بهينه‌سازي و تحليل حساسيت پارامترهاي مؤثر بر بار رسوب بر پايه الگوريتم SUFI2 (مطالعه موردي: حوضه آبخيز رودخانه دويرج)

Optimization and Sensitivity Analysis of the Effective Parameters in Sediment Yield Based on SUFI2 Algorithm (Case study: Doiraj River Basin, Iran)

فرسايش و رسوب گذاري به عنوان يك رفتار طبيعي رودخانه منجر به از دست رفتن خاك حاصلخيز و واردكردن خسارات جبران ناپذير به طرح هاي عمراني آب مي گردد. از آنجايي كه پديده فرسايش و رسوب يكي از پيچيده ترين فرآيندهاي طبيعي بوده و عوامل زيادي برآن تأثير گذار مي باشد، لذا شناخت كامل عوامل مؤثر بر اين پديده كاري بسيار مشكل است. اين تحقيق با هدف بهينه سازي پارامترها و تعيين حساسيت آنها در توليد رسوب حوضه آبخيز دويرج در غرب ايران انجام شد. براي اين منظور مدل نيمه توزيعي SWAT ، الگوريتم SUFI2 و آمار بار رسوب ماهانه سال هاي 1994 تا 2004 مورد استفاده قرار گرفت. ابتدا مدل براي شبيه سازي جريان ماهانه اجرا گرديد كه براساس مقادير شاخص هاي ارزيابي در مرحله واسنجي، عملكرد اين مدل در شبيه سازي جريان ماهانه حوضه مورد مطالعه رضايت بخش مي باشد. در مرحله بعد به منظور شبيه سازي بار رسوب ماهانه اقدام به اجراي مدل گرديد، در اولين اجراي مدل ضرايب 2R ، NS و 2Br به ترتيب 43/0 ، 39/0 و 28/0 به دست آمد كه نشان مي دهد عملكرد آن با داده هاي پيش فرض رضايت بخش نيست. بنابراين با استفاده از الگوريتم SUFI2 و مدل سازي معكوس، مقادير بهينه پارامترها تعيين و مدل با مقادير جديد اجرا شد. براساس نتايج جديد، ضرايب 2R ، NS و 2Br به ترتيب 75/0 ، 73/0 و 65/0 به دست آمدند و عملكرد مدل بهبود و دقت آن در حد قابل قبول افزايش يافت. در گام بعد، اقدام به تعيين اهميت پارامترها گرديد كه از ميان 30 پارامتر بررسي شده، (CH_N2)، (USLE_K)، (USLE_P) و (OV_N) از پارامترهاي بسيار مهم در تعيين ميزان بار رسوب خروجي از حوضه شناخته شدند و از بين آنها عامل USLE_K به عنوان حساس ترين پارامتر تشخيص داده شد. نتايج اين تحقيق مي تواند در مديريت مؤثرترين عوامل بر بار رسوب مورد استفاده قرار گيرد. همچنين تهيه مقادير دقيق پارامترهاي مؤثرتر در ساير مطالعات مي تواند به بهبود نتايج شبيه سازي حوضه هاي مشابه كمك زيادي نمايد.

Erosion and sedimentation as a river natural behavior lead to the loss of soil and cause irreparable damages to water development projects. Since the phenomenon of erosion and deposition is one of the most complex natural processes, the complete understanding of the effective factors involved in this phenomenon is really a big problem. This study was done to optimize the parameters affecting sediment yield and determine their sensitivity in the Doiraj river basin in the West of Iran, using SWAT, a semidistributed model, and SUFI2 algorithm, and the monthly sediment yield from 1994 to 2004. In the first run of the model, coefficients R2, NS, and Br2 were respectively obtained as 0.43, 0.39 and 0.28. The results showed that performance of the model with the default data was not satisfactory and we needed to determine the used optimal values. Then, the optimal values of parameters were determined using SUFI2 algorithm and reverse modeling and the model was run with the new values. Based on the new results, coefficients R2, NS, and Br2 were respectively obtained as 0.75, 0.73 and 0.65 and performance of the model improved and its accuracy increased acceptably. In the next step, from among the studied 30 parameters, (CH_N2), (USLE_K), (USLE_P) and (OV_N) were identified as the important parameters effective in the output of the sediment yield from basin. Also, USLE_K as was diagnosed as the most sensitive parameter. Results of this survey can be used in the management of the effective parameters in sediment load. Determining exact values of the effective parameters in other studies can be helpful to improve the simulation results in similar basins, too.