الگوریتم SUFI2

دلایل متعددی برای پاسخ به این سؤال که چرا باید فرآیندهای هیدرولوژیکی را مدل سازی نمود وجود دارد. پاسخ اصلی این سؤال، محدودیت روش های اندازه گیری در هیدرولوژی می باشد. در این تحقیق از مدل SWAT که مدلی مفهومی و نیمه توزیعی در مقیاس حوزه آبخیز می باشد برای شبیه سازی هیدرولوژیک حوزه آبخیز سملقان استفاده شد. بعد از تهیه و آماده سازی داده ها طبق فرمت مورد نظر، مدل اجرا شد. پس از تحلیل حساسیت و تعیین پارامترهای مهم، واسنجی و اعتبارسنجی مدل صورت پذیرفت. به منظور کاهش عدم قطعیت، اجزای مختلف بیلان آب در واسنجی در نظر گرفته شد و از داده های مشاهداتی چندین ایستگاه اندازه گیری به طور هم زمان استفاده شد. در ادامه به منظور واسنجی و اعتبارسنجی مدل از الگوریتم SUFI 2 استفاده شد. فرآیند واسنجی برای بازه زمانی 2007 تا 2013و فرآیند اعتبارسنجی در بازه زمانی 2014 تا 2017 انجام شد. برای ارزیابی نتایج شبیه-سازی از شاخص های R2 (ضریب تبیین )، bR2 (ضریب همبستگی وزنی)، NS (نش- ساتکلیف) استفاده گردید. در مرحله واسنجی ضرایب R2،bR2 و NS به ترتیب برابر 74/0، 71/0و 68/0 و در مرحله اعتبارسنجی برابر 69/0، 62/0 و 59/0 حاصل گردید. شاخص ها و نمودارهای بدست آمده در مرحله واسنجی و اعتبار سنجی مدل برای شبیه سازی دبی رواناب ماهانه، نشان می دهد که مدل در مرحله واسنجی موفق تر عمل کرده است. همچنین مدل توانسته است زمان وقوع دبی اوج را به خوبی تعیین نماید. این تحقیق اطلاعات مفیدی را در مورد بیلان آبی حوضه رودخانه سملقان فراهم نموده و به برنامه ریزی دقیق تر منابع آب در این حوضه کمک می کند.

در این پژوهش مؤلفه های بیلان آب حوضه آبریز ارس برای دوره 28 ساله (1987-2014) در مدل SWAT شبیه سازی گردید. بدین منظور کارایی و قابلیت مدل SWAT توسط SWAT CUP با استفاده از الگوریتم SUFI2 و بر اساس داده دبی مشاهداتی در ایستگاه هیدرومتری منتخب حوضه ارس (بدوی) با 70 درصد از داده ها (1987-2006) واسنجی و با 30 درصد بقیه (2007-2014) اعتبارسنجی شد. بر مبنای داده های رستری ورودی به مدل، این حوضه به 68 زیرحوضه با 1264 واحد پاسخ هیدرولوژیکی تقسیم و محاسبات در سطح آن ها انجام شد. با استفاده از 14 پارامتر مهم که بر اساس مقایسه نتایج تحلیل حساسیت از بین چندین پارامتر انتخاب شده بودند، کالیبره کردن مدل SWAT انجام شد. در مرحله تحلیل حساسیت مدل، پارامترهای مربوط به دمای ماهانه و دمای هوا و فاکتور تبخیر از خاک از فایل های .bsn و .wgn و .hru به عنوان مؤثرترین پارامترها در شبیه سازی دبی جریان ایستگاه هیدرومتری منتخب حوضه ارس شناسایی شدند. با اجرای 300 باره کالیبراسیون، در نهایت بهترین دور شبیه سازی بر اساس معیار هدف شناسایی شده و داده های خروجی مورد ارزیابی قرار گرفت. کارایی و دقت مدل در دوره واسنجی (1987-2006) بر اساس معیارهای ارزیابی NS، P-Factor، R-Factor و R2 به ترتیب 64/0، 71/0، 27/0 و 79/0 محاسبه گردید که نشان دهنده رضایت بخش بودن کارایی مدل در شبیه سازی بیلان آب حوضه ارس است. مقدار این معیارها در دوره اعتبارسنجی به ترتیب 7/0، 78/0، 3/ و 68/0 محاسبه شد.