مطالعه عددی اثر تعداد زیرحوضه های رودخانه بر منطعف سازی ضرایب روندیابی سیلاب بر پایه روش های بی بعد، مطالعه موردی: رودخانه سفیدرود

امروزه تخمین دبی حاصل از رگبارها به خصوص در حوضه های کوچک و فاقد آمار، در میان هیدرولوژیست ها از اصلی ترین زمینه های تحقیقاتی بوده است که برآورد حجم رواناب حاصل از بارندگی و به کارگیری روش های جمع آوری و مهار آب های سطحی چه از نظر تامین آب و چه از نظر پیش گیری از وقوع سیلاب، از اهمیت زیادی برخوردار است. در این پژوهش، اثر انتخاب نوع هیدروگراف های تبدیل جریان بر مقدار خطای محاسباتی در برآورد سیلاب مرز بسته شده، با استفاده از شبیه سازی تبدیل بارش به سیلاب در یک دوره بلند آماری حدودا 20 ساله، بین بازه زمانی 23 ژانویه 2000 تا 23 سپتامبر 2021 میلادی در حوزه آبخیز آستانه-کوچصفهان با نرم افزار HEC-HMS، بررسی شد. همچنین، بررسی اهمیت ضرایب بی بعد ماسکینگام در تدوین الگوی توزیع سیل در یک شبیه ساز کامپیوتری انجام شد.

برای انجام پژوهش، از دو نوع مدل در استخراج هیدروگراف جریان استفاده شد. مدل اول با استفاده از تلفیق مجموعه کلی زیرحوضه ها تا مرحله ای که تنها پنج زیرحوضه کلی و یا چهار زیرحوضه در بالادست حوزه آبخیز منتهی به خروجی محدوده ادامه پیدا کرد، انجام شد. روند حذف زیرحوضه ها با ترکیب مساحت و دیگر پارامترهای فیزیوگرافی در محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی و با استفاده از الحاقی HEC_GeoHMS انجام شد.

تحلیل نتایج و انجام روندیابی، نشان داد که هر یک از روش های تبدیل جریانات سطحی تحت عناوین شناخته شده و پر کاربردتر، دارای محدودیت ها، ضعف ها و قوت هایی هستند که می توان آن ها را به عنوان رگرسیون های محلی نیز برای این تبدیل قلمداد کرد. روش SCS، به عنوان شناخته شده ترین روش، با توجه به محدودیت کمتر آن در مدل های با مقیاس متعارف محلی در حدود حوزه های آبخیز درجه سوم، نشان داد که خطای به دست داده شده در آن کمتر از موارد دیگر بوده است. این مقدار خطا به خودی خود قابل پیش بینی نیز بوده است. روش Clark که رویکرد سازه ای بیشتری نیز دارد، مانند روش محاسباتی اشنایدر، خطا چه در صورت کلی خود، و چه در مقادیر بیشینه، لحظه وقوع و حجم را با انحراف بیشتری نسبت به رخداد واقعی زمین در ایستگاه هیدرومتری محاسبه می کند، به خصوص که روش اشنایدر در پیش فرض خود برای حوضه های بزرگ طراحی شده است. در این مطالعه، بر خلاف روش SCS که در آن به رقم خطا به صورت تابع NASH به مقدار 0.540 و RMSE به مقدار 0.7 و همچنین، درصد انحراف با مقدار 28.01 اشاره شده، برای روش کلارک تابع NASH، RMSE و درصد انحراف به ترتیب به مقدار 0.533، 0.7 و 29.71 بوده است. همچنین، این محاسبه از نظر خطاسنجی نیز موید آن است که یکی از بهترین ملاک های مشاهده اختلاف نمی تواند RMSE باشد. در مدل جزیی تحلیل اثر روندیابی نیز، خطای 0.537 در تابع NASH بسیار به رقم محاسبه شده در مورد مشابه (مدل تجمیع شده اولیه) نزدیک است. با این حال، انجام این خطا سنجی نباید منجر به این تلقی شود که ایجاد مدل های با جزییات بیشتر نمی تواند به بهبود و یا تخریب ساختار عددی آن منجر شود. زیرا اگرچه تفاوت های خطاسنجی به شکل مشخصی قابل چشم پوشی است، اما مقدار مجموع جریان در مدل تجمیع شده برابر با 19.67 میلیون متر مکعب حاصل شده است. در حالی که همین پارامتر در مدل جزیی دارای 277655 متر مکعب اختلاف است.

در مجموع می توان بیان کرد، تفکیک دبی پایه با روش های پیشرفته نظیر WHAT لزوما نمی تواند به افزایش همبستگی بین داده های مشاهداتی در یک مدل تداومی کمک کند. از طرفی، محاسبه دبی هایی که تحت عنوان انحراف از شبکه هیدروگرافی در فرایند جریانات سیلابی خارج می شوند، شرط اساسی کاهش خطای مدل ها فارغ از نوع هیدروگراف منتخب در مدل است.