مقایسه روش های ترسیمی و فیلتر های عددی برگشتی در تفکیک جریان پایه در تعدادی از رودخانه های استان اردبیل

سابقه و هدف: جریان پایه یکی از اجزاء مهم در تشکیل هیدروگراف جریان است، که از جریان های زیرزمینی یا ذخایر کم عمق زیرسطحی ناشی می شود. تعیین سهم جریان پایه از جریان امکان ارزیابی واکنش آبخیز و برنامه ریزی بهتر استراتژی های مدیریت کمی و کیفی منابع آب در مقیاس آبخیز را فراهم می نماید. هم چنین، تفکیک جریان پایه از موارد مهم در مدل سازی هیدرولوژی و افزایش دقت کالیبراسیون در مدل سازی بارش-رواناب است. مقایسه حوزه های مختلف از نظر ویژگی های فروکش جریان می تواند اطلاعات ارزشمندی از خصوصیات ذخیره و تغذیه در آبخیز فراهم نماید. هم چنین تعیین سهم جریان پایه می تواند در تحلیل جریان زیست محیطی و شرایط سلامت رودخانه موثر واقع گردد. مولفه جریان پایه به شدت تحت تاثیر بهره برداری از چاه ها در دشت های سیلابی است که می تواند در روش های عددی تفکیک جریان پایه، منشاء بروز عدم قطعیت باشد. هدف از این مطالعه مقایسه روش های ترسیمی و فیلتر عددی در تفکیک جریان پایه و انتخاب روش مناسب برای برآورد دبی پایه در تعدادی از رودخانه های منتخب استان اردبیل است. مواد و روش: در این پژوهش تفکیک جریان پایه روزانه علاوه بر روش های مرسوم (محدوده زمانی ثابت، محدوده زمانی جابه جاشونده و حداقل محلی)، با روش های فیلتر دیجیتال برگشتی شامل (الگوریتم یک پارامتره، الگوریتم دو پارامتره باگتون، الگوریتم سه پارامتره IHACRES، لین و هولیک، الگوریتم چاپمن و ایما فیلتر) نیز انجام گرفته است. نتایج روش های مذکور با روش تحلیل فروکش به عنوان روش مبنا مورد مقایسه قرار گرفته است. تحلیل ها و مقایسه نتایج روش های تفکیک جریان، براساس آمار دبی روزانه جریان با طول دوره آماری 22 سال در پنج ایستگاه هیدرومتری استان اردبیل با داده های در دسترس و مقادیر مختلف دبی جریان صورت گرفته است. یافته ها: براساس نتایج و مقایسه روش های ترسیمی و فیلتری در تفکیک دبی پایه جریان، مشخص شد که دقت روش های ترسیمی با مقادیر پایین ضریب نش-ساتکلیف، قابل قبول نیست. در این راستا، روش محدوده زمانی ثابت با ضریب کارایی 04/0- در شرایط منطقه مورد مطالعه نتایج مناسبی ارائه نداده است. این در حالی است که روش های تفکیک فیلتری الگوریتم یک پارامتره و دو پارامتره باگتون (Boughton two parameter algrithm) با ضرایب کارایی 88/0 و 86/0 به ترتیب به عنوان مناسب ترین روش ها برای برآورد دبی پایه در رودخانه های استان اردبیل بوده است. بحث و نتیجه گیری: نتایج تحقیق نشان داد که روش های ترسیمی تقریبا نتایج قابل قبولی ارائه نمی دهند و روش های فیلتری با رفع محدودیت ها ی روش های گرافیکی و مبتنی بر تئوری پردازش سیگنال در تفکیک جریان به دو مولفه جریان سریع و جریان پایه از صحت و دقت بیش تری برخوردار می باشند. در مجموع می توان گفت که روش های فیلتر عددی با ماهیت غیرخطی و تبعیت از توالی سری های زمانی در داده های دبی، دارای دقت بالاتری نسبت به روش های خطی و ترسیمی است. معرفی روش های مناسب تفکیک جریان دبی روزانه در مدل سازی هیدرولوژیک، تحلیل منطقه ای جریان های حداقل و تعیین سهم جریان پایه می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

Keywords:

تفکیک جریان , دبی پایه , روش ترسیمی , فیلتر عددی برگشتی , هیدروگراف روزانه