ارزیابی مدل هیدرولوژیک SWAT در شبیه‌سازی بیلان آب در حوضه‌های آبریز مناطق نیمه-خشک (مطالعه موردی: حوضه آبریز زاینده‌رود)

آب و خاک

مقاله 1، دوره 32، شماره 5 - شماره پیاپی 61، آذر 1397، صفحه 849-863   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v32i5.68815

نویسندگان

محمدامین امینی^{* 1}؛ غزاله ترکان¹؛ سعید اسلامیان²؛ محمد جواد زارعیان³؛ علی اصغر بسالت پور⁴

¹دانشگاه تربیت مدرس، تهران

²گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران.

³دانشگاه صنعتی اصفهان

⁴مؤسسه Inter3 برلین آلمان

چکیده

شبیه‌سازی و برآورد مؤلفه‌های بیلان آب از جمله اقدامات مورد نیاز جهت برنامه‌ریزی و مدیریت پایدار منابع آب در سطح حوضه‌های آبریز می‌باشد. مدل SWAT یکی از مدل‌های نیمه توزیعی برای شبیه‌سازی حوضه آبریز است که به نحو مطلوبی از ویژگی‌های فیزیکی حوضه برای محاسبه بیلان آب استفاده می‌کند. در پژوهش حاضر از این مدل جهت شبیه‌سازی بیلان آب درحوضه آبریز زاینده‌رود استفاده شده است. با وجود این که در زمینه استفاده از این مدل در بررسی‌های مربوط به حوضه‌های آبریز مطالعات گسترده‌ای انجام گرفته است ولی به دلیل ناکافی بودن و دقت پایین اطلاعات مکانی از جمله نوع خاک، نوع کاربری اراضی، همچنین پراکندگی و تعداد ایستگاه‌های هواشناسی و هیدرومتری مورد استفاده جهت واسنجی و اجرای مدل، لزوم مطالعات دقیق‌تر در این زمینه به نظر می‌رسد. از این رو، از اطلاعات 27 کلاس کاربری اراضی، 57 کلاس بافت خاک و 27 ایستگاه هواشناسی شامل داده‌های روزانه بارش و دمای حداقل و حداکثر استفاده گردید. همچنین تحلیل حساسیت، واسنجی (2000- 2006) و صحت‌سنجی (2007- 2009) مدل با استفاده از الگوریتم SUFI2 در برنامه SWAT-CUP و با بکارگیری از داده‌های 6 ایستگاه هیدرومتری به صورت ماهانه انجام شد. نتایج حاصل از بکارگیری از این مدل واسنجی شده در حوضه آبریز زاینده‌رود نشان داد که از کل بارش سالانه ورودی به حوضه 98/65 درصد به صورت تبخیر و تعرق از حوضه خارج می‌گردد که دارای بیش‌ترین سهم در میان اجزای بیلان آب می‌باشد. همچنین رواناب سطحی با 15 درصد، جریان آب زیرزمینی با 7/13 درصد، جریان جانبی با 5/1 درصد و تغذیه آبخوان عمیق با 8/0 درصد به‌ترتیب سایر بخش‌های بیلان آب را در این حوضه تشکیل می‌دهند.

کلیدواژه‌ها

الگوریتم SUFI2؛ تحلیل حساسیت؛ صحت‌سنجی؛ واسنجی؛ SWAT-CUP

مراجع

1- Abbaspour K.C. 2009. SWAT-CUP, SWAT Calibration and uncertainty programs, version 2 (user manual), EAWAG, 105p.

2- Adeogun A.G., Sule B.F., and Salami A.W. 2014. Validation of SWAT model for prediction of water yield and water balance: case study of upstream catchment of Jebba dam in Nigeria. Int. J. Comput. Math. Sci., 8(2):264-270.

3- Faramarzi M., Abbaspour K.C., Schulin R., and Yang H. 2009. Modelling blue and green water resources availability in Iran. Hydrol. Proc. 23(3): 486-501.

4- Faramarzi M., and Besalatpour A.A. 2015. Hydrological modelling of Zayandeh Rud river basin using SWAT model. Isfahan Regional Water Organization, Final Report.

5- George S., and Sathian K.K. 2016. Assessment of water balance of a watershed using SWAT model for water resources management. Int. J. Eng. Sci. Technol. 5(4): 177–184.

6- Ghoraba S.M. 2015. Hydrological modeling of the Simly Dam watershed (Pakistan) using GIS and SWAT model. Alexandria Eng. J. 54(3): 583–594.

7- Gohari A., Eslamian S., Mirchi A., Abedi-Koupaei J., Massah Bavani A., and Madani K. 2013. Water transfer as a solution to water shortage: a fix that can backfire. J. Hydrol. 491(1): 23-39.

8- Golshan M., Kavian A., Rouhani H., and Esmali Ouri A. 2015. Effect of Scale on SWAT Model Performance in Simulation of Runoff (Case Study: Haraz Catchment in Mazandaran Province). Iranian Journal of Soil and Water Research. 46(2):293-303. (In Persian)

9- Hosseini M., Ghafouri M., Makarian Z., and Tabatabaei M. R. 2016. Estimate of the water balance in the basins reaching the Persian Gulf using the Semi-distributed SWAT Model. Journal of Soil and Water Sciences. 78(1): 183-194. (In Persian)

10- Kouhestani S. 2016. Evaluation of effects of climate change on the availability of blue and green water resources in Zayandeh-rud Basin. Ph.D. thesis Water Resources Engineering. College of Agriculture, Isfahan University of Technology. (In Persian)

11- Madani K., and Marino M.A. 2009. Expert knowledge based modeling for integrated water resources planning and management in the Zayandehrud River Basin. Water Resour. Manag. 23(11): 2163-2187.

12- Morgan R.P.C., and Nearing M.A. 2011. Handbook of erosion modelling. 1th, John Wiley & Sons, Ltd., Atrium.

13- Nash J.E., and Sutcliffe J.V. 1970. River flow forecasting through conceptual models: Part 1. A discussion of principles. J. Hydrol.10(3): 282‐290.

14- Neitsch S., Arnold J., Kiniry J., and Williams J. 2011. Soil and water assessment tool: theoretical documentation, version 2009, Texas Water Resource Institute, USA.

15- Safavi H.R., Golmohammadi M.H., and Sandoval-Solis S. 2015. System dynamics analysis for management Iran's Zayandeh-Rud River Basin. J. Hydrol. 528: 773-789.

16- Sathian K.K., and Shyamala P. 2009. Application of GIS Integrated SWAT Model for Basin Level Water Balance. Indian J. Soil Conserv. 37: 100-105.

17- Shafei M., Ansari H., Davari K., and Ghahreman B. 2013. Calibration and uncertainty analysis of a semi-distributed model in a semi-arid region. Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources. Water and Soil Science. 17(64): 137-148. (In Persian)

18- Zareian M. J., Eslamian S., and Safavi H.R. 2014. A modified regionalization weighting approach for climate change impact assessment at watershed scale. Theor. Appl. Climatol. 22(3-4): 497-516.

19- Ziaei H.R. 2016. Numerical analysis of water balance components of Zayandeh-Rud basin using remote sensing. MS.c Thesis in Water Resources Engineering. College of Agriculture, Isfahan University of Technology. (In Persian)