Ana Sayfa › Genel › e-Kütüphane
İçindekiler
[HOMS J04, J80, K22, K35, K55, L20]
Matematiksel modelleri sınıflandırmak için birçok yol vardır. Örneğin, bir model statik veya dinamik olabilir. İki değişken değeri arasındaki ilişki örneğin, nehir aşama ve akıntı bir kesit arasında aynı zamanda anlık ve statik olarak yorumlanabilir veya kararlı durum modeli ve cebirsel bir denklemin yardımıyla açıklanmıştır. Dinamik bir modele örnek olarak ilgili kesitde belirli bir zamandaki anlık bir nehrin akışı ve bu kesit tarafından sonlandırıldığı havza üzerinde yağışın önceki değerler kümesi arasında kantitatif bir ilişki vardır: yağış-akış modelleri. Dinamik modeller genellikle sıradan ya da kısmi diferansiyel denklemler açısından formüle edilmiştir. Dinamik modeller kategorilerinde ikilik türü vardır. Bu tartışma için bkz: Singh (1988).
Dinamik hidrolojik modeller kategorisinde çok geneldir ve bu yaklaşımlar tümüyle bir spektrumu kapsamaktadır. Tamamen deneye dayalı, kara kutu teknikleri üzerinde bir ekstrem durum vardır: modelin içyapısında hiçbir girişimde bulunmayarak yalnızca giriş ve çıkışı havza sistemiyle eşleştirecek şekile getirmektir. Kara kutu modellerinde özel bir kategori olarak yapay sinir ağları vardır. Diğer uçta aşırı karmaşık sistemlerin fiziksel yasaları ve hidrolojik süreçlerini yöneten teorik kavramların temel denklemlerini içeren teknikler mevcuttur: sözde hidrodinamik modeller (bakınız hidrolojik model, su kaynakları sistem tasarımı ve işletimi, operasyonel hidroloji raporu No. 34). Bu iki uç arasında çeşitli kavramsal model vardır. Bu modellerin havza içinde meydana gelen süreçler, doğrusal veya doğrusal olmayan rezervuar ve yaklaşık bir biçimde benzetim kanalları gibi basit kavramsal elemanlar şeklinde inşa edilmiş bir yapı temsil eder. Modelleri ister kara kutu modeli olsun, kavramsal ya da hidrodinamik, onlar verim oluşumuyla ilişkili olarak değerlendirme olasılıkları imkanı olmadan sonuçlar vermiştir. Bu nedenle, genellikle deterministik modeller olarak adlandırılır.
Yuvarlatılmış modeller, kısmi diferansiyel denklemler tarafından açıklanan, yer değiştirme ve varolan fiziksel parametreler, dağıtılmış modellerinde alansal değişebilirlik ise genellikle normal diferansiyel denklemler tarafından açıklanan sabit parametrelere dayanır. Dağıtılmış veri alanlarını kullanmak gibi dağıtılmış ve yarı-dağıtılmış modellerde yaygın olarak kullanılabilen bir hale gelmiştir uzaktan algılama yöntemleri mevcuttur. Doğrusal modellerde, kapalı yapı çözüm olabilir, çünkü bindirme özelliğine uymak uygulamalar için uygundur, bu durum doğrusal olmayan modellerde yoktur. Modeller sabit olabilir, diğer bir deyişle, eğer modelin parametreleri ile girdi ve çıktı ilişkisi zamanla değişmez. Aksi takdirde, modellerde sabit olmayan şunlardır: zaman değişkeni. Modeller, sürekli ve dolayısıyla açıklanan diferansiyel denklemler ve integralleri veya ayrık ve fark denklemleri ile toplama işlemleri tarafından açıklamalarla tanımlanıyor olabilir.
Tamamen deneysel olarak ve kara kutu ilişkilerinin yararı kanıtlanmıştır ve belli koşullar altında devam edecek, ama daha önce deneyim kazanılmış koşullarda onlara güvenilmesi gerekli olduğunda ciddi hatalara tabi olduğu da unutulmamalıdır. Modelleri çeşitli teorik kavram ve hidrolojik süreçler etkileşim yoluyla iyileştirme, yani fiziksel tabanlı modeller, bu koşullar altında daha güvenilir olması beklenir ki, onlarla bilimsel deneyler konusunda büyük söz sahibidir. Herhangi bir girişimde hidrodinamik olarak deterministik modelleri sınıflandırmak, kavramsal ya da kara kutu modelleri kabullenmek bir deneyimcilik derecesi bakımından kararları zorlar. Dinamik hidrolojik modeller bölümü, bir dereceye kadar, rasgele bir kişi için deneyimcilik anlamında var olmak başka birinin teorik anlamdaki bölümü olabilir (Singh, 1988). Bununla birlikte, bu deterministik modellerin değerlendirmesinde böyle bir bölümü takip etmek gerekli görülmüştür.
Bir nehir havzası içinde, havza boyunca değişmeyen ve havzadan çıkışında bir hidrograf içine girdi faktörleri, yağış ve kar erimesi, dönüşüm parametreleri, toplu dinamik bir sistem olarak kabul edilebilir. Aynı şekilde bir nehrin kolu içinde geçerlidir, yukarı akış noktası veya noktalarından içeriye doğru akış ek bir girdi olarak işlem görmesi gerektiğinin kabul edilmesi gerekir. Şematik olarak, bu sistemler şekil II.6.1 gösterildiği şekilde temsil edilebilir, burada P(t) girişi ve Q(t) çıkışı her ikisinin zamansal fonksiyonu t ile ifade edilir. Onlar girdilerin bir kombinasyonu olarak sistemin reaksiyonu, ayrı girişleri olan yanıtların toplamına eşit olduğunu, yani, süperpozisyon ilkesi tatmin eğer dinamik sistemlerin teorisi açısından bakıldığında, hidrolojik sistemleri, lineer sistemler gibi davranan ve bu sistem parametreleri sistemin giriş ya da çıkış bağımsızdır. Bir havzanın çıkış hidrografı yağış ve kar erimesinden oluşan bir dizi şeklinde tahmin edilebildiği bu önermede sadece, bitki su tüketimi gibi diğer doğal girdilerin, değişkenliğinin küçük ya da ihmal edilebilir olduğu varsayımını içerir ya da zamanı bilinen bir işlevi izler.
Şekil 1. Kara kutu sistemi
Aşağıdaki gibi bir toplu parametre, doğrusal olarak dinamik sistem girişi P(t) ve çıkışı Q(t) arasındaki ilişki için genel ifade yazılabilir:
Burada ai ve bi katsayıları sistemin özelliklerini karakterize eden parametrelerdir. Sıfır başlangıç koşulları için denklem 6.1 'e bir çözüm sunuyor:
Burada h(t,Ƭ) fonksiyonu t zaman sistemi tek bir etki için t anında tepkisini gözterir. Ayrıca etki yanıtı olarak adlandırılan h(t,) fonksiyonu etkisini içeren formülasyonlar tarafından hidrolojik sistemlerin temsili çok sayıda yaklaşım vardır. Bu katsayılar ai ve bi denklem 6.1 cinsinden ifade edilebilir. Katsayıların zaman içinde sabit olduğu takdirde, sistem zamanı değişmeyen ve denklem 6.2 Duhamel integrali halini alır:
Bu birim hidrograf kavramı ve 6.3.2.2.5 ve 6.3.4.3 gösterilmiş yönlendirme teknikleri doğrusal dinamik sistemlerin örneklerinin üst üste gelme ilkesini kapsayan örnekleri olduğu gösterilebilir.
Doğrusal olmayan sistemler için süperpozisyon ilkesi gözlenmemiş olanlardır. Genel olarak, doğrusal olmayan bir giriş için toplu parametreli sistemin tepkisi sıradan bir doğrusal olmayan diferansiyel denklemi veya integral denklemi tarafından da ifade edilebilir:
Burada 
fiziksel sistemin zamanla değişmeyen özelliklerini ifade eden bir fonksiyondur. Bu 6.2 denklemin etkileme işlevi için karşılaştırılabilir olduğunu gösterir. Denklem 6.4 ‘ün sağ tarafındaki ilk terim sistemin doğrusal özelliklerini tanımlar, ikincisi ise ikinci dereceden özelliklerini tanımlarken; üçüncüsü, kübik vb. özelliklerini tanımlar.
Çeşitli hidrolojik sorunları çözmek için giderek alternatif bir yöntem kullanılan yapay sinir ağı, matematiksel modelin belirli bir sınıfıdır. Bir yaklaşım, birbirine bağlı sinyal işleme birimlerinin yapay nöron adı verilen bir diziden oluşan bir modelleme aracı olarak kabul edilebilir. Yapay sinir ağları yakalayabilirlik ve karmaşık giriş-çıkış ilişkileri temsil etmesi bakımından insan beyninin paralel mimari benzerler; ancak mertebelere göre diziliş gibi fevkalede değildir. Yapay sinir ağlarının gelişiminin arkasındaki fikir doğal beynin temel işlevlerini taklit ve akıllı görevleri beyin tarafından gerçekleştirilen benzer gerçekleştirebilir yapay bir sistemi geliştirmek arzusu idi.
Yapay sinir ağları ve öğrenme yoluyla elde etmek ile aracı nöron bağlantısı ya da sinoptik ağırlıklar içinde edinilen bilgiyi depolar. Yapay sinir ağlarında ilkel yapay nöronların basit bir kümelenme biçimi vardır. Her nöron komşularıyla bir dizi bağlantısı içindedir. Bu kümelenme birbirine bağlı katmanlar oluşturarak oluşur. Bağlantı için bir birimin farklı bir etkisinin mümkün olup olmadığını belirlemektedir. Gerçek dünya ile bağlantılı giriş ve çıkış katmanları arayüz nöronlarının bazıları: girdi katmanı nöronları çıkış katmanında bu dış ortama yapay sinir ağı çıkışı, iletişim sırasında dış çevreden girdi alırlar (Şekil II.6.2). Genellikle giriş ve çıkış katmanları arasında bir dizi gizli katmanları vardır.
Ne zaman girdi katmanı bir giriş aldığında, onun nöron sisteminin bir sonraki katmanı için bir girdi olup bir çıktı üretirler. Süreç çıktı katmanı dış ortama çıkışı yangınlaşana kadar devam eder. Bir giriş-çıkış fonksiyon veya transfer fonksiyonu, yapay sinir ağları üniteleri için belirtilmelidir. Örneğin, transfer fonksiyonu doğrusal, eşik veya s-biçimli kural takip edebilirsiniz. Belirli bir görevi gerçekleştiren bir sinir ağı oluşturabilmek için ağ yapısı seçilmelidir ve birimler arasında bağlantı şeması ve bağlantıların gücünü belirleyen bağlantı ağırlıklarının ayarlanması gerekir.
Şekil 2. Bir yapay sinir ağının yapısı
Bir sinir ağının öğrenme yeteneği, mimarisi ve eğitim için seçilen algoritması tarafından belirlenir. Yapay sinir ağlarını kullanılmasını öğrenmede çeşitli kurallar vardır. Bu kurallar, bağlantı ağırlıkları güncelleştirmek için kullanılan matematiksel algoritmaları mevcuttur. Eğitim olarak bilinen bir yapay sinir ağının bağlantı ağırlıkları değişen bir sorunun çözümü için ağın öğrenilmesine neden olur. Yeni bilgi toplama bağlantı ağırlıkları genel ağ'ın uygun sonuçlar üreteceği şekilde ayarlayarak yapılır. Bir yapay sinir ağı geliştirici düzenleme katmanlar arası ve katmanı içi bağlantıları, çeşitli katmanlarında nöronların yapısına karar vermeniz gerekir, yolda bir nöronun almış olduğun giriş ve çıkış ve öğrenme süreci prensibi üzerine üretilir. Bir dizi gizli nöron ağı belirlenmesi, genellikle deneme yanılma yoluyla yapılan en uygun bir şekle sokma görevi olarak görülebilir. Nöron gizli sayısının aşırı artması birçok parametreli bir istatistik yönteme yol açatığından genelleştirmek zordur.
Örüntü keşfi için kendisini örgütleyen haritalar, yayılma geri kullanım eğitimli ileri beslemeli yapay sinir ağları arasında değişen yapay sinir ağları mimarileri ve eğitim algoritmaları bir dizi şekline geliştirilmiştir. Yapay sinir ağlarının, hidrolojik koşullar içinde çok çeşitli modellemeler için uygun bulunan hızlı ve esnek bir yaklaşımı vardır. Yağış-akış modellemesi (Minns ve Hall, 1996 bakınız), yönlendirme akışı (Cigizoglu, 2003) ve katı madde taşınımı (Tayfur, 2002) gibi alanlarda hidrolojisini ilgilendiren sinir ağlarının çeşitli uygulamaları vardır. Sinir Ağları veri desenleri veya eğilimlerin saptaması konusunda iyi olduğundan, onlar da tahmin ya da öngörü için uygundur.
Yapay sinir ağlarının temel avantajı hem de doğrusal ve doğrusal olmayan ilişkileri ve verileri doğrudan bu ilişkileri öğrenmek için model olma konusundaki temsil etme yeteneğinde yatıyor. Geleneksel doğrusal model olarak hidrolojik sistemler için olduğu gibi en basit bir doğrusal olmayan özellikleri içeren model verileri geldiğinde yetersiz kalmaktadır. Yirmi birinci yüzyılın başında, dünya çapında yürütülen çeşitli uygulama sorunlarını çözmek üzere yapay sinir ağları içinde bir hayli çok araştırma yapılmaktadır. Ancak, hidrolojik uygulamalar daha henüz bu yöntemlerin rutin bir temel üzerine barındırılabilir. Hala, avantajları kanıtlamış olan yenilikleri için tercih edilen köklü teknolojilerdir. Ayrıca, yapay sinir ağlarının kara kutu yapılışı bazı hidrologlar adına isteksizliklere neden olmuştur.
Bir sistem hakkında daha fazla yapısal bilgi veya süreç kullanılabilir iken önceki bölümlerde ele alınan yaklaşımlar, çıkış hidrografının girdi verilerinin dönüşümünde sadece çok genel kavramlar kullanırlar. Böyle bir yaklaşım o havzada iklim değişkenliği ve değişikliği, arazi kullanımı ve diğer insan etkinliklerinden kaynaklanan değişikliklerin etkilerini değerlendirmek için gerekli olan sorunların modellemesinde çözüm için yetersiz kalmaktadır. Sonuç olarak, bir modelleme yaklaşımında akım oluşumu fiziksel süreçlerin çeşitli basitleştirilmiş kavramlarına dayanan yapılar içerecek şekilde geliştirilmiştir. Bunlar genellikle kavramsal model olarak adlandırılır.
Kavramsal model uygulamanın en zor yönlerinden biri, belirli bir havza için seçilmiş olan bir modelin kalibrasyonunun olmasıdır. Parametrelerin çoğu tarihsel giriş-çıkış verileri kullanan yinelemeli süreçler hem otomatik hemde manuel olarak yöntemlerle belirlenir. Parametreler arasındaki veri sınırlamaları, modelin kusurları ve model parametreleri arasında karşılıklı ilişkileri sayesinde, parametre sayısındaki küçük bir artış deneyimi, kalibrasyon çalışırken yaşanan zorluk üzerine büyük ve olumsuz bir etkisinin olması muhtemeldir. Bu nedenle, parametre sayısının giriş verilerinin güvenilirliği ve gereken hassasiyeti bakımından uyumlu olması gereklidir. Başka bir deyişle, modern kavramlardaki teorik yaralılık genellikle yarar gözetme bakımından basitleştirilmiş olmalıdır.
Kavramsal modeller çok çeşitli litaratürlerde açıklanmıştır (Operasyonel Hidrolojik Tahmin Kullanılan Kavramsal Modellerin döngülü karşılaştırması (WMO-No. 429)). Bu şartlar altında, kısaca bu kılavuzu iyileştirmesi için uygun ve makul bir kesiti temsil eden üç model için tartışmayı sınırlandırmak bakımından uygun gibi görünüyor. Çeşitli kavramsal modeller WMO nun Hidrolojik Operasyonel Çok Amaçlı Sistemine (HOMS) dahil edilir.
Sacramento modelli Kaliforniya Ulusal Hava Servisi Nehir Tahmin Merkezi personeli tarafından geliştirilmiştir. Bu model, oldukça basit ve son derece deneysel yöntemlere dayalı girişleri için çıkış hidrografına dönüştürmek için kullanılan birimleri, çeşitli akış bileşenlerini türetmek için karmaşık bir nem-hesaplama algoritmasını içerir. Toprak örtüsü, iki parça şeklinde, birisi üst bölge ve diğeri alt bölge olmak üzere gerilim, su ve serbest su için bir kapasiteye sahip olan her bir parçası ile değerlendirilir. Gerilim, suya yakından bağlı toprak parçacıklarının ve yalnızca buharlaşma tarafından tükenmiş olan sudur. Muhakeme, serbest olan suyun yatay ve aşağı drenajı için yapılır. Gerilim su ve her bölgedeki serbest su depolama kapasiteleri model parametreleri olarak belirtilir. Kapasitesi aşmadığı sürece su giriş bölgesi gerilim depolamasına eklenir ve fazlalık olan serbest su depolamaya eklenir.
Herhangi bir yağış olasılığı durumunda akışın bir bölümü hemen doğrudan kanal sistemine yönlendirilir. Bu kanal sistemi ve bunlara bitişik geçirimsiz alanlara düşen kısmıdır. Bu alanın kapsamı, modelde zaman değişkeni olduğunu gösterir. Tüm yağış ve kar erimesinden, yağış ve kar erimesi doğrudan akışa aktarılan dışında üst dilimine girişidir. Üst bölgesindeki serbest su yeraltısuyu veya sızma şeklinde alt bölgesi olarak da tüketilir. Üst bölgesine nem arz oranının azalma oranı büyük ise fazla miktarda su yüzey akış halini gelir. Serbest su alt bölgesinde, birincil yavaş drenaj depolama ve ikincil depolama arasında bölünür. Şekil II.6.3 modelinin başlıca özellikleri göstermektedir.
Suyun sızması üst alt bölge olarak tanımlanır:
Burada PRATE sızma oranı ve PBASE süzülmenin hangi oranda olduğunu ve alt bölgede tam olsaydı ve eğer sınırsız bir su kaynağı mevcutsa üst bölgede yer alacak olan sızmanın orandır. Bu sayısal olarak en düşük bölgedeki çıkış oranına eşittir ve alçaltılmış birincil ve ikincil kısım serbest su kapasitelerinin kendi boşaltım katsayısı ile çarpılarak her birinin toplamı olarak hesaplanmıştır. RDC kapasitesi düşük bölge eksikliğinin oranıdır. Bu alt bölge doluduğunda ve boşaldığında birlik içinde RDC sıfır olur. ZPERC sızma oranları aralığını tanımlayan bir model parametresidir.
Şekil 3. Sacramento modelinin yapısı
Üst bölgedeki serbest suyun sınırsız kaynağı göz önüne alındığında, oranı düşük olan bölge bolşaltıldığında PBASE (1 + ZPERC) için PBASE (alt bölge tam) arasında değişir. REXP yukarıda açıklanan minimum ve maksimum değerler arasındaki eğrinin şeklini tanımlayan bir model parametresidir. UZFWC üst bölge serbest su içeriğidir. UZFWM üst bölgedeki serbest kapasitesidir. Oranı, UZFWC/UZFWM, üst bölge itici gücü temsil eder. Boş üst bölge ile hiçbir sızma olmayacaktır. Onunla tam olarak alt bölge rejimindeki eksiklikler şeklinde tabi olacaktır.
Bu denklem modelin merkezidir. Bu toprak profili, yukarıda ve aşağıda süzülme arabirimi bütün bölgelerinde su hareketini denetler ve profilin tüm bölgelerinde hareketi, kontrollü bir şekilde diğer modeli bileşenleriyle etkileşimli çalışır. Buharlaşma oranları meteorolojik değişkenlerin veya buharlaşma tavası gözlemlerden tahmin edilmektedir. Günden güne ya da uzun vadeli ortalama değerler kullanılır. Havza potansiyeli, meteorolojik buharlaşma ve bitki örtüsü durumunu yansıtan takvim tarihinin fonksiyonu olan bir katsayıyla çarpanın ürünüdür. Nem hesaplama modeli alıntıları, buharlaşma kaybına doğrudan veya dolaylı olarak gelen çeşitli depolama öğeleri ve/veya kanal sisteminin içeriğidir. Kayıp ve öncelikleri gereğinde bir hiyerarşiyle dağıtılmış olan nem durumu dikkate alınarak hesaplanan talep ile sınırlıdır.
Zemin örtüsü yoluyla nem hareketi kesintisiz bir süreçtir. Herhangi bir noktada akış hızı, nem arzının oranı ve ilgili depolama elemanları içeriği ile değişir. Bu işlem yarı-doğrusal bir hesaplamayla elde edilmiştir. Drenaj ve süzülme işleminin tek bir kez adım hesaplamasını içerir: örtülü varsayımı nem zaman adımı hareketi, adım başında mevcut koşullara göre tanımlanır. Bu yaklaşım, sadece zaman adımı görece kısa olması durumunda kabul edilebilir. Modelde, birim adım uzunluğu hacime bağımlıdır. Başka bir deyişle, adım suyun en fazla beş milimetre hesaplama döngüsü tek bir uygulama ile ilgili olabilecek şekilde seçilir.
Yüzysel akışın beş çeşit bileşeni modelden elde edilir. Üç üst bileşenler-doğrudan, yüzey ve toprak altı akışı-toplandığı ve bir birim hidrograf tarafından dönüştürülmüştür (bkz. 6.3.2.2.5). Alt bölgesinden iki bileşen ve ana akım, birincil ve ikincil ana akımla gelen iki bileşeni elde edilen diğer üç bileşen çıkış hidrografına doğrudan eklenir. Değerlendirmesi de değişken yönlendirme katsayıları ile çıkan hidrograf yönlendirmesi için yapılır.
Sacramento modeli aşağıdaki belli tanımlama kodu ile HOMS bileşenidir: J04.3.01.
Bu model, Japonya’daki Yer Bilimleri ve Afet Önleme için Tokyo Ulusal Araştırma Enstitülerinde geliştirilmiştir (Sugawara ve diğerleri, 1974). Adından da anlaşılacağı gibi, toprak kabuğu tarafından bir dizi bir üste taklit tankları, şekil II.6.4 (a) ’de gösterildiği gibi düzenlenmiş. Tüm yağış ve kar erimesinden oluşan suyun üstteki tanka girmesi varsayılır. Her tank, altında yukarıdan bazı mesafede bir tarafında bir ya da iki alt çıkışı vardır. Su alt ile herhangi bir tankın yaprakları bu durumda aşağı akış sistemi için bir kayıptır, alttaki tank hariç bir sonraki alt tanka girer. Yan akım olarak bilinen bir yan çıkış üzerinden herhangi bir tankı bırakarak su kanal sistemine girmiş olur. Tankların sayısı ve büyüklüğü ve çıkışların pozisyonu model parametreleridir.
Yapılandırma, nemli bölgelerde yağış-akış sürecinin uygun bir gösterimi olmakla birlikte daha karmaşık bir düzen içinde şekil II.6.4 (b) deki gibi kurak ve yarı kurak bölgelerde havzalar için gereklidir. Uzun kurak dönemleri tipik olan, yukarıda açıklandığı gibi tankların iki veya daha fazla seri olarak paralel bir düzende yerleştirilmiştir.
Şekil 4. Tank model
Her seride aşağıya akan basit bir tank modeli ile aynıdır. Her serinin her tank dışında son serisi tüm yan akış kanal sistemini doğrudan beslemeleri sonraki serisinin ilgili tank yan akımına katkıda bulunur. Ayrıca, hakim olan yan akışı için diğer tüm serisinin en üst tankı doğrudan kanal sistemi beslemek için yapılmıştır. Her bir seri havzası düşük kanalların en yakın bölge ile ilgili en küçük bir dilimi temsil etmek için kabul edilir. Hidrolojik koşullar onların mevsimsel devamlılık ıslaktan kuruya geçtikçe, bölgeye en yakın kanallar bir sağdakini kaldırdıktan sonra oldukça ıslak olmaya devam edebilirsiniz, soldakiler oldukça kuru olmuştur. Modelin yaratıcıları, ana depolama elemanlarının temsili bakımından tamamen gerçekçi olduğunu iddia etmelerinin yerine tanklarının yapılandırmasının biraz sonlu elemanlar metoduna benzeyen bir yaklaşım olduğunu söylediler. Ayrıca, su tankları ile akışını tanımlayan matematiksel formüller, klasik hidrolojik kavramlarına benzemektedir.
Su iki tür modeli yansıtmaktadır, sıkışmış yer altı suyu, yani toprak nemi ve hem yatay olarak ve hemde aşağı drenaj olabilir serbest su olarak biliniyor. Koşul olarak kılcal olay ile serbest su tarafından toprak nemi takviyesi için yapılır. Modelin türüne göre ölçülen veya tahmini yapılan günlük buharlaşma, su depolama kullanılabilirliği ve öncelikleri farklı depolama öğelerinden hiyerarşik havza buharlaşma kaybını hesaplar.
Bir tank içinde temel sayısal hesaplama ile tanımlanan bir çekilme fonksiyonu içerir:
Burada x tankın içindekilerin neler olduğunu ve t zamanı temsil eder.
Çıkış akışı sınırlı bir zaman birimi, Δt bu nedenle değere bağlı olarak her çıkış için hesaplanan 
miktarı α ve belirtilen zaman aralığı.
Her zaman aralığı için hesaplama aşağıdaki sırayla devam eder:
(a) Üst tankı için:
(i) Evapotranspirasyonun çıkarılması;
(ii) Serbest su transferi için toprak nemi;
(iii) Yağış ve kar erimesinden eklenmesi;
(iv) Hesaplama ve kanal sistemine giriş (sideflow) ve serbest su içeriğinden sızma (downflow) çıkarılması;
(b) Daha düşük bir tank için:
(i) Öncelikler hiyerarşisine bağlı olarak bitki su tüketimi çıkarımı;
(ii) Serbest su transferi için toprak nemi;
(iii) Sızmanın yanı sıra üsteki tankından hemen su eklenmesi;
(iv) Hesaplama ve kanal sistemine giriş (sideflow) ve serbest su içeriğinden sızma (downflow) çıkarılması.
Kanal sistemine giriş, modelin nem-hesaplamasını oluşturma aşamasında çıkıştır.
Çıkış hidrograf yönlendirme ile kanal sistemi girdisini varsayarak elde edilir:
Burada Q çıkış olduğunu, S kanal deposudur ve K sabiti modeldeki ek bir parametredir. Uyumun bir sınırlandırmasından yararlanılmış dK/dS aşırı kanal depolama çıkışının engellemesini yapmaktır. Tank modelinin ilginç bir özelliği, model parametrelerinin değerlerinde değişikliklerle aslında modelin yapısını değiştirmek şeklinde olabilir.
Tank modeli J04.1.01 kimlik kodu ile HOMS bileşenidir.
İsveç Meteoroloji ve Hidroloji Enstitüsü Bergstrom tarafından geliştirilen (1992, 1995) HBV modeli, eğer varsa akarsu akışı veya kar erimesinden su deposu içine girişi yağış, hava sıcaklığı ve potansiyel evapotranspirasyonu dönüştüren kavramsal bir havza modelidir. Model üzerinde birçok kez değişiklik yapılmıştır ve bir dizi ülkede farklı sürümleri bulunmaktadır.
Modelin genel su dengesi şu şekilde açıklanmıştır:
Burada P yağışı, E bitki su tüketimini, Q yüzeysel akışı, SP kar örtüsünü, SM toprak nemini, UZ yeraltı suyu üst bölgesini, LZ yeraltısuyu alt bölgesi ve VL göl hacmini gösterir.
HBV modeli su toplama havzalarını alt havzaya ayırarak ve yüksekliklere göre alt bölgelere ayırma işlemlerini kullanılarak yarı dağıtılmış bir model olarak kabul edilebilir. Model kar birikimi ve erimesi, evapotransprasyon, toprak nem hesaplaması, bitki su tüketimi, akış üretimi ve sonuç olarak akarsular ve göller ile yönlendirme konularında meteorolojik enterpolasyon için alt proğramlar içerir. Önemli ölçüde eğim aralığındaki havzalar için aralığın daha fazla olduğu alt bölümlerine ayrılmış alanlarda yapılır. Her yükseklik bölgesi ormanlık ve ormansız alanlar olduğu gibi bitki örtüsü bölgelerine göre dahada fazla bölümlere ayrılabilir.
HBV modelinin standart kar erimesinden rutin hava sıcaklığına göre bir ölçüde günlük yaklaşımıdır. Erime bölgelerini yüksekliklere ayırma ve sıcaklık değişim oranına göre daha fazla dağıtılır ve ormanlık alanlar ve açık alanlara göre farklı şekillerde modellenmiştir. Kar örtüsü, kar tutma kapasitesi belli bir miktarda suyun aşmadığı sürece kar-su eriyiğini durdurmak için varsayılan konumundadır. Ne zaman eşik sıcaklığının altında olacak şekilde sıcaklık azaldığınde su yavaş yavaş donmaktadır.
HBV modelin toprak nemi muhasebesi ki bu yaklaşım bir havzadaki depolama kapasitelerinde istatistiksel dağılımı varsayarak tank modeli yaklaşımının bir değişikliğine dayanmaktadır. Bu ana akış oluşması durumu olduğunu kontrol etmesidir. Potansiyel evapotranspirasyon, modelde büyüyen bir toprak nem eksikliği ile birlikte gerçek değerleri azalır ve bu durum sadece gölde hiç buz olmadığı durumda gerçekleşir. Buz koşulları hava sıcaklığı ve gölün sıcaklığı arasında bir gecikme sonuçları hava sıcaklığına basit bir ağırlıkla alt program ile modellenmiştir.
Akış üretimi rutin olarak akış üzerine toprak nemi alanından fazla su dönüşümlerine tepki fonksiyonudur. Aynı zamanda doğrudan yağış etkisini ve buharlaşma bakımından göl, nehir ve diğer ıslak alanları içerir. İşlevi, doğrusal veya doğrusal olmayan bir üst ve bir alt, rezervuarda hızlı ve yavaş veya temel akış, akış hidrograf bileşenlerinden oluşur. Göller de açık bir şekilde birçok seviyeki havuzu bir alt havza çıkışında bulunan göllerde yapılan yönlendirmesi bakımından modellenebilir. Büyük göllerin çıkışları ile tanımlanan alt modellerin iç bölümü, oluşturulan akış dinamiklerini belirlemek için dolayısıyla büyük önem taşıma konumundadır. Alt havzalar arasında yönlendirme Nehir veya Muskingum yöntemi ile tarif edilebilir (Shaw, 1994 örneğin, bakınız) veya basit zaman gecikmeleriyle.
Modelinin geniş kapsamlı bir yeniden değerlendirmesi 1990'larda yapıldı ve HBV-96 adı verilen model sürümü ile sonuçlanmıştır (Lindström ve diğerleri, 1997). Modeldeki hedefler, modeli fiziksel açıdan daha sağlıklı ve model performansını artıracak biçimde yapmak, mekansal olarak dağıtılmış veri uyumlulaştırılması potansiyelinin artırılması amaçlanmıştır. Bir modeli düzeltme işlemi Jeoistatistik yöntemi ile işlem açıklamaları, otomatik kalibrasyon ve yağış ve sıcaklıkların en uygun enterpolasyon değişikliklere neden olmuştur. Birleştirildiğinde, değişiklikler modelin performansında önemli gelişmelere neden olmuştur. Uzayda daha yüksek çözünürlük seçeneği de modelde mekansal olarak dağıtılan alansal verilerinin gelecekteki entegrasyonu için gereklidir. Model performansındaki iyileştirmeler nedeniyle girdi verilerinin işlenmesi ve modelin sürecinin açıklamaları içindeki değişikliklere göre yeni bir kalibrasyonun diğer özelliklerini değiştirebilme durumu vardır.
HBV modeline giriş için gerekli yağış (günlük toplamlar), hava sıcaklığı (günlük ortalamalar) ve potansiyel evapotranspirasyon tahminleri vardır. Standart modelin sıcaklık anomalilerinden arındırılmış genellikle Penman formülünü esas alarak uzun vadeli ortalama potansiyel toplam buharlaşmanın aylık verileri ile çalıştırılır (Lindström ve Bergström, 1992). Alternatif olarak, Hava sıcaklığının günlük değerleri için ancak oransallık aylık katsayısı ile orantılı olarak hesaplanabilir. HBV modelin daha sonraki sürümleri zamansal yüksek çözünürlüklü verisi ile çalıştırılabilir, yani, saatlik verilerle.
Otomatik kalibrasyon yazılımı modelin kendisinin bir parçası olmamasına rağmen, pratikte önemli bir bileşenidir. Lindström tarafından geliştirilen HBV modelin için otomatik kalibrasyon yöntemi (1997) farklı parametreler için ya da birleştirilmiş kriterleri kullanmak için farklı ölçütler kullanılabilmesi için seçenekleri vardır. Bu işlem, genellikle eş zamanlı üç ila beş yıllık akım ve meteorolojik kayıtları gerektirir. Hiçbir akım kayıtları yoksa parametreler bazı durumlarda bilinen havza özelliklerinden tahmin edilebilir. HBV uygulanabilirlik alanı geniş ve dolusavak tasarımı (Bergström ve diğerleri, 1992; Lindström ve Harlin, 1992) kapsamaktadır, su kaynaklarının değerlendirilmesi, besin yükü tahminleri (WMO, 2003) ve iklim değişikliği çalışmaları (Bergström ve diğerleri, 2001). Son zamanlarda ülke çapında hidrolojik haritalama için eğilim Norveç (Beldring ve diğerleri, 2003) ve İsveç (SNA 1995) olduğu gibi model kullanımıdır. HBV modelin kimlik kodu J04.2.02 ile HOMS bileşenidir.
Daha fazla bilgi için, bkz: http://www.smhi.se/sgn0106/if/hydrologi/hbv.htm.
Matematiksel modelleme hidroloji alanında geleneksel olarak bütün bir drenaj havzasını temsil eden sabit parametreleri ile toplulaştırılabilir modellerde hakim olmuştur. Ancak, son zamanlarda birkaç yarı-dağıtılmış ve dağıtılmış modellerde geliştirilmiştir. Bunların formülasyonu birçok meteorolojik değişkenlerin ve havza parametreleri içerebilir hidrolojik süreçleri daha yakından ilgilendirmiş ve böylece aşağıdakileri amaçlamaktadır. Bir dizi ürün, örneğin, yapay akım verileri, su kalite özellikleri ve yeraltı suyu oranları bunların ürünleri olabilir. Temel girdi yağış verilerinden oluşan bir veri serisidir; Bununla birlikte, karşılıklar kar yağışı, sıcaklık, radyasyon ve potansiyel buharlaşma gibi faktörler için yapılabilir. Kent havzaları için oluşturulan modeller kendi drenaj şebekesi için bir açıklama içerebilirler. Kırsal havzaları için oluşturulan modeller birim hidrograf teorisi, süresi alan eğrileri veya yönlendirme alt programları içerebilirler.
Ancak, dağıtılmış fiziksel temelli modellerde potansiyelinin bir kısmını hala kullanılmaktadır (Refsgaard ve Abbott, 1996). Bunun birkaç nedeni vardır. Dağıtılmış modellerde genellikle büyük miktarda mevcut olmayan veya kullanışlı olmayan verilere gerek duymaktadır. Operasyonel uzaktan algılama kar örtüsü ve bitki örtüsü ile arazi kullanımı dışında hala yaygın bir uygulama değildir.
Fiziksel bazlı bir dağıtılmış modelin birçok parametrelerini alan ve böyle bir modelin kalibrasyonu ölçülebilir olamaz bunun yanında optimizasyonu zor bir iştir. Ayrıca, onların tanımlanmış olması gerekir daha fazla parametreleri gerektirebilir çünkü daha karmaşık ve gerekçeli açıklamalar nadiren dağıtılmış modellerde uygulanmaktadır. Bu basitleştirme, fiziksel temelde zorlukları nediyle güçlük oluşturabilir.
Beven (1996) tarafından belirtildiği gibi, fiziksel olarak dağıtılmış modellerde ölçek değişimi etkin bir parametre değerlerini kullanılarak yerleştirilebilir ki bir varsayım ile küçük ölçekli denklemleri kullanımına dayalıdır. Ancak, küçük ölçekli fiziksel temelli denklemler heterojen olmayan bir sistemde kolayca bir ölçek yoktur. Beven (1996), modelleme işlemi sınırlamaları gibi bir belirsizlik çerçevesi içinde tanıdığı bir yaklaşımı olasını bir çözümde gördüm. Ölçek bağımlı parametreleri heterojen özellikteki istatistiksel bir modele dayalı olabilir. Genel olarak, verimli bir bütünleştirilmiş parametrelendirme sistemi önemsiz bir konu değildir.
Dağıtılmış modelleri, dağıtılmış bilgilerden havza içinde fiziksel süreçler ile ilgili olarak tam olarak faydalanabilmek için bir temel sağlar. Avrupa Hidrolojik Sistemi (DHI, 1985) ve dağıtılmış bir hidrodinamik tabanlı modelinin bir örneği Şekil II.6.5 'de gösterilmiştir. Avrupa Hidrolojik Sistem havzasında fiziksel süreçleri tanımlayan kısmi diferansiyel denklemler den geliştirilmiş olan dağıtılmış koşullu değişkenler ile ilgili bir modeldir: önleme, bitki su tüketimi, karadan akış ve kanal akışı, doymamış ve suya doygun bölgeler yoluyla su hareketi ve kar erimesi.
Önleme işlemi, gölgede depolanan su miktarı değişiminin oranını verir Rutter modelinin bir türevi ile temsil edilir:
C gölgelik olan alandaki suyun gerçek derinliği, S gölgelik alanın depolama kapasitesi olup, P yağış oranı, P1 de bitki örtüsü tarafından gizlenmiş üsten görünümün zemine oranıdır, P2 toplam yaprak alanının bitki örtüsü ile kaplı alanın zemin alanına oranıdır, Ep potansiyel buharlaşma oranı olduğunu, K ve b drenaj parametrelerdir ve t zamanı gösterir.
Gerçek buharlaşma oranlarının tahmini için Penman-Monteith denklemi kullanılır:
Burada havanın yoğunluğu, suyun buharlaşma gizli ısısını, Ea gerçek evapotranspirasyon oranıdır, Rn zemine doğru net radyasyonun negatif enerji akısının olduğu, s ise özel Nem/Sıcaklık eğrinin eğimini, Cp sabit hava basıncında havanın özgül ısısı, Ve havanın buhar basıncı açığı olduğunu, ra ise su buharı taşıma aerodinamik direnci, γs ise su taşıma ile gölgelik direnci ve γ psikometrik sabittir.
Şekil 5. Avrupa Hidrolojik Sistemin Yapısı
Önleme işlemi, zemin yüzeyinde gerçekleşir zemine kök akışının gerçekleşmeden daha önce doldurulması gerekir bir alıkoyma depolama biçiminde modellenmiştir. Önleme depolama kapasitesinin büyüklüğü Imax’, bitki türü ve yaprak alan indeksi, LAI ile karakterizedir gelişiminin aşamasında bağlıdır.
Böylece:
Burada Cint bitki örtüsünün önleme depolama kapasitesini tanımlayan bir önleme katsayısıdır. Normal değer, yaklaşık 0,05 mm olmakla birlikte, daha kesin bir değer kalibrasyonu ile tespit edilebilir. Zemin yüzeyinde birim alan üzerinde yaprakların alanı, yaprak alan indeksi tarafından tanımlanır. Genelleştirilmiş zamansal değişken işlevleri olup farklı bitkiler için yaprak alanı indeksi fonksiyonları farklı kurulmuştur. Böylece, modelleme aracı MIKE SHE çalıştırma zamanı, kullanıcı simulasyonu yapılacak artan mevsimler boyunca her ürün türü için yaprak alan indeksi zamansal değişimini belirtmelisiniz. İklim koşulları ve yıldan yıla farklılıklar zaman içinde yaprak alanı indeksi eğrilerinin kayması gerekebilir ama genellikle eğrisinin şekli değiştirmeyecektir. Genellikle, yaprak alanı indeksi i 0 ile 7 arasında değişmektedir. Yeterli su olduğu, yapraklar üzerinde engellemenin olması durumunda gölgelik depolama buharlaşma potansiyel evapotranspirasyona eşittir:
Burada Ecan gölgelik buharlaşma konumundadır, Ep potansiyel buharlaşma oranı ve h simülasyon için zaman adımının uzunluğudur.
Toprak yüzeyinde birikmiş olan su, kanal sistemine toprak yüzeyi üzerinden aşağı yönde akış ile daha sonra yerçekimi etkisi nedeniyle havza çıkış noktasına doğru akım kanalları aracılığıyla boşalır. Her iki olgu da kütle ve momentumun korunumunun fiziksel ilkelerine dayanan, daimi olmayan serbest yüzeyinde akışının denklemleri ile açıklanmıştır (DHI, 1985).
En geniş kapsamlı durumundayken, doymamış bölgedeki akış için Richards denklem kullanılarak hesaplanır:
Burada ψ en yüksek basınçtır, t zaman değişkenidir, Z ise dikey (pozitif yukarı doğru) koordinat, C=aθ/aψ ise toprak-su kapasitesi, θ ise hacimsel nem içeriği, K hidrolik iletkenlik ve S dönem batma/kaynağıdır.
Toprak içine sızma oranı toprak kontrollü veya doymuş koşulları ve tersi durum ile akı kontrollü şartlarından kayabilir üst sınır koşulu ile belirlenir. Alt sınırı genellikle yeraltı su tabakası seviyesidir. Doymuş bölge içindeki akışını açıklayan yönetim denklemi yani doğrusal olmayan Boussinesq denklemi şöyledir:
Burada S özgül verimin olduğunu; h yer altı su tabakasının seviyesidir; Kx, Ky sırasıyla x ve y yönlerinde var olan hidrolik iletkanlik; H suya doygun kalınlık olarak alınmalıdır; t zaman değişkendir; x, y yatay alan koordinatları ve R ise bir anlık şarj/deşarj terimidir.
Denklem 6.14 her hesaplama düğümü için kütle dengesi ile birlikte Darcy kanunun uygulanmasıyla, yani sonlu fark denklemlerinin bir kümesi onun yaklaşımı ile çözüldü. Aşağıdaki gibi model alanı içinde bir i düğümü göz önüne alındığında, zaman n ve zaman n +1 arasında düğümleri ve kaynakları/azalmadan dolayı tam anlamıyla ürünlerinin toplam girişi R olarak ifade edilir:
Burada sağ taraftaki ilk terim dikey yönde hacimsel akışı, ikinci terim yatay yöndeki hacimsel akışın olduğunu, R bütün kaynakları ve alış noktarından gelen birim hacimdeki hacimsel akış oranı (debi) olduğu, x yatay yöndeki mekansal çözünürlüğü ve Hi ya kuşatılmamış katmanları veya sınırlı katmanlarının tabaka kalınlığı için doymuş derinliktedir.
SHE ve kar erimesi bileşeni paketinin yapı değişikliklerini dikkate alarak kar örtüsünün içinde hem enerji ve hemde kütle akış modeli için bir girişimi temsil ediyor. İki yarı deneysel eşitlikler sıcaklığı ve su içeriği dağılımları tanımlamak için gerekli ilişkiler kümesi tamamlanması için kullanılır. Ampirik denklemlerde yapı, su içeriği ve sıcaklığı bakımından kar hidrolik ve termal özellikleri tanımlamak için kullanılır.
SHE için bağlantılı MIKE SHE, SHETRAN veya SHESED gibi son zamanlarda geliştirilen birçok ürünler olmuştur. Orijinal SHE süreçler ile ilgili temel açıklamalar MIKE SHE içinde tutulur. SHE göre genişletilmiş bu ikinci paket (Storm ve Refsgaard, 1996) bir dizi akış simülasyonu da dahil olmak üzere pratik uygulamalar, çözünen taşıma, sulama ve tuzluluk planlama uygulamaları ve yönetim modelleri kullanılmıştır.
Parametre değerlendirilmesi veya tanımlanması genel yöntemler bazen dinamik sistemlerin geniş bir yelpazesi için geliştirilmiş olup, model kalibrasyonu olarak anılacaktır. Başarı bu tür yöntemlerin sistem özellikleri ve etki işlevi veya etki yanıtının formu ile ilgili yeterli bilgi kullanılabilirliği üzerine bağlı olduğunu deneyimler göstermiştir. Kalibrasyonda iki temel yaklaşım vardır.
İlk yaklaşımda, matematiksel model verileri çözmek için bilinmeyen katsayıları, sistem parametreleri ile birleştirilir. Böyle bir görev kötü konumlanmış matematiksel ters problemlerin kategorisine aittir ve genellikle çözümü zordur. Doğrusal durumunda matrisin tersi gerekli olabilir. Çözümler, verilerde noksanlık karşı son derece hassas olabilir. Onlar ve kararsız olma eğilimindedir birden fazla çözüm oluşabilir. Kullanıcı tarafından uygun bulunan iyileştirme yazılımı yerleştirilebilir yerel bir yazılımdan daha ziyada küresel yazılımda dahada uygunluk olabilir.
İkinci bir yaklaşım, azaltmak veya en üst düzeye çıkarmak için iyileştirilmesi bir kabul kriteri kapsamındaki çalışmalarında bir parametre değerlerinin çeşitli kombinasyonları ile denenmesini gerektirir. Stratejilerinin bir dizi parametre değerlerinin iyileştirilmesi için gerekli hesaplamaların sayısını en aza indirmek amacıyla uygulanan matematikçi kullanıcıları tarafından geliştirilmiştir. Hidrolojide kullanılan stratejileri arasında değişimli ve değişim olmayan yöntemlerdir. Çözümün yeterliliğinin analizlerinde kullanılabilir kriterlere oldukça bağımlı olabilir. Bir dizi ölçütü geliştirilmiş ve WMO projeleri (WMO, 1986, 1987, 1991a) ile tanıtıldı. Bunlar genel kullanım için tavsiye edilebilir.
Çeşitli bileşenleri olan karmaşık, kavramsal hidrolojik modellerin parametrelerini belirlemek için aşağıdaki ilkeler önerilir:
(a) Mevcut tüm deneysel ve bilimsel bilgileri kullanarak modelin bileşenlerinin ayrı ayrı testleri. Iyi bir şekilde optimizasyonu yoluyla bir modelin tüm küresel parametrelerinin belirlenmesi hatta onların fiziksel aralığı dışında kalan parametrelerinin gerçekçi değerlerin sonucunu verebilir olduğu bilinmektedir. Bu belirli bir modelin bileşenleri daha sonra modelin içinde tazmin ettirilir sistematik hatalar içeren bir durumdur. Bu tür durumlardan kaçınmak için, karmaşık kavramsal model parametrelerinin temel bileşenleri her birinin değil, küresel için ayrı ayrı tespit edilmesi tavsiye edilir;
(b) En az üç yıllık bir zaman aralığı elde edilen veriler model kalibrasyonu ve doğrulanması için kullanılması gerektiğini benzer uzunlukta bir zaman dilimi için kullanılmalıdır. Bu ayrılmış örneğin yaklaşımında kalibrasyon ve doğrulama aralıklarla, bunlar akış oluşumu lehine farklı koşullarda temsil eden şekilde seçilmelidir, örneğin: yağış tarafından oluşturulan sel, kar erimesi süreçleri ve düşük akım kaynaklanan seller;
(c) Insan kaynaklı etkiler altındaki bir hidrolojik rejim ile havzaların durumda modelin doğal yüzeysel akış rejimi için kalibre edilmesi önerilir. Bazı parametrelerin değerleri, insan etkilerinin hesabı daha sonra değiştirilmiş olabilir. Modelin parametrelerini doğrulama, insan faaliyetlerinin etkisinin olmadığı temsili bir süre için yapılmalıdır.
Hidrodinamik modellerin parametreleri yamaçlarda yüzey pürüzlülüğü ve nehir yatağı, toprak hidrolik iletkenlik ve toprak gözenekliliği gibi havza özellikleri temsil eder. Prensip olarak, tüm bu parametreler fiziksel temele dayanmakla birlikte, belirlenen saha ölçüleri ve en uygun şekle sokma yoluyla belirlenir. Ancak, bu durum uygulamada her zaman mümkün değildir.
Avrupa ve Kuzey Amerika'da geliştirilen yazılım paketleri ek olarak, diğer ülkelerdeki çeşitli ürünlerin yanı sıra giderek uluslararası bağlamda kullanılmaktadır. Örneğin, Güney Afrika'da geliştirilen ki model uluslararası alanda ün kazanmıştır. 1970'lerin başından beri Natal Üniversitesi'nde Schulze tarafından geliştirilen ACRU (Tarım Havzalarının Araştırma Birimi) agro-hidrolojik modelleme sistemi akım, sediment ve ürün verimleri simüle eden çok amaçlı entegre edilmiş fiziksel kavramsal bir modeldir. Aylık zaman dilimleri için Pitman yağış-yüzeysel akış modeli yaygın olarak geniş kapsamlı stratejik su kaynakları planlaması amaçları doğrultusunda Güney Afrika'da kullanılmaktadır (bkz. Hughes ve Oktas,1998). Son zamanlarda, Hughes (2004a), iki yeni bileşenler eklenerek Pitman modelin genişletilmiş, şarj ve yeraltı suyu deşarjı, böylece Güney Afrika koşullarında çeşitli havza ölçeğinde uygulanabilir entegre bir yüzey suları ve yeraltı suyu modellemesi amacı için uygulamada acil ihtiyaçlara cevap verir hale getirmiştir.
Model seçimi yukarıda açıklanan modeller ile sınırlı değildir. Araştırma kurumları ve ticari yazılım firmaları tarafından üretilen birçok modeller mevcuttur. Bu göreceli avantajlarını ve operasyonel kullanımı için önerilen modellerin dezavantajlarını tespit etmek zordur. Hidrolojik tahmin faaliyetlerinde ve modelleme daha fazla araştırma yönlerinin olması durumunda bir modelin belirli bir hidrolojik durum için uygun bir seçimin yapılmasının su kaynaklarının planlanması, geliştirilmesi ve yönetimi konularında önemli etkileri vardır. Model seçiminde bazı ilgili faktörler ve ölçütleri şunlardır:
(a) Genel modelleme hedefi: hidrolojik tahmin, doğal hidrolojik rejim ya da iklim değişikliği etki değerlendirmesine insan etkilerini değerlendirmek;
(b) Modellenmiş olması için sisteminizin türü: küçük havza, aküfer, nehir ulaşması, rezervuar veya büyük su toplama havzası;
(c) Hidrolojik bir elemanın modellenmiş olması: seller, günlük ortalama debisi, aylık ortalama debisi, yeraltı suyu seviyesi, su kalitesi ve benzeri;
(d) Havzanın iklim ve fizyoğrafik özellikleri;
(e) Veri kullanılabilirliği türü, modelin kalibrasyonu ve çalışması için veri ve karşılık bilgi temin etme gereklilikleri ile ilgili veri kalitesi ve erişebilirliği;
(f) Model kolaylığı, bilindiği kadarıyla hidrolojik bir karmaşıklığı ve uygulama kolaylığı ilgilidir;
(g) Büyük havzaları için küçük havzalardan model parametreleri aktarılması için muhtemel ihtiyacınız;
(h) Modelin yeteneğini geçerli hidrometeorolojik koşullar temelinde uygun güncelleştirilebilir özelliğinin olması.
Yararlı bilgi ve rehberlik seçimi ve uygulaması çeşitli hidrolojik durumlarda kavramsal modellerin uygulamasına ilişkin aşağıdakiler gibi 1970'lerden beri yürütülen çeşitli WMO projelerinin belgelerinde bulunabilir:
(a) Kavramsal modeller döngülü karşılaştırmalı operasyonel hidrolojik bir tahmin kullanılmaktadır (WMO, 1987);
(b) Kar erimesinden oluşan yüzeysel akış modellerinin döngülü karşılaştırması (WMO, 1986);
(c) Hidrolojik bir modellerinin benzetimi gerçek zamanlı döngülü karşılaştırması (WMO, 1991a).
Birçok hidrolojik yazılım paketleri, bilimsel araştırma enstitüleri ve ticari şirketler tarafından PC’ler ve MS Windows, UNIX ve LINUX platformlarını kullanan iş istasyonları türünde bilgisayarda çalışacak şekilde geliştirilmiştir. Birçok model bir coğrafi bilgi sistemi arayüzü ile donatılmıştır. HOMS içinde hidrolojik modeller, bölümleri itibarıyle bir dizi halinde gruplandırılmış. Bölüm J, hidrolojik tahmin modelleri, çeşitli hidrolojik unsurlarının operasyonel tahminin ana amacı olan modelleri içerir. Altbölüm J04, Hidrometeorolojik Verilerden Akım Öngörüsü, 6.1.3.3 ile 6.1.3.1 tanıtılan Sacramento, tank ve HBV üç modelden oluşuyor.
Yazı sırasında, HOMS un bu alt bölümündeki daha fazla bileşenleri şunlardır: J04.1.04, Kar erimesi-yüzeysel akış modeli (SRM); J04.1.05, Girişleri-depolama-çıkış (ISO) fonksiyonu modelleri; J04.2.01, Kavramsal taşkın tahmini için havza modeli; J04.3.03, Kar birikimi ve ablasyon modeli (NWSRFS-KAR-17); ve J04.3.07, sentezlenmiş zorlanmış doğrusal sistem (SCLS).Altbölüm J15, Birleştirilmiş Akım Tahmini ve Yönlendirme Modelleri, bileşenleri J15.2.01 içerir Akım sentezi ve rezervuar düzenleme (SSARR) modeli ve J15.3.01, Manuel kalibrasyon programı (NWSRFS-MCP3).
Daha fazla modeller bölüm K altında gruplandırılmıştır, Planlama ve Mühendislik Yapılarının Tasarımı ve Su Kaynakları Sistemlerinin Hidrolojik Analizleri, Örneğin, K15, Sahaya Özgü Taşkın Çalışmaları ve K15.3.02, Barajı-sonu sel modeli (DAMBRK) altında gruplandırılır. Altbölüm K22, Yağış-Akış Simülasyon Modelleri, K22.2.02, Taşkın hidrograf paketini içeren (HEC-1); K22.2.10, Hidrolojik Yağış Akış Modeli (HYRROM); K22.2.11, Birim hidrograf teorisi ve yağış, buharlaşma ve akım verileri (PC IHACRES) dan bileşen akışları; K22.2.12, Doğrusal Olmayan Yağış-Akış Modeli (URBS) ve K22.3.01, Kent Yağış-Akış Modeli (SWMM). Altbölüm K35, Akım Simülasyon ve Yönlendirme, aşağıdaki bileşenleri içerir; K35.1.05, doğrusal olmayan Muskingum yöntemi sayısal çözümleri; K35.2.09, İç Mekan Taşkın Hidrolojisi (YÖK-IFH); K35.3.06, Nehir Analizi Sistemi (HEC-RAS); K35.2.06, Su Yüzey Profili Hesaplama Modeli (WSPRO); K35.3.13, Kısım Ağı Dinamik Akış Modeli (DAL) ve K35.3.14, difüzyon benzerliğine (DAFLOW) dayalı tek boyutlu bir açık kanal sistemi için akış modeli. Altbölüm K 55, su kalitesi çalışmaları, aşağıdaki bileşenleri içerir: K55.2.04, açık kanallar tek boyutlu bir sistem için Ulaştırma modeli (BLTM); K55.2.06 akarsular içinde tortulu koliform konsantrasyonlarını modelleme; K55.3.04, haliçler iki boyutlu tuzluluk dağılımı için matematiksel model ve K55.3.07, PC-QUASAR - nehir boyunca kalite simülasyonu.
Bölüm L, Yeraltı suyu, aşağıdaki bileşenleri ile alt L20, Akifer Simülasyon Modelleri, şunları içerir: L20.2.04, Modüler sonlu fark yeraltısuyu akım modeli (MODFLOW);L20.3.05, sığ bir su tablasının (ZORUNLU) üstünde doymamış akış için bir model; Yeraltı suyu akış (TRIWACO) modelleme için L20.3.13, tam programın paketi; L20.3.07, temel analitik çözümlere (AQ-AS) dayalı yol hatları ve yolculuk süreleri; L20.3.10, analitik çözümleri (AQ-AP) dayanan yer altı suyu zirvesindeki su yüzeyinden azalmalar; L20.3.11, Akifer Simülasyon Modeli; L20.3.12, SGMP - Yer altı suyu sistemlerinde yeraltı su seviyesi davranış simülasyonu ve L20.3.14, MicroFEM-Sonlu elemanlar, birden fazla aküferin kararlı-duruma geçişi ve yeraltı suyu akış modellemesi.
