تاثير تغيير اقليم و بندهاي گابيوني بر ميزان رسوب خروجي از حوضه، مطالعه موردي: دهبار

مقدمه پيش بيني تغييرات فرايندهاي هيدرولوژيكي حوزه آبخيز، ناشي از پديده تغيير اقليم و پيامدهاي احتمالي آن، كمك موثري به رفع چالش هاي فراروي مديران و برنامه ريزان منابع آب در دوره‌هاي آتي مي كند. اثرات پديده تغيير اقليم و بندهاي گابيوني به‌صورت همزمان، بر مقدار رسوب خارج شده حوضه دهبار تا كنون بررسي نشده است. لذا، بررسي آن با چشم انداز 30 سال آينده و با استفاده از مدل هاي SWAT و LARS-WG و ارزيابي توانايي اين دو مدل در شبيه‌سازي تغيير اقليم و حذف بندهاي گابيوني، هدف اصلي اين پژوهش است. مواد و روش ها در اين پژوهش، عملكرد بندهاي گابيوني به‌صورت مخزن در حوضه دهبار در 10 كيلومتري غرب مشهد و در جنوب شهر طرقبه كه داراي اقليم نيمه‌خشك سرد است، نسبت به ميزان رسوب خروجي از حوضه براي 30 سال آينده با كمك مدل آماري LARS-WG و مدل شبيه‌ساز هيدرولوژيكي SWAT، مورد ارزيابي قرار گرفته است. در اين حوضه، پنج بند گابيوني وجود دارد. براي پيش بيني متغيرهاي هواشناسي دوره آتي در سطح حوزه آبخيز دهبار، پس از واسنجي مدل LARS-WG از مدل HadGEM2 و سه سناريوي RCP8.5، RCP4.5 و RCP2.6 براي ريزمقياس سازي داده هاي هواشناسي در دوره 2050-2020 استفاده شد. براي بررسي عملكرد نتايج شبيه سازي در اين مدل، از آزمون‌هاي آماري كولموگروف اسميرنوف (K-S)، t و F استفاده شد. براي آماده سازي و اجراي مدل SWAT، از نقشه و اطلاعات مدل رقومي ارتفاع، خاك، كاربري اراضي، داده هاي هيدرولوژيك و هواشناسي و از مخزن، براي معرفي بندهاي گابيوني به مدل استفاده شد. به منظور تحليل حساسيت، واسنجي و اعتبارسنجي مدل SWAT، از الگوريتم نيمه‌خودكار SUFI-2 استفاده شد. نتايج و بحث مقادير ميانگين بارش شبيه سازي شده، انطباق خوبي با مقادير مشاهداتي داشتند و بيشترين اختلاف مربوط به ماه هاي فوريه و آوريل بود. در خصوص مقادير انحراف معيار بارش هاي ماهانه نيز بيشترين اختلاف به ماه هاي فوريه و مارس تعلق داشت. ميانگين دماي كمينه شبيه سازي شده نيز تطابق خيلي خوبي با مقادير مشاهداتي داشت. همچنين، براي دماي بيشينه نيز روندي مشابه دماي كمينه ديده شد. همچنين، مقادير p-value حاصل از آزمون t براي متغيرهاي فوق‌الذكر هيچ اختلاف معني­داري بين ميانگين داده هاي دما و بارش توليد شده و داده هاي مشاهداتي وجود نداشت و مدل LARS-WG به خوبي توانست ميانگين هاي دما و بارش را شبيه سازي كند. بارش ماهانه در تمامي سناريوها (RCP8.5، RCP4.5 و RCP2.6) در افق 2050 در هفت ماه ابتداي سال، كمتر از ميزان بارش ماهانه در دوره پايه نشان داد ولي براي پنج ماه دوم سال، افزايش بارش مشاهده شد. همچنين، در افق 2050 دما به‌طور متوسط نسبت به دوره پايه افزايش يافت. براي ترسيم منحني سنجه رسوب از روش متوسط دسته ها با ضريب FAO اصلاح شده استفاده شد. مقدار رسوب مشاهده­اي 2.14 تن در هكتار در سال، براي هر هكتار محاسبه شد. براي واسنجي و اعتبارسنجي مدل SWAT، در ابتدا با استفاده از نرم‌افزار  CUP_ SWAT پارامترهايي كه تاثير بيشتري بر دبي و رسوب خروجي از حوضه داشتند، مشخص شدند. به منظور تحليل حساسيت، واسنجي و اعتبارسنجي مدل SWAT، از الگوريتم نيمه خودكار SUFI-2 استفاده شد. پس از آن، با استفاده از مدل واسنجي و اعتبارسنجي شده SWAT، اثرات تغيير اقليم بر ميزان رواناب و رسوب حوضه بررسي شد. نتايج نشان دهنده كاهش بارندگي، افزايش دما و كاهش رواناب در افق 2050 است. تغييرات رسوب براي دو سناريوي RCP4.5 و RCP2.6 به‌ترتيب، 9.3+ و 3.1+ درصد و براي سناريوي RCP8.5 برابر 4.6- درصد است. بندهاي گابيوني به‌طور متوسط، 57.09 درصد خروج رسوب از حوضه را كاهش مي دهند. نتيجه گيري در اين پژوهش، اثرات تغيير اقليم بر رسوب خروجي از حوضه دهبار در دوره 2020 تا 2050 و تاثير بندهاي گابيوني در شرايط موجود (وجود بندها) و در شرايط حذف اين بندها مورد بررسي قرار گرفت. در كليه سناريوها دماي كمينه و دماي بيشينه در دوره 2050-2020 نسبت به دوره پايه افزايش پيدا كرد. از اثرات منفي افزايش دما، ايجاد تغيير در مقادير و الگوي زماني-مكاني بارش است. نتايج حاكي از آن است كه مدل SWAT قابليت شبيه‌سازي فرايندهاي هيدرولوژيكي و رسوب در حوزه هاي آبخيز نسبتا كوچك تا متوسط با شرايط پيچيده مانند حوضه دهبار را حتي با محدوديت داده مشاهداتي، با دقتي قابل قبول دارد. افزايش مقدار رسوب در نقطه خروجي حوضه با وجود كاهش بارندگي و رواناب، نشان‌دهنده بارش هاي كوتاه مدت با شدت زياد بوده است كه باعث افزايش شرايط سيلابي مي‌شود. از تغييرات ميزان فرسايش و رسوب در افق 2050 و با سناريوهاي متفاوت مي توان نتيجه گرفت كه تغيير اقليم بر فرسايش حوضه در آينده تاثيرگذار است و مدل شبيه سازي مي تواند در پيش بيني فرسايش پذيري كارايي داشته باشد. لذا، نتايج به دست آمده از مدل SWAT امكان توصيه كاربرد آن را در منطقه فراهم مي كند.