بررسی تأثیر تغییر اقلیم بر رواناب و بیلان آب حوضۀ آبریز سد لتیان با استفاده از مدلSWAT

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموختۀ کارشناسی ارشد منابع آب، گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران‌

2 استادیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران‌

3 دانشیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران‌

چکیده

تغییرات اقلیمی می‏تواند تهدید بزرگی برای تنوع زیستی و یکپارچگی اکوسیستم‏ها‏ باشد. از این‏رو، ﭘﯿﺶﺑﯿﻨﯽ رﻓﺘﺎر ﻫﯿﺪروﻟﻮژﯾﮑﯽ ﺣﻮضهﻫﺎی آبخیز برای حفاظت و بازسازی اکوسیستم‏ها ضروری است. حوضۀ آبخیز سد لتیان به‏عنوان یکی از حوضه‏های کوهستانی کشور با وسعت تقریبی 710 کیلومترمربع در شمال شرق تهران و در غرب شهرستان دماوند واقع شده است. در پژوهش حاضر، برای ارزیابی رواناب و بیلان آبی بر اثر تغییرات اقلیمی، از مدل هیدرولوژیکی نیمه‏توزیعی SWAT براساس داده‏های جمع‏آوری‌شده طی سال‏های 1988ـ 2014 استفاده شده است. با توجه به ‏دقت زیاد مدل‌های سری CMIP5، خروجی‏های این مدل‏ها تحت دو سناریوی RCP2.6 و RCP8.5 برای آیندۀ نزدیک با استفاده از مدل اقلیمی LARS-WG به مدل وارد شد. نتایج شبیه‏سازی اقلیمی برای دورۀ 2021-2050 میلادی نشان داد میانگین دما با در نظر گرفتن سناریوی خوش‏بینانۀ RCP2.6، به‏طور متوسط  C°75/0 و در سناریوی بدبینانۀ RCP8.5،C° 45/1 افزایش خواهد یافت. همچنین، نتایج کاهش 2 درصدی بارش در سناریوی RCP8.5 و 5 درصدی بارش در سناریوی RCP2.6 را نشان داد. نتایج رواناب نیز بیانگر بیشترین تغییرات رواناب طی دورۀ آینده، در ماه می با 4/2 مترمکعب بر ثانیه کاهش و در ماه آوریل با 49/1 مترمکعب بر ثانیه افزایش در سناریوی خوش‏بینانه است. بیشترین کاهش رواناب نیز در سناریوی بدبینانۀ RCP8.5 در ماه‏های می و ژوئن پیش‏بینی شده که می‏تواند آثار بسیار بدی روی مقادیر آب ذخیره‌شده در مخزن سد تا شروع بارندگی‏های مجدد داشته باشد. میزان تبخیر و تعرق واقعی متوسط سالانه در سناریوی خوش‏بینانه با 3 میلی‏متر افزایش و در سناریوی بدبینانه با 8 میلی‏متر افزایش، تأثیر منفی روی منابع آب قابل‏ دسترس در حوضۀ آبریز خواهد گذاشت. نتایج تحقیق حاضر بر ضرورت اعمال سیاست‏های مناسب به‏منظور سازگاری تغییرات اقلیمی مبتنی بر اکوسیستم‏ها در مدیریت حوضۀ آبریز لتیان تأکید می‏کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the Effect of Climate Change on Water Flow and Water Balance of Latyan Dam Watershed Using SWAT Model

نویسندگان [English]

  • Mohammad Nabi Jalali 1
  • Mahdi Sarai Tabrizi 2
  • Hossein Babazadeh 3
1 M.Sc. of Water Resources, Department of Water Engineering and Sciences, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Department of Water Engineering and Sciences, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Associate Professor, Department of Water Engineering and Sciences, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

The climate change can be a major threat to biodiversity and ecosystem integrity. Therefore, prediction of hydrological behavior of watersheds for conservation and reconstruction of ecosystems is necessary. Latyan dam watershed as one of the mountainous basins of the country with an area of ​​approximately 710 km2 is located northeast of Tehran and west of Damavand city. In this research, to evaluate the run-off and water balance caused by climate change, the SWAT semi-distributed hydrologic model has been used based on the data collected in the years 1988-2014. Given the high precision of the CMIP5 series models, the outputs of these models were introduced into the model under the two scenarios RCP 2.6 and RCP8.5 for the near future using the climate LARS-WG model. The result of stimulation for 2021-2050  showed that mean temperature increases by 0.75 C° for the RCP 2.6 optimistic scenario and 1.45 C° for the RCP 8.5 pessimistic scenario. In addition, rainfall was reduced by 2 % in RCP 8.5 and 5 % in RCP 2.6. The result for water flow showed that high level of water flow decreases by 2.4 cubic meters per second in May and increases by 1.49 in April. The water flow in RCP 8.5 scenario for May and June was greatly reduced, which can negatively affect the level of water in dam until the start of rainfall. Average evapotranspiration was increased by 3 mm in the optimistic scenario and 8mm in the pessimistic scenario which negatively affects the accessible water resource. Reduction of rainfall was predicted for the two scenarios. The results of the research emphasize the necessity of applying appropriate policies for adaptation of ecosystem based climate change in the management of the Latyan catchment area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • LARS-WG
  • Latyan Dam
  • RCP
  • SUFI2
  • Water balance
[1]. Thomas CD, Bodsworth EJ, Wilson RJ, Simmons AD, Davies ZG, Musche M, et al. Extinction risk from climate change. journal of Nature. 2004;427(8):145–148.
[2]. kelanki m, karandish f. Forecasting the long-term effects of climate change on climatic components in the region wet. journal of Water and Irrigation Engineering. 2015;20(5):131-148.]Persian[
[3]. IPCC. Summary for policymakers. In: Field CB, Barros VR, Dokken DJ, Mach KJ, astrandrea MD, Bilir TE, et al, editor. Climate Change Impacts, Adaptation, and Vulnerability, Part A: Global and Sectoral Aspects. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. 5th ed. United Kingdom and NewYork USA: Cambridge University Press, 2014.p.1-32.
[4]. Moriasi DN, Arnold JG, Van Liew MW, Bingner RL, Harmel RD, Veith TL. Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations. journal of American Society of Agricultural and Biological Engineers. 2007;50(3):885–900.
[5]. Nasiri A, Koocheki M, Kamali A, Shahandeh H. Potential Impacts of Climate Change on Agroclimatic Indicators in Iran. journal of Arid Land Research and Management. 2006;33(8):626–632.
[6]. Abbott MB, Bathurst JC, Cunge JA, Connell PE, Rasmussen J. An introduction to the European Hydrological System-Systeme Hydrologique Europeen, “SHE”, 1: History and philosophy of a physically-based, distributed modelling system. Jounral of Hydrology. 1986;87(1-2):45–59.
[7]. Beven K, Lamb R, Quinn P, Romanowicz R, Freer J. TOPMODEL. In: Singh VP, editor. Computer models of watershed hydrology. 1th ed. Colorado Usa: Water resourse publications. 1995.p. 627–668.
[8]. Kite GW. The SLURP model. In: Singh VP, editor. Computer models of watershed hydrology. 1th ed. Colorado Usa: Water resourse publications. 1995.p. 521–562.
[9]. Arnold JG, Srinivasan R, Muttiah RS, Williams JR. Large area hydrologic modelling and assessmentpart model development. Jounral Water Resourse As. 1998;34(1):73–89.
[10].            Neitsch SL, Arnold JG, Kiniry JR, Williams JR. Soil and Water Assessment Tool Theoretical Documentation Version 2009. Texas Water Resources Institute. 2011; Report 406.
[11].            Narsimlu B, Gosain AK, Chahar BR. Assessment of future climate change impacts on water resources of upper sind river basin, India using SWAT model. Jounral of Water Resourse Management. 2013;27(10):3647–3662.
[12].            Ratna A, Ratna S, Shrestha A, Maharjan S. Climate change impact assessment on the hydrological regime of the Kaligandaki Basin. Nepal Science of the Total Environment. 2018;625 837–848.
 
[13].            MehriziSH, Khoorani A, Bazrafshan J, Bazrafshan O. Assessment of future runoff trends under multiple climate change scenarios in the Gamasiab river basin. journal of Ecohydrology. 2018;5(3):777-789. ]Persian[
[14].            Sayahi S, Shahbazi A, Khademi KH. Prediction of the effect of climate change on the monthly runoff of the basin Dez using IHACRES. Journal of Water Science Engineering. 2016;15(7): 7-18.
[15].            Abbaspour KC, Rouholahnejad E, Vaghefi S, Srinivasan R, Yang H, Kløve BA. continental-scale hydrology and water quality
model for Europe calibration and uncertainty of a high-resolution largescale SWAT model. Jounral of Hydrology. 2015; 524:733–752.
[16].            Massah Bavani A, Morid S. Study effects of climare change on zayande rood discharge. Journal of Water and Soil Science. 2006; 4:17-27. ]Persian[
[17].            Abbaspour KC. SWAT-CUP: SWAT Calibration and Uncertainty Programs –A User Manual. Department of Systems Analysis. Integrated Assessment and Modelling. Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology. 2015;100pp.