ارزيابي مدل هيدرولوژيكي بزرگ مقياس VIC-3L براي شبيه‌سازي دبي رودخانه و تحليل حساسيت آن در مقياس‌هاي زماني مختلف (مطالعه موردي: حوضه آبريز چالوس)

Evaluating and Sensitivity analysis of a macro scale hydrological model (VIC-3L) for simulation of stream flow at different time scales

مدل­هاي هيدرولوژيكي بزرگ مقياس به علت دارا بودن اساس فيزيكي و در نظر گرفتن عمده فرآيندهاي تأثيرگذار در بيلان انرژي و آب حوضه، از قابليت مناسبي جهت برآورد توزيع مكاني رطوبت و دماي خاك، ميزان تبخير و تعرق و جريان رودخانه ­اي برخوردار مي­باشند. يكي از پركاربردترين مدل­هايي كه در دهه ­هاي اخير مورد توجه بسياري از محققين قرار گرفته گرفته است، مدل نيمه توزيعي VIC-3L مي­باشد. هدف از تحقيق حاضر ارزيابي و تحليل حساسيت مدل هيدرولوژيكي بزرگ مقياس VIC-3L براي شبيه ­سازي دبي رودخانه چالوس در مقياس­هاي زماني مختلف مي­باشد. بررسي شاخص كارائي (نش- ساتكليف) به دست آمده در مراحل واسنجي (84/0) و صحت­سنجي (74/0) حاكي از آن است كه مدل مذكور از توانائي مناسبي جهت شبيه­سازي هيدروگراف جريان خروجي از حوضه آبريز رودخانه چالوس برخوردار مي­باشد. همچنين تحليل حساسيت مدل نسبت به پارامترهاي ورودي نشان مي­دهد كه در مقياس­ هاي زماني مختلف (روزانه، ماهانه و سالانه)، ترتيب پارامترهاي تأثيرگذار متفاوت مي­باشد. اما در يك نتيجه­ گيري كلي مي­توان چنين عنوان نمود كه مهم­ترين پارامترهاي تأثيرگذار بر عملكرد مدل VIC-3L، پارامترهاي d2 (عمق لايه دوم خاك)، Ws (كسري از حداكثر رطوبت موجود در خاك) و Ds (كسري از حداكثر جريان زيرسطحي) مي­باشند و پارامترهاي ديگر از تأثير كمتري برخوردار بوده و از آن­ها مي­توان در طول فرآيند واسنجي صرف نظر نمود.

Macro scale hydrological models, due to their physically based structure and consideration of most important process in energy and water balances, have high potential for illustrating the spatial distribution of soil moisture, soil temperature, evapotranspiration and stream flow. One of the most popular models that have been considered in recent decades is VIC-3L (Variable Infiltration Capacity) which is a semi distributed and macro scale model. This paper addresses the VIC-3L model in the Callous river basin which is located in the north of Iran. As a semi-distributed macroscale hydrological model, VIC-3L calculates the water and surface energy balances within each grid cell while captures the sub-grid variations statistically. Distinguished characteristics of this model include: subgrid variability in land surface vegetation classes; subgrid variability in soil moisture storage capacity; drainage from the lower soil moisture zone (base flow) as a nonlinear recession [1]. VIC uses a separate routing model based on a linear transfer function to simulate the streamflow [2, 3]. Since its existence, VIC has been well calibrated and validated in a number of large river basins over the continental US and other parts of the world. Applications using the VIC model cover a variety of research areas. The VIC-3L model, with a variety of updates, has been widely used in studies which ranging from water resources management to land-atmosphere interactions and climate change [4].