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Development and Verification of an Analytical Solution for Forecasting Nonlinear Kinematic Flood Waves / Serrano, Sergio E. in Journal of hydrologic engineering, Vol. 11 N°4 (Juillet/août 2006) 

Public ISBD [article]  in Journal of hydrologic engineering > Vol. 11 N°4 (Juillet/août 2006) . - 347-353 p. Titre : Development and Verification of an Analytical Solution for Forecasting Nonlinear Kinematic Flood Waves Titre original : Développement et Vérification d'une Solution Analytique pour les Vagues Cinématiques Non-Linéaires d'Inondation de Prévisions Type de document : texte imprimé Auteurs : Serrano, Sergio E., Auteur Article en page(s) : 347-353 p. Note générale : Hydrologie Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Forecasting  Floods  Waves  Kinematics  Prévisions  Inondation  Vague  Cinématique Index. décimale : 621.3 Ingénierie électrique Résumé : A new approximate analytical solution to the nonlinear kinematic wave equation is proposed. The solution has been derived by combining an implicit solution obtained with the method of characteristics with analytical decomposition and successive approximation. The new solution was verified favorably with a finite-difference approximation. A field verification via a comparison with observed storm hydrographs from the Schuylkill River near Philadelphia indicated that with constant lateral flow the nonlinear model reasonably predicted the observed flow rates, except during periods of intense rainfall. An improved nonlinear model that accounts for variable lateral flow due to changing effective precipitation is proposed. Numerical measures of accuracy indicated that the new variable-rate nonlinear model performs better than the constant lateral flow and the linear kinematic wave model. The linear kinematic wave model produced poor forecasts, especially in the flow time and flood-peak time. The new solution is simple to apply and permits the efficient forecast of nonlinear kinematic flood waves without the usual stability restrictions of numerical models. The new formula also permits the analysis of the effect of nonlinear parameters in the area-discharge relationship on hydrograph characteristics. The hydrograph peak time appears to be very sensitive to the magnitude of the nonlinear exponent β. For values of β<1, the peak flow occurs at a time earlier than that predicted by a linear hydrograph (β=1). For values of β>1, the peak flow occurs at a time later than that predicted by a linear hydrograph. On propose une nouvelle solution analytique approximative à l'équation d'ondes cinématique non-linéaire. La solution a été dérivée en combinant une solution implicite obtenue avec la méthode de caractéristiques avec la décomposition analytique et l'approximation successive. La nouvelle solution a été vérifiée favorablement avec une approximation de différence-finie. Une vérification de champ par l'intermédiaire d'une comparaison avec observé donnent l' assaut à des hydrogrammes du fleuve de Schuylkill près de Philadelphie a indiqué que cela avec l'écoulement latéral constant le modèle non-linéaire a raisonnablement prévu les débits observés, excepté pendant des périodes des précipitations intenses. On propose un modèle non-linéaire amélioré qui explique l'écoulement latéral variable dû à changer la précipitation efficace. Les mesures numériques d'exactitude ont indiqué que le modèle non-linéaire de nouveau variable-taux exécute mieux que l'écoulement latéral constant et le modèle cinématique linéaire de vague. Le modèle cinématique linéaire de vague a produit des prévisions faibles, particulièrement dans le temps d'écoulement et le temps d'inonder-crête. La nouvelle solution est simple pour s'appliquer et permet la prévision efficace des vagues cinématiques non-linéaires d'inondation sans restrictions habituelles de stabilité des modèles numériques. La nouvelle formule permet également l'analyse de l'effet des paramètres non-linéaires dans secteur-déchargent le rapport sur des caractéristiques d'hydrogramme. Le temps de crête d'hydrogramme semble être très sensible à l'importance de l'exposant non-linéaire β. Pour des valeurs de β< 1. le débit de pointe se produit à la fois plus tard que cela prévu par un hydrogramme linéaire. En ligne : sserrano@temple.edu [article] Development and Verification of an Analytical Solution for Forecasting Nonlinear Kinematic Flood Waves = Développement et Vérification d'une Solution Analytique pour les Vagues Cinématiques Non-Linéaires d'Inondation de Prévisions [texte imprimé] / Serrano, Sergio E., Auteur . - 347-353 p. Hydrologie Langues : Anglais (eng) in Journal of hydrologic engineering > Vol. 11 N°4 (Juillet/août 2006) . - 347-353 p. Mots-clés : Forecasting  Floods  Waves  Kinematics  Prévisions  Inondation  Vague  Cinématique Index. décimale : 621.3 Ingénierie électrique Résumé : A new approximate analytical solution to the nonlinear kinematic wave equation is proposed. The solution has been derived by combining an implicit solution obtained with the method of characteristics with analytical decomposition and successive approximation. The new solution was verified favorably with a finite-difference approximation. A field verification via a comparison with observed storm hydrographs from the Schuylkill River near Philadelphia indicated that with constant lateral flow the nonlinear model reasonably predicted the observed flow rates, except during periods of intense rainfall. An improved nonlinear model that accounts for variable lateral flow due to changing effective precipitation is proposed. Numerical measures of accuracy indicated that the new variable-rate nonlinear model performs better than the constant lateral flow and the linear kinematic wave model. The linear kinematic wave model produced poor forecasts, especially in the flow time and flood-peak time. The new solution is simple to apply and permits the efficient forecast of nonlinear kinematic flood waves without the usual stability restrictions of numerical models. The new formula also permits the analysis of the effect of nonlinear parameters in the area-discharge relationship on hydrograph characteristics. The hydrograph peak time appears to be very sensitive to the magnitude of the nonlinear exponent β. For values of β<1, the peak flow occurs at a time earlier than that predicted by a linear hydrograph (β=1). For values of β>1, the peak flow occurs at a time later than that predicted by a linear hydrograph. On propose une nouvelle solution analytique approximative à l'équation d'ondes cinématique non-linéaire. La solution a été dérivée en combinant une solution implicite obtenue avec la méthode de caractéristiques avec la décomposition analytique et l'approximation successive. La nouvelle solution a été vérifiée favorablement avec une approximation de différence-finie. Une vérification de champ par l'intermédiaire d'une comparaison avec observé donnent l' assaut à des hydrogrammes du fleuve de Schuylkill près de Philadelphie a indiqué que cela avec l'écoulement latéral constant le modèle non-linéaire a raisonnablement prévu les débits observés, excepté pendant des périodes des précipitations intenses. On propose un modèle non-linéaire amélioré qui explique l'écoulement latéral variable dû à changer la précipitation efficace. Les mesures numériques d'exactitude ont indiqué que le modèle non-linéaire de nouveau variable-taux exécute mieux que l'écoulement latéral constant et le modèle cinématique linéaire de vague. Le modèle cinématique linéaire de vague a produit des prévisions faibles, particulièrement dans le temps d'écoulement et le temps d'inonder-crête. La nouvelle solution est simple pour s'appliquer et permet la prévision efficace des vagues cinématiques non-linéaires d'inondation sans restrictions habituelles de stabilité des modèles numériques. La nouvelle formule permet également l'analyse de l'effet des paramètres non-linéaires dans secteur-déchargent le rapport sur des caractéristiques d'hydrogramme. Le temps de crête d'hydrogramme semble être très sensible à l'importance de l'exposant non-linéaire β. Pour des valeurs de β< 1. le débit de pointe se produit à la fois plus tard que cela prévu par un hydrogramme linéaire. En ligne : sserrano@temple.edu