ارزیابی مدل SWAT در مدلسازی هیدرولوژیکی حوضه های آبریز و مقایسه دقت مدل در استفاده از داده های روزانه و ماهانه - مطالعه موردی حوضه آبریز مارون

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 3، دوره 17، شماره 62، آبان 1403، صفحه 29-39   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/wej.2024.32618.2399

نویسندگان

مصطفی میرمهدی¹؛ مجتبی شوریان^{* 2}؛ احمد شرافتی³

¹دانشجوی دکتری تخصصی عمران-آب گروه مهندسی عمران ، دانشکده عمران، معماری و هنر، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

²دانشیار دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

³دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشکده عمران، معماری و هنر، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

تاریخ دریافت: 27 مهر 1402،  تاریخ بازنگری: 04 آذر 1402،  تاریخ پذیرش: 25 بهمن 1402 

چکیده

چکیده
مقدمه: در سال های اخیر مدل سازی هیدرولوژیکی حوضه های آبریز از جمله مسائل مهمی بوده که نتایج آن تاثیر قابل توجهی در برنامه ریزی منابع آب و استحصال منابع آب شیرین در حوضه های آبریز دارد. یکی از ابزارهای کاربردی در مدلسازی هیدرولوژیکی حوضه های آبریز، ابزار SWAT(Soil and Water Assessment Tools) است این ابزار به صورت یک Extension در نرم افزار GIS قابل استفاده است. هدف از این تحقیق بررسی دقت ابزار SWAT مدلسازی هیدرولوژیکی حوضه های آبریز است. حوضه آبریز مورد مطالعه، حوضه آبریز سد مخزنی مارون به عنوان بخش مهمی از حوضه آبریز زهره و جراحی است.
روش­: برای انجام واسنجی از داده‌های جریان اندازه‌گیری شده در ایستگاه ایدنک و تنگ تکاب بازه زمانی سال های آبی 71-1370 لغایت 79-1378 و برای اعتبارسنجی ایستگاه ایدنک بازه زمانی سال های آبی 80-1379 لغایت 96-1395و در ایستگاه تنگ تکاب بازه زمانی سال های آبی 80-1379 لغایت 85-1384 استفاده شد.
نتیجه­ گیری: نتایج نشان داد دقت مدل در استفاده از داده های روزانه نسبت به استفاده از داده های ماهانه کمتر است. دلیل کاهش ضریب دقت روزانه نسبت به ماهانه این است که داده های کالیبره شده روزانه در هر ایستگاه 3450 عدد بوده و برای حالت ماهانه 108 عدد است. نتایج شبیه سازی بیان گر آن است که از یک سو ابزار SWAT در شبیه‌سازی هیدرولوژیکی حوضه های آبریز بزرگ با ماهیت کوهستانی توانایی قابل قبولی داشته و روند تغییرات جریان در مرحله واسنجی و اعتبارسنجی به خوبی شبیه‌سازی شده است.
 

کلیدواژه‌ها

واسنجی؛ اعتبارسنجی؛ مارون؛ ابزار SWAT؛ الگوریتم SUFI-2

عنوان مقاله [English]

Evaluation of SWAT in Hydrological Modeling and Comparison of Model Accuracy in Using of Daily and Monthly Data, Case Study of Maroon Basin

نویسندگان [English]

Mostafa Mirmehdi¹؛ Mojtaba Shourian²؛ Ahmad Sharafati³

¹Ph.D. Candidate, Department of Civil Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

²Associate Prof., Faculty of Civil, Water and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

³Associate Prof., Department of Civil Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

چکیده [English]

Abstract
Introduction: In recent years, basins hydrological modeling has been one of the important issues, which its results have a significant impact on water resource planning. One of the tools in basins hydrological modeling is SWAT (Soil and Water Assessment Tools), this tool can be used as an extension in GIS software. The purpose of this research is to evaluate the accuracy of SWAT in Maroon basin hydrological modeling.
Methods: The calibration and validation of model, used from the flow data measured at the Idenak and Tange-Takab stations in the period of 1991 to 2017.
Findings: The results showed that the accuracy of the model in using daily data is lower than monthly data. The reason of the reduction of the accuracy in using of daily data compared to using of monthly data is that the daily calibrated data in each hydro-station is 3450 numbers and for the monthly data is 108 numbers. The simulation results show that the SWAT has an acceptable ability in the basins hydrological simulation with a mountainous nature and the process of flow changes in the calibration and validation stage is simulated with acceptable accuracy.
 

کلیدواژه‌ها [English]

Calibration, Validation, Maroon, SWAT, SUFI-2 algorithm

مراجع

1.       Abbaspour, K. C., Yang, J., Maximov, I., Siber, R., Bogner, K., Mieleitner, J., Zobrist, J., Srinivasan, R. and Reichert, P. (2007). Modelling of hydrology and water quality in the  pre-alpine/alpine Thur watershed using SWAT. Journal of Hydrology. 333, 413–430.

2.       Ahl, R. S., Woods, S. W. and Zuuring, H. R. (2008). Hydrologic calibration and validation of SWAT in a snow-dominated Rocky Mountain watershed, Montana, USA. Journal of the American Water Resources Association, 44(6), 1411–1430.

3.       Arabi, M., Govindaraju, R. S., Engel, B. and Hantush, M. (2007). Multiobjective sensitivity analysis of sediment and nitrogen processes with a watershed model. Water Resources Research, 43(6), 1–11.

4.       Arnold, J.G., Kiniry, J.R., Srinivasan, R., Williams, J.R., Haney, E.B. and Neitsch, S.L., (2011). Soil and water assessment tool input/output file documentation version 2009. Texas Water Resources Institute.

5.       Boithias, L., Sauvage, S., Lenica, A., Roux, H., Abbaspour, K.C., Larnier, K., Dartus, D. and Sánchez-Pérez, J.M. (2017). Simulating flash floods at hourly time-step using the SWAT model. Journal of Water, 9(12), 929.

6.       Borrelli, P., Alewell, C., Alvarez, P., Anache, J. A. A., Baartman, J., Ballabio, C., Bezak, N., Biddoccu, M., Cerda, A., Chalise, D., Chen, S., Chen, W., De Girolamo, A. M., Gessesse, G. D., Deumlich, D., Diodato, N., Efthimiou, N., Erpul, G., Fiener, P., . . . Panagos, P. (2021). Soil erosion modelling: A global review and statistical analysis. Science of the Total Environment, 780, 146494-146512.

7.       Demirel, M.C., Venancio, A. and Kahya, E., (2009). Flow forecast by SWAT model and ANN in Pracana basin, Portugal. Advances in Engineering Software, 40(7), pp.467-473.

8.       Shourian, M., Zomorodyan, M.A., (2013). Hydrological simulation of Firoozabad basin by SWAT. Journal of Irrigation and Water Engineering.

9.       Fohrer, N., Haverkamp, S., Eckhardt, K. and Frede, H. G. (2001). Hydrologic response to land use changes on the catchment scale. Physics and Chemistry of the Earth, Part B: Hydrology, Oceans and Atmosphere, 26(7–8), 577–582.

10.   Moriasi, D. N. Arnold, J. G. Van Liew, M. W. Bingner, R. L. Harmel, R. D. and Veith, T. L. (2007). Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations. Journal of Transactions of the ASABE, 50(3), 885–900.

11.   Naghshine, M.H., Raof, F.F. and Khoshrftar, A., (2013). The study of flood hydraulics before the building of Maroon Dam by HEC-RAS, Maskingam and Muskingum-Cunge method.

12.   Neitsch, S.L., Arnold, J.G., Kiniry, J.R. and Williams, J.R., (2011). Soil and water assessment tool theoretical documentation version 2009. Texas Water Resources Institute.

13.   Panagos, P., & Katsoyiannis, A. (2019). Soil erosion modelling: The new challenges as the result of policy developments in Europe. Environmental Research, 172, 470-474.

14.   Rahman, K. Maringanti, C. Beniston, M. Widmer, F. Abbaspour, K. and Lehmann, A. (2013). Streamflow modeling in a highly managed mountainous glacier watershed using SWAT: the Upper Rhone River watershed case in Switzerland. Journal of Water resources management, 27(2), 323-339.

15.   Tuo, Y., Marcolini, G., Disse, M. and Chiogna, G. (2018). A multi-objective approach to improve SWAT model calibration in alpine catchments. Journal of hydrology, 559, 347-360.

16.   Zalaki-Badil, N., Eslamian, S., Sayyad, G.A., Hosseini, S.E., Asadilour, M., Ostad-Ali-Askari, K., Singh, V.P. and Dehghan, S. (2017). Using SWAT Model to determine runoff, sediment yield in maroon-dam catchment. Int J Res Studies Agri Sci, 3, pp.31-41.