مدل سازي توزيعي و ديناميك بيلان آب حوزه آبخيز چهل چاي در محيط سيستم اطلاعات جغرافيايي

Distributed Dynamic Modeling of Water Balance in the Chehelchai Watershed within A GIS Environment

مدل سازي فرآيندهاي هيدرولوژي اطلاعات مناسبي را براي مديريت آبخيزها فراهم كرده، ديد بهتر و جامع تري نسبت به آبخيزها ايجاد مي نمايد. در اين تحقيق بيلان آب و جريان خروجي حوزه آبخيز چهل چاي در محيط GIS و برنامه نويسي PCRaster مدل سازي گرديد. عوامل و پارامترهاي دخيل در بيلان آب شامل بارش، ذوب برف، تبخير و تعرق، رطوبت خاك، رواناب سطحي ناشي از بارش، آب پايه و جريان زيرقشري در نظر گرفته شده و با استفاده از روابط موجود بيلان آب مدل سازي گرديده و دبي خروجي روزانه حوزه از مجموع دبي رواناب، جريان زيرقشري و آب پايه به دست آمد. فرآيند واسنجي مدل براي دوره آماري (87-1386) انجام گرفت. فرآيند اعتبارسنجي مدل با استفاده از يك دوره آماري سه ساله از 84-1383 تا 1386 انجام گرديد. نتايج به دست آمده از مدل سازي با داده هاي دبي مشاهداتي ثبت شده در خروجي حوزه مورد ارزيابي قرار گرفتند. ضريب نش- ساتكليف براي دوره واسنجي 7/0 و براي دوره اعتبارسنجي 5/0 به دست آمد. با توجه به اينكه مقدار ضريب نش - ساتكليف هر دو دوره بالاتر از 36/0 مي باشد، مي توان گفت كه مدل از كارايي مطلوب و قابل قبولي برخوردار است. با توجه به مناسب بودن شبيه سازي جريان خروجي، مولفه هاي بيلان آب حوزه به تفكيك محاسبه و ارايه گرديد. مدل توسعه داده شده ضريب آبدهي كل سالانه حوزه را براي دوره واسنجي 1/19% به دست آورد در حاليكه مقدار مشاهده شده آن در اين دوره 22 درصد مي باشد.

Modeling of hydrological processes provides appropriate information for watershed management through a deep and comprehensive insight on watershed systems. In this research a daily basis distributed water balance model for the Chehelchay watershed in the Golestan province in north east of Iran has been developed using the PCRaster GIS and dynamic modelling language. Various components of the watershed water balance including precipitation, snowmelt, evapotranspiration, soil moisture, surface runoff, interflow and baseflow have been simulated. Total discharge has been obtained by aggregating surface runoff, interflow and baseflow. Calibration of the developed model has been carried out by observed daily discharge during 2007-2008. For validation, the observed data of 2004-2006 period has been used. The Nash-Satcliffe efficiency criterion has been used to evaluate the model results. The results indicated that the value of the Nash-Satcliffe coefficient was 0.7 and 0.5 for the calibration and validation period, respectively. Since a Nash-satcliffe value for both the calibration and validation period is greater than 0.36, it can be concluded that the developed model has a relatively good capability to simulate the Chehelchay watershed discharge. Given that the results are suitable, different components of the water balance of the Chehelchai watershed have been calculated. The model results showed that the runoff coefficient of the watershed is 19.1 percent which is similar to its observed counterpart of 22 percent. The results of the developed model were also compared with the results of WetSpa model in this watershed.