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

Document Type : Original Article

Authors

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

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

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

10.30467/nivar.2021.261833.1173

Abstract

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.

Keywords

Main Subjects

References

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) 

Files

History

  • Receive Date: 15 December 2020
  • Revise Date: 12 April 2021
  • Accept Date: 27 April 2021
  • First Publish Date: 27 April 2021

Share

How to cite

Statistics