شبيه‌سازي جريان روزانه در حوضه‌هاي كوهستاني مناطق نيمه‌خشك با استفاده از برنامـه شبيه‌سازي هيدرولوژيكي فورترن (HSPF)

Simulation of Daily Stream Flows in Semi-Arid Mountainous Watersheds using Hydrological Simulation FORTRAN Program (HSPF)

برنامه شبيه‌سازي هيدرولوژيكي فورترن (HSPF) قدمت ديرينه‌اي در مدل‌سازي حوزه آبخيز دارد و در دنيا مطالعات زيادي درباره اين مدل انجام‌شده است. حوضه حبلهرود، با مساحتي بالغ‌بر 3200 كيلومترمربع، از زير حوضه‌هاي مهمِ‌ حوزه آبريز كوير نمك است كه بخش زيادي از آب موردنياز دشت گرمسار، به‌ويژه در بخش كشاورزي را تأمين ميكند. مطالعات پيشين درباره هيدرولوژي و منابع آب در اين حوضه، در گام زماني روزانه، بيشتر محاسبه آمارههاي دبيهاي روزانه بوده، بنابراين، شبيه‌سازي دبيهاي روزانه بسيار درخور اهميت است. در اين تحقيق، ضمن برآورد پارامترهاي مدل براي پيش‌بيني جريان، به نتايج مدل در شرايط فعلي دسترسي به حداقل داده‌ها و اطلاعات موردنياز مدل پرداخته مي‌شود. به‌طوركلي، نتايج شبيه‌سازي حاكي از آن است كه بسته نرم‌افزاري مدل (WinHSPF) به هنگام اجرا، با سيستم متريك، داراي خطاي زيادي است و بهتر است سيستم انگليسي انتخاب شود. همچنين، به ‌دليل نيازمنديِ مدل به داده‌هاي سري زماني ساعتي، جزئيات بيشتر درباره مؤلفه‌هاي هيدرولوژيكي و ساير اطلاعات زميني و كمبود اطلاعات و دقت پايين اين داده‌ها و نيز خطاي خود مدل در برخي موارد، مانند استفاده ميانگين پارامتر نفوذ براي قطعه مشخص كاربري اراضي و نبود معيار مشخص در ترسيم زير حوضه‌ها، با مقاديري كه براي ضريب كارايي مدل (77/0 و 18/0) و ضريب رگرسيون (468/0 و 49/0)، به ترتيب در دو دوره واسنجي و اعتبارسنجي به دست آمد، حاكي از نتايج ضعيف مدل در شبيه‌سازي جريان روزانه است؛ به‌گونه‌اي كه مقادير دبي شبيه‌سازي‌شده در اواخر فصل بهار بيشتر و در تابستان و پاييز كمتر از مقادير مشاهداتي است. در پايان اين پژوهش براي شبيه‌سازي بهتر با اين مدل راه‌حل‌هايي ارائه مي‌گردد.

Hydrological Simulation FORTRAN Program (HSPF) has long been used in modeling watersheds and many studies have been carried out around the world in this regard. Hablerood watershed is located in Semnan province with an area of 3200 km2 which suppies the required water, especially for farming, in Garmsar plain. Previous studies on daily step and related to hydrology and water resources in this watershed were limited to computation of statistics summaries of daily stream flows. Therefore, simulation of daily stream flows is very important. In this research, the parameters of HSPF model were estimated and the results of model in current conditions with minimum data availability are discussed. In general, it was found out that since the model performance using WinHSPF has high errors in metric system, English system must be used in stead. Also, due to the model’s need to hourly time series data, more detailed information about Hydrological components, and other terrestrial data as well as due to low accuracy of these data and model’s objection in some cases such as using the mean of infiltration parameter for a given land use segment and the lack of certain criteria in watershed delineation, high errors occurred in daily stream flow simulation with the Nash-Sutcliffe model efficiency coefficient of 0.77 and 0.18 as well as 0.468 and 0.49 for R2 in calibration and validation period, respectively. Also, simulated flows in late spring are higher than observed value, while in late summer through fall are lower than observed value. Finally, at the end of the paper we discuss the solution to obtain better results.