شماره ركورد
33513
پديد آورنده
مليكا مهدي خاني
عنوان
پيش بيني وضعيت هيدرولوژيكي حوضه آبريز رودخانه مبتني بر شبيه سازي بارش-رواناب و تغييرات كاربري اراضي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي عمران
سال تحصيل
1399
تاريخ دفاع
1403/12/18
استاد راهنما
حسين عليزاده
استاد مشاور
-
دانشكده
مهندسي عمران
چكيده
افزايش جمعيت و نياز روزافزون به توليد، همواره يكي از مهم ترين دلايل تغيير شكل زمين به شمار ميآيد. گسترش مزارع و باغات، جنگل زدايي، گسترش مناطق غيرقابل نفوذ و شهري، تاثير بهسزايي در بيلان آب دارند. تغيير الگوي كشت نيز با تغيير ميزان آبياري، تبخير و تعرق و در نتيجه رواناب همراه است. در اين مطالعه، حوضه آبريز حبله رود به دليل دارا بودن اقليم خشك و نيمه خشك و انجام فعاليت هاي كشاورزي به ويژه باغداري و كاشت يونجه مورد توجه قرار گرفته است. بنابراين پيش بيني تركيب كشت اين منطقه گامي موثر در مديريت منابع آب محسوب ميشود. به همين منظور تصاوير ماهوارهاي (سنجش از دور) براي طبقه بندي انواع محصولات مورد كشت با استفاده از شاخص NDVI و تصاوير طيف مرئي در بستر google earth engine و با الگوريتم random forest مورد استفاده قرار گرفتند. در ادامه با استفاده از تصاوير طبقه بندي شده به دست آمده و در نظر گيري عوامل موثر بر تغيير تركيب كشت، مدلي مبتني بر اتوماتاي سلولي، رگرسيون لجستيك و روش جذب داده NDVI ماهانه توسط فيلتر ذره، به منظور پيش بيني الگوي كشت، در محيط برنامه نويسي پايتون تهيه شد. از اين مدل در سالهاي 2015 تا 2020 به منظور واسنجي و در سال 2021 براي اعتبار سنجي نتايج بهره گرفته شد. شاخصهاي overall accuracy و kappa براي سال 2021 به ترتيب برابر با 95% و 0.73 نشان دهنده دقت بالاي اين مدل در پيش بيني تركيب كشت ميباشد. به منظور محاسبه تبخير و تعرق و ديگر پارامتر هاي هيدرولوژيكي اين حوضه، با موجود بودن نقشههاي الگوي كشت پيش بيني شده، از مدل SWAT+ استفاده ميشود. در اين مدل با استفاده از دادههاي هواشناسي، افزودن اطلاعات آبياري و كاليبراسيون نتايج اوليه توسط رواناب مشاهداتي، خروجيهايي تحت عنوان دبي شبيه سازي شده (با ورودي تركيب كشت مشاهداتي) و دبي پيش بيني شده (با ورودي تركيب كشت پيش بيني شده) ارائه ميشود. مقايسه اين نتايج نشانگر نزديكي مقدار دبي پيش بيني شده و شبيه سازي شده هستند. مقايسه دبي پيش بيني شده و اندازه گيري شده توسط شاخص NSE با مقدار 0.72 در سال 2018 حاكي از قابل قبول بودن نتايج مي باشد. نتايج فوق نشان دهنده تاثير غيرآني و غيرمستقيم تغيير الگوي كشت در اين حوضه تا ايستگاه فيروزكوه ميباشد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/04/28
عنوان به انگليسي
Prediction of the river watershedʹs hydrological status based on rainfall-runoff simulation and land use chang
تاريخ بهره برداري
1/1/1900 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مليكا مهدي خاني
چكيده به لاتين
Population growth and the increasing demand for production have consistently been among the main drivers of land transformation. The expansion of farmlands and orchards, deforestation, and the growth of impervious and urban areas significantly affect the water balance. Changes in cropping patterns are also associated with alterations in irrigation requirements, evapotranspiration, and consequently runoff. In this study, the Hablehroud watershed, characterized by its arid and semi-arid climate and agricultural activities—particularly orchard farming and alfalfa cultivation—was selected as the case study. Therefore, forecasting the cropping composition in this region is a crucial step in effective water resource management. For this purpose, satellite imagery (remote sensing) was used to classify crop types using the NDVI index and visible spectrum images within the Google Earth Engine platform, employing the Random Forest algorithm. Subsequently, using the resulting classified images and considering factors influencing cropping pattern changes, a model was developed in Python based on cellular automata, logistic regression, and monthly NDVI data assimilation via a particle filter, to predict cropping patterns. This model was calibrated using data from 2015 to 2020 and validated in 2021. The overall accuracy and Kappa coefficient for 2021 were 95% and 0.73, respectively, indicating the model’s high accuracy in predicting crop composition. To estimate evapotranspiration and other hydrological parameters in the watershed, the SWAT+ model was employed using the predicted cropping pattern maps. This model incorporated meteorological data, irrigation inputs, and calibration using observed runoff, generating simulated discharge (based on observed cropping composition) and predicted discharge (based on forecasted cropping composition). The comparison of these results demonstrated the close agreement between predicted and simulated discharge. Furthermore, the comparison between predicted and observed discharge, using the NSE index with a value of 0.72 in 2018, confirmed the modelʹs reliability. These findings highlight the delayed and indirect impact of cropping pattern changes on flow up to the Firouzkouh station within the watershed.
كليدواژه هاي فارسي
سنجش از دور , تركيب كشت , اتوماتاي سلولي , داده گواري , مدلسازي هيدرولوژيكي
كليدواژه هاي لاتين
remote sensing , crop composition , cellular automata , data assimilation , hydrological modeling
Author
Melika Mehdikhani
SuperVisor
Hossein Alizadeh