بکارگیری مدل SWAT و الگوریتم SEBAL در برآورد مقادیر تبخیر و تعرق حوضه آبریز کارون

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه مهندسی عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران

2 استادیار گروه مهندسی عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران

3 استادیار گروه مهندسی عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران.

چکیده

در این پژوهش، در گام اول مقادیر تبخیر و تعرق حوضه ‌آبریز کارون، در سه سال خشک، نرمال و تر به ترتیب 2015، 2019، 2022، با استفاده از مدل SWAT واسنجی شده بر اساس رواناب و عملکرد محصول و الگوریتم SEBAL به دست آمده است. مدل SWAT با استفاده از 6 ایستگاه هیدرومتری برای دوره‌های 2016-2000 و 2020-2017، به ترتیب واسنجی و اعتبارسنجی شد که برای دوره واسنجی، مقادیر ضریب تبیین (R2) بین 54/0 تا 71/0، ضریب نش - ساتکلیف (NS) بین 52/0 تا 68/0 و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) بین 50/12 تا (m3/s) 00/32 و برای دوره اعتبارسنجی، مقادیر R2 بین 51/0 تا 65/0، NS بین 50/0 تا 65/0 و RMSE بین 03/12تا (m3/s) 23/23 بوده است. همچنین متوسط عملکرد مشاهداتی و شبیه‌سازی شده محصول استراتژیک حوضه‌آبریز، به ترتیب برابر با 68/4 و 98/4 تن در هکتار بوده است. در ادامه، نتایج الگوریتم SEBAL و مدل SWAT براساس وضعیت سال آبی، با یکدیگر تحت مقایسه قرار گرفتند که همگرایی میان نتایج این دو روش، برای سه سال نرمال، خشک و تر به ترتیب برابر با 72/0، 58/0 و 49/0 بوده است. در مرحله دوم از این تحقیق، با توجه به داده‌های زمینی و با استفاده از تصاویر سنجنده MODIS از ماهواره Terra که دارای قدرت تفکیک زمانی مناسب است و سنجنده OLI از ماهواره Landsat8 که دارای قدرت تفکیک مکانی مناسب است، نتایج الگوریتم SEBAL و محدوده تغییرات پارامترهای اصلی این الگوریتم در دشت‌های حوضه‌های اهوازملاثانی و الباجی، ارائه شد. دشت اهوازملاثانی دارای سطح زیرکشت بالاتر و تغییرات توپوگرافی کمتر است. شبیه سازی عملکرد محصول توسط نرم‌افزار SWAT، در دشت الباجی نتیجه بهتری به دست داده است. با توجه به نتایج این تحقیق، مقادیر تبخیر و تعرق استخراجی از الگوریتم SEBAL و مدل SWAT می‌توانند نزدیک به مقادیر واقعی تبخیر و تعرق در حوضه باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Application of SWAT model and SEBAL algorithm in order to estimate the Actual Evapotranspiration Values in Karoon Basin

نویسندگان [English]

  • Hojjatollah Ghasemi 1
  • Amirpouya Sarraf 2
  • Babak Aminnejad 3
1 Ph.D. Student, Civil Engineering Department, Roudehen Branch, Islamic Azad University, Roudehen, Iran
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Roudehen Branch, Islamic Azad University, Roudehen, Iran
3 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Roudehen Branch, Islamic Azad University, Roudehen, Iran
چکیده [English]

Evaporation and Transpiration (including soil water evaporation and transpiration in plants) account for about 60% of the annual atmospheric precipitation on the earth. This process is the backbone of the hydrological cycle and a key element in Water Resources Management and the agricultural sector. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) and the Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) are specialized models that address this problem. A SEBAL model is a tool for estimating the spatial distribution of actual evaporation and transpiration using satellite images such as MODIS, and Landsat 8. Although Landsat 8 images have a higher Spatioal resolution than MODIS images (30 m vs. 1000 m), their Tempoural resolution is lower than that of MODIS images (every 16 days vs. every day). On the other hand, daily MODIS images may not always be usable because of problems such as cloudiness. In addition, the interpretation of numerous satellite images is very time-consuming. In the current study, the evaporation and transpiration values in the catchment area of Karun River were obtained in three dry, normal and wet years (2019, 2020, 2021) using the recalibrated SWAT model based on runoff and crop yield and the SEBAL algorithm. Then the results of the SEBAL algorithm and SWAT model were compared with each other based on the water year conditions. In the second stage of the research, the results of the SEBAL algorithm and the range of changes of the main parameters of this algorithm in the plains of Ahvaz-Mlathani and Al-Baji basins were presented according to the ground data and using the MODIS images from the Terra satellite with a suitable time resolution and OLI sensor from Landsat8 satellite, which has a good spatial resolution.

کلیدواژه‌ها [English]

  • SEBAL
  • Evapotranspiration
  • Runoff
  • Crop yield
  • MODIS