توسعه مدل شبه توزيعي براي برآورد بيلان (QDWB) و ارزيابي آن در محدوده مطالعاتي رخ- نيشابور

Development and application of the Qausi Distributed Water Balance model (QDWB) in the Neishaboor-Rokh watershed

محدود بودن توان منابع آب در كشورمان، حفاظت و بهره برداري بهينه از آن را به منظور تامين نيازهاي آبي آينده گان طلب مي كند و دستيابي به اين اهداف جز با تهيه بيلان منابع آب و ارزيابي پتانسيل آن امكان پذير نمي باشد. هدف اين پژوهش، برآورد پارامترهاي بيلان با استفاده از روش توزيعي مي باشد. در اين راستا پس از بررسي مدل ها و روش هاي توزيعي موجود، مدل شبه توزيعي (QDWB)Qausi Distributed Water Balance model در محيط برنامه نويسي متلب توسعه داده شد. براي اجراي اين مدل لازم است تا داده هاي مورد نياز (بارندگي، تبخير و تعرق پتانسيل، داده هاي كاربري و خاك و اطلاعات مرتبط، ضرايب تصحيح رواناب و نفوذ) به صورت توزيعي و در قالب سلول‌هاي 500 در 500 متر در سطح حوضه تهيه شده و به صورت لايه هاي جداگانه و به فرم ماتريسي به مدل وارد شود. مدل براي تخمين رواناب و نفوذ عمقي، معادله بيلان آب هاي سطحي را حل مي كند و نياز آبياري را بر اساس تامين كمبود رطوبت خاك (شرايط مطلوب) تخمين مي زند. محدوده مطالعاتي مورد نظر در اين تحقيق حوضه آبريز نيشابور- رخ با مساحت 9157 كيلومتر مربع است. بررسي روابط ميان عوامل بيلان مانند مقايسه بارندگي- تبخير و تعرق، بارندگي- رواناب، بارندگي– نفوذ حاكي از اين مطلب است كه مدل به خوبي فرآيندهاي هيدرولوژيكي حاكم بر حوضه را درك كرده است. نتايج تبخير و تعرق مدل توسعه يافته حاضر با نتايج مدل SWAT مقايسه شد كه نشان دهنده روند مشابه تغييرات تبخير و تعرق محاسبه شده توسط هر دو مدل مي باشد. بخصوص در سال‏هاي آبي 82-1381، 84-1383، 86-1385 و 88-1387 كه بارش‏هاي سالانه بيشتر از 300 ميلي‏متر بوده، تبخير- تعرق برآورد شده در مدل QDWB بسيار نزديك به مقادير برآوردي SWAT است. بطوري كه اختلاف مابين نتايج مدل QDWB و SWAT به ترتيب در سال‏هاي فوق الذكر، 3، 10، 13 و 21 ميلي‏متر مي‏باشد. اين امر حاكي از آن است كه در سال‏هاي پر بارش، سهم بيشتري از نياز آبي محصولات از بارش تامين شده و شرايط واقعي آبياري مزارع (فواصل زماني طولاني دو آبياري) به شرايط اصولي مديريت آبياري نزديك مي‏شود.

Limitation of water resources in Iran motivates sustaining and preserving of the resources in order to supply future water needs. Fulfilling these objectives will not be possible unless having accurate water balance of watersheds. The purpose of this study is to estimate the water balance parameters using a distributed method. The large number of distributed models and methods was studied and “Quasi Distributed Water Balance model” (QDWB) was written in the MATLAB programming environment. To conduct this model, it is needed that each data layer (precipitation, potential evapotranspiration, land use, soil data,..) to be converted into grid format. In this research the 500m * 500m cell size was used and water balance parameters for each cell was estimated. Runoff and deep percolation obtained from surface balance equation and irrigation needs were estimated based on soil moisture deficit. The study area of 9157 square kilometers is Neyshabour- Rokh watershed. The results showed there is a good correlation between water balance parameters such as precipitation-runoff, precipitation-evapotranspiration, and precipitation- deep percoulation and demonstrate that QDWB model is consistent with the basin hydrological process.Change in soil moisture at basin wide is 1 MCM in 1388-89 and 40 MCM in 1380-81. The evapotranspiration results from a distributed model” SWAT” and QDWB model were in good agreement.