بررسی تأثیر تغییر اقلیم بر جریان رودخانه با استفاده از مدل بارش-رواناب HBV-light: مطالعه موردی حوضه محمدآباد در استان گلستان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان،

2 گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 مهندسی منابع آب،دانشگاه بیرجند،

چکیده

رواناب سطحی، یکی از دلایل عمده در فرسایش و کاهش حاصلخیزی خاک، رسوبگذاری در مخازن و کاهش کیفیت آب رودخانه می‌باشد. بنابراین، پیش‌بینی دقیق پاسخ حوضه به رویدادهای بارش مهم  می‌باشد. مدل‌های هیدرولوژی نمایش ساده شده‌ای از سیستم هیدرولوژی واقعی هستند که به مطالعه درباره کارکرد حوضه در واکنش به ورودی‌های گوناگون و فهم بهتر از فرآیندهای هیدرولوژی کمک می­کنند. از طرفی افزایش گازهای گلخانه‌ای در دوره‌های آتی و در نتیجه تشدید تغییرات پارامترهای اقلیمی می­تواند تأثیرات منفی زیادی را بر سیستم‌های مختلف از جمله منابع آب، محیط زیست، صنعت، بهداشت، کشاورزی و کلیه سیستم‌هایی که در کنش با سیستم اقلیم می­باشند، بگذارد. در نظر گرفتن تغییرات توأم نوسانات متغیرهای اقلیمی و مقادیر متوسط آن در تأثیر بر رواناب، نتایج واقعی­تری را در پی خواهد داشت. در این تحقیق تلاش شده است تا تأثیر پدیده تغییر اقلیم بر رواناب سطحی در حوضه آبخیز محمدآباد در دوره 2040-2011 میلادی مورد بررسی قرار گیرد. در این پژوهش مدل بارش-رواناب HBV-light برای منطقه مورد مطالعه واسنجی گردید. سپس بر اساس نتایج مدل HadCM3 تحت سناریوهای A1B، A2 و B1، مقادیر دما و بارش برای دوره آتی 2040-2011 با استفاده از مدل LARS-WG ریزمقیاس شده و به منظور شبیه سازی رواناب حوضه به مدل HBV-light معرفی گردید. نتایج مطالعه ضمن تأیید کارایی مدل LARS-WG، نشان می­دهد که دما برای دوره زمانی 2040-2011، نسبت به دوره مشاهداتی (2010-1982) افزایش خواهد یافت و بارش نیز در دوره آینده نسبت به دوره مشاهداتی در برخی از ماه­ها افزایش و در برخی دیگر کاهش یافته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the effect of climate change on river flow using HBV-light rainfall-runoff model ; Case study MohammadAbad watershed, Golestan

نویسندگان [English]

  • Fariba niroumandfar 1
  • Mehdi Zaherinia 2
  • Behnaz Yazarloo 3
2 2Associatete Prof., Dept. of Water Resource, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
3 3M.Sc. Graduate, Dept. of Water Resource, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural
چکیده [English]

Overland flow is one of the main causes of erosion and decrease of soil fertility, sedimentation in reservoirs and decrease of water quality of rivers. Therefore, accurate prediction of catchment’s response to rainfall events is an important issue. Hydrologic models are simplified representation of a real hydrological system which helps us study the catchments reaction towards different inputs and better understand hydrological processes. Besides, the increase of greenhouse gases in future periods, and consequently, the aggravation of changes in climate parameters may have many negative effects on different systems, such as water resources, environment, industry, hygiene, agriculture, and all systems which are interacted with climate system. Considering simultaneous changes of fluctuations and average values of climate variables which influence runoff, will lead to more realisticresults. This study aims to consider the effect of climate change on overland flow in Mohammad-Abad Catchment, located in Golestan  Province, during 2011-2040 periods. In this study, HBV-light model was calibrated for understudy region. Then, based on the output of HadCM3 model under A1B, A2 and B1 emission scenarios, temperature and precipitation data for 2011-2040 period were downscaled using LARS-WG model and used as input for HBV-light model to simulate surface runoff. The results in addition to verify the efficiency of LARS-WG model, showed that the temperature in the period of 2010-2040, will increase in comparison to the observation period (1982-2010), and also precipitation will increase in some months and will decreased in others in future in comparison to the observed period.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Climate change
  • Rainfall-runoff modeling
  • LARS-WG model
  • HBV-light model
  • MohammadAbad catchment

 

ابریشمچی، ا .1388  ، بررسی اثرات تغییرات اقلیم بر پارامترهای دما و بارش در حوضه­ی آبریز کرخه، هشتمین کنگره­ی بین المللی مهندسی عمران، دانشگاه شیراز، ایران.

بابائیان، ا.، ز.، نجفی نیک، 1385. ارزیابی مدل LARS-WG برای مدلسازی پارامترهای هواشناسی در استان خراسان در سال 1961-2003. مجله نیوار. شماره 63: 30-24.

ثانی خانی، ه.، ی.، دین پژوه، س.، پور یوسف، س.، زمانژادقویدل، و ب. صولتی، 1392. بررسی اثرات تغییر اقلیم بر رواناب حوضه های آبریز (مطالعه موردی: حوضه آبریز آجی چای در استان آذربایجان شرقی). نشریه آب و خاک(علوم و صنایع کشاورزی). 27(6): 1234-1225.

شریفی، ف. ش. صفارپور، و س. ع. ایوب زاده، 1383. ارزیابی مدل رایانه­ای AWBM2002 در شبیه­سازی فرآیندهای هیدرولوژیکی تعدادی از حوضه­های آبخیز ایران. پژوهش و سازندگی 36: 42-35.

ضرغامی، م.، ا.، عبدی، ا.، بابائیان، ی. حسن زاده، و ر. کنانی، 1390. اثرات تغییرات آب و هوایی در آبراهه ها در شرق جمهوری آذربایجان. در مطبوعات ایرانی، جهانی و تغییر سیاره ای، بصورت آنلاین در دسترس در 30 ژوئن 2011. 30-6.

گودرزی، م. و م. ج. سلطانی، 1393. پیش بینی اثر تغییر اقلیم بر دما و بارش دهه 2020. مجله علمی- ترویجی سامانه های سطوح آبگیر باران. 3(2): 38-31.

مهدی زاده ص. م. مفتاح هلقی س. سیدقاسمی و مساعدی ا. 1390. بررسی تاثیر تغییر اقلیم بر میزان بارش در حوضه سد گلستان. مجله پژوهش های آب و خاک. 18(3): 117-132.

مساح بوانی، ع. ر. و س. مرید. 1384. اثرات تغییر اقلیم بر جریان رودخانه زاینده رود در اصفهان. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی 9(4): 27-17.

یازرلو ب.، م.، ذاکری نیا، م. عبدالحسینی. 1394. پیش­بینی بارش­های سنگین با توجه به تأثیرات تغییراقلیم قرن 21 در استان گلستان. مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک. جلد بیست و دوم، شماره سوم، ص 137:150.

یعقوبی، م،. ع. مساح بوانی، 1392. تحلیل حساسیت و مقایسه عملکرد سه مدل مفهومی HBV، IHACRES و HEC-HMS در شبیه­سازی بارش-رواناب پیوسته در حوضه­های نیمه خشک(بررسی موردی: حوضه اعظم هرات-یزد). مجله­ی فیزیک زمین و هوا، 40(2):  172-153.

Bergstrom, S., 1976. Development and application of a conceptual runoff model for Scandinavian catchments, SMHI Report RHO7, Norttkoping, 134p.

IPCC. 2007. The Physical Science Basis, Contribution of working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, UK. Pp: 1-8.

Masih, I., S., Uhlenbrook, S. Maskey, and M. D., Ahmad, 2010, Regionalization of a conceptual rainfall-runoff model based on similarity of the flow duration curve: a case study from the semi-arid Karkheh basin, Iran, Journal of Hydrology, 391, 188-201.

Parlange, M. B., and R.W. Katz, 2000. An extended version of the Richardson Model for simulating daily weather variables. J. Apply Meteorology,39: 610-622.

Semenov, M. A. 2008. Simulation of extreme weather events by a stochastic weather generator. Climate Research, 35: 203-212.

Semenov, M. A., and R. J. Brooks. 1998. Comparison of the WGEN and LARS-WG stochastic weather generators for diverse climates. Climate Research,10: 95-107.

Seibert, J., 2000, Multi-criteria calibration of a conceptual runoff model using agenetic algorithm. Hydrol. Earth Syst. Sci. 4(2), 215-224.

Steele Dunne, S., P., Lynch, R., McGrath, T., Semmler, Sh., Wang, J. Hanafin, and P. Nolan. 2008, “The impacts of climate change on hydrology in Ireland”. Journal of Hydrilogy, 356: p. 28-45.

Williams, A.G. 1991. Modeling future climates: From GCMs to statistical downscaling approaches, University of Toronto at Scarborough, 56p.