بررسي كارايي مدل SWAT در تعيين مؤلفه‌هاي بيلان آب حوضه ( مطالعه موردي: حوزه آبخيز مهرگرد سميرم)

Investigation of the SWAT Model Efficiency to Determine Water Balance Components -Case Study: Semirom Mehrgerd Watershed

در اين پژوهش، مؤلفه‌هاي بيلان آبي حوزه آبخيز مهرگرد با استفاده از مدل هيدرولوژيكي SWAT شبيه‌سازي شد. هدف اصلي اين پژوهش، آزمون كارايي مدل و قابليت استفاده از آن به‌عنوان شبيه‌ساز بيلان آب در حوزه آبخيز مهرگرد مي‌باشد. به همين منظور اطلاعات لازم شامل بارش، حداقل و حداكثر دما، ساعات آفتابي، رطوبت نسبي، سرعت باد روزانه و دبي ماهانه و هم‌چنين نقشه‌هاي مورد نياز شامل مدل رقومي ارتفاعي (DEM)، كاربري اراضي و خاكشناسي تهيه شد. آناليز حساسيت با استفاده از روش هر بار يك پارامتر (OAT) به‌منظور مشخص كردن پارامترهاي حساس مدل انجام پذيرفت. در ادامه به‌منظور واسنجي و اعتبارسنجي مدل از الگوريتمSUFI2 استفاده شد. فرآيند واسنجي براي بازه زماني 2004 تا 2012 و فرآيند اعتبار سنجي براي بازه زماني 2013 تا 2016 انجام شد. دقت شبيه‌سازي رواناب ماهانه با استفاده از شاخص‌هاي ضريب تعيين (R²) و نش ساتكليف (NSE) براي فرآيند واسنجي و اعتبارسنجي به‌ترتيب 73/0، 69/0 و 71/0، 58/0 مشاهده شد. نتايج نشان داد كه به‌طور متوسط حدود 64 درصد بارش از طريق تبخير و تعرق وارد اتمسفر مي‌شود. حدود 31 درصد آن به‌صورت رواناب سطحي و جريان جانبي و بازگشتي مستقيماً به آبراهه‌ها وارد مي‌شود. در نهايت از شش درصد آب وارد شده به لايه‌هاي خاك، نزديك يك درصد آن به سفره‌هاي عميق آب زيرزميني مي‌پيوندد. نتايج حاصل از پژوهش، نشان‌دهنده كارايي قابل قبول مدل SWAT در شبيه‌سازي بيلان آب حوزه آبخيز مهرگرد است. بنابراين اين مدل مي‌تواند براي برنامه‌ريزي دقيق‌تر منابع آب اين منطقه راهگشاي مناسبي باشد.

In this research, water balance components in Mehrgerd watershed was simulated using the SWAT hydrological model. The main purpose of this research is the model efficiency test and its ability to use as a water balance simulator in the Mehrgerd watershed. For this purpose, the necessary data such as precipitation, minimum and maximum temperature, relative humidity, sunshine hours, daily wind speed, monthly discharge and as well as required maps including digital elevation model (DEM), land use and soil were provided. and entered to the SWAT model. A sensitivity analysis was done using the )OAT( method to determine the sensitive parameters. The calibration and validation of the model were done by Sufi-2 algorithm. The calibration process was conducted for the period 2004 to 2012 while the validation process was from 2013 to 2016. Monthly runoff simulation accuracy was calculated using the determination coefficient (R²) and Nash Sutcliffe (NSE) index for calibration and validation 0.73, 0.69 and 0.71, 0.58, respectively. The results showed that 64 % of precipitation enters the atmosphere through evapotranspiration. Approximately, 31% of it goes to the waterway as the surface runoff and lateral flow. Finally, from 6 % of water entered into the soil layers, close to 1 % of it joins to the underground water. The results of this research show the acceptable performance of the SWAT model to simulate the water balance in Mehrgerd watershed. Therefore, this model can be used for water resources planning in this study area.