ارزیابی مدل J2000g در شبیه‌سازی ذوب برف در حوزه آبخیز لتیان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار، بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان آذربایجان شرقی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تبریز، ایران

چکیده

ذوب برف در حوزه‌­های آبخیز کوهستانی می­تواند تأثیر قابل توجهی در تعادل آب و همچنین، در زمان­‌های خاصی از سال مهمترین نقش را در تولید رواناب داشته باشد. در این پژوهش از مدل هیدرولوژیکی توزیعی-مکانی فرایندگرا برای حوزه آبخیز لتیان (زیرحوضه رودک) به بزرگی 431 کیلومتر مربع به‌منظور درک و استنتاج توزیع مکانی و زمانی وضع متغیرهایی مانند بارش، رواناب، آب معادل برف (SWE) و ذوب برف استفاده شده است. مدل از توزیع مفهوم واحدهای پاسخ هیدرولوژیکی (HRU) برای اخذ، شناخت و محاسبه تنوع مکانی در حوضه استفاده می‏کند. مدل برای هر HRU در هریک از واحدهای زمانی پارامترهایی چون تجمع و ذوب برف، رطوبت خاک، تبخیر و تعرق واقعی، قابلیت شارژ مجدد آب­‌های زیرزمینی و تولید رواناب را شبیه‌­سازی می‌کند. پارامترهای مدل به‌طور خودکار با استفاده از روش‌های واسنجی مونت­‌کارلو (Monte-Carlo analysis) و تحول مرکب (SCE-UA) اعتبارسنجی شد. واسنجی با مقایسه مقدار رواناب اندازه­­‌گیری شده به مدت 11 سال از اکتبر 1990 تا سپتامبر 2001 در مراحل زمانی ماهانه با استفاده از معیار کارایی (Nash–Sutcliffe efficiency)، ضریب تعیین (R2) و درصد نسبی خطا (Pbias) به‌عنوان تابع هدف انجام توسعه داده شد. پس از واسنجی، مدل J2000g، رواناب را با NSE=0.82،  و0.83=R2 و 5.6-=PBIAS نسبت به رواناب اندازه‌­گیری شده، شبیه‌­سازی کرد. در ادامه واحد برف مدل J2000g توسعه داده شد. برای شش ایستگاه برف­‌سنجی HRUهای مربوطه استخراج و مدل‌های جداگانه با استفاده از آب معادل برف SWE اندازه‌گیری شده، کالیبره شد. مقایسه نتایج شبیه­‌سازی (SWE) به‌صورت مجزا برای معیار (NSE) مقادیر بین 0.28 تا 68/0 و برای معیار (R²) بین 0.53 تا 0.83 را نشان داد. نتایج به‌دست ‌آمده از مدل و داده­‌های حوضه کالیبره‌ شده برای تمام ایستگاه‌های انباشت و ذوب برف بسیار مناسب برآورد شد، در حالی ‌که نتایج مدل برای ایستگاه­‌‎های برف‌­سنجی حوضه که به‌طور جداگانه کالیبره شدند، از دقت پایین‌­تری برخوردار بود. نتایج نشان داد که دینامیک‌های هیدرولوژیکی و فرایندهای برف زیرحوضه­‌های فرعی حوزه آبخیز لتیان می‏تواند به‌خوبی با مدل J2000g شبیه­‌سازی شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of J2000g model in simulation of snowmelt in Latyan watershed

نویسنده [English]

  • Hoshang Behravan
Assistant Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Department, Agricultural and Natural Resources Research Center of East Azerbaijan, AREEO, Tabriz, Iran
چکیده [English]

In mountainous watersheds, snow melt can have a significant impact on the water balance and at certain times of the year it could have the most important contribution to runoff. In many parts of the world snow acts as a natural reservoir that can play an important role for water supply. Specifically, high-altitude basins in semi-arid regions with a significant snow component can have a large capability to balance and distribute scarce water resources. In this study the spatially distributed process-oriented hydrological model J2000g was used for the 431 km² large Latyan catchment in Iran. The target was to derive spatially distributed estimates of the quantity and timing of hydrological balance terms and state variables like rainfall, runoff, snow water equivalent (SWE) and snow melt. The model uses the distribution concept of Hydrological Response Units (HRU) to take the spatial variability in the basin into account. The comparison of the separate SWE models resulted in values between 0.28-0.68 for NSE and values between 0.53-0.83 for R². For the catchment models the comparison of the simulated runoff with measured data showed NSE values between 0.78 and 0.82. By these values it can be stated that the hydrological dynamics and the snow processes of the  sub-basins within the Latyan catchment could be simulated sufficiently well with J2000g. It can be summarized that the single modules and in particular the snow components of J2000g along with the HRU distribution approach can be considered as suitable for the given project objectives i.e. the assessment of the hydrological dynamics of the Latyan catchment. Hereby, the model can be used to elaborate important hydrological information for a sustainable management of the water resources.

کلیدواژه‌ها [English]

  • SWE
  • Snow Accumulation
  • MonteCarlo Analysis
  • Roodak subbasin
  • Snowmelt
  • Hydrological Modeling
  • HRU
  • Calibration