Trends Research in Science and Technology (2010) 2 (1), 23-28 Invited Article23
Application of SWAT Model in Simulating Stream Flow for
the Chi River Subbasin II in Northeast Thailand
P. Reungsang1
*, R.S. Kanwar2
, K. Srisuk3
1
Department of Computer Science, Faculty of Science, Khon Kaen University, Khon Kaen 40002, Thailand
2
Department of Agricultural and Biosystems Engineering, Iowa State University, Ames, Iowa 50011, USA
3
Groundwater Research Center, Faculty of Technology, Khon Kaen University, Khon Kaen 40002, Thailand
* E-mail: reungsang@kku.ac.th
Abstract
Hydrologic models have been used to assess water quality performance of complex watersheds and river
basins for managing water resources systems. Hydrologic models can provide essential information to policy
makers for making decisions on sustainable management system of water resources within watersheds. A study
was conducted on the application of a watershed scale simulation model, Soil and Water Assessment Tool
(SWAT), for the Chi River Subbasin II located in northeastern Thailand. Calibration and validation of the SWAT
output were performed by comparing predicted stream flows with corresponding in-stream measurements from
four gaging stations within the watershed for four years (2000-2003). Statistical comparisons between the
simulated results and the observed data for the calibration year gave a reasonable agreement for both monthly
coefficient of determination (r2
) and Nash-Sutcliffe Coefficient (E) within ranges of 0.77-0.88 and 0.55-0.79,
whereas the validation results showed lower values of r2
and E ranging from 0.23-0.77 and -7.98-0.66. Overall,
the SWAT model has the capability to predict stream flows within the Chi River Subbasin II in northeast
Thailand.
Key words: Calibration, Modeling, Simulation, SWAT, Validation.
watermelon and tobacco. Within irrigated areas, farmers
tend to grow rice, sweet corn, soybeans, peanuts
and tomatoes [4]. Common problems related to water
in this region are soil erosion, point and nonpoint
source pollution, floods, insufficient water supply, and
saline water. Improved assessment of both water
quantity and quality is needed in order to provide
possible future scenarios for water resource management
and development in this region. In support of
this goal, a watershed scale, continuous time, distributed
hydrologic and water quality model, Soil and
Water Assessment Tool (SWAT) model [1], was
selected for testing its performance in predicting the
hydrologic response of 7,000 km2
of mixed land use
in the Chi River Subbasin located in the northeast
region of Thailand. The SWAT 2000 version of the
model was validated in this study. Four years of
hydrologic data (2000-2003) were used to calibrate
and validate the capability of SWAT in predicting
stream flow in this study.
Introduction
The northeast region of Thailand, an area of
approximately 170,000 km2, supports about 22
million people. There are three main basins including
Mekong, Chi, and Mun River Basin. The total water
storage in the region is about 5,300 million m3. An
analysis from the National Water Resources Development
Project, Royal Irrigation Department in 1993
found that the water demand in this region was about
10,800 million m3 and will be 14,300 million m3
in 2006 [6]. Several surface water reservoirs and weirs
have been constructed over the existing rivers. The
use of some surface water systems was limited due to
poor yield and quality [2]. Agriculture is the main
occupation in northeast of Thailand. Common crops
in this region are cassava, sugar cane, corn, kenaf,
À È“1-92 23 1/10/10, 5:51 PM24
The main river that passes through the subbasin is
the Chi River, originating from the eastern slope of
the Phetchabun Range. The main source of surface
water is rainfall which brings most of the flow to the
rivers within the basin. Based on data collected from
three selected rain gauges by the Royal Irrigation
Department (RID) for six years (2000-2005), the average
annual precipitation for these three gaging stations
were found to be 1,054, 1,321, and 1,204 mm at
stations 05013, 14022, and 14122, respectively. Approximately
85 percent of the average annual precipitation
occurred between May and October (raining
season). Land use types included rice (56%), field
crops (e.g. sugar cane, cassava, sweet corn, etc) (15%),
forest (10%), pasture (6%), and the rest was composed
of the urban, and rural resident activities. Most
of the altitude of the subbasin is between 148 to 250
m. Soil types within the subbasin primarily consist of
sandy clay, sandy loam, clay, and loam. Therefore,
none of these soils are strongly favorable to agriculture
and many are susceptible to erosion.
Input data acquisitions for the SWAT model
SWAT requires data inputs on topography, climate,
land management, and soil. For this study, pertinent
input parameter values for the model were compiled
Figure 1. Location of the Chi River Subbasin II, monitoring stations,
and climate stations Northeast Thailand.
using several different databases. These databases
included both GIS data and information extracted from
both soils and land use maps. The topographic map
was extracted from the contour map provided by the
Royal Survey Thailand Department. The soil and land
use databases were extracted from the provincial soil
survey maps of the Land Development Department.
Complete data sets for daily precipitation for years
2000 through 2003, derived from the three RID rain
gauge stations were selected, including stations 05013,
14022, and 14122. Other climate data such as minimum
and maximum temperatures, average relative
humidity, solar radiation and wind speed were selected
for the same period from three climate stations under
the authority of Thai Meteorology Department. These
included stations 48381, 48382, and 48403 at Khon
kaen, Mahasarakham, and Chaiyaphum province, respectively.
Model evaluations
To test the ability of the model to predict system
response, a graphical method (time series plot), and a
statistical measurement were used to evaluate the
model performance against the measured stream flow
data for the period of years (2000-2003) at four stream
gaging stations. Two statistical criteria were used inReungsang,
Trends Research in Science and Technology (2010) 2 (1), 23-28 Invited Article23
Application of SWAT Model in Simulating Stream Flow for
the Chi River Subbasin II in Northeast Thailand
P. Reungsang1
*, R.S. Kanwar2
, K. Srisuk3
1
Department of Computer Science, Faculty of Science, Khon Kaen University, Khon Kaen 40002, Thailand
2
Department of Agricultural and Biosystems Engineering, Iowa State University, Ames, Iowa 50011, USA
3
Groundwater Research Center, Faculty of Technology, Khon Kaen University, Khon Kaen 40002, Thailand
* E-mail: reungsang@kku.ac.th
Abstract
Hydrologic models have been used to assess water quality performance of complex watersheds and river
basins for managing water resources systems. Hydrologic models can provide essential information to policy
makers for making decisions on sustainable management system of water resources within watersheds. A study
was conducted on the application of a watershed scale simulation model, Soil and Water Assessment Tool
(SWAT), for the Chi River Subbasin II located in northeastern Thailand. Calibration and validation of the SWAT
output were performed by comparing predicted stream flows with corresponding in-stream measurements from
four gaging stations within the watershed for four years (2000-2003). Statistical comparisons between the
simulated results and the observed data for the calibration year gave a reasonable agreement for both monthly
coefficient of determination (r2
) and Nash-Sutcliffe Coefficient (E) within ranges of 0.77-0.88 and 0.55-0.79,
whereas the validation results showed lower values of r2
and E ranging from 0.23-0.77 and -7.98-0.66. Overall,
the SWAT model has the capability to predict stream flows within the Chi River Subbasin II in northeast
Thailand.
Key words: Calibration, Modeling, Simulation, SWAT, Validation.
watermelon and tobacco. Within irrigated areas, farmers
tend to grow rice, sweet corn, soybeans, peanuts
and tomatoes [4]. Common problems related to water
in this region are soil erosion, point and nonpoint
source pollution, floods, insufficient water supply, and
saline water. Improved assessment of both water
quantity and quality is needed in order to provide
possible future scenarios for water resource management
and development in this region. In support of
this goal, a watershed scale, continuous time, distributed
hydrologic and water quality model, Soil and
Water Assessment Tool (SWAT) model [1], was
selected for testing its performance in predicting the
hydrologic response of 7,000 km2
of mixed land use
in the Chi River Subbasin located in the northeast
region of Thailand. The SWAT 2000 version of the
model was validated in this study. Four years of
hydrologic data (2000-2003) were used to calibrate
and validate the capability of SWAT in predicting
stream flow in this study.
Introduction
The northeast region of Thailand, an area of
approximately 170,000 km2, supports about 22
million people. There are three main basins including
Mekong, Chi, and Mun River Basin. The total water
storage in the region is about 5,300 million m3. An
analysis from the National Water Resources Development
Project, Royal Irrigation Department in 1993
found that the water demand in this region was about
10,800 million m3 and will be 14,300 million m3
in 2006 [6]. Several surface water reservoirs and weirs
have been constructed over the existing rivers. The
use of some surface water systems was limited due to
poor yield and quality [2]. Agriculture is the main
occupation in northeast of Thailand. Common crops
in this region are cassava, sugar cane, corn, kenaf,
À È“1-92 23 1/10/10, 5:51 PM24
The main river that passes through the subbasin is
the Chi River, originating from the eastern slope of
the Phetchabun Range. The main source of surface
water is rainfall which brings most of the flow to the
rivers within the basin. Based on data collected from
three selected rain gauges by the Royal Irrigation
Department (RID) for six years (2000-2005), the average
annual precipitation for these three gaging stations
were found to be 1,054, 1,321, and 1,204 mm at
stations 05013, 14022, and 14122, respectively. Approximately
85 percent of the average annual precipitation
occurred between May and October (raining
season). Land use types included rice (56%), field
crops (e.g. sugar cane, cassava, sweet corn, etc) (15%),
forest (10%), pasture (6%), and the rest was composed
of the urban, and rural resident activities. Most
of the altitude of the subbasin is between 148 to 250
m. Soil types within the subbasin primarily consist of
sandy clay, sandy loam, clay, and loam. Therefore,
none of these soils are strongly favorable to agriculture
and many are susceptible to erosion.
Input data acquisitions for the SWAT model
SWAT requires data inputs on topography, climate,
land management, and soil. For this study, pertinent
input parameter values for the model were compiled
Figure 1. Location of the Chi River Subbasin II, monitoring stations,
and climate stations Northeast Thailand.
using several different databases. These databases
included both GIS data and information extracted from
both soils and land use maps. The topographic map
was extracted from the contour map provided by the
Royal Survey Thailand Department. The soil and land
use databases were extracted from the provincial soil
survey maps of the Land Development Department.
Complete data sets for daily precipitation for years
2000 through 2003, derived from the three RID rain
gauge stations were selected, including stations 05013,
14022, and 14122. Other climate data such as minimum
and maximum temperatures, average relative
humidity, solar radiation and wind speed were selected
for the same period from three climate stations under
the authority of Thai Meteorology Department. These
included stations 48381, 48382, and 48403 at Khon
kaen, Mahasarakham, and Chaiyaphum province, respectively.
Model evaluations
To test the ability of the model to predict system
response, a graphical method (time series plot), and a
statistical measurement were used to evaluate the
model performance against the measured stream flow
data for the period of years (2000-2003) at four stream
gaging stations. Two statistical criteria were used inReungsang,
การแปล กรุณารอสักครู่..

แนวโน้มการวิจัยด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ( 2010 ) 2 ( 1 ) , 23-28 เชิญสมัคร article23
แบบจำลอง SWAT ในกระแสการไหลเพื่อจำลอง
แม่น้ำชี สาขา 2 ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ
P reungsang1
* , ชิ้นส่วน kanwar2
, K . srisuk3
1
ภาควิชาวิทยาการคอมพิวเตอร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น มหาวิทยาลัยขอนแก่น
2
กรมเกษตรและ Biosystems วิศวกรรมมหาวิทยาลัยมลรัฐไอโอวา เอมส์ , ไอโอวา 50011 , ศูนย์วิจัยน้ำบาดาล
3
สหรัฐอเมริกา คณะเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยขอนแก่น ขอนแก่น 40002
* E - mail : reungsang นามธรรม
@ มหาวิทยาลัยขอนแก่น โดยแบบจำลองทางอุทกวิทยาได้ใช้ประเมินคุณภาพน้ำของลุ่มน้ำที่ซับซ้อนและลุ่มน้ำ
สำหรับจัดการระบบทรัพยากรน้ำ . แบบจำลองอุทกวิทยาสามารถให้ข้อมูลที่จำเป็นกับนโยบาย
ผู้ผลิตสำหรับการตัดสินใจในการจัดการระบบอย่างยั่งยืนของทรัพยากรน้ำในลุ่มน้ำ การศึกษา
มีวัตถุประสงค์ในการประยุกต์ใช้แบบจำลองลุ่มน้ำระดับดินและ
เครื่องมือประเมินน้ำ ( สวาท ) , แม่น้ําชี สาขา 2 ตั้งอยู่ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศไทย การสอบเทียบและการตรวจสอบของหน่วยสวาท
การเปรียบเทียบผลผลิต โดยคาดการณ์กระแสไหลไปกับกระแสที่สอดคล้องกันในการวัดจาก
4 วัดสถานีภายในลุ่มน้ำ 4 ปี ( 2543-2546 ) การเปรียบเทียบสถิติระหว่าง
จำลองผลและข้อมูลสำหรับการสอบเทียบปีให้เหมาะสมทั้งรายเดือนและค่าสัมประสิทธิ์การตัดสินใจ ( R2
) และ แนช ซัตคลิฟฟ์สัมประสิทธิ์ ( E ) ภายในช่วงของ 0.77-0.88 0.55-0.79 และ , ในขณะที่การตรวจสอบพบค่า
และ ล่างของ R2 E ตั้งแต่ 0.23-0.77 และ -7.98-0.66 . โดย
สวาทแบบมีความสามารถที่จะคาดการณ์กระแสไหลในแม่น้ำชี สาขา 2 ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ
ประเทศไทย .
คำสำคัญ : การสอบเทียบแบบจำลอง , จำลองหน่วยตรวจสอบ .
แตงโม และใบยาสูบภายในพื้นที่เขตชลประทาน เกษตรกร
มักจะปลูกข้าว , ข้าวโพด , ถั่วเหลือง , ถั่วลิสง
และมะเขือเทศ [ 4 ] ปัญหาทั่วไปที่เกี่ยวข้องกับน้ำ
ในภูมิภาคนี้มีการพังทลายของดินและแหล่งมลพิษ Nonpoint
, น้ำท่วม , น้ำประปาไม่เพียงพอ และ
น้ําเกลือ การปรับปรุงการประเมินทั้งปริมาณและคุณภาพน้ำ
เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้สถานการณ์ในอนาคตเพื่อการจัดการทรัพยากรน้ำและการพัฒนาในภูมิภาคนี้ ในการสนับสนุนของ
เป้าหมายนี้ ลุ่มน้ำ แบบเวลาต่อเนื่องและอุทกวิทยาแบบจำลองคุณภาพน้ำกระจาย
เครื่องมือการประเมินดินและน้ำ ( สวาท ) รุ่น [ 1 ] ,
เลือกสำหรับการทดสอบประสิทธิภาพในการทำนายการตอบสนองทางอุทกวิทยาของ 7000 กม. 2
ของการใช้ที่ดินแบบผสมน้ำในแม่น้ำชี ตั้งอยู่ ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ
)โดย SWAT 2000 ของ
แบบจำลองทำนายได้ในการศึกษานี้ สี่ปีของ
ข้อมูลอุทกวิทยา ( 2543-2546 ) ถูกใช้เพื่อปรับค่า
และตรวจสอบความสามารถในการทำนายการไหลของกระแสสวาท
แนะนำในการศึกษา ภาคตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศไทย มีพื้นที่ประมาณ 170 , 000 ตารางกิโลเมตร
สนับสนุนประมาณ 22 คน
ล้านบาท มีหลักสามชามรวมทั้ง
ลุ่มน้ำโขง ชี และลุ่มน้ำมูล .น้ำเก็บ
รวมในภูมิภาคอยู่ประมาณ 5 , 300 ล้านลูกบาศก์เมตร มีการวิเคราะห์จากโครงการพัฒนา
ทรัพยากรน้ำแห่งชาติ กรมชลประทาน ในปี 1993
พบว่า ความต้องการน้ำในเขตนี้จะเกี่ยวกับ M3
10800 ล้านบาท และจะ 14300 ล้าน m3
ในปี 2006 [ 6 ] แหล่งน้ําผิวดินหลายแห่ง และฝาย
ได้ถูกสร้างขึ้นเหนือแม่น้ำที่มีอยู่
ใช้บางระบบมีจำกัด เนื่องจากน้ำผิวดินและคุณภาพผลผลิตไม่ดี
[ 2 ] เกษตรกรรมเป็นอาชีพหลัก
ในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศไทย พืชทั่วไป
ในภูมิภาคนี้ มันสำปะหลัง อ้อย ข้าวโพด ปอ
ÀÈ " 1-92 23 / 10 / 10 , 5:51 pm24
หลักแม่น้ำที่ผ่านสาขาคือ
แม่น้ำชี ที่เกิดจากความชันของภาคตะวันออก
ช่วง เพชรบูรณ์ แหล่งที่มาหลักของพื้นผิว
น้ำ คือ ปริมาณน้ำฝนที่ทำให้ส่วนใหญ่ของการไหลของ
แม่น้ำภายในอ่าง ขึ้นอยู่กับข้อมูลที่รวบรวมจาก
3 เลือกเกจฝนโดยกรมชลประทาน
หลวง ( RID ) 6 ปี ( 2543-2548 ) เฉลี่ยรายปี โดยทั้ง 3 วัด
สถานีพบว่ามี 1054 1308 , และอย่างมิลลิเมตร ที่สถานี 05013 14022
, , และ 14122 ตามลำดับ ประมาณ
85 เปอร์เซ็นต์ของค่าเฉลี่ย
ฝนประจำปีที่เกิดขึ้นระหว่างเดือนพฤษภาคมและตุลาคม ( ฝน
ฤดูกาล ) ประเภทของการใช้ที่ดิน ได้แก่ ข้าว ( 56% ) , สนาม
พืช ( เช่น อ้อย , มันสำปะหลัง , ข้าวโพดหวาน , ฯลฯ ) ( 15% ) ,
ป่า ( 10% ) , ทุ่งหญ้า ( 6% ) และส่วนที่เหลือประกอบด้วย
ของเมืองและกิจกรรมต่างๆที่อยู่ในชนบท ที่สุด
ของระดับความสูงของน้ำระหว่าง 148 250
Mดินและน้ำเป็นหลัก ภายในประกอบด้วย
ทรายดินเหนียว ร่วนปนทราย ดินเหนียว และดินร่วน . ดังนั้น
ไม่มีดินขอมงคลการเกษตร
และมากจะเสี่ยงต่อการพังทลาย .
ข้อมูลกิจการให้กับนางแบบ
สวาท SWAT ต้องการปัจจัยการผลิตข้อมูลภูมิประเทศ , ภูมิอากาศ , การจัดการที่ดิน , ดิน การศึกษาพารามิเตอร์ที่ป้อนค่าในรูปแบบรวบรวม
รูปที่ 1 ที่ตั้งของ แม่น้ําชี ลุ่มน้ำย่อยที่ 2 การตรวจสอบสถานี และสถานีอากาศภาคตะวันออกเฉียงเหนือ
.
ใช้หลายฐานข้อมูลที่แตกต่างกัน ฐานข้อมูลเหล่านี้
รวมทั้ง GIS และข้อมูลสารสกัดจาก
ทั้งดินและแผนที่การใช้ที่ดิน
แผนที่ภูมิประเทศ สกัดจากเส้นแผนที่โดย
การสำรวจรอยัลไทยแผนก ดินและที่ดิน
ฐานข้อมูลที่ใช้สกัดจากการสํารวจดิน
แผนที่ของกรมพัฒนาที่ดิน .
ชุดข้อมูลที่สมบูรณ์สำหรับการตกตะกอนทุกวันสำหรับปี 2000 ถึง 2003
, ได้มาจากสามสถานีวัดฝน
จัดคัดเลือก รวมทั้งสถานี 05013
14022 , และ 14122 . ข้อมูลภูมิอากาศอื่นๆ เช่น อุณหภูมิสูงสุดและต่ำสุด
, ความชื้นสัมพัทธ์เฉลี่ยรังสีดวงอาทิตย์ และความเร็วลม ซึ่ง
ในช่วงเวลาเดียวกันจากสามสถานีภูมิอากาศภายใต้
อำนาจของกรมอุตุนิยมวิทยา .
รวมสถานี 48381 48382 เหล่านี้ , และ 48403 ที่ขอนแก่น
ขอนแก่น มหาสารคาม ชัยภูมิ และจังหวัดตามลำดับ
รูปแบบการประเมิน
เพื่อทดสอบความสามารถของแบบจำลองเพื่อทำนายการตอบสนองระบบ
, วิธีกราฟิก ( แปลงอนุกรมเวลา ) และ
วัดสถิติถูกนำมาใช้เพื่อประเมินรูปแบบการแสดงกับวัด
กระแสไหลข้อมูลสำหรับรอบระยะเวลาของปี ( 2003 ) ที่สี่สายน้ำ
วัดสถานี 2 สถิติที่ใช้ inreungsang
เกณฑ์ ,
การแปล กรุณารอสักครู่..
