Η έννοια του αριθμού καμπύλης απορροής ως οδηγού για τη χάραξη μονάδων υδρολογικής απόκρισης

E. Savvidou, A. Efstratiadis, A. D. Koussis, A. Koukouvinos, and D. Skarlatos, The curve number concept as a driver for delineating hydrological response units, Water, 10 (2), 194, doi:10.3390/w10020194, 2018.

[Η έννοια του αριθμού καμπύλης απορροής ως οδηγού για τη χάραξη μονάδων υδρολογικής απόκρισης]

[doc_id=1772]

[Αγγλικά]

Προτείνουμε μια νέα μεθοδολογία για τη χάραξη μονάδων υδρολογικής απόκρισης (ΜΥΑ), που βασίζεται στην έννοια του Αριθμού Καμπύλης Απορροής (Curve Number, CN). Αρχικά, μια ημιαυτόματη διαδικασία σε περιβάλλον ΣΓΠ επιτρέπει την παραγωγή του χάρτη της λεκάνης με κατανεμημένες τιμές του CN, ως προϊόντος τριών κατηγοριοποιημένων χωρικών επιπέδων, ήτοι της περατότητας εδαφών, των χρήσεων/κάλυψης γης, και της αποστραγγιστικής ικανότητας. Οι χάρτης τιμών του CN χρησιμοποιεπίται στη συνέχεια για την παραμετροποίηση του μοντέλου, προκειμένου να προσδιοριστεί ο απαιτούενος αριθμός και η χωρική έκταση των ΜΥΑ και, συνακόλουθα, το πλήθος των μεταβλητών ελέγχου του προβλήματος βαθμονόμησης. Η νέα προσέγγιση αποσκοπεί στο να περιορίσει την υποκειμενικότητα που εισάγει ο ορισμός των ΜΥΑ και, ταυτόχρονα, να παράσχει φειδωλά σχήματα μοντελοποίησης. Ειδικότερα, η παραμετροποίηση βάσει του CN: (1) επιτρέπει στον χρήστη να αντιστοιχίσει όσες παραμέτρους μπορεί να υποστηρίξει η διαθέσιμη υδρολογική πληροφορία, (2) συσχετίζει τις παραμέτρους του μοντέλου με τις αναμενόμενες αποκρίσεις της λεκάνης, όπως αυτές ποσοτικοποιούνται σε όρους κλάσεων του CN που αναφέρονται στις ΜΥΑ, και (3) μειώνει τον φόρτο της βαθμονόμησης του μοντέλου, εξασφαλίζοντας ταυτόχρονα καλή προγνωστική ικανότητα. Τα πλεονεκτήματα της προτεινόμενης προσέγγισης επιδεικνύονται στην υδρολογική μοντελοποίηση της λεκάνης απορροής του Νέδοντα (ΝΔ Ελλάδα), όπου εφαρμόζονται παραμετροποιήσεις διαφορετικής πολυπλοκότητας στην πρόσφατα αναβαθμισμένη έκδοση του μοντέλου ΥΔΡΟΓΕΙΟΣ. Το πείραμα μοντελοποίησης με διαφορετικό αριθμό ΜΥΑ, όπου το πρόβλημα εκτίμησης των παραμέτρων αντιμετωπίστηκε μέσω αυτόματης βελτιστοποίησης, έδειξε ότι η παραμετροποίηση με τρεις ΜΥΑ, όσες δηλαδή και οι διαθέσιμες χρονοσειρές παροχής, εξασφάλισε τη βέλτιστη επίδοση. Ομοίως, έλεγχοι με εναλλακτικές διαμορφώσεις των ΜΥΑ επιβεβαίωσαν ότι τα υψηλότερα μέτρα προσαρμογής, τόσο στη βαθμονόμηση όσο και στην επαλήθευση, επιτεύχθηκαν με την προσέγγιση βάσει του CN, ενώ κατέληξε, επίσης, σε τιμές παραμέτρων της κάθε ΜΥΑ που είναι σε συμφωνία με τη φυσική τους ερμηνεία.

PDF Πλήρες κείμενο:

Βλέπε επίσης: http://www.mdpi.com/2073-4441/10/2/194

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. Δ. Κουτσογιάννης, Α. Ανδρεαδάκης, Ρ. Μαυροδήμου, Α. Χριστοφίδης, Ν. Μαμάσης, Α. Ευστρατιάδης, Α. Κουκουβίνος, Γ. Καραβοκυρός, Σ. Κοζάνης, Δ. Μαμάης, και Κ. Νουτσόπουλος, Εθνικό Πρόγραμμα Διαχείρισης και Προστασίας των Υδατικών Πόρων, Υποστήριξη της κατάρτισης Εθνικού Προγράμματος Διαχείρισης και Προστασίας των Υδατικών Πόρων, 748 pages, doi:10.13140/RG.2.2.25384.62727, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, Φεβρουάριος 2008.
6. 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.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. 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.
11. J. A. P. Pollacco, B. P. Mohanty, and A. Efstratiadis, Weighted objective function selector algorithm for parameter estimation of SVAT models with remote sensing data, Water Resources Research, 49 (10), 6959–6978, doi:10.1002/wrcr.20554, 2013.
12. 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.
13. 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.
14. 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.
15. 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.
16. A. Tegos, N. Malamos, A. Efstratiadis, I. Tsoukalas, A. Karanasios, and D. Koutsoyiannis, Parametric modelling of potential evapotranspiration: a global survey, Water, 9 (10), 795, doi:10.3390/w9100795, 2017.

Εργασίες μας που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία:

1. K. Risva, D. Nikolopoulos, and A. Efstratiadis, Development of a distributed hydrological software application employing novel velocity-based techniques, 11th World Congress on Water Resources and Environment “Managing Water Resources for a Sustainable Future”, Madrid, European Water Resources Association, 2019.

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

1. Aqnouy, M., J. E. S. El Messari, H. Ismail, A. Bouadila, J. G. M. Navarro, B. Loubna, and M. R. A. Mansour, Assessment of the SWAT model and the parameters affecting the flow simulation in the watershed of Oued Laou (Northern Morocco), Journal of Ecological Engineering, 20(4), 104-113, doi:10.12911/22998993/102794, 2019.

Κατηγορίες: Υδρολογικά μοντέλα, Πιο πρόσφατες εργασίες, Άρθρα που αρχικώς απορρίφθηκαν, Λογισμικό