بیلان آب

پیش بینی الگوی رفتاری تغییرات در سیستم های منابع آب، تحت تأثیر اعمال سیاست های بهره برداری می تواند بهره برداران این منابع را به منظور استفاده بهینه، با توجه به موقعیت های فصلی و اقلیمی و بر اساس اصل توسعه پایدار یاری نماید. در این تحقیق به بررسی وضعیت آب های موجود در ایران و بهره برداری از آنها پرداخته شد، برای این کار با استفاده از روش پویایی های سیستم، حلقه های علت و معلولی و الگوهای اقتصادسنجی، مدلی شامل چهار بخش هیدرولوژی، تقاضای آب، تولید بخش کشاورزی و جمعیت توسعه داده شد که در آن اثر تولید بخش کشاورزی و بخش های غیر کشاورزی بر مصرف منابع آبی ایران برای دوره ی ۱۴۴۲-۱۳۹۲ نشان داده شد. در این تحقیق منابع آبی کشور به صورت منابع آب سطحی، آب های ذخیره شده، زیرزمینی و آب مجازی ناشی از واردات محصولات کشاورزی در نظر گرفته شد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که روند تولید بخش کشاورزی، جمعیت، تقاضا برای محصولات کشاورزی و واردات در طی ۵۰ سال آینده افزایشی و صادرات بخش کشاورزی کاهشی خواهد بود، جمعیت کشور نیز حجم بیشتر از صد میلیون نفر را تجربه خواهد کرد و این فعالیت ها موجب تخلیه شدید منابع آبی خواهد شد. همچنین نتایج حاصل سناریوها نشان دادند که سناریوی تغییرات اقلیمی روند تخلیه منابع آبی را شدت خواهد بخشید و تولید بخش کشاورزی نیز نسبت به وضعیت موجود بیشتر کاهش خواهد یافت و سناریوهای مدیریتی نیز نشان دادند که کاهش برداشت از آب های زیرزمینی و انتقال آب موجب کاهش کمبود در بخش کشاورزی و غیر کشاورزی خواهند شد و در بلند مدت منابع آبی را احیا خواهند کرد.

روش شناسی: عوامل و عناصر اقلیمی، در توان آبی و نوع خاک نقش داشته ودر ایجاد و توسعه گرد و غبار بسیار موثر می باشند. دیتاهای 13 ایستگاه (کلیماتولوژی و باران سنجی و سینوپتیک)، در دوره33 ساله از سال 1368 تا 1400 استفاده شد و با استفاده از روش تورنث وایت بیلان آبی استان برآورد گردید. دو ایستگاه منجیل و قلعه رودخان با جهت تولید گرد و غبار بعنوان الگو انتخاب شدند. مساحت استان گیلان 5/ 13790 کیلومتر مترمربع می باشد و موقعییت جغرافیایی قلعه رودخان 37°06'N 49°16'E و ارتفاع از سطح دریا m 1677 مساحت آن km28/1052 و منجیل 36°46'N 49°30'E ارتفاع از دریا 263 ومساحت2 km29/1072 است. استان گیلان در شمال ایران با طول جغرافیایی 35/50 تا 32/48 و عرض 27/38 تا 33/36 در شمال با دریای خزر، و در شرق با استان مازندران، از جنوب با استان قزوین و در غرب با آذربایجان و اردبیل همسایه است. یافته ها: مصرف نم خاک در محیط GIS توسط روش کرجینگ در سراسر گیلان درون یابی و نقشه آن ارائه گردید و دو نقطه مورد نظر (منجیل، قلعه رودخان) با حداکثر و حداقل مصرف در نقشه مشخص شد. تغییرات مصرف نم خاک، مهمترین آیکون تاثیرگذار در تولید گرد و غبار می باشد.نتیجه گیری: درمناطق اقلیمی خشک تر – منجیل- مصرف نم خاک افزایش می یابد و شرایط برای جداشدگی ذرات خاک بیشتر فراهم می گردد. با وجود وزش باد در اکثر مواقع از سال در منجیل، موجب تولید گرد و غبار شده و در فصل گرم تشدید می گردد.

تغییرات کاربری اراضی یکی از مهم ترین چالش های زیست محیطی در بیش تر حوضه های آبریز است. در این تحقیق تغییرات روند هیدرولوژیکی جریان با سناریو تغییر کاربری اراضی در حوضه آبریز اهل ایمان با مساحت 7771 هکتار واقع در قسمت غربی استان اردبیل مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور مدل هیدرولوژیکی SWAT برای منطقه مطالعاتی اجرا و با استفاده از الگوریتم SUFI2 واسنجی و اعتبارسنجی شد. نتایج مدل با استفاده از ضرایب آماری R2، NS و RMSE ارزیابی شد که در دوره واسنجی این ضرایب آماری به ترتیب 75/0، 71/0 و 31/0 و در دوره اعتبارسنجی به ترتیب 71/0، 68/0 و 18/0 به دست آمدند که ضرایب آماری به دست آمده در هر دو دوره نشان دهنده بالا بودن عملکرد مدل در منطقه مطالعاتی جهت شبیه سازی رواناب است. بنابراین با توجه به پتانسیل و مشخصات منطقه تأثیر سناریوهای تغییرکاربری اراضی دیم کم بازده به مرتع، تبدیل 50 درصد زراعت آبی به باغ و تبدیل 40 درصد کاربری مرتع به زراعت دیم دبی جریان ماهانه خروجی از حوضه آبریز اهل ایمان مطالعه شد. نتایج نشان دهنده کاهش دبی متوسط (17 درصد) در سناریوی اول و افزایش دبی متوسط (36 درصد) در سناریوی دوم است. افزایش دبی متوسط در سناریو دوم نشان دهنده کاهش ذخیره آب زیرزمینی در منطقه است.

در این پژوهش از مدل SWAT برای شبیه سازی شرایط هیدرولوژیکی حوضه رودخانه ارس در دوره آینده استفاده گردید. واسنجی مدل بر اساس داده سال های 2006-1987 و اعتبارسنجی آن در سال های 2014-2007 با الگوریتم SUFI2 انجام و مدل SWAT بر اساس دبی جریان ماهانه ایستگاه هیدرومتری منتخب کالیبره شد. بعد از انتخاب پارامترهای بهینه و با اجرای شبیه سازی در 350 دور شبیه ساز، مقادیر معیارهای ارزیابی در دوره واسنجی و در مرحله اعتبارسنجی به دست آمد. برای ارزیابی تغییرات بیلان آب حوضه تحت شرایط تغییر اقلیم از داده های ریزگردانی شده مدل اقلیمی CNRM-CM6 در دوره تاریخی (1985-2014) و دوره آینده (2025-2100) تحت سناریوی SSP5-8.5 به عنوان داده ورودی به مدل SWAT استفاده شد. یافته ها نشان داد ET حوضه سهم زیادی از بارش 272 میلی متری دوره تاریخی و 351 میلی متری دوره آینده حوضه را به خود اختصاص داده و میزان نفوذ و جریان جانبی که برای تغذیه منابع زیرزمینی و سطحی ضروری هستند، بسیار اندک است. همچنین برحسب کاربری اراضی، کمینه ET حوضه در کاربری مراتع خوب به دست آمد. هر چند در دوره آینده بارش سالانه به میزان 79 میلی متر نسبت به دوره تاریخی بیشتر خواهد بود ولی بخش عمده ای از آن صرف تبخیر و تعرق در ماه های می تا جولای خواهد شد.

توجه به مسئله تغذیه نزولات جوی و تخمین دقیق آن در آبخوان های ایران اهمیت زیادی دارد. استفاده از روش های مناسب برآورد تغذیه با توجه به شرایط منطقه ای، ضرورت دارد. مولفه تغذیه از اجزای کلیدی معادله بیلان آب است که به عنوان ورودی سیستم آب زیرزمینی، عملکرد سیستم آبخوان را کنترل می کند. در این پژوهش از مدل WetSpass-M به منظور برآورد تغذیه سالانه دشت آبخوان ارومیه استفاده شد. به دلیل استفاده از داده های قابل دسترس، این مدل قادر به تخمین مقادیر تغذیه به صورت توزیعی می باشد و مولفه های بیلان به صورت ماهانه، فصلی و سالانه قابل برآورد است. پس از واسنجی مدل، مقادیر ماهانه رواناب، تغذیه، تبخیر و تعرق و برگاب در دوره آماری 2006-2020 برآورد شد. بیشترین مقدار رواناب در بخش غربی و بالاترین نرخ تغذیه در مناطق شمالی، غربی و جنوبی مشاهده شد. بعلاوه، بخش های غربی و مرکزی، تبخیر و تعرق بالاتری داشته و در بخش شمالی دشت آبخوان، کمترین تبخیر و تعرق برآورد شد. از نظر بیلان آب، نتایج نشان داد حدود 54/47 درصد بارش سالیانه به تغذیه، 24/14درصد به تبخیر و تعرق، 3/26 درصد به رواناب و 2 درصد به برگاب تبدیل می شوند. در مرحله اعتبارسنجی، مقادیر برآوردی مدل WetSpass-M با مقادیر مشاهده ای روش Scanlon مورد اعتبارسنجی قرار گرفت. باتوجه به وجود آمار چاه های مشاهداتی برای دوسال 2009 و 2019 اعتبارسنجی انجام گرفت. کارایی مدل بر اساس معیارهای KGE و Dr به عنوان مناسب ترین معیارهای ارزیابی نشان داد که مقادیر تغذیه WetSpass و مقادیرتغذیه ای مشاهده ای روش Scanlon نزدیک به هم می باشند.