ارزیابی تأثیر تغییرات اقلیم بر تخصیص آب کشاورزی در سطح حوضه قره سو با مدل WEAP

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مندسی آب، دانشگاه زابل، زابل

2 گروه مندسی آب، دانشگاه زابل، زابل، ایران

3 گروه مهندسی آب، دانشکده آب و خاک، دانشگاه زابل، زابل .

چکیده

هر گونه تغییر اقلیم در کره­ی خاکی، سرآغاز زنجیره­ای از واکنش­هاست که اثر آن به طور مستقیم در فرآیندهای هیدرولوژیکی ظاهر می­شود. حوضه­ی آبریز قره­سو واقع در استان کرمانشاه و یکی از زیرحوضه­های مهم  کرخه است که از لحاظ کشاورزی و تأمین امنیت غذایی، یک منطقه­ی مهم در غرب کشور قلمداد می­شود. در راستای این امر، دستیابی به روش­های مطمئن پیش­بینی جریان رودخانه­ها به منظور برنامه‌ریزی در بهره­برداری به موقع از منابع آب از اهمیت روزافزونی برخوردار است. در این مطالعه ابتدا با استفاده از مدل ریز مقیاس نماییSDSM، داده­های بزرگ مقیاس مدل گردش عمومی جو (HadCM3) در سناریوی اقلیمی A2  که رشد اقتصادی بسیار سریع جهان آینده و توسعه چشمگیر تکنولوژی و همچنین استفاده افراطی از سوخت‌های فسیلی را برای آینده در نظر دارد، برای پارامترهای هواشناسی دما و بارندگی در حوضه­ی قره­سو  ریز مقیاس شد. سپس با استفاده از داده­های بارش، دما و دبی در دوره­ی پایه (2000-1971) و خروجی­های مدل ریز مقیاس نمایی در دوره­ی (2040- 2011)، و با بکار گرفتن شبکه عصبی مصنوعی در نرم‌افزار MATAB، دبی رودخانه در دوره­ی آتی شبیه‌سازی شده و در نهایت به کمک مدل ارزیابی و برنامه­ریزی منابع آب، WEAP، وضعیت تخصیص منابع آب و تامین نیاز بخش کشاورزی بررسی شد. نتایج مدل اقلیمی، نشان‌دهنده­ افزایش دما و کاهش بارندگی در دوره­ی مورد نظر نسبت به دوره پایه (2000- 1971) می‌باشد. بطوریکه تحت سناریوی اقلیمی A2، افزایش  6/1 درجه سانتی­گراد دما و کاهش 77/1 درصد بارندگی در منطقه و به تبع این افزایش دما و کاهش بارندگی، برای رودخانه  قره­سو نیز 62/32 درصد کاهش آبدهی پیش­بینی می­شود. بررسی نتایج مدل WEAP، تحت سناریوهای اقلیمی، در وضعیت سطح زیر کشت کنونی، نشان­دهنده افزایش نیاز تأمین نشده بخش کشاورزی در منطقه مورد مطالعه در دوره آتی می­باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Climate Change Impacts on Agricultural Water Allocation in Qara Su Watershed, Using WEAP

نویسندگان [English]

  • Mahsa Makmir 1
  • , Omolbani mohammadrezapour 2
  • salman sharifazari 3
چکیده [English]

Every kind of climate change on the terrestrial earth is the beginning of a chain of reactions whose effect can be directly observed on hydrological processes. Qara Su basin catchment, located in Kermanshah Province, is one of the important sub – basins of Karkheh River that, in terms of agriculture and food security, is considered as an important area in the west of Iran. In this regard, achieving reliable methods of predicting the river flows in order to plan proper operation of water resources has become increasingly significant. In this study, first, Statistical Downscaling Model (SDSM) was usedto measure the large -scale data of the atmospheric general circulation model (HadCM3) in the local climate scenario, A2, which considers both the rapid economic development for the future world, the remarkable technological advances, and excessive use of the fossil fuels in future. These are measured for the meteorological parameters of temperature and precipitation in the basin of Qara Su. Then, considering the data of rainfall, temperature and flow rate during the baseline (1971-2000) and the outputs of the fine- scale model in the period (2011-2040) as well as using an artificial neural network in MATLAB 2012 the river’s discharge during the future period was simulated. Ultimately, the allocation condition of water resources and the required water for agricultural sector were simulated using the water evaluation and assessment programming model, WEAP. The results of the climate model indicated a rise in temperature and a decrease in rainfall within the desired course rather than the base period (1997-2000), so that it was followed by a 1.6 º C rise in temperature and a 1.77% decrease in rainfall all over the area. Consequently, after this increase in temperature and decrease in rainfall, a 32.62% decrease of discharge rate is estimated for Qra Su River. The result analysis of WEAP model, under the climate scenarios and given the existing under- cultivation level, indicates an increased unmet need for agriculture in the studied region for future period.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Artificial Neural Networks
  • Climate change
  • HadCM3
  • QaraSu Basin
  • SDSM
  • WEAP

اردکانی، ا.، م. ح. صباغی فیروزآبادی و پ. صباغی فیروزآبادی. 1393. آب مجازی، شیوه‌ای برای مدیریت بحران منابع آب. همایش ملی راهکارهای پیش روی بحران آب در ایران و خاورمیانه. شیراز - مرکز همایش های علمی همایش نگار.

اذعانی، آ. 1389. اثر تغییر اقلیم بر نیاز خالص آبیاری سیب زمینی در دشت مغان. پایان­نامه کارشناسی ارشد. زابل، دانشگاه زابل، دانشکده کشاورزی.

 

بابائیان، ا.، ز. نجفی نیک، ف. زابلی­عباسی، م. حبیبی نوخندان، ح. ادب و ش. ملبوسی. 1388. ارزیابی تغییر اقلیم کشور در دوره 2010-2039 میلادی با استفاده از ریزمقیاس نمایی داده­های مدل گردش عمومی جو ECHO-G. جغرافیا و توسعه.

 براتیان، ع. 1386. پیامدهای زیستی تغییر اقلیم. فصلنامه سپهر،63: 26-28.

دهقان، ز.1392. برنامه ریزی تخصیص منابع آب با استفاده از مدل WEAP در حوضه گرگانرود پایان نامه کارشناسی ارشد. زابل، گروه مهندسی آی دانشکده آب و خاک دانشگاه زابل.

 پناهی، ع.، ب.علیجانی. 1392. پیش­بینی دبی اوج سیلابی با استفاده از مدل شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیون چند متغیره مطالعه موردی ( حوضه آبریز مادرسو استان گلستان). فصلنامه بین المللی انجمن جغرافیای ایران. دوره جدید. سال یازدهم پاییز. شماره 38.

توکل، ح.، م. ناصری و ب. زهرایی. 1390. توسعه هسته تخمین‌گردر مدل کاهش مقیاس آماری. چهارمین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران. تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر.

حمیدیان پور، م.،  ج. سلطانی و ق. قندهاری. 1392. ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر رواناب حوضه بار و طاغان نیشابور با استفاده از برونداد مدل گردش عمومی جو (HadCM3). نخستین کنفرانس ملی آب و هواشناسی.  کرمان، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته.

خزایی، م.، م. میرزایی. 1392. مقایسه کارایی پیش­بینی دبی ماهانه با استفاده از روش­های شبکه عصبی مصنوعی و سری­های زمانی. نشریه علمی پژوهشی مهندسی و مدیریت آبخیز. جلد5، شماره2، ص74-84.

سیاری، ن.، ا. علیزاده، م. بنایان اول، ع. فریدحسینی و م. حسامی کرمانی، 1390. مقایسه دو مدل گردش عمومی جو (HadCM3 و CGCM2) در پیش­بینی پارامترهای اقلیمی و نیاز آبی گیاهان تحت تغییراقلیم (مطالعه موردی: حوضه کشف رود). نشریه آب وخاک ( علوم و صنایع کشاورزی)،25، (4): 912-925.

عباسی، ف، بابائیان، ا.، ملبوسی، ش.، اثمری، م و ل. گلی مختاری. 1391. ارزیابی تغییر اقلیم ایران در دهه‌های آینده (2025 تا 2100 میلادی) بااستفاده از ریز مقیاس نمایی داده‌های مدل گردش عمومی جو. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی. 27(1):205-230.

 قندهاری، ق. 1391.  ارزیابی تأثیر تغییرات اقلیم بر سناریوهای تخصیص بهینه آب در سطح حوضه­ی رودخانه بار شهرستان نیشابور با مدل WEAP. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه زابل.

نبی زاده، م.، ا. مساعدی و ا. دهقانی. 1391. تخمین هوشمند دبی روزانه به بهره‌گیری از سامانه استنباط فازی- عصبی تطبیقی. نشریه مدیریت آب و آبیاری، دوره 2، شماره 1، بهار 1391، ص 69-80.

هاشمی نسب، ف.، م. موسوی بایگی، ب. بختیاری و ک. داوری. 1390. پیش­بینی تغییرات بارش دوره 2030- 2011 با استفاده از مدل ریزمقیاس کننده و مدل گردش عمومی جو (مطالعه موردی: شهر کرمان). یازدهمین سمینار سراسری آبیاری و کاهش تبخیر، 20-18 بهمن ماه. دانشگاه شهید باهنرکرمان.

Artlert, K., C. Chaleeraktrakoon and V. Nguyen. 2013. Modeling and analysis of rainfall processes in the context of climate change for Mekong, Chi, and Mun River Basins (Thailand) [Article]. - [s.l.] : Journal of Hydro-environment Research, 7: 2-17.

Chen Hua., C. and G. Shenglian. 2012. Comparison and evaluation of multiple GCMs, statistical downscaling and hydrological models in the study of climate change impacts on runoff. Journal of Hydrology, 434–435 (2012) 36–45.

Holmes, J. 2007. " Climate change and water resources. The paper has been produced by ERM for WaterAid. Lead consultant: Courtenay Cabot Venton." London W1G 0ER: Environmental Resources Management.

 

IPCC-TGCIA,. 2007. Guidelines on the use of scenario data for climate impact and adaptation assessment.

Koutroulis, A. G., I. K. Tsanis, I. N. Daliakopoulos and D. Jacob. 2013. "Impact of climate change on water resoures status: A case study for Crete." Journal of Hydrology 479 (2013) 146–158.

Levite, H., H. Sally and J. Cour. 2003. Testing Water Demand Management Scenarios In A Water-Stressed Basin In South Africa: Application Of The WEAP Model. Physics and Chemistry of the Earth 28(2003) 779-786.

Ribalaygua, J., L. Torres, J. Pórtoles,  R. Monjo, E. Gaitán and M. R. Pino. 2013. Climate change scenarios for temperature and precipitation in Aragón (Spain). Science of the Total Environment. 463–464 (2013) 1015–1030.

Wilby, R. L, C. W Dawson and E. M Barrow. 2002. "SDSM-a decision support tool for the assessment of regional climate change impacts." (Environmental Modelling & Software) 17,147-159.