شبيه سازي رواناب حوضه اي در شرايط تغيير اقليم بر اساس مدل SWAT

زمينه و هدف: ارزيابي پديده تغيير اقليم و پيامدهاي احتمالي آن بر فرآيندهاي هيدرولوژيكي حوضه كمك فراواني به مديران و برنامه‌ريزان منابع آب در دوره‌هاي آتي خواهد كرد. اثر تغيير اقليم به‌وسيله شبيه‌سازي فرآيندهاي هيدرولوژيكي با مدل فيزيكي بارش رواناب مورد بررسي قرار مي‌گيرد. مدل‌هاي هيدرولوژي چارچوبي را براي بررسي رابطه بين هواشناسي و منابع آب فراهم مي‌كنند. هدف از اين پژوهش شبيه‌سازي توليد رواناب در شرايط تغيير اقليم بر اساس سناريوهاي اقليمي و مدل SWAT مي‌باشد. روش پژوهش: تغيير اقليم و پيامدهاي ناشي از آن يكي از مشكلات اساسي در مديريت منابع آب است و برآورد آثار و تبعات آن در دوره آتي ضروري است. منطقه مورد مطالعه در اين تحقيق، حوضه آبريز پل شاه با مساحت 721 كيلومتر مربع است كه يكي از زيرحوضه‌هاي حوضه الوند در استان كرمانشاه محسوب مي گردد. اين حوضه سالانه داراي سيلاب‌هاي متعددي بوده كه گاهي باعث خسارات و آب‌گرفتگي زمين‌هاي كشاورزي مي‌گردد. رودخانه ديره واقع در اين حوضه منبع تامين آب بخشي از اراضي كشاورزي مجاور و پايين‌دست رودخانه است. لذا بررسي اثر تغيير اقليم بر آورد اين رودخانه از اهميت زيادي برخوردار است. در اين پژوهش براي برآورد ماهيانه دما و بارش در دوره آتي از مدل‌هاي گردش عمومي AOGCM استفاده شد. جهت اعتبارسنجي و ارزيابي دقت برآورد مدل‌هاي گردش عمومي و برازش داده‌ها از شاخص‌هاي RMSE، MAE و NS بهره گرفته شد. در اين پژوهش ابتدا به بررسي رواناب در ايستگاه هيدرومتري پل شاه پرداخته شد. با استفاده از نرم افزار SWAT CUP بر اساس آمار ايستگاه هيدرومتري و بكارگيري الگوريتم بهينه‌سازي SUFI2، پارامترهاي موثر بر دبي جريان براي دوره 1994 تا 2011 واسنجي و براي دوره 2015-2012 صحت‌سنجي شدند. سپس در جهت بررسي شاخص‌هاي آماري بارش و دما تحت تاثير تغيير اقليم با بهره‌گيري از نرم افزار LARS-WG6 و استفاده از مدل‌هاي اقليمي HADGEM2 و MIROC5 تحت سناريوهاي انتشار RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 ريزمقياس نمايي و استخراج داده‌هاي بارش و دما براي طول آماري 2020 تا 2080 انجام شد. در نهايت براي شبيه‌سازي تاثير تغيير اقليم بر رواناب، نرم افزار SWAT تحت هريك از سناريوهاي اقليمي در دوره‌هاي آماري مختلف اجرا گرديد. سپس نتايج حاصل از شبيه‌سازي رواناب ماهيانه تحت سناريوهاي اقليمي با داده هاي مشاهداتي ثبت شده مقايسه گرديد. يافته‌ها: نتايج ارزيابي كارايي مدل SWAT حاكي از عملكرد مناسب اين مدل در دوره واسنجي و صحت سنجي بود. طوري كه مقادير ضريب همبستگي و ضريب ناش-ساتكليف براي مرحله واسنجي به ترتيب 0.75 و 0.79 و براي مرحله صحت‌سنجي 0.71 و0.61 بدست آمد. نتايج اجراي مدل SWAT نشان داد در تمامي سناريوهاي اقليمي، الگوي توليد رواناب ماهيانه با الگوي تغييرات بارندگي در ماه‌هاي مختلف در اين سناريوها مطابقت دارد. لذا در تمامي سناريوهاي آتي، توزيع رواناب ماهيانه در ماه‌هاي مختلف نسبت به سناريوي پايه بهم ريخته است. طوري كه در برخي از ماه‌ها كاهش رواناب و در برخي ماه‌ها افزايش رواناب مشاهده شد. اين امر لزوم استفاده از سد و سازه‌هاي كنترل جريان براي ذخيره آب در ماه‌هاي پرآب مانند زمستان و بهار و استفاده از آن در ماه‌هاي كم آب را نشان مي‌دهد. نتايج حاكي از آن است كه تغييرات حجم رواناب توليدي ساليانه تحت سناريوهاي اقليمي RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 براي دوره‌هاي 2018-2045 و 2046-2072 نسبت به دوره 1991-2018 به‌طور ميانگين بين 60 تا 87 ميليون متر مكعب متغير است. ميزان تغييرات حجم رواناب ساليانه در دوره 2018-2045 در بيشتر سناريوها ناچيز است. در دوره 2046-2072 حجم رواناب ساليانه در اكثر سناريوها بين 3 تا 10 درصد كاهش يافته است. نتايج: نتايج نشان داد كاهش بارش و افزايش دما و به موجب آن افزايش تبخير، باعث تغييراتي در چرخه آب و هوايي موجود مي‌گردد كه كاهش رواناب را به دنبال دارد. لذا لازم است براي سازگاري و كاهش تبعات منفي ناشي از تغيير اقليم بر منابع آب منطقه، با بكارگيري مديريت صحيح منابع آب و در نظر گرفتن نياز كشاورزي، مصارف شرب، صنعت و زيست‌محيطي در سال‌هاي آتي، از آثار سوء تغيير اقليم بر منابع آب منطقه كاست، تا به حفظ هر چه بهتر اين منابع منجر گردد. نتايج نشان داد در اكثر سناريوهاي اقليمي جابجايي بارندگي اتفاق افتاده است. لذا بايد متناسب با تغييرات ميزان بارش و تغييرات دما در ماه‌هاي مختلف نسبت به تغيير الگوي كشت يا تغيير تاريخ كشت محصولات مختلف اقدام نمود.