly sensitive, so that in the range of -20 to +20% change of the parameter of the curve number and the initial losses, respectively, the sensitivity of the model varied from -2.33 to 7.15 and from 0.79 to -0.73. on the other hand, the model simulation results showed that the best objective function for estimating flood peak flow is percent error peak, which the model predicted with a difference of 0.8% peak flow at kordkheil station. also, the objective function of the percent error volume as the best estimator for estimated the flood volume with a difference of 0.conclusion: in general, the results of the study showed that the use of the hydrological model system using the geographic information system, rainfall–runoff modelling, flood simulation and predict the peak flow and flood volume, was very efficient and the obtained results are citable. therefore, the tested models can be used in watershed management.