
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 622 |
تعداد مقالات | 6,489 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,607,800 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,199,704 |
بررسی روشهای مختلف استخراج جریانپایه بااستفاده از شاخص منحنی تداومجریان(مطالعه موردی: ناحیه خزری) | ||
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
مقاله 8، دوره 23، شماره 2، خرداد 1395، صفحه 131-146 اصل مقاله (560.35 K) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwfst.2016.3059 | ||
نویسندگان | ||
رحیم کاظمی* 1؛ باقر قرمز چشمه2 | ||
1عضو هیئت علمی پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیز داری | ||
2عضو هیئت علمی سامان تحقیقات کشاورزی جهاد | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف استخراج جریانپایه و شاخص مربوطه، همواره یکی از موضوعات مهم در هیدرولوژی بوده و اطلاع از میزان آن نقش مهمی در مدیریت بهینه منابعآب دارد. توسعه روشهای آنالیز جریانپایه از هیدروگراف جریان، یک تاریخچه طولانی مدت دارد که به پژوهشهای تئوری و تجربی هورتون، بر میگردد (5). در این خصوص، مرور منابع متعدد و مفیدی برای نشان دادن روند پیشرفت ارائه شده است (27؛25؛ 14). "روشهای مختلف آنالیز جریان با استفاده از روش همبستگی، توسط ناتان و مک ماهون (1990) مورد بررسی قرارگرفت، آنها روش ساده فیلتر رقومی یکپارامتره با ضریب پارامتر 925/0 را پیشنهاد دادند (18)". "روشهای مختلف گرافیکی، رقومی و روشهای مبتنی بر ردیابها توسط گونزالس و همکاران(2009) در حوزههای واقع در زمینهای پست کشور هلند، مورد پژوهش قرار گرفت. نتایج نشان داد که روشهای مبتنی بر ردیابها، مطابقت مناسبی با مشاهدات و برداشتهای صحرایی دارد، آنها نتیجه گرفتند که روش اکهارد روش مناسبی برای حوزههای واقع در زمینهای پست میباشد(12)". با بررسیهای انجام شده، مشخص شد که در رابطه با مقایسه روشهای مختلف استخراج جریان پایه در اقالیم مختلف در سطح کشور پژوهش کافی انجام نشده است. هدف از این پژوهش،بررسی روشهای مختلف استخراج جریانپایه بااستفاده ازشاخص منحنی تداومجریان، به منظور انتخاب مناسب ترین روش است مواد و روش ها در این پژوهش، جریانپایه و شاخص آن با استفاده از جریان روزانه بیست ایستگاه هیدرومتری واقع در ناحیه خزری و الگوریتم-های حداقلمحلی، فواصلثابت، فواصلمتحرک، فیلتر رقومی برگشتی یکپارامتره، فیلتر رقومی برگشتی دوپارامتره، فیلتر رقومی برگشتی B-Flow و فیلتر رقومی برگشتی چاپمن استخراج شد. ضرایب فیلترهای استفاده شده در محدوده موردنیاز هر روش و با توجه به بهترین پاسخ داده شده به تغییرات ضرایب و با استفاده از قابلیت نمایش گرافیکی نرمافزار Hydro Office و مقایسه چشمی انتخاب شد. منحنی تداومجریان کلیه ایستگاهها ترسیم و شاخصهایQ90,Q50 و نسبت هیدرولوژیکی Q90/Q50 استخراج شد. مقادیر شاخص جریان پایه بهدست آمده با استفاده از معیارهای میانگین مطلقخطا، انحراف معیار،خطای برآورد استاندارد و ضریب -تعیین و روابط همبستگی با نسبت هیدرولوژیکی Q90/Q50تحلیل شد. باتوجه بهاینکه شاخصهای مستخرج از منحنی تداومجریان با استفاده از دادههای اندازهگیری و مشاهدهای محاسبه میگردد و این شاخص بهعنوان شاخص مربوط به مشارکت منابع آبهای زیرزمینی در جریان رودخانه شناخته شده است، لذا به عنوان نماینده جریان واقعی برای بررسی ومقایسه مدلهای استخراج آب پایه از هیدروگراف جریان رودخانه استفاده شد. یافته ها نتایج نشان داد، میانگین سالیانه شاخص مربوطه در کل دوره، بین حداقل 56/0 و حداکثر 91/0 نوسان میکند که بهترتیب متعلق به روش فیلتر رقومی برگشتی یکپارامتره و فیلتر رقومی برگشتی B-Flow میباشد. این مقدار نشان دهنده مشارکت بالای آبهای زیرسطحی در تامین جریان رودخانه در منطقه پژوهش است. ماتریس همبستگی بین میانگین سالیانه طولانی مدت حاصل از تمام روشها در منطقه مورد پژوهش با شاخص حاصل از منحنی تداومجریان نشان داد که بالاترین ضریبتعیین، بین روشهای مختلف با شاخص منحنی تداومجریان به میزان 82/0 بین روشهای B-Flow و Q90/Q50 بود و کمترین آن بهروش چاپمن و فواصلثابت تعلق گرفت. مقایسه انحرافمعیار روشها، نشان داد که روش B-FLOWکمترین انحرافمعیار را دارد. در ضمن این روش، بالاترین همبستگی را با شاخص منحنی تداومجریان دارد، لذا با توجه به این دو شاخص، روش فیلتر رقومی برگشتی B-FLOWنسبت به روشهای دیگر، گزینه مناسبتری تشخیص داده شد. با توجه به معیار میانگین مطلقخطا و خطای برآورد استاندارد، روش یکپارامتره بهترین برآورد را دارد. نتیجه گیری در جمعبندی کلی نتایج تحلیل آماری، روش فیلتر رقومی برگشتی یکپارامتره بهدلیل حداقل میانگین مطلقخطا، کمترین میزان خطای برآورد استاندارد و همبستگی مناسب با ضریب تعیین 71/0 با شاخص تداوم جریان، مناسبترین روش برای استخراج جریان-پایه و شاخص آن بهدست آمد. این روش در غیاب روشهای مبتنی بر ردیابها، بهعنوان مناسبترین روش در منطقه مورد پژوهش، تشخیص داده شد. | ||
کلیدواژهها | ||
تداومجریان؛ تفکیک هیدروگراف؛ حوضه خزر؛ فیلترهای رقومی؛ BFI | ||
مراجع | ||
1.Ayyub, B.M., and McCuen, R.H. 2011. Probability, statistics, and reliability for engineers and scientists. 3 Editions, Boca Raton, FL: CRC Press, 605p.
2.Bloomfield, J.P., Allen, D.J., and Griffiths, K.J. 2009. Examining geological controls on base flow Index (BFI) using regression analysis: An illustration from the Thames Basin, UK. J. Hydrol. 373: 164-176. 3.Boughton, W.C. 1993. A hydrograph-based model for estimating the water yield of ungauged catchments. Hydrology and Water Resources Conference, Institution of Engineers, Australia, National. Conference Publication no. 93/14: 317-324.
4.Brauman, K.A., Daily, G.C., Duarte, T.K., and Mooney, H.A. 2007. The Nature and Value of Ecosystem Services: An Overview Highlighting Hydrologic Services. Annu. Rev. Environ. Resour. 32: 67-98.
5.Brodie, R.S., and Hostetler, S. 2005. A review of techniques for analyzing base-flow from stream hydrographs. The NZHS-IAH-NZSSS conference, 28 November–2 December, Auckland, New Zealand.
6.Chapman, T.G. 1991. Comment on evolution of automated techniques for base flow and recession analyses. J. Water Resour. Res. 26: 1783-1784.
7.Chapman, T.G., and Maxwell, A.I. 1996. Base flow separation-comparison of numerical methods with tracer experiments. Hydrological and Water Resources Symposium, Institution of Engineers Australia, Hobart, Pp: 539-545.
8.Cyr, J., Landry, M., and Gagnon, Y. 2011. Methodology for the large-scale assessment of small hydroelectric potential: Application to the province of New Brunswick (Canada), Renew. Energy. 36: 2940-2950.
9.Eckhardt, K. 2008. A comparison of base flow indices, which were calculated with seven different base flow separation methods. J. Hydrol. 352: 168-173.
10.Ghanbarpour, M., Teimouri, M., and Gholami, S. 2009. Comparison of base flow estimation methods based on hydrograph separation (Case study: Karun Basin). J. Sci. Technol. Agric. Natur. Resour. 12: 44. 1-13. (In Persian)
11.Golpayeghani, M., and Ghanbarpour, M.R. 2008. Investigation of hydrograph separation methods and its application in hydrology. 4th national watershed management science and engineering conference, Iran. (In Persian)
12.Gonzales, A.L., Nonner, J., Heijkers, J., and Uhlenbrook, S. 2009.Comparison of different base flow separation methods in lowland catchment. J. Hydrol. Earth Syst. Sci. 13: 2055-2068.
13.Kazemi, R., and Eslami, A.R. 2013. Investigation of geologival formation and hydrological parameter on base flow index, case study:Khazar region Watershed Engineering and Management. 5: 85-93. (In Persian)
14.Klaus, J., and McDonnell, J.J. 2013. Hydrograph separation using stable isotopes: Review and evaluation. J. Hydrol. 505: 47-64.
15.Kroll, C.N., Luz, J.G., Allen, T.B., and Vogel, R.M. 2004. Developing a watershed characteristics database to improve low stream flow prediction. J. Hydrol. Engin. ASCE. 9: 116-125. 16.Lyne, V., and Hollick, M. 1979. Stochastic time variable rainfall runoff modeling. Hydrology and Water Resources Symposium Berth, National Committee on Hydrology and Water Resources of the Institution of Engineers, Australia, Pp: 89-92.
17.Meshgi, A., Schmitter, P., Vladan, B., and May Chui, T.F. 2014. An empirical method for approximating stream base flow time series using groundwater table fluctuations. J. Hydrol. 519: 1031-1041.
18.Nathan, R.J., and McMahon, T.A. 1990. Evaluation of automated techniques for base flow and recession analyses. J. Water Resour. Res. 26: 1465-1473.
19.Nejadhashemi, A.P., Sheridan, J.M., Shirmohammadi, A., and Montas, H.J. 2007. Hydrograph separation by incorporating climatologically, factors: Application to small experimental watersheds. J. Amer. Water Resour. Assoc. (JAWRA). 43: 744-756.
20.Nejadhashemi, A.P., Shirmohammadi, A., Sheridan, J.M., and Montas, H.J. 2009. Case study: Evaluation of stream flow partitioning methods. J. Irrig. Drain. Engin. 135: 6. 791-801.
21.Peters, E., and Van Lanen, H.A.J. 2005. Separation of base flow from stream flow using groundwater levels-illustrated for the Pang catchment (UK). J. Hydrol. Proc. 19: 921-936.
22.Samiei, M., and Malekiyan, A. 2010. Comparison of base flow separation methods using recursive digital filter and PART model. 6th national watershed management science and engineering conference, Iran. (In Persian)
23.Santhi, C., Allen, P.M., Muttiah, R.S., Arnold, J.G., and Tuppad, P. 2008. Regional estimation of base flow for the conterminous United States by hydrologic landscape regions. J. Hydrol. 351: 139-153.
24.Sloto, R.A., and Crouse, M.Y. 1996. HYSEP: A computer program for stream flow hydrograph separation and analysis. U.S. Geological Survey, Water-Resources Investigations, Pennsylvania. Report 96-4040, 46p. 25.Smakhtin, V.Y. 2001. Low flow hydrology: a review. J. Hydrol. 240: 147-186.
26.Stewart, M., Cimino, J., and Ross, M. 2007. Calibration of base flow separation methods with stream flow conductivity. Ground water. 45: 17-27.
27.Tallaksen, L.M. 1995. A review of base flow recession analysis. J. Hydrol. 165: 1-4. 349-370.
28.Teimouri, M., Ghanbarpour, M.R., Bashirgonbad, M., Zolfaghari, M., and Kazemikia, S. 2011. Comparison of base flow index in hydrograph separation with different methods in some rivers of WestAzerbaijanProvince. J. Sci. Technol. Agric. Resour. Water and Soil Science. 15: 219-228. (In Persian) | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,473 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 2,771 |