استخراج هيدروگراف واحد لحظه اي (IUH) با استفاده از تيوري آنتروپي شانون

Derivation of Instantaneous Unit Hydrograph (IUH) using the Shannon Entropy Theory

هيدروگراف واحد لحظه اي يا (IUH) هيدروگرافي است كه در محاسبه هيدروگراف رواناب سطحي حوزه هاي آبخيز مورد استفاده قرار گرفته و اخيرا علاوه بر روش هاي مرسوم، تيوري آنتروپي شانون جهت محاسبه آن مورد توجه قرار گرفته است. اگر آنتروپي معياري از ميزان آشفتگي يك سيستم تعريف شود، آنگاه شاخص آنتروپي احتمال وقوع يك رخداد را بيان خواهد نمود. در اين تيوري با تعريف زمان هاي پيمايش حوزه آبخيز به عنوان متغير تصادفي و ماكزيمم نمودن رابطه آنتروپي بر اساس اين پارامتر و همچنين لحاظ نمودن قيودها، ميزان حداقل اريب تابع توزيع احتمالاتي و پارامترهاي IUH حاصل گرديده و نهايتا معادله كاربردي IUH بدست مي آيد. در اين مطالعه شش رويداد از حوزه معرف آبخيز ليقوان واقع در شمال غرب كشور مورد بررسي قرار گرفته است. پس از محاسبه زمان پيمايش و تعيين پارامترهايIUH بر اساس تيوري آنتروپي، معادله (IUH) كاربردي استخراج و نهايتاً هيدروگراف رواناب مستقيم محاسبه گرديد. جهت بررسي بيشتر نيز از روش هيدروگراف واحد ناش جهت برآورد IUHو هيدروگراف رواناب مستقيم استفاده شد. نتايج گوياي عملكرد قابل قبول روش آنتروپي با ميانگين خطاي اوج 35/17 درصد، متوسط ضريب همبستگي 828/0، شاخص آنتروپي 47/2 نات و ضريب نش- ساتكليف 742/0 مي باشد.

Instantaneous unit hydrograph (IUH) is a hydrograph that has used for calculation of direct runoff hydrograph in watersheds and recent addition to formal methods, Shannon entropy theory consider for calculation of direct runoff hydrograph. If the system disorderly is measured in terms of entropy then the probability distribution of the events, provides in terms of entropy. In this theory, defined travel time as a random variable, the maximizing the entropy on based this parameter and also specifies constraints, the least-biased probability density function, determining parameters of the IUH and finally obtaining applicable IUH equation. In this study, six events of Lighvan watershed has been studied that located in Northwest Iran. After calculating travel time and determining parameters on based entropy, derivation applicable IUH equation and calculated direct runoff hydrograph. For estimated and more evaluated IUH and direct runoff hydrograph has used Gamma distribution that result showed good accuracy of the entropy theory. The results indicate acceptable performance of the entropy model shows the highest CC (CC = 0.828), mean error of peak (17.35%), entropy index (2.47 knot) and nash-sutcliff value (NS=0.742) in verification events.