شبیه سازی رواناب حوضه های آبخیز مناطق خشک در مقیاس ماهانه با استفاده از مدل swat (مطالعه موردی: حوضه آبخیز لار)

مقدمه و هدف: بشر در طول حیات خود شاهد حوادث مختلف هیدرولوژیکی مانند کمبود آب، خشکسالی، سیل، وقوع بهمن و ... بوده است که دامنه خطر این حوادث تابع رفتار متغیرهای هیدرولوژیکی و خصوصیات حوضه های آبخیز می باشد. فقدان آمار و اطلاعات یا کافی نبودن آمار درست و مناسب سبب شده است تا بررسی و شناخت رفتار متغیرهای هیدرولوژیکی و خصوصیات حوضه های آبخیز با دقت قابل قبولی صورت نگیرد. بر همین اساس، مدل های هیدرولوژیکی ابزار مناسبی برای ارزیابی وضعیت کنونی منابع آبی و پیش بینی شرایط آتی با آگاهی و درک از اندرکنش ها و تعاملات حاکم در سطح حوضه های آبخیز می باشند.مواد و روش ها: در این پژوهش، با استفاده از مدل swat اقدام به انجام شبیه سازی بارش- رواناب حوضه آبخیز لار شد که برای این منظور از داده های روزانه بارش، دما و دبی طی دوره آماری مشترک (2017-1988) استفاده شد. شبیه سازی اولیه مدل هیدرولوژیکی در افزونه swat انجام و از نرم افزار swat-cup و روش sufi-2 به عنوان یک الگوریتم بهینه برای تحلیل حساسیت، واسنجی و اعتبارسنجی مدل استفاده گردید.یافته ها: بر پایه مدل swat منطقه مورد مطالعه به 37 زیرحوضه و 308 واحد پاسخ هیدرلوژیکی تقسیم گردید. علاوه بر این، با تحلیل حساسیت 24 پارامتر موثر بر شبیه سازی رواناب ماهانه خروجی حوضه آبخیز لار مشخص شد که تعداد 7 پارامتر براساس مقادیر دو شاخص t-state وp-value، به عنوان پارامترهایی با بیشترین اثرگذاری انتخاب و از این 7 پارامتر، سه پارامتر شماره منحنی برای شرایط رطوبتی متوسط، فاکتور بازگشت جریان پایه به آبراهه اصلی و متوسط آب قابل استفاده به عنوان حساس ترین پارامترها در شبیه سازی رواناب شناسایی گردیدند. سپس مدت 18 سال از دوره آماری (1988-2005) جهت واسنجی و 12 سال (2006-2017) برای اعتبارسنجی انتخاب شد. همچنین کارآیی و راندمان مدل با استفاده از ضرایب ns، r2، p-factor و r-factor مورد ارزیابی قرار گرفت. مقادیر این ضرایب طی دوره واسنجی به ترتیب 0/80، 0/82، 0/80 و 0/33 و طی دوره اعتبارسنجی 0/90، 0/90، 0/39 و 0/43 برآورد گردید. علاوه براین، انطباق زمانی نقاط اوج و فرود هیدروگراف های شبیه سازی شده و اندازه گیری شده دبی نیز دقت بالای مدل در شبیه سازی را تایید کرد.نتیجه گیری: نتایج کسب شده نشان می دهد که با وجود جریان فصلی و بدون جریان پایه و همچنین فراوانی روزهای با جریان صفر، مدل swat از قابلیت بالایی جهت شبیه سازی دبی ماهانه حوضه های آبخیز مناطق خشک برخوردار است. 

simulating the runoff of watersheds in dry areas on a monthly scale using the swat model (case study: lar watershed)

introduction and objective: mankind has witnessed various hydrological events such as water shortage, drought, flood, avalanche, etc., and the scope of these events depends on the behavior of hydrological variables and characteristics of watersheds. the lack of statistics and information or the lack of correct and appropriate statistics has caused the investigation and recognition of the behavior of hydrological variables and the characteristics of watersheds with acceptable accuracy. based on this, hydrological models are a suitable tool for evaluating the current state of water resources and predicting future conditions with knowledge and understanding of the prevailing interactions at the level of watersheds.material and methods: in this research, using the swat model, the precipitation-runoff simulation of the lar watershed was carried out, and for this purpose, the daily data of precipitation, temperature and discharge during the common statistical period (1988-2017) were used. the initial simulation of the hydrological model was done in the swat plugin, and the swat-cup software and the sufi-2 method were used as an optimal algorithm for sensitivity analysis, calibration and validation of the model.results: based on the swat model, the study area was divided into 37 sub-basins and 308 hydrological response units. in addition, by analyzing the sensitivity of 24 parameters affecting the simulation of the monthly runoff of the lar watershed, it was determined that 7 parameters based on the values of the t-state and p-value indicators were selected as the parameters with the greatest effect, and out of these 7 parameters, three parameters curve number for medium humidity conditions, base flow return factor to the main waterway and average usable water were identified as the most sensitive parameters in runoff simulation. then 18 years of the statistical period (1988-2005) were selected for recalibration and 12 years (2006-2017) for validation. also, the effectiveness and efficiency of the model was evaluated using ns, r2, p-factor and r-factor coefficients. model efficiency was evaluated using ns, r2, p-factor and r-factor coefficients. the values of these coefficients were estimated as 0.80, 0.82, 0.80 and 0.33 during the calibration period and 0.90, 0.90, 0.39 and 0.43 during the validation period. in addition, the temporal compatibility of the high and low points of the simulated and measured discharge hydrographs also confirmed the high accuracy of the model in the simulation.conclusion: the obtained results show that despite the seasonal flow and no base flow, as well as the frequency of days with zero flow, the swat model has a high ability to simulate the monthly discharge of watersheds in dry areas.