واسنجی چندمنظوره مدل SWAT در برآورد رواناب، تبخیر و تعرق و عملکرد محصولات (مطالعه موردی: دشت مهاباد)
نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران
2 دانشیار گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران
3 استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
doi
چکیده
مدل SWAT به طور گسترده در مطالعات هیدرولوژیک بزرگ مقیاس با توجه به کاربری زمین و شیوههای مدیریت کشاورزی استفاده میشود. در اغلب مطالعات عملکرد این مدل براساس دادههای میدانی رواناب سطحی واسنجی میگردد و به دیگر مؤلفههای بیلان آب از جمله تبخیروتعرق کمتر پرداخته شده است. هدف از این مطالعه واسنجی چندمنظوره مدل SWAT با شاخصهای تکمیلی از جمله تبخیروتعرق و عملکرد محصولات غالب در دشت مهاباد در استان آذربایجان غربی بود. واسنجی و اعتبارسنجی مدل براساس دادههای ایستگاه هیدرومتری گردیعقوب واقع در خروجی محدوده مطالعه و دادههای تبخیروتعرق و عملکرد محصولات غالب منطقه شامل گندم، جو، ذرت، چغندرقند، یونجه، سیب و انگور انجام شد. دورههای واسنجی و اعتبارسنجی بهترتیب 6 و 4 سال بود. با توجه به دقت دادهها در فرآیند واسنجی چندمنظوره، ضرایب 1، 0/9 و 0/8 بهترتیب برای دادههای هیدرومتری، عملکرد و تبخیروتعرق در تابع هدف نرمافزار SWAT-CUP و روش SUFI2 درنظر گرفته شد. به طور کلی تحلیل حساسیت مدل منجر به انتخاب 43 مورد از حساسترین پارامترها با توجه به حساسیت آنها به دبی رودخانه، تبخیروتعرق و عملکرد گیاه شد به طوری که پتانسیل واحد گرمایی لازم برای رشد گیاه و شاخص LAI از مهمترین پارامترها برای شبیهسازی عملکرد و تبخیروتعرق محصولات در فرآیند واسنجی مدل بهدست آمد. نتایج نشان داد مدل SWAT بهخوبی توانسته است جریان سطحی را در دورههای واسنجی (0/85=NSE؛ 0/87 =R2) و اعتبارسنجی (0/92=NSE؛ 0/89 =R2) شبیهسازی کند. برآورد جریان سطحی دارای عدم قطعیت بالایی بهخصوص در جریان کم در دوره واسنجی بود که منجر به بیشبرآورد (%4/5 =PBIAS) جریان سطحی شده است. در ارزیابی عملکرد مدل SWAT در برآورد تبخیروتعرق واقعی، این مقادیر با خروجی مدل سنجش از دور WaPOR مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد معیار RMSE در دوره واسنجی بین 13/8 تا 66/4 میلیمتر و در دوره اعتبارسنجی بین 23/9 تا 53/2 میلیمتر متغیر است. در عین حال، مقادیر تبخیروتعرق واقعی برآورد شده مدل SWAT با برآورد نیاز آبی (پتانسیل) مدل CROPWAT مورد مقایسه قرار گرفت. در این بررسی معیار RMSE در دوره واسنجی بین 24/4 (%3/6) تا 49/4 (%6/5) میلیمتر و در دوره اعتبارسنجی بین 21/7 (%6/2) تا 53/4 (%7/2) میلیمتر برای محصولات مختلف بهدست آمد. مقادیر معیار PBIAS نشان داد برآورد تبخیروتعرق مدل SWAT در هر دو دوره واسنجی و اعتبارسنجی کمتر از برآورد نیاز آبی CROPWAT بوده است. به طور کلی برای اکثر محصولات، مقادیر تبخیروتعرق حاصل از مدل SWAT و WAPOR به مراتب کمتر از مقادیر تبخیروتعرق برآورد شده توسط مدل CROPWAT است که میتواند نشان دهنده کمآبیاری باشد. برآورد عملکرد محصولات توسط مدل SWAT با مقادیر عملکرد محصولات گزارش شده در منطقه مقایسه شد. نتایج حاکی از برآورد نسبی مدل برای عملکرد محصول بود، در عین این که مدل SWAT تا حدی عملکرد محصولات را بیش برآورد کرده است. بررسی حاضر نشان داد واسنجی چندمنظوره مدل هیدرولوژیکی بزرگ مقیاس SWAT در یک منطقه تحت آبیاری علاوهبر استفاده از شاخص متداول جریان رودخانه، با درنظر گرفتن پارامترهای تکمیلی از قبیل تبخیروتعرق و عملکرد محصولات میتواند منجر به افزایش دقت نتایج مدل شود.