ارزیابی اثر اصلاح پارامترهای برف و مدل ذوب برف در بهبود شبیه‌سازی رواناب مدل SWAT در حوضه زرینه‌رود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی عمران، مهندسی و مدیریت منابع آب، دانشکده عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 استادیار سابق گروه منابع آب، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس.

چکیده

پایش سطح برف و برآورد میزان رواناب حاصل از ذوب برف در مناطق مرتفع و کوهستانی حائز اهمیت می‌باشد. رویکردهای موجود برای بهبود عملکرد مدلهای بارش-رواناب با تمرکز بر مدل‌سازی رواناب ذوب برف شامل بهبود پارامترهای برف از طریق داده های مشاهداتی و ارتقای مدل مفهومی ذوب برف می باشند. در این تحقیق با هدف بهبود برآورد مقدار ذوب برف در مدل SWAT، در حوضه کوهستانی زرینه‌رود اثر این دو رویکرد در بهبود مدل بررسی شد. در بخش اول دو پارامتر برف، به کمک محصولات روزانه سطح برف سنجنده MODIS و همچنین مقادیر عمق برف اندازه گیری شده در ایستگاه‌های برفسنجی، برآورد و در مدل پایه جایگزین شد. در بخش دو مدل بیلان انرژی UBCWM جایگزین مدل درجه روز شد و اثر آن مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بدست آمده از مدل پایه در شبیه‌سازی رواناب حوضه در دو ایستگاه صفاخانه و نظام‌آباد نشان داد که به طور کلی میزان رواناب دست پایین برآورد شده است. همچنین نشان داد که مدل با مقادیر اصلاح شده پارامترهای برف منجر به بهبود عملکرد مدل پایه در دو ایستگاه مذکور به ترتیب به میزان 6 و 14 درصد از نظر شاخص نش-ساتکلیف و به میزان 35 و 14 درصد در مقدار KGE، شده است. اما مدل UBCWM در شبیه سازی ضعیف عمل کرده و مقادیر اوج سیلاب را کمتر از مقدار واقعی و طول بازه ذوب برف را بیشتر پیش بینی نموده است. استفاده از نتایج این تحقیق می‌تواند به برآورد دقیق‌تر رواناب به ویژه در زمان اوج در حوضه‌های کوهستانی منجر شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of the Effect of Modified Snow Parameters and the Snowmelt Model on Improving Runoff Simulation by the SWAT Model in Zarrineh-rud River Basin

نویسندگان [English]

  • Meysam Atakhorami 1
  • Somayeh Sima 2
1 PhD Student of Water Resource Engineering and Management, College of Civil Water and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
2 Former Assistant Professor, Water Engineering Group, College of Civil and Environmental Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Monitoring snow cover areas and estimating the resulting snowmelt runoff in mountain areas is highly important.

There are mainly two approaches to improve the performance of snowmelt runoff in rainfall-runoff models, including improvement of snow parameters through observations and modifying their snowmelt module. This study investigates the impact of these approaches on the accuracy of snowmelt runoff using the SWAT model in the mountain Basin of Zarineh River, northwest of Iran. Firstly, the snow parameters of SWAT were extracted through the MODIS daily snow cover products and the in-situ snow depth data and were replaced in the model. Secondly, the UBCWM energy balance model was substituted for the original SWAT snowmelt module, which is based on the degree-day method. Results show that the baseline SWAT model underestimates runoff at the upstream and downstream hydrometric stations. However, the performance of the model with the modified snow parameters improves at the two stations by 6% and 14% for Nash–Sutcliffe Efficiency (NSE) and 35% and 14% for Kling-Gupta Efficiency (KGE), respectively. On the contrary, using UBCWM in SWAT deteriorates the simulated runoffs at the two stations due to underestimating the peaks and overestimating the snowmelt duration. This study's findings can help achieve more accurate runoff estimations in mountain basins, especially during peak runoffs.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rainfall-Runoff Model
  • Snow cover area
  • UBCWM energy balance model
  • Snow Depletion Curve (SDC)