پایان نامه شبیه سازی هیدرولوژیک فرایند تشکیل جریان سطحی در حوضه آبریز به روش توزیع مکانی

تعداد صفحات: 156 فرمت فایل: word کد فایل: 2106
سال: 1389 مقطع: مشخص نشده دسته بندی: مهندسی عمران
قیمت قدیم:۴۱,۷۶۰ تومان
قیمت: ۳۴,۸۰۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه شبیه سازی هیدرولوژیک فرایند تشکیل جریان سطحی در حوضه آبریز به روش توزیع مکانی

    پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد ”M.Sc“ 

    مهندسی عمران - سازه های هیدرولیکی

    چکیده : 

    در هیدرولوژی کاربردی، پیش بینی پیک سیلاب یک آبراهه یا رودخانه به علت وابستگی زمانی و مکانیمتغیرهای هیدرولوژیکی نظیر پارامترهای هواشناسی و تغییر پذیری مکانی توپوگرافی، نوع خاک و کاربریاراضی فرایندی بسیار پیچیده است. در مدل های هیدرولوژیکی یکپارچه برای دسترسی به یک شرایط ساده ،خصوصیات حوضه آبریز در کل گستره آن بطور یک جا در نظر گرفته می شود و میانگین یا برایند هر یک ازپارامترها برای ورود به مدل و محاسبات مورد استفاده قرار می گیرد. حال آنکه مدل های توزیعی، تغییراتمکانی کلیه خصوصیات حوضه آبریز را در سراسر آن مورد توجه قرار می دهند . در سال های اخیر استفاده ازمدل های توزیعی در پیش بینی سیلاب و محاسبات بارش رواناب رشد چشمگیری داشته است. پیشرفت درسرعت پردازش داده ها و بکارگیری مدل رقومی ارتفاعی(DEM) ، داده های نوع خاک و کاربری اراضی درقالب سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) ، زمینه مناسبی را در تحقیقات هیدرولوژیکی برای نگرش مکانمند بهمسائل مرتبط با چرخه هیدرولوژیکی و حل معادلات ریاضی حاکم بر آن فراهم ساخته است. 

    در مدل های هیدرولوژی با ساختار رستری، حوضه توسط شبکه ای از سلول ها به اجزاء کوچکتر تقسیممی شود و پارامترهای مدل بر پایه خصوصیات فیزیکی زمین، خاک و پوشش گیاهی که در هر سلول وجود داردبه آن نسبت داده می شود. بارندگی و سایر داده های هواشناسی نیز بر هر سلول اعمال شده و رواناب حاصله درمسیر جریان تا آبراهه روندیابی می شود. با این روش مدل توزیعی قادر است فرایندهای هیدرولوزیکی حوضه آبریز را با در نظر گرفتن تغییرات مکانی و زمانی پارامترها مورد پردازش قرار دهد. 

    در این تحقیق سعی بر آن است تا ضمن بیان معادلات حاکم بر مدل های توزیعی و نحوه عملکرد آنها، چگونگیبکارگیری مدل توزیعی در برآورد سیلاب حوضه های آبریز بر پایه سامانه اطلاعات جغرا فیایی (GIS) و تواناییاین مدل ها در پیش بینی سیلاب و محاسبات بارش رواناب مورد مطالعه قرار گیرد. 

    مدل توزیعی انتخابی در تحقیق حاضر GSSHA می باشد که یک مدل با پایه فیزیکی بوده و قادر است فرایندتشکیل جریان سطحی حوضه آبریز را به صورت دو بعدی شبیه سازی نماید. همچنین در کنار مدل توزیعیمذکور و به منظور مقایسه نتایج و مشاهده کارایی مدل توزیعی از دو مدل شبیه توزیعی و یکپارچه بر مبنایمدل انتقال کلارک نیز استفاده گردیده است. 

    نتایج واسنجی و صحت سنجی مدل ها حاکی از توانایی قابل قبول هر سه مدل (مدل توزیعیGSSHA ، مدلشبه توزیعی کلارک توسعه یافته و مدل یکپارچه کلارک) با برتری نسبی مدل توزیعی در شبیه سازی فرایندبارش-رواناب در حوضه مطالعاتی مورد نظر می باشد. 

    کلیات 

    1-1- مقدمه

    رواناب زیر حوضه ها می تواند بصورت یکپارچه و یا توزیعی محاسبه شود. مدل های یکپارچه برای رسیدن بهیک شرایط ساده، میانگینی از خصوصیات حوضه آبریز را در کل آن به طور یکنواخت در نظر گرفته و از ناهماهنگی آن صرف نظر می نماید [40]. در مدل های توزیعی با  ساختار  رستری ، حوضه  توسط  شبکه  ای از سلول ها به اجزاء کوچکتر تقسیم می شود و پارامترهای مدل بر پایه خصوصیات فیزیکی زمین، خاک  و پوشش  گیاهی که در هر سلول وجود دارد به آن نسبت داده می شود. بارندگی و سایر داده های هواشناسی  نیز  بر  هر  سلول اعمال شده و رواناب حاصله در مسیر جریان تا آبراهه روندیابی می شود. با این  روش مدل  توزیعی  قادر  است فرایندهای هیدرولوزیکی حوضه آبریز را با در نظر گرفتن تغییرات مکانی و زمانی پارامترها  مورد  پردازش  قرار دهد. در دهه های هفتاد و هشتاد میلادی، به کار بردن این مدلها بسیار دشوار بوده است چرا که اجرای اینمدلها مستلزم در اختیار داشتن و استفاده از مجموعۀ بسیار بزرگی از داده  می باشد. عمومیت یافتن رایانه هاییبا قابلیتهای بالا، فراوان شدن و در دسترس قرار گرفتن داده هایی ک ه به شکل الکترونیک ذخیره  شده اند وهمچنین ارائه نرم افزارهای سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) که به منظور آماده سازی و مدیریت این داده هاتهیه شده اند بسیاری از هیدرولوژیستها را به کاربرد دوباره مدلهای توزیعی حوضه های آبریز علاقه مند کرده است [45].Refsgaard  پیشنهاد کرده است مدل های مفهومی یکپارچه با توجه به کاربرد آسان آن ها در مواردیکه داده های واسنجی در اختیار است بکار رود. این در حالی است که او استفاده از مدل های توزیعی را وقتیخصوصیات حوضه بصورت توزیع مکانی در اختیار بوده مناسب تر شمرده است [52]. دشواری مدیریت واستفاده کارا از داده های مکانی هیدرولوژیست ها را بر آن داشته که گاه از بکارگیری داده ها ی مکانمند صرفنظر کرده و به مدل های ساده یکپارچه روی آورده و یا آنها را ترغیب به طراحی سیستم های پیچیده تر برایمدیریت داده های مکانمند و بکارگیری آنها برای شبیه سازی هر چه دقیقتر فرایند های هیدرولوژیکی کردهاست [17]. بطور کلی با گسترش منابع داده های مکانی، اطلاعات سنجش از دور و تکنولوژی رادار در اندازهگیری میزان بارش، مدل های هیدرولوژیک نیز کوشیده اند خود را با این رشد چشمگیر هماهنگ ساخته و دراین میان مدل های توزیعی توانسته اند پیشرفت شگرفی را در بکارگیری مناسب داده های مکانی و افزایش دقت در محاسبات فرایند های هیدرولوژیکی به نمایش بگذارند. 

    1-2- فواید مدل سازی به روش توزیعی  

    مدل های هیدرولوژیک را می توان بر اساس روابط حاکم و چگونگی بکارگیری این روابط در مدل ها به دو دسته یکپارچه[1] و توزیعی[2] تقسیم بندی کرد. همانطور که پیش تر اشاره شد در گذشته به دلیل محدودیت قدرتمحاسباتی و عدم در دسترس بودن داده ها برای ایجاد پایگاه های اطلاعات مکانی استفاده از مدل های یکپارچهمرسوم بوده است. اما این مدل ها به دلیل بکارگیری مقادیر متوسط پارامترها در کل حوضه در مواردی قادر بهشبیه سازی مناسب حوضه نمی باشند. بطور نمونه، وقتی که منطقه کوهستانی با شیب تند به جلگه ای مسطحختم شود، مدل یکپارچه با در نظر گرفتن شیب متوسط حوضه تصویری غیر واقعی از شرایط محیطی فراهم میآورد. در مقابل، مدل توزیعی با ایجاد شبکه سلولی از توپوگرافی، بارندگی، نوع خاک و پوشش اراضی قادر استبا در نظر گرفتن تغییرات مکانی این پارامترها شرایط هیدرولوژیک حوضه را بصورت دقیق تر شبیه سازی کند. این که مدل، یکپارچه یا توزیعی در نظر گرفته شود وابسته به نحوه تقسیم بندی آن به اجزاء کوچکتر است. در شبیه سازی حوضه بصورت توزیعی، مدل باید حوضه را به اجزاء محاسباتی کوچکتر تقسیم کند. البته با اینروش می توان تقریبا تمامی مدل های یکپارچه را با تقسیم حوضه به زیر حوضه های کوچکتر که دارای شرایطهمسان از نظر پارامتر های هیدرولوژیکی هستند به مدل های نیمه توزیعی[3] تبدیل کرد. این گونه مدل ها بهطور معمول پس از تقسیم نیز به صورت مدل پایه تجربی[4] باقی می مانند زیرا معادلات حاکم بر آنها تنها درمقیاس کوچکتر در زیر حوضه هایی با شرایط هیدرولوژیکی همسان اجرا می شوند.  

     

    بطور کلی می توان تعدادی از نقایص مدل های نیمه توزیعی را بصورت زیر برشمرد [58]: 

    این مدل ها قادر نخواهند بود به صورت یک مدل توزیعی پایه فیزیکی[5] عمل کنند.

    بررسی صحت پارامتر ها در زیر حوضه ها میسر نخواهد بود زیرا نمی توان جریان هر زیر حوضه را به صورت مجزا در خروجی آن برآورد نمود.

    کارایی مدل ممکن است با تعداد تقسیمات حوضه به زیر حوضه ها تحت تاثیر قرار گیرد.

    تغییر پذیری مکانی پارامتر های مدل را نمی توان در قالب زیر حوضه های یکپارچه به درستینشان داد. 

    1-3- معرفی مدل توزیعی 

    مدل سازی حوضه آبریز یک رودخانه می تواند توسط مدل های قطعی[6] یا تصادفی [7] صورت پذیرد. شکل1-1 نمایشی شماتیک از کلاس بندی مدل سازی قطعی حوضه رودخانه را نشان می دهد. مدل قطعی می تواندشامل مدل های مفهومی ریاضی و یا معادلات پایه فیزیکی باشد. مدل های مفهومی معمولا بر اساس نوعی ازتئوری مخزن خطی با در نظر گرفتن تاخیر و تقلیل در روند یابی جریان سطحی پایه گذاری شده اند. در اینمدل ها تشکیل و روندیابی جریان بصورت مجزا صورت گرفته و بر یکدیگر اثر متقابل نمی گذارند حال آنکه مدل های پایه فیزیکی با استفاده از معادلات بقای جرم، مومنتم و انرژی، برآورد مقدار جریان و روندیابی را بصورتهمزمان انجام می دهند. قابل ذکر است در شاخه سمت چپ شکل 1-1 تمایز بین تشکیل جریان و روندیابیصرفا حالت شماتیک داشته زیرا در اکثر مدل های توزیعی این دو جزء کاملا به یکدیگر مرتبط می باشند [ 58]. 

    (نمودار و تصاویر در فایل اصلی موجود است)

    برای اجرای صحیح یک مدل توزیعی انتخاب گام زمانی و اندازه سلولی مناسب از اهمیت بالایی برخوردار است.

    گام زمانی تعیین کننده فواصل زمانی اجرای حلقه های مدل بوده و تاثیر بسزایی در کارایی مدل دارد. معمولاگام زمانی مدل به نحوی انتخاب می گردد که مقدار آن متناسب با دقت داده های ورودی مدل مانند بارندگیباشد. لازم به ذکر است انتخاب گام زمانی خیلی کوچک نیز زمان محاسبات را بصورت غیر معمول بالا می برد ازاین رو بهترین راه برای تعیین مناسب ترین گام زمانی بررسی همگرایی مدل با تغییر گام زمانی و مشاهده نتایجاست. 

     در مدل های توزیعی اندازه سلولی تعیین کننده توان تفکیک مکانی مدل می باشد. اندازه سلولی می تواند ازچندین متر تا چند صد متر متغیر باشد. انتخاب اندازه سلولی تعیین کننده تعداد سلول های شبکه ی توصیفکننده حوضه آبریز است که این خود عامل تعیین کننده ی حافظه و توان محاسباتی مورد نیاز می باشد. همچنین باید توجه داشت که با نصف کردن ابعاد یک سلول حافظه و توان محاسباتی مورد نیاز با ضریب4 افزایش می یابد. در مدل های توزیعی انتخاب ابعاد سلولی10 تا 250 متر متداول است. به طور معمول یکشبکه با ابعاد کوچکتر در صورت در دسترس بودن داده های مکانی قادر است خصوصیات حوضه آبریز را دقیقتر نمایش داده و در نتیجه کارایی بهتری از خود نشان دهد. ولی این امر به تنهایی تضمین کننده افزایش کارایی مدل نمی باشد، بنابراین در انتخاب  ابعاد سلولی نیز همانند گام زمانی لازم است بهترین کارایی مدل با افزایشو کاهش اندازه سلولی و بررسی اثرات آن در خروجی مورد بررسی قرار گیرد [19]. 

    1-4- بیان ریاضی مدل توزیعی 

    مدل پایه فیزیکی در بر گیرنده حل معادلات بقای جرم، مومنتم و انرژی بوده و بر خلاف مدل های مفهومیبرای توضیح فرایند تشکیل جریان سطحی و حرکت جریان در خلل وفرج خاک و یا تبادلات انرژی در مباحثتبخیر و تعرق از معادلات دیفرانسیل استفاده می کند. در اکثر مدل های پایه فیزیکی برای حل معادلات از ساده سازی هایی استفاده شده که این امر می تواند به دلیل اهمیت کمتر برخی از گرادیان ها و یا ناشناخته بودنشرایط مرزی و یا اولیه در پارامترهای همراه مدل باشند. خطی سازی معادلات دیفرانسیل نیز می تواند درمواردی به دلیل دشواری حل معادلات غیر خطی مفید واقع گردد. نتایج این همتا سازی ریاضی[1] ساده شدن فرم کامل معادلات است. معادلات کامل دینامیکی که حرکت جریان در سطح و یا در کانال ها را توضیح می دهدمعمولا دارای قسمت هایی بوده که به دلیل کم اهمیت بودن نسبت به سایر پارامتر ها قابل صرف نظر کردن میباشند. 

    معادلات موج سینماتیک[2] و موج پخشودگی[3] نمونه هایی از  این معادلات ساده سازی شده می باشند. استفاده از قوانین بقای جرم، انرژی و مومنتم اساس فیزیک مدل های توزیعی و نمونه ای از کاربرد هیدرولیک درهیدرولوژی است. اگر خصوصیات فیزیکی فرایندهای هیدرولوژیکی در ساده سازی رعایت نشود این امر ممکناست باعث ایجاد خطاهایی در مدل توزیعی گردد همچنین در مواردی ممکن است عبارت حذف شده در فرایندساده سازی باعث ایجاد ناپیوستگی در حل معادله کلی گردد. این موضوع عملا در معادله موج سینماتیک دیدهمی شود زیرا در بعضی موارد با تغییر در مقادیر پارامتر، ناپیوستگی در حل معادله مشاهده می گردد.

    Vieux (1988) با ارائه روش مقادیر گره ای و میان یابی متغییر ها در حل به روش المان محدود توانستمعادله موج سینماتیک را بدون ایجاد مشکل عددی در حل آن برای تشکیل جریان سطحی و انتقال آن در کلشبکه با در نظر گرفتن پارامتر های مکانی متغیر مدل، بکار گیرد [59].  

    بطور کلی روش موج سینماتیک در حوضه هایی که در آن جریان برگشتی[4] حائز اهمیت نیست مورد استفادهقرار می گیرد. این شرایط به طور معمول در شاخه های بالا دست حوضه رودخانه های بزرگ که در آن ها شیبو توپوگرافی تعیین کننده سرعت جریان می باشند مشاهده می گردد . روش موج پخشودگی  در شرایطی کهتاثیرات جریان برگشتی زیاد است اهمیت پیدا می کند. این حالت در حوضه های مسطح تر ویا در مناطقی باشیب رودخانه ی کم بوجود می آید [58]. مدل های CASC2D [29] و مدل گسترش یافته آنGSSHA  

    [19] از این روش برای شبیه سازی جریان در حوضه آبریز با ساختار سلولی استفاده می کنند. 

     مدل GSSHA [5] که با حمایت مرکز تحقیقات و گسترش رسته مهندسی ارتش آمریکا گسترش یافته باافزودن قابلیت های جدید به مدل CASC2D امکان شبیه سازی و نمایش اثرات متقابل جریان سطحی و زیرسطحی را در شرایط اشباع فراهم ساخته است. این مدل با توجه به شرایط مرزی و با استفاده از روش تفاضلمحدود شبکه ای معادلات موج پخشودگی را متناسب با ساختار شبکه سلولی حوضه حل می نماید [58].    

    1-5- فرایند تشکیل جریان سطحی 

    بطور کلی برای جریان دو حالت می توان در نظر گرفت، حالت اول جریان سطحی است که شامل یک لایه نازک  از جریان روی سطح بوده پیش از آنکه متمرکز و تبدیل به جریان قابل تشخیص در آبراهه گردد. حالت دومجریان در کانال بوده که به صورت جریان با شرایط هیدرولیکی معینی که تعیین کننده سرعت و عمق جریان می باشد مشخص می گردد. 

    جریان سطحی وقتی بوجود می آید که میزان بارش از نرخ نفوذ خاک بیشتر باشد. با توجه به نوع خاک، شرایط توپوگرافی و سایر فاکتورهای اقلیمی جریان سطحی می تواند در اثر مازاد نفوذ[6]، مازاد حالت اشباع[7] و یا ترکیبیاز آن ها بوجود آید. نفوذ مهمترین فاکتوری است که تعیین می کند چه مقدار از بارش به رواناب مبدل گردد از  این رو در محاسبات بارش رواناب پارامترهای فیزیکی مربوط به خاک حوضه بسیار حائز اهمیت می باشد [58]. 

     

    Abstract:

    In applied hydrology, predicting peak flow for a stream or river is so complex due to temporal and spatial dependency of hydrological variables such as meteorological parameters, variations in soil type and land use. Currently available watershed models range from simple conceptual lumped models to comprehensive physically based distributed models. Conceptual lumped models use an integrated description of parameters representing an average value for the entire catchment. On the other hand, distributed physically based models can take to account spatial variations in input parameters and state variables within the catchment. In recent years the use of distribution models to predict flood and rainfall-runoff calculations has grown substantially. With improvements in data processing speed and using digital elevation model (DEM), soil type data and land use in the form of Geographic Information System (GIS) has provided suitable areas for hydrological research in the use of spatially distributed watershed models to simulate the phases in the hydrologic cycle and solve involved mathematical equations.

    In distributed models with raster structure, watershed will be divided into smaller parts by a grid of cells and models parameters will be assigned base on physical attribute of soil type and land use that exist on that cell. Rainfall and other meteorological data also applied to each cell. With this method the distributed model are able to process the hydrological mechanisms with regards to spatial and temporal parameters.

    This Research also attempts to introduce governing equations of distributed model and their functions, usage of distributed model to simulate surface flow on a watershed by GIS and study the ability of models to predict floods and rainfall runoff calculations.

    In this study, two-dimensional, physically-based distributed model Gridded Surface Subsurface Hydrological Analysis (GSSHA) is used for simulation of surface flow Producing Processes. Furthermore, to assess the performance of Distributed model, GSSHA Simulation Results has compared with lumped and Quasi-Distributed Clark Runoff Models.

    Calibration and validation results shows that all three models (distributed GSSHA model, Quasi-distributed ModClark model and lumped Clark model) can simulate flood hydrograph of the catchment in an acceptable way, although GSSHA could perform slightly better. 

  • فهرست و منابع پایان نامه شبیه سازی هیدرولوژیک فرایند تشکیل جریان سطحی در حوضه آبریز به روش توزیع مکانی

    فهرست:

        عنوان                                                                                                       صفحه 

    چکیده ..................................................................................................................................................................

                

    فصل اول: کلیات ................................................................................................................................................

        1-1-  مقدمه .......................................................................................................................................................      3 

       1-2-  فواید مدل سازی به روش توزیعی ......................................................................................................     4 

       1-3-  معرفی مدل توزیعی ..............................................................................................................................      5 

       1-4-  بیان ریاضی مدل توزیعی .....................................................................................................................      7 

       1-5-  فرایند تشکیل جریان سطحی .............................................................................................................     9 

                    1-5- 1- مازاد نفوذ ...............................................................................................................................      9 

                    1-5- 2- مازاد اشباع ............................................................................................................................    12 

        1-6- زبری هیدرولیکی ...................................................................................................................................     13 

      1-7-  شبکه آبراهه ای و قدرت تفکیک مکانی ...........................................................................................    14 

        1-8-  توزیع مکانی بارش .................................................................................................................................    14 

       1-9-  واسنجی مدل توزیعی ...........................................................................................................................    15 

        1-10- اهداف تحقیق ......................................................................................................................................     15 

                

        فصل دوم: مروری بر تحقیقات گذشته ..........................................................................................................     17 

        2-1-  مقدمه .......................................................................................................................................................     18 

    2-2-  استفاده از مدل های توزیعی در شبیه سازی فرایند تشکیل جریان سطحی ............................  18 

    2-2- 1- سابقه تحقیق در زمینه مدل توزیعی GSSHA .............................................................  21 

    2-3-  سابقه تحقیق در زمینه مقایسه مدل های توزیعی و یکپارچه ......................................................  23 

                

    فصل سوم: مبانی RS ،GIS وکاربرد آنها در مدل های توزیعی ...............................................................  25 

        3-1-  مقدمه .......................................................................................................................................................    26 

      3-2-  سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) ...................................................................................................  27 

                    3-2- 1- تعریف .....................................................................................................................................    27 

                   3-2- 2- ساختار داده ها در GIS .......................................................................................................   30 

                    3-2- 3- تصویر سازی ..........................................................................................................................   31 

                    3-2- 4- مدلهای ارتفاعی رقومی .......................................................................................................   32 

        3-2- 5- استخراج شبکۀ آبراهه ها از DEM ....................................................................................   33 

      3-3-  ماژولهای ارائه شده برای پردازش داده های هیدرولوژیک .............................................................   34 

                   3-3- 1- ماژولهای هیدرولوژیک ARC/INFO ..............................................................................    34 

    35             ....................... GRASS (Geographic Resource Analysis Support System) -2 -3-3

    36             ............................................................................ HEC-GeoHMS و HEC-GeoRAS -3 -3-3

    36             .............................................................................. CRWR-PrePro و HECPREPRO -4 -3-3

    37             ......................................................... TOPographic ParameteriZation (TOPAZ) -5 -3-3

      37  ................................................................... Watershed Modeling System (WMS)  -6 -3-3

      3-4-  مدلهای توزیعی حوضه های آبریز ........................................................................................................  38 

             39     ......................................................................................................................... AGNPS 98 -1 -4-3

      39  ............................................................................................................................. CASC2D -2 -4-3

      41  ................................................................................................................................ GSSHA -3 -4-3

    41             .............................................................................................. HEC-HMS و HEC-RAS -4 -4-3

    42             ............................................................. Systéme Hydrologiaue Européen (SHE) -5 -4-3

    43             .................................................................................................................................. SWAT  -6 -4-3

    44             .................................................................................................................... TOPMODEL -7 -4-3

        3-5-  سنجش از دور ( RS ) .........................................................................................................................    44 

                    3-5- 1- تعریف .....................................................................................................................................    44 

                    3-5- 2- مزایای سنجش از دور .........................................................................................................    45 

                    3-5- 3-  علائم طیفی پدیده ها ........................................................................................................    46 

    3-5- 3-1- انعکاس طیفی گیاهان ..............................................................................................  47 

                               3-5- 3-1-1- شاخص گیاهی تفاضلی نرمال شده ( NDVI ) ......................................  48 

    3-5- 3-2- انعکاس طیفی خاک .................................................................................................  49 

    3-5- 3-3- انعکاس طیفی آب .....................................................................................................  50 

                   3-5- 4- سیستم های سنجش از دور ..............................................................................................    51 

    3-5- 4-1- سری ماهواره های لندست ......................................................................................  51 

                    3-5- 5- تهیه تصاویر رنگی ترکیبی .................................................................................................    52  

                  3-5- 6-  استخراج اطلاعات مفید از داده های دور سنجی ..........................................................  54 

                          3-5- 6- 1- تفسیر چشمی ............................................................................................................  54 

    3-5- 6- 2-  تجزیه و تحلیل رقومی ............................................................................................  54      

                         3-5- 6- 2-1- طبقه بندی نظارت شده .....................................................................................   55 

                         3-5- 6- 2-2- روشهای طبقه بندی بدون نظارت ....................................................................   57 

                

       فصل چهارم: مدل سازی فرایند تشکیل رواناب سطحی ...........................................................................    58 

        4-1-  مقدمه .......................................................................................................................................................    59  

    4-2-  مدل توزیعی GSSHA ..........................................................................................................................  59 

                       4-2- 1- روندیابی صریح جریان در کانال ....................................................................................    62 

                       4-2- 2- روندیابی جریان سطحی ..................................................................................................     64 

                       4-2- 3- مدل نفوذ گرین و امپت ...................................................................................................    67 

       4-3-  مدل یکپارچه کلارک ............................................................................................................................    69 

    4-3- 1- روش نفوذ سازمان حفاظت خاک (SCS) ........................................................................  70 

    4-3- 2- روندیابی رواناب .....................................................................................................................  70 

      4-4-  مدل شبه توزیعی کلارک توسعه یافته  ............................................................................................  72 

       4-5-  شبیه سازی بارش در مدل توزیعی ....................................................................................................    74 

        4-5- 1- روش وزن دهی معکوس فاصله .........................................................................................    75 

    4-6- واسنجی و اعتبارسنجی .........................................................................................................................  77 

                    4-6-1-  تابع هدف ...............................................................................................................................    78 

                    4-6-2-  واسنجی دستی .....................................................................................................................    79 

                    4-6-3-  واسنجی خودکار ...................................................................................................................    81 

                

        فصل پنجم: منطقه مطالعاتی ..........................................................................................................................    82

    5-1-  معرفی منطقه مطالعاتی ........................................................................................................................  83

       5-2-  برآورد نفوذپذیری و شماره منحنی بصورت توزیعی .......................................................................  84

       5-2-  بارش و سیلاب .......................................................................................................................................    89

    5-2- 1- دادههای همزمان بارش– رواناب .......................................................................................  91

                 

      فصل ششم: شبیه سازی رواناب سطحی در منطقه مطالعاتی با استفاده از مدل های GSSHA،          

            101    ................................................................................................................................... Clark و ModClark

         6-1- مقدمه .......................................................................................................................................................   102

       6-2- اجرای مدل توزیعی GSSHA در منطقه مطالعاتی .....................................................................  102

    ح

              

      6-3- اجرای مدل شبه توزیعی ModClark در منطقه مطالعاتی ....................................................... 108

       6-4- اجرای مدل یکپارچه Clark در منطقه مطالعاتی .......................................................................... 111

    6-5- واسنجی مدل ها .....................................................................................................................................  113

    6-5- صحت سنجی مدل ها ...........................................................................................................................  130

                 

    فصل هفتم ...........................................................................................................................................................  135 7-1-  نتیجه گیری ............................................................................................................................................  136

    7-1-  پیشنهادات ...............................................................................................................................................  137

                 

    منابع .....................................................................................................................................................................

    منابع فارسی ...........................................................................................................................................منابع لاتین .............................................................................................................................................  141

     

    منبع:

    اسلامی, ح. ر., سامانی, ج.,  قادری, ک. (1383). واسنجی خودکار مدل بارش رواناب با استفاده از SCE.

    اولین کنفرانس سالانه مدیریت منابع آب ایران.  

    الوانکار, س. ر. (1386). هیدرولوژی مهندسی. تهران: دانشگاه آزاد اسلامی-  واحد تهران جنوب. 

    الوانکار, س., ثقفیان, ب.,  صدقی, ح. (1385). بررسی تاثیر توان تفکیک مکانی یک مدل هیدرولوژیک در شبیه سازی دبی اوج سیل. مجله علمی-پژوهشی علوم کشاورزی سال دوازدهم، شماره 2 . 

    ثقفیان, ب.,  قرمز چشمه, ب. (1387). تغییرات مکانی شدت سیل خیزی. تحقیقات منابع آب ایران, سال چهار, شماره یک . 

    حیدری, ع. (1382). واسنجی مدلهای توزیعی – مفهومی و یکپارچه حوضه آبریز. چهارمین کنفرانس هیدرولیک ایران .

    درویش صفت, ع. (1377). جزوه درس سنجش از دور برای دانشجویان کارشناسی ارشد"، انتشارات دانشگاه تهران.  

    رحیمی, ح.,  خالدی, ه. (1383). سیستم های اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور. کارگاه آموزشی کاربرد GIS و RS در آبیاری و زهکشی . 

    سعادت سرشت, م.,  عزیز محمدی, م. (1383). مروری بر مفاهیم و ابزارهای امروزی تفسیر و تحلیل تصاویر سنجش از دور. کارگاه آموزشی کاربرد GIS و RS در آبیاری و زهکشی . 

    طباطبایی, س., ثقفیان, ب.,  روغنی, م. (1384). توسعه مدل توزیعی زمان تمرکز حوزه های آبخیز با بکارگیری GIS و برنامه نویسی شی گرا. سومین همایش ملی فرسایش و رسوب.  

    فاطمی, س. ب.,  رضایی, ی. (1384). مبانی سنجش از دور. تهران: انتشارات آزاده. 

    فروزانی, ع., ثقفیان, ب., ایوب زاده, س.,  قرمز چشمه, ب. (1383). مدل سازی سیل خروجیاز حوضه به صورت توزیعی به کمکسیستم اطلاعات جغرافیایی. اولین کنفرانس سالانه مدیریت منابع آب ایران.  

    محمد صالحی, پ., رائینی سرجاز, م.,  ضیاءتبار احمدی, م. (1386). شبیهسازی بارش - رواناب با مدل ریاضی مبتنی بر سامانه اطلاعات جغرافیایی برای حوزه آبریز امامه. مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی , جلد پانزدهم، شماره اول، ویژه نامه منابع طبیعی. 

    یعقوب زاده, م. (1387). تعیین شماره منحنی رواناب حوضه آبریز با استفاده از GIS و RS (مطالعه موردی حوضه آبریز منصورآباد بیرجند). پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید باهنر کرمان، صفحه 135 . 

     

    Abu El-Nasr, A., Arnold, J. G., Feyen, J., and Berlamont, J. (2005). Modelling the hydrology of a catchment using a distributed and a semi-distributed model. Hydrol. Process. 19 , 573–587.

    Chow, V. T., Maidment, D. R., and Mays, L. W. (1988). Applied hydrology. New York: McGraw-Hill.

    Clark, C. O. (1945). Storage and the Unit Hydrograph. ASCE Transactions, 110 , 1419-1446.

    Desconnets, J., Vieux, B., Cappelaere, B., and Delclaux, F. (1996). A GIS for hydrologic modeling in the semi-arid, HAPEX-Sahel experiment area of Niger Africa. Trans. in GIS,1(2) , 82-94.

    Dodson. (1992). Hands on HEC-1. Technical Rep. No. 88, Dodson and Associates. Houston, Tex .

    Downer, C. W., and Ogden, F. L. (2006). Gridded Surface Subsurface Hydrologic Analysis (GSSHA) User’s Manual. Washington, DC: U.S. Army Corps of Engineers.

    Downer, C. W., and Ogden, F. L. (2004). GSSHA: Model To Simulate Diverse Stream Flow Producing Processes. Journal Of Hydrologic Engineering , 161-.471

    Downer, C. W., Ogden, F. L., Martin, W. D., and Harmon, R. S. (2002). Theory, development, and applicability of the surface water hydrologic model CASC2D. Hydrol. Process. 16, , 255–.572

    Dunne, T., Moore, T., and Taylor, C. (1975). Recognition and prediction of runoffproducing zones in humid regions. Hydrological Sciences Bulletin, 20(3) , 305-327.

    Fong, M. T., Downer, C. W., and Byrd, A. R. (2007). A GSSHA Model of the Perris Basin of the San Jacinto River Watershed, Riverside County, California. ERDC/CHL CHETN-III-76 .

    HEC. (2008). Hydrologic Engineering Center HEC-HMS User’s Manual. US Army Corps of Engineers,Davis, California .

    HEC. (2006). Hydrologic Engineering Center HEC-DSSVue User’s Manual. US Army Corps of Engineers, Davis, California .

    HEC. (2000). Hydrologic Engineering Center HEC-HMS Technical Reference Manual. US Army Corps of Engineers, Davis, California .

    Hendrickx, J. M., Pradhan, N. R., Hong, S.-h., Ogden, F. L., Byrd, A. R., and Toll, D. (2009). Improvement of Hydrologic Model Soil Moisture Predictions Using SEBAL Evapotranspiration Estimates. Proc. of SPIE Vol. 7303 .

    Johnson, B. E., and Gerald, T. K. (2006). Development of nutrient submodules for use in the gridded surface subsurface hydrologic analysis (GSSHA) distributed watershed model. Journal of the American Water Resources Association .

    Julien, P., and Saghafian, B. (1991). CASC2D User’s Manual. Civil Engineering Report. Dept. of Civil Engineering, Colorado State University, Fort Collins, Colorado .

    Kalin, L., and Hantush, M. H. (2006). Comparative assessment of two distributed watershed models with application to a small watershed. Hydrol. Process. 20 , 2285–.7032

    Khan, A. Q., and Ormsbee, L. E. (1989). A comparison of two hydrologic models for steeply sloping forested watersheds. Journal of Hydrology , 109: 325.943

    Kirpich, Z. (1940). Time of concentration of small agricultural watersheds.

    Civil Eng 10:362–368 .

    Klemes, V. (1986). Operational testing of hydrological simulation models. Hydrol. Sci. J., 31(1) , 13-24.

    Kull, D., and Feldman, A. (1998). Evolution of clark's unit graph method to spatially distributed runoff. Journal of Hydrologic Engineering, ASCE, 3(1) , 9-19.

    Liu, Y., Gebremeskel, S., De Smedt, F., Hoffmann, L., and Pfister, L. (2003).

    A diffusive transport approach for flow routing in GIS-based flood modeling. Journal of Hydrology , 91–106.

    Loague, K. (1988). Impact of rainfall and soil hydraulic property information on runoff predictions at the hillslope scale. Water Resour. Res., 24(9) , 1501-1510.

    Loague, K. M., and Freeze, R. A. (1985). A Comparison of Rainfall-Runoff Modeling Techniques on Small Upland Catchments. Water Resources Research, Vol. 21,No. 2 , 229-248.

    Maneta, M., Schnabel, S., and Jetten, V. (2008). Continuous spatially distributed simulation of surface and subsurface hydrological processes in a small semiarid catchment. Hydrol. Process. 22 , 2196–2214.

    Melesse, A., and Graham, W. (2004). Storm runoff prediction based on a spatially distributed travel time method utilizing remote sensing and GIS. Journal of the American water resources association, Vol. 40, No. 4 , 863-879.

    Meselhe, E. A., Habib, E. H., Oche, O. C., and Gautam, S. (2009). Sensitivity of Conceptual and Physically Based Hydrologic Models to Temporal and Spatial Rainfall Sampling. Journal Of Hydrologic Engineering , 711-720.

    Michaud, J., and Sorooshian, S. (1994). Comparison of simple versus complex distributed runoff models on a midsized semiarid watershed. WATER RESOURCES RESEARCH, VOL. 30, NO. 3 , 593-.506

    Mulungu, D. M., Ichikawa, Y., and Shiiba, M. (2005). A physically based distributed subsurface–surface flow dynamics model for forested mountainous catchments. Hydrol. Process. 19 , 3999–.2204

    Nelder, J. A., and Mead, R. (1965). A simplex method for function minimization. Computer Journal, 7 , 308-.313

    Niedzialek, J. M., and Ogden, F. L. (2003). Physics-Based Distributed Rainfall-Runoff Modeling of UrbanizedWatersheds Revisited with GSSHA. World Water Congress. ASCE.

    Ogden, F. L., Garbrecht, J., DeBarry, P. A., and Johnson, L. E. (2001). GIS and Distributed Watershed Models. I: Data Coverages and Sources. Journal of Hydrologic Engineering, 6(6) , 506–514.

    Ogden, F. L., Garbrecht, J., DeBarry, P. A., and Johnson, L. E. (2001). GIS and Distributed Watershed Models. II: Modules, Interfaces, and Models. Journal of Hydrologic Engineering, 6(6) , 515–523.

    Olivera, F., and Maidment, D. (1999). Geographic information systems (GIS)based spatially distributed model for runoff routing. Water Resources Research, Vol. 35, No. 4 , 1155–1164.

    Paudel, M., Nelson, E. J., and Scharffenberg, W. (2009). Comparison of Lumped and Quasi-Distributed Clark Runoff Models Using the SCS Curve Number Equation. Journal Of Hydrologic Engineering , 1098-1106.

    Peters, L., and Easton, D. (1996). Runoff simulation using radar rainfall data. Water Resources Bulletin,AWRA, 32(4) , 753-760.

    Ponce, V. M. (1989). Engineering hydrology principles and Practices. Prentice hall. Englewood cliffs, New Jersey, USA .

    Rawls, W., Brakensiek, D., and Miller, N. (1983). Green-Ampt infiltration parameters from soils data. J. of Hydraulic Engineering ASCE , 109(1): 62-70., 109(1): 62-70.

    Refsgaard, J. C. (1994). Model and data requirement for simulation of runoff and land surface processes in relation to global circulation models, in Global Environmental Change and Land Surface Processes in Hydrology: The Trials and Tribulations Of Modeling and Measuring. Springer-Verlag,New York .

    Ruelland, D., Ardoin-Bardin, S., Billen, G., and Servat, E. (2008). Sensitivity of a lumped and semi-distributed hydrological model to several methods of rainfall interpolation on a large basin in West Africa. Journal of hydrology, Vol. 361 , 96.711

    Sabins, F. (1997). Remote Sensing. Principles and Interpretation. San Francisco: Freeman and Co.

    Salah, A. M., and Nelson, E. J. (2006). Stochastic GIS-Based Water Resources/Quality Modeling of the Land Water Interface. World Environmental and Water Resources Congress. ASCE.

    Turcotte, R., Fortin, J., Rousseau, A., Massicotte, S., and Villeneuve, J. (2000). Determination of the drainage structure of a watershed using a digital elevation model and digital river and lake network. Journal of Hydrology, 240 , 225-242.

    USDA-SCS. (1985). Soil Conservation Service. National Engineering Handbook, Section 4: Hydrology , Washington, DC.

    Vieux, B. E. (2004). DISTRIBUTED HYDROLOGIC MODELING USING GIS. Kluwer Academic Publishers.

    Vieux, B. (1988). Finite Element Analysis of Hydrologic Response Areas

    Using Geographic Information Systems. Department of Agricultural Engineering, Michigan State University.A dissertation submitted in partial fulfillment of the degree of Doctor of Philosophy.

    Wang, G., and Chen, S. (1995). A linear spatially distributed model for a surface rainfall- runoff system. Journal of Hydrology, 185 , 183-198.

    xmswiki. (2010). WMS:GSSHA Calibration (Manual). Retrieved march 21, 2010, from xmswiki: http://www.xmswiki.com/xms/WMS:GSSHA_Calibration_(Manual)

پروپوزال در مورد پایان نامه شبیه سازی هیدرولوژیک فرایند تشکیل جریان سطحی در حوضه آبریز به روش توزیع مکانی, گزارش سمینار در مورد پایان نامه شبیه سازی هیدرولوژیک فرایند تشکیل جریان سطحی در حوضه آبریز به روش توزیع مکانی, تز دکترا در مورد پایان نامه شبیه سازی هیدرولوژیک فرایند تشکیل جریان سطحی در حوضه آبریز به روش توزیع مکانی, رساله در مورد پایان نامه شبیه سازی هیدرولوژیک فرایند تشکیل جریان سطحی در حوضه آبریز به روش توزیع مکانی, پایان نامه در مورد پایان نامه شبیه سازی هیدرولوژیک فرایند تشکیل جریان سطحی در حوضه آبریز به روش توزیع مکانی, تحقیق در مورد پایان نامه شبیه سازی هیدرولوژیک فرایند تشکیل جریان سطحی در حوضه آبریز به روش توزیع مکانی, مقاله در مورد پایان نامه شبیه سازی هیدرولوژیک فرایند تشکیل جریان سطحی در حوضه آبریز به روش توزیع مکانی, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه شبیه سازی هیدرولوژیک فرایند تشکیل جریان سطحی در حوضه آبریز به روش توزیع مکانی, تحقیق دانشجویی در مورد پایان نامه شبیه سازی هیدرولوژیک فرایند تشکیل جریان سطحی در حوضه آبریز به روش توزیع مکانی, مقاله دانشجویی در مورد پایان نامه شبیه سازی هیدرولوژیک فرایند تشکیل جریان سطحی در حوضه آبریز به روش توزیع مکانی, پروژه دانشجویی درباره پایان نامه شبیه سازی هیدرولوژیک فرایند تشکیل جریان سطحی در حوضه آبریز به روش توزیع مکانی
ثبت سفارش
عنوان محصول
قیمت