دوره 16، شماره 1 - ( بهار و تابستان 1404 )                   جلد 16 شماره 1 صفحات 70-59 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Mehrpourbernety F, Fazloula R, Emadi A, Javaheri N, Gholami Sefidkouh M A. (2026). Flood Forecasting of the Tajan Watershed Using the Output of the Numerical Weather Prediction Model (GFS) and the HEC-HMS Hydrological Model. J Watershed Manage Res. 16(1), 59-70. doi:10.61186/jwmr.2024.1279
URL: http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-1279-fa.html
مهرپور برنتی فاطمه، فضل اولی رامین، عمادی علیرضا، جواهری نصرالله، غلامی سفیدکوهی محمدعلی. شبیه ‌سازی سیلاب حوزه آبخیز‌ تجن با استفاده از مدل پیش‌ بینی وضع هوا (GFS) و مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS پ‍‍ژوهشنامه مديريت حوزه آبخيز 1404; 16 (1) :70-59 10.61186/jwmr.2024.1279

URL: http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-1279-fa.html


1- گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران
2- رییس هیئت مدیره شرکت مهندسی مشاور آب و عمران پردیسان، تهران، ایران
چکیده:   (846 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: سیل بهدلایل متعددی از جمله شدت بارندگی، تخریب پوشش گیاهی و تجاوز به حریم رودخانه‏ ها ایجاد می ‏شود. قدرت زیاد سیل‏ ها به ساختمان‌ها، پل‏ ها و سازه ‏های موجود آسیب وارد می‏ کند و ظرفیت بستر رودخانه را کاهش می‏ دهد. همچنین حجم بیش از حد آب، خسارات جانی، مالی و تخریب زیستگاه‏ های جانوران را نیز در پی دارد. برای مقابله با سیل و خسارات ناشی از آن، اقدامات سازه‏ای مانند احداث سد و اقدامات غیر سازه ‏ای مانند افزایش پوشش گیاهی، پیش‏ بینی و سیستم‏ های هشدار سیل انجام می ‏شود. پیش ‏بینی سیل، فرآیند برآورد زمان و مکان وقوع سیل و میزان حجم آب است و به‏ عنوان ابزاری کارآمد و کم ‏هزینه برای مدیریت سیلاب و کاهش خسارات ناشی از آن است که در سال ‏های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. مدل‏ سازی بارش رواناب از جمله اقدامات جهت مدیریت سیلاب است. جهت شناخت ارتباط بین پارامتر بارش و رواناب و همچنین تعیین مقدار دبی اوج و زمان رسیدن به دبی اوج، شبیه ‏سازی از طریق مدل‏ های هیدرولوژیکی انجام می ‏شود. یکی از نرم ‏افزارهای هیدرولوژیکی در این زمینه، نرم ‏افزار HEC-HMS است. با استفاده از سه مؤلفه مدل حوضه، مدل هواشناسی و مشخصه‏ های کنترل، میزان تلفات، رواناب، جریان پایه و روندیابی با روش ‏های موجود محاسبه می‏ شود و در نهایت عملیات واسنجی جهت کاهش اختلاف هیدروگراف‏ های مشاهداتی و شبیه‏ سازی شده انجام می ‏گردد. بارش از مهم‏ترین پارامترهای ورودی جهت شبیهسازی سیلاب است. بنابراین، برآورد صحیح میزان آن امری ضروری و مهم تلقی می‏ گردد. با توجه به تعداد ایستگاه‏ های باران‏ سنجی و عدم وجود ایستگاه‏ های کافی در سطح کشور بهخصوص مناطق کوهستانی، استفاده از اطلاعات مدل عددی هواشناسی و داده‏ های بارش ماهواره ‏ای در پیش ‏بینی سیل نقش مهمی دارد. مدل‏ های عددی هواشناسی با کمک مدل‏ های ریاضی، وضعیت آب و هوا را پیش ‏بینی می ‏کنند. پیش‏ بینی ‏ها به سه دسته کوتاه ‏مدت، میان‏ مدت و بلندمدت و مدل‏ های منطقه ‏ای و جهانی تقسیم می ‏شوند. یکی از این مدل‏ ها، مدل عددی هواشناسی GFS می باشد که داده ‏هایی مانند دما، باد و بارش را پیش ‏بینی و ارائه می‏ کند. بارندگی‏ های شدید، تخریب جنگل ‏ها، برداشت شن و ماسه و ساختمان‏ سازی در پهنه ‏های سیلابی از جمله دلایل وقوع سیل در مازندران و به ‏خصوص رودخانه تجن در سال‏ های اخیر هستند. هدف اصلی این پژوهش، برآورد مقدار دبی اوج سیل با شبیه‏ سازی وقایع سیلابی و ارزیابی نتایج حاصل از آن با استفاده از اطلاعات بارش مدل عددی هواشناسی GFS در حوضه رودخانه تجن واقع در شهر ساری در استان مازندران بوده است.
مواد و روشها: در این پژوهش، داده ‏های مورد نیاز ایستگاه ‏های هیدرومتری حوزه‏ آبخیز تجن شامل اندازه‏ گیری ‏های‏ ساعتی سیلاب‏ های ثبتشده و همچنین اطلاعات مورد نیاز ایستگاه‏ های تبخیرسنجی و باران‏ سنجی در این حوضه شامل بارندگی حوزه آبخیز تجن از طریق شرکت آب منطقه ‏ای مازندران برای دوره 10 ساله 1400-1390 اخذ گردید. همچنین، اطلاعات بارش از طریق خروجی مدل عددی هواشناسی GFS نیز در دوره مذکور از سایت https://openweathermap.org دریافت شد. با استفاده از لایه ‏های کاربری اراضی و گروه هیدرولوژیک خاک در نرم ‏افزار ArcGIS، شماره‏ منحنی هر زیرحوضه تعیین و خصوصیات فیزیوگرافی حوزه آبخیز تجن با استفاده از الحاقیه HEC-GeoHMS استخراج گردید. با توجه به خصوصیات فیزیوگرافی زیرحوضه‏ ها، اطلاعات مربوط به بارش ایستگاه ‏های حوزه آبخیز تجن و دبی سیلاب اخذ شده از شرکت آب منطقه‏ ای مازندران، شبیه ‏سازی چهار واقعه سیل 1390/07/12، 1390/09/20، 1390/08/23 و 1396/09/10 در نرم ‏افزار HEC-HMS انجام شد. از روش شماره منحنی سازمان حفاظت خاک آمریکا برای محاسبه تلفات، جهت محاسبه رواناب از روش هیدروگراف واحد SCS و روندیابی از روش روندیابی تأخیر مورد استفاده قرار گرفت. سپس برای تعیین میزان حساسیت پارامترهای شماره منحنی، زمان تأخیر و تلفات اولیه آنالیز حساسیت انجام شد. در فرآیند واسنجی، جهت تعیین مقادیر بهینه پارامترها از نه تابع هدف موجود در نرم ‏افزار HEC-HMS شامل میانگین قدر مطلق باقیمانده‏ ها، میانگین مربع باقیمانده‏ ها، انحراف معیار وزنی دبی اوج، توان متغیر وزنی دبی اوج، درصد خطای دبی اوج، مجذور میانگین مربعات خطا، مجموع قدر مطلق باقیمانده‏ ها، مجموع مربع باقیمانده ‏ها و انحراف معیار وزنی زمان اوج استفاده گردید. در گام بعد، صحت‏ سنجی (رویداد 1396/09/10) با استفاده از مقادیر بهینه‏ پارامترها انجام شد و در نهایت پس از واسنجی و صحت‏ سنجی نرم ‏افزار HEC-HMS، وقایع سیلابی مورد نظر با استفاده از داده‏ های مدل عددی هواشناسی GFS، شبیه ‏سازی شدند.
یافتهها: نتایج، همبستگی بالای میان هیدروگراف ‏های مشاهده ‏ای و واسنجی شده را در سطح معنی‏ داری 95 درصد (0/9 <r ) نشان دادند. همچنین، بهترین تابع هدف، توان متغیر وزنی دبی اوج بود. نتایج حاصل از آنالیز حساسیت نشان داد که دبی اوج نسبت به تغییرات پارامترهای تلفات اولیه و شماره‏ منحنی حساسیت بیشتری داشت. برای تأیید صحت نتایج به ‏دست آمده در فرآیند واسنجی، صحت ‏سنجی انجام شد. نتایج حاکی از آن است که میان میانگین ‏های دو گروه دبی‏ های مشاهده شده و واسنجی شده تفاوت معنی‏ داری وجود نداشت (0/213 =P-value ). همچنین، نتایج شبیه‏ سازی با استفاده از مدل عددی هواشناسی نشان دادند که میان هیدروگراف‏ های مشاهدهشده و شبیه سازی شده توسط داده‏ های مدل عددی هواشناسی تفاوت معنی‏ داری (در سطح معنی‏ داری 95 درصد) وجود نداشت.
نتیجهگیری: مطابق با نتایج به‏ دست آمده، با استفاده از داده ‏های بارش مدل عددی هواشناسی GFS و نرم ‏افزار بارش رواناب HEC-HMS می ‏توان شبیه‏ سازی سیلاب را با نتایج قابل قبولی در پیش ‏بینی دبی اوج سیل انجام داد.

 
متن کامل [PDF 2008 kb]   (12 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: هيدرولوژی
دریافت: 1403/2/26 | پذیرش: 1403/7/5

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به (پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز (علمی-پژوهشی می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2025 CC BY-NC 4.0 | Journal of Watershed Management Research

Designed & Developed by : Yektaweb