توسعه يك مدل مفهومي بارش- رواناب به منظور شبيه سازي رواناب سريع و آهسته(مطالعه موردي: حوضه ناورود)

Development of Conceptual Rainfall- Runoff Model for Quick and Slow Runoff Simulation (Case Study: Navrood Basin, Iran)

اگرچه مدل هاي متعددي براي بارش-رواناب توسط هيدرولوژيست ها توسعه داده شده اند، با اين وجود روش-هاي هيدروگراف واحد در بسياري از حوضه ها كه در آنجا داده هاي هيدرولوژيكي ثبت شده كافي جهت استفاده مدل-هاي توزيعي بارش-رواناب وجود ندارد هنوز يك ابزار مفيد براي تخمين سيلاب مي باشد. هدف از مقاله حاضر استخراج توابع پاسخ پالس واحد رواناب سريع و آهسته جريان آبراهه اي به روش تحليلي با استفاده از يك مدل مفهومي شامل سه مخزن سري و يك مخزن هيبريدي موازي مي باشد. وابستگي داخلي بين مخزن ها با استفاده از روابط نمايي از پارامترهاي مدل كه منعكس كننده خصوصيات فيزيوگرافيكي حوضه مي باشد نشان داده شده است. پارامترهاي مدل با استفاده از روش بهينه سازي نلدر-ميد براي منطقه مورد مطالعه تعيين گرديد. كارايي و اعتبار مدل مفهومي توسعه يافته با استفاده از پارامترهاي بهينه استخراج شده، براي رويدادهاي مختلف مشاهداتي با استفاده از معيار هايي آماري نظير ناش-ساتكليف، ميانگين خطاي مطلق نسبي براي مقادير دبي، دبي اوج و ارتفاع رواناب مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه مدل توسعه داده شده از توانايي خوبي در پيش بيني فرايند بارش-رواناب بدون نياز به تعريف بارش مازاد و با لحاظ كردن شرايط رطوبتي خاك قبل از رگبار برخوردار مي باشد.

Although many kinds of rainfall-runoff models have been developed by hydrologists, the unit hydrograph methods are still gainful tool for flood estimation in many basins where recorded hydrological data are not sufficient to support distributed rainfall- runoff models. The aim of this paper is to derive the analytical unit pulse response functions of quick and slow runoff of stream flow using a conceptual model containing three serial tanks as well as a parallel hybrid tank. The interrelation of the tanks can be shown using exponentially structured models which their parameters reflect the physiographical characteristics of the basin. Parameters of the model were estimated using Nelder–Mead optimization method. Efficiency and validity of the developed conceptual model were evaluated for various observed events using statistical criteria such as Nash-Sutcliffe, mean relative absolute error for discharge, peak flow and runoff depth. Results showed that the developed model had good capability in predicting rainfall- runoff process considering soil moisture conditions before rainfall occurrence without the need for definition of excess rainfall.