1چکیده مبسوط مقدمه و هدف: در چند سال اخیر، تغییرات اقلیم و کاربری اراضی منجر به نوسانات منابع آب شده است. این تغییرات بر جریان رودخانه، محیط زیست، آب آشامیدنی و کشاورزی تأثیر گذاشته است. .تغییر کاربری اراضی چهار اثر مهم روی هیدرولوژی حوزه های آبخیز دارد که عبارت اند از: تغییر در خصوصیات دبی اوج، تغییر در حجم کل رواناب، تغییر در کیفیت آب و تغییر در تعادل هیدرولوژیک. به منظور پیش گیری از بلایای طبیعی، شناسایی شرایط فعلی و پیش بینی وضعیت آینده مهم است. فائق آمدن بر این بحران ها و کاهش اثرات سوء آن ها، تنها در سایه مدیریت و برنامه ریزی و با تکیه به دانش روز عملی می باشد. مطالعه حاضر با هدف تعیین چگونگی تأثیر تغییر اقلیم و کاربری اراضی بر جریان رودخانه در حوضه تالار بین سال های 2020 تا 2050 انجام شد. مواد و روش ها: با توجه به اینکه اثر تغییرات کاربری آینده در حوضه آبریز تالار مازندران با استفاده از گزارش ششم تغییر اقلیم و اثر تلفیقی تغییرات کاربری و تغییر اقلیم در این حوضه مورد بررسی جدی قرار نگرفته است، در این مطالعه اثر تغییر کاربری اراضی (با استفاده از تصاویر ماهواره لندست و مدلCA-Markov) و تغییر اقلیم (خروجی های دما و بارش چند مدل گزارش ششم تغییر اقلیم و ریزمقیاس نمایی آن ها با روش های نوین delta و Qm بر میزان آبدهی رودخانه تالار (با استفاده از مدل SWAT) در سال های آینده تا  سال 2050 موردمطالعه قرار گرفت.این مطالعه داده ها را بر اساس سناریوهای تغییر اقلیم CMIP6 و همچنین پیش بینی های کاربری زمین برای سال های 2035 و 2050 تجزیه وتحلیل کرد. ابتدا، مدل (SWAT) برای ارزیابی اثرات اقلیم و کاربری اراضی بر جریان رودخانه در حوضه رودخانه تالار استفاده شد. پس از کالیبراسیون و اعتبارسنجی مدل با استفاده از بهترین پارامترها از سال 2001 تا 2020، داده های CMIP6 بر اساس شش مدل کوچک سازی شدند و تحت دو سناریو SSP2-4.5 و SSP5-8.5 پیش بینی شدند. برای کاهش مقیاس مدل های گردش عمومی اتمسفر، از دو روش استفاده شد: روش دلتا (Delta) و نقشه برداری کوانتیل (Qm). این روش ها به‎دلیل مقیاس بزرگ مدل ها انتخاب شدند. همچنین در این تحقیق از مدل پیش بینی مارکوف (CA-Markov) برای شبیه سازی و پیش بینی تغییر کاربری زمین برای سال های 2035 و 2050 استفاده شد. داده های بارش و دما حاصل از سناریوهای تغییر اقلیم و کاربری اراضی برای پیش بینی میانگین جریان ماهانه طی سال های 2020-2035 و 2020-2050 به مدل SWAT وارد شد. یافته ها: کالیبراسیون و اعتبارسنجی در ایستگاه کیاکلا به عنوان خروجی حوضه آبریز تالار نشان داد که شاخص Nash-Sutcliffe (NSE) به‎ترتیب دارای بازده 0/8 و 0/76 است. بهترین مقادیر شاخص های ارزیابی برای ریزمقیاس نمایی مدل INM به‎دست آمد. همچنین روش Delta برای ریزمقیاس نمایی بارش و روش Qm برای ریزمقیاس نمایی دمای حداقل و حداکثر مقادیر ارزیابی بهتری را نشان می‎دهند. به‎طور مثال مطابق جداول نشان داده شده مقادیر RMSE، NRMSE و MAE برای بارش ایستگاه کیاکلا به‎ترتیب 2/185، 0/0402 و 1/716 با استفاده از روش Delta می‎باشد، تمامی این مقادیر نشان دهنده دقت خوب این روش های ریزمقیاس نمایی برای ورودی های مدل SWAT برای پیش بینی جریان در حوضه آبریز تالار می‎باشد. این روش ها برای تمامی ایستگاه های مورد مطالعه پیاده شده و مقادیر ریزمقیاس نمایی شده پارامترهای فوق‎الذکر برای پیش بینی جریان رودخانه حوضه تالار در ایستگاه کیاکلا استفاده شد.   نتیجه گیری: نتایج پیش بینی شده سال های 2035 و 2050 نشان دهنده کاهش حجم رواناب، تالاب ها و زمین های شهری است. بنابراین، فعالیت های کاربری اراضی در آینده باید مبتنی بر توسعه کاربری مناسب و تنظیم کاربری باشد تا اثرات نامطلوب پایدار تغییرات کاربری اراضی را کاهش دهد. در حوضه تالار، تغییرات کاربری اراضی عمدتاً توسط عوامل داخلی، مانند گسترش اراضی کشاورزی و شهرنشینی کنترل می شود، در حال‎که تغییرات اقلیمی به‎عنوان عوامل بیرونی در نظر گرفته می شود. هر دو نقش مهمی در تغییر فرآیندهای هیدرولوژیکی حوضه دارند. این مطالعه با استفاده از مدل سازی، اثرات ترکیبی کاربری اراضی و تغییرات اقلیمی آینده را بر بیلان آب در حوضه تالار ارزیابی می کند. ترکیب تغییر کاربری اراضی و تغییرات اقلیمی تأثیر بارزتری بر جریان و رواناب سطحی دارد. در مقیاس ماهانه، جریان ناشی از رواناب سطحی به‎طور قابل‎توجهی در طول فصول سال کاهش می یابد، که نشان می دهد رویدادهای شدیدتر (یعنی خشک‎سالی) به‎طور بالقوه می تواند در آینده رخ دهد. با تغییرات کاربری اراضی، این اثرات را می‎توان تنها کمتر از 20% کاهش داد. بنابراین، اقدامات بیشتری (به‎عنوان مثال، حفاظت از خاک) علاوه بر برنامه‎ ریزی کاربری اراضی به‎منظور افزایش نفوذ و تغذیه آبخوان و متعاقباً کاهش خطرات ناشی از استفاده از اراضی و اثرات تغییرات اقلیمی مورد نیاز است. این تحقیق چگونگی تأثیر تغییرات کاربری اراضی و آب و هوا را بر آب در دسترس در حوضه تالار در آینده ارائه می‏دهد. همچنین این مقاله مطالعه‎ای را در مورد استفاده از مدل SWAT در هیدرولوژی برای کمک به حوزه علمی ارائه می‎دهد. یافته های این مطالعه همچنین می‎تواند برای مسئولان در کاهش تنش آبی از طریق مدیریت صحیح کاربری اراضی در آینده مفید باشد. همچنین نتایج حاکی از آن است که به‎دلیل تغییرات کاربری اراضی مانند گسترش مناطق شهری و کاهش زمین کشاورزی، میانگین جریان ماهانه کاهش یافته است. در آینده، تغییرات کاربری زمین و پوشش زمین ممکن است بر جریان رودخانه تأثیر بگذارد. محرک های اصلی تغییر کاربری شامل توسعه کشاورزی، جنگل زدایی، گسترش شهر سازی، سیاست مالکیت زمین و توسعه زیرساخت ها است.

هدف این مطالعه، بررسی قابلیت شبیه سازی هیدرولوژیک محدوده ازنا-الیگودرز است که در بالادست حوضه کارون بزرگ و شرق استان لرستان واقع است. برای انجام این پژوهش از اطلاعات روزانه هواشناسی مربوط به ایستگاه سینوپتیک الیگودرز و بارش ایستگاه های باران سنج کمندان و دره تخت در بازه 2023-1991، دبی مشاهداتی مربوط به ایستگاه هیدرومتری ماربره در بازه 1991-2021 و نقشه خاک، کاربری اراضی و ارتفاعی حوضه ازنا-الیگودرز استفاده شد. دوره 1991 و 1992 به منظور وارم آپ مدل، واسنجی از سال 1993 تا 2016 و دوره صحت سنجی از 2017 تا 2021 در نظر گرفته شد. بر اساس شبیه سازی انجام شده در این منطقه، مدل دارای ضعف در شبیه سازی بود. بعد از شبیه سازی اولیه اقدام به واسنجی مدل شد. پس از تحلیل حساسیت پارامترهای مختلف، 22 پارامتر مؤثر انتخاب و مدل واسنجی شد. نتایج ارزیابی نشان داد برای مراحل واسنجی و صحت سنجی، مقدار NSE به ترتیب برابر 0/60 و 0/56 و مقدار ضریب R2 به ترتیب برابر 0/61 و 0/78 به دست آمد. بر اساس ضرایب به دست آمده در هر دو مرحله واسنجی و صحت سنجی مشخص شد که مدل به طور کلی دارای دقت رضایت بخش در شبیه سازی هیدرولوژیک محدوده ازنا-الیگودرز بود.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

مدل های هیدرولوژیکی یک یاروش های برآوردرواناب به دست آمده ازبارندگی درنقاط فاقدایستگاه هیدرومتری می باشند. به بیان دیگراین مدل ها با شبیه سازی فرایندتبدیل بارش به رواناب قادربه تخمین میزان رواناب حوزه های آبریزفاقدایستگاه اندازه گیری باکمترین زمان وهزینه ممکن می باشند. برهمین اساس مطالعه حاضرباهدف ارزیابی توان مدل هیدرولوژیکی درشرایط تغییر اقلیمی و درشبیه سازی رواناب خروجی رودخانه های حوزه آبخیز تجن ومقایسه آن بادبی مشاهداتی صورت گرفته است. مهمترین داده های مورداستفاده درپژوهش شامل،پوشش گیاهی،طبقات ارتفاعی،شیب،پارامترهای اقلیمی (باد،بارش،حداکثردما،حداقل دما)،تغییرات اقلیم و نیزشرایط تغییراقلیم و... میباشد. نتایج بررسی هانشان میدهدکه میزان خطای مدلهدرولوژیکی در تغییر و شرایط اقلیم و درشبیه سازی رواناب خروجی ومیانگین دبی روزانه بسیارپایین بوده است به طوریکه ضریبنش- ساتکلیف دبی شبیه سازی شده روزانه دربرابردبی مشاهداتی دربازه زمانی1998الی2014،درهنگام واسنجی بیش از 50/0 بوده است که پس ازبازبهینه سازی پارامترهای خاک این ضریب درمرحله صحت سنجیز(2014 – 2018)بالای 74/0 برای دبی روزانه بدست آمد. واین خودنشانگرپایین بودن میزان خطای مدل درشبیه سازی رواناب خروجی حوزه آبخیزمی باشد.واژه های کلیدی: مدل هیدرولوژیکی، شرایط تغییراقلیم،حوزه آبخیز تجن.

سیل یکی از مهم ترین مخاطرات تهدیدکننده جامعه بشری محسوب می شود، که در دهه های اخیر با افزایش جمعیت و تغییر اقلیم اثرات این مخاطره بیشتر شده است. بنابراین مطالعه ویژگی های حوضه ها که میزان سیل خیزی با آن در ارتباط است می تواند به مدیریت صحیح این مخاطره کمک نماید. امروزه برای اولویت بندی زیرحوزه های آبخیز از روش های متعددی مانند خصوصیات مورفولوژیکی، روش های تصمیم گیری و مدل های هیدرولوژیکی استفاده می گردد. این تحقیق از مدل هیدرولوژیکی SWAT در 21 زیرحوزه آبخیز سرباز واقع در استان سیستان و بلوچستان انجام گرفته است. پس از آماده سازی پارامترها و داده های ورودی، ضمن در نظر گرفتن دو سال برای گرم کردن، مدل برای یک دوره 17 ساله از سال 1999 تا 2016 واسنجی شد و سپس طی یک دوره پنج ساله از سال 2017 تا 2021 صحت سنجی گردید. نتایج بدست آمده در مرحله واسنجی NS=0/76 و R2=0/86 و در مرحله صحت سنجی NS=0/56 و R2=0/58 بدست آمد. پارامتر شماره منحنی اولیه برای شرایط رطوبتی متوسط و پارامتر آلفا در جریان برگشتی بیشترین تاثیر را در آنالیز حساسیت را داشتند. نتایج نشان داد زیرحوضه 20 با میانگین ارتفاع رواناب 46/2 در اولویت اول و زیرحوضه 10 با ارتفاع رواناب 06/0 در اولویت آخر قرار گرفت. براساس تبیین و نش-ساتکلیف میتوان نتیجه گیری کرد که مدل در شبیه سازی حوزه آبخیز سرباز به خوبی عمل کرده است و می تواند برای مدلسازی در حوضه استفاده گردد. کنترل سیل با اولویت بندی سیلخیزی زیرحوضه ها و با اعمال مدیریت های بهبود پوشش مراتع و احداث سازه های آبخیزداری در حوضه رودخانه سرباز میزان دبی سیلاب را کاهش داده و از خسارات ناگهانی پیشگیری نمود.

سیلاب ها هرساله باعث خسارت فراوانی در نقاط مختلف به ویژه در جنوب غرب کشور می شود. حوضه ی کرخه یکی از حوضه های اصلی و پرآب جنوب غرب کشور است که در فصل بهار به علت همزمانی بارش های بهاری و ذوب برف، آب دهی آن افزایش می یابد و گاهی منجر به تولید سیلاب می شود. این مطالعه به بررسی رواناب شبیه سازی شده با استفاده از مدل SWAT با استفاده از داده ی هواشناسی درحوزه ی آبخیز کرخه می پردازد. مقایسه ی نتایج رواناب شبیه سازی شده با دبی رواناب مشاهداتی در ایستگاه های آب سنجی به طور اتوماتیک به وسیله ی الگوریتم SUFI2 در بسته ی نرم افزاری SWAT_CUP انجام گرفت. میزان همبستگی بین داده های مشاهداتی و شبیه سازی سازی شده بر اساس ضریب نش ساتکلیف و ضریب تعیین در ایستگاه های مختلف حوضه به دست آمد. در ایستگاه حمیدیه، این ضرایب با کمترین مقدار و در ایستگاه چم انجیر، با بیشترین مقدار به دست آمد؛ به گونه ای که در ایستگاه حمیدیه ضریب نش ساتکلیف در هر دو دوره ی واسنجی و صحت سنجی به ترتیب برابر با 19/0-و 04/0-و در ایستگاه چم انجیر به ترتیب برابر با 76/0 و 77/0 بوده است. ضریب تعیین نیز برای ایستگاه حمیدیه در دوره های واسنجی و صحت سنجی به ترتیب 02/0 و 22/0 و برای ایستگاه چم انجیر 88/0 و 75/0 به دست آمد. نتایج شبیه سازی رواناب در بقیه ی ایستگاه ها نیز دور از واقعیت نیست که این نشان می دهد مدل SWAT توانایی این شبیه سازی را در حوضه ی آبخیز کرخه دارد و پژوهشگران می توانند از این مدل برای اعمال سناریوهای مدیریتی در زمان کوتاه و هزینه ی کم جهت تصمیم گیری بهتر استفاده کنند.

بررسی تراز آب، برای شناخت چرخه ی آب شناسی بسیار مهم است، و تهیه و تدوین نقشه ی تراز آب در حوزه های آبخیز، نیاز به حجم زیادی از داده های مکانی و پردازش آن ها دارد. پس، بهره مندی از فن آوری های نوین و مدل ها اجتناب ناپذیر است. در این پژوهش از مدل SWAT، که مدلی مفهومی و نیمه توزیعی است، برای شبیه سازی تراز آب حوزه ی آبخیز اهرچای، شهرستان اهر، استان آذربایجان شرقی استفاده شد. کارآیی این مدل نیز در شبیه سازی آب شناسی این منطقه ارزیابی شد. براساس داده های هواشناسی، در دوره ی 1979-2010، اندازه ی بارندگی و تبخیر-تعرق به ترتیب 559/8 و 299/1 میلی متر به دست آمد. برای مرحله ی واسنجی مدل سال های 1982 تا 2002 و برای اعتبارسنجی آن سال های 2003 تا 2010 منظور شد. تنظیم (کالیبراسیون) و اعتبارسنجی با نرم افزار SWAT CUP و الگوریتم PSO انجام شد. ضریب نش -ساتکلیف در مرحله ی واسنجی برای متغیرهای آب دهی جریان 0/39 و در مرحله ی اعتبارسنجی 6/7-به دست آمد. نتایج نشان داد که این مدل در شبیه سازی آب دهی جریان کارآیی زیادی ندارد. نابسندگی اطلاعات موردنیاز و متفاوت بودن داده های دوره های واسنجی و اعتبارسنجی از عوامل تأثیرگذار بر کاهش ضریب های کارآیی مدل بود.

در چند دهه اخیر برآورد درست و به موقع از وضعیت کمی و کیفی رواناب یکی از دغدغه های مدیریت های کلان کشور به حساب می آید. عدم وجود اطلاعات هیدروکلیماتولوژی در برخی از حوضه ها و نبود اطلاعات به موقع بر این دغدغه می افزاید. یکی از راه های پیش بینی رواناب بهره گیری از مدل های هیدرولوژیکی و هیدرولیکی موجود است. در تحقیق حاضر با هدف پیش بینی رواناب و بررسی روند تغییرات جریان سطحی، زیرسطحی و زیرزمینی در حوضه آبخیز طالقان از مدل ارزیابی آب و خاک (SWAT) استفاده می گردد. بهره گیری از نقشه های خاک، پوشش گیاهی و DEM و تلفیق آن ها با اطلاعات هیدروکلیماتولوژی در محیط سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS) به عنوان یکی از شاخصه های مدل در برآورد رواناب نسبت به سایر مدل ها محسوب می گردد. به منظور ارزیابی مدل با استفاده از روش های آماری، پارامترهای حاصل از واسنجی مدل با بکارگیری در دوره صحت سنجی مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج حاصل از واسنجی و صحت سنجی سالانه و ماهانه نشان می دهد که مقادیر مشاهداتی و محاسباتی در دوره های واسنجی و صحت سنجی با احتمال 95 درصد اختلاف معنی داری را نشان نمی دهد. بنابراین می توان گفت که مدل مذکور در دوره های زمانی سالانه و ماهانه نتایج مطلوبی در برآورد مولفه های جریان در حوضه طالقان از خود نشان می دهد. نتایج سالانه رواناب طی سال های 1987 الی 2007 حاکی از افزایش تصاعدی جریان سطحی به میزان 7.3 درصد و کاهش جریانات زیر قشری به میزان 11.3 درصد و زیرزمینی به میزان 11 در صد نسبت به سال پایه می باشد.

حیات استان اصفهان وابسته به زاینده رود می باشد. بنابراین حفظ کیفیت و کمیت آب این رودخانه دارای اهمیت فراوان است. در این راستا، اولین قدم برای اتخاذ شیوه های صحیح و پایدار مدیریت منابع آب زاینده رود، کسب آگاهی مستمر از وضعیت کمی و کیفی آب، تغییرات زمانی و مکانی آن و بالاخره مشخص نمودن منابع اصلی و انواع آلوده کننده های آب رودخانه می باشد. یکی از مدل هایی که به این منظور در سطح بین المللی مورد استفاده گسترده قرار دارد، مدل SWAT می باشد. اولین گام در استفاده از این مدل ها، اثبات توانایی آن ها در شبیه سازی چرخه آبی حوضه است. هدف اصلی از انجام پژوهش حاضر، ارزیابی عملکرد مدل SWAT در رابطه با شبیه سازی دبی جریان رودخانه زاینده رود می باشد. در مرحله اول، مدل با استفاده از اندازه گیری های شدت جریان در 4 ایستگاه قلعه شاهرخ، سد زاینده رود، پل کله و ورزنه واسنجی گردید که با توجه به پارامترهای ضریب راندمان (COE) بین 60.2-80.1 درصد، راندمان NS بین 59.4-79 درصد و ضریب همبستگی (R2) بین 72.6-82 درصد و با توجه به نتایج بررسی های گذشته و کیفیت داده های استفاده شده در این پژوهش، قابل قبول ارزیابی گردید. در مرحله اعتبارسنجی، مقادیر ضریب راندمان، راندمان NS و ضریب همبستگی به ترتیب در حدود 60.4، 60.1-69-1 و 64.7-70.8 درصد برای ایستگاه های مختلف برآورد شدند. بهترین نتایج در ایستگاه پل کله و ضعیف ترین نتایج در ایستگاه قلعه شاهرخ به دست آمد. نتایج کلی واسنجی نشان می دهد که مدل SWAT می تواند ابزار مناسبی در رابطه با شبیه سازی شدت جریان رودخانه باشد.