دوره 13، شماره 26 - ( پاییز و زمستان 1401 1401 )
جلد 13 شماره 26 صفحات 81-69 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Heidari Chenari F, Fazloula R, Nikzad Tehrani E. (2022). Calibration and Evaluation of HEC-HMS Hydrological Model Parameters in Simulation of Single Rainfall-Runoff Events (Case Study: Tajan Watershed). jwmr. 13(26), 69-81. doi:10.52547/jwmr.13.26.69
URL: http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-1161-fa.html
URL: http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-1161-fa.html
حیدری چناری فاطمه، فضل اولی رامین، نیکزاد تهرانی اسماعیل. واسنجی و ارزیابی پارامترهای مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS در شبیه سازی وقایع منفرد بارش رواناب (مطالعه موردی: حوزه آبخیز تجن) پژوهشنامه مديريت حوزه آبخيز 1401; 13 (26) :81-69 10.52547/jwmr.13.26.69
دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری
چکیده: (1412 مشاهده)
چکیده مبسوط
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 میباشد 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 به‌طوریکه 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.
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 میباشد 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 به‌طوریکه 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.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
هيدرولوژی
دریافت: 1400/5/21 | ویرایش نهایی: 1401/11/5 | پذیرش: 1400/6/22 | انتشار: 1401/9/10
دریافت: 1400/5/21 | ویرایش نهایی: 1401/11/5 | پذیرش: 1400/6/22 | انتشار: 1401/9/10
فهرست منابع
1. Ahrens, S.R. and D.R. Maidment. 1999. Flood forecasting for the Buffalo Bayou using CRWR-PrePro and HEC-HMS (CRWR Report 99-6). Center for Research in Water Resources, 139 pp, University of Texas, Austin.
2. Alizadeh, A. 2015. Principles of applied hydrology. 40th ed., Imam Reza University, Mashhad, Iran, 942pp (In Persian).
3. Asgari, H.M. and A. Hosseinzadeh. 2008. Hydrological modeling of Shirvan dam watershed using HEC-HMS model in GIS environment. Third Water Resources Management conference, 9 pp, Tabriz, Iran (In Persian).
4. Bahmani, R., F. Radmanesh and M. Rezaei. 2011. Zard river basin flood prediction using HEC-HMS and HEC-GeoHMS hydrological models. Fourth Iran Water Resources Management conference, 8 pp, Tehran, Iran (In Persian).
5. Behyan Motlagh, S., M. Pajoohesh., A. Honarbakhsh and N. Honarbakhsh. 2017. Assessment Performance of HEC-HMS Hydrological Model for the Lumped and Semi-distributive Watershed (Case Study: Kohsukhteh Catchment). Journal of Watershed Management Research, 9(17): 39-48 (In Persian). [DOI:10.29252/jwmr.9.17.39]
6. Chang, CH. and W. Huang. 2013. Hydrological modeling of typhoon-induced extreme storm runoffs from Shihmen watershed to reservoir, Taiwan. Nat Hazards 67: 747-761. [DOI:10.1007/s11069-013-0600-7]
7. Hedayati, L. 2014. Impact of climate change on flood characteristics (Case study: Haraz river basin). M.Sc. thesis, University of Zanjan, Zanjan, 158 pp (In Persian).
8. Hejazizadeh, Z., E. Fatahi., A.R. Massah Bavani and M.H. Naserzadeh. 2012. Assessing the effects of climate change on flood hydrograph in future periods, Case study: Bakhtiari catchment. Geography, 10 (34): 5-24 (In Persian).
9. Hosseinzadeh, M.M. and S. Amini. 2016. Modeling hydrological Ghochak Roodak catchment by using HEC-HMS model. Earth knowledge research, 7(1) :31-34 (In Persian).
10. Hydrologic Engineering Center. 2013. HEC-GeoHMS Geospatial hydrologic modeling extention users manual, U.S. Army Corps of Engineers, Institute for water resources.
11. Joo, J., T. Kjeldsen, H. Kim and H. Lee. 2014. A comparison of two event-based flood models (ReFH-rainfall runoff model and HEC-HMS) at two Korean catchments. KSCE Journal of Civil Engineering, 18(1): 330-343. [DOI:10.1007/s12205-013-0348-3]
12. Kafle T.P., M.K. Hazarika, S. Karki, R.M. Shrestha, R. Sharma and L. Samarakoon. 2007. Basin scale rainfall-runoff model for flood forecasts. Proceeding of the 5th Annual Mekong flooding forum, Ho chi Minh city Vietnam, 17-18 May, 245-253.
13. Khalighi Sigaroodi, SH., A. Rafiei Sardoei, A. Azareh and M. Rostami Khalaj. 2015. Application of HEC-HMS model in prioritizing flood potential of upper watershed of Karaj dam. Iran watershed management science and engineering, 9(28): 53-56 (In Persian).
14. Karimi, M., G. Ghafari and M. Azizian. 2011. Simulation of rainoff-runoff precipitation process using HEC-HMS model, Case study of Lighvan watershed. Seventh national conference on watershed management science and engineering of Iran. 9 pp, Esfahan, Iran (In Persian).
15. Khoshravesh, M., M. Raeini, E. Nikzad-Tehrani and M. Koulaian. 2015. The impacts of urbanization and impervious surfaces on runoff of Sardaabrud basin Kalardasht using HEC-HMS rainfall-runoff model. Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 9(1): 209-220 (In Persian).
16. Mazidi, M. and S. Kooshki. 2015. Simulation of runoff precipitation and flood estimation in Khorramabad watershed whit HEC-HMS model. Geography and development, (41): 1-10 pp (In Persian).
17. Mirzaei, P. 2015. Prediction of runoff in Chalous basin by using HEC-HMS software and artificial neural network. M.Sc. thesis, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran, 148 pp (In Persian).
18. Moojerloo, F. 2018. Determination the best pattern of operation and allocation of water resources in the watershed of Tajan River under different climate change scenarios using weap model. M.Sc. thesis. Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran, 123 pp (In Persian).
19. Nourali, M., B. Ghahraman, M. Purreza Bilondi and K. Davary. 2017. Uncertainty estimation of HEC-HMS flood simulation model using Markov chain Monte Carlo algorithm. Journal of Watershed Management Research, 8(15): 235-249 (In Persian). [DOI:10.29252/jwmr.8.15.235]
20. Nourali, M. and B. Ghahreman. 2017. Assessing the impact of watershed management operation on flood hydrograph model HEC-HMS (Case Study: Watershed Gosh and Bahre), Journal of Watershed Management Research, 7(13): 60-71 (In Persian). [DOI:10.18869/acadpub.jwmr.7.13.71]
21. Rasooli, A., M. Banihashemi and R. Delirhassannia. 2008. Hydrological modeling of watershed using satellite image of the study of legshay nekarud basin. Third water resources management conference. 9 pp, Tabriz, Iran (In Persian).
22. Shaabani Bazneshin, A., A. Emadi and R. Fazloula. 2014. Investigation the flooding potential of basins and determination flood producing areas (Case study: Neka basin). Journal of Watershed Management Research, 14(7): 20-28 (In Persian). [DOI:10.29252/jwmr.7.14.28]
23. Saghafian, B. and H. Farazjoo. 2007. Determination of flood source areas and flooding priorization of hydrologic units in Golestan dam watershed. Iranian journal of watershed management science and engineering, 1: 1-11 (In Persian).
24. Sarangi D., D.K. Singh and A.K. Singh 2008. Evaluation of curve number and geomorphology-based models for surface runoff predication from ungauged watersheds. Water Technology Centre, Indian Agricultural Research Institute, New Delhi 110 012, India, Current science, 94(12): 1620-1627.
25. Taluri, A. 1996. Hydrological models in simple language. 1st ed., Forest and Rangeland Research Institute, Tehran, Iran, 100 pp (In Persian).
26. Teimori Moghadam. A., Gh. Rahnama and M. Ahmadian. 2009. Calibration hydrologic model of HEC-HMS in rainfall-runoff simulation of Mahidasht watershed. The national conference on water crisis management. 11 pp, Marvdasht, Iran (In Persian).
27. Yong, Z., C. Yanpeng, J. Peng and J. Hoogkee 2012. Development of a web-based decision support system for supporting integrated water resources management in Daegu city, South Korea. Expert Systems with Applications, 39: 10091-10102. [DOI:10.1016/j.eswa.2012.02.065]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
