|
|
واسنجی چندمنظوره مدل Swat در برآورد رواناب، تبخیر و تعرق و عملکرد محصولات (مطالعه موردی: دشت مهاباد)
|
|
|
|
|
نویسنده
|
رجا امید ,پارسی نژاد مسعود ,تجریشی مسعود
|
منبع
|
تحقيقات منابع آب ايران - 1400 - دوره : 17 - شماره : 4 - صفحه:11 -34
|
|
|
چکیده
|
مدل swat به طور گسترده در مطالعات هیدرولوژیک بزرگ مقیاس با توجه به کاربری زمین و شیوههای مدیریت کشاورزی استفاده میشود. در اغلب مطالعات عملکرد این مدل براساس دادههای میدانی رواناب سطحی واسنجی میگردد و به دیگر مولفههای بیلان آب از جمله تبخیروتعرق کمتر پرداخته شده است. هدف از این مطالعه واسنجی چندمنظوره مدل swat با شاخصهای تکمیلی از جمله تبخیروتعرق و عملکرد محصولات غالب در دشت مهاباد در استان آذربایجان غربی بود. واسنجی و اعتبارسنجی مدل براساس دادههای ایستگاه هیدرومتری گردیعقوب واقع در خروجی محدوده مطالعه و دادههای تبخیروتعرق و عملکرد محصولات غالب منطقه شامل گندم، جو، ذرت، چغندرقند، یونجه، سیب و انگور انجام شد. دورههای واسنجی و اعتبارسنجی بهترتیب 6 و 4 سال بود. با توجه به دقت دادهها در فرآیند واسنجی چندمنظوره، ضرایب 1، 9.0 و 8.0 بهترتیب برای دادههای هیدرومتری، عملکرد و تبخیروتعرق در تابع هدف نرمافزار swatcup و روش sufi2 درنظر گرفته شد. به طور کلی تحلیل حساسیت مدل منجر به انتخاب 43 مورد از حساسترین پارامترها با توجه به حساسیت آنها به دبی رودخانه، تبخیروتعرق و عملکرد گیاه شد به طوری که پتانسیل واحد گرمایی لازم برای رشد گیاه و شاخص lai از مهمترین پارامترها برای شبیهسازی عملکرد و تبخیروتعرق محصولات در فرآیند واسنجی مدل بهدست آمد. نتایج نشان داد مدل swat بهخوبی توانسته است جریان سطحی را در دورههای واسنجی (85.0=nse؛ 87.0 =r2) و اعتبارسنجی (92.0=nse؛ 89.0 =r2) شبیهسازی کند. برآورد جریان سطحی دارای عدم قطعیت بالایی بهخصوص در جریان کم در دوره واسنجی بود که منجر به بیشبرآورد (%5.4 =pbias) جریان سطحی شده است. در ارزیابی عملکرد مدل swat در برآورد تبخیروتعرق واقعی، این مقادیر با خروجی مدل سنجش از دور wapor مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد معیار rmse در دوره واسنجی بین 8.13 تا 4.66 میلیمتر و در دوره اعتبارسنجی بین 9.23 تا 2.53 میلیمتر متغیر است. در عین حال، مقادیر تبخیروتعرق واقعی برآورد شده مدل swat با برآورد نیاز آبی (پتانسیل) مدل cropwat مورد مقایسه قرار گرفت. در این بررسی معیار rmse در دوره واسنجی بین 4.24 (%6.3) تا 4.49 (%5.6) میلیمتر و در دوره اعتبارسنجی بین 7.21 (%2.6) تا 4.53 (%2.7) میلیمتر برای محصولات مختلف بهدست آمد. مقادیر معیار pbias نشان داد برآورد تبخیروتعرق مدل swat در هر دو دوره واسنجی و اعتبارسنجی کمتر از برآورد نیاز آبی cropwat بوده است. به طور کلی برای اکثر محصولات، مقادیر تبخیروتعرق حاصل از مدل swat و wapor به مراتب کمتر از مقادیر تبخیروتعرق برآورد شده توسط مدل cropwat است که میتواند نشان دهنده کمآبیاری باشد. برآورد عملکرد محصولات توسط مدل swat با مقادیر عملکرد محصولات گزارش شده در منطقه مقایسه شد. نتایج حاکی از برآورد نسبی مدل برای عملکرد محصول بود، در عین این که مدل swat تا حدی عملکرد محصولات را بیش برآورد کرده است. بررسی حاضر نشان داد واسنجی چندمنظوره مدل هیدرولوژیکی بزرگ مقیاس swat در یک منطقه تحت آبیاری علاوهبر استفاده از شاخص متداول جریان رودخانه، با درنظر گرفتن پارامترهای تکمیلی از قبیل تبخیروتعرق و عملکرد محصولات می تواند منجر به افزایش دقت نتایج مدل شود.
|
کلیدواژه
|
ارزیابی، جریان سطحی، مصرف واقعی، ترکیب کشت، Wapor
|
آدرس
|
دانشگاه تهران، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی, گروه مهندسی آبیاری و آبادانی, ایران, دانشگاه تهران، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی, گروه مهندسی آبیاری و آبادانی, ایران, دانشگاه صنعتی شریف, دانشکده مهندسی عمران, ایران
|
پست الکترونیکی
|
tajrishy@sharif.edu
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Multipurpose Calibration of SWAT Model in Estimating Runoff, Evapotranspiration, and Crop Yield (A Case Study: Mahabad Plain)
|
|
|
Authors
|
Parsinejad Masoud ,Tajrishy Masoud ,Raja Omid
|
Abstract
|
In most studies, the SWAT model is calibrated based on surface runoff in hydrometric stations, and the evapotranspiration component, which has a great impact on the estimation of balance components, is not considered or less considered in the calibration process. Therefore, the aim of this study was to estimate the yield and evapotranspiration values of major crops in Mahabad plain in West Azerbaijan province, through multivariate calibration of SWAT model. Calibration and validation of the model based on the data of a hydrometric station (Gerdyaghoub station located at the exit of the plain), and crop yield and evapotranspiration of the major crops of the region including wheat, barley, corn, sugar beet, alfalfa, apple, and grape. A six year calibration period followed by a fouryear validation period was used. In the multipurpose calibration process, the coefficients of 1, 0.9, and 0.8, respectively, for hydrometric data, yield, and evapotranspiration were considered in the objective function of SWATCUP software and SUFI2 method. In general, the sensitivity analysis of the model led to the selection of 43 of the most sensitive parameters according to their sensitivity to river discharge, crop yield and evapotranspiration. Also, the heat unit potential required for full plant growth and Leaf area index (LAI) were the most important parameters to simulate the yield and evapotranspiration crops in the model calibration process. The results showed that the SWAT model was able to simulate the surface flow in the periods of calibration (NSE = 0.85; R2 = 0.87), and validation (NSE = 0.92; R2 = 0.89), as well. The model has high uncertainty in surface flow simulation, especially overestimation in low flow during calibration period (PBIAS = 4.5%). In evaluating the performance of the SWAT model in estimating actual evapotranspiration, these values were compared with the output of the WaPOR remote sensing model. The results showed that the RMSE criteria varies between 13.8 to 66.4 mm in the calibration period, and between 23.9 to 53.2 mm in the validation period. At the same time, the estimated actual evapotranspiration values of the SWAT model were compared with the estimated crop evapotranspiration of the CROPWAT model. In this study, RMSE criteria in the calibration period between 24.4 (3.6%) to 49.4 (6.5%) mm, and in the validation period between 21.7 (6.2%) to 4.4 53 (7.2%) mm were obtained for different crops. PBIAS values showed that the estimate of SWAT model evapotranspiration in both calibration and validation periods was lower than the estimate of CROPWAT crop evapotranspiration. In general, for most crops, the evapotranspiration values obtained from the SWAT and WAPOR models are far less than the evapotranspiration values estimated by the CROPWAT model that can indicate deficitirrigation. Crops yield performance estimates were compared by SWAT model with crop yield performance values reported in the region. The results showed a relative estimate of the model for crop performance, while the SWAT model somewhat overestimated crop performance. The present study showed that multifunctional calibration of largescale hydrological model SWAT in an irrigated area in addition to using the usual river flow index, taking into account additional parameters such as evapotranspiration and crop yield can increase the accuracy of model results.
|
Keywords
|
WaPOR
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|