حیات استان اصفهان وابسته به زاینده رود می باشد. بنابراین حفظ کیفیت و کمیت آب این رودخانه دارای اهمیت فراوان است. در این راستا، اولین قدم برای اتخاذ شیوه های صحیح و پایدار مدیریت منابع آب زاینده رود، کسب آگاهی مستمر از وضعیت کمی و کیفی آب، تغییرات زمانی و مکانی آن و بالاخره مشخص نمودن منابع اصلی و انواع آلوده کننده های آب رودخانه می باشد. یکی از مدل هایی که به این منظور در سطح بین المللی مورد استفاده گسترده قرار دارد، مدل SWAT می باشد. اولین گام در استفاده از این مدل ها، اثبات توانایی آن ها در شبیه سازی چرخه آبی حوضه است. هدف اصلی از انجام پژوهش حاضر، ارزیابی عملکرد مدل SWAT در رابطه با شبیه سازی دبی جریان رودخانه زاینده رود می باشد. در مرحله اول، مدل با استفاده از اندازه گیری های شدت جریان در 4 ایستگاه قلعه شاهرخ، سد زاینده رود، پل کله و ورزنه واسنجی گردید که با توجه به پارامترهای ضریب راندمان (COE) بین 60.2-80.1 درصد، راندمان NS بین 59.4-79 درصد و ضریب همبستگی (R2) بین 72.6-82 درصد و با توجه به نتایج بررسی های گذشته و کیفیت داده های استفاده شده در این پژوهش، قابل قبول ارزیابی گردید. در مرحله اعتبارسنجی، مقادیر ضریب راندمان، راندمان NS و ضریب همبستگی به ترتیب در حدود 60.4، 60.1-69-1 و 64.7-70.8 درصد برای ایستگاه های مختلف برآورد شدند. بهترین نتایج در ایستگاه پل کله و ضعیف ترین نتایج در ایستگاه قلعه شاهرخ به دست آمد. نتایج کلی واسنجی نشان می دهد که مدل SWAT می تواند ابزار مناسبی در رابطه با شبیه سازی شدت جریان رودخانه باشد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

هدف این مطالعه، بررسی قابلیت شبیه سازی هیدرولوژیک محدوده ازنا-الیگودرز است که در بالادست حوضه کارون بزرگ و شرق استان لرستان واقع است. برای انجام این پژوهش از اطلاعات روزانه هواشناسی مربوط به ایستگاه سینوپتیک الیگودرز و بارش ایستگاه های باران سنج کمندان و دره تخت در بازه 2023-1991، دبی مشاهداتی مربوط به ایستگاه هیدرومتری ماربره در بازه 1991-2021 و نقشه خاک، کاربری اراضی و ارتفاعی حوضه ازنا-الیگودرز استفاده شد. دوره 1991 و 1992 به منظور وارم آپ مدل، واسنجی از سال 1993 تا 2016 و دوره صحت سنجی از 2017 تا 2021 در نظر گرفته شد. بر اساس شبیه سازی انجام شده در این منطقه، مدل دارای ضعف در شبیه سازی بود. بعد از شبیه سازی اولیه اقدام به واسنجی مدل شد. پس از تحلیل حساسیت پارامترهای مختلف، 22 پارامتر مؤثر انتخاب و مدل واسنجی شد. نتایج ارزیابی نشان داد برای مراحل واسنجی و صحت سنجی، مقدار NSE به ترتیب برابر 0/60 و 0/56 و مقدار ضریب R2 به ترتیب برابر 0/61 و 0/78 به دست آمد. بر اساس ضرایب به دست آمده در هر دو مرحله واسنجی و صحت سنجی مشخص شد که مدل به طور کلی دارای دقت رضایت بخش در شبیه سازی هیدرولوژیک محدوده ازنا-الیگودرز بود.

کارایی مدل های هیدرولوژیک در شبیه سازی مقدار رواناب در حوضه هایی با مساحت های مختلف متفاوت است. در این تحقیق، کارایی مدل SWAT در شبیه سازی مقدار رواناب حوضه آبخیز هراز، در زیرحوضه هایی با مساحت های مختلف ارزیابی شده است. برای این منظور، با استفاده از روش SUFI2 تحلیل حساسیت برای پارامترهای موثر در شبیه سازی مقدار رواناب منطقه انجام شد. پارامتر CN به منزله حساس ترین پارامتر انتخاب شد. مدل SWAT در ایستگاه های بررسی شده، زمان وقوع دبی اوج و مقدار دبی اوج را با کارایی بالا شبیه سازی کرد. ارزیابی نتایج شبیه سازی مدل برای دوره واسنجی با استفاده از نمایه های آماری R2و NS نشان داد که ایستگاه کره سنگ به ترتیب با ضرایب 0.80 و 0.77 در مقایسه با سایر ایستگاه ها بیشترین دقت و ایستگاه پنجاب به ترتیب با ضرایب 0.68 و 0.55 کمترین دقت را دارد که بیانگر افزایش دقت مدل در حوضه هایی با وسعت های بزرگ است.

زمینه و هدف: اطلاعات دقیق در مورد رواناب آینده در یک حوضه، تصمیمات مربوط به مدیریت و منابع آب تسهیل می کند و به حفظ منابع طبیعی برای توسعه پایدار کمک می کند. دو عامل هزینه و زمان دقیق مستقیما با تخمین دقیق رواناب ارتباط دارند. استفاده از مدل های کامپیوتری برای شبیه سازی پدیده های طبیعی نظیر چرخه هیدرولوژی یکی از روش های کاهش هزینه و افزایش دقت می باشد که بسیار مورد توجه بوده است. روش بررسی: در این تحقیق برای بررسی دقت روش های متفاوت واسنجی و اعتبارسنجی در شبیه سازی هیدرولوژیکی حوضه آبریز قره سو، از مدل هیدرولوژیکی SWAT استفاده شد که در آن مقایسه بین روش های GLUE و PSO با روش SUFI-2 برای کالیبراسیون مدل مورد بررسی قرار گرفت. برای شبیه سازی، در یک وضعیت یکسان، 13 پارامتر حساس در همه روش ها انتخاب شدند. لازم به ذکر است که داده های مورد نیاز برای این تحقیق از داده های جهانی (وبسایت مدل SWAT) و ملی (شرکت مدیریت منابع آب) جمع آوری شدند. یافته ها: هر سه روش GLUE و PSO با روش SUFI-2 قادر به شبیه سازی رواناب با R2 و NSE قابل قبول بودند (بالای 7/0) و تجزیه و تحلیل حساسیت نشان داد که Sol_K، CH_N2 و CN2 حساسیت بیشتری نسبت به سایر پارامترها دارند. بحث و نتیجه گیری: اگرچه الگوریتم های SUFI-2، PSO و GLUE می توانند اختلاف بین داده های مشاهده ای و شبیه سازی شده را کاهش دهند، اما عملکرد الگوریتم SUFI-2 در شبیه سازی رواناب دقیق تر از الگوریتم های دیگر است. بنابراین پیشنهاد می شود که از این الگوریتم برای پیش بینی رواناب استفاده گردد.

مقدمه مدلSWAT، یک ابزار مناسب برای شبیه سازی فرایندهای هیدرولوژیکی است. این مدل به ورودی های زیادی نیاز دارند که غالبا به صورت مستقیم قابل اندازه گیری نیستند و یکی از اصلی ترین منابع عدم قطعیت در این مدل ها محسوب می شود. فرایند واسنجی می تواند با تعدیل و تطبیق این ورودی ها موجب کاهش عدم قطعیت در نتایج مدل شود. پژوهش ها نشان دادند که واسنجی یک مدل هیدرولوژیکی با استفاده از الگوریتم های متداول واسنجی خودکار رزومه، دقت مناسبی در پیش بینی متغیرهای هیدرولوژیکی در دوره اعتبار سنجی به وجود نخواهد آورد. لذا، به منظور واسنجی مدل SWAT از الگوریتم PSO استفاده شد. از آنجا که هیچ قانون ریاضی و منطقی برای تعیین بهترین ترکیب پارامترهای الگوریتم PSO وجود ندارد و این ترکیب ها به اساس آزمون و خطا و از میان ترکیب های بسیار متنوع انتخاب می شوند، لذا، روش های مبتنی بر آزمون و خطا بسیار وقت گیر و گاهی غیر ممکن است. در این پژوهش، از روش تاگوچی برای تعیین بهترین ترکیب حاصل از پارامترهای الگوریتم PSO مورد استفاده قرار گرفت. مواد و روش ها در این پژوهش، قابلیت استفاده از مدل SWAT برای شبیه سازی رواناب ماهانه در حوزه آبخیز جوانمردی، از زیرحوضه های اصلی حوزه آبخیز لردگان با مساحت 380 کیلومتر مربع بررسی شد. در این پژوهش، پارامترهای الگوریتم PSO شامل تعداد شبیه سازی (A)، تعداد تکرار (B)، وزن محاسبه سرعت (C) و پارامتر حرکت (D)، در چهار سطح تعریف شدند. سپس این پارامترها، مطابق آزمایش های موجود در آرایه متعامد L16 (با استفاده از روش طراحی آزمایش های تاگوچی)، طراحی و اجرا شدند. مقیاس عملکردی مورد استفاده برای ارزیابی الگوریتم ها، RPD (درصد انحراف نسبی) انتخاب شد. با توجه به ماهیت متغیر پاسخ در این پژوهش، برای تحلیل نتایج آزمایش تاگوچی از شاخص S/N "هر چه کمتر، بهتر" استفاده شد. مرحله انتخاب آرایه ها و محاسبات در نرم افزار Minitab 16 انجام گرفت. نتایج و بحث در مرحله تحلیل حساسیت که پیش از واسنجی مدل انجام شد، از میان 28 پارامتر مورد بررسی در این پژوهش، مدل نسبت به تغییرات 22 پارامتر حساسیت نشان داده و به عنوان متغیرهای اثرگذار بر شبیه سازی رواناب در حوزه آبخیز جوانمردی مشخص شدند. نتایج نشان داد که پارامتر عدد منحنی راواناب (CN)، مهمترین عامل و پارامترهای جرم مخصوص ظاهری خاک در حالت مرطوب (SOL_BD) و متوسط آب قابل استفاده به وسیله گیاه (SOL_AWC) به ترتیب در زمره مهمترین عوامل کنترل کننده دبی جریان در حوضه مطالعاتی هستند. بر اساس نتایج شبیه سازی شده به وسیله الگوریتم PSO مشخص شد که مدل SWAT دقت قابل قبولی برای برآورد رواناب ماهانه در منطقه مورد مطالعه دارد. به طوری که در مرحله واسنجی شاخص های r-factor و p-factor به ترتیب 1.23 و 0.88 و ضرایب تبیین و نش- ساتکلیف نیز به ترتیب برابر 0.77 و 0.75 بودند. در مرحله اعتبارسنجی نیز شاخص های r-factor و p-factor به ترتیب 1.31 و 0.84 و ضرایب تبیین و نش- ساتکلیف نیز به ترتیب برابر 0.72 و 0.73 بودند. در این پژوهش، بهترین ترکیب حاصل از کاربرد روش تاگوچی برای پارامتر های تعداد شبیه سازی، تعداد تکرار، وزن محاسبه سرعت و پارامترهای مناسب در الگوریتم PSO به ترتیب 40، 100، 0.2 و 0.15 (A4B4C4D3) تعیین شد. نتیجه گیری نتایج گویای این است که مدل SWAT، دقت قابل قبولی برای برآورد رواناب ماهانه در حوزه آبخیز جوانمردی داشته، روش PSO الگوریتم موثری در واسنجی و تعیین عدم قطعیت مدل در این حوضه بوده است. همچنین، استفاده از روش طراحی آزمایش ها تاگوچی، راهی مناسب برای تعیین بهترین ترکیب پارامترهای الگوریتم PSO برای محققانی است که از این روش برای بهینه سازی مدل SWAT استفاده می کنند.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

زمینه و هدف: مدل سازی هیدرولوژیکی حوضه های آبخیز نقش مهی در مطالعه، توسعه و مدیریت منابع آب دارد. با توجه به اهمیت حوضه آبخیز طالقان به عنوان تامین کننده بخش مهمی از منابع آب استان های البرز و تهران، در این پژوهش، شبیه-سازی هیدرولوژیک آب های سطحی در این حوضه مورد مطالعه قرار گرفته است. روش بررسی: شبیه سازی هیدرولوژیکی با به کارگیری مدل نیمه توزیعی فیزیکی SWAT (Soil and Water Assessment Tool) انجام گرفت. هم چنین واسنجی و آنالیز حساسیت مدل با استفاده از الگوریتم SUFI-2 صورت پذیرفت. کارایی مدل با استفاده از شاخص های آماری نش-ساتکلیف (NS) و ضریب تعیین (R2) مورد ارزیابی قرار گرفت. یافته ها: آنالیز حساسیت نشان داد که مدل نسبت به پارامترهای شماره منحنی (CN)، ضریب تبخیرخاک و ظرفیت آب قابل دسترس خاک دارای بیش ترین حساسیت می باشد. ضرایب NS و R2 در ایستگاه گلینک (خروجی حوضه) پس از کالیبراسیون به ترتیب برابر 84/0 و 87/0 و در صحت سنجی برابر 79/0 و 84/0 برآورد گردید. بحث و نتیجه گیری: نتایج نشان دهنده دقت مناسب شبیه سازی حوضه آبخیز مورد مطالعه دارد. هم چنین نشان داده شد که مدل قابلیت بالایی برای پیش بینی میزان رواناب ماهانه حوضه طالقان دارد. به کارگیری این مدل به دلیل کاهش هزینة عملیات میدانی به منظور اندازه گیری مولفه های مورد نیاز و به ویژه به دلیل کاهش زمان مورد نیاز برای تحلیل مسایل، جهت ارتقای سطح مدیریت منابع آب و حفظ محیط زیست کارآمد می باشد.

رودخانه گاماسیاب یکی از پنج شاخه اصلی رودخانه کرخه است و نقش اساسی در حفظ حیات و زیست بوم منطقه دارد. برای اتخاذ شیوه های صحیح و پایدار مدیریت منابع آب رودخانه گاماسیاب، کسب آگاهی مستمر از وضعیت کمی و کیفی آب و نیز تغییرات آن ضروری است. امروزه استفاده از مدل های هیدرولوژیکی به منظور شبیه سازی فرآیندهای کمی و کیفی مرتبط با چرخه آب متداول است. برای استفاده از این مدل ها، اثبات توانایی آن ها در شبیه سازی چرخه آبی حوضه لازم است. یکی از مدل هایی که در این راستا در سطح بین المللی مورد استفاده گسترده قرار می گیرد مدل SWATمی باشد. این پژوهش به ارزیابی عملکرد مدل SWATدر شبیه سازی دبی جریان رودخانه گاماسیاب پرداخت. اجرای این مدل نیاز به نقشه رقومی ارتفاع (DEM)، نقشه خاک، نقشه کاربری اراضی و طبقه بندی شیب دارد. در ابتدا دبی جریان با گام زمانی روزانه در ایستگاه هیدرومتری پلچهر با استفاده از داده های بارش دو ایستگاه سینوپتیک و سه ایستگاه هواشناسی و دمای حداقل و حداکثر روزانه ی دو ایستگاه سینوپتیک کرمانشاه و همدان برای دوره 1977-1995 میلادی واسنجی و سپس برای دوره 1996-2005 میلادی اعتبار-سنجی شد. ضرایب آماری شامل ضریب نش-ساتکلیف، R2، P-factor و R-factor برای دوره واسنجی به ترتیب برابر با 71/0، 73/0، 79/0، 36/1 و برای دوره اعتبارسنجی به ترتیب برابر با 57/0، 61/0، 71/0 و 34/1 بدست آمد. این نتایج حاکی از توانایی مدل SWAT در شبیه-سازی جریان رودخانه گاماسیاب دارد و پژوهشگران می توانند از این مدل برای اعمال سناریوهای مدیریتی در زمان کوتاه و هزینه کم جهت تصمیم گیری بهتر استفاده نمایند.