مدلسازی هیدرولوژیکی اثرات تغییر اقلیمی بر نوسانات دبی جریان در رودخانه هراز

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم کشاورزی ومنابع طبیعی ساری

2 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

3 دانشگاه یزد

چکیده

تغییر اقلیم بر روی کمبود دبی جریان رودخانه، سیلاب‌ها و زوال سیستم آبی تأثیر دارد که با پیش‌بینی آن می‌توان مدیریت بهتری بر روی منابع آبی داشت. در این تحقیق با استفاده از مدل‌های AOGCM و عدم‌قطعیت مربوط به آن‌ها روند تغییر اقلیم حوضه آبخیز هراز برای دوره 2030-2011 با سناریو انتشار A2 بررسی شد که در این راستا از شش مدل اقلیمی در ایستگاه‌های بلده و رینه استفاده شد. حوضه آبخیز هراز با مساحت 4012 کیلومتر مربع در استان مازندران واقع شده است. برای بررسی تأثیر تغییرات اقلیمی بر جریان خروجی حوضه از مدل توزیعی SWAT استفاده شد، این مدل به تغییرات زمین و آب و هوا حساس می‌باشد. به‌منظور واسنجی و صحت‌سنجی مدل از دبی جریان در دوره زمانی 2014-2000 استفاده شد. بعد از اطمینان از کارایی مدل، میزان تغییرات اقلیمی ریزمقیاس شده توسط مدل‌های مطالعاتی برای هر یک از فاکتورهای اقلیمی ورودی به مدل SWAT اعمال و تغییرات رواناب در دوره‌های آتی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج مدل‌های اقلیمی نشان داد که متوسط حداقل و حداکثر دمای سالانه برای دوره آتی به ترتیب 63/0 و 85/0 درجه سانتی‌گراد افزایش خواهد یافت و متوسط بارندگی سالانه برای منطقه مورد مطالعه به میزان 18 درصد کاهش خواهد یافت. همچنین نتایج مقایسه دبی جریان‌های شبیه‌سازی شده نشان داد که میزان دبی اوج برای دوره آتی افزایش خواهد یافت، درحالی‌که متوسط دبی جریان رودخانه به‌مقدار 14 درصد کاهش خواهد یافت. بنابراین لازم است جهت جلوگیری از مخاطرات محیطی و برنامه‌ریزی طولانی مدت به تغییرات اقلیمی نیز توجه شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Hydrological modeling of Climate Changes Impact on flow discharge in Haraz River Basin

نویسندگان [English]

  • Ataollah Kavian 1
  • Maryam Namdar 2
  • Mohamad Golshan 2
  • Masomeh Bahri 3
1 Associate Professor, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Iran
2 MSc in Watershed Management, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Iran
3 MSc in Watershed Management, Yazd University, Iran
چکیده [English]

In this research was assessed the climate change in 2011-2030 periods with A2 emission scenario by using of AOMCM models and uncertainty related that for this purpose were utilized of 6 models in Rineh and Baladeh stations. Climate change is effective on, river flow shortages, floods, and the declining water system that with predicting the climate change can perform fair management of water resources. The Haraz Watershed with 4012 square kilometer area is located in Mazandaran Province. To assess the impact of these changes on the watershed outlet, SWAT hydrological model was used. This model is sensitive to changes in terrain and weather. The time horizon 2000-2014 was used in order for calibration and validation the model. Then, after ensuring the performance of the SWAT model, the downscaled climate change data were determined by the study models for each climate factors input to SWAT model runoff change in future periods were assessed. The climate model results showed that the annual minimum and maximum temperature will be increased 0.7 ° C and 0.62 respectively. The average annual rainfall for the study area will be decreased at a rate of 18 percent. Compare current flow simulation showed that the peak flow for the future period will increase nevertheless the average flow discharge will decrease in the amount of 12 percent. Therefore the climate change should be considered in order to tackle with environmental hazards and Long-term planning.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Runoff
  • climate change
  • Haraz River
  • HadCM3
  • SWAT model

آذری محمود، مرادی حمیدرضا، ثقفیان بهرام، فرامرزی منیره (1392)، ارزیابی اثرات هیدرولوژیکی تغییر اقلیم در حوضه آبخیز گرگانرود، مجله علوم آب و خاک، دوره بیست و هفتم، شماره سوم، صص 537-547.

اشرف بتول، موسوی بایگی محمد، کمالی غلامعلی، داوری کامران (1390)، پیش‌بینی نیاز آبی چغندر در دوره 2011-2030 با استفاده از داده‌های اقلیمی شبیه‌سازی شده توسط مدل ریز مقیاس کننده LARS-WG، مجله آب و خاک، دوره 25، شماره پنجم، صص1196-1184.

پروانه بهروز، شیراوند هنگامه، درگاهیان فاطمه (1394)، پیش‌بینی وضعیت خشکسالی استان لرستان طی دوره 2030-2011 با استفاده از ریزمقیاس نمایی خروجی 4 مدل گردش عمومی جو، مجله جغرافیایی سرزمین، دوره 12، شماره چهل و پنجم، 13-1.

ثانی‌خانی هادی، دین‌پژوه یعقوب، پوریوسف سعید، زمانزاده قویدل سروین، صولتی بهاره (1392)، بررسی اثرات تغییر اقلیم بر رواناب حوضه‌های آبریز ( مطالعه موردی: حوضه آبریز آجی چای در استان آذربایجان شرقی)، مجله آب و خاک، دوره بیست و هفتم، شماره ششم، 1234-1225.

جاهد رضا، کمال نویدجلال، بابازاده حسین (1390)، صحت‌سنجی عملکرد شبیه‌های گردش عمومی جو (AOGCM) در شبیه‌سازی داده‌های دما در منطقه‌ی کرمان، مجله مهندسی منابع آب، شماره چهارم، صص 64-51.

حمیدیان‌پور محسن، باعقیده محمد، عباس‌نیا محسن (1395)، ارزیابی تغییرات دما و بارش جنوب‌شرق ایران با استفاده از ریزمقیاس نمایی خروجی مدل‌های مختلف گردش عمومی جو در دوره 2099-2011، مجله پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، دوره چهل و هشت، شماره اول، صص 123-107.

دستورانی محمدتقی، بحری معصومه، پناهی مهسا (1391)، بررسی روند تغییرات پارامترهای اقلیمی و تاثیر آن بر دبی رودخانه جاجرود، مجموعه مقالات هشتمین همایش مهندسی آبخیزداری، دانشگاه لرستان.

ذهبیون باقر، گودرزی محمدرضا، مساح‌بوانی علیرضا (1389)، کاربرد مدل SWAT در تخمین رواناب حوضه در دوره‌های آتی تحت تأثیر تغییر اقلیم، پژوهش‌های اقلیم شناسی، دوره اول، شماره سوم، صص 16-1.

رضایی زمان، مصطفی، مرید، سعید، دلاور، مجید (1392)، «ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر متغیرهای هیدروکلیماتولوژی حوضه سیمینه رود»، مجله آب و خاک، 27(6): 1259-1247.

رضائی علی (1385)، بررسی اثر گسترش اراضی دیم بر شدت حوزه آبخیز قزل اوزن (مطالعه موردی: حوزه آبخیز قزل اوزن)، کارگاه فنی همزیستی با سیلاب.

سید قاسمی سمانه، ابریشم چی احمد، تجریشی مسعود (1385)، اثرات تغییرات جریان رودخانه زاینده رود بر اثر تغییر اقلیم، دومین کنفرانس مدیریت منابع آب.

عساکره حسین (1383)، تغییر اقلیم، چاپ اول، انتشارات دانشگاه زنجان.

کاویان عطاالله، گلشن محمد، روحانی حامد، اسمعلی عوری اباذر (1394)، شبیه‌سازی رواناب و رسوب در حوضه آبخیز هراز با مدل SWAT، مجله پژوهش‌های جغرافیای طبیعی تهران، شماره چهل و هفتم، صص211-197.

قاسمی الهه، فتاحی ابراهیم، بابائی ام‌السمله (1392)، تأثیر تغییر اقلیم بر رواناب با رویکرد عدم‌قطعیت مدل‌های گردش عمومی جو»، مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، دوره چهارم، شماره سیزدهم، 53-37.

محمدیان عباس (1394)، بررسی تأثیر تغییر اقلیم بر دبی و رسوب حوزه آبخیز سد طرق مشهد، پایان‎نامه کارشناسی ارشد، دانشکده منابع طبیعی و کویر‌شناسی دانشگاه یزد.

معافی‌مدنی سیده فاطمه، موسوی بایگی محمد، انصایر حسین (1391)، پیش­بینی وضعیت خشکسالی استان خراسان رضوی طی دوره 2011-2030 با استفاده از ریز مقیاس نمایی آمار خروجی مدل LARS-WG، مجله جغرافیا ومخاطرات طبیعی، دوره سوم، صص 37-21.

نامدار مریم (1393)، پیش‌بینی رواناب سطحی بر پایه تغییرات اقلیمی حوزه آبخیز هراز، پایان‌نامه‌ی کارشناسی ارشد، گروه آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری.

نیکبخت‌شهبازی علیرضا، ظهرابی نرگس، تابان حجت (1395)، ارزیابی عدم‌قطعیت مدل‌های گردش کلی جو در تخمین بارش و رواناب حوضه دز علیا تحت تأثیر تغییر اقلیم، مجله فیزیک زمین و فضا، مقالات آماده انتشار.

Abbaspour K.C. (2007), “SWAT-CUP, SWAT Calibration and Uncertainty Programs”, Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology, Eawag: Duebendorf, Switzerland; 95.

Andreadis K.M., Lettenmaier D.P. (2006), “Trends in 20th century drought over the continental United States”, Geophysical Research Letters, 33: L10403.

Arnold JG., Srinivasan P., Muttiah R.S., Williams J.R. (2009), “Swat User Manual, Large area hydrologic modeling and assessment”, Water Resources Association, volume 34, number 1, pp 73–89.

Azli Wan. (2010), “Modeling climate change in Malaysia”, Malaysian Meteorological Department, Ministry of Science, Technology and Innovation, Climate Change and Biodiversity Workshop.

Barrow E., Yu G. (2005), “Climate Scenario for Alberta”, A report prepared for the priarie Adaptation Research.

Bavay M., Grünewald T., Lehning M. (2013), “Response of snow cover and runoff to climate change in high Alpine catchments of Eastern Switzerland”, Advances in Water Resources, volume 55, pp 4-16.

Bieger K., Hormann G., Fohrer N. (2015), “Detailed spatial analysis of SWAT-simulated surface runoff and sediment yield in a mountainous watershed in China”, Hydrological Sciences, volume 60, number 5, pp 784-800.

Dong W., Cui B., Liu Z., Zhang K. (2014), “Relative effects of human activities and climate change on the river runoff in an arid basin in northwest China”, Hydrological processes, volume 28, pp 4854-4864.

IPPC. (2001), “Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change”, editors: J. T. Hhoughton, Y. Ding, D. J. Griggs, M. Noguer, P. J. Van der Linden, X. Dai, K. Maskell and C. A. Johnson. Cambrige. U. K, Cambridge University Press.

Jung I.W., Chang H. (2011), “Assessment of future runoff trends under multiple climate change scenarios in the Willamette River Basin, Oregon, USA”, Hydrological Processes, volume 25, pp 258-277.

Kalcic M., Chaubey I., Frankenberger J. (2015), “Defining Soil and Water Assessment Tool (SWAT) hydrologic response units (HRUs) by field boundaries”, Agricultural and Biological Engineering, volume 8, pp 1 -12.

Khanmohammadi S., Coulibaly P., Dibike Y. (2006), “Uncertainty analysis of statistical downscaling methods”, Hydrology, volume 319, pp 357–382.

King L.M., McLeod A. I., Simonovic S. P. (2015), “Improved weather generator algorithm for multisite simulation of precipitation and temperature”, The American Water Resources Association, volume 51, number 5, pp 1305-1320.

Lane M., Kirshen P., and Vagel R. (1999), “Indicators of impact of global climate change on U.S. water resources. ASCE”, Water resource planning management, volume 125, pp 194-204.

Molina E., Trolle D., Martinez S., Sastre A, (2014), “Hydrological and Water quality impact assessment of a Mediterranean Limon-reservoir under climate change and land use management Scenarios”, Hydrology, 509: 354-366.

Neitsch S.L., Arnold J.G., Kiniry J.R., Williams J.R, (2005), Soil and water assessment tool theoretical documentation, Version 2005. 647 pages.

Nobrega, M. T., Collischonn, W., Tucci, C. E. M., Paz, A. R, (2011), “Uncertainty in climate change impacts on water resources in the Rio Grande Basin, Brazil”, Hydrology and Earth System Sciences, volume 15, number 2, pp 585-595.

Piras M., Mascaro G., Deidda R., Vivonia E. (2016), “Impacts of climate change on precipitation and discharge extremes through the use of statistical downscaling approaches in a Mediterranean basin”, Total Environment, volume 543, pp 965–980.

Semenov M.A., Barrow E.M. (2002), “LARS-WG: A Stochastic Weather Generator for Use in Climate Impact Studies, Version 3.0, User’s Manual.

Tan M., Ibrahim A., Yusop Z., Duan Z., Ling L. (2015), “Impacts of landuse and climate variability on hydrological components in the Johor River basin”, Malaysia. Hydrological Sciences, volume 60, pp 1-17.

Wilby R., Haris I. (2006), “A frame work for assessing uncertainties in Climate change impacts: low flow scenarios for the River Thames”, U.K.water resources research.