ارزيابي مدل J2000g در شبيه سازي ذوب برف در حوزه آبخيز لتيان

Evaluation of J2000g model in simulation of snowmelt in Latyan watershed

ذوب برف در حوزه هاي آبخيز كوهستاني مي تواند تأثير قابل توجهي در تعادل آب و همچنين، در زمان هاي خاصي از سال مهمترين نقش را در توليد رواناب داشته باشد. در اين پژوهش از مدل هيدرولوژيكي توزيعي-مكاني فرايندگرا براي حوزه آبخيز لتيان (زيرحوضه رودك) به بزرگي 431 كيلومتر مربع به منظور درك و استنتاج توزيع مكاني و زماني وضع متغيرهايي مانند بارش، رواناب، آب معادل برف (SWE) و ذوب برف استفاده شده است. مدل از توزيع مفهوم واحدهاي پاسخ هيدرولوژيكي (HRU) براي اخذ، شناخت و محاسبه تنوع مكاني در حوضه استفاده مي كند. مدل براي هر HRU در هريك از واحدهاي زماني پارامترهايي چون تجمع و ذوب برف، رطوبت خاك، تبخير و تعرق واقعي، قابليت شارژ مجدد آب هاي زيرزميني و توليد رواناب را شبيه سازي مي كند. پارامترهاي مدل به طور خودكار با استفاده از روش هاي واسنجي مونت كارلو (Monte-Carlo analysis) و تحول مركب (SCE-UA) اعتبارسنجي شد. واسنجي با مقايسه مقدار رواناب اندازه گيري شده به مدت 11 سال از اكتبر 1990 تا سپتامبر 2001 در مراحل زماني ماهانه با استفاده از معيار كارايي (Nash– Sutcliffe efficiency)، ضريب تعيين (R2) و درصد نسبي خطا (Pbias) به عنوان تابع هدف انجام توسعه داده شد. پس از واسنجي، مدل J2000g، رواناب را با NSE=0. 82، و0. 83=R2 و 5. 6-=PBIAS نسبت به رواناب اندازه گيري شده، شبيه سازي كرد. در ادامه واحد برف مدل J2000g توسعه داده شد. براي شش ايستگاه برف سنجي HRUهاي مربوطه استخراج و مدل هاي جداگانه با استفاده از آب معادل برف SWE اندازه گيري شده، كاليبره شد. مقايسه نتايج شبيه سازي (SWE) به صورت مجزا براي معيار (NSE) مقادير بين 0. 28 تا 68/0 و براي معيار (R² ) بين 0. 53 تا 0. 83 را نشان داد. نتايج به دست آمده از مدل و داده هاي حوضه كاليبره شده براي تمام ايستگاه هاي انباشت و ذوب برف بسيار مناسب برآورد شد، در حالي كه نتايج مدل براي ايستگاه هاي برف سنجي حوضه كه به طور جداگانه كاليبره شدند، از دقت پايين تري برخوردار بود. نتايج نشان داد كه ديناميك هاي هيدرولوژيكي و فرايندهاي برف زيرحوضه هاي فرعي حوزه آبخيز لتيان مي تواند به خوبي با مدل J2000g شبيه سازي شود.

In mountainous watersheds, snow melt can have a significant impact on the water balance and at certain times of the year it could have the most important contribution to runoff. In many parts of the world snow acts as a natural reservoir that can play an important role for water supply. Specifically, high-altitude basins in semi-arid regions with a significant snow component can have a large capability to balance and distribute scarce water resources. In this study the spatially distributed process-oriented hydrological model J2000g was used for the 431 km² large Latyan catchment in Iran. The target was to derive spatially distributed estimates of the quantity and timing of hydrological balance terms and state variables like rainfall, runoff, snow water equivalent (SWE) and snow melt. The model uses the distribution concept of Hydrological Response Units (HRU) to take the spatial variability in the basin into account. The comparison of the separate SWE models resulted in values between 0.28-0.68 for NSE and values between 0.53-0.83 for R². For the catchment models the comparison of the simulated runoff with measured data showed NSE values between 0.78 and 0.82. By these values it can be stated that the hydrological dynamics and the snow processes of the sub-basins within the Latyan catchment could be simulated sufficiently well with J2000g. It can be summarized that the single modules and in particular the snow components of J2000g along with the HRU distribution approach can be considered as suitable for the given project objectives i.e. the assessment of the hydrological dynamics of the Latyan catchment. Hereby, the model can be used to elaborate important hydrological information for a sustainable management of the water resources.