A practical approach to rainfall-runoff modelling in arid zone drainage basins

Abstract

A package of simulation models has been developed to study the hydrological processes controlling runoff and to predict flow hydrographs in the Indian arid zone. The models describe rainfall-runoff in the upland phase and the interaction between runoff and transmission losses in the channel phase, so as to derive the drainage basin outflow hydrograph. In the upland phase the rising limb of the hydrograph is predicted through a regression model and the recession through a conceptual analogue of discharge from a single leaky reservoir. The leaky reservoir is described by a continuity equation and by discharge-stage and storage-stage relationships at the outlet. In the channel phase the governing equations for movement of a flood wave subjected to the transmission losses are simplified through a time averaging process to develop an ordinary differential equation describing transmission losses as a function of distance, inflow, channel width, time parameters of flow and effective hydraulic conductivity. These models are simplified and developed to require a minimum of observed data for calibration. The package of models can be applied to ungauged drainage basins through parameterization.

Résumé

Un progiciel de simulation destiné à étudier les processus commandant l'écoulement et à prédire les hydrogrammes dans les régions arides de l'Inde a été développé. Les modèles décrivent la transformation de la pluie en écoulement sur la partie amont du bassin et les relations entre l'écoulement et les pertes dans le réseau hydrographique afin d'en déduire l'hydrogramme à l'exutoire du bassin. A l'amont du bassin on prédit la partie ascendante de l'hydrogramme grâce à un modèle régressif et sa partie décroissante comme analogue à la vidange d'un réservoir unique. Le réservoir se vidangeant est décrit grâce à une équation de continuité et par une relation entre niveau de remplissage et débit de vidange à son exutoire. En ce qui concerne le réseau hydrographique, les équations gouvernant la propagation de l'onde de crue soumise à des pertes ont été simplifiées grâce à des moyennes prises au cours du temps en vue d'établir une équation différentielle ordinaire où les pertes sont fonction du débit entrant, de la distance parcourue, de la largeur du chenal, de l'évolution du débit et de la conductivité hydraulique efficace. Ces modèles ont été conçus sous une forme simple de telle sorte qu'ils n'exigent qu'un minimum de données pour être calés. Ce progiciel de simulation peut être utilisé sur des bassins non jaugés grâce à une paramétrisation.