برآورد حجم رواناب و رسوب در زیر حوضه سد گراتی با استفاده از مدل SWAT

Abstract

سابقه و هدف: از مسائل مطرح در مدیریت آب در حوضه‌های آبریز، برآورد میزان تولید رسوب هر یک از زیرحوضه‌ها است. تعیین حجم ماهانه و سالانة جریان و رسوب رودخانه‌های بالادست سد‌های مخزنی، در مراحل طراحی و بهره‌برداری این مخازن، اهمیت قابل توجهی دارند. پیشرفت تکنولوژی نرم افزارهای رایانه ای و شناخت فرآیندهای فرسایش و رسوب و تشخیص نسبی عوامل موثر بر آن، امکان استفاده از انواع مدل‌های ریاضی را فراهم نموده است. از آنجا که نتایج حاصل از بعضی از مدل ها با مقادیر واقعی تطبیق داشته، از اینرو استفاده از مدل‌های فرسایش و رسوب در مطالعات حوزه آبخیز افزایش یافته است. به منظور برآورد حجم ماهانه و سالانة جریان و رسوب در زیرحوضه سد گراتی، مدل SWAT بکار گرفته شد. مدل SWAT یک مدل جامع و کامل در مقیاس حوضه‌ای می‌باشد که برای پیش‌بینی تأثیر روش‌های مدیریتی متفاوت بر جریان، رسوب، عناصر غذایی و بیلان مواد شیمیایی در حوضه‌هایی با خاک، کاربری اراضی و شرایط مدیریتی متفاوت برای دوره‌های زمانی طولانی ارائه شده‌است. مواد و روش: جهت مدلسازی حوضه مطالعاتی از داده های و نقشه های مختلفی استفاده می گردد اطلاعات و داده‌های ورودی مدل شامل نقشه مدل رقومی ارتفاع (DEM)، نقشه کاربری اراضی، نقشه خاک و داده‌های هواشناسی شامل بارندگی، حداقل و حداکثر درجه حرارت روزانه ، سرعت باد و رطوبت هوا می‌باشد. جهت واسنجی و صحت سنجی مدل از نرم افزار SWAT-CUP استفاده شد که دارای روش‌های متنوعی از جمله الگوریتم SUFI2 برای واسنجی پارامترها می‌باشد. در تحقیق حاضر با استفاده از آمار مشاهده شده ماهانه دبی و رسوب در حوضه مورد مطالعه و با استفاده از پارامترهای فیزیکی، ارقام برآورد شده توسط مدل SWAT کالیبره گردید، سپس اقدام به ارزیابی مدل SWAT شد. برای واسنجی مدل دربرآورد رواناب آمار سال‌های 2001-1986 (16 سال) از ایستگاه بیدواز اسفراین و سال‌های 2009-2004 (6 سال) از ایستگاه قلعه سفید و برای مرحلة صحت‌سنجی از آمار سال‌های 2005-2002 (4 سال) در ایستگاه بیدواز اسفراین و سال‌های 2011-2010 (2 سال) در ایستگاه قلعه سفید استفاده شده است. همچنین داده‌های بار رسوب در سال‌های 2011-2009 (3 سال) در ایستگاه قلعه سفید اندازه‌گیری شده‌اند. بار رسوبی اندازه‌گیری شده حداقل در یک روز از هر ماه سال اندازه‌گیری شده است. به عبارتی برای هر ماه از سال حداقل یک داده اندازه‌گیری رسوب اندازه‌گیری و در مدل استفاده شده است. یافته‌ها: نتایج مرحلة واسنجی مدل شبیه‌سازی با دقت قابل قبولی را برای دبی ماهانه در ایستگاه‌های بیدواز اسفراین و قلعه سفید نشان داد به طوریکه مقادیر پارامتر‌های میانگین مجذور خطا(MSE)، ضریب همبستگی(R2) و پارامتر ناش- ساتکلیف ( (NS برای دبی ماهانه در ایستگاه بیدواز اسفراین به ترتیب برابر 516/0، 87/0 و 64/0، برای دبی در ایستگاه قلعه سفید به ترتیب برابر 55/0، 89/0 و 71/0، و برای رسوب در ایستگاه قلعه سفید به ترتیب برابر 42/0، 72/0 و 59/0 بدست آمد. نتایج نشان داد که مجموع عمق رواناب سالانه در زیرحوضه گراتی حدود 39/22 میلی‌متر و مجموع بار رسوب سالانه حدود 773 تن در سال در کیلومتر مربع می‌باشد که با احتساب مساحت 109/747 کیلومترمربع برای این زیرحوضه، مجموع حجم دراز مدت سالانه رواناب برابر 71/16 میلیون مترمکعب برآورد میگردد و همچنین سالانه حدود 576983 تن رسوب از حوضه گراتی خارج خواهد شد. حداکثر بار رسوب و رواناب در ماه‌های اردیبهشت و خرداد رخ می‌دهد.نتیجه‌گیری: با بررسی مقادیر به دست آمده در مورد شبیه سازی رسوب با مدل SWAT می توان نتیجه گرفت که علیرغم عدم قطعیتهای بسیار در تعیین رسوب، مدل SWAT توانسته است در دوره کالیبراسیون و دوره صحت سنجی به خوبی زمان وقوع حداکثر آورد رسوب را شبیه سازی نماید.

Keywords

• رسوب
• رواناب
• الگوریتم sufi2
• swat 2012