Zastosowanie modelu infiltracyjnego Green'a i Ampt'a oraz metod GIS do określania opadu efektywnego w modelowaniu opadodpływ na przykładzie zlewni górnej Wilgi

• Autorzy: Chormanski J. , Ignar S. , Cabanski P.

Warianty tytułu

EN

Application of the Green-Ampt infiltration model and GIS method for the rainfall excess calculation in the rainfall-runoff modelling, the upper Wilga catchment case study

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opisano zastosowanie infiltracyjnego modelu Green’a i Ampt’a (GA), którego parametry mają sens fizyczny, do obliczeń opadu efektywnego w modelach opad-odpływ. Jako teren badań wybrano nizinną zlewnię górnej Wilgi, o powierzchni użytkowanej rolniczo. Parametry równania GA określono na podstawie cech teksturalnych utworów powierzchniowych mierzonych w 183 próbkach glebowych. Przestrzenną dystrybucję wartości parametrów określono na podstawie mapy glebowej przy zastosowaniu techniki GIS. Model GA testowano przez porównywanie wyników z metodą krzywej CN SCS. Do transformacji opadu efektywnego w odpływ powierzchniowy stosowano IUH Wackermanna w modyfikacji Ignara, którego parametry były optymalizowane indywidualnie dla każdego wezbrania. Obserwowano bardzo wysoką zgodność pomiędzy obserwowanym i obliczonym hydrogramami jak i wielkościami odpływu. Kształty hydrogramu obliczonego przy zastosowaniu modelu GA lepiej odzwierciedlają rzeczywisty proces infiltracji niż metodą CN SCS, szczególnie w początkowej fazie odpływu.

EN

This paper describes an application of the Green-Ampt physically based infiltration model for calculation of the rainfall excess in rainfall-runoff modelling. It was applied for lowland catchment of the upper Wilga River, which is dominated by the agricultural use. Green-Ampt parameters were determined based on soil textural properties measured in 183 soil samples. The average values of the Green-Ampt parameters were next obtained by the GIS techniques. The Green-Ampt model was tested by a comparison with the SCS curve number procedure. Transformation of the effective rainfall into the runoff was performed by a Wackermann model of IUH modified by Ignar. Their parameters were optimized individually for each precipitation event. Results show a very good agreement of calculated and observed hydrographs, as well as high correlation between the calculated and observed runoff. The shape of hydrographs calculated by the use of the Green-Ampt model shows better fitting with observed infiltraton process then SCS method, especially, in beginning part of rainfallrunoff event.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2008
• Tom: 532
• Opis fizyczny: s.77-89,rys.,tab.,wykr.,bibliogr.

Twórcy

autor

Chormanski J.

• Zakład Hydrologii i Zasobów Wodnych, Katedra Inżynierii Wodnej i Rekultywacji Środowiska, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, ul.Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa

autor

Ignar S.

• Zakład Hydrologii i Zasobów Wodnych, Katedra Inżynierii Wodnej i Rekultywacji Środowiska, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, ul.Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa

autor

Cabanski P.

• Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Warszawie

Bibliografia

• CABAŃSKI P. 2002. Określanie strat opadowych metodami GIS w zlewni górnej Wilgi. Praca magisterska SGGW Warszawa: 140 ss.
• CHORMAŃSKI J. 1999. Adaptacja równania Green’a i Ampt’a dla gleb zlewni Olszanki; sprawozdanie z realizacji programu badawczego KBN, Maszynopis: 26 ss.
• CHORMAŃSKI J., VAN KHANH D., GROT T., IGNAR S. 1998. Zastosowanie systemu modelowania zlewni (Watershed Modeling System) do badań hydrologicznych. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 458: 185-194.
• CHORMAŃSKI J., IGNAR S., CABAŃSKI P. 2004. Application of the Green-Ampt infiltration model to watershed modeling. D. Tropeano, M. Arattano, F. Maraga, C. Pelissero (Eds), „Progress in surface and subsurface water studies at the plot and small basin scale”, Mat. konf. międzyn. ERB-2004, 13-17.10.2004 Turyn, Włochy: 52-55.
• DUONG VAN K., CHORMAŃSKI J., IGNAR S. 1999. Application of WMS Package for Flood Flows Modelling in small agricultural watershed. Roczn. AR w Poznaniu, Melioracje i Inż. Środ. 20: 383-390.
• GOLDMAN D.M. 1989. Loss Rate representation in the HEC-1 Watershed Model, w: Unsaturated Flow in Hydrologic Modeling. Theory and Practice. H.J. Morel-Seytoux (Ed.), Kluwer Academic Publishers: 345-390.
• GREEN W.H., AMPT G. 1911. Studies in soil physics, part I - the flow of air and water through soils. J. Agricultural Science 4: 1-24.
• DELLEUR J.W., SARMA R.B.S., RAO A.R. 1973. Comparison of rainfall-runoff models for urban areas. J. of Hydr. 18: 3-4.
• IGNAR S. 1993. Metodyka obliczania przepływów wezbraniowych w zlewniach nieobserwowanych. Wydawn. SGGW Warszawa: 55 ss.
• IGNAR S. 2002. Application of rainfall-runoff model for evaluation of flood mitigation by storage reservoir. Annals of Warsaw Agricultural University 33: 103-107.
• JAMES W.P., WARINER J., REEDY M. 1992. Application of the Green-Ampt infiltration equation to watershed modeling. Water Resour. Bull. 28(3): 623-635.
• JAWORSKI J., SZKUTNICKI J. 1999. Dynamika obiegu wody w zlewni górnej Wilgi. IMGW Warszawa.
• KONDRACKI J. 1978. Geografia fizyczna Polski. PWN Warszawa: 463 ss
• MEIN R.G., LARSON C.L. 1973. Modeling infiltration during a steady rain. Water Resources Research 9(2): 384-394.
• MOREL-SEYTOUX H.J. 1981. Application of infiltration theory for determination of the excess rainfall hyetograph. Water Resour. Bull. 17(6): 1012-1022.
• RALLISON R.E., MILLER N. 1981. Past, present and future of SCS runoff procedure. Int. Symp. on Rainfall-Runoff Modelling. Mississippi State University.
• RAWLS W.J., BRAKENSIEK D.L. 1988. Comparison between Green-Ampt and curve number runoff predictions. Trans. ASAE 26(6): 1597-1599.
• RAWLS W.J., BRAKENSIEK D.L. 1989. Estimation soil water retention and hydraulic properties, w: Unsaturated Flow in Hydrologic Modeling. Theory and Practice. H.J. Morel-Seytoux (Ed.), Kluwer Academic Publishers: 275-300.
• SKAGG R.W., KHALEEL R. 1982. Chapter 4. Infiltration, w: Hydrologic Modeling of Small Watersheds. C.T. Haan, H.P. Johnson, D.L. Brakensiek (Eds). ASAE Monograph 5, Am. Society of Agricultural Engineers, 3950 Niles Road, St. Joseph, MI 49085: 119-166.
• VAN MULLEM J.A. 1991a. Precipitation distribution and Green-Ampt runoff. J. Irrig. Drain. Eng. 117(6): 944-959.
• VAN MULLEM J.A. 1991b. Runoff and peak discharges using the Green-Ampt infiltration model. J. Hydr. Engrg., ASCE 117(3): 354-370.