علوم آب و خاک

---

توسعه روش‌های ساده و دقیق شبیه‌سازی سیلاب باعث کاهش خسارات مالی و تلفات جانی برجای مانده از سیلاب شده است. بدین منظور مدل‌ها و روش‌های گوناگون شبیه‌سازی سیلاب ارائه شده که اساس و پایه اکثر آنها حل معادلات جریان غیرماندگار در حالت تک‌بعدی( معادلات سنت- ونانت) است. با توجه به ساده‌سازی‌های صورت گرفته در حل آنها انواع روش‌های تقریبی، تحلیلی و عددی ارائه شده است. در این تحقیق برای روندیابی سیلاب روشی جدید که بر مبنای مفهوم بهینه‌سازی و استفاده از روش برنامه‌ریزی غیرخطی (NLP) است، ارائه شده است. بدین منظور از روش تابع جریمه که ایده اساسی آن تبدیل مسایل برنامه‌ریزی غیرخطی مقید به یک رشته از مسایل بهینه‌سازی نامقید می‌باشد، استفاده شد. جهت تعیین و به تبع آن صحت‌سنجی مقادیر متغیرهای تصمیم‌گیری تابع هدف NLP از هیدروگراف سیلاب 25 ساله و 60 مقطع رودخانه قره سو استفاده شد. بعد از صحت‌سنجی مدل، هیدروگراف‌های 50 و 100 ساله در بازه مورد مطالعه به طول 18 کیلومتر روندیابی شد و با هیدروگراف‌های به دست آمده از روش روندیابی هیدرولیکی و روش هیدرولوژی ماسکینگام مقایسه آماری شدند. نتایج نشان داد که روش NLP به خوبی هیدروگراف روندیابی شده به طریق هیدرولیکی را شبیه‌سازی می‌نماید، به گونه‌ای که ضریب نکویی برازش دبی‌های محاسبه شده به روش هیدرولیکی و NLP برای سیلاب 25، 50 و 100 ساله به ترتیب 984/0 ، 99/0 و989/0 می‌باشد. هم‌چنین دقت روش NLP از روش ماسکینگام به خصوص در پیش‌بینی دبی اوج لحظه‌ای سیلاب بالاتر است.

---

در ایستگاه‌های هیدرومتری عمدتاً به‌دلیل مشکل اندازه‌گیری دبی در شرایط وقوع سیلاب، رابطه دبی ـ اشل از روی داده‌های اندازه‌گیری شده مربوط به شرایط غیرسیلابی استخراج می‌گردد و برای شرایط سیلابی برون‌یابی می‌شود. استفاده از رابطه دبی- اشل برون‌یابی شده برای محاسبه سیلاب ممکن است مقادیر کمتر یا بیشتری را تخمین بزند. علت این موضوع این است که در شرایط جریان سیلابی ممکن است نوع فرم بستر تشکیل شده تغییر یابد و باعث تغییر مقاومت در برابر جریان گردد. بنابراین به منظور پیش‌بینی بهتر رابطه دبی - اشل لازم است از روابطی استفاده شود که در آنها مقاومت فرم بستر در نظر گرفته شود. در این تحقیق تلاش شده است که بهترین روش برای توسعه رابطه دبی- اشل ارائه شود. به این منظور از روش‌های انیشتین ـ بارباروسا، شن، وایت، انگلوند و براونلی برای تکمیل قسمت انتهایی رابطه دبی ـ اشل حاصل از اندازه‌گیری در ایستگاه هیدرومتری قورباغستان واقع بر رودخانه قره‌سو و یا ساخت رابطه دبی - اشل در ایستگاه مذکور استفاده گردید. پس از برداشت داده‌های مورد نیاز شامل مقاطع عرضی، دبی اندازه‌گیری شده و اشل متناظر با آن و هم‌چنین منحنی دانه‌بندی مواد بستر در این ایستگاه و محاسبه دبی و اشل متناظر با آن توسط روش‌های ذکر شده در دو سال آبی 87-1386 و 88-1387، مقایسه‌های آماری مختلف بین دبی‌های محاسباتی و اندازه‌گیری شده متناظر انجام گردید. نتایج نشان داد روش انیشتین ـ بارباروسا دارای کمترین مقدار متوسط خطای مطلق 310/0 و 468/1 مترمکعب بر ثانیه و متوسط جذر مربعات خطا 112/0 و466/0 مترمکعب بر ثانیه به‌ترتیب در دو سال آبی 87-1386 و 88-1387 نسبت به سایر روش‌هاست. سایر روش‌های مذکور به ازای یک اشل ثابت، مقدار دبی جریان را بیش از اندازه پیش‌بینی می‌کنند.