كليدواژه :
تغيير اقليم , منابع آب , SWAT , LARS-WG6 , آناليز حساسيت
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: در سال‌هاي اخير مدل‌هاي هيدرولوژيكي مانند مدل SWAT به‌عنوان ابزاري براي شناخت فعاليت‌هاي طبيعي و انساني موثر بر سيستم هيدرولوژي حوضه و مديريت و برنامه‌ريزي آنها، به‌طور گسترده توسط مديران و هيدرولوژيست‌ها به‌كار گرفته شد. با توجه به اينكه دشت‌هاي شرق مازندران، تنها منطقه ممنوعه برداشت آب زيرزميني در شمال كشور است، بنابراين با پيش‌بيني دقيق جريان ورودي به سد گلورد براي دوره‌هاي آتي مي‌توان برنامه‌ريزي دقيقي براي تامين منابع آبي پايين‌دست داشت و تقاضا براي آب و توسعه كشاورزي را مديريت نمود. لذا هدف اين پژوهش بررسي تاثير تغيير اقليم بر نوسانات دبي جريان سد گلورد در شرق استان مازندران است.
مواد و رو‌ش‌ها: در اين پژوهش از دو مدل HadGEM2 و EC-Earth، براي توليد داده‌هاي دماي كمينه و بيشينه و بارش در دوره 2021-2040 از تركيب داده‌هاي ايستگاه برما و داده‌هاي جهاني در محل سد گلورد استفاده شد. جهت ريزمقياس نمودن اين داده‌ها مدل LARS-WG6 بكار گرفته شد. همچنين براي بررسي روند پارامترهاي اقليمي از آزمون من-كندال و شيب سن استفاده شده است. سپس اطلاعات به مدل SWAT كه با استفاده از داده‌ها و اطلاعات محلي واسنجي (از سال 1984 تا 2010 براي واسنجي و 2011 تا 2014 براي صحت‌سنجي) شده بود، وارد شده و تغييرات رواناب نيز مورد ارزيابي قرار گرفت. دقت مدل SWAT در شبيه‌سازي جريان خروجي به كمك نمايه‌هاي ارزيابي بررسي شد.
يافته‌ها: نتايج نشان داد كه پديده تغيير اقليم تبعات منفي بر منطقه‌ي سد گلورد دارد كه باعث افزايش كمينه و بيشينه دما به‌ترتيب به مقدار 1/40 و 2/40 درجه سانتي‌گراد مي‌شود. مدل SWAT زمان وقوع دبي اوج و مقادير دبي اوج را به‌طور مناسبي شبيه‌سازي كرده است به‌طوري‌كه با زمان رخداد بارندگي شديد مطابقت دارد. مقايسه اثرات بارش و دماي كمينه و بيشينه بر جريان خروجي، حاكي از تاثيرات بيشتر دما نسبت به بارش بر جريان خروجي است، به‌طوري كه در دوره پايه، كمينه دما برابر 1/41 و بيشينه دما برابر 2/34 بوده است. همچنين تغييرات دبي‌هاي متوسط ماهانه در سناريوهاي RCP4.5 (-0.01) و RCP8.5 (-0.11) نسبت به دبي‌هاي مشاهداتي (0/16-) كمتر است و در ماه‌هاي گرم سال، دبي خروجي كاهش يافته است. با بررسي درصد اختلاف بيشينه و كمينه دما و بارندگي تحت سناريوهاي RCP4.5 و RCP8.5 در مقايسه با دوره پايه مشخص شد كه افزايش دما، بيشتر باعث كاهش دبي خروجي در دوره آينده شده است. به‌طوري كه اثر تغيير اقليم بر فرايند بارش-رواناب باعث كاهش 13 درصدي منابع آبي سد گلورد شد. نتايج آناليز حساسيت نشان داد كه ضريب تبخير خاك، متوسط طول (شيب)، متوسط دماي هوا براي بارش برف (درجه سلسيوس) و شماره منحني در شرايط رطوبتي، بيشترين تاثير را روي دبي خروجي داشته است.
نتيجه‌گيري: نتايج به‌دست‌آمده صرف‌نظر از جهت تغييرات هر يك از مولفه‌ها، دلالت بر اهميت الگوي زماني تغييرات در طول سال دارد كه نقش موثري در مديريت منابع آب حوضه دارا است. نتايج پژوهش حاضر ضمن بيان اهميت اثرات بالقوه تغيير اقليم در وضعيت هيدرولوژي حوضه، لزوم توجه به بحث تغيير اقليم و پيامدهاي آن را در مديريت منابع آب سد گلورد متذكر مي‌گردد.
چكيده لاتين :
Background and Objectives: In recent years, hydrological models such as the SWAT model have been widely used by managers and hydrologists as a tool to identify natural and human activities affecting the basin hydrological system and their management and planning. As the eastern plains of Mazandaran is the only forbidden groundwater harvesting area in the north of the country, thus, with accurate prediction of inflow to the Gelevard dam for future periods, can provide accurate planning for downstream water supplies and manage demand for water and agricultural development. Therefore, the purpose of this study was to investigate the effect of climate change on the fluctuations of the flow discharge of Gelevard Dam in the east of Mazandaran province.
Materials and Methods: In this study, HadGEM2 and EC-Earth models were used to produce the minimum and maximum temperature and precipitation data for the period of 2021-4040 using a combination of Berma station data and global data at the Gelevard Dam. The LARS-WG6 model was used to fine-tune this data. Also, the Mann-Kendall and Sen Gradient tests were used to study the trend of climate parameters. Then, the data were entered to the SWAT model which was calibrated using local data and information (from 1984 to 2010 for calibration and 2011 to 2014 for validation) and the runoff changes were evaluated. The accuracy of the SWAT model in simulation of the output current was evaluated using evaluation indexes.
Results: The results showed that the climate change had negative effects on the climate of the Gelevard dam area which increased the minimum and maximum temperatures by 1.40 and 2.40 °C, respectively. The SWAT model appropriately simulated the time of peak discharge and the peak discharge values so that it corresponds to the time of high rainfall event. Comparison of the effects of precipitation and the minimum and maximum temperatures on the outflow indicates that the effects of temperature are more than the precipitation, so that in the basic period, the minimum temperature is equal to 1.41 and the maximum temperature is 2.34. Also, the changes of monthly mean discharges in RCP4.5 (-0.01) and RCP8.5 (-0.11) scenarios are lower than the observed discharges (-0.16) and the output discharge is reduced in the hot months of the year. With investigation of the percentage of difference between maximum and minimum temperature and rainfall under RCP4.5 and RCP8.5 scenarios compared to the base period found that increasing of temperature caused more reduction in outflow rate in the future period. So that the effect of climate change on rainfall-runoff process reduced the water resources of Gelevard dam by 13%. The results of sensitivity analysis showed that soil evaporation coefficient, average length (slope), mean air temperature for snowfall (degree Celsius) and curve number in moisture conditions had the most effect on the output discharge.
Conclusion: The results, irrespective of the changes in each component, indicate the importance of the temporal pattern of changes throughout the year which has an important role in the water resources management of the basin. The results of the present study, emphasize the importance of potential effects of climate change at basin hydrology status, highlights the climate change and implications in the management of water resources in the Gelevard Dam.
