مدلسازي اثرات تغییر اقلیم بر منابع آب حوضه آبريز رودخانه جاجرود با استفاده از مدل SWAT

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 هیات علمی پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری

3 استاد گروه مهندسی صنعت و انرژی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

4 استادیار گروه مهندسی محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران. * (مسوول مکاتبات)

5 استاد گروه علوم و مهندسی آب، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

doi
چکیده

زمینه و هدف: بررسی عملکرد منابع آب سطحی از جمله مخازن سدها در مواجهه با اثرات تغییر اقلیم در مناطق مختلف ضروری به نظر می‌رسد و اهمیت این مسئله در مناطق خشک و نیمه‌خشک دو چندان است به همین دلیل تحقيق پیش‌رو بر روی طرح‌های واقع در حوضه آبریز رودخانه جاجرود و هراز واقع در شمال‌شرق تهران متمرکز گردیده است. طرح‌های این حوضه آبریز شامل سدهای لتیان، ماملو و لار بوده که با هدف تامین نیاز شرب و بهداشت، كنترل و تنظيم جريان‌هاي سطحي (سيلاب‌هاي فصلي)، تامين آب مورد نياز براي كشاورزي، ‌صنعت، بالا رفتن سطح زندگي، رفاه اجتماعي، امنيت توازن و خود كفايي اقتصادي احداث گردیده اند. با توجه به افزایش روزافزون جمعیت، تقاضا برای منابع آب بطور مداوم در حال افزایش است. این در شرایطی است که محدود بودن منابع آب و در کنار آن تداوم گرمایش جهانی، به بحران‌های موجود دامن می‌زند. طبق موارد ذکر شده، در این پژوهش سعی برآن است تا از یک سو اثرات تغییر اقلیم بر تامین اهداف این سدها مورد مطالعه قرار گیرد و از سوی دیگر با مدل‌سازی و پيش‌بيني بلند مدت جريان، برآوردی مطمئن از وضعیت ذخیره آب مخازن و همچنین تامین نیازها ارائه دهد تا راهگشای اقدامات مسئولان در جهت کاهش بحران تقاضای نيازهاي رو به افزايش در سال‌های آتی قرار گیرد. روش بررسی: تحقیق حاضر آثار ناشی از تغییر اقلیم را بر دما، بارندگی و رواناب در دوره­های آتی با کمک مدل­ آماری LARS-WG و مدل مفهومی SWAT نشان می­دهد. برای مطالعه موردی حوضه جاجرود، يكي از زيرحوضه هاي درياچه نمك، انتخاب شد. برای این منظور ابتدا داده‌های دما و بارش 5 مدل از برنامه مدل LARS-WG برای حوضه مذکور ارزیابی شد. سپس شبیه‌سازی این پارامترها برای سه دورة 20 ساله (2100 - 2081، 2040 - 2021 و 2070 - 2051) و تحت دو سناریو ۲۴۵SSP و ۵۸۵SSP  برای ایستگاه‌های منتخب انجام شد. یافته ها: نتایج در مجموع حکایت از کاهش-افزايش بارش و افزایش دما نسبت به دوره مشاهده اي دارد. در ادامه مدل SWAT برای شبیه‌سازی جریان روزانه حوضه واسنجی گردید. با معرفی مقادير دما و بارندگي ریزمقياس شده، جریان برای دوره‌های آتی شبيه ‌سازي بدین منظور ابتدا مدل SWAT برای شرایط موجود حوضه با استفاده از 4 ایستگاه هیدرومتری واسنجی و اعتبارسنجی شد که مقادیر ضریب تعیین (R 2 ) برای ایستگاه­های هیدرومتری به ترتیب بین 65/0 تا 85/0 و 51/0 تا 60/0 بدست آمد. نتایج مدلسازی در دوره های زمانی آتی منجر به سال 2100 نشان داد که در دو سناریو ۲۴۵SSP و ۵۸۵SSP  مقادیر دمای حداکثر و حداقل به ترتیب 5.4 و 4.8 درجه سانتی گراد خواهد شد. لذا با در نظر گرفتن این نتایج می‌توان پی‌برد که در زمان های پیشرو نه فقط در میزان بارش بلکه در الگوی بارش هم تغییرات خواهد بود. نهایتا نتایج کلی نشان از جابجايي زمان وقوع پيك رواناب در مقياس زماني ماهانه در دوره‌ هاي آتی نسبت به دوره‌ی پایه دارد. بحث و نتیجه گیری: به دلیل رسیدن به این نتایج می‌توان گفت که در دوره‌ آینده هم در میزان بارش و نیز در الگوی بارش تغییرات خواهیم داشت. نهایتا نتایج کلی نشان از جابجايي زمان وقوع پيك رواناب در مقياس زماني ماهانه در دوره‌ هاي آتی نسبت به دوره‌ی پایه دارد. شبیه‌سازی هیدرولوژیکی در حوضه‌ها نشان داد که میزان آورد رودخانه بسیار تحت تاثیر میزان بارندگی بوده و این موضوع بخوبی بر جریان ورودی تاثیرگذار است، همچنین نتایج سناریو های اقلیمی افزایش دما را به اثبات رساند.