دوره 17، شماره 1 - ( بهار و تابستان 1405 )                   جلد 17 شماره 1 صفحات 137-125 | برگشت به فهرست نسخه ها

XML English Abstract Print

Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Dahmardeh Ghaleno M R. (2026). Performance Evaluation of the WetSpa Hydrological Distributed Model for Runoff Simulation in the Sarbaz Watershed of Sistan and Baluchistan. J Watershed Manage Res. 17(1), 125-137. doi:10.61882/jwmr.2026.1314
URL: http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-1314-fa.html
دهمرده قلعه نو محمدرضا.(1405). ارزیابی کارایی مدل هیدرولوژیکی-توزیعی WetSpa برای شبیه ‎سازی رواناب در حوزه آبخیز سرباز سیستان و بلوچستان پ‍‍ژوهشنامه مديريت حوزه آبخيز 17 (1) :137-125 10.61882/jwmr.2026.1314

URL: http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-1314-fa.html

ارزیابی کارایی مدل هیدرولوژیکی-توزیعی WetSpa برای شبیه ‎سازی رواناب در حوزه آبخیز سرباز سیستان و بلوچستان
محمدرضا دهمرده قلعه نو*
گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده آب و خاک، دانشگاه زابل، زابل، ایران
چکیده:   (989 مشاهده)

چکیده مبسوط
مقدمه: کاربرد مدل‎ های هیدرولوژیکی در حوزه ‎های آبخیز همواره موردتوجه محققین منابع آب بوده است. این موضوع در مناطق خشک و نیمه‎ خشک به‎ دلیل پیچیدگی بیشتر فرآیندهای هیدرولوژیکی در این مناطق، از اهمیت ویژه‎ ای برخوردار است. بهره برداری و استفاده مطلوب از منابع آب و مدیریت بهینه آن مستلزم شناخت بهتر مدل‎ های هیدرولوژیکی است. بارش و به ‎دنبال آن تشکیل رواناب سطحی از فازهای مهم چرخه‎ ی هیدرولوژیکی هستند. با توجه به شرایط موجود در بسیاری از حوزه ‎های آبخیز کشور از لحاظ کمبود آمار، پیچیدگی زیاد اکوسیستم‎ های هیدرولوژیکی و عدم امکان شناخت کامل آن‎ها، استفاده از روش ‎هایی که بتوانند با کمک آن‎ها میزان رواناب حاصل از بارندگی را در حوزه ‎های آبخیز فاقد آمار یا آمار ناقص تخمین زد از اهمیت قابل‎ توجهی برخوردار است. مدل ‎های بارش – رواناب توانایی شبیه‎ سازی فرآیندهای داخل حوضه را دارند و ابزاری جهت تعیین رواناب و مطالعه فرایندهای هیدرولوژیکی هستند. هدف از تحقیق حاضر، ارزیابی کارایی مدل هیدرولوژیکی-توزیعیWetSpa  برای شبیه‎ سازی رواناب در حوزه آبخیز سرباز سیستان و بلوچستان است.
مواد و روش ‎ها: حوزه آبخیز سرباز با مساحت 6324/29 کیلومتر مربع در استان سیستان و بلوچستان واقع شده است. دبی پایه رودخانه سرباز کم ولی دبی سیلابی آن حتی برای دوره ‎های بازگشت پایین قابل ‎‏توجه است. جهت شبیه ‎سازی رواناب این حوضه از مدل WetSpa استفاده شد. WetSpa یک مدل توزیعی، پیوسته و فیزیکی با گام زمانی روزانه یا ساعتی است که فرآیندهای بارش، رواناب و تبخیر و تعرق را برای هر دو زمینه ساده و پیچیده شرح می ‎دهد. این مدل ابتدا تعادل آب در زون ریشه را محاسبه می‎ کند، چون این مهمترین بخش در نگه داشت آب است و همچنین این بخش کنترل کننده حجم رواناب سطحی و زیرسطحی، تبخیر و تعرق و دبی آب زیرزمینی است. WetSpa برای محاسبه رواناب از روش استدلالی اصلاح شده و برای تخمین رواناب ناشی از ذوب برف از روش ضریب روز- درجه استفاده می‎ نماید. در این مطالعه، ابتدا مقادیر اولیه پارامترها تعیین و مدل به‎ صورت دستی واسنجی شد. سپس از نرم‎ افزار PEST جهت حصول نتایج دقیق ‎تر در واسنجی استفاده گردید. نرم ‎افزار PEST طبق الگوریتم موجود در خود به‎ صورت مرحله به مرحله پارامترها را مطابقت می ‎دهد و اجرای برنامه به‎ روش جستجوی محلی تکرار می ‎شود تا زمانی‎ که بهترین مقدار پارامترها به ‎دست آیند. برای اجرای مدل از داده‎ های روزانه بارش، دما و تبخیر برای سال ‎های آماری 1401-1397 استفاده گردید. از این دوره آماری، سال‎های 1399-1397 برای واسنجی مدل و سال ‎های 1401-1399 برای ارزیابی مدل در نظر گرفته شدند. به‎ منظور ارزیابی کارایی مدل در مرحله واسنجی و اعتبارسنجی، از شاخص ‎های ارزیابی نش- ساتکلیف، مجذور میانگین مربعات خطا و بیاس مدل استفاده شد.
یافته‎ها: پس از آماده ‎سازی مدل WetSpa براساس داده‎ های روزانه دبی، بارش، دما، تبخیر و نقشه‎ های کاربری اراضی، بافت خاک و نقشه رقومی ارتفاع، مدل برای دو دوره واسنجی و اعتبارسنجی اجرا گردید. نتایج شبیه ‎سازی تطابق نسبتا خوبی را بین هیدروگراف‎ های محاسبه شده و اندازه ‎گیری شده به‎ خصوص در دوره واسنجی در خروجی حوضه نشان دادند. مدل بر اساس معیار نش- ساتکلیف کلی، هیدروگراف‎ های روزانه را با دقتی بیش از 69/02 درصد برای دوره واسنجی و بر اساس معیار تطبیق داده شده نش- ساتکلیف برای دبی‎ های حداکثر با دقت 88/18 درصد را نشان داد. در دوره اعتبارسنجی نیز مدل براساس معیار نش- ساتکلیف کلی، هیدروگراف ‎های روزانه را با دقتی بیش از 57/4 درصد و بر اساس معیار تطبیق داده شده نش- ساتکلیف برای دبی‎ های حداکثر جریان را با دقتی برابر 69/39 درصد شبیه‎ سازی کرد. مدل در برآورد جریان‎ های بالا کاراتر از جریان‎ های با دبی کم بود ولی در مجموع، مدل جریان کل را با دقت قابل‎ قبولی شبیه‎ سازی کرد. مدل در مرحله اعتبارسنجی در برخی مقاطع دبی را به‎ خوبی شبیه‎ سازی نکرد که این موضوع می‌‎تواند ناشی از ساختار مدل، به شرایط حوزه و یا داده‎‌ها مربوط ‌شود. نتایج نشان دادند که پاسخ مدل به بارش در حوزه منطقی بود. بنابر این، عدم شبیه‌‎سازی در نواحی مشخص شده می‎ تواند ناشی از شرایط حوزه و یا اشکال در داده‎ های ثبت شده باشد. طبق بررسی‎ های صورت گرفته در سطح حوزه، قبل از ایستگاه هیدرومتری خروجی، کانال انتقال جهت استحصال آب احداث شده است که این امر سبب بیشتر شدن میزان دبی شبیه‌‎سازی شده از میزان مشاهداتی می ‎شود که این عدم شبیه‎ سازی دقیق ناشی از احداث همین بند می‎ باشد و این نشان ‎دهنده آن است که در مواردی که نتایج شبیه‎ سازی مناسب نبوده است با عدم کارایی مدل ارتباطی ندارد.
نتیجه‎ گیری: نتایج شاخص‎ های ارزیابی در مرحله واسنجی و اعتبارسنجی مشخص می‎ کنند که مدل از کارایی لازم جهت شبیه‎ سازی جریان در حوزه آبخیز سرباز برخوردار است. با توجه به بررسی‎ های انجام شده، اکثر مطالعات مربوط به مدلWetSpa در شرایط مرطوب و نیمه‎ مرطوب بیشتر کشورهای اروپایی استفاده و کارایی مناسب مدل در این شرایط تایید شده است. اما با توجه به این‎که بخش عظیمی از کشور ما دارای اقلیم خشک و نیمه‎ خشک است، ضروری است که کارایی این مدل در مناطق خشک و نیمه ‎خشک کشور نیز ارزیابی گردد. از آن جهت که شرایط اقلیمی حوزه آبخیز سرباز خشک تا نیمه‎ خشک است، نتایج تحقیق حاکی از آن هستند که مدل WetSpa در این شرایط اقلیمی نیز از کارایی لازم جهت شبیه‎ سازی هیدروگراف برخوردار است.
 

واژه‌های کلیدی: اعتبارسنجی، حوزه آبخیز سرباز، شبیه‎ سازی جریان، مدل هیدرولو‍‍‍ژیکی-توزیعی WetSpa، واسنجی
متن کامل [PDF 2001 kb]   (57 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: هيدرولوژی
دریافت: 1404/6/14 | پذیرش: 1404/9/16
فهرست منابع
1. Almasi, P., Moghaddam nia, A., Khalighi Sigaroodi, S., Salajegheh., A & Soltani Kopaei. (2021). Performance Evaluation of WetSpa Hydrological Model for Runoff Simulation in Semi-Arid Climatic Conditions (Case Study: Menderjan Basin), Iranian Journal of Soil and Water Research, 52(2), 469-482. [DOI:10.22059/ijswr.2021.315031.668827. [In Persian]]
2. Azhan, M., Bahremand, A., Sheikh, V., Bairam Komaki, Ch., & Mohammadrezai, M. (2022). Simulation of Stream Flow Hydrographs Using Flexible Distributed Hydrological Modelling (WetSpa-Python). Iran-Water Resources Research, 17(4), 242-251.‌ 20.1001.1.17352347.1400.17.4.15.2. [In Persian]
3. Azinmehr, M., Bahremand, A & Kabir, A. (2013). Sensitivity Analysis of Effective Parameters in Flow Hydrograph Simulation using WetSpa Spatial Distribution Hydrological Model in Dinur Watershed Upstream of Karkheh Dam, 6th National Conference on Watershed Management and Water and soil Resources Management Kerman, Iran. [In Persian]
4. Azinmehr, M., Bahremand, A., & Kabir, A. (2015). Simulating the effects of landuse change scenarios on flow hydrograph using the spatially distributed hydrological model, WetSpa, in the Dinvar Watershed, Karkheh, Iran. Watershed Engineering and Management, 7(4), 500-510.‌ [DOI:10.22092/ijwmse.2015.103137. [In Persian]]
5. Bahremand A & De Smedt, F. (2010). Predictive Analysis and Simulation Uncertainty of a Distributed Hydrological Model. Water Resources Management, 24, 2869-2880. [DOI:10.1007/s11269-010-9584-1]
6. Bahremand, A., Corluy, J., Liu, Y.B & De Smedt, F. (2005). Stream Flowsimulation by WetSpa Model in Hornad River Basin, Slovakia, floods, fromDefence to management edited by van Alphen, j., van Beek, E., and Taal, M.,Taylor- Francis Group, London. 67-74.
7. Bahremand., A & De Smedt, F. (2008). Distributed Hydrological Modeling and Sensitivity Analysis in Torysa Watershed, Slovakia, Water Resources Management, 22(3), 393-408. [DOI:10.1007/s11269-007-9168-x]
8. Dahmardeh Ghaleno, M.R. (2018). Runoff Simulation using WetSpa Distributed Hydrological Model in Ziarat Watershed of Golestan Province, Iran. Ecopersia, 6(1), 11-20. http://ecopersia.modares.ac.ir/article-24-13237-en.html. [In Persian]
9. Dahmardeh Ghaleno, M.R., Meshram, S.G. & Alvandi, E. (2020). Pragmatic Approach for Prioritization of Flood and Sedimentation Hazard Potential of Watersheds. Soft Computing, 24, 15701-15714. https://doi.org/10.1007/s00500-020-04899-4 [DOI:10.1007/s00500-020-04899-4. [In Persian]]
10. De Smedt, F., Liu, Y.B & Gebremeskel, S. (2000). Hydrologic Modelling on a Catchment Scale using GIS and Remote Sensed Land use Information. WIT Transactions on Ecology and the Environment, 45. [DOI:10.2495/RISK000281]
11. Goodarzi, M., Hoseini, M., & Parekar, M. (2017). Evaluation of Statistical Downscaling Method in Simulation of Climate Change of Karkheh Basin up to the Karkheh Dam. Iranian Journal of Watershed Management Science and Engineering, 10(35), 51-64. http://dorl.net/dor/20.1001.1.20089554.1395.10.35.9.2. [In Persian]
12. Javidan, N., Bahremand, A., javidan, R., Onagh, M. & Komaki, C.B. (2018). Impacts of Land use Changes Scenarios on Water Balance Components using WetSpa Model (Case Study: Ziarat Watershed of Golestan Province). Journal of Watershed Management Research, 9(17), 168-181. https://doi.org/10.29252/jwmr.9.17.168 [DOI:10.29252/jwmr.9.17.168. [In Persian]]
13. Kabir, A. Mahdavi, M. Bahremand, A & Noora, N. (2011). Application of a Geographical Information System (GIS) Based Hydrological Model for Flow Prediction in Gorganrood River Basin, Iran. African Journal of Agricultural Research, 6(1), 35-45. [DOI:10.5897/AJAR10]
14. Kavian, A., Javidan, N., Bahrehmand, A., Gyasi-Agyei, Y., Hazbavi, Z., & Rodrigo-Comino, J. (2020). Assessing the hydrological effects of land-use changes on a catchment using the Markov chain and WetSpa models. Hydrological Sciences Journal, 65(15), 2604-2615.‌ [DOI:10.1080/02626667.2020.1797046]
15. Kiyani Majd, M., Nohtani, M., Dehmardeh Ghaleh No, M R. & Shikh, Z. (2023). Simulating the Runoff of Watersheds in Dry Areas on A Monthly Scale using the SWAT Model (Case Study: Lar Watershed). Journal of Watershed Management Research, 14(27), 135-145. https://doi.org/10.61186/jwmr.14.27.135 [DOI:10.61186/jwmr.14.27.135. [In Persian]]
16. Liu, Y. B., & De Smedt, F. (2004). WetSpa extension, a GIS-based hydrologic model for flood prediction and watershed management. Vrije Universiteit Brussel, Belgium.
17. Liu, Y. B., De Smedt, F., Hoffmann, L., & Pfister, L. (2005). Assessing Land Use Impacts on Flood Processes in Complex Terrain by using GIS and Modeling Approach. Environmental Modeling& Assessment, 9(4), 227-235. [DOI:10.1007/s10666-005-0306-7]
18. Liu, Y.B & De Smedt, F. (2005). Flood Modeling for Complex Terrain Using GIS and Remote Sensed Information. Water Resources Management, 19, 605-624. [DOI:10.1007/s11269-005-6808-x]
19. Liu, Y.B., De Smedt, F., & Pfister, L., (2002). Flood Prediction with the WetSpa Model on Catchment Scale. In Flood Defence. Science PressNew York, 499-507.
20. Mohammady, M., Moradi, H. R., Zeinivand, H., Temme, A. J. A. M., Yazdani, M. R., & Pourghasemi, H. R. (2018). Modeling and Assessing the Effects of Land Use Changes on Runoff Generation with the CLUE-s and WetSpa Models. Theoretical and Applied Climatology, 133(1-2), 459-471. [DOI:10.1007/s00704-017-2190-x]
21. Nameghi, Z., Bahremand, A., Ownegh, M., & Golkarian, A. (2013). River Flow Simulation Using Distributed Hydrological Model WetSpa in Atrak Watershed. Journal of Water and Soil Research, 27(5), 1067-1076.‌ [DOI:10.22067/jsw.v0i0.23037. [In Persian]]
22. Porretta, B. Chormanski, J. Ignar, S. Okruszko, T. Brandyk, A. Szymczak, T & Krezalek, K. (2010). Evaluation and verification of the WetSpa Model Based on Selected Rural Catchments in Poland. Journal of Water and Land Development, 14, 115- 133. [DOI:10.2478/v10025-011-0010-8]
23. Rahmati, H., Ansari, H., Ziaei, A., & Zeinivand, H. (2017). Evaluation of WetSpa Model for Rainfall-Runoff Simulation in Semi-Arid and Mountainous Watersheds (Case Study: Bar Arye Watershed). IrrigationSciencesandEngineering, 40(2), 75-87. [DOI:10.22055/JISE.2017.13162. [In Persian]]
24. Sadeghi, S.H., Ghasemieh, H., & Sadatinegad, S.J. (2015). Simulation of Streamflow using a Hydrological Model-Distributed WetSpa (Case study: Navrud Basin). Journal of Water and Soil Science, 19(73), 23-33. http://jstnar.iut.ac.ir/article-1-3133-fa.html. [In Persian] [DOI:10.18869/acadpub.jstnar.19.73.23]
25. Safari Shad, M., Habibnejad Roshan, M., Solaimani, K., Ildoromi, A., & Zeinivand, H. (2023). Simulation of water balance components using WetSpass model, case study: Hamedan-Bahar Watershed. Watershed Engineering and Management, 15(1), 42-54.‌ [DOI:10.22092/ijwmse.2022.122548.1516. [In Persian]]
26. Safari, A., De Smedt, F., & Moreda, F. (2009). WetSpa model Application in the Distributed Model Intercomparison Project (DMIP2). Journal of Hydrology, 418, 78-89. http://dx.doi.org/10.1016/j.jhydrol.2009.04.001 [DOI:10.1016/j.jhydrol.2009.04.001]
27. Shahedi, K., & Forotan Danesh, M. (2022). River Flow Simulation in the Ghorichay Watershed using the Wetspa Model. Hydrogeomorphology, 9(32), 25-42.‌ 10.22034/hyd.2022.49767.1619. [In Persian]
28. Tade mule, A., Kassahun Birhanu, T., Mulu Sewinet, K., Solomon Bogale, A., & Natnael Yasab, A. (2024) Combining WetSpass and MODFLOW to assess the groundwater recharge in the agricultural highlands of Ethiopia. Hydrological Sciences Journal, 69(16), [DOI:10.1080/02626667.2024.2420894]
29. Tavakoli, M., De Smedt, F., Vansteenkiste, T & Willems, P. (2014). Impact of Climate Change and Urban Development on Extreme Flows in the Grote Nete Watershed, Belgium. Natural Hazards, 71, 2127-2142. [DOI:10.1007/s11069-013-1001-7]
30. Yaghoubi, F., & Bahremand, A.R. (2011). Streamflow Simulation using Spatially Distributed Hydrologic Model, WetSpa in Chehel-Chai Watershed in Golestan Province. Journal of Water and Soil Conservation,18(3), 115- 185. [In Persian]
31. ZafarShademan, F., Ajorlo, M., Dahmardeh Ghaleno, M., & Ebrahimian, M. (2019). Effect of Land Use Change on Water Balance Components of Gharib Abad Watershed, Sistan and Baluchestan Province. ECOPERSIA, 7(4), 233-244.‌ [DOI:10.22067/jsw.v0i0.23037. [In Persian]]
32. Zeinivand, H. (2009). Development of spatially distributed hydrological WetSpa modules for snowmelt, soil erosion, and sediment transport. PhD Thesis, Vrije Universiteit Brussel, Belgium.
ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA
ارسال پیام به نویسنده مسئول

بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به (پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز (علمی-پژوهشی می‌باشد.

طراحی و برنامه نویسی: یکتاوب افزار شرق

© 2026 CC BY-NC 4.0 | Journal of Watershed Management Research

Designed & Developed by: Yektaweb