Wpływ jakości danych przestrzennych na wyniki modelowania obiegu wody w dorzeczu Parsęty

Numeryczne modele hydrologiczne i jakości wody bazujące na systemach informacji geograficznej wykorzystują różnorodne dane przestrzenne. Celem prac była ocena w jakim stopniu wyniki symulacji obiegu wody wykonane za pomocą modelu SWAT (Soil and Water Assessment Tool) są zależne od jakości danych wejściowych. Badaniami objęta została zlewnia Parsęty, która ze względu na jej wewnętrzną strukturę uważana jest za reprezentatywną dla obszarów młodoglacjalnych umiarkowanej strefy klimatycznej. W badaniach wykorzystano trzy różne źródła danych wysokościowych (DEM) oraz danych glebowych. W symulacjach uwzględniono dane meteorologiczne z wielolecia 1966-2010 pochodzące z 4 stacji meteorologicznych i 10 posterunków opadowych. Uwzględniono także zmiany pokrycia terenu i użytkowania ziemi jakie zaszły w analizowanym okresie przez wykorzystanie map z czterech horyzontów czasowych (1975, 1990, 2000, 2006). Kalibrację i walidację modelu przeprowadzono wykorzystując dane pomiarowe IMGW z trzech posterunków hydrometrycznych na Parsęcie. Uzyskane wyniki pozwoliły na analizę zróżnicowania przestrzennego elementów bilansu wodnego oraz analizę serii czasowych odpływu wody. Wyniki poddane zostały ocenie przy zastosowaniu współczynników statystycznych: determinacji R2, efektywności modelu Nasha-Sutcliffa (NSE) oraz współczynnika odchylenia procentowego (PBIAS). Otrzymane rezultaty modelowania były zróżnicowane w zależności od wykorzystanych danych wejściowych. Największą zgodność danych symulowanych z pomiarowymi uzyskano wykorzystując dane charakteryzujące się wysoką dokładnością przestrzenną i tematyczną.

GIS-based hydrological and water quality models are based on the use of a variety of spatial data. The aim of this study was to assess whether the SWAT (Soil and Water Assessment Tool) simulation results are dependent on the quality of input data. The subject of the research covered the Parsęta drainage basin which in view of its internal structure is considered representative for the last glacial lowlands within the temperate climatic zone. Three different sources of DEM and soil data were used in the study. The simulations included meteorological data for the years 1966-2010 from 4 meteorological stations and 10 precipitation stations. Land cover and land use changes that took place in the analyzed period were included owing to application of maps originating from four time periods (1975, 1990, 2000, 2006). Calibration and validation was performed on the basis of the data collected by the Institute of Meteorology and Water Management at three water gauging stations on the Parsęta river. The results allowed the analysis of the spatial diversity of water balance elements and variability analysis of time series of water outflow. The results were subject to assessment by statistical methods: R2 determination coefficient, Nash-Sutcliffe efficiency coefficient (NSE), percent bias coefficient (PBIAS). The obtained results varied depending on the applied input data. The best consistency of the simulated data with the measurement data was obtained using data with the high spatial and thematic accuracy.