شبيه سازي وقايع بارش- رواناب با اعمال دياگرام هاي اختلاف فاز و تصحيح مؤلفه هاي بارش مؤثر

تبديل بارش به رواناب در حوضه­ هاي آبخيز شامل روابط غير­خطي پبچيده حاصل از تعامل مجموعه ­اي از فرآيندهاي هيدرولوژيكي مختلف مي­ باشند. در مطالعه حاضر، بدون اتكاء به ساختاري از پيش تعيين شده، رابطه بين ورودي و خروجي سيستم صرفاً بر اساس طبيعت اطلاعات ثبت شده استخراج گرديد. همچنين اختلاف فاز اتفاق افتاده بين سيگنال­هاي بارش و رواناب با استفاده از آناليز موجك متقاطع محاسبه شد. سپس دياگرام اختلاف فاز در مقياس­ه اي مورد مطالعه براي وقايع منفرد و مركب حوضه آبخيز ليقوان ترسيم گرديد. با اعمال اين فازها در موقعيت زماني سيگنال­هاي بارش، كليه خطاهاي ناشي از در نظر گرفتن حد متوسط براي تلفات حوضه به حداقل ممكن رسيد، كه در اين تحقيق تحت عنوان موقعيت زماني مينيمم خطا معرفي گرديد (METP). همچنين پيش­بيني دبي خروجي از حوضه توسط مدل فيلتر كالمن و بهينه­ سازي فضاي حالت حاكم بر حوضه آبخيز ليقوان با استفاده از وقايع مرحله واسنجي انجام گرفت. با اعمال اين اختلاف فازها در مؤلفه­ هاي بارش مؤثر، خطاي ناشي از در نظر گرفتن متوسط تلفات نفوذ و شاخص φ به حداقل ممكن كاهش يافت. همچنين با كاربرد روش بهينه­ سازي برنامه ريزي خطي، هيدروگراف واحد حوضه آبخيز ليقوان به­ عنوان مدل اندازه ­گيري فيلتر كالمن استفاده گرديد. نتايج نشان داد با اعمال اختلاف فازهاي اتفاق افتاده بين سيگنال­ هاي بارش و رواناب و تلفيق آن با روش فيلتر كالمن و برنامه ­ريزي خطي (KF- LP-CW) به­ طور متوسط ضريب نش- ساتكليف اصلاح شده 94/0 در هر دو مرحله واسنجي و صحت ­سنجي حاصل شد. اين مقادير نسبت به حالتي كه اختلاف فاز اعمال نگرديد (روش KF-LP) برابر 63/0 و 68/0 در مراحل واسنجي و صحت­ سنجي حاصل گرديد. بنابراين در اين مطالعه بهبود قابل توجهي با اعمال اختلاف فازها در مؤلفه­ هاي بارش مؤثر مشاهد شد.

The conversion of rainfall to runoff in basins includes nonlinear relations between the complex interactions of various hydrological processes. In this study, without considering the predetermined structure, relationship between input and output system was derived individually from the nature of the data recorded. Also, the phase difference occurred between rainfall and runoff signals using cross-wavelet transform analysis. Then, phase difference diagram was plotted for the single and compound events of Lighvan basin. By applying these phases at the time of the rainfall signals, all errors resulting from considering average losses in basin were minimized that in this study was introduced as "minimum error time position"(METP). Also, discharge forecasting for basin was carried out by Kalman filter model and optimization in Lighvan basin state space, using calibration step events. By applying this phase difference to effective rainfall components, the error resulting from the considering of average infiltration losses and φ index decrease to the minimum. Also, using the linear programming optimization method, the unit hydrograph for Lighvan basin was used as Kalman filter measurement model. The results showed that by applying the phases difference between rainfall and runoff signals and integration with Kalman filtering and linear programming (KF-LP-CW), the corrected Nash-Sutcliff coefficient were obtained 0.94 in both Calibration and verification steps. These values were obtained 0.63 and 0.68 in calibration and validation steps respectively, as compared to the state that phase difference was not applied (KF-LP method). Therefore, in this study, significant improvement was observed with the application of phase differences in effective precipitation components.