برآورد جریان ورودی به دریاچه ارومیه با استفاده از تلفیق مدل‌های سری زمانی و شبیه‌سازی شرایط توسعه حوضه آبریز در دو سناریوی بلند و کوتاه مدت

محورهای موضوعی : مدیریت آب در مزرعه با هدف بهبود شاخص های مدیریتی آبیاری

اردلان شریف نسب ¹ , مجتبی شوریان ²

1 - دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست دانشگاه شهید بهشتی
2 - دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی

تاریخ دریافت : 1394/10/13 تاریخ پذیرش : 1395/02/31 تاریخ انتشار : 1395/04/01

کلید واژه: مدلسازی سری زمانی, دریاچه ارومیه, حوضه آبریز, شبیه‌سازی منابع و مصارف, تولید و پیش‌بینی داده‌های جریان,

چکیده مقاله :

دریاچه ارومیه به‌عنوان بزرگ‌ترین و مهم‌ترین دریاچه داخلی ایران و به‌ عنوان یکی از ذخایر ارزشمند جهانی زیست‌کره از وضعیت نامطلوبی در سالهای اخیر برخوردار بوده است. شرایط نامناسب این دریاچه موجب آثار جبران‌ناپذیر زیست‌محیطی، اقتصادی و اجتماعی خواهد شد. لذا بررسی این موضوع از جنبه‌های مختلف ضروری می‌نماید. در تحقیق حاضر، با استفاده از مدلهای سری‌زمانی میانگین متحرک خود ‌بازگشت (ARMA) جریان ورودی به رودخانه‌های حوضه آبریز دریاچه ارومیه برای سال‌های آتی در دو سناریو، یک‌بار بر اساس داده‌های ثبت شده بلند مدت و بار دیگر بر اساس داده‌های کوتاه مدت دوره‌های خشکسالی اخیر پیش‌بینی گردیده است. سپس با وارد کردن پتانسیل جریان سطحی تولیدی رودخانه‌ها در مدل شبیه‌سازی شرایط توسعه حوضۀ آبریز دریاچه ارومیه در افق 1420 در محیط MODSIM، پس از تعیین وضعیت منابع و مصارف، جریان ورودی به دریاچه ارومیه در هر یک از سناریوها برآورد و اختلاف آن با حقابه زیست محیطی مصوب دریاچه محاسبه گردیده است. در نهایت بعنوان یک راهکار کلی، میزان کاهشی که لازم است در مقادیر نیاز آبی کشاورزی بعنوان مصرف کننده اصلی آب در حوضه داده شود، محاسبه گردیده تا حقابه دریاچه تأمین گردد. نتایج حاکی از آن است در صورتی که نیاز آبی سالیانه متوسط کشاورزی در کل حوضه آبریز در سناریوهای پیش بینی بر اساس داده‌های بلند و کوتاه مدت به طور متوسط در حدود 14% و 56% کاهش یابد، حقابه زیست محیطی مصوب دریاچه ارومیه قابل تأمین خواهد بود.

چکیده انگلیسی:

The Urmia Lake is the largest and the most important internal lake in Iran and is one of the most valuable international hemispherical resources in the world. But the Lake has been gradually getting dried nowadays. If the Lake gets completely dried, irreparable environmental, economical and social damages would be appeared in the region. So, finding a practical solution for surviving the Urmia Lake is crucial. In the present research, it has been tried to predict the inflows of the rivers leading to the Urmia Lake, once based on the long term period’s recorded data and another time based on the recent dry period’s recorded data, by using autoregressive moving average (ARMA) time series models in order to exert the effects of the recent drought in the forecasted data. The ARMA models are developed in the MATLAB soft ware. After calibration of the created models, the predicted discharges of the basin’s rivers were entered into the simulation model of MODSIM in order to estimate the water consumptions in the basin's future condition and finally the entering flows to the Urmia Lake in each of two forecasting scenarios. Results show that in each of two forecasting scenarios of long and short periods, the environmental water right of the lake wouldn’t be supplied totally. Also, if the agricultural water consumptions would get reduced about 14% and 56% in long and short periods respectively, the lake’s water right would be supplied completely.

منابع و مأخذ:

شوریان، م. 1387. برنامه ریزی تخصیص بهینه منابع آب در سطح حوضه آبریز: رویکرد شبیه سازی بهینه سازی. رساله دکتری، دانشگاه صنعتی امیر کبیر دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، 175 صفحه.

داوودی، م. 1393. طراحی بهینه شبکه پمپاژ آب زیرزمینی به منظور زهکشی مناطق غرقابی با استفاده از الگوریتم فراکاوشی کرم شب‌تاب. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید بهشتی دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، 115 صفحه.

سبز زاده، ا. 1390. بهینه سازی ضرایب جریان برشتی در مدل شبیه سازی حوضه آبریز با استفاده از الگوریتم ژنتیک. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعت آب و برق دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، 112 صفحه.

رزاقی، پ.، بابازاده، ح. و شوریان، م. 1392. توسعه سیاست‌ جیره‌بندی بهره‌برداری از مخزن چند منظوره در شرایط محدودیت منابع آب با استفاده از مدل MODSIM 8.1. حفاظت منابع آب و خاک، 3 (2): 11-23.

زراعت پور، ع. 1377. بررسی علل افزایش سطح آب دریاچه ارومیه و اثرات نا مطلوب آن در ساحل مجاور و انتخاب بهترین روش کنترل. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تبریز دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، 120 صفحه.

زارع، م. 1390. اثر گرمایش جهانی و تغییرات اقلیمی بر روی کیفیت آب دریاچه ارومیه. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی دانشکده عمران، 120 صفحه.

خوش خلق، ع. 1382. پیش­بینی مصرف کوتاه مدت آب شهری به روش تحلیل سری زمانی. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران دانشکده مهندسی عمران، 117 صفحه.

دهقانی پور، آ. 1392. پیش­بینی خشکسالی هواشناسی با مدل تلفیقی شبکه عصبی فازی تطبیقی و تبدیلات موجک (مطالعه موردی: حوضه آبریز دریاچه ارومیه). پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شریف دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، 123 صفحه.

الهامی‌نژاد، م. 1389. بررسی عملکرد مدل­های شبکه عصبی Garch-Arima در پیش‌بینی قیمت روزانه نفت خام اوپک، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعت آب و برق دانشکده مدیریت و اقتصاد، 114 صفحه.

آرام، ع. 1389. پیش­بینی مصرف روزانه آب شهری با استفاده از مدل­های شبکه عصبی ARIMA و مدل ترکیبی تبدیل موجک (مطالعه موردی شهر تهران). پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعت آب و برق دانشکده مدیریت و اقتصاد، 118 صفحه.

نعمتی، ح. 1388. پیش‌بینی‌های هیدرولوژیکی با استفاده از مدل تابع تبدیل - اغتشاش (مطالعه موردی حوضه دریاچه ارومیه). پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شریف دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، 134 صفحه.

حضرتی یادکوری، ح. 1382. بررسی ارتباط تراز آب دریاچه ارومیه با شاخص های اقلیمی ENSO و NAO. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شریف دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، 147 صفحه.

جهانبانی، س. 1391. مقایسه روش­های تجربی برآورد تبخیر از سطح دریاچه­های شور با استفاده از روش بیلان انرژی (مطالعه موردی: دریاچه ارومیه). پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شریف دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، 128 صفحه.

فاطمی قمی، م.، پیش­بینی و تجزیه و تحلیل سری‌های زمانی، نشر دانش امروز (وابسته به مؤسسه انتشارات امیرکبیر)، 115 صفحه.

Dai, T. and Labadie, J. W. 2000. River Basin Network Model For Integrated Water Quantity/Quality Management. Journal of Water Resource Planning and Management, 4 (3): 295-305.

Shourian, M., Mousavi S. J. and Tahershamsi A. 2007. Basin-wide Water Allocation Planning by Integrating PSO Algorithm  and MODSIM.” J. Water Resources Management, 22: 1347-1366.

Rasi Nezami, S., Nazariha, M., Moridi, A. and Baghvand, A. 2013. “Environmentally Sound Water Resources Management in Catchment Level using DPSIR Model and Scenario Analysis.” International Journal of Environmental Resources, 7(3): 569-580.

Zarghami, M. 2005. Uncertain criteria in ranking inter-basin water transfer projects in Iran, 73 rd Annual meeting of ICOLD. Tehran, 180-S1.

Srdjevic, B. , Medeiros, Y.D.P. and Faria, A.S. 2004. An Objective Multi-Criteria Evaluation of Water Management Scenarios. Water Resources Management, 18: 35-54.

Labadie, J. and Fontane, D. 2003. MODSIM river basin management DSS: Application to the GEUM river basin. Korea, Final Report, No. 168, 115 pp.