معرفی مدل توزیعی RASAM-d به منظور محاسبه سهم رواناب و زهاب در سیستم-های زهکشی با در نظر گرفتن مفهوم جدید Run-On

نویسندگان

1 دانشجو

2 دانشیار گروه مهندسی آب، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد

3 مربی پژوهش، بخش تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خوزستان، سازمان تحقیقات، آموزش

4 موسسه تحقیقات کشاورزی خوزستان

10.22125/iwe.2021.138340

چکیده

از آنجایی کـه امکان اندازه گیری تمـامی داده­های مورد نیاز حوضه­های آبریز برای مدل­های بارش رواناب میسـر نمی­باشد، لذا انتخاب مدلی که بتواند در عـین سـادگی ساختار با استفاده از حداقل داده­های ورودی، هیدروگراف خروجی را با دقت مورد نظر ارائـه کنـد، امـری ضـروری اسـت. در این تحقیق مدل آنالوگ هیدرولوژی توزیعی RASAM بر پایه مطابقت مدارهای الکتریکی با معادلات هیدرولوژی و به منظور کاربرد مدل در برآورد سهم جریان سطحی و زیرزمینی در زمین­های زراعی و محاسبه هیدروگراف زهکش­های زیرزمینی بست داده شد و مدل آنالوگ RASAM-d1 معرفی گردید و به منظور لحاظ نمودن مفهوم جدید Run-On مدل آنالوگ توزیعی RASAM_d2 توسعه یافت.  مدل جدید RASAM-d1 به منظور برآورد هیدروگراف رواناب سطحی برای حوضه Open Book اجرا گردید و به منظور برآورد دبی زهکش­های زیرزمینی برای مزرعه F30-1 در شهرستان میاناب به کار برده شد. در این مطالعه برای اولین  بار مفهوم جدید Run-On برای زمین­های کشاورزی مطرح گردید. محاسبات مربوط به اضافه نمودن مفهوم جدید Run-On به مدل RASAM-d1 انجام پذیرفت و مدلRASAM_d2  برای 2 رخداد بارندگی P1 و P2 توسعه و اجرا گردید و نهایتا برای هر 2  واقعه بارندگی صحت سنجی گردید و شاخص­های آماری RMSE، NS و MRE برای مدل RASAM_d2 به ترتیب اعداد 13/0 ، 11/0 ، 95/0 ، 68/13، 89/0 و 4/6 برای 2 واقعه بارندگی به دست آمد. طبق نتایج با اضافه نمودن مفهوم جدید Run-On مدل توزیعی RASAM_d2  با دقت بسیار بالاتری هیدروگراف زهکش­های زیرزمینی را برآورد نمود.  با لحاظ نمودن این مفهوم سهم تغذیه جریان زیرزمینی از میزان بارندگی با دقت بالاتری برآورد گردید. نتایج کاربرد این مدل طی دو مثال نشان داد این مدل توزیعی جدید قادر به شبیه­سازی فرایند تبدیل بارش به رواناب سطحی و تغذیه عمقی زهکشهای زیر زمینی می­باشد. لذا با بکارگیری این مدل می توان انتظار داشت ابعاد سازه­های آبی و زهکش­های زیرزمینی با دقت بالاتری طراحی گردد و سیستم­های زهکشی که به مرحله اجرا در می­آید با کارایی بالاتری مورد بهره برداری قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Performance study of RASAM_d Distribution Models in Rainfall Runoff Simulation

نویسندگان [English]

  • zeinab Mirzaie 1
  • rohallah fatahi 2
  • Azarakhsh Azizi 3
  • ali mokhtaran 4
1 student
2 Associate Professor, Department of Irrigation and Drainage Structure, Faculty of Agriculture Engineering, Shaher-kord University
3 3Agricultural Engineering Research Department, Khuzestan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Ahwaz, Iran
چکیده [English]

Since it is not possible to fully measure the data required for the catchments for runoff rainfall models, so choosing a model that can accurately represent the output hydrograph while simplifying the structure usin

پذیرا، ا. 1387. زهکشی سطحی در اراضی شالیزاری. پنجمین کارگاه فنی زهکشی و محیط زیست.
ثقفیان، ب.، کیانی، م و آ. رفیعی نسب. 1390. معرفی یک روش جدید اعمال تاثیر روانش در هیدروگراف رواناب سطحی. چهارمین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران.
شریفی، ف.، صـفارپور، ش و ع، ایـوب زاده. 1383. ارزیابی مـدل رایانـه ای AWBM  2002 در شبیه سازی  فرآیندهـای هیـدرولوژیکی تعدادی از حوزه های آبخیز ایران، مجله پـژوهش و سازندگی در منابع طبیعی، سال هفدهم، شـماره 63، ص 42-35.
عزیزی، آ و ع. حسن اقلی. 1394. بررسی کمیت و کیفیت زهاب خروجی از زهکش­های زیرزمینی در امتداد و عمود بر جهت جریان آبیاری. اولین همایش ملی بررسی ابعاد فنی، اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی طرح احیا 550 هزار هکتاری اراضی خوزستان و ایلام.
مختاران، ر.، ناصری، ع.، کشکولی، ح. و برومندنسب، س.  .1392اثر عمق زهکش و لایه محدود کننده بر دبی و شوری زهاب در اراضی فاریاب جنوب خوزستان. نشریه حفاظت منابع آب و خاک، .73-61 :(1)
نورانی، و.، منجمی، پ و م، رفیع زاده. 1387. استفاده از مدل آنالوگ مایع در آموزش هیدرولوژی مهندسی (مدل­سازی بارش-رواناب). مجله فناوری و آموزش، سال دوم، جلد 2، شماره 3.   
نوذری، ح. ع، زالی. س، آزادی. 1394. بررسی آزمایشگاهی تغییرات شوری زه آب در فواصل و اعماق مختلف زهکش در حضور آب زیرزمینی شور. نشریه دانش آب و خاک. جلد 26، شماره 2، صفحه های 139 تا 150.
Abdollahi, Kh., P. Guzman and M. Huysmans. 2016. Rainfall-runoff modelling using a spatially distributed electrical circuit analogue. Nat Hazards. 82:1279-1300.
Aston, AR. 1979. Rainfall interception by eight small trees. J Hydrol 42:383–396.
Agarwal, K., D. Sylvester and D. Blaauw. 2003. Simple Metrics for Slew Rate of RC Circuits Based on Two Circuit Moments. Proceedings of the 40th annual Design Automation Conference (DAC): 950-953.
Chow, VT.1964.  Hydrology and its development. In: Handbook of applied hydrology, McGraw-Hill, New York, Section 1:1–10.
Collier, CG.1998. Modelling a river catchment using an electrical circuit analogue. Hydrol Earth Syst Sci .2:9–18
Dengfeng,  L., T. Fuqiang., Hu. Hongchang and Hu. Heping. 2012. The role of run-on for overland flow and the characteristics of runoff generation in the Loess Plateau, China. Hydrological Sciences Journal. 57: 1107-1117. 
Di Giammarco P., E. Todini and P. Lamberti. 1996. A conservative finite elements approach to overland flow: the control volume finite element formulation. J Hydrol 175(1):267–291.
De Zeeuw. J.W. and F. Hellinga. 1960. Landbouwkunding Tijdschrift, 70:405-421. 
Heras, M. 2010. Plot-scale effects on runoff and erosion along a slope degradation gradient. Water Resources Research. 46 (4): 04503.
Horton,  R.   E. 1933.  The  role   of  infiltration   in  the  hydrologic   cycle.   Transactions,  American Geophysical Union 14: 446–460.
Inc Aquanty. 2013. HGS 2013, HydroGeoSphere user manual. Waterloo, Ontario.
Jothityangkoon, C., M. Sivapalan and DL. Farmer. 2001. Process controls of water balance variability in a large semi-arid catchment: downward approach to hydrological model development. Hydrology. 254: 174-198.
Kumar, D. 2011. Distributed rainfall runoff modeling. International Journal of Earth Sciences and Engineering, 04: 270-275.
Meng H., T R. Green., J D. Salas and L R. Ahuja. 2008. Development and testing of a terrain-based hydrologic model for spatial Hortonian Infiltration and Runoff/On. Environmental Modelling & Software. 23: 794-812.
Macmillan, H., M. Clark., R. Woods Duncan., M. Srinivasan M., A. Western and D. Goodrich. 2010. Improving perceptual and conceptual hydrological models using data from small basins. IAHS Publication. 336: 264-269.
Melesse AM., Q. Weng, PS. Thenkabail, GB. Senay. 2007. Remote sensing sensors and applications in environmental resources mapping and modelling. Sensors 7(12):3209–3241
Nahar, N. 2004. Role of run-on for describing field-scale infiltration and overland flow over spatially variable soils. Journal of Hydrology. 286: 36–51.
Nourani,V., MH. Aminfar., MT. Alami., E. Sharghi and VP. Singh. 2014.  a) Unsteady 2-D seepage simulation using physical analog, case of Sattarkhan embankment dam. J Hydrol. 519:177–189.
Nourani, V., MH. Aminfar., MT. Alem and E. Shargi. 2014.  b) Liquid analog circuits for laboratory simulation of steady-state seepage. J Environ Hydrol. 22:1–15.
Nourani, V., P. Monadjemi and VP. Singh.2007. Liquid analog model for laboratory simulation of rainfall-runoff process. J Hydrol Eng. 12(3):246–255.
Oudin L., L. Moulin, H. Bendjoudi and P. Ribstein.2010. Estimating potential evapotranspiration without continuous daily data: possible errors and impact on water balance simulations. Hydrol Sci J (Journal des Sciences Hydrologiques) 55(2):209–222
Pedersen JT., JC. Peters and OJ. Helweg. 1980. Hydrographs by single linear reservoir model. No. HEC-TP-74. J Hydraulics Div-CA, ASCE 106(HY5):837–852
Saghafian, B. Sh. Noroozpour., M. Kiani and A. Rafieei Nasab. 2016. A coupled ModClark-curve number rainfall-runon-runoff model. Arab J Geosci. 9:277.
Shen, C., and  MS. Phanikumar.2010. A process-based, distributed hydrologic model based on a large-scale method for surface–subsurface coupling. Adv Water Resour 33(12):1524–1541.
Singh, VP.1995. Computer Models of Watershed Hydrology (1st Edition), 1-22. ighlands Ranch, Colorado: Water Resources Publications.
Stark, CP and GJ. Stark. 2001. A channelization model of landscape evolution. Am J Sci 301:486–512.
Traore, V. B., S. Sambou., S. Tamba., S. Fall., A.T. Diaw and M.T. Cisse. 2014. Calibrating the rainfall-runoff model GR4J and GR2M on the Koulountou river basin, a tributary of the Gambia River. American Journal of Environmental Protection. 3: 36-44.
Vidon, P. and P.E.Cuadra. 2010. Impact of precipitation characteristics on soil hydrology in tile‐drained landscapes. Journal of hydrological processes. 24 (13): 1821-1833.
Weibull, W.1951. A statistical distribution function of wide applicability. J Appl Mech 18:293–297.
Yair, A and A. Kossovsky. 2002. Climate and surface properties: hydrological response of small arid and semi-arid watersheds. Geomorphology. 42 : 43–57.