هدف پژوهش حاضر، شبیه سازی رواناب سطحی رودخانه قره چای بود که با استفاده از مدل هیدرولوژیکی SWAT اقدام به مدلسازی شد. در این راستا ابتدا با استفاده از نرم افزار GIS نسخه 10. 4، DEM و آبراهه ها و مشخصات شبکه رودخانه ای حوزه استخراج گشت. آمار مورد استفاده از ایستگاه های پل دوآب خنداب، جوشیروان، و ساروق، مربوط به سال 2003 تا 2016 حوضه قره چای در نظر گرفته شد. برای محاسبه روش تلفات حوضه از روش شماره منحنی خاک (CN) استفاده شد. واسنجی و اعتبارسنجی مدل با نرم افزار SWAT-Cup با الگوریتم SUFI-2 انجام گرفت. برای ارزیابی توانایی مدل در شبیه سازی دبی رواناب از شاخص های با شاخص های نش ساتکلیف، R2، p-factor و r-factor استفاده شد. از آمار 8 ساله اندازه گیری شده (2004-2011)، بارندگی، دما و دبی روزانه برای واسنجی مدل استفاده شد. و اعتبارسنجی مدل با باقی مانده داده ها (2012-2016) انجام شد. نتیجه اعتبارسنجی مدل با شاخص های نش ساتکلیف، R2، p-factor و r-factor برای ایستگاه خنداب به ترتیب عبارت بود از 0. 65، 0. 66، 0. 35، 0. 07؛ و برای ایستگاه پل دوآب نیز نتایج شاخص ها به ترتیب: 0. 57، 0. 72، 0. 07، 0. 05 بود. ارزیابی مدل توانایی مدل SWAT را در شبیه سازی رواناب سطحی رودخانه قره چای تایید می کند. در نهایت مقایسه ظاهری هیدروگراف های شبیه سازی و مشاهداتی ماهانه نشان داد که مدل، زمان وقوع مقادیر دبی اوج و دبی های پایه را به خوبی مدل سازی نموده است اما مقادیر دبی اوج را بیشتر از مقادیر واقعی برآورد نموده است.

رواناب ناشی از ریزش نزولات جوی در اقلیم های نیمه خشک سیلاب های خطرناکی ایجاد می نماید. امروزه از روش های متعددی برای پیش بینی جریان آب ناشی از سیل برای مدیریت بحران استفاده می شود. جامع ترین مدل پیوسته و نیمه توزیعی در سطح حوزه آبخیز استفاده از مدل ارزیابی خاک و آب (SWAT) می¬باشد. این مدل توانایی شبیه سازی فرآیندهای هیدرولوژیکی در مقیاسهای زمانی مختلف روزانه، ماهانه و سالانه با استفاده از طیف وسیعی از اطلاعات فیزیکی حوضه ها (خاک، کاربری اراضی و شیب) و هم چنین اطلاعات هواشناسی (بارندگی، درجه حرارت، باد، رطوبت نسبی و تابش خورشیدی) با قابلیت اتصال به سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) را دارد. در این پژوهش با استفاده از مدل هیدرولوژیکی SWAT اقدام به شبیه سازی رواناب در مقیاس زمانی ماهانه در حوضه حبله رود استان سمنان با مساحت 3200 کیلومتر مربع شد. برای شبیه سازی رواناب پس از بازدید میدانی و تهیه اطلاعات پایه اقدام به شبیه سازی رواناب با استفاده از مدل SWAT برای یک دوره سی ساله (2011-1981) شد. سپس در محیط SWAT-Cup اقدام به واسنجی مدل برای یک دوره هفت ساله و صحت سنجی چهار ساله (2011-1998) شد. برای ارزیابی مدل نیز از معیارهای آماری ضریب تعیین، ضریب کارایی ناش ساتکلیف استفاده شد. شاخص ناش ساتکلیف برای تخمین دبی رواناب در مرحله واسنجی 74/0 و صحت سنجی 63/0 بوده که نشان از دقّت قابل پذیرش مدل بین داده های شبیه سازی و مشاهداتی است. رتبه بندی پارامترهای حساس از بین 32 پارامتر با انجام تحلیل حساسیت در محیط برنامه SWAT-Cup با روش T-Stat وP-Value مشخص شد. نتایج نشان داد که پارامترهایSFTMP،SMTMP، GW_DELAY، ESCO بیشترین حساسیت را در سطح حوضه حبله رود دارند.

در دهه های اخیر در برخی مناطق جهان، میزان رواناب به طور معنی داری کاهش یافته است. فعالیت های بشری و تغییرات آب و هوایی دو عامل اصلی در تغییر میزان رواناب می باشند. بر این اساس تجزیه و تحلیل عوامل موثر و کمی نمودن تاثیرات آن ها بر میزان رواناب دارای اهمیت زیادی است. در تحقیق حاضر، از روش من-کندال بر ای بررسی روند تغییرات سری زمانی رواناب رودخانه قزل اوزن در ایستگاه یساول استفاده گردید. با استفاده از روش پتیت زمان وقوع نقطه تغییر در سری زمانی سالانه رواناب مشخص گردید. نتایج حاصل نشان داد که سری زمانی رواناب در حوضه بالادست ایستگاه هیدرومتری یساول دارای روند کاهشی بوده و نقطه تغییر سری زمانی رواناب سال 1998 می باشد. بر این اساس، سری زمانی رواناب به بازه زمانی پایه و بازه زمانی ارزیابی تقسیم گردید. پس از ورود اطلاعات مربوط به حوضه در مدل SWAT، نسبت به اجرای مدل بین سال های 1987 تا 2010 اقدام گردید. از سالهای 1987 تا 1993 مربوط به قبل از نقطه تغییر می باشد. بر این اساس از سال آماری 1987 به عنوان Warmup و از 1988 تا 1991 برای واسنجی و از آمار 1992 و 1993 جهت تایید مدل استفاده گردید. جهت واسنجی مدل از الگوریتم SUFI-2 در بسته نرم افزاری SWATCUP استفاده گردید. از آنجاییکه تعداد این پارامترها زیاد می باشد قبل از واسنجی، تحلیل حساسیت مدل نسبت پارامترها بررسی گردید و پارامترهای حساس مشخص گردید. بررسی نتایج واسنجی و صحت سنجی مدل در دوره زمانی پایه نشان داد که مدل SWAT عملکرد خوبی در شبیه سازی جریان رودخانه در ایستگاه هیدرومتری یساول دارد. همچنین نتایج مطالعه نشان داد نقش تغییرات عوامل اقلیمی (76%) در تغییرات رواناب رودخانه در دوره ارزیابی، به مراتب بیشتر از نقش فعالیت های انسانی (24%) است. به طور کلی، تحقیق حاضر ضرورت اتخاذ اقدامات لازم جهت انطباق با تغییرات آب و هوایی و ایجاد دستورالعمل هایی برای فعالیت های انسانی برای دسترسی پایدار به منابع آب بیان می کند.