شبیه سازی هیدرولوژیکی حوضه آبخیز طالقان با استفاده از مدل SWAT

الموضوعات :

مهسا آقاخانی ¹ ( دکترای مدیریت محیط زیست، دانشکده محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران )
تورج نصرآبادی ² ( دانشیار، گروه برنامه‌ریزی، مدیریت و آموزش محیط زیست، دانشکده محیط زیست، پردیس دانشکده های فنی دانشگاه تهران، تهران، ایران، *(مسوول مکاتبات) )
علیرضا وفائی نژاد ³ ( استادیار، گروه سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، دانشکده محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران )

تاريخ الإرسال : 09 الجمعة , شعبان, 1438 تاريخ التأكيد : 25 السبت , ذو الحجة, 1438 تاريخ الإصدار : 25 الجمعة , ربيع الأول, 1441

الکلمات المفتاحية: الگوریتم SUFI-2, مدل‌سازی هیدرولوژیک, حوضه آبخیز, مدل SWAT,

ملخص المقالة :

زمینه و هدف: مدل سازی هیدرولوژیکی حوضه های آبخیز نقش مهی در مطالعه، توسعه و مدیریـت منابع آب دارد. با توجه به اهمـیـت حوضه آبخیز طالقان به عنوان تامین کننده بخش مهمی از منابع آب استان های البرز و تهران، در این پژوهش، شبیه سازی هیدرولوژیک آب های سطحی در این حوضه مورد مطالعه قرار گرفته است. روش بررسی: شبیه سازی هیدرولوژیکی با به کارگیری مدل نیمه توزیعی فیزیکی SWAT (Soil and Water Assessment Tool) انجام گرفت. هم چنین واسنجی و آنالیز حساسیت مدل با استفاده از الگوریتم SUFI-2 صورت پذیرفت. کارایی مدل با استفاده از شاخص های آماری نش- ساتکلیف (NS) و ضریب تعیین (R2) مورد ارزیابی قرار گرفت. یافته ها: آنالیز حساسیت نشان داد که مدل نسبت به پارامترهای شماره منحنی (CN)، ضریب تبخیرخاک و ظرفیت آب قابل دسترس خاک دارای بیش ترین حساسیت می باشد. ضرایب NS و R2 در ایستگاه گلینک (خروجی حوضه) پس از کالیبراسیون به ترتیب برابر 84/0 و 87/0 و در صحت سنجی برابر 79/0 و 84/0 برآورد گردید. بحث و نتیجه گیری: نتـایج نشان دهنده دقت مناسـب شـبیه سازی حوضـه آبخیز مورد مطالعـه دارد. هم چنین نشـان داده شد که مدل قابلیت بالایی برای پیش بینی میزان رواناب ماهانه حوضه طالقان دارد. به کارگیری این مدل به دلیل کاهش هزینة عملیات میدانی بـه منظور اندازه گیری مولفه های مورد نیاز و به ویژه به دلیل کاهش زمان مورد نیاز برای تحلیل مسایل، جهت ارتقای سطح مدیریت منابع آب و حفظ محیط زیست کارآمد می باشد.

المصادر:

1. Khalighi Sigarudi, Sh.,ZinatiShoae, T.,Salajeghe, A.,Kohandel , A., Mortezaei Gh., 2009.Simulating runoff using semi-distributed method in watershed with limited data, case study: Latian watershed. Proceedings of 5^th National Conference of Watershed Management Sciences and Engineering (Sustainable Management of Natural Hazard), Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, pp. 180-188.


2. Neitsch, S.L., Arnold, J.G., Kiniry, J.R., Williams J.R. & King, K.W., 2011. Soil and water assessment tool theoretical documentation—version 2009, Soil and Water Research Laboratory, Agricultural Research Service, Blackland Research Center-Texas AgriLife Research.


3. Pisinaras, V., Petalas, C., Gikas, G.D., Gemitzi, A., Tsihrintzis, V.A., 2010. Hydrological and water quality modeling in a medium-sized basin using the soil and water assessment tool (SWAT). Desalination, vol. 250, pp. 274-286.


4. Alansi, A.W., Amin, M.S.M., Abdul Halim, G., Sharif, H.Z.M., Aimrun, W., 2009. Validation of SWAT Model for stream flow simulation and forcasting in upper Bernam humid tropical river basin, Malaysia. Hydrology and Earth System Sciences, Discuss,Vol. 6, pp. 7581-7609.


5. Fadil, A., Rhinane, H., Kaoukaya, A., Kharchaf, Y., Bachir O., 2011. Hydrologic Modeling of the Bouregreg Watershed (Morocco) Using GIS and SWAT Model. Journal of Geographic Information System, Vol. 4, pp. 279-289.


6. Ghoraba, S.M., 2015. Hydrological modeling of the Simly Dam watershed using GIS and SWAT model. Alexandria Engineering Journal. Vol. 54, No. 3, pp. 583–594.


7. Akhavan, S., Abedi-Koupai, J., Mousavi, S.F., Afyuni, M., Eslamian, S.S., Abbaspour, K.C., 2010. Appication of SWAT model to investigate nitrate leaching in Hamadan-Bahar watershed, Iran. Agriculture, Ecosystemes and Environment, Vol. 139, pp. 675-688.


8. Park, J.Y., Ale, S., Teague, W.R., 2017. Simulated water quality effects of alternate grazing management practices at the ranch and watershed scales. Ecological Modelling, Vol. 360, No. 24, pp. 1-13.


9. Kundu, S., Khare, D., Mondal, A., 2017. Past, present and future land use changes and their impact on water balance. Journal of Environmental Management, Vol.197, pp. 582-596.


10. Rostami Kolour, M., Dahrazma, B., Rahimi, M., 2015. Water quality assessment of Taleghan river using NSFWQI index. First National Conference on New Developments in Biological and Agricultural Sciences, Tehran, Iran. (Persian)


11. Santos, R.M., Sanches Fernandes, L.F., Moura, J.P., Pereira, M.G., Pacheco, F.A.L., 2014. The impact of climate change, human interference, scale and modeling uncertainties on the estimation of aquifer properties and river flow components. Journal of Hydrology, Vol. 519, pp. 1297-1314.


12. Rahman, K., Maringantic, H., Beniston, M., Widmer, F., Abbaspour, K., Lehmann, A., 2013. Streamflow modeling in a highly managed mountainous glacier watershed using SWAT: The Upper Rhone River watershed case in Switzerland. Water Resources Management, Vol. 27, No. 2, pp. 323-339.


13. Di Luzio, M., Srinivasan, R., Arnold, J.G., 2002. Integration of watershed tools and SWAT model into basins. Journal of the American Water Resources Association, Vol. 38, No. 4, pp.1127-1141.


14. Arnold, J.G., Srinivasan, R., Muttiah, R.S., Williams, J.R., 2000. Large-area hydrologic modeling and assessment: Part I. Model development. Journal of American Water Resources Association, Vol. 34, No. 1, pp.73-89.


15. Santhi, C., Arnold, J.G., Williams, J.R., Dugas, W.A., Srinivasan, R., Hauck, L.M., 2001. Validation of the SWAT model on a large river basin with point and nonpoint sources. Journal of American Water Resources Association, Vol. 37, No. 5, pp.1169–1188.


16. Abbaspour, K.C., 2008. SWAT-CUP2: SWAT calibration and uncertainty programs—a user manual. Department of Systems Analysis, Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology.