تخمین طول منطقه اشباع و زمان پیمایش زیر سطحی دامنه ها بر اساس سه شبیه اشباع پذیری دامنه های مرکب

دامنه های حوزه های آبخیز در طبیعت دارای هندسه مرکب هستند. شکل پلان (همگرایی، واگرایی و موازی) و میزان انحنای دامنه(مقعر، صاف و محدب)، نه شکل مختلف دامنه های مرکب را تشکیل می دهند. جهت بررسی میزان رواناب سطحی و زیر سطحی دامنه ها، طبق مکانیسم دانی بلاک نیازمند جداسازی منطقه اشباع از منطقه غیر اشباع می باشد. زمان پیمایش جریان زیر سطحی و سطحی دامنه ها یک پارامتر کلیدی در تخمین رواناب دامنه هادر بسیاری از مدل های بارندگیرواناب مانند مدل های هیدروگراف واحد لحظه ای می باشند. در این تحقیق یک مدل جدید به نام گاما با هندسه و معادلات ساده تر به کار گرفته شد. در این مدل معادلاتی تحلیلی جهت محاسبه طول منطقه اشباع(szl) و زمان پیمایش دامنه های مرکب(stt) ارایه شد. نتایج مدل اشباع پذیری و زمان پیمایش مدل پیشنهادی گاما با مدل زیگما و w که در تحقیقات گذشته ارایه شده بود مورد مقایسه قرار گرفت. برای ارزیابی دو مدل گاما و زیگما، مدل w به عنوان مبنا قرار گرفت و از دو معیار ریشه میانگین مربع خطاها(rmse) و ضریب کارایی ناش(ce) استفاده گردید. متوسط مقدار rmse برای تخمین szl طبق مدل گاما و زیگما به ترتیب 0.84و 0.82 متر می باشند. متوسط مقادیر ce برای محاسبه پارامتر stt برای مدل گاما و زیگما به ترتیب 0.79 و 0.72 است که ارزیابی از نوع خوب می باشد. مدل گاما نتایج بسیار نزدیکی به مدل زیگما دارد ولی برای دامنه های واگرا صاف و محدب پیشنهاد نمی گردد.

Prediction of saturated zone length and subsurface travel time of hillslopes based on three saturation models of complex hillslopes

Hillslopes of natural catchments have a complex geometry. In complex hillslopes, the plan shape (convergence, parallelity and the amount of profile curvature (concave, straight and convex) create nine different shapes of complex hillslopes. To examine the amount of surface and subsurface runoff of hillslopes based on DunneBlack mechanism, the saturated and unsaturated zones of hillslopes must be first separated. Travel time of surface and subsurface flow is a key parameter in runoff prediction of most rainfallrunoff models like timedependent hydrograph models. In this research, a new simple saturation model, called Gamma, was employed with simpler geometry and equations. In this model, analytical equations were introduced to calculate saturation zone length (SZL) and subsurface travel time (STT). Results of Gamma saturation model and travel time of the proposed model were compared with other complex saturation models like W model and Sigma model by using two criteria of root mean square error (RMSE) and Nash efficiency factor (CE). The mean of RMSE for SZL prediction according to Gamma and Sigma models are 0.84 and 0.82 respectively. The mean CE for STT prediction according to Gamma and Sigma models are 0.79 and 0.72 respectively that were evaluated well. The main goal of this study is the examination of the efficiency of three models in estimation of saturated zone length and subsurface travel time. According to the results, Gamma model results were very close to those of Sigma model but for the straight divergent and convex divergent hillslopes, the Gamma model is not recommended.