تعیین سهم مشارکت مؤلفه‌های هیدروگراف در جریان رودخانه‌ای برخی از ایستگاه‌های هیدرومتری استان اردبیل

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی

2 گروه منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

3 گروه منابع طبیعی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

چکیده
تفکیک اجزای هیدروگراف جریان امکان تحلیل دبی جریان پایه، حجم سیلاب و تعیین سهم آب‌های زیرزمینی در تداوم جریان رودخانه را فراهم می‌سازد. روش تحلیل منحنی فروکش از روش‌های قابل قبول و پرکاربرد در تفکیک اجزای هیدروگراف جریان رودخانه‌ای است و استخراج منحنی فروکش شاخص در تفکیک مؤلفه‌های هیدروگراف امکان تعیین سهم مؤلفه‌های مختلف جریان را فراهم می‌نماید. روش ساده تفکیک اجزای هیدروگراف بر اساس تحلیل منحنی فروکش سری‌های زمانی دبی می‌تواند به تشخیص و بیان کمی نسبت هریک از اجزای هیدروگراف جریان کمک نماید. هدف پژوهش حاضر تعیین سهم مؤلفه‌های جریان سطحی، جریان زیرسطحی و جریان پایه و ارزیابی تغییرات زمانی آن در تعدادی از ایستگاه‌های استان اردبیل می‌باشد. بدین منظور از داده‌های دبی روزانه ایستگاه‌های هیدرومتری و مجموعه HydroOffice در قالب برنامه‌های RC و FlowComp برای تحلیل منحنی‌های فروکش و تفکیک اجزای هیدروگراف جریان استفاده گردید. بر اساس نتایج، مقادیر درصد میانگین مولفه‌های جریان در همه ایستگاه‌های مورد مطالعه شامل رواناب سطحی، رواناب زیرسطحی و دبی پایه به‌ترتیب برابر 41/20، 45/29 و 14/50 درصد می‌باشد. بر اساس نتایج، بیش‌ترین درصد دبی ‌پایه مربوط به ایستگاه ویلادرق (79 درصد) و کم‌ترین آن مربوط به ایستگاه کوزه‌توپراقی (34 درصد) است. بیش‌ترین و کم‌ترین درصد مؤلفه رواناب زیرسطحی مربوط به ایستگاه‌های ننه‌کران و ارباب‌کندی با مقادیر به‌ترتیب 40 و 10 درصد می‌باشد. مقدار حداکثر و حداقل سهم مؤلفه رواناب سطحی جریان مربوط به ایستگاه کوزه‌توپراقی (33 درصد) و هیر (6 درصد) می‌باشند. براساس نتایج تغییرات زمانی سالانه در سهم مؤلفه‌های هیدروگراف جریان، تشخیص یک روند غالب افزایش یا کاهش در مولفه‌های جریان برای همه ایستگاه‌ها ممکن نیست. هم‌چنین بیش‌تر مقدار و سهم مشارکت به‌ترتیب مربوط به مؤلفه‌های دبی پایه، رواناب زیرسطحی و رواناب سطحی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determining the Contributions of River Flow Hydrograph Components in some River Gauge Stations of Ardabil Province

نویسندگان [English]

  • Ebrahim Asgari 1
  • Raoof Mostafazadeh 2
  • , Abazar Esmaliouri 3
1 Management, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran;
3 Department of Natural Resources, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran;
چکیده [English]

 
Abstract
Separation of flow hydrograph components can be used to analysis of base flow, flood runoff amount and contribution of groundwater flow in sustaining river flow regime. Flow recession analysis method is acceptable and widely used in separation of river hydrograph and extraction of the master recession curve in the separation of hydrograph components allows for the estimation of the contribution of different flow components. The simple method of separating hydrograph components based on the analysis of the recession curve of the flow time series can be used to determine the ratio of each component of the flow hydrograph. This study aimed to determine the contribution of surface, sub-surface and base flow and assessing their temporal changes in some river stations of Ardabil province. Thus, the daily discharge data and HydroOffice software packages were used through RC and FlowComp programs to recession curve analysis and hydrograph separation, respectively. According to the results, the average values of surface, sub-surface and base flow components over the studied stations were 20.41, 29.45, and 50.14 percent, respectively. The results showed that the highest percentage of base flow component is determined in Viladaragh station (79%) and lowest base flow amount was observed in Kozetopraghi station (34%). The highest and lowest percentage of subsurface runoff component were calculated for Nanekran and Arbabkandi with 40% and 10%, respectively. The maximum amount of surface runoff component is related to Kozetopraghi (33%) and Hir (6%) stations. Identifying a dominant increase or decrease pattern in flow components is not possible according to the results of temporal changes in the contribution of hydrograph components. Also, the highest amount and contribution of flow hydrograph is related to base flow, sub-surface flow, and surface runoff components.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Flow separation
  • Base flow
  • Sub-surface flow
  • Surface runoff
  • Recession curve

 

منابع

ارفع‌نیا، ر. و ن. سامانی. ۱۳84. ترسیم منحنی جدایش هیدروگراف رودخانه در حوضه آبریز کارستی زاینده رود. نشریه علوم دانشگاه تربیت معلم، جلد 5، شماره 3، ص 600-585.

برخورداری، ج. 1393. ارزیابی مدل توزیعی بیلان آبی ماهانه در برآورد رواناب حوضه در مناطق خشک با استفاده از GIS و  RS(مطالعه موردی حوزه آبخیز یزد-اردکان). پژوهش‌های آبخیزداری، شماره 105، ص 26-16.

تیموری، م.، م.ر. قنبرپور، م. بشیر گنبد، م. ذوالفقاری و س. کاظمی‌کیا. 1390. مقایسه شاخص جریان پایه در روش‌های مختلف تجزیه هیدروگراف جریان در تعدادی از رودخانه‌های استان آذربایجان غربی. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، جلد ۱۵، شماره ۵۷، ص 228-219.

جاویدان، ن. و ع.ا. بهره‌مند. 1394. تفکیک مولفه‌های جریان سیل توسط مدل هیدرولوژیکی-توزیعی WetSpa در حوزه آبخیز زیارت گرگان. پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، جلد 22، شماره 5، ص 246-233.

رضائی‌حصاری، م.، ع.م. آخوند علی، ح. زارعی و ق. فلکی ایلخچی. 1390. مقایسه روش‌های تفکیک جریان پایه از جریان سطحی و برآورد شاخص جریان پایه در آبراهه (مطالعه موردی حوضه آبخیز دار). سومین همایش ملی مهندسی عمران، اصفهان، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خمینی شهر.

سمیعی، م. و آ. ملکیان. 1389. مقایسه روش‌های جداسازی جریان با استفاده از فیلتر عدد برگشتی و مدل PART. ششمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری و چهارمین همایش ملی فرسایش و رسوب، نور.

سیدکابلی، ح. و ع.م. آخوندعلی. 1388. ارزیابی روش‌های تلفات باران در شبیه‌سازی هیدروگراف سیل (مطالعه موردی: حوضه آبریز کسیلیان). آب و خاک، جلد 23، شماره 3، ص 109-98.

صادقی، ع.، ا. بیجاری و ا. خونسرد. 1395. مروری بر روش‌های آنالیز نمودارهای هیدروگراف و روش‌های جداسازی دبی پایه در حوضه‌های آبریز. اولین همایش سراسری مباحث کلیدی در مهندسی عمران، معماری و شهرسازی ایران، 23 اردیبهشت، گرگان.

عالیشوندی، ب.، ا. فخیره، ع.ر. مقدم‌نیا و م. سمیعی. 1390. تفکیک جریان پایه از رواناب مستقیم بر روی هیدروگراف رودخانه بابا حاجی، حوزه آبخیز مهارلو. هفتمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری، 7 و 8 اردیبهشت، دانشگاه صنعتی اصفهان.

قنبرپور، م.ر.، م. تیموری و ش. غلامی. 1387. مقایسه روش‌های برآورد دبی پایه بر اساس تفکیک هیدروگراف جریان (مطالعه موردی حوزه آبخیز کارون). علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، سال دوازدهم، شماره 44، ص 10-1.

گلپایگانی، ف. و م.ر. قنبرپور. ۱۳۸۶. بررسی روش‌های تفکیک اجزاء هیدروگراف و کاربرد آن در هیدرولوژی. چهارمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران مدیریت حوزه‌های آبخیز، کرج، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران.

مصطفی‌زاده، ر. و و.ب. شیخ. 1390. برآورد میزان بارش مستقیم بر روی رودخانه‌ها و پهنه‌های آبی ایران. پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، جلد 18، شماره 2، ص 227-221.

مهدوی، م. 1381. هیدرولوژی کاربردی. انتشارات دانشگاه تهران، جلد دوم، 440ص.

مهری، س.، ر. مصطفی‌زاده، ا. اسمعلی عوری، و ا. قربانی. 1396. تغییرات زمانی و مکانی شاخص جریان پایه در رودخانه‌های استان اردبیل. فیزیک زمین و فضا، ص 10-1.

Aksoy, H. and M. Bayazit. 2000. A daily intermaittent streamflow simulator. Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences, 24: 265-276.

Aksoy, H. and S. Dakova. 1998. Recession curve of the hydrograph. Seminaire International Annuel du Groupe AMHY de FRIEND, Istanbul, turquie, pp. 43-53.

Bates, B.C. and P.K. Davies. 1988. Effect of base flow separation procedures on surface runoff models. Journal of Hydrology, 103(3-4): 309-322.

Cheng, Ch.D., Sh.J. Cheng, J.Ch. Wen and J.H. Lee. 2013. Time and flow characteristics of component hydrographs related to rainfall-streamflow observations. Journal of Hydrologic Engineering, 18: 675-688.

Deitch, M.J. and B. Dolman. 2017. Restoring summer base flow under a decentralized water management regime: constraints, opportunities, and outcomes in Mediterranean-climate California. Water. 9(1): 1-21.

Eckhardt, D. 2008. Compartion of base flow indices, White were calculated with seven different base flow separation methods. Journal of Hydrology, 352: 168-173.

Erickson, T.O. and H.G. Stefan. 2008. Base flow analysis of the Upper Vermillian River. Dakota County, Minnesota, St. Anthony Falls Laboratory Report 507, 55 pp.

Gregor, M. and P. Malik. 2012a. FlowComp 2.0: User’s Manual. HydroOffice (Software for hydrology & hydrogeology), 1-13.

Gregor, M. and P. Malik. 2012b. RC 4.0: User’s Manual. HydroOffice (Software for hydrology & hydrogeology), 1-36.

Hanzel, V., D. Bodiš, V. Böhm, P. Bujalka, J. Fides, O. Franko, K. Hyánková and J. Jetel. 1998. Geologicky´ slovník—Hydrogeológia. [In Slovak] (Geological dictionary-hydrogeology) Geologická sluzˇba Slovenskej republiky, Vydavatelˇstvo Diony´za Štúra, Bratislava, 301p.

Kullman, E. 2000. New methodics for solution of protection and protection zones of the groundwater sources in rock environment with karst-joint and joint permeabilities. Podzemna voda, 6(2): 31-41.

Lamb, R. and K. Beven. 1997. Using interactive recession curve analysis to specify a general catchment storage model. Hydrology and Earth System Sciences, 1(1): 101-113.

Li, Y.J., Sh.J. Cheng, T.L. Pao and Y.J. Bi. 2012. Relating hydrograph components to rainfall and streamflow: a case study from northern Taiwan. Hydrological Sciences Journal, 57(5): 860-877.

Machlica, A., O. Horvat and M. Fendekova. 2011. Comparison of base flow estimation using two hydrological models and some hydrological programs in the terms of groundwater drought assessment. Geophysical Research Abstracts, Vol. 13, EGU 2011-6960, 2011.

Malik, P. 2007. Assessment of regional karstification degree and groundwater sensitivity to pollution using hydrograph analysis in the Velka Fatra Mts., Slovakia. Water resources and environmental problems in Karst. Environmental Geology, 51: 707-711.

Malik, P. 2010. Hydrograph separation into flow components using parameters of the master recession curve. Podzemna voda, 16(1): 113-124.

Malik, P. and S. Vojtkova. 2012. Use of recession-curve analysis for estimation of karstification degree and its application in assessing overflow/underflow conditions in closely spaced karstic springs. Environmental Earth Sciences, 65: 2245-2257.

McCuen, R.H. 1989. Hydrologic analysis and design. Prentice Hall, pp. 355-360.

Nathan, R.J. and T.A. McMahon. 1990. Evaluation of automated techniques for base flow and recession analyses. Water Resources Research, 26(7): 1465-1473.

Owuor, S.O., K. Butterbach-Bahl, A.C. Guzha, M.C. Rufino, D.E. Pelster, E. Díaz-Pinés and L. Breuer. 2016. Groundwater recharge rates and surface runoff response to land use and land cover changes in semi-arid environments. Ecological Processes, 5(16):1-21.

Posavec, K., A. Bacˇani and Z. Nakic´. 2006. A visual basic spreadsheet macro for recession curve analysis. Ground Water, 44(5): 764-767.

Raghunath, H.M. 2006. Hydrology: Principles-Analysis-Design. Published by New Age International (P) Ltd., Publishers, 477 p.

Rutledge, A.T. 1998. Computer programs for describing the recession of ground-water discharge and for estimating mean ground-water recharge and discharge from streamflow records: update. Water-resources investigation report 98-4148, U.S. Geological Survey, pp. 43.

Smakhtin, V.U. 2001. Estimating continuous monthly baseflow time series and their possible application in the context of the ecological reserve. Water SA, 27(2): 213-217.

Tallaksen, L.M. 1995. A review of base flow recession analysis. Journal of Hydrology, 165: 349-370.

Tallaksen, L.M. and H.A.J. van Lanen. 2004. Hydrological drought, processes and estimation methods for streamflow and groundwater. Developments in water science, vol 48. Elsevier Science B.V, Amsterdam, pp. 579.

White, K. and R.A. Soloto. 1990. Baseflow frequency characteristics of selected Pennsylvania streams. U.S Geological Survey Water Resources Investigations Report 90-4160, 66p.