Προσέγγιση αριθμού καμπύλης απορροής για τη διαμόρφωση μονάδων υδρολογικής απόκρισης σε κατανεμημένα υδρολογικά μοντέλα

E. Savvidou, A. Efstratiadis, A. D. Koussis, A. Koukouvinos, and D. Skarlatos, A curve number approach to formulate hydrological response units within distributed hydrological modelling, Hydrology and Earth System Sciences Discussions, doi:10.5194/hess-2016-627, 2016.

[Προσέγγιση αριθμού καμπύλης απορροής για τη διαμόρφωση μονάδων υδρολογικής απόκρισης σε κατανεμημένα υδρολογικά μοντέλα]

[doc_id=1673]

[Αγγλικά]

Προτείνεται ένα συστηματικό πλαίσιο για τη χάραξη μονάδων υδρολογικής απόκρισης (ΜΥΑ), βασισμένο σε μια τροποποιημένη προσέγγιση του αριθμού καμπύλης απορροής Curve Number, CN). Στην τιμή του CN λαμβάνονται υπόψη τρία μείζονα φυσιογραφικά χαρακτηριστικά της λεκάνης απορροής, στη μορφή κλάσεων υδατοπερατότητας του εδάφους, χαρακτηριστικών των χρήσεων/κάλυψης γης, και αποστραγγιστικής ικανότητας. Μια ημιαυτοματη διαδικασία σε περιβάλλον ΣΓΠ επιτρέπει την παραγωγή χαρτών της λεκάνης με κατανεμημένες τιμές του CN, ως επαλληλία των τριών ομαδοποιημένων επιπέδων. Ο χάρτης τιμών του CN χρησιμοποιείται στο πλαίσιο της παραμετροποίησης ενός μοντέλου, προκειμένου να προσδιοριστεί το απαιτούμενο πλήθος και έκταση των ΜΥΑ και, συνακόλουθα, ο αριθμός των μεταβλητών ελέγχου του προβλήματος βαθμονόμησης. Η νέα αυτή προσέγγιση αποσκοπεί στο να περιορίσει την υποκειμενικότητα που εισάγεται στο ορισμό των ΜΥΑ, παρέχοντας ταυτόχρονα φειδωλά σχήματα μοντέλων. Ειδκότερα, η παραμετροποίηση με βάση τα CN: (1) επιτρέπει στον χρήστη να αντιστοιχίσει όσοες παρεμέτρους μπορεί να υποστηρίξει η διαθέσιμη υδρολογική πληροφορία, (2) σχετίζει τις παραμέτρους του μοντέλου με τις αναμενόμενες αποκρίσεις της λεκάνης, όπως αυτές ποσοτικοποιούνται με βάση τις κλάσεις των τιμών του CN στις επιμέρους ΜΥΑ, και (3) περιορίζει τον φόρτο της βαθμονόμησης του μοντέλου, εξασφαλίζοντας ταυτόχρονα καλή προγνωστική ικανότητα. Τα πλοενεκτήματα του προτεινόμενου πλαισίου καταδεικνύονται στην υδρολογική προσομοίωση της λεκάνης απορροής του ποταμού Νέδοντα, στην Ελλάδα, όπου εφαρμόζονται παραμετροποιήσεις διαφορετικής πολοπλοκότητας σε μια πρόσφατα βελτιωμένη έκδοση του μοντέλου ΥΔΡΟΓΕΙΟΣ.

PDF Πλήρες κείμενο (2890 KB)

Βλέπε επίσης: http://www.hydrol-earth-syst-sci-discuss.net/hess-2016-627/

Εργασίες μας στις οποίες αναφέρεται αυτή η εργασία:

1. A. Efstratiadis, and D. Koutsoyiannis, An evolutionary annealing-simplex algorithm for global optimisation of water resource systems, Proceedings of the Fifth International Conference on Hydroinformatics, Cardiff, UK, 1423–1428, doi:10.13140/RG.2.1.1038.6162, International Water Association, 2002.
2. K. Mazi, A. D. Koussis, P. J. Restrepo, and D. Koutsoyiannis, A groundwater-based, objective-heuristic parameter optimisation method for a precipitation-runoff model and its application to a semi-arid basin, Journal of Hydrology, 290, 243–258, 2004.
3. E. Rozos, A. Efstratiadis, I. Nalbantis, and D. Koutsoyiannis, Calibration of a semi-distributed model for conjunctive simulation of surface and groundwater flows, Hydrological Sciences Journal, 49 (5), 819–842, doi:10.1623/hysj.49.5.819.55130, 2004.
4. E. Rozos, and D. Koutsoyiannis, A multicell karstic aquifer model with alternative flow equations, Journal of Hydrology, 325 (1-4), 340–355, 2006.
5. A. Efstratiadis, I. Nalbantis, A. Koukouvinos, E. Rozos, and D. Koutsoyiannis, HYDROGEIOS: A semi-distributed GIS-based hydrological model for modified river basins, Hydrology and Earth System Sciences, 12, 989–1006, doi:10.5194/hess-12-989-2008, 2008.
6. A. Efstratiadis, and D. Koutsoyiannis, One decade of multiobjective calibration approaches in hydrological modelling: a review, Hydrological Sciences Journal, 55 (1), 58–78, doi:10.1080/02626660903526292, 2010.
7. I. Nalbantis, A. Efstratiadis, E. Rozos, M. Kopsiafti, and D. Koutsoyiannis, Holistic versus monomeric strategies for hydrological modelling of human-modified hydrosystems, Hydrology and Earth System Sciences, 15, 743–758, doi:10.5194/hess-15-743-2011, 2011.
8. A. Tegos, A. Efstratiadis, and D. Koutsoyiannis, A parametric model for potential evapotranspiration estimation based on a simplified formulation of the Penman-Monteith equation, Evapotranspiration - An Overview, edited by S. Alexandris, 143–165, doi:10.5772/52927, InTech, 2013.
9. A. Efstratiadis, A. D. Koussis, S. Lykoudis, A. Koukouvinos, A. Christofides, G. Karavokiros, N. Kappos, N. Mamassis, and D. Koutsoyiannis, Hydrometeorological network for flood monitoring and modeling, Proceedings of First International Conference on Remote Sensing and Geoinformation of Environment, Paphos, Cyprus, 8795, 10-1–10-10, doi:10.1117/12.2028621, Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE), 2013.
10. A. Efstratiadis, A. D. Koussis, D. Koutsoyiannis, and N. Mamassis, Flood design recipes vs. reality: can predictions for ungauged basins be trusted?, Natural Hazards and Earth System Sciences, 14, 1417–1428, doi:10.5194/nhess-14-1417-2014, 2014.
11. Α. Ευστρατιάδης, Α. Κουκουβίνος, Π. Δημητριάδης, Ε. Ρόζος, και Α. Δ. Κούσης, Τεχνική έκθεση θεωρητικής τεκμηρίωσης μοντέλου υδρολογικής-υδραυλικής προσομοίωσης, ΔΕΥΚΑΛΙΩΝ – Εκτίμηση πλημμυρικών ροών στην Ελλάδα σε συνθήκες υδροκλιματικής μεταβλητότητας: Ανάπτυξη φυσικά εδραιωμένου εννοιολογικού-πιθανοτικού πλαισίου και υπολογιστικών εργαλείων, Ανάδοχοι: ΕΤΜΕ: Πέππας & Συν/τες Ε.Ε., Γραφείο Μαχαίρα, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών, 108 pages, Σεπτέμβριος 2014.
12. Α. Ευστρατιάδης, Α. Κουκουβίνος, Ε. Μιχαηλίδη, Ε. Γαλιούνα, Κ. Τζούκα, Α. Δ. Κούσης, Ν. Μαμάσης, και Δ. Κουτσογιάννης, Τεχνική έκθεση περιγραφής περιοχικών σχέσεων εκτίμησης χαρακτηριστικών υδρολογικών μεγεθών, ΔΕΥΚΑΛΙΩΝ – Εκτίμηση πλημμυρικών ροών στην Ελλάδα σε συνθήκες υδροκλιματικής μεταβλητότητας: Ανάπτυξη φυσικά εδραιωμένου εννοιολογικού-πιθανοτικού πλαισίου και υπολογιστικών εργαλείων, Ανάδοχοι: ΕΤΜΕ: Πέππας & Συν/τες Ε.Ε., Γραφείο Μαχαίρα, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών, 146 pages, Σεπτέμβριος 2014.
13. I. Tsoukalas, P. Kossieris, A. Efstratiadis, and C. Makropoulos, Surrogate-enhanced evolutionary annealing simplex algorithm for effective and efficient optimization of water resources problems on a budget, Environmental Modelling and Software, 77, 122–142, doi:10.1016/j.envsoft.2015.12.008, 2016.

Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

1. Verma, S., R. K. Verma, S. K. Mishra, A. Singh, and G. K. Jayaraj, A revisit of NRCS-CN inspired models coupled with RS and GIS for runoff estimation, Hydrological Sciences Journal, 62(12), 1891-1930, doi:10.1080/02626667.2017.1334166, 2017.
2. D’ Ambrosio, S., A. M. De Girolamo, and M. C. Rulli, Assessing sustainability of agriculture through water footprint analysis and in-stream monitoring activities, Journal of Cleaner Production, 200(1), 454-470, doi:10.1016/j.jclepro.2018.07.229, 2018.
3. D’Ambrosio, E., A. M. De Girolamo, and M. C. Rulli, Coupling the water footprint accounting of crops and in-stream monitoring activities at the catchment scale, MethodsX, doi:10.1016/j.mex.2018.10.003, 2018.

Κατηγορίες: Υδρολογικά μοντέλα