توسعه يك مدل جفت شده سطح زمين-آب‌شناسي به‌منظور بهبود شبيه‌سازي جريان رودخانه در حوضه كرخه

Development of a Coupled Hydrologic-Land Surface Model to Improve River Flow Simulation in the Karkheh Basin

شوري خاك و آب زيرزميني شور و كم عمق، زهكشي و در نتيجه توليد زهاب شور را در اراضي فارياب جنوب استان خوزستان اجتناب ناپذير ساخته است. با توجه به گسترش سطح شبكه هاي آبياري و زهكشي، ضروري است كه مديريت زهاب شبكه هاي آبياري و زهكشي احداث شده يا در حال احداث (مجموعا 340 هزار هكتار) واقع در جنوب خوزستان و غرب رودخانه كارون به عنوان يك طرح جامع مطالعه شود. مديريت زهاب به كميت و كيفيت آن، كه مرتبا در حال تغيير بوده، وابسته است. بنابراين مدلي توسعه داده شد كه بتواند كميت و كيفيت زهاب شبكه هاي آبياري و زهكشي را در طول دوره بهره برداري پيش بيني كند. اين مدل با استفاده از يك مزرعه پژوهشي 25 هكتاري اعتبارسنجي شد. شوري زهاب شبكه هاي آبياري و زهكشي پيش بيني شده، مبناي تصميم گيري براي روش استفاده مجدد قرار گرفت. بر اساس پيش بيني هاي صورت گرفته با اين مدل، كيفيت زهاب هاي حاصله از طرح هاي حوضه جنوب كرخه و غرب كارون، به جز كشت و صنعت هاي نيشكر، حداقل تا 10 سال براي كشت گياهان زراعي مقاوم به شوري مناسب نيست و دفع آن ها اجتناب ناپذير است. در خصوص زهاب هاي با كيفيت مناسب تر، گزينه هاي استفاده مجدد مانند كشت گياهان مقاوم به شوري و توسعه منابع طبيعي براي جلوگيري از طوفان هاي گرد و غبار مي تواند در دستور كار قرار بگيرد. به نظر مي رسد تخليه زهاب به خليج فارس كمترين ضرر زيست محيطي را از بين گزينه ها در بر خواهد داشت. در مطالعه حاضر، محتواي فسفر زهاب ها 0/7- 0/043 و نيتروژن 28-2/2 ميلي گرم بر ليتر اندازه گيري شد كه در مورد نيتروژن مقادير بسيار بالاتري را نسبت به خور ماهشهر (محل تخليه) نشان داد. هرچند به نظر مي رسد تخليه زهاب به خليج فارس سبب رهاسازي مقادير بالاي نيتروژن به آن مي شود، اما با توجه به پايين بودن مقدار فسفر اين زهاب ها، نيتروژن اضافي وارد چرخه توليد نشده و موجب يوتريفيكاسيون نمي شود.

In this study, with the aim of improving river flow simulation, the effect of coupling between Atmosphere-Land Surface Interaction Scheme (ALSIS) and HBV hydrological model in Karkheh Basin and its sub basins without considering South Karkheh basin was investigated. Before coupling, comparison between soil moisture of HBV model and ALSIS scheme was performed and the accuracy of soil moisture results of both models was evaluated with observational data.Some metrics such as NSE, RMSE, BIAS and RSR were used to compare the simulated and observed data. Comparison of simulated soil moisture results by ALSIS and HBV with observational data showed that in all sub-basins there was better agreement between ALSIS soil moisture and observational data (compared to HBV). The ALSIS scheme showed better simulation in wet seasons and high humidity and HBV model in dry seasons and low humidity. The ALSIS-HBV coupled model performed better than HBV in all sub-basins and the entire Karkheh Basin, especially at high flow. The best results were obtained for the Ghare Sou subbasin with NSE=0.76 – 0.88, RMSE=7.7 – 4.5 mm per month, and RSR=0.49 - 0.34. The greatest reduction in BIAS erroroccurred in the Kashkan subbasin, which decreased from 0.24 to 0.03.