شماره ركورد
31414
پديد آورنده
عليرضا نوين پريزاد
عنوان
كاليبراسيون چند متغيره مدل هيدرولوژيكي حوضه آبريز رودخانه هيرمند
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي و مديريت منابع آّب
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
1403/6/27
استاد راهنما
حسين عليزاده
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
مهندسي عمران
چكيده
موضوع مدلسازي هيدرولوژيكي براي حوضه آبريز هيرمند از اهميت ويژهاي برخوردار است. براي برنامهريزي صحيح درباره تالابهاي هامون، ضروري است ميزان آبي كه به اين تالابها وارد ميشود به دقت برآورد گردد. اين اطلاعات كمك ميكند تا وضعيت فعلي تالابها را درك شده و برنامهريزيهاي لازم را انجام گيرد. همچنين وجود معاهده بين ايران و افغانستان درباره مديريت آب رودخانه هيرمند كه در بالادست سد كجكي قرار دارد، نيازمند پايش دقيق وضعيت اين رودخانه است. در مذاكرات بين دو كشور، مهم است كه با ارائه دادههاي مستند، وضعيت رودخانه هيرمند در هر سال مشخص شده و حتي پيشبينيهايي براي آينده ارائه شود. دستيابي به اين اهداف، نيازمند يك مدل هيدرولوژيكي دقيق است كه بتواند با استفاده از دادههاي بازتحليلي و دادههاي زميني موجود، حتي با وجود كمبود دادههاي زميني، كاليبره شود. در اين پژوهش، از دادههاي بازتحليلي مختلفي شامل ERA5،GLDAS و CRU استفاده شده است كه اين دادهها در تحقيقات پيشين ارزيابي، اصلاح و با هم تركيب شدهاند. در اين تحقيق، از يك محصول دادهي بارش و دماي تركيبي مبتني بر دادههاي جهاني ERA5، GLDAS براي مدل سازي هيدرولوژيكي استفاده شده است. رويكرد واسنجي مدل هيدرولوژيكي در اين تحقيق، مبتني بر دو متغير رواناب و پوشش برفي است كه در آن از دادههاي زميني آبدهي رودخانه در افغانستان در بازه زماني 1960 تا 1980 و دادههاي پوشش برف ماهواره MODIS در بازه زماني 2000 تا 2022 استفاده شدهاست. پوشش برف تاثير بسزايي در رژيم طبيعي جريان رودخانه هيرمند دارد. از مدل SWAT براي مدل سازي هيدرولوژيكي استفاده شده است و سناريوهاي كاليبراسيون تكمتغيره و دومتغيره با هم مقايسه شدهاند. كاليبراسيون دو متغيره در بالادست سد كجكي انجام شده است. همچنين، كاليبراسيون تكمتغيره مبتني بر مشاهدات آبدهي رودخانه براي كل حوضه هيرمند صورت گرفته است. الگوريتم مورد استفاده براي كاليبراسيون، SUFI-2 بوده و نتايج واسنجي و اعتبارسنجي تك متغيره كاليبره شده و مقدار NS براي ايستگاههاي دهراوود (بالادست سد كجكي)، دهله (ارغنداب)، دلارام (خاش)، چهار برجك (هيرمند پايين)، اردسكان (هاروت)، فراه (فراه) و قلعه بست (ارغستان) در محدوده ] 95/51-0/0[ ميباشد. بنابراين مقدار شاخص مذكور در همه محدودهها از وضعيت مطلوبي برخوردار است. كاليبراسيون تكمتغيره مبتني بر مشاهدات آبدهي رودخانه در حوضه آبريز بالادست سد كجكي، نشان ميدهد كه مقدار NS براي رواناب و پوشش برف به ترتيب برابر 64/0 و 4/0 است. براي كاليبراسيون تكمتغيره مبتني بر مشاهدات پوشش برف مقدار NS براي رواناب و پوشش برف به ترتيب برابر 13/343- و 77/0 است. اين در حاليست كه، كاليبراسيون دومتغيره (برف و رواناب) با بهبود معيارهاي NS براي رواناب و پوشش برف به ترتيب 8/0 و 79/0 تخمين دقيقتري را ارائه ميدهد.
در پژوهش دانشگاه تربيت مدرس براي شبيهسازي حوضه هيرمند پايين، مقدار معيار NS براي دوره اعتبارسنجي برابر با 63/0 است. همچنين، مقدار NS براي دوره واسنجي برابر با 67/0 محاسبه شده است. در تحقيق حاضر، مقدار معيار NS براي دوره واسنجي برابر با 0.95 و براي دوره اعتبارسنجي برابر با 0.82 است. همچنين در پژوهش دانشگاه تربيت مدرس، معيار NS براي ايستگاه دهراوود در دوره واسنجي 72/0 و در دوره اعتبارسنجي 80/0 بوده است. در تحقيق حاضر، اين معيارها در دوره واسنجي و اعتبارسنجي به ترتيب 80/0 و 86/0 هستند كه دقت بالاتري نسبت به پژوهشهاي قبلي نشان ميدهد.
تاريخ ورود اطلاعات
1403/08/09
عنوان به انگليسي
Multivariate calibration of the hydrological model of the Hirmand river basin
تاريخ بهره برداري
1/1/1900 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
عليرضا نوين پري زاد
چكيده به لاتين
The topic of hydrological modeling for the Hirmand watershed holds special significance. Accurate estimates of the water inflow to the Hamoun wetlands are essential for proper planning regarding these wetlands. This information helps to understand the current state of the wetlands and to make necessary plans. Additionally, a treaty between Iran and Afghanistan on managing the Hirmand River, which lies upstream of the Kajaki Dam, necessitates precise monitoring of this river’s status. In negotiations between the two countries, it is crucial to present documented data on the Hirmand River’s status each year and even to provide future predictions. Achieving these goals requires a precise hydrological model that can be calibrated using reanalysis and available ground data, even with limited terrestrial data.
In this research, various reanalysis datasets, including ERA5, GLDAS, and CRU, have been used. These datasets have been evaluated, modified, and integrated in previous studies. A combined precipitation and temperature dataset based on global ERA5 and GLDAS data has been used for hydrological modeling. The calibration approach in this study is based on two variables: runoff and snow cover, using river discharge data from Afghanistan (1960-1980) and MODIS satellite snow cover data (2000-2022). Snow cover significantly influences the natural flow regime of the Hirmand River. The SWAT model has been used for hydrological modeling, and single-variable and dual-variable calibration scenarios are compared. Dual-variable calibration was performed upstream of the Kajaki Dam, while single-variable calibration based on river discharge observations was applied to the entire Hirmand basin. The SUFI-2 algorithm was used for calibration. The results for single-variable calibration show that the NS coefficient values for stations such as Dehrawud (upstream of Kajaki Dam), Deh La (Arghandab), Delaram (Khash), Chahar Burjak (Lower Hirmand), Ardeskan (Harut), Farah (Farah), and Qala Bist (Arghestan) range from [0.0 to 0.95]. Therefore, the NS index in all regions reflects a favorable state.
Single-variable calibration based on river discharge observations in the upstream basin of Kajaki Dam shows that the NS values for runoff and snow cover are 0.64 and 0.4, respectively. In single-variable calibration based on snow cover observations, the NS values for runoff and snow cover are -343.13 and 0.77, respectively. In contrast, dual-variable calibration (snow and runoff) improves the NS criteria for runoff and snow cover to 0.8 and 0.79, respectively, yielding more accurate estimates.
In a study by Tarbiat Modares University for simulating the lower Hirmand basin, the NS index for the validation period is 0.63, and for the calibration period, it is calculated as 0.67. In the present study, the NS index for the calibration period is 0.95 and 0.82 for the validation period. Also, in the Tarbiat Modares University study, the NS criterion for the Dehrawud station during the calibration period was 0.72 and 0.80 for the validation period. In this study, these criteria for the calibration and validation periods are 0.80 and 0.86, respectively, indicating higher accuracy compared to previous research.
كليدواژه هاي فارسي
مدلسازي , مدل SWAT , كاليبراسيون دو متغيره , روش SUFI-2
كليدواژه هاي لاتين
Modeling , SWAT model , dual-variable calibration , SUFI-2 method
Author
Alireza Novinparizad
SuperVisor
Dr. Alizadeh