برقوآبصنعتدانشگاه 1

مدل بارندگی-روانابQuick Start Guide in Hec-Hms

or 3.0.1 3.0.0

مدل بارندگی-روانابQuick Start Guide in Hec-Hms

3.0.0 or 3.0.1

موسوی ندوشنیموسوی ندوشنی۱۳۹۱۱۳۹۱ویراست بهمن ویراست بهمن

/www.pwut.ac.ir/fa/staffs_mousavi

موسوی ندوشنیموسوی ندوشنی۱۳۹۱۱۳۹۱ویراست بهمن ویراست بهمن

www.pwut.ac.ir/fa/staff/s_mousavi

برقوآبصنعتدانشگاه 2

HEC-HMSThe Hydrologic Engineering Center’s Hydrologic Modeling System (HMS)

HEC-HMSThe Hydrologic Engineering Center’s Hydrologic Modeling System (HMS)

برقوآبصنعتدانشگاه 3

HEC-1تاریخچه برنامه HEC-1تاریخچه برنامه

• Separate Programs: 1967 by Leo R. Beard

• Major Revision and Unification: 1973

• Second Major Revision: 1981 (Dam Breach, Kinematic Wave)

• PC Versions: 1984 (partial), 1988 (full)

برقوآبصنعتدانشگاه 4

HEC-HMSتاریخچه برنامه HEC-HMSتاریخچه برنامه HEC “NexGen” Project Begins 1990

(RAS, HMS, FDA)HEC-HMS - New GUI and Updates

• First Release April 1998• Version 1.1 Released April 1999• From 2002 to 2005

2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.2.0 2.2.1 2.2.2 3.0.0 (Dec. 2005) 3.0.1 (Apr. 2006) 3.1.0 (Nov. 2006) 3.2.0 (Apr. 2008) 3.3.0 (Oct. 2008) 3.4.0 (Aug. 2009)

• Current version 3.5.0 (Aug. 2010)

برقوآبصنعتدانشگاه 5

HEC-1 بر HEC-HMSبرتریهای HEC-1 بر HEC-HMSبرتریهای

کاربر دوست بودن چون با تکنیکGUI کار می کند.

انواع خروجی گرافیکیایجاد گزارشهابهبود در محاسباتدارا بودن کارآیی بیشتر

های ایجاد شده به سه بخش تقسیم پروژه•میشود.

پروژه ها را می توان با پارامترهای گوناگون •)بدون استفاده از پروژه جدید( اجرا نمود.

Hec-HMSنحوه کارکرد Hec-HMSنحوه کارکرد

بارندگی ورودیتابع روند تلفات هیدروگراف

واحدمحاسبه روانابروندیابی سیلگام های ترکیبی

برقوآبصنعتدانشگاه 6

Routing

Surface Runoff

+

Combination

Q

t

Surface Runoff

Q

Losses Removed

Losses Removed1

2

Q

t

Q

t

تبدیل هیتوگراف بارندگی به هیدروگراف رواناب

تبدیل هیتوگراف بارندگی به هیدروگراف رواناب

برقوآبصنعتدانشگاه 7

برقوآبصنعتدانشگاه 8

مولفه مختلف مدلمولفه مختلف مدلHEC-HMS Model

components

Basin model

Subbasin

Reach

Reservoir

Junction

Diversion

Source

Sink

Meteorological model

Loss methods

Transform methods

Base flow methods

Routing methods

Control specification

Starting and Ending date

Starting and Ending time

Time interval

Precipitation methods

Evapotranspration method

برقوآبصنعتدانشگاه 9

ساختن یک پروژه جدیدساختن یک پروژه جدید

پس از اجرایFileNew پنجره زیر ظاهر شده که باید تکمیل شود.

برقوآبصنعتدانشگاه 10

ایجاد صفحه حوضه آبریزایجاد صفحه حوضه آبریز

پس از اجرایComponentsBasin Model Manager پنجره زیر ظاهر شده که باید کلید

New.را بزنید

برقوآبصنعتدانشگاه 11

دنباله ایجاد صفحه حوضه آبریزدنباله ایجاد صفحه حوضه آبریز

پس از زدن کلیدNew پنجره زیر را createباز میشود و پس از تکمیل کلید

را بزنید.

برقوآبصنعتدانشگاه 12

افزار گیری صفحه نرم شکل افزار گیری صفحه نرم شکل

Desktop

Watershed Explorer

Message log

Component Editor

برقوآبصنعتدانشگاه 13

زمینه مدل یا نقشه حوضه آبریز ایجاد پسزمینه مدل یا نقشه حوضه آبریز ایجاد پس

برقوآبصنعتدانشگاه 14

زمینه مدل ... دنباله ایجاد پسزمینه مدل ... دنباله ایجاد پس پس از اجرای

Viewbackground maps پنجره زیر ظاهر

میشود. سپس کلید add را

بزنید.عمل آنگاهbrowse

انجام میشود. به بعد 3از نسخه

HMSهای زیر فرمتخواند. را می

*.shp (Arcview) *.dxf (Autocad) *.map (Hec-Hms)

برقوآبصنعتدانشگاه 15

زمینه مدل ... دنباله ایجاد پسزمینه مدل ... دنباله ایجاد پس

برقوآبصنعتدانشگاه 16

(1عناصر مدل حوضه ) (1عناصر مدل حوضه )

های حوضه : شامل دادهها زیر حوضههستند. مانند تلفات، تبدیل

هیدروگراف واحد و دبی پایهسازد : عناصر را بهم مرتبط میها بازه

های روندیابی است. و شامل دادهبرای محلهای اتصال مورد پیوند :

استفاده قرار می گیرد.ذخیره جریان ورودی و مخزن :

خروجی از آن با یک نرخ مشخص

برقوآبصنعتدانشگاه 17

(2عناصر مدل حوضه ) (2عناصر مدل حوضه )

عنصری است که دارای ورودی چاه :است اما خروجی ندارد.

عنصری است که ورودی ندارد منبع :اما دارای خروجی است.

قسمتی از جریان سطحی انحراف :توسط این عنصر با منحنی دبی-اشل

شود. به عنصر دیگری منحرف می

ترکیب بندی اولیه یک حوضه و عناصر آنترکیب بندی اولیه یک حوضه و عناصر آن

برقوآبصنعتدانشگاه 18

12

34

5

1 2

A

3 4

B

5

Rea

ch A

Rea

ch B

Runoff

Combination

Routing

برقوآبصنعتدانشگاه 19

HMSایجاد زیرحوضه در HMSایجاد زیرحوضه در

برای ایجاد زیر حوضه، ایکون آن را کلیک Desktopنموده و سپس موس را روی

بلغزانید. پنجره زیر ظاهر می شود. می توان نام را تغییر داد و توصیف را

را زد.createاضافه نمود و سپس کلید

برقوآبصنعتدانشگاه 20

مولفه مختلف مدل حوضه آبریزمولفه مختلف مدل حوضه آبریز

برای مدل نمودن حوضه آبریز توسط هر مدلبارندگی رواناب، باید سه مولفه زیر منظور

شود: Loss Rate

چگونگی تبدیل باران ناخالص )باران کل( بهباران خالص، در این مولفه بیان میشود و نرخ

تلفات مدل می گردد. Transform

چگونگی تبدیل باران خالص )توزیع زمانیجریان( به رواناب، در این مولفه بیان می شود.

Baseflow method .در اینجا جریان پایه رواناب مدل میگردد

مراحل تبدیل بارندگی به روانابمراحل تبدیل بارندگی به رواناب

برقوآبصنعتدانشگاه 21

برقوآبصنعتدانشگاه 22

Loss MethodLoss Method

None Deficit and Constant Exponential Green and Ampt Gridded Deficit Constant Gridded SCS Curve

Number Gridded Soil Moisture

Accounting Initial and Constant SCS Curve Number Soil Moisture Accounting

روش روند تلفات اولیه و یکنواختروش روند تلفات اولیه و یکنواخت

برقوآبصنعتدانشگاه 23

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Rai

nfal

l (in

/hr)

Time (hours)

Rainfall Excess Losses

Example: Initial Loss = 0.5 in, Uniform Loss = 0.05 in/hr

برقوآبصنعتدانشگاه 24

Transform MethodTransform Method

Unit hydrograph methods:

• Clark.

• SCS.

• S-graph.

• Snyder.

• User-specified.

Other methods:• Kinematic wave.

• ModClark distributed.

برقوآبصنعتدانشگاه 25

Baseflow MethodBaseflow Method

None Bounded Recession Constant Monthly Linear Reservoir Recession

برقوآبصنعتدانشگاه 26

Parameters of MethodParameters of Method

هر یک از روش هایLoss، Transform و Baseflow دارای پارامترهایی است. که پس

از انتخاب روش مورد نظر باید مقداردهی شود.

به عنوان مثال در روشهایloss اگر ،SCS Curve Number را انتخاب کنید. پارامترهای

زیر ظاهر می شود. Initial Abstraction Curve Number Impervious

برقوآبصنعتدانشگاه 27

Parameters of MethodParameters of Method

به عنوان مثال در روشهایTransform اگر ،SCS Unit Hydrograph را انتخاب کنید، آنگاه

شود. پارامتر زیر ظاهر می Lag Time

در روش هایBaseflow نیز همین قاعده نیز ،برقرار است.

تک روش ها پارامترها بنابراین باید برای تکهای دیگر را معین نمود تا بتوان به قسمت

افزار پرداخت. نرم

برقوآبصنعتدانشگاه 28

Parameters of MethodParameters of Method

پس از تعیین همهپارامترهای روش های

انتخاب شده، تصویر مقابل را خواهید

داشت.

Loss Method

Transform Method

Baseflow Method

برقوآبصنعتدانشگاه 29

های متعدد زیرحوضههای متعدد زیرحوضه

های اگر زیر حوضهمتعدد داشته باشید. برای هر زیرحوضه

روش ها و پارامترهای مورد لزوم را باید

مشخص و معین نمود.

برقوآبصنعتدانشگاه 30

مدل هواشناسی مدل هواشناسی

پس از اجرایComponentsMeteorological Model Manager پنجره زیر ظاهر شده که

را بزنید.Newباید کلید

برقوآبصنعتدانشگاه 31

دنباله مدل بارشدنباله مدل بارش

پس تغییر نام می توان توصیف هم را فشرد.createنمود و سپس کلید

برقوآبصنعتدانشگاه 32

دنباله مدل بارشدنباله مدل بارش

پس از اینکه مدلبارش ایجاد شد،

حتماe باید مدل حوضه شامل

زیرحوضه شود. به شرح شکل زیر

برقوآبصنعتدانشگاه 33

مولفه مختلف مدل هواشناسیمولفه مختلف مدل هواشناسی

برای مدل نمودن هواشناسی توسط هرمدل بارندگی رواناب، باید سه مولفه زیر

منظور شود: Precipitation

.که روش های بارندگی را مدل می کند Evapotranspiration

.که روش های تبخیر و تعرق را مدل می کند Snowmelt

.که روش های مولفه برف را مدل می کند

برقوآبصنعتدانشگاه 34

Precipitation MethodPrecipitation Method

Historical methods:• Gage weights.• Inverse distance.• User-specified.• Gridded.

Hypothetical methods:• Frequency storm.• SCS storm.• Standard project storm.

برقوآبصنعتدانشگاه 35

Evapotranspiration MethodEvapotranspiration Method

None Gridded Priestley-

Taylor Monthly Average Priestley-Taylor

برقوآبصنعتدانشگاه 36

Snowmelt MethodSnowmelt Method

None

Gridded Temperature Index

Temperature Index

برقوآبصنعتدانشگاه 37

مشخصات کنترلیمشخصات کنترلی

سازی های زمانی شبیه در اینجا باید ویژگیرا معین کنید. به عبارت دیگر ساعت

سازی در اینجا کوک می شود. شبیه Control Specifications Manager

• Date StartEnd

• TimeStartEnd

• Time Interval

برقوآبصنعتدانشگاه 38

مشخصات کنترلیمشخصات کنترلی

پس از اجرایComponentsControl Specifications Manager پنجره زیر ظاهر شده که باید کلید New را بزنید.

برقوآبصنعتدانشگاه 39

دنباله مشخصات کنترلیدنباله مشخصات کنترلی

پس تغییر نام می توان توصیف هم را فشرد.createنمود و سپس کلید

برقوآبصنعتدانشگاه 40

دنباله مشخصات کنترلیدنباله مشخصات کنترلی

Start Date (ddMMMYYYY)

Start Time (HH:mm) End Date

(ddMMMYYYY) End Time (HH:mm) Time Interval

برقوآبصنعتدانشگاه 41

سازی )اجرای مدل( محاسبات شبیهسازی )اجرای مدل( محاسبات شبیه

پس از اجرایComputeCreate Simulation Run پنجره زیر ظاهر شده که باید کلید Next.را بزنید

برقوآبصنعتدانشگاه 42

سازی دنباله محاسبات شبیهسازی دنباله محاسبات شبیه

برقوآبصنعتدانشگاه 43

سازی دنباله محاسبات شبیهسازی دنباله محاسبات شبیه

پس از ایجادSimulation Run مراحل زیر را دنبال کنید.

ComputeSelect Run در اینجا اجرای مورد نظر خود را انتخاب

کنید. ComputeCompute Run [Run 1]

انجام می شود سازی در اینجا محاسبات شبیه سازی را به دو و شما می توانید نتایج شبیه

صورت زیر مالحظه کنید.جدولها•نمودارها•

Hec-HMSخروجی ناشی از اجرای Hec-HMSخروجی ناشی از اجرای

جداولجدول خالصه•جدول با جزئیات )سری های زمانی(•

نمودارهیتوگراف هانمودارهیدروگراف های زیرحوضه هانمودار هیدروگراف های ترکیبینمودار هیدروگراف های مشاهده شده

برقوآبصنعتدانشگاه 44

برقوآبصنعتدانشگاه 45

نمودار بارش-روانابنمودار بارش-رواناب

برقوآبصنعتدانشگاه 46

جدول خالصه نتایج یک زیرحوضهجدول خالصه نتایج یک زیرحوضه

برقوآبصنعتدانشگاه 47

جدول جزئیات سری زمانی یک زیرحوضهجدول جزئیات سری زمانی یک زیرحوضه

برقوآبصنعتدانشگاه 48

ورود اطالعات مشاهده شدهورود اطالعات مشاهده شده

افزار می توان به نرماطالعات مشاهده

شده نظیر دبی و یا بارندگی وارد نمود،

که نحوه آن به صورت زیر است.

پس از اجرایComponentsTime-

Series Data Manager پنجره زیر ظاهر شده

را Newکه باید کلید بزنید.

برقوآبصنعتدانشگاه 49

دنباله ورود اطالعات مشاهده شدهدنباله ورود اطالعات مشاهده شده

سپس پنجره زیر ظاهر می شود کهنام مورد نظر و توصیف را وارد نمود

را زد.createو کلید

برقوآبصنعتدانشگاه 50

دنباله ورود اطالعات مشاهده شدهدنباله ورود اطالعات مشاهده شده اکنون به منویWatershed

Explorer توجه کنید که چگونه تغییر یافته است.

نشان در برگTime-Series Gage گام زمانی را معین

می کنید.نشان در برگTime Window

تاریخ و زمان شروع و ها معین خاتمه داده

می شود.نشان در برگTable

های مشاهده شده دادهوارد می شود.

نشان در برگGraph نمودار داده های فوق

مالحظه می گردد.

برقوآبصنعتدانشگاه 51

نمودارهیتوگراف بارندگینمودارهیتوگراف بارندگی

یک نمونه از نمودارهای مشاهده داده

شده مربوط به بارندگی که به

هیتوگراف (hyetograph )

نامبردار است.

برقوآبصنعتدانشگاه 52

(Calibrationواسنجی مدل ) (Calibrationواسنجی مدل )

فرآیندی سیستماتیک است برای این کهبتوان مقادیر پارامترهای مدل را تنظیم

های نمود، تا نتایج حاصل از مدل با دادهمشاهده شده سازگار گردد.

افزار به دو طریق انجام این عمل در نرممیشود.

به روش دستی•سازی( به روش خودکار )بهینه•

الزم به ذکر است که ابتدا از روشدستی استفاده می شود.

برقوآبصنعتدانشگاه 53

(Calibrationدنباله واسنجی مدل ) (Calibrationدنباله واسنجی مدل )

برقوآبصنعتدانشگاه 54

ایجاد یک بازه ایجاد یک بازه

برای ایجاد یک بازه، ایکون آن راکلیک نموده و سپس موس را روی

Desktop بلغزانید. پنجره زیر ظاهر می شود. میتوان نام را تغییر داد و

توصیف را اضافه نمود و سپس کلید create.را زد

برقوآبصنعتدانشگاه 55

بندی روشهای روندیابی از منظر هیدرولیکی و تقسیمهیدرولوژیکی

بندی روشهای روندیابی از منظر هیدرولیکی و تقسیمهیدرولوژیکی

Hydraulic Methods - Uses partial form of St. Venant Equations• Kinematic Wave Method• Muskingum-Cunge Method

Hydrologic Methods• Muskingum Method• Storage Method (Modified Puls)• Lag Method

(1)

برقوآبصنعتدانشگاه 56

ها روشهای روندیابی در آبراههها روشهای روندیابی در آبراهه

None Kinematic Wave Lag Modified Puls Muskingum Muskingum-Cunge Straddle Stagger

روندیابی در مخازنروندیابی در مخازن

Routing methods:• Storage curve.

• Outlet structures.

• Specified release.

Possible structures:• Gated spillway (0 to 10).

• Overflow (0 to 10).

• Outlet (0 to 10).

• Pump (0 to 10).

• Dam break (0 or 1).

برقوآبصنعتدانشگاه 57

برقوآبصنعتدانشگاه 58

آبآب:آب را گل نکنیم

خورد آب. در فرودست انگار، کفتری می•شوید. ای پر می یا که در بیشة دور، سیره•گردد. ای پر می یا در آبادی، کوزه•

:آب را گل نکنیمرود پای سپیداری، تا فرو شوید شاید این آب روان، می•

اندوه دلی.دست درویشی شاید، نان خشکیده فرو برده در آب•

فهمند. مردمان سر رود، آب را میگل نکردندش، ما نیز.سهراب آب را گل نکنیم

سپهری