رونديابي هيدروليكي سيلاب به روش موج ديناميك و مقايسه با رونديابي هيدرولوژيكي ماسكينگام خطي و غيرخطي (مطالعه مورد : ليقوان چاي)

Hydraulic Flood Routing Using Dynamic Wave Method and Comparison with Linear and Nonlinear Hydrologic Muskingum Routing Method

رونديابي جريان يك روش رياضي براي پيش بيني تغييرات حجم، سرعت و شكل يك موج سيل در يك كانال به صورت تابعي از زمان مي باشد كه اهميت زيادي در مهندسي رودخانه، كنترل و كاهش خطرات سيل، حفاظت رودخانه، مدل سازي جريان در مخازن و سرريزها دارد. حل مسيله رونديابي سيلاب بسته به شرايط و اطلاعات موجود از رودخانه مي تواند به روش هاي هيدروليكي و هيدرولوژيكي انجام پذيرد. در تحقيق حاضر رونديابي هيدروليكي با استفاده از روش تفاضلات محدود 4 نقطه اي ماسكينگام بر مبناي معادله موج ديناميك سنت- ونانت انجام پذيرفت. بعلاوه، روش هاي هيدرولوژيكي ماسكينگام به صورت مدل هاي خطي و غيرخطي به منظور مقايسه بكار گرفته شد كه در آن براي تخيمن پارامترهاي مدل ماسكينگام از روش كمترين مربعات خطاها استفاده شد. در مسير مهران رود بين ايستگاه هاي هيدرومتري ليقوان و هروي با استفاده از هيدروگرافهاي ورودي بالادست (ايستگاه ليقوان) و هيدرگرافهاي خروجي پايين دست (ايستگاه هروي) سه رويداد سيل براي رونديابي سيلاب انتخاب گرديد. در رونديابي هيدروليكي با استفاده از هيدروگراف ورودي و مشخصات هيدروليكي مسير، هيدروگراف خروجي بدست آمد. مشخصات هيدروليكي بكار گرفته شده در اين روش شامل شيب طولي، شيب ديواره هاي جانبي، عرض كف و طول مسير مي باشد. در رونديابي هيدرولوژيكي يكي از هيدروگرافهاي سيلاب ورودي به انضمام هيدروگراف سيلاب خروجي مربوطه جهت محاسبه پارامترهاي مدل هاي خطي و غيرخطي ماسكينگام بكارگرفته شد. سپس پارامترهاي نتيجه شده براي ارزيابي برازش نكويي مدل ها با بكارگيري دو رويداد ديگر سيلاب ورودي و خروجي مورد استفاده قرار گرفتند. نتايج نشان داد كه هيدروگراف هاي خروجي بدست آمده از رونديابي هيدروليكي به روش موج ديناميك (روش تفاضلات محدود 4 نقطه اي ماسكينگام) سازگاري و تطبيق بيشتري با هيدروگراف خروجي مشاهداتي در مقايسه با روش هاي هيدرولوژيكي ماسكينگام دارند. همچنين كارايي ضعيف مدل خطي در مقايسه با مدل هاي غيرخطي ماسكينگام مشاهده گرديد.

Flow routing is a mathematical procedure for predicting the changing magnitude, speed, and shape of a flood wave in a channel as a function of time which is of great importance in river engineering, flood control and hazard reduction, river conservation, modeling of flow in weirs and reservoirs. The solution of flood routing can be carried out using hydrologic or hydraulic procedure depending on conditions and existing information. In this research, hydraulic routing has been carried out using 4-point finite difference of Muskingum method based on St Venant dynamic wave equations. Furthermore, Muskingum linear and nonlinear hydrological approaches were applied for the purpose of comparing the results of methods and the parameters of Muskingum models have been estimated using least square errors procedure. A reach of Mehranrood from Lighvan to Hervi hydrometer stations with upstream input hydrographs (Lighvan station) and downstream output hydrographs (Hervi station) of 3 case occurred floods for flood routing were selected. In hydraulic routing procedure, output hydrograph has been obtained using input hydrograph and hydraulic characteristics of reach. Hydraulic characteristics used in this method are cloud length slope, side slope, bottom width and length in of 54 metric average reaches. In hydrologic routing procedure, one of the input flood hydrograph associated with related output one were used for estimation of linear and nonlinear Muskingum models parameters. The resulted parameters then were used to evaluate the goodness of fit of models by application of the two other input and output flood hydrographs. Results showed that hydraulic flood routing using dynamic wave method (4-point finite difference of Muskingum method) was more compatible to the observed output hydrograph than Muskingum hydrological methods. The weak efficiency of linear Muskingum model was also observed in compare with nonlinear one.