اثر تغییرات میان‌مدت در اقلیم و کاربری اراضی بر میزان کاهش جریان در حوضه آبریز کرخه

محورهای موضوعی : مدیریت منابع آب

علیرضا چگنی زاده ¹ , حمیدرضا ربیعی فر ² , حسین ابراهیمی ³ , محمود ذاکری نیری ⁴

1 - گروه مهندسی عمران، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
2 - گروه مهندسی عمران، واحد تهران جنوب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، .ایران.
3 - گروه علوم و مهندسی آب، واحد شهر قدس، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
4 - گروه مهندسی عمران ،واحد اسلامشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

تاریخ دریافت : 1401/01/22 تاریخ پذیرش : 1401/04/21 تاریخ انتشار : 1401/10/01

کلید واژه: پاسخ هیدرولوژیکی, مدلسازی حوضه آبریز, SWAT, کرخه,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف: بررسی تغییرات جریان در آینده از عوامل بسیار مهم در سیاست گذاری و تعیین راهبرد یک حوضه آبریز به شمار می رود. دو پارامتر تاثیرگذار بر جریان، تغییر اقلیم و تغییر کاربری اراضی است. نحوه تاثیرگذاری این دو پارامتر بر روی جریان آب با توجه به اثری است که هر کدام بر روی چرخه هیدرولوژیکی ایجاد می‌کنند. پژوهش حاضر به بررسی و ارزیابی تاثیرات تغییر اقلیم و تغییر کاربری اراضی بر جریان سطحی در یکی از حوضه های آبریز در جنوب غرب ایران، کرخه، می‌پردازد. این حوضه آبریز به عنوان یکی از مهمترین و راهبردی ترین حوضه های آبریز جهت تامین امنیت غذایی و همچنین تولید برق، در ایران شناخته می شود.روش پژوهش: پژوهش حاضر از مدل ارزیابی آب و خاک (SWAT) جهت بررسی تاثیر تغییراقلیم و کاربری اراضی بر حوضه آبریز کرخه استفاده کرده است. در مجموع 15 سناریو مورد بررسی قرار گرفته است. این سناریوها در ابتدا تغییرات بر روی هر کدام از اقلیم ها و کاربری های اراضی را به صورت جداگانه بررسی کرده و سپس تاثیر همزمان این دو پارامتر در بازه زمانی میان مدت بر جریان سطحی را مورد بررسی قرار می دهند. تغییرات در اقلیم با استفاده از سناریوهای RCP و مدل های گردش عمومی جو (GCM) برای دو GCM متفاوت CMCC-CESMو MRI-CGCM3 در سری 4.5 و 8.5 در بازه زمانی میان مدت(2040 تا 2060 ) مورد بررسی قرار گرفته‌اند. تغییرات اعمال شده بر کاربری اراضی در دو حالت متفاوت بر اساس سیاستگذاری های آینده ایران است. تغییرات در این سیاست گذاری ها با استفاده از برنامه ششم توسعه، طرح 550 هزار هکتاری، طرح آمایش سرزمین از منظر کشاورزی و همچنین میزان افزایش جمعیت در منطقه با توجه به سناریوهای ارائه شده در طرح پژوهشکده آمار ایران صورت گرفته است.یافته‌ها: جهت کالیبراسیون مدل از 9 پارامتر و دو تابع هدف نش-ساتکلیف (NSE) و R2 در 6 ایستگاه هیدرومتری استفاده شده است. بر اساس یافته های این پژوهش بیشترین میزان حساسیت مدل به پارامتر CN2 است. در کالیبراسیون و اعتبارسنجی مدل، تمام ایستگاه ها مقادیر بالای 0.5 برای توابع هدف مورد نظر داشته اند. تغییرات در بارش و دما از دیگر یافته های این پژوهش است. بر اساس نتایج به دست آمده از آنالیز داده های بارش، در تمام ماه ها کاهش میزان بارش قابل مشاهده است و بیشترین میزان کاهش مربوط به فصل پاییز با کاهش 7.83 تا 8.23% است و بیشترین میزان کاهش مربوط به سناریو 8.5 است.نتایج: نتایج به دست آمده از تغییرات اقلیم نشان دهنده آن است که در بازه میان مدت بیشترین میزان تغییرات در سناریو RCP8.5 به دست می آید که شامل کاهش 14.3 تا 22.8% در میزان رواناب خواهد بود. نتایج به دست آمده از تغییرات کاربری اراضی بر اساس سیاست گذاری های آینده در ایران نشان دهنده کاهش حداکثری 7% در میزان رواناب متوسط ماهیانه است. در صورت بررسی همزمان تغییرات در اقلیم و کاربری اراضی بر روی میزان متوسط جریان می توان به این نتیجه رسید که در سناریو RCP8.5 بیشترین میزان تغییر رخ خواهد داد.

چکیده انگلیسی:

Background and Aim: Investigating future flow changes is a very important factor in policy-making and determining the strategy of a catchment. Two very important parameters affecting the flow are climate change and land use change. How these two parameters affect the water flow is due to the effect that each of them has on the hydrological cycle. The present study investigates and evaluates the effects of climate change and land use change on surface flow in one of the catchments in southwestern Iran, Karkheh. This catchment is known as one of the most important and strategic catchments for food security and electricity generation in Iran. This catchment is one of the most critical and strategic catchments for providing food security and electricity generation in Iran.Method: The present study uses the soil and water assessment model (SWAT) to investigate the impact of climate change and land use on the Karkheh catchment. A total of 15 scenarios have been studied. These scenarios, firstly investigate the changes on each climate and land uses separately, and then the simultaneous impact of these two parameters in the mid-term on the surface flow is analyzed. Climate change has been studied using RCP scenarios and general atmospheric circulation (GCM) models for two different GCMs, CMCC-CESM and MRI-CGCM3 in the 4.5 and 8.5 series over the mid-term (2040 to 2060). The changes applied to land use in two different cases are based on Iran's future policies. Changes in these policies have been made using the Sixth Development Plan, the 550,000-hectare Plan, the Land Management Plan from an agricultural perspective, and the population growth rate in the region according to the scenarios considered in the plan of the Statistics Research Institute of Iran.Results: To calibrate the model, 9 parameters and two objective functions NSE and R2 were used in 6 hydrometric stations. Based on the findings of this study, the highest sensitivity of the model is to the CN2 parameter. In model calibration and validation, all stations have values above 0.5 for the intended objective functions. Changes in precipitation and temperature are other findings of this study. Based on the results obtained from the analysis of precipitation data, a decrease in precipitation is visible in all months, and the highest drop is related to the autumn season, with a decline of 7.83 to 8.23%, and the lowest reduction is dedicated to 8.5 scenario.Conclusion: The results of climate change illustrate that in the mid-term, the most changes will be achieved in the RCP8.5 scenario which include a 14.3 to 22.8% reduction in runoff. The results obtained from land use changes based on future policies in Iran show a maximum decrease of 7% in the average monthly runoff. If the changes in climate and land use are studied simultaneously based on the average flow rate, it can be concluded that in the RCP8.5 scenario, the most change will occur.