بررسی اثر انواع مدل‌های رقومی ارتفاعی در برآورد دبی و بار معلق با استفاده از مدل SWAT، مطالعه موردی: آبخیز گالیکش استان گلستان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد آبخیزداری، دانشکده مرتع و آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشیار، دانشکده مرتع و آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 استاد، دانشکده مرتع و آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

4 استادیار، دانشکده مرتع و آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

برای شبیه­‌سازی رواناب و رسوب در حوزه­های آبخیز نیاز به استفاده از مدل­‌های مختلفی است که هر یک برای شرایط خاص ارائه شده­اند. یکی از پرکاربردترین مدل­‌های هیدرولوژیکی مدل نیمه‌توزیعی SWAT است. از جمله مهمترین اطلاعات مکانی مورد نیاز مدل SWAT، نقشه مدل رقومی ارتفاعی (DEM) است که در استخراج مشخصات هیدروگرافی حوضه، برآورد توزیع مکانی رواناب و بار رسوب نقش دارد و دقت آن نقش زیادی در نتایج خروجی مدل دارد. هدف از این مطالعه، بررسی اثر انواع مدل­‌های رقومی ارتفاعی بر رواناب و بار معلق آبخیز گالیکش استان گلستان می­‌باشد. برای این منظور، سه نوع DEM با دقت­‌های 30، 90 و 1000 متر انتخاب شد و در یک دوره 27 ساله مدل SWAT اجرا شد. در این مطالعه، از نرم‌افزار SWAT-CUP و روش SUFI2 برای واسنجی و اعتبارسنجی مدل استفاده شد. معیار ناش-ساتکلیف (NS) به‌عنوان تابع هدف برای دبی و بار معلق در مرحله واسنجی (1990-2007) برای دقت­‌های 30، 90 و 1000 متر نقشه­ DEM به‌ترتیب 0.63، 0.63 و 0.62 به‌دست آمد که با توجه به دامنه­‌های تفسیری در نظر گرفته شده در مدل SWAT برای تابع هدف، قابل قبول ارزیابی شد. همچنین، میزان رواناب سالانه حوضه نیز برای دقت­‌های 30، 90 و 1000 متر به‌ترتیب 11.23، 11.30 و 11.39 میلی­‌متر و میزان رسوب سالانه به‌ترتیب 9.18، 8.97 و 8.83 تن در هکتار در سال به‌دست آمد. نتایج نشان داد که استفاده از انواع مختلف مدل­‌های رقومی ارتفاعی نتایج نسبتاً یکسانی را در برآورد رواناب و رسوب دارد، هر چند تغییرات در نتایج رسوب اندکی بیشتر بود. علت این شباهت منطق مدل­‌سازی معکوس و همچنین، اثرات دخالت ندادن پارامترهایی بود که به­‌طور مستقیم  از نقشه DEM به‌دست می‌­آید. در مجموع نتایج نشان داد که با توجه به محدودیت اطلاعات در مرحله­ واسنجی مدل SWAT، انواع مدل رقومی ارتفاعی استفاده شده تأثیر چندانی بر شبیه­‌سازی رواناب و رسوب ندارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment of the impacts of different Digital Elevation Models on runoff and ‎suspended sediment estimations using SWAT model (Case Study: Galikesh ‎watershed, Golestan Province)‎

نویسندگان [English]

  • Ayyub Moradi 1
  • Ali Najafinejad 2
  • Majid Ownegh 3
  • Choghi Bairam Komaki 4
1 MSc, Faculty of Rangeland and Watershed, Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources, Iran
2 Associate Professor, Faculty of Rangeland and Watershed, Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources, Iran
3 Professor, Faculty of Range land and Watershed , Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources, Iran
4 Assistant Professor, Faculty of Rangeland and Watershed , Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources, Iran
چکیده [English]

Simulation of runoff and sediment in watersheds require different modelling approaches, each provided for certain condition. Semi-distributed hydrological model (SWAT model) is one of the most widely used modelling approaches in this context. Among the most important spatial information needed by SWAT model, is the map of digital elevation model (DEM) which plays an important role in the model results for the exploration of hydrographic properties of watersheds, estimation of the spatial distribution of runoff and sediment load and its accuracy. The aim of this study was to evaluate the effect of different digital elevation models on runoff and suspended sediment in Galikesh watershed, Golestan Province. For this purpose, three types of DEM with the spatial resolutions of 30, 90 and 1000 meters were selected and for a period of 27 years, SWAT model was implemented. SWAT-CUP software and SUFI2 method were used for the model calibration and validation. Nash-Sutcliffe (NS) criterion for discharge and in calibration phase (1990-2007) for the resolutions of 30, 90 and 1,000 meters, was obtained respectively, 0.63, 0.63 and 0.62 and for suspended was obtained respectively 0.69, 0.68 and 0.67 which is considered satisfactory, given the presumed numerical ranges acquired from the previous studies. The amounts of watershed’s annual runoff for the resolutions of 30, 90 and 1000 meters, were respectively, 11.23, 11.30 and 11.39. The results that the use of different of digital elevation models would result in essentially similar results in runoff and sediment estimations, although changes in suspended sediment was slightly overestimated. This is attributable to the inverse modelling logic and lack of considering the parameters which arise directly from the DEM map. , due to data limitations in the Swat model calibration, the digital elevation model used to simulate the runoff did not have much impact on runoff and sediment estimations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Suspended sediment
  • simulation
  • runoff
  • Galikesh
  • DEM
  • SWAT