بازگشت به نشریه
پژوهش آب ایران
Journal of Materials Science: Materials in Electronics
ضریب تاثیر
0/000
در دسترس
2000 - 2020
دوره‌ها
15
شماره‌ها
53
مقالات
833
دسترسی آزاد
532


پژوهش آب ایران
مروری بر مدلهای بیلان آب: بررسی مدلهای ریاضی مفهومی برای حوضه آبریز


دریافت: 1397/2/19 | پذیرش: 1398/4/19 | انتشار: 1398/9/19 

 DOI

نویسندگان
سید سجاد رضوی کهنموئی1، کامران داوری2*، فاطمه طالبی3، عطا جودوی4، مهری شاهدی5

1-دانشگاه فردوسی مشهد،razavi.sadjad@gmail.com

2-دانشگاه فردوسی مشهد،K.Davary@ferdowsi.um.ac.ir

3-دانشگاه فردوسی مشهد،fa.ta40@gmail.com

4-موسسه (دانشگاه): مرکز پژوهشی آب و محیط زیست شرق ،atajoodavi@gmail.com

5-hh،me.sh40@gmail.com



154 تعداد دریافت

چکیده

مطالعات بیلان آب یکی از ارکان مدیریت و سیاست‏گذاری در مدیریت منابع آب و ابزاری برای ارزیابی کمی ذخایر منابع آب در حوضه و تغییرات این منابع در اثر فعالیت‏های انسانی است. در حال حاضر برای محاسبه بیلان در ایران مشکلاتی وجود دارد. پرهزینه و زمان‏بر بودن تأمین داده‏های موثق برای برآورد بسیاری از مولفه‏های بیلان (در سطح حوضه) و اتکا به روش‏های تجربی (تخمینی) برای برآورد این مولفه ‏ها، و از طرفی نبود روش‏های تجربی واسنجی شده و بومی برای برآورد دقیق‏تر عوامل بیلان برخی از این مشکلات است. در بسیاری از کشورها از مدل‏هایی در برنامه‏ریزی منابع آب استفاده می‏شود که در کشورهای دیگر با شرایط اقلیمی متفاوت تولید شده‏اند. بنابراین قبل از استفاده از این مدل‏ها باید به ساختار مدل توجه شود. هدف از این مطالعه بررسی‌ مدل‌ها و روش‌هایی است که در دنیا برای محاسبات بیلان آب، به کار گرفته می‌شود. با توجه به مزیت مدل‌های مفهومی در مقایسه با مدل‌های فرایند- محور و مدل‌های داده-محور در مدل‌سازی بیلان آب و همچنین با توجه به ضعف مدل‏های یکپارچه در شبیه‎سازی تغییرات پارامترها در سطح حوضه آبریز، تمرکز اصلی مقاله بر روی مدل‌های مفهومی در حالت‌های توزیعی و نیمه توزیعی است. این مدل‌ها متفاوت از مدل‌های کاملا توزیعی فرایند محور بوده و قابلیت کاربرد بیشتری را در حوضه‌های متوسط و بزرگ مقیاس (که داده‌های هیدروژئولوژیکی کافی وجود ندارد) دارند. سعی شده است با بررسی مدل‌های مختلف بیلان بتوان یک مدل اجرایی برای مناطق خشک و نیمه خشک ایران انتخاب کرد. با توجه به شرایط موجود، در مناطقی که هنوز اطلاعات دقیق و موثق هیدرولوژیکی برای واسنجی مدل‌ها وجود ندارد (مانند اکثر حوضه‌های آبریز در ایران) برای تولید، توسعه، واسنجی و بومی‌سازی یک مدل بیلان که هدف آن تخمین موجودیت آب در یک حوضه است، می‌بایست ابتدا مدل‌های ساده‌تر مد نظر قرار گیرد و نه مدل‌هایی که تحت عنوان مدل شبیه‌سازی هیدرولوژیکی شناخته می‌شوند. در این مطالعه تعدادی از مدل‌ها، براساس برخی از معیارها از جمله عدم پیچیدگی، دسترسی به داده‌ها و کد، دسته‌بندی و از نظر خروجی‌ها، مقیاس زمانی و مکانی و ساختار مدل بیلان مقایسه شده‌اند.




واژگان کلیدی

بیلان آب  خشک و نیمه خشک  مدل های توزیعی  شبه توزیعی و نیمه توزیعی  مدل های ریاضی مفهومی 



دریافت فایل مقاله


دسترسی آزاد

دریافت فایل مقاله

ارجاع به مقاله
رضوی کهنموئی س. س. کامران داوری ک. قهرمان ب. و جودوی ع. 1398. مروری بر مدل‌های بیلان آب: بررسی مدل‌های ریاضی مفهومی برای حوضه. مجله پژوهش آب ایران. 35: 125-136.




مراجع
  1. رضوی س. س. 1392. توسعه مدل شبه توزیعی برای برآورد بیلان، (QDWB) و ارزیابی آن در محدوده مطالعاتی رخ- نیشابور. پایان‌نامه کارشناسی ارشد. گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران. 119 ص.

  2. رضوی کهنمویی س. س. داوری ک. قهرمان ب. ضیائی ع. ن. و ایزدی ع. 1395. توسعه مدل شبه توزیعی برای برآورد بیلان QDWB و ارزیابی آن در محدوده مطالعاتی رخ- نیشابور. فصلنامه آب و خاک. 30(6): 1888-1904.

قهرمان ب. 1393. دستورالعمل روش‌های محاسبه بیلان منابع آب. وزارت نیرو، معاونت امور آب و آبفا، دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب و آبفا -دانشگاه فردوسی مشهد، کمیته تخصصی مدیریت منابع آب طرح تهیه استانداردهای مهندسی آب کشور. 418-الف.


  1. Abbott M. B. Bathurst J. C. Cunge J. A. O'Connell P. E. and Rasmussen J. 1986. An introduction to the European Hydrological System — Systeme Hydrologique Europeen, “SHE”, 2: Structure of a physically-based, distributed modelling system. Journal of Hydrology. 87(1):61-77.

  2. Abdulla F. and Al-Badranih L. 2000. Application of a rainfall-runoff model to three catchments in Iraq. Hydrological Sciences Journal. 45(1): 13-25.

  3. Aerts J. Kriek M. and Schepel M. 1999. STREAM (spatial tools for river basins and environment and analysis of management options): ‘set up and requirements. Physics and Chemistry of the Earth, Part B: Hydrology, Oceans and Atmosphere. 24(6): 591-595.

  4. Alemaw B. Chaoka T. 2003. A continental scale water balance model: a GIS-approach for Southern Africa. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C. 28(20): 957-966.

  5. Anderson M. P. Woessner W. W. and Hunt R. J. 2015. Applied groundwater modeling: simulation of flow and advective transport. Academic press. 630 p.

  6. Andrew R. M. and Dymond J. R. 2007. A distributed model of water balance in the Motueka catchment, New Zealand. Environmental Modelling & Software. 22(10): 1519-1528.

  7. Arnell N. W. 1999. A simple water balance model for the simulation of streamflow over a large geographic domain. Journal of Hydrology. 217(3-4): 314-335.

  8. Arnold J. G. Muttiah R. S. Srinivasan R. and Allen P. M .2000. Regional estimation of base flow and groundwater recharge in the Upper Mississippi river basin. Journal of Hydrology. 227(1): 21-40.

  9. Arnold J. G. Srinivasan R. Muttiah R. S. and Williams J. R. 1998. Large Area Hydrologic Modeling and Assessment Part I: Model Development. JAWRA Journal of the American Water Resources Association. 34(1): 73-89.

  10. Baier W. Dyer J. A. and Sharp W. R. 1979. The versatile soil moisture budget. Tech. Bull. 87, Land Resource Research Institute, Agriculture Canada, Ottawa, ON. 52 p.

  11. Bergström S. 1976. Development and application of a conceptual runoff model for Scandinavian catchments, SMHI, Report No. RHO 7, Norrköping. 134 p.

  12. Beve K. J. and Kirkby M. J. 1979. A physically based variable contributing area model of basin hydrology. Hydrologic Sciences Bulletin. 240(1): 43-69.

  13. Beven K. J. 1996. A Discussion of Distributed Hydrological Modelling. In M. B. Abbott & J. C. Refsgaard (Eds.), Distributed Hydrological Modelling. Dordrecht Springer Netherlands. 255-278.

  14. Burnash R. J. C .1995. The NWS River Forecast System - catchment modeling. In: Singh, V. P. (Ed.). Computer Models of Watershed Hydrology. pp. 311-366.

  15. Conway D. 1997. A water balance model of the Upper Blue Nile in Ethiopia. Hydrological Sciences Journal. 42(2): 265-286.

  16. Corbari C. Timmermans W. and Andreu A. 2015. Intercomparison of surface energy fluxes estimates from the FEST-EWB and TSEB models over the heterogeneous REFLEX 2012 site (Barrax, Spain). Acta Geophysical. 63(6): 1609-1638.

  17. Das T. Bárdossy A. Zehe E. and He Y. 2008. Comparison of conceptual model performance using different representations of spatial variability. Journal of Hydrology. 356(1-2): 106-118.

  18. Davary K. Ghahraman B. and Sadeghi M. 2007. Review and Classification of Modeling Approaches of Soil Hydrology Processes. Iran Agricultural Research. 27: 1-2.

  19. Deus D. Gloaguen R. and Krause P. 2013. Water Balance Modeling in a Semi-Arid Environment with Limited in situ Data Using Remote Sensing in Lake Manyara, East African Rift, Tanzania. Remote Sensing. 5(4): 1651.

  20. Dinesh S. 2008. Extraction of hydrological features from digital elevation models using morphological thinning. Asian Journal Scientific Research. 1:310-323.

  21. Eder G. Fuchs M. Nachtnebel H. P. and Loibl W. 2005. Semi‐distributed modelling of the monthly water balance in an alpine catchment. Hydrological Processes. 19(12): 2339-2360.

  22. Efstratiadis A. Nalbantis I. Koukouvinos A. Rozos E. and Koutsoyiannis D. 2008. HYDROGEIOS: a semi-distributed GIS-based hydrological model for modified river basins. Hydrology and Earth System Sciences. 12(4): 989-1006.

  23. Fenicia F. Kavetski D. and Savenije H. H. G. 2011. Elements of a flexible approach for conceptual hydrological modeling: 1. Motivation and theoretical development. Water Resources Research. 47: W11510.

  24. Fikos I. Ziankas G. Rizopoulou A. and Famellos S. 2005. Water balance estimation in Anthemountas river basin and correlation with underground water level. Global nest. The international journal. 7(3): 354-359.

  25. Finch J. 2001. Estimating change in direct groundwater recharge using a spatially distributed soil water balance model. Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology. 34(1): 71-83.

  26. Fitzpatrick E. and Nix H. 1969. A model for simulating soil water regime in alternating fallow-crop systems. Agricultural Meteorology. 6(5): 303-319.

  27. Flügel W. A. 1995. Delineating hydrological response units by geographical information system analyses for regional hydrological modelling using PRMS/MMS in the drainage basin of the River Bröl, Germany. Hydrological Processes. 9(3‐4): 423-436.

  28. Foley J. A. Colin P. I. Ramankutty N. Levis S. Pollard D. Sitch S. and Haxeltine A. 1996. An integrated biosphere model of land surface processes, terrestrial carbon balance, and vegetation dynamics. Global Biogeochemical Cycles. 10(4): 603-628.

  29. Guo Wj. Wang Ch. Ma Tf. Zeng Xm. and Yang H. 2016. A distributed Grid-Xinanjiang model with integration of subgrid variability of soil storage capacity. Water Science and Engineering. 9(2): 97-10.

  30. Holmes R. M. and Robertson G. W. 1959 A Modulated Soil-Moisture Budget. Monthly Weather Review. 87: 101-106.

  31. Hu C. Guo S. Xiong L. and Peng D. 2005. A modified Xinanjiang model and its application in northern China. Hydrology Research. 36(2): 175-192.

  32. Huang B. and Jiang B. 2002. AVTOP: a full integration of TOPMODEL into GIS. Environmental Modelling & Software. 17(3): 261-268.

  33.  Institute for Environment and Sustainability: Ispra, Italy. 109 p.

  34. Izady A. Abdalla O. Joodavi A. Karimi A. Chen M. and Tompson A. F. B .2017. Groundwater recharge estimation in arid hardrock-alluvium aquifers using combined water-table fluctuation and groundwater balance approaches. Hydrological Processes. 31(19): 3437-3451.

  35. Izady A. Davary K. Alizadeh A. Ziaei A. N. Akhavan S. Alipoor A. Joodavi A. and Brusseau M. L. 2015. Groundwater conceptualization and modeling using distributed SWAT-based recharge for the semi-arid agricultural Neishaboor plain, Iran. Hydrogeology Journal. 23(1): 47-68.

  36. Jong R. D. and Bootsma A. 1996. Review of recent developments in soil water simulation models. Canadian Journal of Soil Science. 76(3): 263-273.

  37. Joodavi A. Zare M. Raeisi E. and Ahmadi M. B. 2016. A Multi-Compartment Hydrologic Model to Estimate Groundwater Recharge in an Alluvial-Karst System. Arabian Journal of Geosciences. 9(3): 1-13.

  38. Kaczmarek Z. 1993. Water balance model for climate impact analysis. ACTA Geophysica Polonica. 41(4): 1-16.

  39. Kite G. and Kouwen N. 1992. Watershed modeling using land classifications. Water Resources Research. 28(12): 3193-3200.

  40. Kouwen N. 1988. WATFLOOD Users manual. Water Resources Group, University of Waterloo. 125 p.

  41.  Krysanova V. Müller-Wohlfeil D. I. and Becker A. 1998. Development and test of a spatially distributed hydrological/water quality model for mesoscale watersheds. Ecological Modelling. 106(2): 261-289.

  42. Kwadijk J. and Rotman J. 1995 The impact of climate change on the river Rhine: a scenario study. Climatic Change. 30(4): 397-425.

  43. Lin Y. F. Wang J. and Valocchi A. J. 2009. PRO‐GRADE: GIS Toolkits for Ground Water Recharge and Discharge Estimation. Ground water. 47(1): 122-128.

  44. Liu Z. 2005. ArcTOP: a distributed hydrologic modeling system of tight coupling TOPKAPI with GIS. Hydrology. 25(4): 1.

  45. Luijten J. C. 1999. A tool for community-based water resources management in hillside watersheds. Doctoral dissertation, University of Florida. 303 p.

  46. Maidment D. 1996. GIS and hydrologic modeling-an assessment of progress. Paper presented at the Third International Conference on GIS and Environmental Modeling, Santa Fe, New Mexico. http://www.ce.utexas.edu/prof/maidment/gishydro/meetings/santafe/santafe.htm#Part5

  47. Marlatt W. Havens A. Willits N. and Brill G. 1961. A comparison of computed and measured soil moisture under snap beans. Journal of Geophysical Research. 66(2):535-541.

  48. Matheussen B. Kirschbaum R. L. Goodman I. A. O'Donnell G. M. and Lettenmaier D. P. 2000. Effects of land cover change on streamflow in the interior Columbia River Basin (USA and Canada). Hydrological Processes. 14(5): 867-885.

  49. McDonald M. G. and Harbaugh A. W. 1988. A Modular Three-dimensional Finite- Difference Ground-water Flow Model. U.S. Geological Survey Techniques of Water-Resources Investigations. 06-A1, 576.

  50. Portoghese I. Uricchio V. and Vurro. M. 2005. A GIS tool for hydrogeological water balance evaluation on a regional scale in semi-arid environments. Computers & geosciences. 31(1): 15-27.

  51. Ren-Jun Z. 1992. The Xinanjiang model applied in China. Journal of Hydrology. 135(1): 371-381.

  52. Schultz G. A. 1994. Meso-scale modelling of runoff and water balances using remote sensing and other GIS data. Hydrological Sciences Journal. 39(2): 121-142.

  53. Sharma M. Gander G. and Hunt C. 1980. Spatial variability of infiltration in a watershed. Journal of Hydrology. 45(1): 101-122.

  54. Singh R. K. Prasad V. H. and Bhatt C. M. 2004. Remote sensing and GIS approach for assessment of the water balance of a watershed. Hydrological sciences journal. 49(1): 131-141.

  55. Smith P. N. and Maidment D. R. 1995. Hydrologic Data Development System. CRWROnline Report 95-1. Center for Research in Water Resource.

  56. Sokolov A. A. and Chapman T. G. 1974. Methods for water balance computations; an international guide for research and practice-A contribution to the International Hydrological Decade. 122 p.

  57. Storck P. Bowling L. Wetherbee P. and Lettenmaier D. 1998. Application of a GIS‐based distributed hydrology model for prediction of forest harvest effects on peak stream flow in the Pacific Northwest. Hydrological Processes. 12(6): 889-904.

  58. T. G. Masaryk Water Research Institute in Prague. 2015. Bilan water balance model Manual. 51 p. http://bilan.vuv.cz/bilan/user-manual-model-bilan/

  59. Thornthwaite C. W. and Mather J. R. 1955. The water balance, Publ. Climatol. Lab. Climatol.Dresel Inst. Technol. 8(8): 1-104.

  60. Todini E. 1996. The ARNO rainfall—runoff model. Journal of Hydrology. 175(1): 339-382.

  61. Tran Q. Q. De Niel J. and Willems P. 2018. Spatially distributed conceptual hydrological model building: A generic top‐down approach starting from lumped models. Water Resources Research. 54: 8064-8085.

  62. Vieux B. E. 2016. Distributed Hydrologic Modeling Using GIS. Springer Netherlands. 289 p.

  63. Wegehenkel M. 2002. Estimating of the impact of land use changes using the conceptual hydrological model THESEUS––a case study. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C. 27(9-10): 631-640.

  64. Westenbroek S. M. Engott J. A. Kelson V. A. and Hunt R. J. 2018. SWB Version 2.0—A Soil-Water-Balance code for estimating net infiltration and other water-budget components. U.S. Geological Survey Techniques and Methods. book 6, chap. A59. 118 p.

  65. Wooldridge S. A. and Kalma J. D. 2001. Regional-scale hydrological modelling using multiple-parameter landscape zones and a quasi-distributed water balance model. Hydrology and Earth System Sciences. 5(1): 59-74.

  66. Xu C. Y. and Singh V. P. 1998. A review on monthly water balance models for water resources investigations. Water Resources Management. 12(1): 20-50.

  67. Xu C. Y. and Singh V. P. 2004. Review on regional water resources assessment models under stationary and changing climate. Water Resources Management. 18(6): 591-612.

  68. Zhang L. Potter N. Hickel K. Zhang Y. and Shao Q. 2008. Water balance modeling over variable time scales based on the Budyko framework.

  69. Zhang W. and Montgomery D. R. 1994. Digital elevation model grid size, landscape representation, and hydrologic simulations. Water Resources Research. 30(4): 1019-1028.





اطلاعیه‌ها  

نمایه‌ها  

 


پایگاه استنادی علوم جهان اسلام
پایگاه اطلاعات نشریات کشور
سیویلیکا
پایگاه اطلاعات علمی جهاد دانشگاهی
 سازمان اسناد و کتابخانه ملی جمهوری اسلامی ایران