مدلسازی رواناب و برآورد میزان تغییرات رواناب در اثر عوامل اقلیمی و انسانی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه عمران، دانشکده فنی و مهندسی مرند، دانشگاه تبریز، مرند، ایران

2 فارغ اتحصیل دکتری عمران آب دانشگاه تبریز

چکیده

تفکیک تاثیر هر یک از عوامل اقلیمی و عوامل بشری در فرآیندهای هیدرولوژیکی در مدیریت منابع آب بسیار مهم می‌باشد. در این مطالعه، آنالیز روند و آنالیز تغییرات کوتاه مدت رواناب سالانه حوضه سجاسرود واقع در استان زنجان به ترتیب با روش‌های رگرسیون خطی و آزمون پتیت در دوره آماری 1987 تا 2012 انجام شد. نتایج حاصل نشان داد که سری زمانی رواناب در حوضه سجاسرود روند کاهشی داشته و نقطه شکست سری زمانی رواناب سال 1998 می‌باشد. بر این اساس، سری زمانی رواناب به بازه زمانی پایه و بازه زمانی ارزیابی تقسیم گردید. جهت شبیه‌سازی فرآیند هیدرولوژیکی از ابزار ارزیابی آب و خاک (SWAT) استفاده شد. واسنجی مدل SWAT برای رواناب ماهانه انجام گردید. مقادیر پارامترهای NSE، PBIAS و RSR در دوره زمانی واسنجی 0.7، 7.3 و 0.55 محاسبه گردید. در دوره صحت‌سنجی نیز مقادیر پارامترهای NSE، PBIAS و RSR به ترتیب 0.65، 9.4- و 0.58 تخمین زده شد. بررسی نتایج نشان داد که عملکرد مدلSWAT در شبیه‌سازی جریان در دوره واسنجی و صحت‌سنجی خوب می‌باشد. همچنین نتایج مطالعه در حوضه سجاسرود نشان داد که سهم عوامل اقلیمی و عوامل انسانی در کاهش رواناب حوضه به ترتیب 33% و 67% می‌باشد. رویکرد ارائه شده به مدیران کمک می‌کند تا سیاست‌هایی را اتخاذ نمایند که می‌تواند شرایط رودخانه و اکوسیستم منطقه را بهبود ببخشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Runoff modeling and estimation of runoff changes due to climatic and human factors

نویسندگان [English]

  • leila malekani 1
  • Habibeh Abbasi 2
1 Marand Faculty of Technical and Engineering, University of Tabriz, Marand, Iran
2 Faculty of civil engineering-Tabriz university
چکیده [English]

Quantifying the impact of climate change and human activities on hydrological processes is of great importance for regional water-resource management. In this study, trend analysis and analysis of the short-term variations in annual streamflow in the Sajasrood Watershed (SW) during the period 1987–2012 were conducted using linear regression and the Pettitt test. The time series for streamflow in SW exhibits declining trends. The results show that its break point is 1998, so that the streamflow can be divided into the baseline period and the evaluation period. The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) was employed to simulate the hydrological processes. SWAT was first calibrated at monthly time step. The NSE, PBIAS, and RSR for the calibration period (1988-1992) were 0.7, 7.3, and 0.55, respectively. The NSE, PBIAS, and RSR for the validation period (1993-1995) were 0.65, -9.4, and 0.58, respectively. The results suggest that SWAT performance was good during calibration and validation periods. The results show that the contribution rates of climate change and human activities to runoff are 33% and 67% during 1999-2012. The proposed framework can help policy makers to regulate the policies accordingly so that the river may restore to a better level and ecosystem may get improved.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Climate change
  • Human activities
  • Streamflow
  • Pettitt test
  • SWAT
اعلمی م.ت.، عباسی ح.، نیک سخن م.ح. (1397)، "مقایسه دو روش متفاوت واسنجی و تحلیل عدم قطعیت مدل SWAT در بر آورد میزان رواناب و بار مواد جامد معلق حوضه". دانش آب و خاک، 28(3): 53-64.

ایلدرمی ع.، نوری ح.، آقابیگی س.، حقیقی کرمانشاهی ا. (1396)، "ارزیابی سناریوهای تغییر بهینه‌ی کاربری اراضی و تأثیر آن بر پارامترهای هیدرولوژیکی (مطالعه موردی: حوزه آبخیز دینور)". فصل‌نامه علمی پژوهشی پژوهش‌های فرسایش محیطی. ۷ (۳) :۸۶-۹۹.

فیض بخش کوفلی س.، رادمهر س.، صالحی­راد، م ر (1390)، "پیش­بینی سری­های زمانی تجمعی کوتاه مدت به روش رگرسیونی بر اساس مجموع­های جزیی". مجله­ی بررسی­های آمار رسمی ایران، 79: 159-172.

ولی نژاد ف.، قربانی خ.، ذاکری­نیا م.، دهقانی اا.، آبابایی ب.، "ارزیابی عملکرد مدل SWAT در برآورد رطوبت خاک (مطالعه موردی: حوضه آبریز نومل)". آب و توسعه پایدار. 1(1): 57-64.

Arnold, J.G., Muttiah, R.S., Srinivasan, R., and Allen, P.M. 2000. Regional estimation of base flow and groundwater recharge in the Upper Mississippi River basin. J. Hydrol., 227: 1-4. 21-40.

Dong, W., Cui, B., Liu, Z., et al., 2014. Relative effects of human activities and climate change on the river runoff in 522 an arid basin in northwest China. Hydrological Processes, 28(18), 4854-4864.

Gosain A., Rao S., and Basuray D., 2006. Climate change impact assessment on hydrology of Indian river basins. Current Science, 90(3): p. 346-353.

Lettenmaier D., 1999. Water Resources Implications of Global Warming: A U.S. Regional Perspective. Climatic Change, 43(3): p. 537-579.

Li, K.Y., Coe, M.T., Ramankutty, N., and De Jong, R. 2007. Modeling the hydrological impact of land-change in West Africa, J. of Hydro., 337: 258-268.

Miao, C. Y., Ni, J. R., Borthwick, A. G. L. & Yang, L., 2011. A preliminary estimate of human and natural contributions to the changes in water discharge and sediment load in the Yellow River. Global and Planetary Change, 76, 196–205.

Mishra A.K. and Singh V. P. (2010). “A review of drought concepts”, Journal of hydrology, vol. 391, pp. 202-216.

Moriasi, D. N., Arnold, J. G., Van Liew, M. W., Bingner, R. L., Harmel, R. D., and Veith, T. L., (2007). “Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations”. T. ASAE, 50, 885–900, 2007.

Zhu, Y., Wang, W., Liu, Y. & Wang, H. J. 2015, Runoff changes and their potential links with climate variability and anthropogenic activities: a case study in the upper Huaihe River Basin, China. Hydrol. Res. 46 (6), 1019–1036.