بررسی تاثیر تغییرات اقلیمی بر رواناب سطحی با مدل SWAT (مورد مطالعه: رودخانه مزلقان )

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد رشته مهندسی و مدیریت منابع آب، دانشکده فنی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اسلامشهر، ایران

2 گروه مهندسی عمران، واحد اسلامشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اسلامشهر، ایران

چکیده

هدف پژوهش حاضر بررسی تاثیر تغییر اقلیم بر رواناب سطحی حوضه مزلقان بود. به‌این منظور مدل SWAT برای شبیه‌سازی رژیم هیدرولوژیکی حوضه و الگوریتم SUFI-2 در نرم‌افزار SWAT-CUP برای بهینه‌سازی پارامترهای مدل استفاده شد. داده‌های آماری مورد استفاده برای شبیه‌سازی رواناب، مربوط به سال‌های (1997-2015) بود. برای ارزیابی توانایی مدل SWAT در شبیه‌سازی دبی رواناب از شاخص‌های نش-ساتکلیف،R2، p-factor و r-factor استفاده شد و با استفاده از مدل تغییر اقلیم LARS-WG در منطقه مورده مطالعه با داده‌های مشاهداتی ایستگاه رازین که دارای آمار بلندمدت اقلیمی است، ریزمقیاس نموده و با در نظرگرفتن سناریوهای تغییر اقلیم RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 برای دوره آینده 2040-2021 تغییر اقلیم منطقه مورد ارزیابی قرار گرفت. ﺑﺮای اﻃﻤﯿﻨﺎن از درﺳﺘﯽ واﺳﻨﺠﯽ ﻣﺪل LARS-WG از ﺷﺎﺧﺺﻫﺎی ﺧﻄﺎﺳﻨﺠﯽ ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ ﻣﺠﺬور ﻣﺮﺑﻌﺎت ﺧﻄﺎ (RMSE)، ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ ﺧﻄﺎی ﻣﻄﻠﻖ (MAE) و ﺿﺮﯾﺐ ﺑﻬره‌وری ﻧﺶ-ﺳﺎﺗﮑﻠﯿﻒ (NSE) اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪ؛ نتایج مطالعه ضمن تایید کارایی مدل، نشان داد برای دوره 2040-2021، افزایش در متوسط دمای سالانه براساس سه سناریوی نامبرده رخ خواهد داد. همچنین میانگین ماهانه بارش تحت سناریوهایRCP2.6، RCP4.5 افزایش و RCP8.5، کاهش را پیش‌بینی می‌کند. در نهایت با توجه به داده‌های پیش‌بینی شده اقلیمی در شبیه‌سازی رواناب، در حوضه مزلقان، افزایش رواناب پیش‌بینی می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating of Climate Change Effects on the Surface Runoff with SWAT Model (Case study: Mazlaghan River)

نویسندگان [English]

  • Shahab HajiGhasemi 1
  • Mahmoud Zakeri Niri 2
  • Ataollah Najafi Jilani 2
1 Water Resources Engineering and Management Student, Islamshahr Branch, College of Engineering, Islamic Azad University, Iran
2 Department of Civil Engineering, Islamshahr Branch, Islamic Azad University, Islamshahr, Iran
چکیده [English]

The purpose of the present study was Investigating of Climate Change Effects on the Surface Runoff of the Mazlaghan area. For this purpose, SWAT model was used to simulate basin hydrological regime and SUFI-2 algorithm in SWAT-CUP software to optimize model parameters. Statistical data used for runoff simulation were years (1997-2015). To evaluate the ability of SWAT model to simulate runoff discharge, Nash Sutcliffe, R2, p-factor and r-factor indices were used. Using the LARS-WG climate change model in the study area, map the observational data of Razin Station with long-term climate data, taking into account RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5 climate change scenarios for the coming period 2021- 2040 Climate change in the region was evaluated.. LARS-WG model to ensure the correct calibration errors indices of average root mean square error (RMSE), mean absolute error (MAE) and the coefficient of productivity Nash Sutcliffe (NSE) was used; The results of the study, while confirming the efficiency of the model, showed for the period 2021-2040, an increase in the mean annual temperature will occur based on the three scenarios mentioned. Also, the average monthly rainfall under the scenarios of RCP2.6, RCP4.5 increases and RCP8.5 predicts a decrease. Finally, according to the predicted climatic data in runoff simulation, an increase in runoff is predicted in the Alluvial Basin.

کلیدواژه‌ها [English]

  • climate change
  • LARSWG
  • Mazlaghan River
  • Surface runoff
  • SWAT model
ایمانی امیرآباد، س.، دلاور، م. و نیک سخن، م. 1396. شبیه‌سازی و ارزیابی راهکارهای مدیریتی برای کاهش مواد مغذی ورودی به دریاچه زریبار با استفاده از مدل SWAT. فصلنامه تحقیقات منابع آب ایران، 13(1): 87-69.
بحری، م. و زاهدی، ا. 1395. بررسی تغییرات اقلیم بر رژیم هیدرولوژیکی جریان سطحی رودخانه حوضه آبخیز ارازکوسه. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال 16، 42 (3): 131-109.
بیات، م.، علیزاده، ح. و مجردی، ب. 1397. جذب داده برای واسنجی- پیش‌بینی با استفاده از مدل SWAT. فصلنامه تحقیقات منابع آب ایران، 14 (1): 12-1.
پورمحمدی، س.، دستورانی، م.، مساحبوانی، ع.، گودرزی، م.، جعفری، ه. و رحیمیان، م. 1396. بررسی اثرات تغییر اقلیم بر رواناب رودخانه و ارائه راهکارهای سازگاری با اثرات آن )مطالعه موردی: حوزه آبریز تویسرکان همدان(. فصلنامه علوم مهندسی آبخیزداری ایران، سال 11، 37 (2): 12-1.
چراغعلی‌زاده، م.، همتی، ر. و عسگری، س. 1399. اثرات تغییر اقلیم بر دماهای حدی بیشینه ایران تحت سناریوهای RCP طی قرن بیست و یکم. دوفصلنامه نیوار، 44 (109): 96-85.
حیدری تاشه کبود، ش. و حسینی، ا. 1398. ارائه برنامه راهبردی بهره‌وری مصرف آب در کشور به منظور سازگاری با تغییر اقلیم. دوفصلنامه نیوار، 43 (107): 26-13.
درواری، ز. و سلیمانی، ک. 1386. شبیه‌سازی جریان رودخانه با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی (مطالعه موردی: حوضه معرف کسیلیان). نهمین سمینار آبیاری و کاهش تبخیر، کرمان: دانشگاه شهید باهنر. انجمن مهندسی آبیاری و آب.
شاهین رخسار، پ.، علیزاده، ا.، انصاری، ح. و قربانی، م. 1398. بررسی عدم قطعیت گروهی مدل‌های گردش عمومی جو در شبیه‌سازی داده‌های هواشناسی ( مطالعه موردی ایستگاه سینوپتیک رشت). نشریه آبیاری و زهکشی ایران، 13 (6): 1909-1897.
شریفی، پ.، ثروتی، م. و محمدخانی، ن. 1397. تاثیر تغییر اقلیم بر ارزیابی تناسب اراضی برخی از محصولات دیم در منطقه میاندوآب. نشریه پژوهش‌های خاک (علوم خاک و آب)/ الف، 32 (2): 254-243.
شهوری، ن.، خلیلیان، ص.، موسوی، س. و مرتضوی، س. 1398. بررسی اثرات تغییر اقلیم بر منابع حوضه دشت ورامین با استفاده از مدل SWAT . نشریه آبیاری و زهکشی ایران، شماره 2، 13 (2): 366-354.
مهرپرور، م.، اصغری، ک. و گل محمدی، م. 1397. کاهش خطای شبیه‌سازی فرایند بارش- رواناب با بکارگیری تکنیک داده‌گواری در مدل هیدرولوژیکی SWAT. فصلنامه تحقیقات منابع آب ایران، 14(5): 96-84.
نادری، م.، ایلدرمی، عل.، نوری، ح.، آقاامین، س. و زینیوند، ح.1396. بررسی تاثیر تغییر کاربری اراضی و اقلیم بر رواناب حوضه‌ی آبخیز با استفاده از مدل SWAT. (مطالعه موردی: حوضه‌ی گرین). فصلنامه هیدروژئومورفولوژی، 14 (1): 79-61.
IPCC. 2007. Climate Change 2007. The Physical Science Basis. Summary for Policymakers.
Kundzewicz Z.W., Mata L.J., Arnell N.W., D¨oll P., Kabat P., Jim´enez B., Miller K.A., Oki T., Sen Z. and Shiklomanov, I.A. 2007. Freshwater resources and their management. Climate Change 2007: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, edited by: Parry, M. L. Canziani O. F. Palutikof J. P. van der Linden P. J. and Hanson C. E. Cambridge University Press, Cambridge, UK, 173–210.
Merritt, W.S., Alila, Y., Barton, M., Taylor, B., Cohen, S. and Neilsen, D. 2006. Hydrologic response to scenarios of climate change in subwatersheds of the Okanagan basin, British Columbia. Hydrology. J. 326: 79-108.
Neitsch, S.L., Arnold, J.G., Kiniry, J.R. and Williams, J.R. 2011. Soil and water assessment tool theoretical document (version 2009), Texas water resource institute technical report.
Saraf, V. R. Regulwar, D. G. 2018. Impact of Climate Change on Runoff Generation in the Upper Godavari River Basin, India. The Journal of Hazardous, Toxic, and Radioactive Waste. 22(4): 04018021.
Wagesh, N; Jain, M.K; Goel, N. K. 2013. Effect of Climate Change on Runoff Generation: Application to Rift Valley Lakes Basin of Ethiopia. Journal of Hydrologic Engineering. 18:1048- 1063