مقایسۀ عملکرد مدل هیدرولوژیکی نیمه‌توزیعی SWAT و مدل یکپارچۀ HEC-HMS در شبیه‏سازی دبی جریان (مطالعۀ موردی: حوضۀ آب‏بخشا)

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مدیریت منابع آب، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

2 دانش ‏آموختۀ کارشناسی ارشد مدیریت منابع آب، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

3 دانشیار بخش مهندسی آب، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

چکیده

مطالعات سیل و کنترل سیلاب یکی از مباحث اصلی مرتبط با علم هیدرواکولوژی است که از نتایج آن در مدیریت اراضی و تغییر کاربری مناطق مد نظر استفاده می‏شود. این در حالی است که مدل‏های هیدرولوژیکی‌ای که برای شبیه‏سازی حوضه‏های آبخیز ‌استفاده می‌شوند عموماً به دو گروه یکپارچه و توزیعی تقسیم می‏شوند. به‌علت تفاوت مدل‏های هیدرولوژیکی در استفاده از داده‏ها و روش‏های مختلف برای شبیه‏سازی جریان، شناسایی مدلی کارآمد که با توجه به اینکه بیشتر حوضه‏های آبخیز کشور فاقد ایستگاه‏های اندازه‏گیری به تعداد کافی هستند، بتواند شبیه‏سازی را در کوتاه‏ترین زمان و با کمترین هزینه به‏طور مطلوب انجام دهد، امری ضروری است. در پژوهش حاضر به‏منظور مقایسۀ عملکرد مدل‏های نیمه‌توزیعی و یکپارچه در شبیه‏سازی حوضه‏های آبخیز از مدل SWAT در شبیه‏سازی دبی جریان رودخانه به‏عنوان یک مدل نیمه‌توزیعی و مدل HEC-HMS به‏عنوان مدل یکپارچه استفاده شد. بدین‌منظور از داده‏های ۳۱ سالۀ حوضۀ آبخیز آب‏بخشا واقع در شهرستان بردسیر استان کرمان شامل کلیۀ اطلاعات ایستگاه‏های هیدرومتری و هواشناسی منطقه استفاده شد. یافته‏های به‌دست‌آمده از پژوهش برتری نتایج مدل SWAT را نسبت به مدل HEC-HMS نشان می‏دهد. به‏طوری‏که مدل نیمه‌توزیعی SWAT در مرحلۀ اعتبارسنجی با ضریب تعیین معادل ۷۱/۰ و ضریب راندمان برابر با ۶۸/۰ دقتی بیشتر از مدل HEC-HMS با ضریب تعیین معادل ۵۸/۰ و ضریب راندمان برابر با ۴۸/۰ را دار‌است. از مهم‏ترین دلایل برتری مدل نیمه‌توزیعی نسبت به مدل یکپارچه می‏توان به مواردی همچون داشتن مولد اقلیمی و امکان به‏کارگیری واحد پاسخ هیدرولوژیک در آن اشاره کرد.
‌
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Comparing the performance of semi-distributed SWAT and lumped HEC-HMS hydrological models in simulating river discharge (Case study: Ab-Bakhsha Watershed)

نویسندگان [English]

  • Mohammad Soheil Rezazadeh 1
  • Moein Ganjalikhani 2
  • Mohammad Zounemat-Kermani 3
1 MSc student of water engineering, Water Engineering Department, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
2 MSc graduate student of water resources management, Water Engineering Department, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
3 Assistant professor, Water Engineering Department, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
چکیده [English]

In many flood control projects, watershed management and water resources development, calculation of the river flow discharge is of the paramount importance which requires a comprehensive hydrological modeling of the region of interest. In this respect, lack of the existence of hydrometric and meteorology measuring stations in most of watersheds, has caused numerous problems in development and management of water resources planning. The hydrological models which are used to simulate watersheds are generally categorized into two groups of lumped anddistributed models. In this study SWAT and HEC-HMS models were used to compare the capability of semi-distributed and lumped models in watershed simulation. For this, 31-year data of Abakhsha Watershed - including the whole information of hydrometer and meteorology stations in the region which are located in Bardsir County in Kerman province - have been used. The obtained results indicate that both models have acceptable accuracy; however, semi-distributed SWAT model is superior to HEC-HMS model. Being semi-distributed is one of the most important reasons for SWAT’s superiority which gets the advantage of considering climate components and using hydrological response units.

کلیدواژه‌ها [English]

  • SWAT
  • HEC-HMS
  • Semi-distributed model
  • lumped model
  • Ab-Bakhsha Watershed

مراجع

1[ علیزاده، امین، اصول هیدرولوژی کاربردی، چاپ پنجم، انتشارات آستان قدس رضوی، 1380، 735 صفحه.
[2] جهانگیر، محمد‌حسین‌؛ صادقی، سعید‌؛ سلیمانی، حدیث. 1393. «تخمین مقدار دبی حداکثر سیلاب با استفاده از روش SCS برای مدیریت اراضی زیر‌حوضه‏های منطقه کن»، مجلۀ اکوهیدرولوژی، دورۀ 1، ش 1، صص 47-57
 [3] Abbaspour, K. C. Yang, J. Maximov, I. Siber, R. Bogner, K. Mieleitner, J. Zobrist, J. and Srinivasan, R., 2007, Modelling hydrology and water quality in the pre-alpine/alpine Thur watershed using SWAT, Journal of Hydrology, 333 2-4,. 413-430.
[4] Abbaspour, K. C., 2011, User Manual for SWAT-CUP4, SWAT Calibration and Uncertainty Analysis Programs, Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology, Eawag, Duebendorf. Switzerland, from http://www.eawag.ch.
[5] De Silva, M. Weerakoon, S. & Herath, S.,2014, Modeling of Event and Continuous Flow Hydrographs with HEC–HMS: Case Study in the Kelani River Basin, Sri Lanka. Journal of Hydrologic Engineering, 19(4), 800-806.
[6] Faramarzi, M. Abbaspour, K. C. Schulin, R. and Yang, H., 2009, Modelling blue and green water resources availability in Iran, Hydrological Processes, 23, 486–501.
[7] Fleming, M. & Neary, V., 2004, Continuous Hydrologic Modeling Study with the Hydrologic Modeling System, Journal of Hydrologic Engineering, 9(3), 175-183.
[8] Jahangeer, A. R., Raeini Sarjaz, M., & Ahmadi, M. Z. 2009. Comparison of artificial neural networks (ANN) simulation of rainfall-runoff process with HEC-HMS model in Kardeh watershed. journal of Soil and Water, 22(2), 72-84. (In Persian)
[9] Knebl, M. R, Yang, Z. L, Hutchison, K. & Maidment, D. R., 2005, Regional scale flood modeling using NEXRAD rainfall, GIS, and HEC-HMS/RAS: a case study for the San Antonio River Basin Summer 2002 storm event, Journal of Environmental Management, 75(4), 325-336.
[10] Li, K.Y. Coe, M.T. Ramankutty, N. and De Jong, R., 2007, Modeling the hydrological impact of land-change in West Africa, J. of Hydro., 337: 258-268.
[11] Lirong, S. and Jianyun, Z., 2012, Hydrological Response to Climate Change in Beijiang River Basin Based on the SWAT Model, Procedia Engineering 28 (2012) 241 – 245
[12] McColl. Chris, & Aggett. Graeme, 2007, Land-use forecasting and hydrologic model integration for improved land-use decision support, Journal of Environmental Management, 84(4), 494-512.
[13] Meselhe. E, Habib. E, Oche. O, & Gautam. S, 2009, Sensitivity of Conceptual and Physically Based Hydrologic Models to Temporal and Spatial Rainfall Sampling, Journal of Hydrologic Engineering, 14(7), 711-720.
[14] Moriasi, D. N. Arnold, J. G. Van Liew, M. W. Binger, R. L. Harmel, R. D. and Veith, T., 2007, Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations, Transactions of the American Society of Agricultural Engineers, 50 (3), 885-900.
[15] Olivera, F., 2001, Extracting Hydrologic Information from Spatial Data for HMS Modeling, Journal of Hydrologic Engineering, 6(6), 524-530.
[16] Santra, Priyabrata. & Das, Bhabani Sankar., 2013, Modeling runoff from an agricultural watershed of western catchment of Chilika lake through ArcSWAT, Journal of Hydro-environment Research, 7(4), 261-269.
[17] Sharpley, A. N. and Williams, J. R., 1990, EPIC-Erosion Productivity Impact Calculator, 1. Model documentation. U.S. Department of Agriculture, Agricultural Research Service, Tech. Bull. 1768.
[18] Wang, S. Shaozhong, K. Lu, Z. and Fusheng, L., 2008, Modelling hydrological response to different land-use andclimate change scenarios in the Zamu River basin of northwest China. J. Hydro. Proc., 22: 2502-2510.
اکوهیدرولوژی
دوره 2، شماره 4
دی 1394
صفحه 467-479

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 19 مرداد 1394
  • تاریخ بازنگری: 30 فروردین 1395
  • تاریخ پذیرش: 20 اسفند 1394

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار