توسعه مدل هيدرولوژيكي روزانه بارش- رواناب براي شبيه سازي آب ورودي به سد بوكان و كمي سازي تأثيرات خشكسالي شديد تاريخي با به كارگيري مدل WEAP و كاليبراسيون چند هدفه

Development of a Daily Rainfall-Runoff Model to Simulate the Bukan Reservoir Inflow and Quantify the Effects of Severe Historical Drought Using WEAP Model and MultiObjective Calibration

با افزايش خشكسالي‌ها و افزايش مصرف آب در بخش كشاورزي، درياچه اروميه با بحران كم آبي روبرو شده ‌‌است. هدف اين تحقيق، توسعه يك مدل هيدرولوژيكي به منظور شبيه‌سازي روزانه رواناب ورودي به سد بوكان است تا از آن براي شبيه‌سازي مؤلفه‌هاي بيلان آب در زيرحوضه‌هاي بالادست اين سد با نگرشي نوين نسبت به تحقيقات مشابه استفاده شود. با استفاده از روش رطوبت خاك، يك مخزن براي شبيه‌سازي روزانه ذخيره برف و مخزن ديگر براي شبيه‌سازي روزانه رطوبت منطقه ريشه درنظر گرفته مي‌شود. به‌منظور تخمين مقدار بهينه پارامترهاي كاليبراسيون، از كاليبراسيون دو هدفه MOPSO1 براي بيشينه‌‌سازي دقت شبيه‌­سازي دبي و لگاريتم دبي مشاهداتي استفاده شده ‌است. نتايج نشان داد بين به حداكثر رساندن دو تابع هدف موازنه2 كمي وجود دارد، درواقع هيچ خطاي بزرگي در مدل وجود ندارد كه مانع از بهبود هم‌زمان هر دو تابع هدف شود. نتايج كاليبراسيون نشان مي‌­دهد كه مقدار ميانگين معيار نش- ساتكليف3 زيرحوضه‌هاي بالادست سد بوكان براي شبيه‌سازي دبي و لگاريتم دبي مشاهداتي به ترتيب برابر 0/43 و 0/63 و اين مقادير براي مرحله واسنجي به ترتيب برابر 0/54 و 0/57 بدست آمد. مدل‌سازي بيلان آب حاكي از آن است كه بارش و رواناب ورودي به سد در دوره خشكسالي شديد به ترتيب 32 و 40 درصد و رطوبت خاك و ذخيره برف در منطقه به ترتيب 158 و 32 درصد نسبت به دوره بلندمدت كاهش يافته‌اند. مدل توسعه يافته مي‌تواند به منظور پيش‌بيني اثرات تغيير اقليم بر رواناب ورودي به سد و برنامه‌ريزي براي تخصيص بهينه منابع آب سد بوكان مورد استفاده قرار گيرد.

Urmia Lake has faced a water shortage crisis and a sharp decline in water level due to decreasing precipitation and increasing water consumption in the agricultural sector. This study aims to develop a hydrological model to simulate the daily inflow of Bukan reservoir and simulate the water balance components for the upstream sub-basins of this reservoir through a new approach. In this study, two separate storages are considered for daily simulation of snow and root zone soil moisture, and multi-objective calibration (MOPSO) is applied to simultaneously maximize the simulation accuracy of observed river discharge and logarithm of river discharge. The results showed a relatively little trade-off between maximizing the two objective functions to estimate the optimal value of the calibration parameters. In other words, there is no significant error in the model that simultaneously prevents improving both objective functions. Results showed that the average Nash-Sutcliffe criterion for simulation of river discharge and the logarithm of river discharge were respectively 0.43 and 0.63 in the calibration and 0.54 and 0.57 in the validation step. Water balance modeling indicated that precipitation and inflow to the reservoir were decreased respectively by 32% and 40% in severe drought years and soil moisture and snow accumulation were reduced by 32% and 158%, respectively, compared to the long-term period. The developed model can predict the effects of climate change and climate variability on Bukan reservoir inflow and optimally allocate reservoir water to satisfy water demand.