تحقیقات منابع آب ایران

تحقیقات منابع آب ایران

ارتقای مدل SMA-SAC با پارامتردهی پویا و امضاهای هیدرولوژیک در بازسازی رواناب‌های حدی در زیرحوضه‌های منتخب دریاچه ارومیه (سیمینه‌رود و نازلوچای)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد علوم و مهندسی آبخیزداری،دانشکده منابع طبیعی،دانشگاه ترببیت مدرس، نور، ایران.
2 گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
3 دانشیار، گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران.
10.22034/iwrr.2026.582988.3016
چکیده
برآورد رواناب ناشی از بارش‌های حدی برای طراحی سازه‌های آبی و مدیریت سیلاب اهمیت دارد. مدل مفهومی SAC-SMA به‌طور گسترده استفاده می‌شود، اما فرض ایستایی پارامترها و تکیه بر معیارهای حجمی، توان آن را در بازنمایی جریان‌های حدی و شرایط غیرایستای اقلیمی محدود می‌کند. در این مطالعه، برای بهبود واقع‌گرایی فرآیندی و شبیه‌سازی رخدادهای حدی، یک رویکرد یکپارچه شامل پارامتردهی پویا و واسنجی چندهدفه برای SAC-SMA توسعه داده شد. در این چارچوب، پارامترهای کلیدی مدل به‌صورت تابعی از شاخص پوشش گیاهی (NDVI) و ناهنجاری‌های اقلیمی تعریف شدند. واسنجی مدل با الگوریتم PSO انجام شد و از امضاهای هیدرولوژیک همراه با وزن‌دهی ویژه به جریان‌های حدی استفاده شد. عملکرد مدل در دو حوضه نازلوچای و سیمینه‌رود در حوضه دریاچه ارومیه طی دوره ۱۳۸۱ تا ۱۴۰۱ ارزیابی شد. نتایج نشان داد نسخه ارتقایافته نسبت به مدل کلاسیک عملکرد بهتری در شبیه‌سازی هیدروگراف، جریان پایه و دبی‌های اوج دارد. میانگین بهبود عملکرد در حوضه‌های نازلوچای و سیمینه‌رود به‌ترتیب 32.04٪ و 31.19٪ گزارش شد. همچنین شاخص NSE در جریان‌های حدی در نازلوچای بیش از 101٪ و در سیمینه‌رود حدود 53٪ افزایش یافت. کاهش RMSE و افزایش هم‌زمان KGE و R² نیز نشان‌دهنده کاهش خطاهای سیستماتیک و بهبود بازنمایی رفتارهای غیرخطی حوضه تحت شرایط متغیر اقلیمی است. در مجموع، نتایج بیانگر آن است که پویاسازی پارامترهای SAC-SMA و استفاده از واسنجی مبتنی بر امضاهای هیدرولوژیک می‌تواند محدودیت مدل‌های مفهومی کلاسیک را در شبیه‌سازی رخدادهای حدی کاهش داده و چارچوبی مؤثر برای تحلیل حوضه‌های نیمه‌خشک تحت تأثیر تغییر اقلیم فراهم کند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Enhancing the SAC-SMA Model with Dynamic Parameterization and Hydrological Signatures for Reconstructing Extreme Runoff in Selected Sub-Basins of Lake Urmia (SiminehRoud and NazluChay)

نویسندگان English

Roghaye Alipour 1
Vahid Moosavi 2
Hirad Abghari 3
1 Master's student in Watershed Management Engineering, Department of Watershed Management Engineering, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Noor, Iran
2 Department of Watershed Management Engineering, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University (TMU), Tehran, Iran
3 Associate Professor, Department of Rangeland and Watershed Management, Faculty of Natural Resources, Urmia University, Urmia, Iran.
چکیده English

Accurate estimation of runoff from extreme precipitation is crucial for hydraulic design and flood management. Although the SAC-SMA conceptual model is widely used, its assumption of stationary parameters and reliance on traditional volume-based calibration limit its ability to simulate extreme flows under non-stationary climate conditions. This study develops an integrated framework combining dynamic parameterization and multi-objective calibration to improve the realism and predictive performance of SAC-SMA for extreme hydrological events. Key parameters are expressed as functions of the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and climatic anomalies. Calibration is performed using Particle Swarm Optimization (PSO), hydrological signatures, and weighted emphasis on extreme flows. The approach is evaluated in the Nazluchay and Siminehroud watersheds in the Urmia Lake basin over 2002–2022. Results show that the enhanced model outperforms the classical SAC-SMA in reproducing hydrographs, baseflow, and peak discharges. Average performance improvements are 32.04% for Nazluchay and 31.19% for Siminehroud. NSE for extreme flows increases by more than 101% in Nazluchay and about 53% in Siminehroud. Concurrent reductions in RMSE and increases in KGE and R² indicate reduced systematic errors and improved representation of nonlinear hydrological behavior under variable climatic conditions. Overall, dynamic parameterization of SAC-SMA combined with signature-guided multi-objective calibration significantly improves simulation of extreme events and provides a robust framework for hydrological analysis in semi-arid, climate-impacted watersheds.

کلیدواژه‌ها English

Dynamic parameterization
Extreme flows
Urmia Lake
Moving-window calibration
Multi objective calibration

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 25 مرداد 1405

  • تاریخ دریافت 03 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 23 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 25 مرداد 1405