تحلیل اثرات مشخصات خاک و پوشش گیاهی بر واکنش‌های هیدرولوژیکی با استفاده از مدل توزیعی DHSVM، مطالعه موردی: حوزه آبخیز چهل‌گزی سنندج

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار پژوهشی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی کردستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، سنندج، ایران

2 دانشیار، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

3 استاد، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

4 استادیار، دانشکده علوم، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

چکیده

این مطالعه به‌منظور بررسی قابلیت مدل DHSVM برای شبیه‌سازی فرایندهای هیدرولوژیکی در یک حوزه آبخیز کوهستانی با کمینه سطح کاربری کشاورزی انجام شد. پارامترهای اقلیمی مورد نیاز برای گام زمانی روزانه تنظیم شدند. روش فاصله معکوس به‌منظور میانیابی متغیرهای اقلیمی از ایستگاه‌ها به سلول‌های شبکه مورد استفاده قرار گرفت. ورودی‌های زمانی به مدل برای سال‌های 1386 لغایت 1392 تهیه شد. نقشه پوشش زمین با استفاده از روش طبقه‌بندی نظارت شده و تصاویر لندست 8 تهیه شد. نقشه شبکه آبراهه با استفاده از نقشه DEM و در نرم‌افزار ARCGIS تولید شد. نقشه طبقات بافت خاک با استفاده از نمونه‌برداری میدانی و در آزمایشگاه تهیه شد. آزمایش‌های اولیه به‌منظور تعیین حساسیت به پارامترهای ورودی نشان داد که این مدل به هدایت هیدرولیکی جانبی، ضریب کاهش نمایی هدایت هیدرولیکی، میزان تخلخل، ظرفیت مزرعه و کمینه مقاومت روزنه‌ای سطح برگ حساس است. در این مطالعه، به‌جز هدایت هیدرولیکی جانبی و ضریب کاهش نمایی، تمامی پارامترهای دیگر (خاک و پوشش گیاهی) بر اساس مطالعات قبلی و مشاهدات میدانی به روش مشابه برای هر دو دسته داده‌ها تعیین شدند. سری زمانی داده‌ها به سه دسته زمانی گرم کردن یا آماده‎‌سازی (1388-1387)، واسنجی (1390-1388) و اعتبارسنجی (1392-1390) تقسیم شد. مدل با استفاده از داده‌های دبی سال‌های 1387 تا 1390 در خروجی حوضه واسنجی شد. ضرایب مختلف کارایی مابین جریان شبیه‌سازی شده و مشاهده شده محاسبه شد. عدد نش­-ساتکلیف برای واسنجی مدل DHSVM 0.59 و برای داده‌های اعتبارسنجی مدل 0.606 بودند. به‌طور کلی، نتایج اجرای این مدل در حوضه مورد مطالعه و با توجه به کیفیت و کمیت داده‌های ورودی به مدل رضایت‌بخش است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Spatially distributed model DHSVM for analyzing soil and vegetation attributes impacts on hydrological responses, case study: Chehelgazi Watershed of Sanandaj

نویسندگان [English]

  • Salahudin Zahedi 1
  • Kaka Shahedi 2
  • Mahmod Habibnejad Rawshan 3
  • Karim Solimani 3
  • Kourosh Dadkhah 4
1 Assistant Professor, Kurdistan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Sanandaj, Iran
2 Associate Professor, Faculty of Watershed Management, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Sari, Iran
3 Professor, Faculty of Watershed Management, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Sari, Iran
4 Assistant Professor, Faculty of Sciences, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran
چکیده [English]

This study was conducted to evaluate the capability of the DHSVM model to simulate hydrological processes in a mountainous watershed with a minimum agricultural land use. The required climatic parameters were set for the daily time step. The inverse distance method was used to interpolate the climatic variables from the stations to the network cells. Time inputs to the model were prepared for the years 2008 to 2013. The land cover map was prepared using the supervised classification method of Landsat TM data. The stream network map was generated using the DEM map in ArcGIS software. The soil texture map was prepared using field sampling and in the laboratory. Primary tests to the determine sensitivity of input parameters showed that this model is sensitive to lateral hydraulic conductivity, exponential coefficient of hydraulic conductivity, porosity, field capacity, and minimum stomatal resistance. In this study, except for the lateral hydraulic conductivity and exponential decrease coefficient, all other parameters (soil and vegetation) were determined based on previous studies and field measurements in a similar way for both categories of data.  The time series of the data were divided into three, warm- up or preparation periods (2008-2009), calibration (2009-2011) and validation (2011-2013). The model was calibrated using stream­flow data from 2008 to 2010. Different efficiency criteria were calculated between simulated and observed flows. NSE value for calibrating was 0.59 and for validation was 0.606. In general, the results of this model implementation in the studied basin with the quality and quantity of input data to the model are satisfactory.

کلیدواژه‌ها [English]

  • DEM
  • Inverse distance method
  • precipitation
  • Runoff simulation
  • Vegetation cover