برآورد حجم رواناب و رسوب در زیر حوضه سد گراتی با استفاده از مدل SWAT

سابقه و هدف: از مسائل مطرح در مدیریت آب در حوضه های آبریز، برآورد میزان تولید رسوب هر یک از زیرحوضه ها است. تعیین حجم ماهانه و سالانه جریان و رسوب رودخانه های بالادست سد های مخزنی، در مراحل طراحی و بهره برداری این مخازن، اهمیت قابل توجهی دارند. پیشرفت تکنولوژی نرم افزارهای رایانه ای و شناخت فرآیندهای فرسایش و رسوب و تشخیص نسبی عوامل موثر بر آن، امکان استفاده از انواع مدل های ریاضی را فراهم نموده است. از آنجا که نتایج حاصل از بعضی از مدل ها با مقادیر واقعی تطبیق داشته، از اینرو استفاده از مدل های فرسایش و رسوب در مطالعات حوزه آبخیز افزایش یافته است. به منظور برآورد حجم ماهانه و سالانه جریان و رسوب در زیرحوضه سد گراتی، مدل SWAT بکار گرفته شد. مدل SWAT یک مدل جامع و کامل در مقیاس حوضه ای می باشد که برای پیش بینی تاثیر روش های مدیریتی متفاوت بر جریان، رسوب، عناصر غذایی و بیلان مواد شیمیایی در حوضه هایی با خاک، کاربری اراضی و شرایط مدیریتی متفاوت برای دوره های زمانی طولانی ارائه شده است. مواد و روش: جهت مدلسازی حوضه مطالعاتی از داده های و نقشه های مختلفی استفاده می گردد اطلاعات و داده های ورودی مدل شامل نقشه مدل رقومی ارتفاع (DEM)، نقشه کاربری اراضی، نقشه خاک و داده های هواشناسی شامل بارندگی، حداقل و حداکثر درجه حرارت روزانه ، سرعت باد و رطوبت هوا می باشد. جهت واسنجی و صحت سنجی مدل از نرم افزار SWAT-CUP استفاده شد که دارای روش های متنوعی از جمله الگوریتم SUFI2 برای واسنجی پارامترها می باشد. در تحقیق حاضر با استفاده از آمار مشاهده شده ماهانه دبی و رسوب در حوضه مورد مطالعه و با استفاده از پارامترهای فیزیکی، ارقام برآورد شده توسط مدل SWAT کالیبره گردید، سپس اقدام به ارزیابی مدل SWAT شد. برای واسنجی مدل دربرآورد رواناب آمار سال های 2001-1986 (16 سال) از ایستگاه بیدواز اسفراین و سال های 2009-2004 (6 سال) از ایستگاه قلعه سفید و برای مرحله صحت سنجی از آمار سال های 2005-2002 (4 سال) در ایستگاه بیدواز اسفراین و سال های 2011-2010 (2 سال) در ایستگاه قلعه سفید استفاده شده است. همچنین داده های بار رسوب در سال های 2011-2009 (3 سال) در ایستگاه قلعه سفید اندازه گیری شده اند. بار رسوبی اندازه گیری شده حداقل در یک روز از هر ماه سال اندازه گیری شده است. به عبارتی برای هر ماه از سال حداقل یک داده اندازه گیری رسوب اندازه گیری و در مدل استفاده شده است. یافته ها: نتایج مرحله واسنجی مدل شبیه سازی با دقت قابل قبولی را برای دبی ماهانه در ایستگاه های بیدواز اسفراین و قلعه سفید نشان داد به طوریکه مقادیر پارامتر های میانگین مجذور خطا(MSE)، ضریب همبستگی(R2) و پارامتر ناش- ساتکلیف ( (NS برای دبی ماهانه در ایستگاه بیدواز اسفراین به ترتیب برابر 516/0، 87/0 و 64/0، برای دبی در ایستگاه قلعه سفید به ترتیب برابر 55/0، 89/0 و 71/0، و برای رسوب در ایستگاه قلعه سفید به ترتیب برابر 42/0، 72/0 و 59/0 بدست آمد. نتایج نشان داد که مجموع عمق رواناب سالانه در زیرحوضه گراتی حدود 39/22 میلی متر و مجموع بار رسوب سالانه حدود 773 تن در سال در کیلومتر مربع می باشد که با احتساب مساحت 109/747 کیلومترمربع برای این زیرحوضه، مجموع حجم دراز مدت سالانه رواناب برابر 71/16 میلیون مترمکعب برآورد میگردد و همچنین سالانه حدود 576983 تن رسوب از حوضه گراتی خارج خواهد شد. حداکثر بار رسوب و رواناب در ماه های اردیبهشت و خرداد رخ می دهد. نتیجه گیری: با بررسی مقادیر به دست آمده در مورد شبیه سازی رسوب با مدل SWAT می توان نتیجه گرفت که علیرغم عدم قطعیتهای بسیار در تعیین رسوب، مدل SWAT توانسته است در دوره کالیبراسیون و دوره صحت سنجی به خوبی زمان وقوع حداکثر آورد رسوب را شبیه سازی نماید.

Keywords:

رسوب , رواناب , الگوریتم SUFI2 , SWAT 2012