بررسي اثرات تغيير اقليم بر سطح آب زير زميني با استفاده از مدل مفهومي بيلان (مطالعه موردي: دشت بيرجند)

Impact assessment of climate change on groundwater table using of balance conceptual model (Case study: Birjand Plain)

مديريت منابع آب در مناطق خشك از اهميت بالايي برخوردار است. از آنجا كه در اين مناطق بيشتر سهم مصارف متوجه منابع آب زيزميني است، اطلاع از وضعيت كمي و كيفي اين منابع ضروري است. خروجي‌هاي مدل‌هاي گردش عمومي ابزاري سودمند در جهت پيش‌بيني تغييرات متغيرهاي اقليمي به شمار مي‌رود. در اين پژوهش در ابتدا جهت بررسي پيامدهاي كمي گرم شدن جهاني، با استفاده از بهترين خروجي مدل‌هاي گردش عمومي اثر تغيير اقليم بر بارش براورد گرديد، و در ادامه به منظور تحليل وضعيت كمي آبخوان دشت بيرجند، از مدل مفهومي بيلان استفاده شد. واسنجي و صحت‌سنجي مؤلفه‌ها و اجزاء مدل مفهومي بيلان با استفاده از الگوريتم‌ بهينه‌سازي چندهدفه MOPSO، و ميانگين سطح آب زيرزميني حدفاصل سال‌هاي 1390 تا 1393 (به عنوان ارتفاع مشاهداتي سطح آبخوان) انجام شد. از شاخص‌هاي R2 و RMSE به عنوان توابع هدف در اين بهينه‌سازي استفاده شد. بازه‌ي تغييرات توابع هدف در مرحله‌ي واسنجي اعضاي جمعيت نيز بين 0/96 تا 0/2 براي تابع RMSE، و بين 0/77 تا 0/97 براي تابع R2 رسيد. همچنين ميزان دقت توابع هدف در مرحله‌ي صحت‌سنجي براي تابع RMSE و R2به ترتيب برابر است با 0/84 و 0/91. در مرحله‌ي بعد، براورد سطح آب زيرزميني آبخوان حدفاصل سال‌هاي 2015 تا 2030 ميلادي انجام شد. نتايج مطالعه‌ي حاضر نشان داد كه سطح آب زيرزميني آبخوان دشت بيرجند در بازه مطالعه شده با روندي نزولي مواجه خواهد گرديد. طبق شبيه‌سازي‌هاي مدل مفهومي در خصوص سطح آب زيرزميني، انتظار مي‌رود كه حدوداً افت تجمعي و ارتفاع سطح آب زيرزميني در پايان دوره‌ي آتي به ترتيب به ارقام 7 و 1315/9 متر برسد.

Water resource management in arid and regions has high importance. Since in these regions most of demands are programmed based on groundwater so inform of quantity and quality situation of groundwater is very necessary. General Circulation Models (GCMs) outputs are useful instrument for forecast of variations of hydrological parameters. In this study to assessment of global warming impacts variations of rainfall patterns which has been influenced by climate change effects were first evaluated by using of best GCMs outputs and in continue balance conceptual model was examined to analysis of quantity situation of Birjand Aquifer. Calibration and validation of balance conceptual model was performed by using of Multi-objective Particle Swarm Optimization and observation water table (from 1390 to 1393). Fitness functions in this optimization were RMSE and R2. Results of optimization showed that ranges of fitness function in calibration period reached from 0.96 to 0.2 and from 0.77 to 0.97 for RMSE and R2 respectively. Also value of these indices reached 0.84 and 0.91 for RMSE and R2 respectively in validation period. In after step estimation of aquifer water table performed by input of rainfall predicted into balance conceptual model. Relying of conceptual simulations it is expected that cumulative head loss and groundwater table will reach to 7 and 1315.9 m in end of future period respectively.