مقایسه دقت شبیه‏ سازی ‏ شوری با استفاده از چرخه فلزات سنگین و نیتروژن مدل در SWAT (مطالعه موردی:حوضه آبریز ناورود)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد گرایش آبیاری و زهکشی گروه مهندسی آب دانشگاه گیلان

2 هیات علمی / دانشگاه گیلان- دانشکده علوم کشاورزی گروه مهندسی آب

3 استادیار گروه مهندسی آب دانشگاه گیلان

چکیده

فعالیت‏های بشر در دهه‏های گذشته به طور چشمگیری کیفیت منابع آب را تغییر داده است به طوری که منابع آب یا در معرض آلودگی قرار گرفته‏اند و یا این‌که آلوده شده‏اند. در این میان بخش کشاورزی سهم به سزایی در افزایش شوری، کاهش کیفیت و افزایش مصرف آب سطحی دارد. مدل‏های شبیه‏سازی کیفیت آب در مقیاس حوضه مانند مدل SWAT ابزار توانمندی برای شبیه‏سازی اثر آلاینده‌های نامتمرکز مانند فعالیت‌های کشاورزی بر روی کیفیت و کمیت منابع آب هستند. از آنجا که شوری یکی از مهم‌ترین مولفه‌های کیفی منابع آب محسوب می‌شود و تحت تاثیر عملیات آبیاری، زهکشی و اعمال کود قرار دارد، در پژوهش حاضر از مدل SWAT برای شبیه‎سازی بار شوری حاصل از کشت برنج در اراضی شالیزاری و ورود املاح آن به رودخانه تحت دو چرخه فلزات سنگین و نیتروژن در حوضه آبریز ناورود (حوضه معرف غرب استان گیلان)، استفاده و دقت مدل در شبیه‏سازی شوری به دو روش مذکور مقایسه شد. مدلSWAT  برای دوره آماری 2013-2006 با داده‏های دبی و بار شوری رودخانه واسنجی و اعتبارسنجی گردید. برای بررسی کارایی مدل از دو شاخص آماری R2  و NS استفاده گردید. مقادیر این دو شاخص در شبیه‏سازی دبی رودخانه ناورود به ترتیب 82/0 و 58/0 و در شبیه‏سازی بار شوری تحت چرخه فلزات سنگین 30/0 و 71/0- و تحت چرخه نیتروژن به ترتیب 61/0 و 54/0 به دست آمد. بنابراین استفاده از چرخه نیتروژن در شبیه‏سازی بار شوری حوضه آبریز ناورود توصیه می‏شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Comparing the accuracy of salinity simulation using heavy metal and nitrogen cycle in model SWAT (Case study: Navrood basin)

نویسندگان [English]

  • Kobra Sheikhi 1
  • Maryam Navabian 2
  • Majid Vazifeh doost 3
1 Guilan University
2 Guilan University
3 Guilan University
چکیده [English]

In the past decades, human activities changes the quality of water resources significantly so that water resources have been contaminated or to be contaminated in the future. In this way, agriculture has more contribution to reduce water quality and increase consumption of surface water than other activities. Agricultural management in river’s watershed is one of the main approaches to improve the quality of water resources. Water quality simulation models in the basin scale, are the practical tools to simulate the impacts of various activities such as agriculture on the quality and quantity of water resources. In this study, the SWAT model to simulate the salinity load under two cycles, heavy metals and nitrogen in the catchment basin Navrood who represents the West Guilan, was used. The accuracy of the model to simulate the salinity in the two methods was compared. Calibration and validation of SWAT was conducted by data series of salinity and discharge during 2006-2013. To assessment the efficiency of model, two statistical indicators R2 and NS was calculated. The values of the indicators in simulating river flow were 0.82 and 0.58 respectively. In salinity simulation, these indicators were 0.30 and -0.71 under heavy metals cycle and 0.61 and 0.54 under nitrogen cycle, respectively. Therefore, the use of the nitrogen cycle in simulation of salinity load of Navrood basin is recommended.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Guilan
  • paddy fields
  • surface water
  • solute transport

مراجع

Abbaspour, K. (2009). SWAT-CUP2; SWAT Calibration and Uncertainty Programs user manual.
Abbaspour, K. C., Yang, J., Maximov, I., Siber, r., Bongner, K., Mieletner, J., Zobrist, J. and Srinivasan, R. (2006). Modeling hydrology and water quality in the pre-alpine/alpine Thur watershed using SWAT. Journal of Hydrology, 333:413-430.
Abbaspour, K., Yang, J., Maximov, I., Siber, R., Bogner, K., Mieleitner, J., Zobrist, J. and Srinivasan, R. (2007). Modelling hydrology and water quality in the pre-alpine/alpine thur watershed using swat. Journal of Hydrology, 333: 2–4.
Akhavan, S., Abedi-Koupai, J., Mousavi, S.F., Afyuni, M., Eslamian S.S., and Abbaspour, K.C. (2010). Application of SWAT model to investigate nitrate leaching in Hamadan–Bahar Watershed, Iran. Agricultur, Ecosystems and Environment, 139: 675-688.
Akbari Mejdar, H., Bahremand, A.R., Najafinejad, A. and Sheikh, V.B. (2013). Daily flow simulation of Chehelchai river Golestan province using SWAT model. Journal of Water and Soil Conservation. 20(3): 253-259 (In Farsi).
Akhbari, M., Neil, S. and Grigg, F. (2013). Water Management Trade-offs between Agriculture and the Environment: A Multiobjective Approach and Application. Journal of Irrig. Drain Eng., 05014005: 1-11.
Arnold, J., and Allen, P. 1996. Estimating hydrologic budgets for free Illinois watersheds. Journal of Hydrology, 176: 57–77
Arnold, J.G., Fohrer, N. (2005). SWAT2000: current capabilities and research opportunities in applied watershed modeling. Hydrological Process, 19: 563–572.
Chen, Y., Shuai, J., Zhang, Z., Shi, P., and Tao, F. (2014). Simulating the impact of watershed management for surface water quality protection. Ecological Engineering, 62, 61- 70.
Donigian A.S. (2000). HSPF Training Workshop Handbook and CD, Lecture 19, Calibration and verification Issues, Slide L19-22. EPA Headquarters, Washington Information Center, Presented and prepared for U.S. EPA, Office of Water, Office of Science and Technology, Washington, DC.
Faramarzi, M., K.C. Abbaspour, R. Schulin, and H. Yang, (2009), “Modelling blue and green water resources availability in Iran” Hydrological Processes, Vol. 23: pp 486-501.
Galván, L., Olías, M., Fernandez de Villarán, R., Domingo Santos, J.M., Nieto, J.M., Sarmiento, A.M. and Cánovas, C.R. (2009). Application of the SWAT model to estimation of transported pollutant load an AMD-affected river (Meca River, SW Spain). Journal of Hydrology, 377: 445–454.
Geza, M., and McCray, J.E. (2008). Effects of soil data resolution on SWAT model stream flow and water quality predictions. Journal of Environmental Management, 88(3): 393-406.
Golmohammadi, G., Prasher, S.O., Madani, A. and Rudra, R. (2013). Using SWAT to evaluate climate change impact on water resources: Case study in Canagagigue Creek Watershed, Canada. EIC Climate Change Technology Conference.
Lam, Q.D., Schmalz, B. and Fohrer, N. (2011). Modelling point and diffuse source pollution of nitrate in a rural lowland catchment using the SWAT model. Agricultural Water Management, 97: 317–325.
Ministry of Power. (2005). Guideline of segmentation and coding of watershed and studying area.
Moriasi D.N., Arnold J.G., Van Liew M.W., Bingner R.L., Harmel R.D. and Veith T.L. (2007). Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations. Trans ASABE, 50(3): 885–900.
Nash, J.E. and Sutcliffe, J.V. (1970). River flow forecasting through conceptual models. Part I. A discussion of principles. Journal of Hydrology, 10 (3): 282–290.
 Natural resources of Gilan province. (2004). Multi master plan report of Navrood basin.
Oeurng, C., Sauvage, S and Sanchez-Perez, J.M. (2011). Assessment of Hydrology, sediment and particulate organic carbon yield in a large agricultural catchment using SWAT model. Journal of Hydrology, 401: 373-380.
Prasuhn, V and Sieber, U. (2005). Changes in diffuse phosphorus and nitrogen  inputs  into surface waters  in  the  Rhine  watershed  in  Switzerland. Aquat.  Science, 67: 363–371.
Setegn S. G., R. Srinivasan and B. Dargahi, (2008), “Hydrological Modelling in the Lake Tana Basin, Ethiopia Using SWAT Model”, The Open Hydrology Journal, No. 2: pp 49-62.
Shen, Z., L. Chen, Q. Hong, J. Qiu, H. Xie, and R. Liu, (2013), “Assessment of nitrogen and phosphorus loads and causal factors from different land use and soil types in the Three Gorges Reservoir Area”, Science of the Total Environment, Vol. 454-455: pp 383-392.
Tripathi, M. P., Panda, R.K., Raghuwanshi, N.S. and Singh, R. (2004). Hydrological modeling of a small watershed using generated rainfall in the soil and water assessment tool model. Hydrological Process, 18: 1811-1821.
Xu, Z.X., Pang, J.P., Liu, C.M., and Li, J.Y. (2009). Assessment of runoff and sediment yield in the Miyun Reservoir catchment by using SWAT model.Hydrological Process, 10: 1002-1014.
 
 
تحقیقات آب و خاک ایران
دوره 49، شماره 1
فروردین و اردیبهشت 1397
صفحه 25-37

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار