تعیین پارامترهای بیلان آب‌های سطحی حوضه آبریز آق‌چای با استفاده از مدل SWAT و بررسی عدم قطعیت آنها با کاربرد الگوریتم SUFI-2

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب دانشگاه زنجان

2 عضو هیات علمی گروه مهندسی آب دانشگاه زنجان

3 گروه مهندسی آب دانشگاه ارومیه

چکیده

نتایج حاصل از بیلان آب رودخانه­ها یعنی میزان تغییرات ذخیره آب‌های سطحی می­تواند به طور کارآمدی در تصمیم‌گیری و استفاده بهینه از این منابع آب به کار گرفته شود. یکی از مدل‌هایی که اخیراً به طور گسترده‌ای جهت شبیه‌سازی عوامل هیدرولوژیکی حوضه‌های آبریز، از نظر کمی و کیفی، مورد استفاده قرار می‌گیرد مدل نیمه‌توزیعی هیدرولوژیکیSWAT می‌باشد. این مدل برای شبیه‌سازی حوضه­های آبریز به صورت پیوسته و در مقیاس روزانه عمل می­نماید. در این تحقیق پارامترهای بیلان آب‌های سطحی حوضه آبریز آق‌چای با استفاده از مدلSWAT مورد بررسی قرار گرفته ‌است. همچنین الگوریتمSUFI-2  در بسته نرم‌افزاریSWAT-CUP برای واسنجی و اعتبار سنجی دبی ماهانه رودخانه و تحلیل عدم قطعیت مدل مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد مقدار ضریب ناش برای دوره واسنجی برابر 86/0 و در سطح خیلی خوب است و مقدارP-factor در دوره واسنجی نیز معادل 17 درصد و R-factor برابر 1/0 می‌باشد. این مقادیر برای دوره اعتبارسنجی به ترتیب برابر 52/0، 29 درصد و 14/0 می‌باشند که با توجه به مقدار ضریب ناش به دست آمده در سطح رضایت‌بخش قرار دارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determination of the Surface water Balance Parameters in Ag Chai Basin Using SWAT Model and Uncertainty Analysis with SUFI-2 Algorithm

نویسندگان [English]

  • sanaz Javanmard 1
  • Hesam Ghodousi 2
  • Brhzad Hesari 3
1 M.Sc. Irrigation and Drainage Student, Department of Water Engineering, University of Zanjan, Iran.
2 Assistant professor department of water engineering university of zanjan
3 Water Engineering Department, University of Urmia
چکیده [English]

Water balance analysis is the base of streams management. Because the results like changes in surface water reserve can be used efficiently in decisions and water resources optimum usage. One of the models that is used widely to simulate catchment hydrological ingredients, around the world recently quantitatively and qualitatively, is SWAT hydrological model. This model operates continuously on a daily scale. In this study, surface water balance parameters were evaluated using the SWAT model over the Agh Chai basin. The algorithm SUFI-2 by the SWAT-CUP software package for calibration and validation based on monthly river discharge and uncertainty analysis was used. The results showed that due to the calibration period Nash coefficient is 0.86 in very good level. The p-factor in the calibration period, equivalent to 17% and the r-factor is equal to 0.1. These low values, indicating high uncertainty in runoff prediction and good calibration in the basin. The values ​​for validation period are 0.52, 29% and 0.14 respectively when considering Nash coefficient was obtained in a satisfactory level. Other values confirm the results obtained in the calibration period also.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Agh Chai Basin
  • Uncertainty analysis
  • SWAT model
  • SUFI-2 algorithm
  • Water Surface Balance

پاپن،  پ. و م. تولائی‌نژاد. 1389. محاسبه‌ بیلان آب زیرزمینی در دشت دوسلق استان خوزستان. نخستین کنفرانس ملی پژوهش‌های کاربردی منابع آب ایران، 21 الی 23 اردیبهشت، دانشگاه صنعتی کرمانشاه، ص 10-1.

پیرنیا، و. 1392. مدل هیدرولوژی برای حوضه آق‌چای با استفاده از WEAP. پایان­نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه ارومیه.

شفیعی، م.، ح. انصاری و ک. داوری. 1389. مدل‌سازی هیدرولوژیکی حوضه‌ آبریز با استفاده ازArcSWAT . همایش ملی ژئوماتیک. سازمان نقشه­برداری کشور، 19 الی 20 اردیبهشت، ص 25-18.

عارف نظری، م.، م. حبیب‌نژاد و م. شاهدی. 1389. محاسبه و بررسی بیلان آبی ماهانه به روش تورنت وایت مطالعه‌ موردی:حوضه‌ی تالار، استان مازندران. اولین همایش ملی مدیریت منابع آب اراضی ساحلی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، 17 الی 18 آذر، 56-48.

گزارش فیزیوگرافی و توپوگرافی. مهندسین مشاور آب‌اندیشان آذر. 1389.

گنجی نوروزی، ز.، ج. سامانی و س. مرید. 1387. بررسی عدم قطعیت حجم رسوب مخازن سدها. مجله‌ی تحقیقات منابع آب ایران، جلد 4، شماره 1، 8-1.

مجیدی، ص.، ب. حصاری و م. ت. اعلمی. 1389. مدل‌بندی بیلان آبی سالانه‌ی حوضه‌ی نازلوچای به روش مدل 4 پارامتری abcd سالاس. نخستین کنفرانس ملی پژوهش‌های کاربردی منابع آب ایران، 21 الی 23 اردیبهشت، دانشگاه صنعتی کرمانشاه، ص 10-1.

محمدی فتیده، م. 1385. مطالعه‌ مولفه‌های آب به­ویژه رواناب در مناطق شرقی، غربی و مرکزی استان گیلان. همایش ملی مدیریت شبکه‌های آبیاری و زهکشی، دانشگاه شهید چمران، دانشکده مهندسی علوم آب. اهواز. ایران.

Abbaspour,  K. 2014. SWAT-CUP 2012: SWAT calibration and uncertainty programs user manual. Eawag, Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology, Swiss.

Gassman, Ph., M. Reyes, C. Green and J. Arnold. 2007. The soil and Water Assessment Tool: Historical Development. Applications and Future Research Directions.     

Jain, V., R. Rudra, I. Ahmed, R. Hu and B. Gharabaghi. 2016. Effect of future climate change on hydrologic components for two watersheds using SWAT. New Delhi.

Kavvas, M.L., Z.Q. Chen, M.L. Anderson, N. Ohara, J.Y. Toon and Fu. Xiang. 2011. A study of water balances over the Tigris-Euphrates watershed. Physics and Chemistry of the Earth. 197-203.

Singh , A., M. Imtyaz, R.K. Issac and D.M. Denis. 2012. Comparison of soil and water assessment tool (SWAT) multilayer perceptron (MLP) artificial neural network for predicting sediment yield in the Nagwa agricultural watershed in Jharkhand, India. Agriculture Water Management. 113-120. 

Strauch, M., Ch. Bernhofer, Koide, S., M. Volk, C. Lorz and F. Makeschin. 2015. Using precipitation data ensemble for uncertainty analysis in SWAT streamflow simulation. Journal of Hydrology, 413-424.

Tang, F.F., H.S. Xu and Z.X. Xu. 2012. Model calibration and uncertainty analysis for runoff in the Chao River Basin using sequential uncertainty fitting. Procedia environment Sciences. 1760-1770.

Winchell, M., R. Srinivasan, M. Di Luzio and J. Arnold. 2017. ArcSWAT Interface for SWAT 2012 user’s guide. BlackLand Research and Extension Center. Texas. Grassland. Soil and Water Research Laboratory. USDA Agricultural Research Service, Texas.