نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد رشته مهندسی و مدیریت منابع آب، دانشکده فنی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اسلامشهر، ایران

2 گروه مهندسی عمران، واحد اسلامشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اسلامشهر، ایران

3 گروه مهندسی عمران، واحد اسلامشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اسلامشهر

10.30467/nivar.2021.261833.1173

چکیده

هدف پژوهش حاضر، شبیه‌سازی رواناب سطحی رودخانه قره‌چای بود که با استفاده از مدل هیدرولوژیکی SWAT اقدام به مدلسازی شد. در این راستا ابتدا با استفاده از نرم‌افزار GIS نسخه 10.4، DEM و آبراهه‌ها و مشخصات شبکه رودخانه‌ای حوزه استخراج گشت. آمار مورد استفاده از ایستگاه‌های پل دوآب خنداب، جوشیروان، و ساروق، مربوط به سال 2003 تا 2016 حوضه قره‌چای در نظر گرفته شد. برای محاسبه روش تلفات حوضه از روش شماره منحنی خاک (CN) استفاده شد. واسنجی و اعتبارسنجی مدل با نرم‌افزار SWAT-CUP با الگوریتم SUFI-2 انجام گرفت. برای ارزیابی توانایی مدل در شبیه‌سازی دبی رواناب از شاخص‌های با شاخص‌های نش ساتکلیف، R2 ، p-factor و r-factor استفاده شد. از آمار 8 ساله اندازه‌گیری شـده (2004-2011)، بارنـدگی، دمـا و دبـی روزانـه بـرای واسنجی مدل استفاده شد. و اعتبارسنجی مدل با باقی مانده داده‌ها (2012 -2016) انجام شد. نتیجه اعتبارسنجی مدل با شاخص‌های نش ساتکلیف، R2 ، p-factor و r-factor برای ایستگاه خنداب به ترتیب عبارت بود از 0.65 ، 0.66، 0.35، 0.07؛ و برای ایستگاه پل دوآب نیز نتایج شاخص‌ها به ترتیب : 0.57 ، 0.72، 0.07، 0.05 بود. ارزیابی مدل توانایی مدل SWAT را در شبیه‌سازی رواناب سطحی رودخانه قره‌چای تایید می‌کند. در نهایت مقایسه ظاهری هیدروگراف‌های شبیه‌سازی و مشاهداتی ماهانه نشان داد که مـدل، زمـان وقـوع مقادیر دبی اوج و دبی‌های پایه را به خوبی مدل سازی نموده است اما مقادیر دبـی اوج را بیشـتر از مقادیر واقعی برآورد نموده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Surface Runoff Simulation Based on SWATCUP Sensitivity Analysis Method (Case study: Ghareh-Chay River )

نویسندگان [English]

  • Pedram Mahmoudi 1
  • Mahmoud Zakeri Niri 2
  • Ataollah Najafi Jilani 3

1 Water Resources Engineering and Management Student, Islamshahr Branch, College of Engineering, Islamic Azad University, Iran

2 Department of Civil Engineering, Islamshahr Branch, Islamic Azad University, Islamshahr, Iran

3 Department of Civil Engineering, Islamshahr Branch, Islamic Azad University, Islamshahr, Iran

چکیده [English]

The purpose of this study was to simulate surface runoff of the Ghareh-Chay River that was modeled using SWAT hydrological model. In this regard, GIS software version 10.4, DEM and waterways and river network characteristics were first extracted. The statistics used for the 2003-2016 Ghareh-Chay Basin Pole Doab Khondab, Joshiravan, and Sarouq stations were considered. Soil curve number (CN) method was used to calculate basin mortality. Model calibration and validation were performed by SWAT-CUP software with SUFI-2 algorithm. To evaluate the model's ability to simulate runoff discharge, Nash-Sutcliffe, R2, p-factor and r-factor indices were used. Eight years of measured data (2004-2011), precipitation, temperature and daily discharge were used to calibrate the model. And model validation with residual data (2012–2016). The model validation results with Nash-Sutcliffe, R2, p-factor and r-factor indices for the Khondab station were 0.65, 0.66, 0.35, 0.07%, and for the Pole Doab station, respectively, the results were 0.57, 0.72, 0.07, 0.05. The model evaluation confirms the SWAT model's ability to simulate surface runoff of the Ghareh-Chay River. Finally, the comparison of simulated hydrographs and monthly observations showed that the model modeled well the peak discharge and base discharge times but estimated the peak discharge values more than the actual values.

کلیدواژه‌ها [English]

  • SWATCUP
  • Ghareh Chay River
  • SWAT model
  • Surface runoff
- منابع
1. انصاری، م؛ گرجی، م؛ صیاد، غ؛ شرفا، م.  و حمادی، کاظم. 1394.  شبیه‌سازی رواناب حوضه آبخیز رود زرد با استفاده از مدل Arc SWAT. فصلنامه علوم و مهندسی آبیاری،  38 (4): 107- 97.
2. ایمانی امیراباد، س؛ دلاور، م. و نیک‌سخن، م. 1396. شبیه‌سازی و ارزیابی راهکارهای مدیریتی برای کاهش مواد مغذی ورودی به دریاچه زریبار با استفاده از مدل SWAT. فصلنامه تحقیقات منابع آب ایران، 13 (1): 87-69.
3. بیات، م؛ علیزاده، ح. و مجردی، ب. 1397. جذب داده برای واسنجی-پیش‌بینی با استفاده از مدل SWAT. فصلنامه تحقیقات منابع آب ایران، 14 (1): 12-1.
4. رئوف، م؛ عزیزی مبصر، ج. و سلحشور، آیت. 1395. تخمین پارامترهای هیدرولوژیکی و  هیدروژئولوژیکی حوضه آبخیز با استفاده از مدل  SWAT (مطالعه موردی:  حوضه بالخلوچای). نشریه دانش آب و خاک، 26 (2): 185-173.
5. زند، م. و سماعی، ر. 1396. بررسی مقدار و شدت بارش‌های مولد سیل در حوضه آبریز خرم‌آباد. دوفصلنامه نیوار، 41 (97): 8-1.
6. شفیع‌نژاد، ا. 1398. شبیه‌سازی آورد رواناب و رسوب در رودخانه با استفاده از نرم‌افزار SWAT ( مطالعه موردی: رودخانه اهرچای). پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تبریز.
7. کاویان، ع؛ گلشن، م؛  روحانی، ح. و  اسمعلی عوری، ا. 1394. شبیه‌سازی رواناب و بار رسوب حوضۀ آبخیز رودخانۀ هراز مازندران با بهره‌گیری از SWAT. فصلنامه  پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 47 (2): 211-197.
8. مهرپور، م؛ اصغری، ک. و گل‌محمدی، م. 1397. کاهش خطای شبیه‌سازی فرآیند بارش-رواناب با بکارگیری تکنیک داده‌گواری در مدل هیدرولوژیکی SWAT. فصلنامه تحقیقات منابع آب ایران، 14 (5): 96-84.
9. نجفی، م. 1387. سیستم‌های هیدرولوژیکی (شبیه‌سازی بارندگی- رواناب). جلد1. تهران: انتشارات دانشگاه تهران.
10. نوری، ز؛ طالبی، ع. و اسدی، م. 1398. بررسی کارایی مدل SWAT در تعیین مولفه‌های بیلان آب حوضه ( مطالعه موردی: حوضه آبخیز مهرگرد سمیرم). فصلنامه تحقیقات منابع آب ایران، 15 (3): 143-133.
11. یعقوبی، ف. و بهره‌مند، ع. 1390. شبیه‌سازی جریان رودخانه با استفاده از مدل هیدرولوژیکی- توزیعی WetSpa در حوضه آبخیز چهل‌چای در استان گلستان. مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، 18 (3): 205-185.
12. Abbaspour, KC., Yang, J., Maximov, I., Siber, R., Bogner, K., Mieleitner, J., Zobrist, J. & Srinivasan, R. 2007. Modelling hydrology and water quality in the pre-Alpine/Alpine Thur watershed using SWAT. Journal of Hydrology., 333: 413–430.
13. Celine, G., James, E.J. 2013. Simulation of streamflow using soil and water assessment tool (SWAT) in Meenachil river basin of Kerala, India. Scholars Journal of Engineering and Technology (SJET). Sch. J. Eng. Tech: 1(2):68-77.
14. Guo, N. J., X. Lin-Lin., SH. Qing-Kai., and L. Hong-Bin. 2010. Runoff simulation in Donghe basin using SWAT model. Environmental Science and Information Application Technology (ESIAT),. Journal of International Conference on 17-18 July 2010. 468 – 471.
15. Neitch SL, Arnold JG, Kiniry JR and Williams JR. 2011. Soil and water assessment tool documentation, (SWAT user’s manual) 494 P.
16. Thampi, S., Raneesh, K., Surya, T.V. 2010. Influence of scale on SWAT model calibration for stream flow in a river basin in the humid tropics. Journal of Water Resources Management, 24(15): 4567-4578.
17. Thavhana, M.P., Savage, M.J., Moeletsi, M.E. 2018. SWAT model uncertainty analysis, calibration and validation for runoff simulation in the Luvuvhu river catchment, South Africa.  Journal of Physics and Chemistry of the Earth, JPCE 2673.
18. Xu, Z. X., Pang, J. P., Liu, C. M., and Li, J. Y. 2009. Assessment of runoff and sediment yield in the Miyun Reservoir catchment by using SWAT model. Journal of Hydrol. Process, DOI: 10.1002/hyp. P:12.
19. Surface Runoff Simulation Based on SWATCUP Sensitivity Analysis Method (Case study: Ghareh-Chay River)