تحلیل حساسیت و عدم قطعیت مدل SWAT در شبیه‌سازی دبی جریان، رسوب و فسفر برای یک حوضه آبریز کوهستانی (مطالعه موردی حوضه رودخانه کرج)

آب و خاک

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 28 فروردین 1401  

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.2022.72912.1100

نویسندگان

شاهین نوری نژاد¹؛ محمدمهدی رجبی ²؛ تورج فتحی³

¹مهندسی محیط زیست، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

²گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

³معاون دفتر حفاظت و مدیریت زیست محیطی آب و خاک سازمان حفاظت محیط زیست ایران

چکیده

شبیه‌سازی کمیت و کیفیت رواناب‌های سطحی در مناطق کوهستانی، به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌‌فرد این‌گونه حوضه‌های آبریز مانند تأثیر قابل‌توجه برف بر رژیم جریان، تغییرات زیاد پارامترهای هواشناسی به‌واسطه تغییر ارتفاع، نرخ بالای فرسایش و کمبود اطلاعات ناشی از مشکلات دسترسی فیزیکی، یکی از موضوعات چالش‌برانگیز در حوزه مدل‌سازی حوضه‌های آبریز محسوب می‌شود. یکی از مواردی که کمتر در خصوص مدل‌سازی این‌گونه حوضه‌ها به آن پرداخته شده، تحلیل حساسیت و عدم قطعیت پیش‌بینی‌های مرتبط با کیفیت آب، به‌ویژه در ارتباط با پارامتر مهم فسفر است. هدف از انجام این تحقیق واسنجی، اعتبار‌سنجی، تحلیل حساسیت و عدم قطعیت پارامتری مدل SWAT در پیش‌بینی دبی جریان، رسوب و فسفر کل در یک حوضه آبریز کوهستانی است. مطالعه موردی در حوضه آبریز رودخانه کرج در بالادست آبگیر بیلقان انجام شده و الگوریتم SUFI2 برای انجام تحلیل عدم قطعیت مورد استفاده قرار گرفته است. بر اساس نتایج تحلیل حساسیت، پارامترهای ضریب جریان پایه آب زیرزمینی، ضریب زبری رواناب سطحی و آهنگ افزایش بارش به ترتیب حساس‌ترین پارامترهای مدل نسبت به دبی جریان، رسوب و فسفر کل بودند. بهترین ضرایب نش-ساتکلیف (NS) مربوط به شبیه‌سازی رواناب، رسوب و فسفر کل در همه ایستگاه‌ها و در مجموع دوره‌های واسنجی و اعتبار‌سنجی، به ترتیب برابر با 76/0، 56/0 و 92/0 بدست آمد. همچنین شبیه‌سازی نقاط اوج نمودار هر سه کمیت مذکور با افزایش عدم قطعیت و کاهش دقت پیش‌بینی مدل همراه بوده، اما با توجه به قرارگیری بالای 70 درصد مقادیر اندازه‌گیری شده رواناب و رسوب و نزدیک به 60 درصد مقادیر اندازه‌گیری شده فسفر کل در بازه عدم قطعیت پیش‌بینی تولید شده توسط الگوریتم SUFI2، محدوده پارامترهای مورد استفاده در واسنجی مدل می‌تواند الگوی مناسبی برای شبیه‌سازی سناریوهای آتی در حوضه‌های آبریز کوهستانی مشابه باشد.

کلیدواژه‌ها

مدل نیمه‌توزیعی؛ کیفیت آب؛ واسنجی؛ پیش‌بینی؛ SUFI2