نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا آبیاری و زهکشی ، دانشکده‌ی مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 عضو هیئت علمی دانشگاه فردوسی

3 دانشگاه فردوسی مشهد

4 استادیار گروه مهندسی منابع طبیعی مرتع و آبخیزداری ، دانشکده کشاورزی دانشگاه لرستان

چکیده

مطالعات انجام گرفته در زمینه شبیه‌سازی بارش - رواناب نشان می‌دهد بیشتر  تحقیقات در مناطق مرطوب انجام شده است. این در حالی است که در مناطق خشک و نیمه‌خشک مطالعات کم‌تری صورت گرفته است. به همین منظور، در این پژوهش از مدل توزیعی مکانی WetSpaبا قابلیت اتصال به سیستم اطلاعات جغرافیایی برای شبیه‌سازی فرآیند بارش - رواناب حوضه بار اریه واقع در منطقه‌ای نیمه‌خشک و مساحتی معادل 112 کیلومتر مربع و متوسط بارش سالانه 307 میلی‌متر استفاده شد. از دوره آماری سال‌های 1382 تا 1387 به منظور مدل‌سازی استفاده گردید. نتایج نشان داد شبیه‌سازی مدل WetSpa با استناد به مقدار ضریب ناش ساتکلیف 69/0 در دوره ارزیابی از دقت خوبی برخوردار است. ضریب رواناب حاصل از مقادیر مشاهده‌ای و شبیه‌سازی شده بارش رواناب دوره ارزیابی به ترتیب برابر با 59/0 و 57/0 می‌باشد که بیانگر کارایی مدل در تخمین رواناب حاصل از بارش در حوضه مورد مطالعه می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of WetSpa Model for Rainfall-Runoff Simulation in Semi-Arid and Mountainous Watersheds (Case Study: Bar Arye Watershed)

نویسندگان [English]

  • Hossein rahmati 1
  • Hossian ansari 2
  • alinaghi Ziaei 3
  • Hossein Zeinivand 4

3 Ferdowsi University of Mashhad

چکیده [English]

     A review over the rainfall-runoff studies shows that, humid regions have received worth more attention than arid and semi-arid regions. So that, in this study, the rainfall-runoff process of an arid and semi-arid  district, namely; Bar Arye Watershed with an area of about 112km2 and a mean annual precipitation of 307mm was simulated by using the spatially distributed rainfall-runoff model, WetSpa which has the ability to be connected to the geographical information systems. The period from 2003 to 2008 was applied for modeling. In the present study, according to Nash-Sutcliff criteria with the value of 0.69% for the validation phases it was indicated that the model has shown a good performance in modeling the rainfall-runoff. The rainfall-runoff coefficients of the observed and simulated values were equal to 0.59 and 0.57, respectively. This shows that the model has a good performance in estimating the values of runoff. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bar Arye Watershed
  • Potential runoff coefficient
  • Rainfall-runoff modeling
  • WetSpa model

1-    آذین‌مهر، م. 1391. شبیه‌سازی اثر سناریوهای تغییر کاربری اراضی بر هیدروگراف جریان حوزه آبخیز دینور با استفاده از مدل هیدرولوژیکی توزیعی – مکانی WetSpa . پایان‌نامه کارشناسی ارشد ، رشته مرتع و آبخیزداری، دانشکده مرتع و آبخیزداری دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، 150 صفحه.

 

2-    احمدی م. 1390. مدیریت و بهره‌برداری بهینه آب کشاورزی در شبکه آبیاری و زهکشی سد دز. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، رشته آبیاری و زهکشی، دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز، 207 صفحه.

 

3-    رحمتی، ح. 1392. مدل‌سازی بیلان سطحی توسط مدل WetSpa (مطالعه موردی حوزه بار اریه). پایان‌نامه کارشناسی ارشد، رشته آبیاری و زهشکی، دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد، 112 صفحه.

 

4-    شفیعی، م. 1388. مدل‌سازی هیدرولوژیک بیلان آب‌های سطحی توسط مدل SWAT و سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی (مطالعه موردی حوزه آبخیز نیشابور). پایان‌نامه کارشناسی ارشد، رشته آبیاری و زهکشی، دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد، 108 صفحه.

 

5-    یعقوبی، ف و ع. بهره‌مند. 1390. شبیه‌سازی جریان رودخانه با استفاده از مدل هیدرولوژیکی توزیعی- مکانی WetSpa در حوزه آبخیز چهل‌چای در استان گلستان. مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، 18 (3): 205-185.

 

6-    Al Mulla, M.M. 2005. Application of a hydrological model in a data-poor arid region catchment: a case study of Wadi Ham, United Arab Emirates. PhD Thesis, Cranfield University, England.

 

7-    Andersen, J., Dybkjaer, G., Jensen, K.H., Refsgaard, J.C. and K. Rasmussen. 2002. Use of remotely sensed precipitation and leaf area index in a distributed hydrological model. Journal of Hydrology, 264: 34–50.

 

8-    Bahremand, A., De Smedt, F., Corluy, J., Liu, Y.B., Poorova, J., Velcicka, L. and E. Kunikova. 2007. WetSpa model application for assessing reforestation impacts on floods in Margecany-Hornad watershed, Slovakia. Water Resources Management Journal, 21: 1373-1391.

 

9-    Bahremand, A. 2006. Simulating the effects of reforestationon floods using spatially distributed hydrologic modeling and GIS. PhD Thesis, Vrije Universiteit Brussel, Belgium.

 

10- Bahremand, A., Corluy, J., Y.B., Liu, Y.B. and F. De Smedt. 2005. Stream flow simulation by WetSpa model in Hornad river basin, Slovakia. in: J. van Alphen, E. van Beek, M. Taal (eds.), Floods, from defence to management, Taylor & Francis Group, London.

 

11- Beven, K. J. 2000. Rainfall-runoff modeling. John Willey and Sons Ltd, England.

 

12- Gebremeskel, S., Liu, Y. B. and F. De Smedt. 2002. GIS based distributed modeling for flood estimation, Jorge A. Ramirez (ed.), Proceedings of the Twenty-Second Annual American Geophysical Union Hydrology Days, April 1-4, Colorado State University,USA.

 

13- Liu, Y.B. And F. De Smedt. 2004. WetSpa extension. A GIS-based hydrologic model for flood prediction and watershed management. Department of Hydrology and Hydraulic Engineering Vrije Universiteit Brussel.

 

14- Morin, J. and Y. Benyamini, 1977. Rainfall infiltration into bare soils. Water Resource Research, 13(5): 813–817.

 

15- Nemec, J. and J.A. Rodier. 1979. Streamflow characteristics in areas of low precipitation. Proceedings of the Canberra Symposium: IAHS Publ. 128:125–40.

 

16- Nurmohamed. R., Naipal. S. and F. De Smedt. 2006. Hydrologic Modeling of the upper suriname. Journal of Spatial Hydrology, 1(6): 1-17.

 

17- Pilgrim, D. H., Chapman, T. G. and D.G. Doran.1988. Problems of rainfall-runoff modelling in arid and semi-arid regions. Hydrological Sciences Journal, 33(4):379– 400.

 

18- Safari, A., De Smedt, F. and F. Moreda. 2009. WetSpa model application in the Distributed Model Inter comparison Project (DMIP2). Journal of Hydrology, 418: 78-89.

 

19- Wheater, H., Sorooshian, S. and K.D. Sharma. 2008. Hydrological modelling in arid and semi-arid areas. Cambridge University Press.

 

20- Zeinivand, H. and F. De Smedt. 2010. Prediction of snowmelt floods with a distributed hydrological model using a physical snow mass and energy balance approach. Natural Hazards Journal, 54(2): 451-468.

 

21- Zeinivand, H. and F. De Smedt. 2009. Spatially distributed modeling of soil erosion and sediment transport at watershed scale. World Environmental and Water Resources Congress (EWRI), 17-21 May, Kansas City, USA.

 

22- Zeinivand, H. 2009. Development of spatially distributed hydrological WetSpa modules for snowmelt, soil erosion, and sediment transport. phD Thesis, Department of Hydrology and Hydraulic Engineering, Vrije Universiteit Brussel (VUB), Brussels, Belgium.