مدل‌سازی سطح پوشش و رواناب ناشی از ذوب برف با استفاده تلفیقی از مدل هیدرولوژیکی SRM و تصاویر ماهواره‌ای

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد منابع آب، دانشگاه ملایر

2 گروه سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی دانشکده جغرافیا دانشگاه تهران

3 دانشیار گروه آبیاری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا.

چکیده

برف یکی از منابع بزرگ آب در بیشتر نقاط دنیا می‌باشد و تخمین رواناب ناشی از ذوب آن یکی از مهم‌ترین فعالیت‌های هیدرولوژیست‌ها به حساب می‌آید. ذوب برف، رطوبت خاک، ذخیره آب زیرزمینی و منابع آب دریاچه‌ها و رودخانه‌ها را تأمین کرده و رواناب حاصل از آن در حوضه‌های کوهستانی و مرتفع عامل مهم و کنترل‌کننده رژیم جریان محسوب می‌شود. اما با توجه به عدم وجود اطلاعات زمینی کافی، مدل‌سازی رواناب حاصل از ذوب برف بسیار مشکل می‌باشد. در این خصوص استفاده از مدل‌های شبیه‌سازی ذوب برف و تصاویر ماهواره‌ای بسیار راهگشا می‌باشد. در این تحقیق سعی شد با استفاده از مدل شبیه‌سازی رواناب حاصل از ذوب برف SRM  و اطلاعات به‌دست آمده از تصاویر هشت روزه سنجنده MODIS رواناب روزانه حاصل از ذوب برف برای حوضه آبریز نهاوند که جزئی از حوضه آبریز کرخه محسوب می‌شود، مورد شبیه‌سازی و ارزیابی قرار گیرد. بدین منظور مدلSRM   برای حوضه مورد مطالعه در سال‌های آبی 2003 تا 2010 اجرا و واسنجی گردید و برای سال‌های آبی 2010 تا 2013 مورد صحت‌سنجی قرار گرفت. بالاترین ضرایب همبستگی و تفاضل حجمی برای مدل در دوره واسنجی به ترتیب 75/0 و 62/3- و در دوره صحت‌سنجی برابر 79/0 و 67/26 بدست آمد. تحلیل حساسیت پارامترهای ضریب درجه روز، ضریب رواناب برف و باران مدل انجام گردید که نشان‌دهنده حساسیت کمتر مدل به افزایش و کاهش ضریب رواناب باران در میان سایر پارامترها بود. مقادیر به‌دست آمده دقت بالای مدل در برآورد رواناب حاصل از ذوب برف را برای حوضه مذکور نشان‌داد و نشانگر قابلیت کاربرد مدل برای سایر حوضه‌های مشابه در منطقه است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Modeling the snow cover and snowmelt runoff using a combination of SRM hydrological model and satellite imagery

نویسندگان [English]

  • Razie Ebrahimi 1
  • Saeid Hamzeh 2
  • safar marofi 3
1 MSc student of Water Resource Engineering, Faculty of Agriculture, Maleyer University.
2 Assistant Professor, Department of Remote Sensing and GIS, Faculty of Geography, University of Tehran
3 Professor, Department of Irrigation and Drainage, Faculty of Agriculture, BouAli Sinal University.
چکیده [English]

Snow is one of the huge sources of water around the world, and estimation of the equivalent water of snowmelt is regarded as one of the most crucial activities of the hydrologists. Through snow melting, the soil moisture, underground water reservoirs, lakes and rivers water reservoirs are supplied; and the more readily, the snowmelt runoff is regarded as a main factor for controlling the flow regime in mountains and high basins. Therefore, the estimation of the snow cover and its runoff is very important issue in the mountainous basins. But, this effort is very difficult to be done due to lack of adequate land information in this regard. Using snowmelt hydrological models and satellite imagery are very useful to cope with this problem.  In this study, it was tried to simulate and evaluate the daily runoff of snowmelt by the use of a snowmelt runoff model (SRM) and the information extracted from MODIS eight-day images, for Nahavand watershed which is one of the Karkheh river basin’s parts located on western Iran. The model was run and calibrated for the water years from 2003 to 2010; and it was validated for the water years 2011 to 2013. The highest correlation coefficients and volume difference for the model in the calibration period were 0.75 and -3.62, respectively; and 0.79 and 26.67 for the validation period, respectively. A sensitivity analysis was done for degree day, snow runoff coefficient and rain runoff factors and its results shows that a lower sensitivity of model to increased or decreased of rain runoff coefficient among the other parameters. In general, obtained results show a high level of accuracy of this model by the use of satellite imagery as an input for estimating the snowmelt runoff for the studied watershed and the capability of this model for other similar basins as well

کلیدواژه‌ها [English]

  • MODIS Sensor
  • runoff
  • Snow cover
  • SRM Model

 

نجفی، ا.، ج. قدوسی، ب. ثقفیان و ج. پرهمت. 1386. برآورد رواناب ذوب برف با استفاده ازسنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در حوضه شهر چایی ارومیه. پژوهش و سازندگی، شماره 76، سال بیستم.

میریعقوب زاده، م. ح. 1386. شبیه‌سازی رواناب حاصل از ذوب برف، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه مازندران.

قاسمی، ا.، ب. علیجانی و ا. فتاحی. 1389. شبیه‌سازی رواناب حاصل از ذوب برف با استفاده از مدل SRM مطالعه موردی حوضه آبریز بختیاری. همایش برف و یخ شهرکرد 1389.

Dickinson, R. E , A. Henderson-Sellers and P. J. Kennedy. 1993. Biosphere–Atmosphere Transfer Scheme (BATS) Version 1e as coupled to the NCAR Community Climate Model, NCAR Tech. Note NCAR/TN- 387+STR, 72 pp. Natl. Cent. For Atmos. Res.Boulder , Colo.

Martinec, J., (1975). Snowmelt Runoff Model for Streamflow Forecasts.Nordic Hydrology.6, 145–154.

Hong, M. A. and C. Guodong. 2003. A test of Snowmelt Runoff Model (SRM) for the Gongnaisi River basin in the western Tianshan Mountains, China.Chinese Science Bulletin, 48, 2253-2259.

Malcher, P. and M. Heidinger. 2004. Processing and data Assimilation Scheme for Satellite Snow Cover Products in the Hydrological Model .Envisnow, 00052, 1-40.

Najafzadeh R. , A. Abrishamchi and M. Tajrishi. 2005. Runoff simulation with snowmelt runoff modeling using RS and GIS.

Emre, A., Z. Akyu, A. S. Ormanc, A. S. Ensoyc and A. U. Orman. 2005. Using MODIS snow cover maps in modeling snowmelt runoff process in the eastern part of Turkey.Remote Sensing of Environment, 97, 216 – 230

Georgievsky, M .V. 2009.Application of the Snowmelt Runoff modelin the Kuban river basin using MODIS satellite images. Environmental Research Letters,4,4, 1-5.

Harshburger, B. J., S. H. Karen, P. W. Von, C. M. Brandon, R. B. Troy and A. Rango. 2010. Evaluation of Short-to-Medium Range Streamflow Forecasts Obtained Using an Enhanced Version of SRM. Journal of the American Water Resources Association (JAWRA) 00(0):1-15. DOI: 10٫1111/j.1752-1688.