مدیریت جامع حوزه های آبخیز

مدیریت جامع حوزه های آبخیز

ارزیابی کارایی مدل‌های بارش-رواناب MISDc و GR4J در شبیه‌سازی دبی روزانه حوزه آبخیز چم انجیر خرم‌آباد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه آموزشی مهندسی طبیعت، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران
2 گروه زمین شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خرم آباد، خرم آباد، ایران
3 دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، مازندران، ایران
چکیده
نمایش پدیده­های طبیعی از طریق مدل­های هیدرولوژی جهت برنامه­ریزی و مدیریت در منابع آب بسیار مهم است، چراکه این مدل­ها امکان بررسی فرآیندهای طبیعی و ارزیابی مدل‌سازی در طرح­های مختلف را فراهم نموده و در تصمیم­گیری­های مدیریتی اهمیت فراوان دارند. مدل­های هیدرولوژی نمایش ساده‌شده‌ای از سیستم واقعی هیدرولوژی هستند که به مطالعه درباره­ی کارکرد حوضه در واکنش به ورودی‌های گوناگون و فهم بهتر از فرآیندهای هیدرولوژی کمک می­کنند. با توجه به تنوع مدل­های هیدرولوژی انتخاب هر مدل برای هر کار دشوار است و نیاز به ارزیابی مقایسه­ای بین مدل­ها برای مشخص کردن قابلیت و توانایی هر مدل در منطقه مطالعاتی است. در این تحقیق از دو مدل هیدرولوژیکی MISDc و GR4J برای شبیه­سازی جریان حوزه آبخیز چم انجیر استفاده شده است. دوره مشترک شبیه­سازی این دو مدل از یک بازه 13 ساله (2020-2008) انتخاب شده است. در ادامه، دقت نتایج حاصله از مدل­ها در مراحل واسنجی (2008-2016) و اعتبارسنجی (2017-2020) با استفاده از معیار­های نش- ساتکلیف و ضریب تعیین مورد ارزیابی قرار گرفت. مقادیر به‌دست‌آمده نش- ساتکلیف و ضریب تعیین برای مدل MISDc به ترتیب 699/0 و 717/0 و برای مدل GR4J به ترتیب 54/0 و 597/0 برای دوره واسنجی و برای مدل MISDc به ترتیب 794/0 و 851/0 و برای مدل GR4J به ترتیب 70/0 و 715/0 و برای دوره اعتبارسنجی که بیانگر عملکرد بهتر مدل MISDc در مقایسه با عملکرد مدل GR4j در شبیه­سازی جریان روزانه در حوزه آبخیز چم انجیر خرم‌آباد است. ارزیابی نشان می‌دهد که مدل MISDc توانایی قابل قبولی در شبیه‌سازی جریان روزانه حوزه چم انجیر دارد که می‌توان از مدل در مطالعات منابع آب منطقه استفاده کرد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Aghakouchak, A., Nakhjiri, N. & HBIB, E. (2013). An educational model for ensemble streamflow simulation and uncertainty analysis. hydrology and Earth system sciences.17(2), 445-452.
Amiri, A.­ ­Zeinivand, H., Tahmasebipour, N.­ & ­Haghizadeh, ­A. (2019). Investigation of MISDc­ model performance to simulate runoff in Kashkan Afrine basin in Lorestan province. Journal of Rainwater Catchment Systems. 6(4), 53-62. (In Persian)
Amiri, A. ­­&­­ Salimi, H. (­­2021). Comparison of the Performance of MISDc and HBV Hydrological­ Models ­in Runoff Simulation of Kakareza Basin in Lorestan Province. Journal of Water and Sustainable Development. 7(4), 51-60. https:// doi.org/10.22067/jwsd.v7i4.87036. (In Persian)
Amiri, A., Gheysouri, M. & Saberi, A. (2023). Runoff Modeling Using HBV Model and Random Forest Algorithm (Study Area: Chamanjir Watershed, Lorestan­ Province). Iran's­ water resources research. 18(2), 111-121. (In Persian)
Alessio, C., Daniele, M., Christian, M., Stefania, C. & Brocca, L. (2019). Combining a rainfall–runoff model and a regionalization approach for flood and water resource assessment in the western­­PoValleyItaly. Hydrological Sciences Journal. ­65(3), 348-370. https://doi.org/10.1080/02626667.2019.1690656
Brocca, L., Camici, S. Tarpanelli, A., Melone, F. & Moramarco, T. (2011). Analysis of climate change effects on floods frequency through a­continuous­hydrological modelling. In: Climate Change and its Effects on Water Resources. Springer, Dordrecht, the Netherlands. pp. 97–104.https://doi.org/10.1007/978-94-007-1143-3_11
Brocca, L., Melone, F., Moramarco, T., Penna, D., Borga, M., Matgen, P. Gumuzzio, A., Martinez-Fernández, J. & Wagner, W. (2013). Detecting threshold hydrological response through satellite soil moisture data. Die Bodenkultur Journal of Land Management Food and Environment. 64 (3–4), 7–12.
Brocca, ­L., ­Melone, F. & Moramarco, T. (2007). On the estimation of antecedent wetness conditions in rainfall-runoff­ modelling. ­ Hydrological ­Processes. 22(5), 629–642. https://doi.org/10.1002/hyp.6629
Brocca, L., Melone, F., Moramarco. T. & Singh. VP. (2009). Assimilation of observed soil moisture data in storm rainfall-runoff data. Journal of Hydrologic Engineering ASCE 14(2), 153–165.
Camici, S., Ciabatta, L., Massari, C. & Brocca, L. (2018). How reliable are satellite precipitation estimates for driving hydrological models: a verification study over the mediterranean area. Journal of Hydrology­. 563, 950-961. doi: https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2018.06.067
Cantoni, E., Tramblay, Y., Grimaldi, S., Salamon, P., Dakhlaoui, H., Dezetter, A. & Thiemig, V. (2022). Hydrological performance of the ERA5 reanalysis for flood modeling in Tunisia with the LISFLOOD and GR4J models.­ Journal of Hydrology: Regional ­Studies. 42. https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2022.101169
Ding, Z. Lü. H., Ahmed, N., Zhu, Y., Gou, Q., Wang, X., Liu, E., Xu, H., Pan, Y. & Sun, M. (2022). Soil Moisture Data Assimilation in MISDc for Improved Hydrological Simulation in Upper Huai River Basin, China. Water. 14(21), 34-76. https://doi.org/10.3390/w14213476
Doorenbos, J. & Pruitt, W. O. (1997). Background and development of methods to predict reference crop evapotranspiration (ETo). Appendix II in FAO-ID-24, 108-119.
Famiglietti, J. S. & Wood, E. F. (1994). Multiscale modeling of spatially variable water and energy balance processes. Water Resour Research. 30(11),­ 3061–3078. https://doi.org/10.1029/94WR01498
Harlan. D., Wangsadipura, M. & Munajat, CM. (2010). Rainfall-runoff modeling of Citarum Hulu River Basin by using GR4J. in proc. World Congress on Engineering. pp. 1607–1611.
Hughes, J.D., Silberstein, R.P. & Grigg, A.H. (2013). Extending rainfall-runoff models for use in environments with long-term catchment storage and forest cover changes. In MODSIM2013, 20th International Congress on Modelling and Simulation, Adelaide December 2013, Australia. 2471-2477.
Lorrai, M. & Sechi, H.M. (1995). Neural Nets for Modeling Rainfall- Runoff Transformation. Water Resources Management. 9(4), 299-313.
Lupakov, S.Y., Bugaets, A.N., Gonchukov, L.V., Motovilov, Yu. G., Sokolov, O. V. & Bugaets, N. D. (2023). Using the GR4J Conceptual Model for Runoff Simulation in the Ussuri River Basin. Russian Meteorology and Hydrology. 48(2), 128–137. https://doi.org/10.3103/S106837392302005X
Mostafazadeh, R. & Asgari, E. (2021). Performance assessment of GR4J rainfall-runoff model in daily flow simulation of Nirchai Watershed, Ardabil province. Scientific Research Journal of Irrigation and Water Engineering of Iran. 11(3), 79-95. 10.22125/iwe.2021.128114. ­(InPersian)
 Melone, F., Neri, N., Morbidelli, R. & Saltalippi, C. (2001). A conceptual model for flood prediction in basins of moderate size. Applied simulation and modelling, M. H. Hamza, ed., IASTED Acta Press. Anaheim. Calif. 461–466.
Mengistu, KT. (2009). Watershed hydrological response to change in land use and land cover and management practices at hare watershed. Ethiopia.
Perrin, Ch., Michel, C. & Andreassian, V. (2001). Does a large number of parameters enhance model performance? Comparative assessment of common catchment model structures on 429 catchments. Journal of Hydrology. 242(3-4), 275-301.
Schaefli, B. & Gupta, H.V. (2007). Do Nash values have value? Hydrological Processes. 21(15), 2075-­2080. https://doi.org/10.1002/hyp.6825.
Schreider, S.Y., smith, D.I. & Jokeman, A.J. (2000). climate change impacts on urban flooding. Climate change. 47(1-2), 91-115.
Smith, D.R., King, KW., Johnson, L., Francesconi, W., Richards, P., Baker, D. & Sharpley, A.N. (2015). Surface runoff and tile drainage transport of phosphorus in the midwestern united States. Journal of Environmental Quality. 44(2), 495-502.
Zandi Daregharibi, F., Khorsandi, Z., Mozayan, M. & Arman, N. (2017). Comparing the Performance of Two Hydrological Models, IHACRES and GR2M for Simulating Monthly Flow of Dareh-Takht Basin. Irrigation Sciences and Engineering. 40(2), 147-158. (In Persian)

  • تاریخ دریافت 19 مرداد 1402
  • تاریخ بازنگری 06 شهریور 1402
  • تاریخ پذیرش 16 مهر 1402