اثر دقت مکانی مدل های رقومی ارتفاعی بر شبیه سازی هیدرولوژیکی

مدل ارتفاعی رقومی یکی از مهم ترین داده های مورد نیاز در مدل سازی حوزه آبخیز با مدل های هیدرولوژیکی است که دقت مکانی آن تاثیر بسزایی در صحت شبیه سازی فرایندهای هیدرولوژیکی دارد. مطالعات مختلف با مدل پرکاربرد swat نشان داده اند که نتایج شبیه سازی این مدل به کیفیت داده های توپوگرافی بسیار حساس است. هدف این مطالعه ارزیابی اثر دقت مکانی سه نوع مدل ارتفاعی رقومی aster (دقت مکانی30 متر)، srtm (دقت مکانی 90 متر) و gtopo30 (دقت مکانی 1000 متر) بر عدم اطمینان نتایج شبیه سازی دبی و نیترات کل در حوزه آبخیز تالار در استان مازندران می باشد. با کاهش دقت مکانی از 30 به 1000 متر خصوصیات فیزوگرافی حوزه مانند تعداد واحدهای هیدرولوژیکی کاهش ولی میانگین شیب حوزه و میانگین حداقل و حداکثر ارتفاع افزایش می یابد و همچنین ترسیم مسیر آبراهه نیز به شدت متاثر از دقت مکانی dem می باشد. بهترین نتایج حاصل از واسنجی و صحت سنجی دبی ماهانه در ایستگاه شیرگاه برای مدل ارتفاعی رقومی aster حاصل شد. ضریب r2 و ns در دوره واسنجی به ترتیب 0.71 و 0.68 و در دوره صحت سنجی 0.70 و 0.54 بدست آمد. در نهایت با محاسبه ی خطای نسبی نتایج حاصل از شبیه سازی با srtm و gtopo30 نسبت به aster مشخص شد که با افزایش دقت مکانی از 30 به 90 متر مدل در شبیه سازی دبی و نیترات کل در اکثر ماه ها بیش تخمینی اما با افزایش دقت مکانی از 30 به 1000 متر مدل در شبیه سازی این دو پارامتر در تمامی ماه ها در دوره ی شبیه سازی کم تخمینی داشته است. نتایج پژوهش حاضر نشان داد دقت شبیه سازی دبی و نیترات کل با مدل ارتفاعی رقومی aster دارای بالاترین قدرت تفکیک مکانی بهترین شبیه سازی را نسبت به srtm و gtopo30 ارئه می کند.

Effects of Digital Elevation Models (DEM) Spatial Resolution on Hydrological Simulation

Digital Elevation Model is one of the most important data for watershed modeling whit hydrological models that it has a significant impact on hydrological processes simulation. Several studies by the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) as useful Tool have indicated that the simulation results of this model is very sensitive to the quality of topographic data. The aim of this study is evaluating the spatial resolution effect of three type's digital elevation model such as ASTER (30 m), SRTM (90 m) and GTOPO30 (1000 m) on the uncertainty of results for flow and total nitrogen simulation. With increasing spatial resolution of 30 to 1,000 m physiographic characteristics such as the number HRU reduced but the average slope and the average minimum and maximum elevation increased. Furthermore, the channel drawing is heavily affected by the spatial resolution of DEM. The Best results of monthly calibration and validation are obtained in Shirgah station for ASTER digital elevation model. R2 and NS coefficient obtained 0.71 and 0.68 for during calibration period and 0.70 and 0.54 during validation period, respectively. Finally, calculated relative error of SRTM and GTOPO30 simulation results compared with ASTER. The results shows that the model overestimated flow and nitrate by increasing spatial resolution 30 to 90m and underestimated these two parameters by increasing spatial resolution 90 to 1000m. The results of this study showed that the accuracy simulation of discharge and total nitrate with the ASTER with the highest spatial resolution presented the best simulation compared to SRTM and GTOPO30 which this is due to the improvement of important physiographic properties, such as slope length and gradient and thus better simulation of hydrological processes.