تلفیق مدل های HEC-HMS و GLDAS در تخمین رواناب مناطق فاقد آمار

توسعه منابع آب، مستلزم شناخت میزان، توزیع زمانی و مکانی آب، و همچنین ارزیابی دقیق عملکرد آن می باشد. یوسوپ و همکاران (2007) برای مدل سازی بارش-رواناب در یک حوضه کوچک در مالزی از مدل HEC-HMS استفاده کردند و نتایج آن را در هر دو مرحله صحت سنجی و اعتبارسنجی رضایت بخش اعلام نمودند (20). برنامه ریزی در مناطق فاقد آمار مستلزم تهیه ی داده های با کیفیت مناسب می باشد، لذا یکی از روش های رفع این معضل، استفاده از داده های ماهواره ای می باشد. بدین منظور، مدل های سطح زمین بزرگ مقیاس نظیر GLDAS که بر اساس مشاهدات ماهواره ای بروز شده اند، به دلیل ارائه پارامترهای هیدرولوژیکی از اهمیت بالایی برخوردار می باشند و به دلیل پوشش جهانی این داده ها، کاربرد داده های حاصل از این مدل در مطالعات بارش– رواناب مورد توجه واقع شده است. مدل GLDAS با هدف بررسی روند تغییرات اجزای بیلان آب و انرژی در سطح زمین، اقدام به تولید پارامترهای هواشناسی و هیدرولوژیکی با کیفیت کنترل شده در یک دوره آماری 1948 الی 2014 نموده است. هدف از این تحقیق، ارائه مدل تلفیقی در تخمین آبدهی مناطق فاقد آمار می باشد.
در این تحقیق مدل GLDAS، با مدل هیدرولوژیکی WMS/HEC-HMS تلفیق شده و از آن به منظور انجام مطالعات بارش– رواناب منطقه پلرود استان گیلان استفاده گردید. در این خصوص از داده های مشاهداتی ایستگاه طول لات دوره آماری 2005-2003 برای واسنجی و سال 2006 برای صحت سنجی از طریق دو روش SMA و SCS به کار برده شد. در این رابطه، برای روش SCS پارامترهای مورد نیاز نظیر شماره منحنی، زمان تاخیر و میزان تلفات توسط نرم افزار مورد واسنجی قرار گرفت. برای روش SMA نیز، پارامترهای ذخیره خاک، نرخ نفوذ خاک، ضریب ذخیره لایه زیرزمینی اول و دوم و سایر پارامترهای مربوطه واسنجی شدند. پس از ارزیابی نتایج مدلGLDAS ، به بررسی داده های بارش، رواناب های سطحی و زیرسطحی و دما در پیکسل مربوط به ایستگاه هیدرومتری طول-لات، در 10 سال 2013-2004 پرداخته شد. سپس با استفاده از مدل WMS/HEC-HMS رواناب منطقه در مقیاس کل حوضه، با بکارگیری دو روش تلفات SCS و SMA، سال های 2009-2004 برای واسنجی ضرایب، و سال های 2013-2010 برای صحت سنجی شبیه سازی شد. نتایج نشان داد که هر دو روش SMA و SCS، در مرحله تلفیق دو مدل HEC-HMS و GLDAS نتایج بهتری را ارائه می دهند. ارزیابی نتایج بر اساس معیارهای ضریب تعیین (R2)، ضریب نش- ساتکلیف (E)، خطای Bias، RMSE و درصد خطا نشان داد که تلفیق دو مدل HEC-HMS و GLDAS ابزار مفیدی جهت تخمین رواناب در نقاط فاقد آمار حوضه های آبریز خواهد بود.
نتایج نشان داد تلفیق دو مدل HEC-HMS و GLDAS در روش تلفات SMA، در سال 2013 (دوره صحت سنجی)، با ضریب تعیین 8/0، ضریب نش- ساتکلیف 77/0، معیار خطای 5/1 و 1/6 بهترین عملکرد را دارد. هم چنین مدل تلفیقی با در نظر گرفتن روش SCS در سال 2005 (دوره واسنجی) با ضریب تعیین 9/0، ضریب نش- ساتکلیف 86/0، معیار خطای 78/0 و 5/2 بهترین نتایج را ارائه داده است. به طور کلی نتایج این تحقیق بیانگر آن است که عملکرد مدل از طریق هر دو روش تلفات SMA و SCS قابل قبول می باشد. همچنین مدل در تخمین سیلاب های لحظه ای و مقادیر اوج آنها بهتر از جریان های غیر سیلابی عمل می کند. اگرچه در هر دو مورد، مدل نتایج قابل قبولی داشتند.
به طور کلی مدل تلفیقی HEC-HMS و GLDAS ارائه شده در این تحقیق، ابزار قابل قبولی جهت پیش بینی رواناب در مناطق فاقد آمار می باشد.