تعيين پارامترهاي بهينه ورودي و پاسخ مدل هيدرولوژيكي نش به دامنه تغيير مقادير ورودي در آبخيز كوهستاني جعفرآباد

Determining the optimal input subset and response of hydrologic model of Nash to variations of input model parameter ranges in Jafarabad mountainous watershed

مدل‌سازي هيدرولوژيكي معمولاً ابزاري است كه به‌وسيله‌ آن برنامه‌ريزان منابع آب از پاسخ هيدرولوژيكي يك حوضه جهت پيش‌بيني سيل و مديريت منابع آب استفاده مي‌كنند. انتخاب پارامترهاي مناسب مدل آبشاري نش، به‌عنوان يك مدل كاربردي جهت شبيه‌سازي هيدروگراف جريان سيل در آبخيزهايي با داده‌هاي محدود جريان نقش مهمي ايفاء مي‌كند. هدف از پژوهش حاضر تعيين پاسخ مدل آبشاري نش به دامنه‌ تغييرات مقادير پارامترهاي تعداد مخزن و ضريب ذخيره و تركيب‌ پارامترهاي بهينه ورودي در شبيه‌سازي هيدروگراف واحد آبخيز جعفرآباد استان گلستان مي‌باشد. در اين پژوهش ابتدا هيدروگراف واحد معرف حوزه با روش منحني S براي 43 رويداد همزمان بارش و رواناب برآورد گرديد. سپس واكنش مدل نش با مقادير تصادفي پارامتر n و k در 3220 شبيه‌سازي مصنوعي ارزيابي شد و دقت مدل در شبيه‌سازي هيدروگراف واحد با معيار نش-ساتكليف مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه مقادير متفاوتي از پارامتر n و k در شبيه‌سازي هيدروگراف واحد عملكرد خوبي داشته و در دامنه بين 10 تا 30 براي پارامتر n و دامنه بين 01/0 تا 3 براي پارامتر k مقدار معيار نش-ساتكليف بالاي 6/0 مي‌باشد. پاسخ مدل هيدرولوژيكي نش در دسته پارامترهايي كه k داراي مقادير بالا بوده و n مقادير پايين داشته است، نشان‌دهنده تطابق كامل شبيه‌سازي مي‌باشد. نتايج هم‌چنين نشان داد كه مقدار پارامتر ضريب ذخيره (k) در تعيين تركيب بهينه پارامترهاي ورودي مدل نقش بيش‌تري دارد، در حالي‌كه پاسخ مناسب مدل در مقادير مختلف پارامتر تعداد مخزن (n) قابل دستيابي است. در مجموع تعيين دقيق پارامتر ضريب ذخيره در بهبود نتايج شبيه‌سازي جريان نقش موثرتري ايفاء مي‌كند. رويكرد و نتايج تحقيق مي‌تواند در تعيين پاسخ مناسب مدل به‌ازاي پارامترهاي ورودي در آبخيزهاي مشابه و فاقد آمار استفاده شود.

Hydrological modelling is usually used as a tool for predicting watershed hydrological response by water resources planners in flood forecasting and water resources management. Identification of the Nash-cascade model parameters as a practical model in simulation of flood hydrograph is very important in watersheds with limited data. The aim of this study was determining the Nash model response to variations of input parameters ranges (number of reservoirs and storage coefficient), and best subset combination to simulate unit hydrograph in the Jafar-Abad watershed, Golestan Province. The forty three rainfall-runoff events were used to derive that index unit hydrograph of the study area using S-curve technique. Then, the response of the Nash model results output was assessed considering random generated n, and k parameters through 3220 synthetic simulation and model efficiency was assesses using Nash-sutcliffe criteria. The results showed that the model has produced acceptable results in different values of n, and k input parameters and the model efficiency were more than 0.6 with ranges of 10-30 for n parameter and 0.01-3 subset of k values. The response of the Nash model in higher k and low n value subsets, showed the perfect simulation results. Also the results indicates that the storage coefficient parameter had an effective influence on determination of optimal input model combination, while a suitable model results is possible in different values on (n) number of reservoirs. In conclusion, identification of a precise value for the storage coefficient can greatly improve the simulation results. The results and the used approach can be used to determine the optimal model response regarding input parameters in similar ungauged watersheds.