شبیه‌سازی رواناب در مقیاس زمانی ماهانه با استفاده از مدل هیدرولوژیکی SWAT و بررسی و ارزیابی مدل در دوره‌های واسنجی و اعتبار‌سنجی، مطالعه موردی: حوضه روانسر سنجابی استان کرمانشاه در کشور ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کاندیدای دکتری مهندسی منابع آب، گروه علوم و مهندسی آب، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 دانشیار، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

3 استاد گروه علوم و مهندسی آب، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

4 استادیار گروه علوم و مهندسی آب، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

مدل ارزیابی خاک و آب (SWAT) یک مدل پیوسته و نیمه‌توزیعی می‌باشد که می‌تواند فرایندهای هیدرولوژیکی را در حوزه‌های آبخیز در مقیاس‌های زمانی روزانه، ماهانه و سالانه و با استفاده از طیف وسیعی از اطلاعات همانند اطلاعات فیزیکی حوضه‌ها (خاک، کاربری اراضی و شیب) و همچنین، اطلاعات هواشناسی همانند بارندگی، درجه حرارت، باد، رطوبت نسبی و تابش خورشیدی و قابلیت اتصال به سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)،  شبیه‌سازی کند. در این پژوهش با استفاده مدل هیدرولوژیکی SWAT  اقدام به شبیه‌سازی رواناب در مقیاس زمانی ماهانه در حوضه روانسر سنجابی استان کرمانشاه در کشور ایران با مساحت 1260 کیلومتر مربع  شده است. شبیه‌سازی رواناب در یک دوره آماری نه‌ساله (2010-2002) انجام شد که هفت سال ابتدایی این دوره (2008-2002) به‌‌منظور واسنجی مدل با استفاده از 14 پارامتر مختلف و دو سال انتهایی آن (2010-2009) جهت اعتبار‌سنجی مدل در نظر گرفته شد. عملکرد مدل در شبیه‌سازی رواناب در دوره‌های واسنجی و اعتبارسنجی با استفاده از دو شاخص آماری ضریب ناش ساتکلیف (NSE) و ضریب تعیین (R2) مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به هیدروگراف‌های شبیه‌سازی شده و مشاهده‌ای رواناب ماهانه و همچنین، شاخص‌های آماری محاسبه شده، مدل SWAT هم در دوره واسنجی و هم در دوره اعتبارسنجی در دوره زمانی ماهیانه دارای نتایج قابل قبولی در شبیه‌سازی رواناب می‌باشد، به‌طوری ‌که مقادیر ضرایب NSE و R2 در دوره واسنجی به‌ترتیب معادل 0.7 و 0.8 و برای دوره صحت‌سنجی 0.81 و 0.9 محاسبه شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Monthly runoff simulation through SWAT hydrological model and evaluation of model in calibration and validation periods, case study: Ravansar Sanjabi Basin in Kermanshah Province, Iran

نویسندگان [English]

  • Seyed Vahid Shahoei 1
  • Jahangir Porhemmat 2
  • Hossein Sedghi 3
  • Majid Hosseini 2
  • Ali Saremi 4
1 PhD Candidate in Water Resources Engineering, Department of Water Science and Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Soil Conservation and WatershedManagement Research Institute, Agricultural ‎Research, ‎Education ‎and ‎Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
3 Professor, Department of Water science and Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
4 Assistant Professor, Department of Water science and Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Soil and Water Assessment Tool (SWAT) is a continuous and semi-distributive model which can simulate the hydrological processes in basins on daily, monthly and yearly time scales through a wide range of information such as physical data of basins (soil, land use, slope) as well as weather information such as precipitation, temperature, wind, relative humidity, solar radiation and connectivity to geographic information systems (GIS). In this research, the monthly runoff of Ravansar Sanjabi basin (1260 ), in Kermanshah Province of Iran is simulated through SWAT hydrological model. Runoff simulation is done in a period of nine years from 2002 to 2010, where the first seven years of this period (2002-2008) is selected as a calibration period by using 14 various parameters and the two end years (2009 to 2010) as a validation period of model. The results of simulations during the calibration and validation periods are evaluated through two statistical indices namely Nash–Sutcliffe coefficient (NSE) and coefficient of determination (R2). According to compared simulated and observed monthly flow hydrographs and also calculated statistical coefficients, the SWAT model has acceptable results in simulating monthly runoff during both calibration and validation periods, so that the NSE and R2 coefficients are calculated equal to 0.7, 0.8 and 0.81, 0.9 for calibration and validation periods, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Surface water
  • Discharge estimate
  • coefficient of determination
  • Nash–Sutcliffe coefficient
  • Hydrograph