مروری بر مفاهیم مدل‌سازی هیدرولوژی در حوضه‌های آبریز : بخش اول معرفی فرآیند مدل سازی

فصلنامه آب و توسعه پایدار

مقاله 11، دوره 4، شماره 2 - شماره پیاپی 9، اسفند 1396، صفحه 95-102   

نوع مقاله: مقاله علمی- ترویجی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jwsd.v4i2.62154

نویسندگان

مجتبی شفیعی^{* 1}؛ شروان قراری²

¹گروه هیدروانفورماتیک، مرکز پژوهشی آب و محیط‌زیست شرق (EWERI)، مشهد

²موسسه بین المللی امنیت آبی

چکیده

فرآیندها و مؤلفه‌های مرتبط با چرخه آب در طبیعت دارای ارتباطات نسبتاً پیچیده و همچنین تغییرات زمانی و مکانی بسیار گسترده و متفاوتی هستند. امروزه اصلی‌ترین راه‌حل در درک و پیش‌بینی این فرآیندها در حوضه‏های آبریز به سبب وجود روابط بسیار غیرخطی و پیچیده بین آنها، وجود محدودیت‌های اقتصادی در اندازه‌گیری دقیق مؤلفه‌ها و نیاز به داده‌ها و اطلاعات مختلف در شناخت فرآیندهای هیدرولوژی استفاده و توسعه مدل‏های شبیه‌سازی با توجه به اهداف مورد انتظار می‌باشد. اما همواره به دلیل عدم وجود و رجوع به مبانی کار و شناخت مفاهیم کاربردی، چگونگی مدل‌سازی هیدرولوژی و توسعه مدل‏ها کمتر مورد توجه بوده است. نتایج مدل‌ساز‌ی‏های هیدرولوژی که بدون طی فرآیند مدل‌سازی و تنها با انتخاب یک مدل اجرایی و واسنجی آن انجام می‌شود از قابلیت اعتماد کمی برخوردار می‌باشند. بنابراین لزوم شناخت و نگاه دقیق‌تر به مدل‏ها، چگونگی توسعه آنها و کاربرد آنها به عنوان یک ابزار شناخت و تحلیل رفتار سیستم‌های هیدرولوژیک بسیار ضروروی است. این مقاله با هدف ارائه تعاریف و دیدگاه‌های موجود در روند مدل‌سازی هیدرولوژی، معرفی فرآیند پنج‌گانه مدل‌سازی هیدرولوژی و در نهایت بررسی انواع مدل‏های هیدرولوژی تدوین شده است.

کلیدواژه‌ها

مدل ادارکی؛ مدل مفهومی؛ صحت‌سنجی؛ واسنجی؛ اعتبارسنجی

مراجع

شفیعی، م.، قهرمان، ب.، انصاری، ح. و شریفی م. ب. 1390. شبیه ‏سازی تصادفی شدت خشکسالی براساس شاخص پالمر. مجله مدیریت آب و آبیاری، 12(2): 1-13.

شفیعی، م.، انصاری، ح.، داوری، ک. و ب، قهرمان. 1392. واسنجی و تحلیل عدم‏ قطعیت یک مدل نیمه ‏توزیعی در یک منطقه نیمه‏ خشک. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، آب و خاک، 17(64): 137-148.

شفیعی، م.، قهرمان، ب.، ثقفیان، ب.، داوری، ک. و وظیفه ‏دوست، م. 1393. واسنجی و تحلیل عدم قطعیت مدل SWAP توسط روش GLUE. مجله پژوهش آب در کشاورزی، 28(2): 477-488.

Abbott M.B., Bathurst J.C., Cunge J.A., O’Connell P.E. and Rasmussen J. 1986. An Introduction to the European Hydrological System–Système Hydrologique Europeen, “SHE”, 2: Structure of a physically based, distributed modelling system. Journal of Hydrology, 87(1): 61-77.

Abbaspour K.C., van Genuchten M.T., Schulin R. and Schläppi E. 1997. A sequential uncertainty domain inverse procedure for estimating subsurface flow and transport parameters. Water Resour, Res. 33: 1879–1892.

Arnold J.G., Srinivasan R.S., Muttiah R, and Williams J.R.. 1998. Large area hydrologic modeling and assessment part I: model development. J. Amer. Water Resour. Assoc., 341: 73-89.

Bergström S. 1976. Development and application of a conceptual runoff model for Scandinavian

catchments, SMHI, Report No. RHO 7, Norrköping, 134 pp.

Beven K.J. 2012. Rainfall-runoff modelling: the primer. Wiley Chichester. 457 pp.

Beven K.J. and Binley A.M. 1992. The future of distributed models: Model calibration and uncertainty prediction. Hydrological Processes, 6: 279–298.

Chow V. 1964. Handbook of applied hydrology. McGraw-Hill, New York, NY, USA.

Fenicia F., Kavetski D. and Savenije H.H.G. 2011. Elements of a flexible approach for conceptual hydrological modeling: 1. Motivation and theoretical development. Water Resour. Res., 47, W11510, doi: 10.1029/2010WR010174.

Gharari S., Hrachowitz M., Fenicia F. and Savenije H.H.G. 2013. An approach to identify time consistent model parameters: sub-period calibration. Hydrology and Earth System Sciences, 17(1): 149–161.

Gharari S., Shafiei M., Hrachowitz M., Kumar R., Fenicia F., Gupta H.V. and Savenije H.H.G. 2014a. A constraint-based search algorithm for parameter identification of environmental models. Hydrology and Earth System Sciences, 18 (12): 4861–4870.

Gharari S., Hrachowitz M., Fenicia F., Gao H. and Savenije H.H.G. 2014b. Using expert knowledge to increase realism in environmental system models can dramatically reduce the need for calibration. Hydrology and Earth System Sciences, 18(12): 4839–4859.

Izady A., Davary K., Alizadeh A., Ziaei A.N., Alipoor A., Joodavi A. and Brusseau M.L. 2014. A framework toward developing a groundwater conceptual model. Arabian Journal of Geosciences, 7(9): 3611-3631.

Price R.K. 2002. Hydroinformatics: Advanced study course on river basin modelling for flood risk mitigation, The University of Birmingham, UK, pp. 5.1-5.19.

Refsgaard J.C. and Storm B. (eds.), 1996. Distributed hydrological modelling. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands.

Refsgaard J.C. and Knudsen J. 1996. Operational validation and intercomparison of different types of hydrological models. Water Resource Research, 32(7): 2189–2202.

Refsgaard J.C., Henriksen H.J., Harrar W.G., Scholten H. and Kassahun A. 2005. Quality assurance in model based water management - review of existing practice and outline of new approaches. Environmental Modelling & Software 20(10), 1201–1215.

Savenije H.H.G. 2009. Hess opinions “the art of hydrology”. Hydrology and Earth System Sciences, 13: 157–161.

Todini E. 1996. The ARNO rainfall—runoff model. Journal of hydrology, 175(1-4): 339-382.