ارزیابی شاخص خشکسالی هواشناسی و سناریو تغییر اقلیم بر میزان جریان و حجم مخزن سد کرج

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مدرس حق التدریس دانشگاه آزاد اسلامی واحد مشگین شهر

2 استادیار دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات تهران

3 استاد گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی شهر قدس، تهران-ایران

4 دانشگاه علوم تحقیقات، تهران

چکیده

شناخت اقلیم و تامین آب سالم دو موضوع مهم در بحث  تغییر اقلیم  وکمبود آب و زنگ خطر برای آیندگان است. هدف از انجام این تحقیق، ارزیابی شاخص خشکسالی SPI بر روند و طول دوره خشکسالی در منطقه و تاثیر آن بر میزان دبی رودخانه و حجم مخزن سد می باشد. با بهره گیری از سناریوهای، مدل های اقلیمی این روند در آینده برای یک دوره 2030 تا 2050 استخراج گردید و تاثیر آن در آینده نیز برآورد شد. ازین رو، از نرم افزار SWAT  برای دوره 1994 تا 2012 برای چهار ایستگاه هیدرومتری گچسر، سیرا_کلوان، سیرا_کرج و پل خواب استفاده گردید تا با نتایج حاصل از الگوریتم SUFI2 در محیط SWAT-CUP با پهنای باند اطمینان مناسب و ضرایب نش به ترتیب 0.54، 0.45، 0.72، 0.58 کالیبراسیون گردد. همچنین صحت سنجی برای بازه زمانی 2013 تا 2019 به ترتیب 0.34، 0.38، 0.5، 0.44 استخراج گردید. بر اساس نتایج، روند تغییر اقلیم و شاخص خشکسالی بیانگر کاهش میزان جریان رودخانه و افزایش دما می باشد که سبب افزایش تبخیر از سطح مخزن سد می گردد. بطور کلی حجم مخزن سد براساس سناریوهای مختلف حدود 24 تا 35 درصد روند کاهشی داشته است. از طرفی با در نظر گرفتن دستور العمل IWRM یونسکو و بررسی روند سیر تکاملی و تغییر میزان جریان پیشنهاد گردید که در  راستای برنامه ریزی حوضه و اعمال سیاست های مهم، کنترل بحران سه سناریو اجتماعی، اقتصادی و محیط زیست در منطقه بصورت جدی در نظر گرفته شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Evaluation of Meteorological Drought Index and Climate Change Scenario on Flow Rate and Reservoir Volume of Karaj Dam

نویسندگان [English]

  • Mohammad Sadeghi nasirabadi 1
  • Amir khosrojerdi 2
  • Seyed Habib Mousavi Jahromi 3
  • Mehdi Sarai Tabrizi 4
1 Lecturer of Islamic Azad University, Meshginshahr Branch
2 Assistant Professor, Azad University, Science and Research Branch, Tehran
3 Professor, Faculty of civil engineering, Islamic Azad University, Shahr-e-Qods Branch, Tehran, Iran
چکیده [English]

Understanding the climate and providing safe water are two critical issues in discussing climate change and water scarcity and alarm for the future.  The purpose of this study is to evaluate the SPI drought index on the trend and duration of drought in the region and its effect on river discharge and reservoir volume of the dam.  Using climate model scenarios, this trend was extracted in the future from 2030 to 2050, and its impact in the future was estimated. Therefore, SWAT software for 1994 to 2012 was used for four hydrometric stations of Gachsar, Sierra_Kelvan, Sierra_Karaj, and Pol-e-Khoab to achieve and calibrate the results of the SUFI2 algorithm in SWAT-CUP environment with appropriate bandwidth and Nash coefficients of 0.54, 0.45, 0.72, and 0.58 respectively. Also, validations for the period 2013 to 2019 were extracted 0.34, 0.38, 0.5, and 0.44, respectively. According to the results, the climate change and drought index trend indicated a decrease in river flow and increased temperature, increasing evaporation from the dam reservoir's surface. In general, the volume of the dam reservoir has decreased by about 24 to 35% based on different scenarios.  On the other hand, considering the UNESCO IWRM guidelines, examining the evolutionary trend, and changing the flow rate, it was suggested that to plan the basin and implement important policies, crisis control of three social, economic, and environmental scenarios is seriously considered in the region.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Karaj Dam upstream basin
  • the drought index
  • climate change
  • SWAT
  • recipes IWR UNESCO

مراجع

  1. سلطانی،س.،م.محرابی.1391.ارزیابی خشکسالی با استفاده از شاخص جریانات رودخانه ای SDI وشاخص بارش استاندارد SPI (مطالعه موردی حوزه سد درودزن در استان فارس). اولین همایش ملی بیابان، تهران، مرکز تحقیقات بین المللی بیابان دانشگاه تهران،11صفحه.

    علیزاده،امین.1395.اصول هیدرولوژی کاربردی. انتشارات آستان قدس رضوی.

    عینی،م.، جوادی،س.، دلاور، م.،دارند،م.1397. اریابی داده های بارش پپایگاه ملی اسفزاری در برآورد رواناب و پایش خشکسالی منطقه ای، اکوهیدرولوژی، دوره5،شماره1،ص110-99.

    قدمی،م.، سلطانی،س.، گودرزی،م.نادری،س.،1397. اثر تغییر اقلیم برجریان روزانه در حوضه رودخانه سزار، علوم و مهندسی آبخیزداری ایران،41:85تا94.

    کاظمی، آ.1386، ارزیابی شاخص های خشکی و خشکسالی در شرایط اقلیمی استان همدان، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه همدان، صفحات50-40

    مساح بوانی،ع. مرید،س. 1384. اثرات تغییر اقلیم برجریان رودخانه زاینده رود اصفهان، علو و فنون کشاورزی و منابع طبیعی،17:4 تا 27.

    موسوی، س.، کابلی،ح.س. بهره برداری بهینه از مخازن با افزایش بهره وری آب:راهکار سازگاری با تغییراقلیم آتی (مطالعه موردی سد جره). 1399. نشریه مهندسی عمران امیرکبیر.

    نادری،م. اثر تغییر اقلیم بر دبی ورودی و حجم مخزن سد درودزن، شمال استان فارس.1397.علوم زمین.259- 268

     

    1. Sarhadi, D.H. Burn, F. Johnson, R. Mehrotra, A. Sharma, Water resources climate change projections using supervised nonlinear and multivariate soft computing techniques. Journal of Hydrology, 536(2016)119-132.

    Abbaspour, K. C. Rouholahnejad, E., Vaghefi, S., Srinivasan, R., Yang, H. and Klove, B., 2015- A continental-scale hydrology and water quality model for Europe: Calibration and uncertainty of a high-resolution large-scale SWAT model. Journal of Hydrology, 524: 733- 752.

    Analysis, Journal of Hydrology, 399(2014) 394–409.

    Dessai S., Lu X. and Hulme M., 2005- Limited sensitivity analysis of regional climate change probabilities for the 21st century. J. Geophys.Res. Atmos. 110,

    G.M. Bombelli, A. Soncini, A. Bianchi, D. Bocchiola,Potentially modified hydropower production under climate change in the Italian Alps. Hydrological Processes, 10 (1-2) (2019) 13473.

    H.Akbari_Alashti, A.Soncini, Y.Dinpashoh,A.FakheriFard,S.Talatahari,D.Bocchiola,Operation of two major reservoir of iran under IPCC scenarios during the XXI Century,32(12) (2018) 3254-3271.

    IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), 2014- In: Pachauri R. K., and Meyer L. (ed) Climate Change 2014: Synthesis Report.Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (AR5).Geneva, Switzerland, pp 151.

    IPCC, Climate Change 2014 Synthesis Report. Summary for Policymakers. Contribution of Working Group I, II and III to Fifth Assessment Report of the IntergovernmentalPanel on Climate Change (

    J.Farajzadeh, A.F Fard, Lotfi,S., Modeling of monthly rainfall and runoff of Urmia lake basin using “feedforward neural network” and “time series analysis” model,Water Resources and Industry, 7(8) (2014) 38–48

    1. Maghami, E.B. Mehmet., B.D. Benjamin., M.M. Mohamad., G.L. Janathan. Estimating Potential Climate Change Effects on the Upper Neuse Watershed Water Balance Using the SWAT Model. JOURNAL OF THE AMERICAN WATER RESOURCES ASSOCIATION.2019

    IPCC). In: R. Pachauri and L.Meyer (Eds). Geneva, Switzerland, 2014.

    .

    1. Chiyuan, D. Qingyun, S. Qiaohong, H. Yong, K.Dongxian, Y. Tiantian, Y. Aizhong, D. Zhenhua, G. Wei,Assessment of CMIP5 climate models and coupled withsingular spectrum

    Mckee, T. B., Doesken, N. J. and J. Kleist. 1993. The relationship of drough frequencyand duration to time scales. Preprints Eighth Conference on Applied Climatology: 179-184.

    Mohammed, R. and Scholz, M., 2017- Adaptation Strategy to Mitigate the Impact of Climate Change on Water Resources in Arid andSemi-Arid Regions: a Case Study. Water Resources Management, 31(11): 3557-3573. DOI: 10.1007/s11269-017-16857.

    P.S. Ashofteh , O.Bozorg Haddad, H. Akbari-Alashti, M.A. Mari no, Determination of irrigation policy under climate change by genetic programming, J. Irrig. Under Drain. Eng., 141(4) (2015).

    P.S. Ashofteh, O. Bozorg Haddad, M.A. Mari˜no, Climate change impact on reservoir performance indices inagricultural water supply, J. Irrig. Drain. 2013 139(2) (2013) 19434774.

    Reichler, T. and Kim, J., 2008- How well do coupled models simulate today's climate? Bulletin of the American Meteorological Society, 89(3): 303- 311.

    1. Khanjari Sadati, S. Speelman, M. Sabouhi, M. Gitizadeh,B. Ghahraman, Optimal irrigation water allocation using a genetic algorithm under various weather conditions,Water, 6 (10) (2014) 3068-3084.

    S.H. Moghadam, P.S. Ashofteh, H.A. Loaiciga, Application of climate projections and monte Carlo approach for assessment of future river flow: Khorramabad River Basin,Iran. Journal of hydrologic engineering. 24(7) (2019).

    Shahid,S., Hazarika,M.K.2010.Groundwater drought in the northwestern districts of Bangladesh. Water resources management, 24(10), 1989-2006.

    Unesco. 2010.iwrm guidelines at river basin level.part1: principles.paris, unesco.

نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران
دوره 13، شماره 3 - شماره پیاپی 51
فروردین 1402
صفحه 320-339

فایل ها

اشتراک گذاری

ارجاع به این مقاله

آمار