برای برآورد دبی اوج و ارتفاع رواناب در حوضه های آبخیز روش های تجربی وغیرمستقیم متعددی ابداع گردیده که هر کدام دارای یکسری ضرایب منطقه ای خاص به خود بوده و تحت آن شرایط توسعه داده شده اند به این دلیل در سایر مناطق ممکن است غیرقابل استفاده بوده یا استفاده از آنها همراه با خطاهایی باشد. یکی از روش های تجربی که به صورت گسترده و جهانی مورد استفاده هیدرولوژیست ها و طراحان پروژه های منابع آب قرارگرفته روش شماره منحنی است که توسط سرویس حفاظت منابع طبیعی دپارتمان کشاورزی ایالات متحده آمریکا (USDA-NRCS-CN) پیشنهاد شده است. در این تحقیق روش شماره منحنی در حوزه آبخیز معرف لیقوان مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. به این منظور ابتدا از طریق جداول استاندارد و با توجه به عواملی نظیر پوشش گیاهی، نحوه استفاده از اراضی و گروه های هیدرولوژیک خاک، شماره منحنی حوضه محاسبه شد. در مرحله بعد شماره منحنی جریان براساس روش احتمال فراوانی وقایع بارش - رواناب تعیین گردید. روش دیگری که در این حوضه مورد آزمایش قرار گرفت روش مجانبی بود که با استفاده از این روش نیز شماره منحنی محاسبه شد. برای مقایسه مقدار کارایی سه روش یادشده، مقدار دبی اوج مشاهداتی به عنوان مبنا درنظر گرفته شد و مقدار دبی اوج برآورد شده و مقادیر درصد خطا نسبت به دبی اوج مشاهداتی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که روش مجانبی، شماره منحنی و دبی اوج را با دقت بالاتر و خطای کمتری برآورد می نماید. همچنین روش احتمال فراوانی وقایع مشاهداتی شماره منحنی و رواناب را به مقدار قابل قبولی برآورد نموده و خطای آن نیز پایین است ولی روش استاندارد SCS به دلیل دارابودن خطای بسیار زیاد در برآورد دبی اوج بدون انجام فرایند منطقه ای نمودن قابل توصیه برای حوضه موردمطالعه و نواحی مشابه نیست .

با توجه به اینکه اکثر حوزه های آبخیز کوچک کشور فاقد ایستگاه هیدرومتری هستند، برای تعیین دبی حداکثر سیلاب، نیاز به روش مناسبی است تا در برنامه های مدیریتی و حفاظتی برای کنترل سیل و فرسایش مورد استفاده قرار گیرد. از جمله این روش ها، روش ترسیمی تعیین دبی حداکثر سیلاب، ارایه شده توسط سازمان کشاورزی ایالات متحده آمریکا، سرویس حفاظت منابع طبیعی است. در این تحقیق برای بررسی این روش، 19 حوزه از سه منطقه کشور با توجه به محدودیت های موجود، به شرح زیر انتخاب شدند: منطقه کرج-قزوین (منطقه 1)، منطقه شمال (منطقه 2) و منطقه آذربایجان (منطقه 3). با بررسی این روش در سه منطقه، مشخص شد که کاربرد بارش تیپ II با کمترین خطا همراه است. با توجه به نتایج و بررسی های صورت گرفته، این روش برای مناطق 1 و 3 مناسب، ولی استفاده از آن در منطقه 2 (شمال البرز)، دارای خطای زیادی است.

یکی از روش های برآورد ارتفاع رواناب، روش شماره منحنی (CN) است که نشانگر رفتار هیدرولوژیکی حوضه است. داده ها واطلاعات مورد نیاز از نقشه توپوگرافی1: 25000 و نقشه زمین شناسی 1: 100000 توسط سازمان زمین شناسی کشور استفاده شد. از نرم افزار SMADA برای محاسبه بارشهای کوتاه مدت در دوره بازگشت های مختلف و از نرم افزار GIS Arc برای تهیه نقشه شماره منحنی با تلفیق نقشه های پوشش گیاهی، کاربری اراضی و گروه هیدرولوژیک خاک با استفاده از جدول سازمان حفاظت خاکآمریکا (SCS) استفاده گردید و سپس نقشه ارتفاع رواناب حوضه حصارک تهیه شد. هدف از این مطالعه تعیین شماره منحنی وبرآورد ضریب رواناب و حداکثر دبی اوج سیل با استفاده از روش SCS در حوضه حصارک و پهنه بندی پتانسیل تولید رواناب در حوضه آبخیز می باشد. نتایج تحقیق نشان داد که وضعیت هیدرولوژیکی اراضی و گروه های هیدرولوژیکی خاک در سطح حوضه مهم ترین پارامتر تعیین کنندهCN بوده و بر روی رواناب تأثیرگذار است. بیشترین پتانسیل تولید رواناب در پایین دست حوضه است که با کاربری اراضی شهری مشخص شده است. همچنین میانگین وزنی شماره منحنی های بدست آمده برای هر زیرحوضه نشان داد، در زیرحوضه چپ دره با شماره منحنی 88 و میانگین رواناب 28/15 میلیمتر بیشترین حجم رواناب، زیرحوضه دوچناران با شماره منحنی 89/3 و میانگین رواناب 24/54 میلیمتر و زیرحوضه تقاطع دو شاخه با شماره منحنی 90/1 و میانگین رواناب 17/36 میلیمتر کمترین حجم رواناب احتمالی و پتانسیل سیلخیزی را دارد. اما به طور کلی پتانسیل تولید رواناب در این حوضه نسبتاً بالا می باشد. بیشترین مقدار شماره منحنی رواناب در شرایط رطوبتی زیاد در منطقه مورد مطالعه 99 و کمترین مقدار 78است.

روش شماره منحنی (CN) از متداول ترین روش های تخمین رواناب در حوضه های آبخیز است. مقدار CN به نفوذ آب در خاک، پوشش زمین و رطوبت قبلی خاک وابسته است. با توجه به شرایط رطوبتی خاک سه حالت CN شرایط رطوبتی خشک، متوسط و مرطوب رخ خواهد داد، اما تعیین مقدار CN با استفاده از شرایط نفوذ و پوشش زمین کار چندان آسانی نیست و به دقت زیادی نیاز دارد. در این تحقیق با استفاده از 63 واقعه اندازه گیری شده بارش-رواناب در حوضه باغان در استان بوشهر و 34 واقعه در حوضه بوشیگان در استان فارس کارایی روش CN برای تخمین رواناب موردبررسی قرار گرفت و هفت حالت برای تخمین رواناب در نظر گرفته شدند: 1) روش متداول تعیین CN با استفاده از اطلاعات خاک و پوشش گیاهی. 2) اصلاح ضریب نگهداشت سطحی معادله تخمین رواناب با در نظر گرفتن شرایط رطوبتی متوسط. 3) اصلاح ضریب نگهداشت سطحی معادله تخمین رواناب با در نظر گرفتن شرایط رطوبتی مربوط به هر واقعه (شرایط خشک، متوسط و یا مرطوب). 4) استفاده از میانگین CN مشاهداتی وقایع رخ داده. 5 تا 7) استفاده از رابطه های خطی، توانی و استاندارد بین CN برحسب مقدار باران. برای این منظور از 48 واقعه در حوضه باغان و 26 واقعه در حوضه بوشیگان برای واسنجی نتایج و از 15 واقعه در حوضه باغان و 8 واقعه در حوضه بوشیگان برای ارزیابی نتایج استفاده شد. نتایج در دو حوضه نشان داد که حالت های خطی، توانی و استاندارد برای تخمین رواناب مناسب تر می باشند. هر سه حالت فوق برای تعیین CN به جای استفاده از اطلاعات نفوذ خاک و پوشش گیاهی به داده های اندازه گیری شده بارش-رواناب وابسته هستند. همچنین نتایج نشان داد که روش متداول تعیین CN بر مبنای نفوذپذیری و پوشش زمین و سپس استفاده از آن برای تخمین رواناب مناسب نمی باشد.

روش شماره منحنی رواناب (SCS-CN) به عنوان روشی تجربی به طور وسیعی برای برآورد رواناب مستقیم برای یک رخداد باران در حوزه های آبخیز کوچک کشاورزی استفاده می شود. در این روش مقدار نگهداشت اولیه (Ia) به حداکثر توانمندی نگهداشت (S) که به عنوان ثابت نسبت نگهداشت اولیه (l=Ia/S) بیان می شود، برابر 0.2 است. این ثابت (0.2)، فرضی غیرقابل اطمینان و نیازمند تصحیح است. این پژوهش به منظور ارزیابی توانایی روش شماره منحنی در برآورد رواناب و تعیین نسبت نگهداشت اولیه بر اساس تجزیه رخدادهای باران - رواناب انجام گرفت. داده های باران از ایستگاه باران نگاری و داده های رواناب از اندازه گیری رواناب در 36 دیمزار در شهرستان هشترود در شمال غربی ایران طی دوره دو ساله از 1384-1386 به دست آمد. تجزیه 41 رخداد باران - رواناب نشان داد که تولید رواناب رابطه خطی معنی دار با ارتفاع بارندگی (R2=0.68، P<0.001) دارد. از 41 رخداد بارندگی، تنها 13 رخداد دارای ارتفاع بارندگی (P) بزرگتر از نگهداشت اولیه (Ia=0.2 S) بودند و در نتیجه بر اساس روش شماره منحنی، توان تولید رواناب داشتند. میانگین مقدار رواناب مشاهده ای در منطقه در 41 رخداد 2.988 برابر بزرگتر از مقدار برآوردی بود. همبستگی بین مقدار رواناب برآوردی و اندازه گیری شده پایین (R2=0.21) بود. ضریب کارآیی مدل SCS-CN،(E)  در 36 زمین پایین و به طور میانگین -8.032 بود. به طور کلی نتایج نشان می داد که روش SCS-CN به دلیل در نظر گرفتن نسبت نگهداشت اولیه بالا (l=0.2) دارای دقت پایینی در برآورد رواناب در رخدادهای باران در منطقه است. تجزیه داده ها نشان داد که نسبت نگهداشت اولیه برابر با 0.02، برآورد رواناب در منطقه را می تواند تصحیح کند. با اعمال این ثابت (l=0.02) همبستگی بین رواناب برآوردی و مشاهده ای افزایش (R2=0.53) و ضریب کارآیی مدل بهبود یافت (E=-0.194).

سیل از جمله مخاطرات ناشی از تغییرات اقلیمی و کاربری اراضی در اکثر نقاط دنیاست که سالانه خسارات بسیار زیادی بر جوامع تحمیل می کند. برای مدیریت و پیش بینی سیل خیزی یک منطقه، تخمین پتانسیل ارتفاع رواناب نقش مهمی دارد، در این راستا سازمان حفاظت خاک آمریکا (SCS) یکی از موثرترین روش ها را ارائه داده است که برای حوضه های فاقد آمار بسیار مناسب می باشد. مطالعه حاضر نیز با هدف محاسبه و تحلیل پتانسیل سیل خیزی در داخل شهر مشکین شهر و حوضه پیرامونی با استفاده از روش (SCS) انجام شد. با توجه به اینکه محدوده مورد مطالعه شامل داخل شهر و حوضه پیرامون است و تنوع کاربری بالایی دارد، تخمین ضریب رواناب با روش های دستی به سختی امکان پذیر است. بنابراین به منظور سرعت و دقت در انجام کار، از نرم افزار ArcGIS و الحاقیه های Arc-Hydro و ArcCN-Runoff استفاده گردید. در گام اول نقشه کاربری اراضی منطقه با جدول شاخص مقایسه و با اطلاعات گروه هیدرولوژیکی خاک تلفیق شد، سپس شماره منحنی (CN) که یک عامل مهم در روش SCS است به دست آمد. در گام بعد با لحاظ میانگین بارش و CN، پتانسیل رواناب محدوده محاسبه گردید و نتایج به صورت دو نقشه CN و ارتفاع رواناب، پهنه بندی شد، که CN از شماره منحنی 32 تا 98 (میانگین 76.88) در 5 کلاس و ارتفاع رواناب نیز از صفر تا 0.99 (با میانگین 0.28 برای کل منطقه و 0.31 برای محدوده داخل شهر)، در 5 کلاس طبقه بندی گردید.

استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور به منظور تخمین رواناب حوضه آبریز در سال های اخیر افزایش یافته است. در این تحقیق، برای تهیه نقشه ارتفاع رواناب به نقشه های شماره منحنی رواناب و حداکثر بارندگی 6 ساعته با دوره بازگشت 2 ساله نیاز است. نقشه شماره منحنی رواناب با استفاده از ابزار ArcCN-Runof در محیط GIS تهیه شده است.شماره منحنی رواناب بر اساس فاکتورهایی مانند گروه هیدرولوژی خاک، کاربری اراضی، پوشش زمین و شرایط هیدرولوژیکی تعیین می شود. نقشه وضعیت پوشش زمین با استفاده از تصاویر ETM+ سال 2002 در محیط نرم افزاری Erdas، به روش طبقه بندی نظارت شده تهیه شد. همچنین با کمک شاخص پوشش گیاهی تفاوت نرمال شده (NDVI) مراتع و جنگل های حوزه به ترتیب به مراتع خوب، متوسط و جنگل های انبوه و نیمه انبوه تقسیم بندی شده است. نقشه حداکثر بارندگی 6 ساعته نیز از روابط و معادلات بارندگی حوزه با استفاده از نقشه DEM در محیط GIS ترسیم شد.با تلفیق نقشه های به دست آمده و معادلات مربوطه، نقشه ارتفاع رواناب حوزه ترسیم شد که بر این اساس متوسط رواناب حوزه 3.18 میلیمتر است که نسبت به روش های سنتی (حدود 3.98 میلیمتر) از دقت بالاتری برخوردار است.

با توجه به بحران جهانی آب، داشتن اطلاعات درست از آن در نقاط مختلف برای مدیریت برنامه ریزی و بهینه سازی ضروری است. روش های مرسوم اندازه گیری بسیار پرهزینه، وقت گیر و دشوار است که سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) به منظور تخمین رواناب حوضه آبریز در سال های اخیر جهت کاهش این مشکل مورداستفاده قرارگرفته است. در این تحقیق، با استفاده از بارندگی روزانه در نرم افزار SMADA دوره بازگشت 2 و 50 ساله حاصل شد. ابزار ArcCN-Runoff با توجه به صحت و دقت بالایی که در پژوهش های متعدد از آن حاصل شده جهت ایجاد نقشه های شماره منحنی و ارتفاع و حجم رواناب در حوضه کشار مورداستفاده قرار گرفت. منطقه کشار به سه گروه هیدرولوژیکی  B, C, Dو هفت کاربری تقسیم شد. نتایج تحقیق نشان داد CN 79 در گروه هیدرولوژیکی C بیشترین مساحت (56.08 درصد) از اراضی سطح حوضه را شامل می شود، ﺧﺎک ﻫﺎیی ﺑﺎﻧﻔﻮذﭘﺬﯾﺮی ﮐﻢ که ﺗﻮاﻧﺎیی ﺗﻮﻟﯿﺪ رواﻧﺎب آن ﻫﺎ ﻧﺴﺒﺘﺎ زﯾﺎد اﺳﺖ و 15 درصد از منطقه CN بالای 80 را در بر می گیرند، این درحالیست که به دلیل وقوع رگبارهای شدید و کوتاه مدت، ریزش باران های طولانی مدت همزمان با بالا رفتن درجه حرارت و ذوب شدید برف، این حوضه در معرض خطر سیلاب قرار می گیرد.

تخمین میزان رواناب سطحی و مطالعه رابطه بارش-رواناب مهم ترین موضوع در مطالعات هیدرولوژی آب های سطحی است. به کارگیری روش های ساده برای برآورد رواناب در کاربردهای هیدرولوژیکی به خصوص در حوضه های آبریز فاقد ایستگاه و آمار اندازه گیری از اهمیت ویژه ای برخوردار است. احتمالاً ساده ترین روش مفهومی برای پیش بینی رواناب استفاده از مدلِ بارش-رواناب شماره منحنی است که در اصل جهت مدل سازی میزان عمق رواناب ناشی از رگبارهای بارندگی در حوضه های آبریز کوچک کشاورزی و مراتع ایجاد شده است، اما تاکنون در انواع کاربردهایی غیر از آنچه در ابتدا در نظر گرفته شده بود استفاده شده است. مطالعه منابع مختلف نشان می دهد تحقیق در زمینه نحوه استفاده از این مدل همچنان در حال رشد و اصلاح بوده و نیاز به پیشرفت دارد. در پژوهش حاضر اولاً مروری بر مطالعاتی که به بررسی فاکتورهای دخیل در روش شماره منحنی برای برآورد میزان رواناب پرداخته اند، انجام شده که از نتایج اصلی این مطالعات میتوان به ارائه پیشنهاد تغییر مقدارِ نسبت تلفات اولیه استاندارد(یعنی تغییر عدد λ از عدد 2/0 به عدد 05/0) بر اساس اندازه گیری های گسترده میدانی و نیز لحاظ کردن کلاس های پاسخ بارندگی-رواناب در هنگام استفاده از روش شماره منحنی اشاره کرد ثانیاً به بعضی از چالش های باقی مانده و چشم انداز آینده در خصوص این روش اشاره شده است.