برای پژوهش و توسعه
  بازگشت به ژورنال
پژوهش آب ایران
مروری بر مدلهای بیلان آب: بررسی مدلهای ریاضی مفهومی برای حوضه آبریز


نویسندگان

سید سجاد رضوی کهنموئی
کامران داوری
مهری شاهدی
فاطمه طالبی
عطا جودوی

razavi.sadjad@gmail.com    دانشگاه فردوسی مشهد
K.Davary@ferdowsi.um.ac.ir    دانشگاه فردوسی مشهد
me.sh40@gmail.com    hh
fa.ta40@gmail.com    دانشگاه فردوسی مشهد
atajoodavi@gmail.com    موسسه (دانشگاه): مرکز پژوهشی آب و محیط زیست شرق


50 دانلودها

چکیده

Introduction: 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 مولفه‏ها، 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¬ مدل¬ها و روش¬هایی است که در دنیا برای محاسبات بیلان آب، به کار گرفته می¬شود. با توجه به مزیت مدل¬های مفهومی در مقایسه با مدل¬های فرایند- محور و مدل¬های داده-محور در مدل¬سازی بیلان آب و همچنین با توجه به ضعف مدل‏های یکپارچه در شبیه‎سازی تغییرات پارامترها در سطح حوضه آبریز، تمرکز اصلی مقاله بر روی مدل¬های مفهومی در حالت¬های توزیعی و نیمه توزیعی است. این مدل¬ها متفاوت از مدل¬های کاملا توزیعی فرایند محور بوده و قابلیت کاربرد بیشتری را در حوضه¬های متوسط و بزرگ مقیاس (که داده¬های هیدروژئولوژیکی کافی وجود ندارد) دارند. سعی شده است با بررسی مدل¬های 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 مدل¬ها وجود ندارد (مانند اکثر حوضه¬های آبریز در ایران) برای تولید، توسعه، واسنجی و بومی¬سازی یک مدل بیلان که هدف آن تخمین موجودیت آب در یک حوضه است، می¬بایست ابتدا مدل¬های ساده¬تر مد نظر قرار گیرد و نه مدل¬هایی که تحت عنوان مدل شبیه¬سازی هیدرولوژیکی شناخته می¬شوند. در این مطالعه تعدادی از مدل¬ها، براساس برخی از معیارها از جمله عدم پیچیدگی، دسترسی به داده¬ها و کد، دسته¬بندی و از نظر خروجی¬ها، مقیاس زمانی و مکانی و ساختار مدل بیلان مقایسه شده¬اند. Methods: Water balance models have been developed over multiple timescales (hourly, daily, monthly and yearly) and different spatial resolutions and varying degrees of complexity. Water balance models were first developed in the 1940s by Thornthwaite. With the increasing use of water balance models to address hydrological problems, a considerable amount of efforts has been devoted to the development of such models and techniques. A variety of models have been considered, ranging from relatively complex conceptual models to complex physical based models. Previous studies showed that using conceptual water balance models rather than process-based models or data-driven models have some advantages. Process-based models require high resolution, in both space and time, data and data-driven models may not remain valid in changed climatic conditions. Therefore, we focus on distributed and semi-distributed mathematical conceptual models. After evaluation different models, we introduce and classify some models that have relative advantages for being applied in Iran. These models have at least one of the following properties: they are conceptual models, some of them have been used for different regions, and some of them have been used for dry and semi-arid areas, and they use a simple method for water balance calculation, or their code, software or graphical interface are available freely. Results: To choose and modify an appropriate water balance model for Iran's watersheds, we should consider a simpler one especially when there are usually uncertainties about the model parameters and input data due to sparse data and lack of knowledge about the natural systems. We investigated different models especially models that have a fewer number of parameters for calibration and consider hydrological spatial variability in a water basin. Considering these facts, it seems the model developed by Portoghese et al. could be a good choice for the most arid and semiarid regions in Iran, after necessary corrections and modifications. The modified model was successfully implemented in different watersheds in Razavi Khorasan province. The model results, such as runoff, actual evapotranspiration, and deep percolation were in agreement with other studies, and consistent with the basin hydrological process.




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


Journal of Materials Science: Materials in Electronics
ضریب تاثیر
0/000
در دسترس
2000 - 2020
دوره‌ها
14
شماره‌ها
50
مقالات
788
مقالات دسترسی آزاد
532