تحليل اثرات مشخصات خاك و پوشش گياهي بر واكنش‌هاي هيدرولوژيكي با استفاده از مدل توزيعي DHSVM، مطالعه موردي: حوزه آبخيز چهل‌گزي سنندج

Spatially distributed model DHSVM for analyzing soil and vegetation attributes impacts on hydrological responses, case study: Chehelgazi Watershed of Sanandaj

اين مطالعه به‌منظور بررسي قابليت مدل DHSVM براي شبيه‌سازي فرايندهاي هيدرولوژيكي در يك حوزه آبخيز كوهستاني با كمينه سطح كاربري كشاورزي انجام شد. پارامترهاي اقليمي مورد نياز براي گام زماني روزانه تنظيم شدند. روش فاصله معكوس به‌منظور ميانيابي متغيرهاي اقليمي از ايستگاه‌ها به سلول‌هاي شبكه مورد استفاده قرار گرفت. ورودي‌هاي زماني به مدل براي سال‌هاي 1386 لغايت 1392 تهيه شد. نقشه پوشش زمين با استفاده از روش طبقه‌بندي نظارت شده و تصاوير لندست 8 تهيه شد. نقشه شبكه آبراهه با استفاده از نقشه DEM و در نرم‌افزار ARCGIS توليد شد. نقشه طبقات بافت خاك با استفاده از نمونه‌برداري ميداني و در آزمايشگاه تهيه شد. آزمايش‌هاي اوليه به‌منظور تعيين حساسيت به پارامترهاي ورودي نشان داد كه اين مدل به هدايت هيدروليكي جانبي، ضريب كاهش نمايي هدايت هيدروليكي، ميزان تخلخل، ظرفيت مزرعه و كمينه مقاومت روزنه‌اي سطح برگ حساس است. در اين مطالعه، به‌جز هدايت هيدروليكي جانبي و ضريب كاهش نمايي، تمامي پارامترهاي ديگر (خاك و پوشش گياهي) بر اساس مطالعات قبلي و مشاهدات ميداني به روش مشابه براي هر دو دسته داده‌ها تعيين شدند. سري زماني داده‌ها به سه دسته زماني گرم كردن يا آماده‌سازي (1388-1387)، واسنجي (1390-1388) و اعتبارسنجي (1392-1390) تقسيم شد. مدل با استفاده از داده‌هاي دبي سال‌هاي 1387 تا 1390 در خروجي حوضه واسنجي شد. ضرايب مختلف كارايي مابين جريان شبيه‌سازي شده و مشاهده شده محاسبه شد. عدد نش­-ساتكليف براي واسنجي مدل DHSVM 0.59 و براي داده‌هاي اعتبارسنجي مدل 0.606 بودند. به‌طور كلي، نتايج اجراي اين مدل در حوضه مورد مطالعه و با توجه به كيفيت و كميت داده‌هاي ورودي به مدل رضايت‌بخش است.

This study was conducted to evaluate the capability of the DHSVM model to simulate hydrological processes in a mountainous watershed with a minimum agricultural land use. The required climatic parameters were set for the daily time step. The inverse distance method was used to interpolate the climatic variables from the stations to the network cells. Time inputs to the model were prepared for the years 2008 to 2013. The land cover map was prepared using the supervised classification method of Landsat TM data. The stream network map was generated using the DEM map in ArcGIS software. The soil texture map was prepared using field sampling and in the laboratory. Primary tests to the determine sensitivity of input parameters showed that this model is sensitive to lateral hydraulic conductivity, exponential coefficient of hydraulic conductivity, porosity, field capacity, and minimum stomatal resistance. In this study, except for the lateral hydraulic conductivity and exponential decrease coefficient, all other parameters (soil and vegetation) were determined based on previous studies and field measurements in a similar way for both categories of data. The time series of the data were divided into three, warm- up or preparation periods (2008-2009), calibration (2009-2011) and validation (2011-2013). The model was calibrated using stream­flow data from 2008 to 2010. Different efficiency criteria were calculated between simulated and observed flows. NSE value for calibrating was 0.59 and for validation was 0.606. In general, the results of this model implementation in the studied basin with the quality and quantity of input data to the model are satisfactory.