برآورد رواناب در حوزه‌های آبخیز شهری با استفاده از مدل‌های تحلیلی (مطالعه موردی: بخشی از منطقه 22 شهر تهران)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد مدعو گروه آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران

2 دانشجوی دکترای گروه آبخیزداری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران

3 استاد دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران

4 استادیار پژوهشی مرکز تحقیقات حفاظت آب و خاک، تهران

5 استادیار گروه مهندسی عمران- محیط زیست، دانشکده فنی، دانشگاه تهران

چکیده

در حوزه‌های آبخیز شهری افزایش سطوح نفوذ ناپذیر که به‌دلیل توسعه صورت می‌پذیرد منجر به افزایش حجم رواناب، دبی اوج و کاهش مقدار نفوذپذیری می‌شود. بیشتر حوزه‌های آبخیز شهری فاقد ایستگاه هیدرومتری و آمار رواناب هستند، از این رو تعیین پاسخ هیدرولوژیکی حوزه‌های آبخیز شهری با توجه به پیچیدگی سیستم زهکشی امری ضروری است. برای این‌منظور مدل‌های مدیریت رواناب شهری به‌عنوان ابزاری مفید در برنامه‌ریزی و توسعه مکان‌های شهری مدنظر قرار گرفته‌اند. یکی از انواع این مدل‌ها، مدل‌های تحلیلی هستند که فرایند فیزیکی تبدیل بارش به رواناب را فرموله می‌نمایند. در این تحقیق از دو مدل تحلیلی برای برآورد رواناب استفاده گردید. یکی از مدل‌ها بر اساس ضریب رواناب بود و مدل دیگر با در نظر گرفتن پارامتر نفوذپذیری فرموله شد. برای اجرای این مدل‌ها یک حوزه آبخیز واقع در شهر تهران انتخاب گردید و برای مقایسه دو مدل، داده‌های بارش و رواناب در حوزه آبخیز ثبت گردیدند. شاخصهای ارزیابی اعم از ضریب کارایی مدلNash-Sutcliffe، مقادیر جذر میانگین مربعات خطاها و ضریب مقدار باقیمانده، قدر مطلق خطای نسبی و ضریب همبستگی بیانگر دقّت هر دو مدل در برآورد رواناب شهری بودند.


 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Runoff Estimation in Urban Watersheds by Analytical Models (Case Study: The Part of District No.22 of Tehran City)

نویسندگان [English]

  • Ali Salajegheh 1
  • Elham Forootan 2
  • Mohammad Mahdavi 3
  • Hassan Ahmadi 3
  • Forood Sharifi 4
  • Bahram Malek Mohammadi 5
1 Prof. of Watershed Management, College of Agriculture, Sciences and Research Branch, Islamic Azad University,Tehran
2 Ph.D. Student of Watershed Management, College of Agriculture and Natural Resources, Sciences and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran
3 Prof., Faculty of Natural Resources, Tehran University, Tehran
4 Assist. Prof., Center of Soil and Water Protection Research, Tehran
5 Assist. Prof. of Civil and Environmental Eng., Dept. of Eng., Tehran University, Tehran
چکیده [English]

In urban catchment because of developed conditions, the amount of impervious area increases which tends to increase runoff volume, peak discharge rate and decrease of infiltration volume. Most of urban catchments are ungauged and runoff data does not exist, as a result; determining the hydrological response of urban catchments in consideration of complex drainage system is a necessity. For this purpose, storm water management models are considered as useful tools for planning and developing in urban areas. Analytical model is one of the stormwater management tools which formulate the physical rainfall-runoff transformation. In this study, two analytical models are used to predict urban runoff volume. One of models predicts runoff volume on the basis of runoff coefficient and another is formulated in consideration of infiltration parameter. A test catchment located in Tehran city is selected for performing these models. Observed rainfall and runoff data are recorded in this catchment for comparing two approaches. Performance indicators such as Nash-Sutcliffe model efficiency coefficient, root mean square error (RMSE),  coefficient of residual mass (CRM), absolute relative error and regression coefficient reveal the precision of two models for urban runoff prediction.


 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Urban Runoff
  • Analytical model
  • Probability Density Function
  • Runoff coefficient
  • Infiltration
Benjamin, J. R., and Cornell, C. A. (1970) Probability, statistics and decision for civil engineers McGraw-Hill, New York
Eagleson, P. S. (1972) Dynamics of flood fiequency Water Resources Research 8 (4), 878-897
Eagleson, P. S. The distribution of annual precipitation derived from observed storm sequences Water Resources Research 14 (5), 713-721
Howard, C. D. D. (1976) Theory of storage and treatment plant overflows J. of Environmental Engineering 102, 709-722
Loganathan, G. V., and Delleur, J. W. (1984) Effects of urbanization on frequencies of overflows and pollutant loadings from storm sewer overflows: A derived distribution approach Water Resources Research 20 (7), 857-867
Loganathan, G. V., Delleur, J. W., and Segarra, R. (1985) Planning detention storage for stormwater management J. of Water Resources Planning and Management 111 (4), 382-398
Gottschalk, L., and Weingartner, R. (1998) Distribution of peak flow derived from a distribution of rainfall volume and runoff coefficient, and a unit hydrograph J. Hydrology 208, 148-162
Rivera, P. (2005) An analytical model for hydrologic analysis in urban watersheds International Conference on Urban Drainage, Cpenhagen, Denmark , 21-26
Chen, J., and Adamas, B. (2007) Development of analytical models for estimation of urban stormwater runoff J. of Hydrology 336, 458-469
Rossman, L. (2008) Storm water management model user's manual Version 5.0 Water Supply and Water Resources Division National Risk Management Research Laboratory Office of research and development U.S Environmental Protection Agency, EPA/600/R-05/040, USA.
Afshin Sharifan, R., Roshan, A., and Oji, M.M. (1387) The application of SWMM for designing and evaluating of collection and depletion network of urban surface runoff 7th Conference of Iran Hydraulic, Shahid Abbaspoor Water and Electricity University, Tehran.
Parvinnia, M., Rakhshandehroo, Gh., and Monajemi, P. (2008) Investigation of quality and reclamation of urban strom runoff in city of Shiraz J. of Water and Wastewater 66, 46-54
Destrict No. 22 of Tehran City Municipality. (2002) The studies of collecting surface runoff in District No. 22 of Tehran City Report Jihad Water and Watershed Management Research, Iran
UDFCD. (2001) Urban storm drainage criteria manual, Urban Drainage and Flood Control District Denver CO. Colorado. USA.