ارزیابی و مقایسه دو مدل یکپارچه AWBM و نیمه توزیعی SWAT در شبیه سازی رواناب ماهانه رودخانه قره سو در استان کرمانشاه

نوع مقاله: مقاله اصلی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی عمران (مهندسی و مدیریت منابع آب)، مؤسسه آموزش عالی توسعه دانش، سنندج، ایران

2 استاد، گروه هیدرولوژی و منابع آب، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، ، تهران، ایران

چکیده

تعیین هرکدام از مؤلفه‌های بیلان آبی از جمله کارهای پژوهشی می‌باشد که در سالیان اخیر، توسط مدل­سازی‌های هیدرولوژیکی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در اکثر حوزه‌های آبریز امکان اندازه‌گیری تمام کمیت‌های مورد نیاز برای شبیه‌سازی‌های دقیق هیدرولوژیکی میسر نمی‌باشد. از این‌رو، انتخاب مدلی که بتواند فرآیندهای هیدرولوژیکی را در عین سادگی ساختار و با استفاده از حداقل عوامل، به‌خوبی شبیه‌سازی کند امری ضروری می‌باشد که در این راستا در پژوهش حاضر رواناب ماهانه حوضه روانسر سنجابی استان کرمانشاه به­وسیله دو مدل AWBM و SWAT شبیه‌سازی شد. مدل AWBM یک مدل یکپارچه می‌باشد که شبیه‌سازی رواناب در حوزه‌های آبریز را با استفاده از دو متغیر بارندگی و تبخیر انجام می‌دهد و از طرف دیگر مدل SWAT یک مدل پیوسته و نیمه توزیعی است که شبیه‌سازی فرآیندهای هیدرولوژیکی را با استفاده از مشخصات فیزیکی حوضه (خاک، کاربری اراضی، شیب) و همچنین اطلاعات آب و هواشناسی متعددی همچون بارندگی، درجه حرارت، باد، رطوبت نسبی و تابش خورشیدی انجام می‌دهد. نتایج شبیه‌سازی رواناب در دوره‌های واسنجی و اعتبارسنجی با استفاده از دو شاخص آماری ناش ساتکلیف (NSE) و ضریب تعیین R2مورد ارزیابی قرار گرفت. با مقایسه نتایج شاخص‌های آماری مورد استفاده در مطالعه مشخص شد که مدل SWAT  دارای نتایج بهتری در شبیه‌سازی رواناب ماهانه در دوره‌های واسنجی و اعتبارسنجی است. ‌طوری­که مقدار ضریب NSE برای این مدل در این دو دوره به ترتیب 7/0 و 81/0 و برای مدل AWBM به ترتیب 63/0 و 5/0 تعیین شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Comparison and Assessment of Two Lumped AWBM and Semi-Distributed SWAT Models in Monthly Runoff Simulation of Gharah-Sou River in Kermanashah Province, Iran

نویسندگان [English]

  • Seyed Vahid Shahoei 1
  • Jahangir Porhemmat 2
1 Assisst. Prof., Department of Civil Engineering (Water Resources Management and Engineering), Knowledge Development Non-profit Higher Education Institute, Sanandaj, Iran
2 Professor, Department of Hydrology and Water Resources, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI), Tehran, Iran
چکیده [English]

In recent years determination of different components of water balance has been the focus of many hydrological modeling techniques. In most basins, it is not feasible to measure all the different quantities for a detailed and enhanced hydrological modeling. Therefore, it is necessary to select a model capable of simulating hydrological events with the least number of variables; while being simple to use. Hence, in this paper the monthly runoff of Ravansar Sanjabi basin, Kermanshah, Iran was simulated through AWBM and SWAT models. AWBM is a lumped model simulating the runoff in basins using rainfall and evaporation variables. On the other hand, SWAT model is a continuous and semi-distributive model, which can simulate the hydrological processes in basins through a wide range of information such as physical information of basins (soil, land use, slope) as well as weather data such as precipitation, temperature, wind, relative humidity, and solar radiation. Simulation results during the calibration and validation periods were evaluated through two statistical indices: Nash–Sutcliffe efficiency (NSE) and coefficient of determination, R2. Comparison of calculated statistical coefficients showed that SWAT model has better results in simulating monthly runoff in calibration and validation periods so that the calculated NSEcoefficient was equal to 0.7 and 0.81 respectively and 0.63 and 0.5 for AWBM model respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Calibration
  • Geographic information system
  • Hydrograph
  • runoff
  • Validation

Abbaspour K. C., Johnson A.C. and Van Genuchten T. H. M. (2004). Estimating uncertain flow and transport parameters using a sequential uncertainty fitting procedure. Vadose Zone J., 3, 1340–1352.

 

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

 

Behmanesh J., Jabari A., Montaseri M. and Rezaei H. (2014). Comparing AWBM and SimHyd models in rainfall-runoff modeling (Case study: Nazlou Chay catchment in west Azarbijan). Geogr. Environ. Plan., 52(4), 155–168 [In Persian].

 

Boughton, W. C. (1993). A hydrograph-based model for estimating the water yield of ungauged catchments. In: Proceedings of the 1993 Hydrology and Water Resources Symposium, Institution of Engineers, Australia, National Conference Publication, 93(14), 317–324.

 

Boughton W. (2009). A new approach to calibration of the AWBM for use on ungauged catchments. J. Hydrol. Eng., 14, 562–574.

 

Goodarzi M., Zahabioun B., Mesah Bowani A. and Kamal A. (2013). Evaluation of three SWAT, IHACRAS, and Hydrological models in runoff simulation in Ghareh Sou Basin. J. Water Drain. Manag., 1, 25–40 [In Persian].

 

Hosseini M. (2011). Effect of Landuse Changes on Surface runoffand Suspended Sediment Yield of Taleghan Catchment, Iran.  PhD Thesis, UPM University, Serdang, Malaysia, 210 pp.

 

Hosseini M. (2014). Water balance simulation of Garahsou basin of Kermanshah province by using SWAT model. J. Watershed Eng.Manag., 6, 63–73 [In Persian].

 

Hosseini M. and Ashraf M.A. (2015). Application of the SWAT Model for Water Components Separation in Iran. Springer, 97–98.

 

Hosseini M., Ghafouri M., Tabatabaei M., Goodarzi M. and Mokarian Z. (2016). Estimating hydrologic budgets for six Persian Gulf watersheds, Iran. Appl. Water Sci., 7, 1–10.

 

Kult J., Choi W. and Choi J. (2014). Sensitivity of the Snowmelt Runoff model to snow covered area and temperature inputs. Appl. Geogr., 55, 30–38.

 

Lang J., Schick A.P. and Leibundgut C. (1999). A noncalibrated rainfall-runoff model for large, arid catchments. Water Resour. Res., 35(7), 2126–2177.

 

Li L., Lambert M.F., Holger R.M., Partington D. and Simmons C.T. (2015). Assessment of the internal dynamics of the Australian Water Balance Model under different calibration regimes. Environ. Model. Software., 66, 57–68.

 

Oeurng C., Sauvage S. and Sanchez-Perez J. M. (2011). Assessment of hydrology, sediment and particulate organic carbon yield in a large agricultural catchment using the SWAT model. J. Hydrol., 401, 145–153.

 

Podger G. (2004). RRL rainfall runoff library users guide. Cooperative Research Centre for Catchment Hydrology. Available from http://www.toolkit.net.au.

 

Romanowici A. A., Vanclooster M., Rounsevell M. and La junesse I. (2005). Sensitivity of the SWAT model to the soil and land use data parameterization. A case study in the Thyle catchment, Belgium. Ecol. Model., 187, 27–39.

 

Rostamian R., Jaleh A., Afyuni M., Mousavi S. F., Heidarpour M., Jalalian A. and Abbaspour K. C. (2008). Application of a SWAT model for estimating runoff and sediment in two mountainous basins in central Iran. J. Hydrol., 53, 977–988.

 

Sommerlot A., Nejadhashemi A., Woznicki S., Giri S. and Prohaska M. (2013). Evaluating the capabilities of watershed-scale models in estimating sediment yield at field-scale. J. Environ. Manag., 127, 227-236.

 

Tahmasebi R., Sharifi F., Kaveh F. and Tavassoli A. (2010). Designing of rainwater collecting systems in micro catchment by using AWBM Model for cultivating of forage maize SC704. J. Range Watershed Manag., 63(3), 359–373 [In Persian].

 

Zarin H., Moghaddamnia A. R., Nam Dorost J. and Mosaedi A. (2013). Simulation of outlet runoff in       ungauged catchments by using AWBM Rainfall-Runoff Model. J. Water Soil Conserv., 20(2), 195–208 [In Persian].