simulation of runoff and sediment yield in haraz river basin in mazandaran using swat model

[ ' i n t r o d u c t i o n r n s i m u l a t i o n s o f r i v e r f l o w a n d u n d e r s t a n d i n g d i f f e r e n t c o m p o n e n t s o f h y d r o l o g i c c y c l e a r e i m p o r t a n t f o r p r o g r a m m i n g o f t h e c o n s e r v a t i o n a s p e c t s o f w a t e r r e s o u r c e s . s i n c e t h e s t u d y a r e a i s l o c a t e d i n t h e s i t e o f d a m c o n s t r u c t i o n ' , ' t h e e s t i m a t i o n o f r a i n f a l l r u n o f f a n d s e d i m e n t y i e l d a r e v e r y i m p o r t a n t f o r b e t t e r m a n a g e m e n t o f w a t e r r e s o u r c e s . t h e r e f o r e ' , ' i n t h i s s t u d y ' , ' t h e s w a t m o d e l w a s a p p l i e d . s w a t m o d e l i s o n e o f t h e m u l t i p u r p o s e s i m u l a t i o n m o d e l s f o r m a n a g e m e n t o f w a t e r s h e d . t h e m a i n o b j e c t i v e o f h y d r o l o g i c m o d e l s i s s i m u l a t i o n a n d p r e d i c t i o n o f t h e b e h a v i o r o f t h e c a t c h m e n t b a s i n . h y d r o l o g i c m o d e l s c a n s i m u l a t e l a n d s u r f a c e h y d r o l o g i c a l p r o c e s s e s t o i m p r o v e w a t e r r e s o u r c e s m a n a g e m e n t . t o d a y ' , ' g i s t o o l s a r e c o m m o n l y u s e d i n n a t u r a l r e s o u r c e m a n a g e m e n t ; e s p e c i a l l y i n w a t e r s h e d s w i t h s e v e r a l b a n k s . t h e y h a v e l i n k e d i n f o r m a t i o n s u c h a s d i g i t a l m a p s . g i s i s d e s i g n e d a n d d e v e l o p e d t o p r e d i c t t h e r e s u l t s o f s p a t i a l m a n a g e m e n t a c t i v i t i e s . f o r s i t u a t i o n a w a r e n e s s s y s t e m s ' , ' w e n e e d t o a d d t h e e l e m e n t s o f s y s t e m d y n a m i c s . s w a t m o d e l i s a n a d v a n c e d c o m m u n i c a t i o n w i n d o w p o s s i b l e t o c o m b i n e a s e t o f m o d e l s a n d g i s d a t a i n g r o u n d w a t e r a n d s u r f a c e w a t e r f l o w s a n d f l o o d s . r n x a 0 r n m a t e r i a l s a n d m e t h o d s r n t h e s t u d y a r e a o f t h i s r e s e a r c h i s l o c a t e d b e t w e e n 5 3 9 ' , ' 0 2 2 t o 6 2 2 ' , ' 2 3 6 e a s t e r n l o n g i t u d e a n d 3 ' , 9 2 3 , ' 0 3 3 t o 4 ' , 9 , ' 2 0 8 n o r t h l a t i t u d e i n z o n e 3 9 o f u t m . h a r a z w a t e r s h e d w i t h a n a r e a o f 4 0 1 9 2 7 . 2 h e c t a r e s i s l o c a t e d t o t h e s o u t h o f t h e p r o v i n c e a n d i n t h e v i c i n i t y o f a m o l c i t y . t h e m i n i m u m h e i g h t o f 3 0 0 m e t e r s a n d a m a x i m u m h e i g h t o f 5 6 0 0 m e t e r s a r e t h e e l e v a t i o n l i m i t s . c a l c u l a t i o n o f r u n o f f i n s w a t m o d e l c a n b e s i m u l a t e d i n t w o w a y s : g r e e n a m p t a n d s c s c u r v e . r n s w a t m o d e l t o s i m u l a t e t h e h y d r o l o g i c a l c y c l e o n t h e w a t e r b a l a n c e e q u a t i o n i s a s : r n x a 0 r n p r e d i c t i o n o f t h e r a t e o f s o i l e r o s i o n c a u s e d b y r a i n f a l l a n d r u n o f f i n s w a t m o d e l i s b a s e d o n e q u a t i o n m u s l e . i n t h i s m e t h o d ' , ' s u r f a c e r u n o f f i s u s e d a s a n a g e n t o f e r o s i o n . s e d i m e n t t r a n s p o r t l a g i n t h e e f f e c t o f s n o w c o v e r o n e r o s i o n ' , ' s e d i m e n t a n d l a t e r a l f l o w o f g r o u n d w a t e r i s a l s o c a l c u l a t e d . r n i n o r d e r t o i m p r o v e t h e q u a l i t y o f m o d e l c a l i b r a t i o n a n d u n c e r t a i n t y a n a l y s i s i n s w a t ' , ' c a p s o f t w a r e s u f i 2 m e t h o d w a s u s e d . s u f i 2 p r o g r a m c o m b i n e s c a l i b r a t i o n u n c e r t a i n t y a n d t r i e s t o d e t e r m i n e p a r a m e t e r u n c e r t a i n t y ' , ' s o t h a t m o s t o f t h e o b s e r v e d d a t a i n t h e r e g i o n o f u n c e r t a i n t y c a n b e d e t e r m i n e d . r n x a 0 r n r e s u l t s a n d d i s c u s s i o n r n u s i n g a r c ' , ' s w a t s o f t w a r e w a t e r s h e d s t u d y a r e a w a s d i v i d e d i n t o 2 5 s u b b a s i n s . b e c a u s e o f t h e d i v e r s i t y o f l a n d u s e m a p a n d s o i l t h e s u b b a s i n s w e r e d i v i d e d i n t o 9 1 h y d r o l o g i c u n i t s ( h r u ) . i n t h e f o l l o w i n g c a l i b r a t i o n a n d v a l i d a t i o n ' , ' d u r i n g t h e f i r s t s t a g e 2 0 v a r i a b l e s w e r e s e l e c t e d a n d t h e i n i t i a l v a l u e s a r e b a s e d o n a l i s t p r e p a r e d b y t h e g u i d e t a b l e o f s w a t ' , ' t h e a p p l i c a t i o n e n t e r e d s w a t c u p . a f t e r 6 0 0 i t e r a t i o n s ' , ' e a c h a l g o r i t h m o f s u f i 2 d e t e r m i n e d 8 p a r a m e t e r s f o r s i m u l a t i o n o f r u n o f f a n d s e d i m e n t l o a d p a r a m e t e r 5 a s s e n s i t i v e a g e n t s . t h e n ' , ' t h e m o d e l w a s c a l i b r a t e d t o s i m u l a t e r u n o f f f o r y e a r s o f 1 9 9 5 ' , 2 0 0 4 , ' a n d e v a l u a t e d u s i n g c o r r e l a t i o n c o e f f i c i e n t ( r 2 ) ' , ' c o e f f i c i e n t o f n a s h – s u t c l i f f e ( n s ) a n d m e a n o f s q u a r e d e r r o r ( m s e ) . t h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e v a l u e s o f t h e c o e f f i c i e n t s r 2 ' , ' n s ' , ' a n d m s e i n t h e k a r e h s a n g s t a t i o n a r e 0 . 8 0 ' , ' 0 . 7 7 ' , ' a n d 2 0 . 9 3 ' , ' i n c h e l a v s t a t i o n a r e 0 . 7 5 ' , ' 0 . 7 3 ' , ' a n d 1 . 2 3 ; i n r a z a n s t a t i o n i s 0 . 7 9 ' , ' 0 . 7 5 ' , ' a n d 5 . 9 1 a n d i n p a n j a b s t a t i o n a r e 0 . 6 8 ' , ' 0 . 5 5 ' , ' a n d 2 . 7 0 ' , ' r e s p e c t i v e l y . s e d i m e n t y i e l d w a s a l s o c a l i b r a t e d i n k a r e h s a n g s t a t i o n f o r t h e y e a r s o f 2 0 0 2 ' , ' 2 0 0 6 a n d t h e s t a t i s t i c a l c o e f f i c i e n t s o f ( r 2 ) a n d n s w e r e o b t a i n e d 6 1 a n d 6 0 p e r c e n t ' , ' r e s p e c t i v e l y . t o p e r f o r m v a l i d a t i o n ' , ' t h e m o d e l w a s r u n f o r y e a r s o f 2 0 0 5 ' , ' 2 0 0 9 . t h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e c o e f f i c i e n t s o f r 2 ' , ' n s ' , ' a n d m s e a r e 0 . 8 7 ' , ' 0 . 7 5 ' , ' a n d 1 0 . 1 7 f o r k a r e h s a n g s t a t i o n ; 0 . 8 3 ' , ' 0 . 7 7 ' , ' 0 . 2 1 f o r c h e l a v s t a t i o n ; 0 . 8 1 ' , ' 0 . 7 2 ' , ' 1 . 3 4 f o r r a z a n s t a t i o n ' , ' a n d 0 . 7 5 ' , ' 0 . 7 0 ' , ' 0 . 6 7 f o r p a n j a b s t a t i o n s ' , ' r e s p e c t i v e l y . v a l i d a t i o n o f s e d i m e n t y i e l d w a s d o n e f o r t h e y e a r s o f 2 0 0 7 ' , ' 2 0 0 8 w i t h c o e f f i c i e n t s o f n s a n d r 2 e q u a l t o 5 3 a n d 6 8 p e r c e n t . r n x a 0 r n c o n c l u s i o n r n t h e p r i m a r y o b j e c t i v e o f t h i s s t u d y w a s t o e v a l u a t e t h e p e r f o r m a n c e o f s w a t m o d e l t o s i m u l a t e r u n o f f a n d s e d i m e n t y i e l d o f h a r a z w a t e r s h e d g a u g i n g s t a t i o n s w i t h i n t h e b a s i n . i n t h e s e n s i t i v i t y a n a l y s i s ' , ' t h e v a r i o u s p a r a m e t e r s f o r r u n o f f c u r v e n u m b e r ( c n ) ' , ' s o i l d e n s i t y ( s o l ' , ' b d ) a n d h y d r a u l i c c o n d u c t i v i t y e f f e c t s ( c h ' , ' k 2 ) a r e o f h i g h s e n s i t i v i t y . t h e h i g h s e n s i t i v i t y o f t h e c n p a r a m e t e r i s i n v e s t i g a t e d i n t h e d o m a i n o f t h e r o l e o f e n v i r o n m e n t a l f a c t o r s a n d l a n d u s e i n r u n o f f a r e a s . t h e r e s u l t s o f t h e s t u d y a r e c o n s i s t e n t w i t h t h e r e s u l t s o f t h e s t u d i e s o f p a n a g o p o u l o s a n d c o l l e a g u e s ( 2 0 1 1 ) a n d p a r a j u l i e t a l . ( 2 0 1 3 ) . t o p r e d i c t s e d i m e n t p a r a m e t e r s f o r t h e s i m u l a t i o n o f s e d i m e n t l o a d ' , ' s p c o n ' , ' s p e x p a n d s o l _ a w c a r e m o r e s e n s i t i v e t o b e c o n s i d e r e d . r n a c c o r d i n g t o t h e f i g u r e s ' , ' t h e v a l u e s o f p e a k r u n o f f a n d s o i l l o s s e s t i m a t e s a r e c l o s e t o t h e o b s e r v e d v a l u e s . f i n a l l y ' , ' t h e r e s u l t s i n d i c a t e d t h a t t h e m o d e l h a s a h i g h l e v e l o f p e r f o r m a n c e i n s i m u l a t i o n f l o w d i s c h a r g e a n d s e d i m e n t y i e l d s i m u l a t i o n ' , ' a n d i t c a n b e u s e d f o r o p e r a t i n g w a t e r s h e d m a n a g e m e n t s t r a t e g i e s . ' ]