نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• حسین صالحی ¹
• سعید قره چلو ²
• سعید گلیان ³
• محمدرضا رنجبری ⁴
• عماد محجوبی ⁵

¹ دانشگاه صنعتی شاهرود

² دانشکده عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود

³ دانشکده عمران / دانشگاه صنعتی شاهرود

⁴ دانشکده عمران/دانشگاه صنعتی اصفهان. اصفهان. ایران

⁵ استادیار گروه مهندسی آب و محیط زیست، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

مدلسازی هیدرولوژیکی جهت شبیه‌سازی رواناب برای یک دوره بلند مدت در راستای مطالعات اقلیمی از اهمیت بالایی در مدیریت منابع آب حوضه آبخیز برخوردار است. این دسته از شبیه‌سازی‌ها نیاز به داده‌های ورودی با طول دوره بلندتر دارد که در مناطق دور افتاده و صعب العبور که دارای کمبود داده هستند قابل انجام نیست. داده‌های بارش اقلیمی با طول دوره بلند در دو دهه اخیر کارایی زیادی از خود نشان داده‌اند. در این پژوهش با استفاده از سه داده‌ بارش اقلیمیAPHRODITE, PERSIANN-CDR و ERA5-Land و داده بارش دورن‌یابی شده ایستگاه‌های باران‌سنجی با روش (IDW) شبیه سازی رواناب در حوضه آبریز حبله رود در دوره 1996-1992 پرداخته‌شد. مدل هیدرولوژیکی نیمه توزیعی (VIC) در این مطالعه در حالت تعادل آبی با هدف بهینه‌سازی ضریب کارایی (KGE)مورد استفاده قرار گرفت. جهت ارزیابی دقت داده‌های بارش هر پایگاه داده در مقیاس سلول، از روش IDW استفاده شد که نتایج نشان داد پایگاه APHRODITE بیش‌ترین دقت و PERSIANN-CDR کمترین دقت را داشته است. همچنین نتایج شبیه‌سازی رواناب نشان داد مدل هیدرولوژیکی VIC در مقیاس روزانه و ماهانه توانایی مناسبی در شبیه‌سازی رواناب دارد. میزان شاخص کارایی KGE رواناب شبیه‌سازی‌شده روزانه با استفاده از بارش مشاهداتی در دوره واسنجی برابر با 0.78 و در دوره صحت‌سنجی برابر با 0.76 بود. نتایج ارزیابی رواناب شبیه-سازی شده توسط داده‌های بارش اقلیمی نشان داد، داده بارش ماهواره‌ای PERSIANN-CDR باوجود اینکه دقت کمتری در تشخیص میزان بارش داشت، عملکرد بهتری در شبیه‌سازی رواناب دارد به‌طوری که میزان KGE برای این داده در مقیاس روزانه در دوره واسنجی برابر با 0.64 و در دوره صحت‌سنجی برابر با 0.77 به دست آمد. داده بارش APHRODITE که یک داده بارش بر اساس ایستگاه‌های زمینی است، با شاخص KGE برابر با 0.62 در دوره واسنجی و 0.75 در دوره صحت‌سنجی در رده دوم قرار گرفت. داده بارش ERA5-Land که یک داده بازتحلیل شده است در رده سوم قرار گرفت که شاخص KGE برابر با 0.50 در دوره واسنجی و 0.66 در دوره صحنت‌سنجی بود. نتایج این تحقیق نشان داد، داده‌های بارش اقلیمی در حوضه های فاقد شبکه منظم یا با طول دوره کوتاه مدت از داده‌ها ، می‌توانند عملکرد مناسبی و مشابه با داده‌های بارش ایستگاه‌های زمینی داشته و در مطالعات مدیریت حوضه آبخیر با هزینه کم و دقت مناسب مورد استفاده قرار گیرند.

کلیدواژه‌ها

• :"مدل هیدرولوژیکی VIC "
• "حوضه‌آبریز حبله‌رود"
• "داده‌های بارش اقلیمی"
• "PERSAINN-CDR"
• "APHRODITE"
• "ERA5-Land"

عنوان مقاله [English]

Evaluation of VIC Hydrological model in Runoff simulation Using Climatic Precipitation Datasets (Case study: Hableroud watershed)

نویسندگان [English]

• Hossein Salehi ¹
• Saeid Gharechelou ²
• Saeed Golian ³
• Mohammad Reza Ranjbari ⁴
• Emad Mahjoobi ⁵

¹ Shahrood University of Technology

² Faculty of Civil Engineering, Shahrood University of Technology

³ Faculty of Civil Engineering, Shahrood University of Technology

⁴ School of Civil Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran

⁵ Assistant Professor. Department of Water and Environmental Engineering, Faculty of Civil Engineering, Shahrood University of Technology

چکیده [English]

Simulation of runoff for long-term climatic studies is crucial for effective water resource management in a watershed. However, obtaining long-term input data can be challenging, especially in remote and inaccessible areas. Recently, long-term climatic precipitation data have proven to be highly efficient in various fields. In this study runoff was simulated in the Hableroud basin from 1992 to 1996 using three climatic rainfall data sources: APHRODITE, PERSIANN-CDR, and ERA5-Land, as well as interpolated rainfall data from rain gauge stations. The Variable Infiltration Capacity (VIC) model was employed to simulate runoff with Kling Gupta efficiency (KGE) as a objective function. To assessment the accuracy of precipitation data from each dataset, at the cell scale a network was developed by Inverse distance weighted (IDW) method. The results indicated that the APHRODITE dataset had the highest accuracy while PERSIANN-CDR had the lowest. The KGE for simulated daily runoff with IDW data was 0.78 during the calibration period and 0.76 during the validation period. Evaluating the simulated runoff using climatic precipitation data revealed that PERSIANN-CDR satellite precipitation data was less accurate in detecting precipitation amounts but performed better in simulating runoff. The KGE for this data on a daily scale was 0.64 during the calibration period and 0.77 during the validation period. The KGE for APHRODITE precipitation data, based on IDW data ranked second with values of 0.62 and 0.75 during the calibration and validation periods, respectively. ERA5-Land precipitation data, ranked third with a KGE of 0.50 during the calibration period and 0.66 during the validation period. These findings indicate that climatic precipitation data can be effectively utilized in watershed management studies with low cost and appropriate accuracy, particularly in basins lacking a regular network or long-term data availability.Additionally results demonstrated that the VIC hydrological model performed well in simulating daily and monthly runoff.

کلیدواژه‌ها [English]

• “Variable Infiltration Capacity”؛ “VIC”؛ “Hablehroud basin”؛ “PERSIANN-CDR”؛ “ERA5-Land”
• “APHRODITE”
• “Climatic precipitation”