پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 158 |
| تعداد شماره‌ها | 6,230 |
| تعداد مقالات | 67,757 |
| تعداد مشاهده مقاله | 115,120,980 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 89,889,278 |
ارزیابی کارایی مدل هیدرولوژیکی WetSpa برای شبیهسازی رواناب در شرایط اقلیمی نیمه‌خشک (مطالعه موردی: حوزه آبخیز مندرجان) | ||
| تحقیقات آب و خاک ایران | ||
| دوره 52، شماره 2، اردیبهشت 1400، صفحه 469-482 اصل مقاله (1.38 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/ijswr.2021.315031.668827 | ||
| نویسندگان | ||
| پریسا الماسی1؛ علیرضا مقدم نیا ** 2؛ شهرام خلیقی سیگارودی*3؛ علی سلاجقه4؛ سعید سلطانی کوپائی5 | ||
| 1دانشجوی دکتری،گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران | ||
| 2دانشیار گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران | ||
| 3دانشیار گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی،دانشگاه تهران، کرج، ایران | ||
| 4استادگروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران | ||
| 5استادگروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران | ||
| چکیده | ||
| کاربرد مدلهای هیدرولوژیکی در حوزههای آبخیز همواره مورد توجه محققین منابع آب بوده است. این موضوع در مناطق خشک و نیمه خشک به دلیل پیچیدگی بیشتر فرآیندهای هیدرولوژیکی در این مناطق، از اهمیت ویژهای برخوردار است. در این تحقیق کارایی مدل هیدرولوژیکی توزیعی WetSpa در حوزه آبخیز نیمه خشک مندرجان ارزیابی شده و آنالیز حساسیت و تحلیل عدم قطعیت پارامترهای مدل نیز با استفاده از نرمافزار PEST انجام شده است. همچنین کارایی فیلتر کالمن توسعه یافته در بهبود نتایج بررسی شده است. ضریب Nash-Sutcliffe برای دورههای واسنجی و اعتبارسنجی به ترتیب برابر 63/0 و 58/0 حاصل شد و موید این است که مدل WetSpa عملکرد مناسبی در شبیهسازی رواناب در حوزه آبخیز مندرجان داشته است. نتایج تحلیل حساسیت نیز نشاندهنده حساسیت بالای پارامترهای ضریب افت آب زیر زمینی (Kg) و رطوبت اولیه خاک (K_ss) و حساسیت پایین پارامترهای حداکثر ذخیره آب زیرزمینی(G_max) و حداکثر شدت بارش(P_max) در منطقه مورد مطالعه میباشد. نتایج تحلیل عدم قطعیت هم به طور کلی با نتایج تحلیل حساسیت مطابقت داشته و بیانگر قطعیت بالای پارامترهای حساس و قطعیت کم پارامترهای غیر حساس است. نتایج حاصل از اعمال فیلتر کالمن نیز نشاندهنده بهبود نتایج میباشد. به طوریکه ضریب Nash-Sutcliffe از 63/0 به 71/0در دوره واسنجی و از 58/0 به69/0 در دوره اعتبارسنجی افزایش یافت. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| آنالیز حساسیت؛ مدل WetSpa؛ عدم قطعیت؛ واسنجی؛ فیلتر کالمن توسعه یافته | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Performance Evaluation of WetSpa Hydrological Model for Runoff Simulation in Semi-arid Climatic Conditions (Case Study: Menderjan Basin) | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Parisa Almasi1؛ Alireza Moghaddam Nia2؛ Shahram Khalighi Sigaroodi3؛ Ali Salajeghe4؛ Saeed Soltani Koopaei5 | ||
| 1Ph.D. Student. Department of Reclamation of Arid and Mountainous Regions, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj.Iran | ||
| 2Associate Professor, Department of Reclamation of Arid and Mountainous Regions, Faculty of Natural Resources, University of Tehran.Karaj. Iran | ||
| 3Associate Professor, Department of Reclamation of Arid and Mountainous Regions, Faculty of Natural Resources, University of Tehran. Karaj.Iran | ||
| 4Professor, Department of Reclamation of Arid and Mountainous Regions, Faculty of Natural Resources, University of Tehran. Karaj.Iran | ||
| 5Professor, Department of Rangeland and watershed management, Faculty of Natural Resources, Isfahan University of Technology. Isfahan.Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| The application of hydrological models in watersheds has always been considered by water resources researchers. This subject is of special importance in arid and semi-arid regions due to the greater complexity of hydrological processes in these region. In this research, the efficiency of WetSpa distributed hydrological model in Menderjan semi-arid basin has been evaluated and the sensitivity analysis and uncertainty analysis of the model parameters have been performed using PEST software. Moreover, the efficiency of the Extended Kalman filter in improving the results has been investigated. The Nash-Sutcliffe coefficient for the calibration and validation periods was 0.63 and 0.58, respectively, confirming that the WetSpa model has a good performance in runoff simulation in Menderjan basin. The results of sensitivity analysis also show the high sensitivity of Kg and K_ss parameters and the low sensitivity of G_max and P_max parameters in the study area. Moreover, the results of uncertainty analysis are generally consistent with the results of sensitivity analysis and indicate the high certainty of sensitive parameters and the low certainty of non-sensitive parameters. The results of applying Kalman filter also show the improvement of the results. So that the Nash-Sutcliffe coefficient increased from 0.63 to 0.71 in the calibration period and from 0.58 to 0.69 in the validation period. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Sensitivity Analysis, WetSpa model, Uncertainty, Calibration, Extended Kalman filter | ||
| مراجع | ||
|
Abbaspour, K. C., Vaghefi, S. A., & Srinivasan, R. (2018). A guideline for successful calibration and uncertainty analysis for soil and water assessment: A review of papers from the 2016 International SWAT Conference. Azinmehr, M. (2012). Simulation of the effect of land use change scenarios on the flow hydrograph of Dinur watershed using WetSpa distributed-spatial hydrological model. M.Sc. Thesis, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources (In Farsi). AzinMehr, M., Bahremand, A., & and 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 . (In Farsi). Bahremand, A. (2006). Simulating the effects of reforestation on floods using spatially distributed hydrologic modeling and GIS. Brussel: Vrije Universiteit Brussel. Bahremand, A., & De Smedt, F. (2006). Parameter sensitivity and uncertainty analysis of the WetSpa model using PEST. In Proceedings of the 2006 IASME/WSEAS Int. Conf. on Water Resources, Hydraulics & Hydrology (pp. 26-35). Bahremand, A., & De Smedt, F. (2008). Distributed hydrological modeling and sensitivity analysis in Torysa Watershed, Slovakia. Water Resources Management, 22(3), 393-408. Bahremand, A., & De Smedt, F. (2010). Predictive analysis and simulation uncertainty of a distributed hydrological model. Water resources management, 24(12), 2869-2880. Danesh, M. F., Ghaleno, M. R. D., Alvandi, E., Meshram, S. G., & Kahya, E. (2020). Predicting the Impacts of Optimal Residential Development Scenario on Soil Loss Caused by Surface Runoff and Raindrops Using TOPSIS and WetSpa Models. Water Resources Management, 34(10), 3257-3277. 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. Helske J (2010) KFAS: Kalman filter and smoothers for exponential family state space models. R package version 06. 0 Imani, R. (2014). Hydrological Simulation Using WetSpa and Neural Network Models (Case Study: Balkhulchay Watershed, Ardabil Province). M.Sc. Thesis, Gorgan University of Agricultural and Natural Resources Sciences. (In Farsi). 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. Kay, S. M. (1993). Fundamentals of statistical signal processing. Prentice Hall PTR. Koopman, S. J., & Durbin, J. (2003). Filtering and smoothing of state vector for diffuse state‐space models. Journal of Time Series Analysis, 24(1), 85-98. Lenhart, T., Eckhardt, K., Fohrer, N., & Frede, H. G. (2002). Comparison of two different approaches of sensitivity analysis. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 27(9-10), 645-654. Liu, Y. B., Batelaan, O., De Smedt, F., Poórová, J. A. V. L., & Velcická, L. (2005). Automated calibration applied to a GIS-based flood simulation model using PEST. Floods, from defence to management. London: Taylor & Francis Group. 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. Liu, Y.B., De Smedt, F., and Pfister, L., (2002). Flood prediction with the WetSpa model on catchment scale. In Flood Defence. Science Press: New York,pp 499-507. Liu, Y. B., & De Smedt, F. (2004). WetSpa extension, a GIS-based hydrologic model for flood prediction and watershed management. Vrije Universiteit Brussel, Belgium, 1, e108. Liu, Y. B., Gebremeskel, S., De Smedt, F., Hoffmann, L., & Pfister, L. (2003). A diffusive transport approach for flow routing in GIS-based flood modeling. Journal of Hydrology, 283(1-4), 91-106. 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. Porretta-Brandyk, L., Chormański, J., Brandyk, A., & Okruszko, T. (2011). Automatic calibration of the WetSpa distributed hydrological model for small lowland catchments. In Modelling of Hydrological Processes in the Narew Catchment (pp. 43-62). Springer, Berlin, Heidelberg. Rahmati, H. (2013). Surface Balance Modeling by WetSpa Model (Case Study: Barariyeh Basin). M.Sc. Thesis, Ferdowsi University of Mashhad.(In Farsi). Sarikhani, S., Naseri, M., Akbarpour, A. & Sharifi, M.B. (2017). Using a Kalman filter to improve prediction of groundwater levels, Fourth International Conference on Environmental Planning and Management, University of Tehran. ((In Farsi). Shafii, M., & Smedt, F. D. (2009). Multi-objective calibration of a distributed hydrological model (WetSpa) using a genetic algorithm. Hydrology and Earth System Sciences, 13(11), 2137-2149. Sigaroodi, S. K., & Chen, Q. (2016). Effects and consideration of storm movement in rainfall–runoff modelling at the basin scale. Hydrology and Earth System Sciences, 20(12), 5063-5071. Sun, L., Seidou, O., & Nistor, I. (2017). Data Assimilation for Streamflow Forecasting: State–Parameter Assimilation versus Output Assimilation. Journal of Hydrologic Engineering, 22(3), 04016060. Soil and water conservation studies, Zayandehrood dam watershed, Parcel B2. (1992). Vegetation, Volume II. (In Farsi). Wang, Z. M., Batelaan, O., & De Smedt, F. (1996). A distributed model for water and energy transfer between soil, plants and atmosphere (WetSpa). Physics and Chemistry of the Earth, 21(3), 189-193. Xie, X., & Zhang, D. (2010). Data assimilation for distributed hydrological catchment modeling via ensemble Kalman filter. Advances in Water Resources, 33(6), 678-690. Yaghoubi, F. (2010). Simulation of river flow using WetSpa distributed hydrological model in Chehelchay watershed, Golestan province. M.Sc. Thesis, Gorgan University of Agricultural and Natural Resources Sciences. (In Farsi). | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 400 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 263 |
||