بررسی انواع مدل‌های مفهومی بیلان آب ماهانه

آب و توسعه پایدار

مقاله 14، دوره 5، شماره 1 - شماره پیاپی 10، شهریور 1397، صفحه 101-114   

نوع مقاله: مقاله علمی- ترویجی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jwsd.v5i1.62734

نویسندگان

ایمان صانع^* ؛ بهرام ثقفیان

دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران

چکیده

تحقیقات متنوعی بر روی انواع مدل‌های مفهومی بیلان آب ماهانه صورت گرفته است که عموماً بر پایۀ پیوستگی جرم و چرخۀ هیدرولوژیک آب در طبیعت پایه‌ریزی شده‌اند. این مدل‌ها پارامترهای چرخۀ هیدرولوژیک حوضه‌های آبریز را تحت شرایط متنوع، تخمین می‌زنند. با افزایش کاربرد مدل‌های بیلان آب در بازسازی چرخۀ هیدرلوژیک و بررسی اثرات تغییر اقلیم، تلاش‌های بسیار زیادی جهت توسعۀ این مدل‌ها صورت گرفت. این مدل‌ها پارامترهای متنوعی را در فرآیند مدل‌سازی‌ها در نظر می‌گیرند، که مدل‌های مفهومی نسبتاً پیچیده برای مناطق خشک و مدل‌های بسیار ساده برای مناطق با آب‌وهوای معتدل را شامل می‌شود. بنابراین ضروری است که دقت آن‌ها برای منطقۀ مورد مطالعه، مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. عموماً داده‌های بارش به مدت طولانی ثبت شده‌اند؛ اما داده‌های دبی اغلب محدود هستند. بنابراین نیاز به برآورد دبی رودخانه ناشی از بارش، انگیزۀ انجام تحقیقات بسیار زیادی در این زمینه بوده است. این مقاله با یکسان‌سازی نام پارامترها در مدل‌های بررسی شده و ارائه روندنمای مفهومی برای آن‌ها، تصویر روشنی از چگونگی شکل‌گیری رواناب در مدل ارائه داده است. ساختار کلی مدل‌ها یکسان و الهام گرفته از مدل مشهور تورنت‌وایت هستند. پارامترهای ورودی مدل، بارش و دما هستند و پارامتر خروجی آن رواناب حوضه‎ی آبریز در مقیاس ماهانه خواهد بود. همه‎ی مدل‌ها شامل پارامترهای ذخیرۀ رطوبت خاک، تبخیر و تعرّق و رواناب هستند. ولی بعضی از مدل‌ها دارای تعداد لایه‌های ذخیرۀ رطوبت خاک بیشتر، پروسۀ تفکیک بارش باران و برف، ذخیرۀ آب زیرزمینی و دبی پایه هستند که این تفاوت در تعداد پارامترها، مدل‌ها را از یکدیگر متمایز می‌کند.

کلیدواژه‌ها

مدل مفهومی بیلان ‌آب ماهانه؛ سیکل هیدرولوژیکی؛ تخمین رواناب

مراجع

Alley W. M. 1984. On the treatment of evapotranspiration, soil moisture accounting, and aquifer recharge in monthly water balance models. Water Resources Research, 20: 1137-1149.

Budyko M. 1974. Climate and Life, 508 pp. Academic Press, New York.

Guo S. 1995. Impact of climatic change on hydrological balance and water resource systems in the Dongjiang Basin, China. IAHS Publications-Series of Proceedings and Reports-Intern Assoc Hydrological Sciences, 231: 141-150.

Guo S., Chen H., Zhang H., Xiong L., Liu P., Pang B., Wang G. and Wang Y. 2005. A semi-distributed monthly water balance model and its application in a climate change impact study in the middle and lower Yellow River basin. Water international, 30: 250-260.

Guo S., Wang J., Xiong L., Ying A. and Li D. 2002. A macro-scale and semi-distributed monthly water balance model to predict climate change impacts in China. Journal of Hydrology, 268: 1-15.

Halldin S., Gryning S. E., Gottschalk L., Jochum A., Lundin L.-C. and Van de Griend A. 1999. Energy, water and carbon exchange in a boreal forest landscape-NOPEX experiences. Agricultural and Forest Meteorology, 98: 5-29.

Hamon W. R. 1960. Estimating potential evapotranspiration. Massachusetts Institute of Technology.

Karpouzos D., Baltas E., Kavalieratou S. and Babajimopoulos C. 2011. A hydrological investigation using a lumped water balance model: The Aison River Basin case (Greece). Water and Environment Journal, 25: 297-307.

Knight C. G., Chang H., Staneva M. P. and Kostov D. 2001. A simplified basin model for simulating runoff: The Struma River GIS. The Professional Geographer, 53: 533-545.

Martinez G. F. and Gupta H. V. 2010. Toward improved identification of hydrological models: A diagnostic evaluation of the “abcd” monthly water balance model for the conterminous United States. Water Resources Research, 46:W08507.

Mccabe G. J. and Markstrom S. L. 2007. A monthly water-balance model driven by a graphical user interface. Geological Survey (US).

Oldekop E. 1911. About evapotranspiration in riverine basins. Tartu [in Russian].

Palmer W. C. 1965. Meteorological drought, US Department of Commerce, Weather Bureau Washington, DC.

Rao A. R. and Al-Wagdany A. 1995. Effects of climatic change in Wabash river basin. Journal of irrigation and drainage engineering, 121: 207-215.

Saito L., Biondi F., Devkota R., Vittori J. and Salas J. D. 2015. A water balance approach for reconstructing streamflow using tree-ring proxy records. Journal of Hydrology, 529: 535-547.

Sankarasubramanian A. and Vogel R. M. 2002. Comment on the paper: Basin hydrologic response relations to distributed physiographic descriptors and climate by Karen Plaut Berger, Dara Entekhabi, 2001. Journal of Hydrology 247: 169–182.

Thomas JR H. A. 1981. Improved Methods for National tvater Assessment Water Resources Contract: WR15249270.

Thornthwaite C. W. 1948. An approach toward a rational classification of climate. Geographical review, 38: 55-94.

Thornthwaite C. W. and Mather J. R. 1957. Instructions and tables for computing potential evapotranspiration and the water balance. Drexel Institute of Technology, Centerton, NJ (EUA). Laboratory of Climatology.

Van Der Veken A. and Byloos J. 1977. A monthly water balance model including deep infiltration and canal losses/Un modèle mensuel du bilan hydrologique inclusive l'infiltration profonde et les pertes des canaux. Hydrological Sciences Journal, 22: 341-351.

Van Der Beken a. and Byloos j. 1977. A monthly water balance model including deep infiltration and canal losses/Un modèle mensuel du bilan hydrologique inclusive l'infiltration profonde et les pertes des canaux. Hydrological Sciences Journal, 22: 341-351.

Vandewiele G., Xu C. and Ni Lar W. 1993. Methodology for constructing monthly water balance on basin scale, secodnd ed. Laboratory of Hydrology, Vrije Universiteit Brussel.

Vandewiele G. and Xu C.-Y. 1992. Methodology and comparative study of monthly water balance models in Belgium, China and Burma. Journal of Hydrology, 134: 315-347.

Wang D. and Mayer L. 1993. Wbandz: AC program to calibrate the hydrologic model and calculate monthly water balance and Palmer's Z-index. Computers & Geosciences, 19: 1267-1283.

Xu C.-Y. 1999. Estimation of parameters of a conceptual water balance model for ungauged catchments. Water Resources Management, 13: 353-368.

Xu C.-Y., Seibert J. and Halldin S. 1996. Regional water balance modelling in the NOPEX area: development and application of monthly water balance models. Journal of Hydrology, 180: 211-236.

Xu C.-Y. and Singh V. P. 1998. A review on monthly water balance models for water resources investigations. Water Resources Management, 12: 20-50.

Zhang L., Potter N., Hickel K., Zhang Y. and Shao Q. 2008. Water balance modeling over variable time scales based on the Budyko framework–Model development and testing. Journal of Hydrology, 360: 117-131.