شبیه سازی رواناب حوضه آبخیز رود زرد با استفاده از مدل Arc Swat

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مربی دانشگاه کشاورزی و منابع‌طبیعی‌رامین خوزستان

2 دانشیار گروه مهندسی علوم خاک دانشگاه تهران

3 استادیار گروه مهندسی علوم خاک دانشگاه شهید چمران اهواز

4 دکترای هیدرولوژی سازمان آب و برق خوزستان

چکیده

     بسیاری از حوضه­های آبخیز در ایران فاقد ایستگاه­های هیدرومتری کافی می باشند. همچنین به علت کمبود داده­های هیدرولوژیکی کافی در اغلب ایستگاه­ها ، مدل­سازی حوضه نقش مهمی در توسعه منابع آب داشته و از عدم قطعیت بالایی برخوردار می باشد. در این تحقیق از مدل سوات برای شبیه سازی رواناب  حوضه رود زرد استفاده شد. تحلیل حساسیت، واسنجی، عدم قطعیت و اعتبار سنجی مدل با استفاده از برنامه SUFI-2 انجام شد. آمار رواناب دو  ایستگاه هیدرومتری (ماشین و پل منجنیق)  برای واسنجی و اعتبارسنجی مدل به­کار برده شد. مدل با استفاده از داده­های دما و بارش روزانه هفت ایستگاه باران سنجی و سینوپتیک حوضه برای مدت 15 سال (2009-1995) اجرا شد. سال های2003-1997میلادی برای واسنجی و سال های 2009-2004 میلادی برای اعتبار سنجی مدل در نظر گرفته شد. از شاخص­های عدم قطعیت (p-factor و d-factor)، ضریب تعیین (R2) و ناش ساتکلیف (NS) به منظور ارزیابی توانایی مدل سوات در شبیه­سازی رواناب هردو ایستگاه استفاده گردید. نتایج این شاخص­ها برای دوره واسنجی ایستگاه ماشین به ترتیب 92/0- 1/1-85/0 و85/0 و در دوره اعتبار سنجی شامل 92/0- 85/0-92/0و 92/0 بود­. همچنین این نتایج برای دوره واسنجی ایستگاه پل منجنیق به ترتیب شامل72/0-99/0-83/0و82/0 و برای دوره اعتبارسنجی آن، شامل 70/0-76/0-79/0و 78/0 بوده است. از دلایل ضعف مدل در شبیه‌سازی رواناب در بعضی از ماه‌های سال می‌توان به شبیه‌سازی ضعیف ذوب برف برای این حوضه کوهستانی، عدم سازگاری فرضیات مدل در انتقال جریان در لایه‌های اشباع و یخ‌زده و همچنین تعداد کم و عدم قطعیت داده‌ها اشاره کرد. در مجموع نتایج مطالعه نشان داد که مدل سوات رواناب را برای هر دو ایستگاه به خوبی شبیه سازی نموده است. توصیه می شود ازاین مدل به جای مدل­های تجربی، برای برآورد رواناب و رسوب حوضه­های آبخیز کشور استفاده شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simulation of Runoff in Rood Zard Basin using Arc Swat Model

نویسندگان [English]

  • Mohammad Reza Ansari 1
  • Manoochehr Gorji 2
  • Gholam Abbas Sayad 3
  • Mehdi Shorafa 2
  • Kazem Hemadi 4
چکیده [English]

     A lot of watersheds in Iran do not have sufficient hydrometry stations. Also because of limited accessibility to hydrologic data in more stations, watershed modeling plays a vital role in development of water resources, and this is a subject to large uncertainties. In this research, Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model was used for runoff simulation of Rood Zard basin. Model sensitivity analysis, calibration, uncertainty and validation analysis was carried out using Sequential Uncertainty Fitting, version2 (SUFI-2) program. The runoff data of hydrometric  stations (Machin and Pol Manjanigh) were used for calibration and validation of the model.The model was run using daily precipitation and temperature data of seven rain gauge and synoptic stations for 15 years (1995-2009). The years (1997-2003) were used for calibration and of (2004-2009) were used for validation of the model. Uncertainty indexes (p-factor and d-factor), the coefficient of determination (R2) and Nash Sutcliffe (NS) were used to evaluate the ability of the SWAT model in simulation of runoff for both stations. These factors for calibration period at the Machin station were 0.92, 1.10, 0.85, and 0.85, respectively, and for the validation period, these statistics were 0.92, 0.85, 0.92, and 0.92 respectively.These factors at the Pol Manjanigh station for calibration period were 0.72, 0.99, 0.83, and 0.82, respectively, and for the validation period, these statistics were 0.70, 0.76, 0.79, and 0.78, respectively. The reasons for the weak simulation of runoff at some months of the year might be due to weak simulation of snowmelt in this mountainous watershed, disconformity of  model’s suppositions to transfer flow in saturated and frozen soil layers, as well as uncertainty and lack of enough data. Overall results showed that the model can simulate the runoff  properly in both stations. It is recommended to use this model instead of empirical models for estimating runoff and sediment basins country.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Runoff
  • SWAT model
  • Sensitivity analysis
  • Calibration
  • validation
  • Uncertainty
  • Rood Zard basin