مقايسه معادلات تجربي و روش تجزيه هيدروگراف سيلاب در برآورد زمان تمركز، مطالعه موردي: حوضه آتشگاه-استان اردبيل

پارامترهاي زماني از جمله پارامترهايي هستند كه در اكثر مدل­‌هاي هيدرولوژيكي و هيدروليكي استفاده مي­‌شوند و متداول­‌ترين آن زمان تمركز است. هدف از اين پژوهش، انتخاب بهترين روش از ميان روش­‌هاي برآورد زمان تمركز در حوزه آبخيز آتشگاه در استان اردبيل است. در اين پژوهش، مقادير زمان تمركز حوضه با استفاده از 14 معادله تجربي و روش SCS در نرم­‌افزارهاي WMS و HEC-Geo-HMS صورت گرفته است. متوسط وزني شيب آبراهه اصلي و پارامتر ضريب زبري منينگ با عمليات صحرايي تهيه شد. به‌­منظور ارزيابي كارايي روش­‌ها با استفاده از آمار هيدرومتري و بارندگي، تعداد سه واقعه سيلاب كه از نظر زماني برابر با بارش­‌ها بودند، انتخاب و از روش گرافيكي، زمان تمركز براي اين سه واقعه محاسبه شد. زمان تمركز محاسبه شده و مشاهداتي (2.28 ساعت) به­‌وسيله شاخص درصد خطاي نسبي و خطاي ميانگين باقي­‌مانده مورد ارزيابي قرار گرفتند. بررسي بيشتر روابط به­‌كار گرفته در اين تحقيق نشان مي­‌دهد كه مساحت نقش بسزايي را در برآورد مناسب زمان تمركز ايفا مي­‌كند، چنان‌چه بررسي روابط هات-وي، هيدروگراف استدلالي و ين–چاو، كرپيچ و كاليفرنيا نشان مي­‌دهد كه اين روش­‌ها جهت محاسبه زمان تمركز، پارامتر مساحت را به­‌كار نمي­‌گيرند. به­‌همين دليل مقدار برآورد آن­‌ها با مقدار مشاهداتي تفاوت قابل ملاحظه­‌اي دارد، اما در مقابل روابط پاسيني و كرباي با لحاظ كردن تاثير پارامتر مساحت، برآورد نزديك‌­تري را به مقدار مشاهداتي ارايه داده است. نتايج نشان داد كه به‌كارگيري تعداد پارامترهاي بيشتر، نتايج مطلوب­تري را به همراه دارد. چنانچه در رابطه SCS جهت محاسبه زمان تمركز حوضه، علاوه بر پارامترهاي طول و شيب آبراهه اصلي، پارامتر تلفات كل، نوع كاربري اراضي، عمليات اصلاحي، وضعيت هيدرولوژيكي و همچنين، گروه هيدرولوژيكي خاك مورد استفاده قرار مي‌­گيرد. در محاسبه مقدار زمان تمركز با استفاده از روش SCS از مدل­‌هاي WMS و همچنين، ابزار HEC-Geo-HMS، با توجه به اين‌­كه مدل­‌هاي مذكور از داده­‌هاي رستري استفاده مي­‌كنند، داراي دقت بيشتر از روش­‌هاي سنتي چون روش دستي مي­‌باشد. در حوضه آتشگاه، روش SCS براي برآورد زمان تمركز با استفاده از نرم‎­افزار WMS با مقدار حداقل آماره‌هاي خطاي ميانگين باقي­‌مانده و درصد خطاي نسبي به­‌ترتيب برابر با 0.05 ساعت و 2.1 درصد براي حوضه مناسب مي­‌باشد.

Time parameters are adopted in most hydrological and hydraulic models. The most ‎common known time parameter is time of concentration. The present study aimed to ‎choose the best method for estimation of time of concentration in Atashgah Watershed in ‎Ardebil Province. The values of times of concentration in the present study were obtained ‎by fourteen experimental relations and SCS method in WMS and HEC-Geo-HMS ‎softwares. Mean weight of main channel’s slope and Manning’s roughness coefficient ‎were measured by field operation. In order to evaluate efficiency of the method by using ‎rainfall and hydrometry statistics, three flood events which were equal to rainfalls in terms ‎of time were chosen and time of concentration was determined for these events by ‎graphical method. Estimated and observed times of concentration (2.28 h) were evaluated ‎by relative error percentage and remained mean error. Determination of the relations ‎adopted in the present study indicated that area plays a pivotal role to estimate time of ‎concentration properly. Evaluation of Hata-Vay relations, Kirpich, California, and Yen ‎and Chow hydrographs showed that these methods do not consider area in order to ‎estimate time of concentration; therefore, their estimations are considerably different from ‎observed values. On the contrary, the estimations performed by Passini and Kerby ‎relations were closer to observed values. Results revealed that adoption of more ‎parameters would result in more acceptable results. So, total loss, land use, correction ‎operation, hydrological status and soil hydrological group in addition to parameters as ‎length and slope of the main channel are used to estimate time of concentration in SCS ‎relation. HEC-GeoHMS and WMS models, which are used to estimate time of ‎concentration by SCS method, adopt raster data, which cause higher accuracy compared ‎to traditional methods such as manual method. It is concluded that in Atashgah ‎Watershed, SCS method is suitable for estimation of time of concentration using WMS ‎software with minimum values of remainder mean error values and relative error ‎percentage being 0.05 h and 2.1%, respectively.‎