توسعۀ مدل ماسکینگام غیرخطی و مقایسۀ آن با مدل HEC-RAS جهت روندیابی سیل در رودخانه‌ها

Abstract

روندیابی سیل در رودخانه‌ها فرایندی ریاضی است که برای تعیین هیدروگراف جریان در هر نقطه از رودخانه صورت می‌گیرد. یکی از روش‌های روندیابی، حل معادلات کامل سنت‌ونانت در تحلیل جریان غیرماندگار است که به‌دلیل پیچیدگی زیاد، نیازمند استفاده از کامپیوتر و مدل‌های توسعه‌یافته است. در مقابل این روش پیچیده، روش‌های ساده‌تر و با دقت مناسب توسعه یافته‌اند که از دیدگاه هیدرولوژیست‌ها نتایج قابل قبولی دارند. مدل ماسکینگام یکی از این روش‌هاست که دقت در تخمین پارامترهای آن بر هیدروگراف روندیابی‌شده، به‌خصوص بر حداکثر مقدار سیلاب، تأثیرگذار است. ازآنجا که الگوریتم ژنتیک گزینۀ مناسبی برای تعیین پارامترهای بهینۀ مدل غیرخطی ماسکینگام است، در این تحقیق ضرایب بهینۀ مدل غیرخطی ماسکینگام از این روش در برنامۀ MATLAB و برای دامنۀ وسیعی از هیدروگراف‌های خروجی به‌دست‌آمده از نرم‌افزار HEC-RAS حاصل آمد. با به‌دست آوردن مقادیر بهینۀ این پارامترها و داشتن خصوصیات فیزیکی و هندسی رودخانۀ مورد مطالعه، تغییرات این خصوصیات و همچنین تغییرات پارامترهای روابط مدل ماسکینگام-کانژ بر مقادیر ضرایب غیرخطی ماسکینگام بررسی شد. از این طریق، روابطی برای ضرایب مدل ماسکینگام غیرخطی ، و به‌صورت تابعی از مشخصات رودخانه و سیلاب ورودی ارائه شد. سپس روندیابی سیل از روش حل معادلات دیفرانسیلی مرتبۀ اول به‌روش رانگ-کوتای مرتبۀ 4 انجام گرفت. برای بررسی دقت روابط مدل توسعه‌یافته، هیدروگراف‌های خروجی از پنج سیلاب بازه‌ای از یک رودخانه، با هیدروگراف‌های خروجی محاسبه‌‌شده با روش توسعه‌یافته و نرم‌افزار HEC-RAS مقایسه و نتایج دو روش با استفاده از فاکتور RMSE و ضریب همبستگی تجزیه‌و‌تحلیل شد. نتایج نشان داد دقت مدل توسعه‌یافته مشابه نرم‌افزار HEC-RAS است، بنابراین می‌توان از مدل توسعه‌یافته در مطالعات آینده در زمینۀ روندیابی سیل استفاده کرد.