مدل‌سازی بارش- رواناب در زیرحوضۀ هلیل رود به منظو ر پیش‌بینی جریان های آتی تحت شرایط اقلیمی آینده

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانش ‏آموختۀ کارشناسی ارشد رشتۀ مدیریت منابع آب، گروه مهندسی آب، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان

2 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان

3 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکدۀ کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان

چکیده

تغییر اقلیم با ایجاد تغییر در میزان دما و بارش موجب تغییر در دبی رودخانه‏‏ها می‏‏شود. محدودیت منابع آبی و توزیع نامتجانس آن در مناطق مختلف کشور سبب شده است که در مقایسه با بسیاری از نقاط جهان، نسبت به پدیدۀ تغییر اقلیم آسیب‌پذیر‏‏تر باشد. شبیه‏‏سازی جریان رودخانه به عنوان پیش‏‏نیاز برخی از مسائل زیست‏محیطی و مهندسی ‌اهمیت دارد. در تحقیق حاضر تأثیر تغییر اقلیم بر میزان رواناب سطحی حوضۀ آبخیز هلیل‏رود استان کرمان با استفاده از مدل IHACRES در دوره‏های زمانی آیندۀ نزدیک (2020-2050) و آیندۀ دور (2070-2100) پیش‏بینی شد. به این منظور، ابتدا داده‏‏های روزانۀ بارش و دما ایستگاه‏های تعیین‌شده طی دورۀ آماری 1995ـ 2017 از ایستگاه‌های هواشناسی منطقۀ مطالعه‌شده اخذ شدند. سپس، خروجی‏‏های مدل گردش عمومی جو CanESM2 تحت دو سناریوی انتشار میانه (RCP4.5) و بدبینانه (RCP8.5) با استفاده از مدل SDSM ریزمقیاس شدند. میانگین دمای ایستگاه‏ها در دو دورۀ آیندۀ نزدیک و دور به‌ترتیب 5- و 6/4- درصد کاهش و میزان بارش نزدیک 5/42 و 40 درصد افزایش نسبت به دورۀ مشاهداتی (1989-2017) نشان دادند. در گام بعدی، مقادیر پیش‏‏بینی‌شدۀ دما و بارش توسط مدل ریزمقیاس‏نمایی آماری SDSM به مدل بارش- رواناب IHACRES وارد شده و تغییرات دبی در دو دورۀ زمانی آینده پیش‏‏بینی شد. بر اساس مقادیر پیش‌بینی‌شده، متوسط دبی ماهانه در هر دو ایستگاه (کناروئیه، چشمه عروس) در ماه‏‏های گرم سال بیشترین افزایش را بر اساس پیش‏بینی‏ها نشان داد. براساس یافته‏‏های پژوهش حاضر، کاهش دما و افزایش میزان بارش طی دوره‏های آینده منجر به افزایش رواناب و شدت وقایع سیل در حوضۀ آبخیز هلیل‌رود در ماه‏های گرم سال خواهد شد.

کلیدواژه‌ها


[1]. IPCC. Saummary for policy makers. In: IPC Climate change: The Physical Science basic, Contribution of working group first to the Fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change, Cambridge university press, 2007;p. 450
[2]. Croke B.F.W, Jakeman A.J. Use of the IHACRES rainfall-runoff model in arid and semi arid regions. Hydrological Modelling in Arid and Semi-arid Areas. 2008;41-48 pp.
[3]. Ashofteh P.S and Massah A.R. The effect of climate change on maximum discharges in the Aydoghmush basin of East Azerbaijan. Water and Soil Science(Journal of Science aure and Natural Resources). 2008; 14(53): 25-39.
[4]. Zarei M, Habibnezhad Roshan M , Shahedi K, Ghanbarpour M.R. Calibration and Evaluation of IHACRES Hydrological Model for Daily Flow Simulation. Journal of Water and Soil. 2011; 25(1): 104-114. [Persian]
[5]. Ashofteh P.S. The effect of climate change on runoff using HadCM3 model and under greenhouse gas emission scenarios (Case study: Gharangho Basin). Fourth Regional Conference on Climate Change, Meteorological Organization of the country. 2010. 21-22 December.[Persian]
[6]. Taei Semiromi S, Moradi H.R, Khodagholi M. Evaliuation Change in Nayshabour Bar River flow Under Differents Climate Change Scenarios. Human and Environment. 2014; 12(2):1-19. [Persian]
[7]. Hafezparast M, Bafkar A, Panahi E. Assessment of climate change uncertainty and its effects on the probability of the Jamishan dam inflow frequency. Journal of Water and Soil Resources Conservation. 2017; 6(3):19-42. [Persian]
[8]. Niromandfard F, Zakerinia M, Yazerloo B. Investigating the Effect of Climate Change on River Flow Using IHACRES Rainfall-Runoff Model. Journal of Irrigation Sciences and Engineering. 2018; 41(3): 103-117.
[9]. Shahoei S.V, Fahiminezhad E, Fatehi Z. Impact of Global Climate Change on Climate Data in Ravansar Sanjabi Basin, Kermanshah Province. Environment and water Engineering. 2020 ; 6(1): 45 – 57. [Persian]
[10].            Dastranj A, Rostami mohammad. Assessment and prediction of climate change in the next decade, by downscaling General Circulation Models (GCMs).Geography and Human Relationship.2020; 3(1): 1-17. [Persian]
[11].            Abdo K.S, Fiseha B.M, Rientje T.H.M, Gieske A.S.M, Haile A. T. Assessment of climate change impacts on the hydrology of Gilgel Abay catchment in Lake Tana Basin. Ethiopia. Hydrological Processes. 2009 ;23 (26): 3661-3669.
[12].            McIntyre N, Al-Qurashi A. Performance of ten rainfall–runoff models applied to an arid catchment in Oman. Environmental Modelling and Software. 2009; 24(6):726-738.
[13].            Vaze J, Post D.A, Chiew F.H.S, Perraud J.M, Viney N.R, Teng J. Climate non-stationarityvalidity of calibrated rainfall–runoff models for use in climate change studies. Hydrology. 2010 ; 394: 447-457.
[14].            Teng J, Vaze J, Chiew F, Wangand H.S, Perraud J.M. Estimating the relative uncertainties sourced from GCMs and hydrological models in modeling Climate Change impact on runoff. Journal of Hydrometeorology. 2012 ;13(1): 122-139.
[15].            Su F, Zhang L, Ou T, Chen D, Yao T, Tong K, Qi Y. Hydrological response to future climate changes for the major upstream river basins in the Tibetan Plateau. Global and Planetary Change. 2016 ; 136: 82-95.
[16].            Iolanda B, Brunella B, Aldo F. A Modified IHACRES Rainfall-Runoff Model for Predicting the Hydrologic Response of a River Basin Connected with a Deep Groundwater Aquifer. Journal Water. 2019; 11(10):1-15.
 
[17].            Hamouda D, Denis R, Yves T, Zoubeida B. Robustness of conceptual rainfall-runoff models to high-resolution climate projections in northern Tunisia. MISTRALS Impacts des changements climatiques en Méditerranée, (1), Montpellier. 2017. France.
[18].            Rezaei M, Nohtani M, Abkar A, Rezaei M, Mirkazehi Rigi M. Performance Evaluation of Statistical Downscaling Model (SDSM) in Forecasting Temperature Indexes in Two Arid and Hyper Arid Regions (Case Study: Kerman and Bam). Journal of Watershed Management Research. 2014;5(10): 117-131. [Persian]
[19].            Xu C.y. From GCMs to river flow: A review of downscaling methods and hydrologic modeling approaches. Progress in Physical Geography. 1999; 23(2), 229-249.
[20].            IPCC: Climate Change The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Houghton, J. T., Ding, Y., Griggs, D.J., Noguer, M., van der Linden, P. J., Dai, X., Maskell, K., Johnson, C. A. (eds.)], Cambridge University Press, Cambridge and New York, 2001;p. 881.
[21].            Salehnia N, Farid A, Hosseini F, Kolsoumi S, Zarrin A, Hasheminia M. Comparing the performance of dynamical and statistical downscaling on historical run precipitation data over the semi-arid region. Asia-Pacific Journal of Atmospheric Sciences. 2019; 55(4): 737–749, DOI: 10.1007/s13143-019-00112-1
[22].            Dehghan S, Salehnia N, Sayari N, Bakhtiari B. Prediction of meteorological drought in semi-arid and arid lands using PDSI and SDSM
model (Case study: Fars Province). Journal of Arid Lands. 2020;12(2):318-330. https://doi.org/10.1007/s40333-020-0095-5.
[23].            Wilby R.L, Dawson C.W. SDSM version 4.2-A decision support tool for the assessment of regional climate change impacts. User Manual. London, UK. 2007;17(2), 147-159.
[24].            Roohi Panah F, Mir Rokni M, Massah Bavani A, Nasr Esfahani M. Investigation of SDSM exponential microscale model in selecting the best predictor variables. Fifteenth Conference on Fluid Dynamics. 2013; 18-20 December. Hormozgan University. [Persian]
[25].            Erasmo C, Wilfrido R. Short term wind speed forecasting in La Venta, Oaxaca, Mexico, using Artificial Neural Networks. Renewable Energy. 2009; 34(12), 274–278.
[26].            Jakeman A.J, Hornberger G.M. How much complexity is warranted in a rainfall runoff model?. Water Resources Research. 1993; (29): 2637-2649.
[27].            Box G.E.P, Jenkins G.M. Time Series Analysis: Forecasting and Control. Holden-Day, San Francisco. 1970. 230p.
[28].            Littlewood L.G, Clarke R.T.B, Collischonn W, Croke B. Predicting daily Streamflow using rainfall forecasts, a simple loss module and unit hydrographs: Two Brazilian catchments. Environmental Modelling and Software. 2007 ;22(9):1229-1239.
[29].            Rahimifar H, Hesadi H, Omidi N, Asadi A. Simulation of runoff runoff in Ravansar basin using IHACRES model. National Conference on Water, Man and Earth. 2014. Esfahan, pages: 1-12. [Persian]
دوره 8، شماره 1
فروردین 1400
صفحه 143-160
  • تاریخ دریافت: 04 مهر 1399
  • تاریخ بازنگری: 30 بهمن 1399
  • تاریخ پذیرش: 30 بهمن 1399
  • تاریخ اولین انتشار: 18 اسفند 1399
  • تاریخ انتشار: 01 فروردین 1400