بررسی کارایی مدل SWMM در شبیه سازی و ارزیابی ظرفیت کانال های شهری کلات نادری جهت عبور جریان های سیلابی (مقاله علمی وزارت علوم)
درجه علمی: نشریه علمی (وزارت علوم)
آرشیو
چکیده
توسعه شهری و صنعتی شدن جوامع و همچنین عدم وجود سیستم زهکشی مناسب و نابسامانی کانال ها و مسیل ها تأثیرات نامطلوبی بر حوزه های شهری داشته و سبب آبگرفتگی معابر سطح شهر و ایجاد سیلاب می گردد. در این تحقیق که در منطقه ای از شهر کلات انجام شد، ابتدا مشخصات فیزیکی حوزه (مساحت، شیب، عرض معادل، درصد مناطق نفوذناپذیر و سایر پارامترها) برآورد و پس از تعیین سرعت متوسط آب، زمان تمرکز منطقه موردمطالعه با توجه به طول بزرگ ترین آبگذر تعیین گردید. سپس با استفاده از پارامترهای بارندگی همچون شدت- مدت- فراوانی و توزیع زمانی و مکانی بارش مدل مذکور برای دوره بازگشت های مختلف شبیه سازی، آنالیز حساسیت و ارزیابی گردید. با انجام آنالیز حساسیت مشخص شد از بین 8 پارامتر استفاده شده بیشترین تأثیر را درصد مناطق نفوذناپذیر روی میزان دبی اوج دارد. برای واسنجی و ارزیابی مدل از 5 واقعه اندازه گیری شده استفاده شد و نتایج آن با دبی محاسبه شده توسط مدل مقایسه شد. سه واقعه برای واسنجی مدل استفاده شد و جهت تجزیه وتحلیل نتایج از عوامل معیار Nash،RMSE ،BIAS% و KGE استفاده گردید. نتایج حاصل از واسنجی مدل نشان داد که شبیه سازی سه واقعه انتخاب شده انطباق خوبی بین رواناب شبیه سازی شده و مشاهده ای وجود دارد که مقدار NS برای وقایع بیشتر از 0.5 می باشد. دو واقعه نیز برای ارزیابی مدل استفاده شد و جهت تجزیه وتحلیل نتایج از عوامل معیار ذکر شده در مرحله واسنجی استفاده شد. همچنین مقادیر RMSE برای وقایع شبیه سازی حاصل از واسنجی مدل SWMM به ترتیب برابر 0.01، 0.003 و0.01 مترمکعب بر ثانیه و برای وقایع شبیه سازی حاصل از ارزیابی مدل 0.04،0.04 مترمکعب بر ثانیه شد که نشان دهنده ی نتایج قابل قبول مدل است. درنتیجه می توان گفت انطباق خوبی بین رواناب شبیه سازی شده و مشاهده ای وجود دارد و این موضوع نشان می دهد که مدل SWMM دقت موردنیاز برای شبیه سازی رواناب شهری را دارد و می توان از این مدل برای طرح های مدیریت رواناب شهری و طراحی شبکه زهکشی رواناب شهری با تعیین اثرات مهم ترین پارامترهای تأثیرگذار بر میزان رواناب شهری در منطقه موردمطالعه استفاده نمود. با توجه به اینکه حوزه آبخیز بالادست منطقه مطالعاتی نفوذپذیری مناسبی داشته و همچنین وسعت زیادی ندارد کانال ها برای دوره بازگشت های 2 تا 50 ساله دارای ابعاد مناسب هستند.Investigating the effectiveness of the SWMM model in simulating and evaluating the capacity of Kalat Naderi urban channels for the passage of flood flows
Urban development and industrialization, combined with the lack of proper drainage systems and the disorder of canals and channels, have had adverse effects on urban areas, leading to flooding of roads and inundation. This research, conducted in a region of Kalat city, aimed to analyze these issues. First, the physical characteristics of the area—such as area size, slope, equivalent width, percentage of impervious surfaces, and other parameters—were estimated. After determining the average water flow velocity, the concentration time of the study area was calculated based on the length of the largest waterway.Using rainfall parameters such as intensity-duration-frequency (IDF) and the temporal and spatial distribution of rainfall, the SWMM (Storm Water Management Model) was simulated, sensitivity-analyzed, and evaluated for different return periods. Sensitivity analysis revealed that among the eight parameters analyzed, the percentage of impervious surfaces had the greatest effect on peak flow rate.To calibrate and evaluate the model, five measured events were analyzed. Three events were used for calibration, where criteria such as Nash-Sutcliffe Efficiency (NS), Root Mean Square Error (RMSE), BIAS%, and Kling-Gupta Efficiency (KGE) were employed to assess performance. The calibration results indicated good agreement between simulated and observed runoff, with NS values greater than 0.5 for all three events.For model evaluation, two additional events were analyzed using the same criteria. The RMSE values for the calibration simulations were 0.01, 0.003, and 0.01 cubic meters per second, respectively, while the RMSE values for the evaluation simulations were 0.04 and 0.04 cubic meters per second. These results demonstrate the model's acceptable performance.The findings indicate a strong agreement between simulated and observed runoff, proving that the SWMM model has the required accuracy for urban runoff simulation. Thus, this model can be effectively used for urban runoff management plans and drainage network design. Additionally, it was determined that the upstream watershed of the study area, characterized by good permeability and a small size, supports channels with suitable dimensions for return periods ranging from 2 to 50 years.
تبلیغات
