Development of a Hyper-Resolution, Physically-Based, Distributed Hydrologic and Water Quality Model for the City of Makkah, Saudi Arabia

Development of a Hyper-Resolution, Physically-Based, Distributed Hydrologic and Water Quality Model for the City of Makkah, Saudi Arabia. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
PhD_Dissertation (Ahmed Al-Areeq).pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only until 5 October 2022.

Download (4MB)

Arabic Abstract

يعد تنبأ ونمذجة الفيضانات المفاجئة في المناطق القاحلة أمر بالغ الأهمية لتطوير الحماية من المصب. و مع ذلك ، فإن الفهم الكامل للاستجابة الهيدرولوجية غير ممكن بسبب نقص البيانات في هذه المناطق. بالإضافة إلى ذلك ، فإن عدم اليقين بشأن المعاملات المدخله في النموذج سيضيف المزيد من التحدي للنموذج الهيدرولوجي. في هذه الدراسة ، تم تطوير نموذج هيدرولوجي و نموذج آخر مرتبط به لتتبع جودة مياه السيول خلال جريانها. ويعتبر النموذج المطور نموذج متطور، فائق الدقة ، موزع ، ذو أساس فيزيائي وتم تطبيقه على مدينة مكة المكرمة. تم استخدام بيانات هطول الأمطار الأرضية و الفضائية كمدخلات. كما تم اختبار قوة النموذج و تحليل الحساسية. تمت محاكاة الفيضانات الأخيرة في مدينة مكة المكرمة ، المملكة العربية السعودية، باستخدام نموذجين الاول Gridded Surface/Subsurface Hydrologic Analysis (GSSHA) model ، و هو عبارة عن نموذج فيزيائي، موزع المعاملات، وهيدروديناميكية ، و رواسب ، و نقل المغذيات / الملوثات ، و الثاني شبه - النموذج الموزع HEC-HMS لاكتساب فهم أفضل للاستجابة الهيدرولوجية لمنطقة الدراسة. يعتبر موقع منطقة الدراسة مستجمعًا جافًا جدًا. تتأثر معظم المناطق السكنية بالفيضانات بسبب مواقعها التي تقع في الغالب في مجاري الأوديه و معظمها يقع ايضا في أسفل الجبال. نتيجة لعدم وجود بيانات تفصيلية عن هطول الأمطار في منطقة الدراسة ، تم استخدام Integrated Multi-satellite Retrievals for Global Precipitation Measurement (GPM) mission (IMERG) products التي تم إطلاقها مؤخرا في العام 2014. و مع ذلك ، تم دمج بيانات هطول الأمطار الأرضية و GPM غير المعايرة لتوليد توزيع مكاني و زماني دقيق للغاية للأحداث المحاكاة التي إما بالغت أو قللت في تقديرها منتجات GPM .إضافة إلى ذلك ، تم تقدير الجريان السطحي المتوقع باستخدام منتجات الأقمار الصناعية المعايرة وغير المعايرة. علاوة على ذلك ، تم استخدام منتجين آخرين لسقوط الأمطار TRMM و PERSIANN-CCS لتقييم أداء هذه المنتجات .

English Abstract

Simulation and prediction of flash floods in arid regions are crucial for the development of downstream protection. However, a full understanding of hydrologic response is not possible due to a lack of data in these regions. In addition, parametric uncertainties will make hydrologic modeling more challenging. In this study, a state-of-the-art, hyper-resolution, physically-based, distributed hydrologic and water quality model was developed for the holy city of Makkah, Saudi Arabia. Ground-based and satellite rainfall data were used as input. Vigorous model validation and sensitivity analyses were performed. A recent flood event in Makkah was simulated using the Gridded Surface/Subsurface Hydrologic Analysis (GSSHA) model, a physically-based, distributed-parameter, hydrodynamic, sediment and nutrient/contaminant transport hydrologic model, along with the semi-distributed HEC-HMS model, to gain a better understanding of the hydrologic response of the study area. The modeling study area is considered a very arid watershed. Most of the residential areas are affected by flooding due to their locations, which are mostly along the streams and the mountains downstream. As a result of the lack of detailed precipitation observations in the study area, the recent Integrated Multi-satellite Retrievals for Global Precipitation Measurement (GPM) mission (IMERG) products were used. However, the ground rainfall observation and uncalibrated GPM were integrated to generate a highly accurate spatial and temporal distribution of the simulated events that are either overestimated or underestimated by GPM products. The predicted runoff was estimated using calibrated and uncalibrated satellite products. Two other satellite precipitation products (TRMM and PERSIANN-CCS) were used to evaluate the performance of these products.

Item Type: Thesis (PhD)
Subjects: Civil Engineering
Civil Engineering > Water and Environmental Engineering
Department: College of Design and Built Environment > Civil and Environmental Engineering
Committee Advisor: Al-Zahrani, Mohammad
Committee Members: Sharif, Hatim and Chowdhury, Shakhawat and Al-Suwaiyan, Mohammad and Vohra, Muhammad
Depositing User: AL-AREEQ A MOHAMMED AHMED (g201105430)
Date Deposited: 05 Oct 2021 12:24
Last Modified: 05 Oct 2021 12:24
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141964