مقایسۀ اثر روش‏های مختلف فیلترکردن جریان‏های روزانه برای جداسازی جریان پایه (مطالعۀ موردی: رودخانه‏های غرب دریاچۀ ارومیه)

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکدۀ کشاورزی و پژوهشکدۀ مطالعات دریاچۀ ارومیه، دانشگاه ارومیه

2 دانشجوی دکتری مهندسی منابع آب، گروه مهندسی آب، دانشگاه ارومیه

3 دانش‌آموختۀ مدیریت منابع آب، گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ارومیه

چکیده

هدف از پژوهش حاضر، مقایسۀ روش‏های مختلف جداسازی دبی پایه براساس آمار یازده‌ساله (1380-1390) جریان روزانۀ پنج ایستگاه آب‏سنجی واقع در غرب دریاچۀ ارومیه بود. به این منظور، از روش‏های محدودۀ زمانی ثابت، محدودۀ زمانی جابه‌جاشونده، حداقل موضعی، الگوریتم لاین و هالیک با چهار فیلتر عددی و اکهارت با دو فیلتر عددی استفاده شد. پس از آن، مقادیر شاخص جریان پایۀ به‌دست‌آمده با استفاده از معیارهای همبستگی جریان، میانگین مطلق خطا و مجذور میانگین مربعات خطا تحلیل شد. نتایج نشان داد میانگین سالیانۀ شاخص مربوطه برای تمامی ایستگاه‏ها در کل دوره بین 5/74 و 8/89 در نوسان است که نشان‌دهندۀ مشارکت زیاد آب‏های زیرسطحی در تأمین جریان این رودخانه‏هاست. همچنین، نتایج نشان داد در تمامی ایستگاه‏ها الگوریتم لاین و هالیک با فیلتر عددی 9/0 و در کنار آن، روش اکهارت با فیلتر 9/0 مناسب‏ترین روش برای استخراج جریان پایه بودند. این دو روش منتخب می‏توانند در غیاب روش‏های ردیابی با مواد شیمیایی، برای استخراج جریان پایه در منطقۀ مطالعه‌شده مفید باشند. پس از انتخاب بهترین روش، جریان پایه در ایستگاه‏های بند، بابارود و تپیک با استفاده از داده‏های بلندمدت جریان محاسبه شده و تأثیر احداث سد و مصارف کشاورزی بر دبی پایه بحث شد. سپس، روند سالانۀ جریان پایۀ ایستگاه بند با استفاده از آزمون من-کندال بررسی شد. نتایج تحلیل روند نشان داد جریان پایۀ این ایستگاه ‌روند نزولی معنا‏داری دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


1- Fröhlich K, Fröhlich W, Wittenberg H. Determination of groundwater recharge by baseflow separation: regional analysis in northeast China. IAHS Publications-Series of Proceedings and Reports-Intern Assoc Hydrological Sciences. 1994. 221:69-76.
2- Bezak N, Horvat A, Šraj M. Analysis of flood events in Slovenian streams. Journal of Hydrology and Hydromechanics. 2015 Jun 1;63(2):134-44.
3- Hall FR. Base‐flow recessions—A review. Water Resources Research. 1968 Oct 1;4(5):973-83.
4- Tallaksen LM. A review of baseflow recession analysis. Journal of hydrology. 1995 Feb 1;165(1-4):349-70.
5-  Bauer JP. December 2008, “Update to Regional Groundwater Flow Model simulation of Sonoma Valley Including a New Model for Recharge and Three Future Scenarios” (Doctoral dissertation, Stanford University).
6- Nathan RJ, McMahon TA. Evaluation of automated techniques for base flow and recession analyses. Water resources research. 1990 Jul;26(7):1465-73.
7- Su N. The unit hydrograph model for hydrograph separation. Environment International. 1995 Jan 1;21(5):509-15.
8- Boussinesq J. Essai sur la théorie des eaux courantes. Impr. nationale; 1877.
9- Halford KJ, Mayer GC. Problems associated with estimating ground water discharge and recharge from stream‐discharge records. Groundwater. 2000 May;38(3):331-42.
10- Rutledge AT. The appropriate use of the Rorabaugh model to estimate ground water recharge. Ground Water. 2005 May 1;43(3):292-4.
11- Te CV, Maidment DR, Mays LW. Applied hydrology. Water Resources Handbook. 1988.
12- Lvovich, M. I. World Water Resources and Their Future, 415 pp., AGU, Washington, D. C. 1979.
13- Chapman T. A comparison of algorithms for stream flow recession and baseflow separation. Hydrological Processes. 1999 Apr 15;13(5):701-14.
14- Chapman TG, Maxwell AI. Baseflow separation-comparison of numerical methods with tracer experiments. InHydrology and Water Resources Symposium 1996: Water and the Environment; Preprints of Papers 1996 (p. 539). Institution of Engineers, Australia.
15- Boughton WC. A hydrograph-based model for estimating the water yield of ungauged catchments. InHydrology and Water Resources Symposium, Newcastle, IEAust, 1993 1993.
16- Jakeman, A. J., & Hornberger, G. M. (1993). How much complexity is warranted in a rainfall‐runoff model?. Water resources research, 29(8), 2637-2649.
17- Novita E, Wahyuningsih S. Preliminary study on baseflow separation at watersheds in East Java regions. Agriculture and Agricultural Science Procedia. 2016 Jan 1:538-50.
18- Stewart MK. Promising new baseflow separation and recession analysis methods applied to streamflow at Glendhu Catchment, New Zealand. Hydrology and Earth System Sciences. 2015 Jun 2;19(6):2587-603.
19- Arnold JG, Allen PM. Automated methods for estimating baseflow and ground water recharge from streamflow records 1. JAWRA Journal of the American Water Resources Association. 1999 Apr;35(2):411-24.
20- Zhang R, Li Q, Chow TL, Li S, Danielescu S. Baseflow separation in a small watershed in New Brunswick, Canada, using a recursive digital filter calibrated with the conductivity mass balance method. Hydrological processes. 2013 Aug 30;27(18):2659-65.
21- Rouhani H, Malekian A. Automated methods for estimating baseflow from streamflow records in a semi arid watershed. Desert. 2012 Dec 1;17(2):203-9.
22- Minea I. Streamflow-base flow ratio in a lowland area of North-Eastern Romania. Water Resources. 2017 Jul 1;44(4):579-85.
23- Arfania R, Samani N. Construction of stream flow hydrograph separation curve in zayandeh-roud karstics watershed. Science (Kharazmi University). 2006;5(34):585-600. [Persian]
24- Hessari B. 2012, "investigation of upstream/downstream hydrological effects of supplemental irrigation developing in rainfed areas in Karkheh basin". (Doctoral dissertation, Shahid Chamran University). [Persian]
25- Maali S, Mohammmadi Z. Evaluation of baseflow estimation methods in karstic springs, case study Pirghar and Deime springs. Advanced Applied Geology. 2015 Apr 21;4(14):22-37. [Persian]‎
26- Zarebidaki R, Mahdianfard M, Zeinivand H. Base flow estimation in Tireh Dorood river in order to environmental flow assessmen. EcoHydrology. 2015. Sep 23;2(3):275-87. [Persian]
27- Mehri S, Mostafazadeh Ouri A, Ghorbani A. Evaluating the methods of baseflow separation of daily flow hydrograph (case study several hydrometric stations in Ardebil province). Earth & Space Physics. 2016. 43(3): 623-34 [Persian]
28- Kazemi R, Eslami A. Investigation and estimation of flow duration curve indices, based on lithological and hydro climatological factors, case study: Khazar region. Iranian Water Research. 2016. 4(7):57-68. [Persian]
29- Kazemi R, Ghermez Cheshmeh B. Investigation of different base flow separation methods using flow duration indices (Case study: Khazar region). water and soil conservation. 2016. 23(2): 131-146. [Persian]
30- Sloto RA, Crouse MY. HYSEP, a computer program for streamflow hydrograph separation and analysis. 1996
31- Gregor M., User manual for BFI+ 3.0. http://www.hydrooffice.org/Downloads/List.aspx?section= Manuals 2010.
32- Lyne V, Hollick M. Stochastic time-variable rainfall-runoff modelling. InInstitute of Engineers Australia National Conference 1979 Sep (Vol. 1979, pp. 89-93). Barton, Australia: Institute of Engineers Australia.
33- Institute for Water Research (South Africa), Smakhtin VY, Watkins DA. Low Flow Estimation in South Africa: Final Report to the Water Research Commission on the Project:" Classification and Hydrological Modelling of Low Flows in Southern Africa". Water Research Commission; 1990.
34- Eckhardt K. How to construct recursive digital filters for baseflow separation. Hydrological Processes: An International Journal. 2005 Feb 15;19(2):507-15.
35- Mann HB. Nonparametric tests against trend. Econometrica: Journal of the Econometric Society. 1945 Jul 1:245-59.
36- Kendall, M. Rank Correlation Methods. Charles Griffin, London. 1975.
37- Sen PK. Estimates of the regression coefficient based on Kendall's tau. Journal of the American statistical association. 1968 Dec 1;63(324):1379-89.
38- Theil H. A rank-invariant method of linear and polynomial regression analysis. InHenri Theil’s contributions to economics and econometrics 1992 (pp. 345-381). Springer, Dordrecht.
Stewart M, Cimino J, Ross M. Calibration of base flow separation methods with streamflow conductivity. Groundwater. 2007 Jan;45(1):17-27.
دوره 6، شماره 2
تیر 1398
صفحه 305-321
  • تاریخ دریافت: 01 آذر 1397
  • تاریخ بازنگری: 12 اسفند 1397
  • تاریخ پذیرش: 12 اسفند 1398
  • تاریخ اولین انتشار: 12 اسفند 1398
  • تاریخ انتشار: 01 تیر 1398