تحلیل تأثیر نوع بارش بر شبیه‌سازی دبی جریان در حوضه آبخیز تالار و خرّم‌آباد

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی، ساری

2 دانشجوی دکتری مهندسی آبخیزداری، دانشگاه تهران، تهران

3 دانشیار مهندسی مرتع و آبخیزداری، دانشگاه محقّق اردبیلی، اردبیل

چکیده

به‌کارگیری مدلی که جامعیّت و کارایی بالایی برای شبیه‌سازی فرایندهای هیدرولوژیکی در حوضه‌های مختلف دارد، از اهمّیّت بالایی برخوردار است. در این مطالعه، کارایی مدل ارزیابی آب‌وخاک در شبیه‌سازی رواناب حاصل از بارش‌های مختلف در حوضة آبخیز خرّم‌آباد با مساحت 2467 کیلومتر‌مربع و در حوضة آبخیز تالار با مساحت 2057 کیلومترمربع ارزیابی شد. مقدار بارندگی در حوضة آبخیز خرّم‌آباد 560 و در حوضة آبخیز تالار 612 میلی‌متر است و هر دو منطقه دارای اقلیم نیمه‎مرطوب هستند. نقشة کاربری اراضی، خاک، مدل رقومی ارتفاع و اطّلاعات هواشناسی برای هر دو منطقه تهیّه شد. بعد از روی هم‌گذاری لایه‌های مکانی در حوضة خرّم‌آباد 223 و در حوضة تالار 265 واحد پاسخ هیدرولوژیکی تعیین شد. با استفاده از برنامة واسنجی ابزار ارزیابی آب‌وخاک، آنالیز حسّاسیّت پارامترها و تعیین مقادیر بهینه برای پارامترهای حسّاس انجام شد. نتایج آنالیز حسّاسیّت نشان داد که پارامتر شمارة منحنی در هر دو منطقة مطالعاتی از حسّاسیّت بالایی برخوردار است. تعیین مقادیر بهینة کارایی مدل با ضرایب آماری NS وR2 مورد ارزیابی قرار گرفت. مقادیر این ضرایب در حوضة خرّم‌آباد به ترتیب برابر با 74/0 و 72/0 و در حوضة تالار برابر با 64/0 و 66/0 به دست آمد. نتایج نشان داد که نوع بارش منطقه بر روی کارایی مدل تأثیر دارد و رواناب حاصل از ذوب برف باعث کاهش کارایی مدل ارزیابی آب‌وخاک می‌شود. به طور کلّی مدل در هر دو حوضه از کارایی مناسبی برخوردار است و می‌تواند به منظور مدیریت و برنامه‌ریزی حوضه‌های آبخیز در این مناطق مورد استفاده قرار گیرد.
 

کلیدواژه‌ها


آذری، محمود؛ مرادی، حمیدرضا؛ ثقفیان، بهرام؛ فرامرزی، منیره (1392) ارزیابی اثرات هیدرولوژیکی تغییر اقلیم در حوضة آبخیز گرگانرود. آب‌وخاک مشهد، 27 (3)، صص. 547-537.

اخوان سمیرا؛ جودی حمزه‌آباد، آیدین (1394) شبیه‌سازی جریان ورودی به دریاچة ارومیه با استفاده از مدل SWAT، علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 19 (72)، صص. 33-23.

اخوان، سمیرا؛ عابدی کوپایی، جهانگیر؛ موسوی، سید فرهاد؛ عباسپور، کریم (1389) تخمین «آب آبی» و «آب سبز» با استفاده از مدل SWAT در حوضة آبریز همدان – بهار، علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 14 (53)، صص. 9-3.

بابائی فینی، ام‌السلمه؛ فرج‌زاده، منوچهر (1381) الگوهای تغییرات مکانی و زمانی بارش در ایران. مدرس علوم انسانی، 6 (3)، صص. 69-51.

باستانی اله‎آبادی، آرش؛ تلوری، عبدالرسول؛ حسینی، مجید (1391) ارزیابی مدل SWAT2009 در برآورد رواناب حوضة آبخیز کردان، همایش ملّی انتقال آب بین حوضهای، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرکرد، شهرکرد.

عطفی غلامرضا (1393) شبیه‌سازی بیلان آب و رسوب حوضة آبخیز اهرچای با استفاده از مدل SWATو ArcGIS، پایان‌نامة کارشناسی ارشد، استاد راهنما: مجید رئوف، دانشگاه محقّق اردبیلی، اردبیل.

کاویان، عطاالله؛ گلشن، محمد؛ روحانی، حامد؛ اسمعلی، اباذر (1392) ارزیابی تأثیر خصوصیات فیزیوگرافی حوضه بر عملکرد مدل SWAT، منابع آب و توسعه، 3، صص. 193-184.

کاویان، عطاالله؛ گلشن، محمد؛ روحانی، حامد؛ اسمعلی، اباذر (1394) شبیه‌سازی رواناب و بار رسوب حوضة آبخیز هراز با بهره‌گیری از الگوی SWAT، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی تهران، 47، صص. 211-197.

گلشن، محمد؛ کاویان، عطاالله؛ روحانی، حامد؛ اسمعلی، اباذر (1394) واسنجی چند ایستگاهی رواناب حوضة آبخیز هراز با مدل SWAT، تحقیقات آب‌وخاک ایران، 46 (2)، صص. 303-293.

Abbaspour, K. C., Vejdani, M., Haghighat, S. (2007) SWAT-CUP Calibration and Uncertainty Programs for SWAT, International Congress on Modeling and Simulation: Land, Water and Environmental Management, Christchurch, New Zealand.

Beven, K. (2001) How far Can We Go in Distributed Hydrological Modeling?, Hydrology, Earth System Science, 5, pp. 1-12.

Binaman, J., Shoemaker, C. A. (2005) An Analysis of High-Flow Sediment Event Data for Evaluating Model Performance, Hydrological Processes, 19, pp. 605-620.

Ficklin, D. L., Stewart, I. T., Maurer, E. P. (2013) Effects of Projected Climate Change on the Hydrology in the Mono Lake Basin, Journal California Climatic Change, 116 (1), pp. 111-131.

Gassman, P. W., Reyes, M., Green, C. H., Arnold, J. G. (2007) The Soil and Water Assessment Tool: Historical Development, Applications, and Future Directions, Transactions of the ASABE, 50 (4), pp. 1212-1250.

Gotzinger, J., Bgrdossy, A. (2007) Comparison of Four Regionalization Methods for a Distributed Hydrological Model, Hydrology, 333, pp. 374-384.

Hwa, K., Pachepsky, Y. A., Ha, J., Kim, J., Park, M., (2012) The Modified SWAT Model for Predicting Fecal Coliforms in the Wachusett Reservoir Watershed, Water Research, 46 (15), pp. 4750-4760.

Karlsson, I. B., Sonnenborg, T. O., Refsgaard, J. C., Trolle, D., Børgesen, C. D., Olesen, J. E., Jensen, K. H. (2016) Combined Effects of Climate Models, Hydrological Model Structures and Land Use Scenarios on Hydrological Impacts of Climate Change. Hydrology, 535, pp. 301-317.

Khoi, D. N., Suetsugi, T. (2014) Impact of Climate and Land-Use Changes on Hydrological Processes and Sediment Yield-A Case Study of the Be River Catchment, Vietnam, Hydrological Sciences. 59 (5), pp. 1095-1108.

Kirchner, J. W. (2012) Getting the Right Answers for the Right Reasons: Linking Measurements, Analyses, and Models to Advance the Science of Hydrology, Water Resources Researches, 42, pp. 1-5.

Lerat, J., Andréassian, V., Perrin, C., Vaze, J., Perraud, J. M., Ribstein, P., Loumagne, C. (2012) Do Internal flow Measurements Improve the Calibration of Rainfall–Runoff Models?, Water Resource Research, 48 (2), pp. 1-18.

Li, T., Gao, Y. (2015) Runoff and Sediment Yield Variations in Response to Precipitation Changes: A Case Study of Xichuan Watershed in the Loess plateau, China, Water, 7 (10), pp. 5638-5656.

Li, Z, Liu, W. Z., Zhang, X. C., Zheng, F. (2009) Impact of Land Use Change and Climate Variability on Hydrology in an Agricultural Catchment on the Loess Plateau of China, Hydrology, 377, pp 35-42.

Liu, J., Yuan, D., Zhang, L., Zou, X., Song, X. (2016) Comparison of Three Statistical Downscaling Methods and Ensemble Downscaling Method Based on Bayesian Model Averaging, China, Advances in Meteorology, 1 (1), pp. 1-12.

Neitsch, S. L., Arnold, J. G., Kiniry, J. R., Williams, J. R. (2005) Soil and Water Assessment Tool Theoretical Documentation, Soil & Water Research Laboratory, Agricultural Research Service, and Blackland Agricultural Research Station, Temple, Texas.

Neitsch, S. L., Arnold, J. G., Kinity, J. R., Williams, J. R. (2011) Soil and Water Assessment Tool Theoretical Documentation, College Station: Texas Water Resources Institute, Technical Report no 406.

Panhalkar, S. S. (2014) Hydrological Modeling Using SWAT Model and Geoinformatic Techniques, Egyption, Remote Sensing and Space Science, 17 (2), pp. 197-207.

Pechlivanidis, I. G., Mclntyre, N. R., Wheater, H. S. (2011) Calibration of the Semi-Distributed PDM Rainfall–Runoff Model in the Upper Lee Catchment, UK, Hydrology, 386 (1-4), pp. 198-209.

Santhi, C., Arnold, J. G., Williams, J. R., Dugas, W. A., Hauck, L. (2001) Validation of the SWAT Model on a Large River Basin with Point and Nonpoint Sources, The American Water Resources Association, 37 (5), pp. 1169-1188.

Setegn, S. G., Dargahi, B., Srinivasan, R., Melesse, A. M. (2010) Modeling of Sediment Yield from Anjeni-Gauged Watershed, Ethiopia Using SWAT Model, American Water Resources Association, 46 (3), pp. 514-526.

Thampi, S. G., Raneesh, K. Y., Surya, T. V. (2010) Influence of Scale on SWAT Model Calibration for Stream flow in a River Basin in the Humid Tropics, Water Resources Management, 24 (15), pp. 4567-4578.

Wang, S., Zhang, Z., Sun, G., Strauss, P., Guo, J., Tang, Y., Yao, A. (2012) Multi-Site Calibration, Validation, Sensitivity Analysis of the MIKE SHE Model for a Large Watershed in China, Hydrology Earth System Sciences, 16, pp. 4621-4632.

Wei, X. H., Liu, W. F., Zhou, P. C. (2013) Quantifying the Relative Contributions of Forest Change and Climatic Variability to Hydrology in Large Watersheds: A Critical Review of Research Methods, Water, 5 (2), pp. 728-746.

Yang, J., Reicher, P., Abbaspour, K. C., Xia, J., Yang, H. (2008) Comparing Uncertainty Analysis Techniques for a SWAT Application to the Chao he Basin in China. Hydrology, 358 (1-2), pp. 1-23.

Yen, H., White, M. J., Jeong, J., Arnold, J. G. (2015) Evaluation of Alternative Surface Runoff Accounting Procedures Using the SWAT Model, International Journal Agriculture and Biology Engineering, 8 (1), pp. 1-15.

Zuo, D., Xu, Z., Zhao, J., Abbaspour, C., Yang, H. (2015) Response of Runoff to Climate Change in the Wei River Basin, China, Hydrological Sciences, 60 (3), pp. 508-522.