شبيه سازي جريان رودخانه با استفاده از مدل هيدرولوژيكي – توزيعي WetSpa در حوزه آبخيز اترك

River Flow Simulation Using Distributed Hydrological Model WetSpa in Atrak Watershed

شبيه سازي فرآيند بارش- رواناب در حوزه آبخيز از نقطه نظر درك بهتر مسايل هيدرولوژيكي، پيش بيني جريان، مديريت منابع آب، مهندسي رودخانه، سازه هاي كنترل سيل و ذخيره سيلاب اهميت ويژه اي دارد. بدين منظور در اين تحقيق شبيه سازي جريان رودخانه و برآورد رواناب سطحي با استفاده از مدل هيدرولوژيكي- توزيعي WetSpa صورت گرفت. در مدل WetSpa رواناب حوزه با استفاده از مدل انتقال موج پخشي مبتني بر شيب، سرعت جريان و ويژگي هاي توزيعي در طول مسيرهاي جريان رونديابي مي شود. حوزه آبخيز اترك با مساحتي حدود 11639 كيلومترمربع يكي از حوزه‌هاي بزرگ شمال ايران بوده و بارش متوسط سالانه آن تقريبا 283 ميليمتر مي باشد. داده هاي هواشناسي سال هاي 1383 تا 1390 شامل بارش از 25 ايستگاه، دما و تبخير اندازه گيري شده از 5 ايستگاه به عنوان داده هاي ورودي مدل استفاده شد. براي اجراي مدل سه نقشه پايه شامل مدل رقومي ارتفاع، كاربري اراضي و تيپ خاك با ابعاد سلولي 100متر تهيه شدند. نتايج شبيه سازي تطابق نسبتا خوبي بين هيدروگراف هاي محاسبه شده و اندازه‌گيري شده در خروجي حوزه نشان داد. مدل بر اساس معيار ناش- ساتكليف، هيدروگراف هاي روزانه را با دقتي بيش از 60 و 53 درصد به ترتيب براي دوره هاي واسنجي و ارزيابي و بر اساس معيار تطبيق داده شده ناش- ساتكليف، دبي هاي حداكثر را با دقت 77درصد برآورد مي كند. با توجه به خروجي مدل و فاكتورهاي هيدرولوژيكي با توزيع مكاني در هر گام زماني مدل قابليت آناليز اثرات توپوگرافي، بافت خاك و كاربري اراضي در رفتار هيدرولوژيكي حوزه را دارد

Simulation of rainfall-runoff process in the watershed has a significant importance from various points of view, such as better understanding of hydrological issues, water resources management, river engineering, flood control structures and flood storage. Therefore in this study, the river flow and surface runoff are simulated using the distributed hydrological model, WetSpa. In the WetSpa model runoff process of the basin is simulated using diffusive wave approximation method based on gradient, flow rate and distributed features along the flow routes. Atrak watershed with about 11639 km2 area is one of the largest watersheds of Iran and average annual precipitation is about 283mm. Meteorological data from 1383 to 1390 consisting of rainfall in 25 stations, temperature and evaporation measurements in 5 stations were used as model input data. To run the model three base maps including DEM, land use and soil type with cell size of 100m were provided. Simulation results show a relatively good agreement between calculated hydrographs and measurements at the basin outlet. The model estimates daily hydrographs, with an accuracy of over 60% and 53% based on Nash-Sutcliff criterion, for calibration and validation periods, respectively. And based on Nash-Sutcliff criterion adapted for the maximum flow rate, the model accuracy was evaluated as 77%. According to model output and hydrological factors with spatial distribution at each time step, the model has the ability to analyze topographic effects, soil texture and land use in hydrological behavior of basin.