مقايسه كاركرد مدل هاي مفهومي در شبيه سازي هيدرولوژيك رودخانه

Investigating performance of the conceptual models in river hydrologic simulation

مدلهاي هيدرولوژيك بارش-رواناب ابزارهاي مهمي در پروژه هاي منابع آبي هستند. بطور كلي كارايي اين گروه مدلها وابسته به انتخاب مناسب پارامترهاي مدل است. براين اساس روشهاي متعددي براي برآورد پارامترهاي هيدرولوژيك ابداع شده اند. تحقيق حاضر با هدف مقايسه عملكرد مدلهاي هيدرولوژيك ادراكي TANK،SIMHYD و AWBM كه از قابليت برآورد غير مستقيم پارامترهاي مدل بهره مي برند، در شبيه سازي جريان دبي حوزه آبخيز بابلرود واقع در استان مازندران شكل گرفت. فرآيند كاليبراسيون خودكار اين مدلها با كاربرد الگوريتم جستجوي تكاملي ژنتيك و استفاده از توابع هدف NSE و RMSE به عنوان عوامل تعيين كننده سطح خطا و آستانه هاي توقف شبيه سازي طراحي شد. در اين روال داده هاي هواشناسي و آب شناسي دما، تبخير و تعرق، بارش و دبي در مقياس روزانه از سازمانهاي مربوطه تهيه و پس از اعتبارسنجي مقدماتي و ترميم گپ هاي موجود به بخشهاي تعادل سنجي، آموزش و تست تقسيم بندي شدند. براساس نتايج حاصل، نمايه NSE براي گام آموزش و تست مدل TANK (0,59 تا 0,72)، و نمايه RMSE براي گام آموزش مدل SIMHYD (0,83) و گام تست مدل TANK (0,15) را برترين شبيه ساز معرفي مي كند. مطابق با نتايج نمايه هاي تحليلي مشخصه هاي جريان، بطور كلي شبيه سازي هاي انجام شده در مقادير دبي كم آبي (به استثناي مدل TANK)، دبي متوسط و دبي پرآبي جريان با تطابق قابل قبولي انجام شده است. اين درصورتي است كه شبيه سازي شيب منحني تداوم جريان كه به نوعي بيانگر شدت تغييرات است (به استثناي مدل TANK در گام آموزش)، نتايج قابل قبولي ارايه نكرد. ليكن با توجه به ضعف و قوتهاي مطرح شده، مدلهاي مذكور پس از انجام تست هاي مقدماتي در شرايط متفاوت اقليمي كشور، مي توانند به عنوان شبيه سازهايي قابل قبول جهت مديريت منابع آبي خصوصا در حوزه هاي فاقد اطلاعات آماري مورد استفاده قرار گيرند.

Rainfall-runoff hydrological models are important tools in water resources projects. Generally, performance of this group of models is dependent on the proper selection of parameters. Accordingly, several methods have been developed to estimate hydrological parameters. The present study aimed to compare the performance of conceptual hydrologic models such as TANK, SIMHYD and AWBM which benefit from the indirect model parameters estimation approach in discharge simulation of Babolroud watershed, Mazandaran province, Iran. The automatic calibration process of these models was designed using genetic evolutionary search algorithm and objective functions (NSE and RMSE) as error thresholds determinants. Hence, meteorological and hydrological data consist of temperature, evapotranspiration, precipitation and discharge (in daily scale) were gathered from authorities. Input data was also divided into warm-up, train and test steps after preliminary validation and recovery. Based on the results, NSE metric introduced TANK model as the best simulator respectively for train and test step (0.59 to 0.72). Depends on RMSE metric, SIMHYD (0.83) and TANK (0.15) models were introduced as the best simulator respectively for train and test step either. According to the catchment flow signatures, general simulation of low-flow (excluding the Model TANK), mean-flow and high-flow were conducted with acceptable agreement. While simulation of the flow duration curve slope which represents an intensity of changes (excluding TANK model in train step), did not provide acceptable results. Given the weaknesses and strengths of the proposed models, they can be used as an acceptable simulator in water resources management especially in terms of ungauged basins, after preliminary verification in different climatic conditions.