بخشی از مقاله
چکیده:
قرار گرفتن ایران در منطقه خشک و نیمه خشک و توزیع نامتناسب منابع آب، نزولات جوی و خاک در سطح کشور در کنار عواملی چون تغییرات اقلیمی، خشکسالی، حفظ محیط زیست، وضعیت خاص اکولوژیکی، حفظ الگوی فعلی پراکنش جمعیت، صنعت وکشاورزی، مدیریتی جامع در منابع آب را در مقیاس حوزه آبریز می طلبد. حوزه زاینده رود به عنوان یکی از قطبهای بزرگ صنعتی و جمعیتی به علت تأمین نیازهای آبی استانهای اصفهان، چهارمحال و بختیاری و یزد در بخشهای مختلف و همچنین به دلیل پیچیدگی مسائل اجتماعی و اقتصادی دخیل در مدیریت بهینه منابع و مصارف آب در حوزه، امروزه دچار بحران شدید و مسائل ناموزون بالادست-پایین دست شده است. شناخت دقیق و سیستماتیک وضعیت هیدرولوژیکی و منابع آب موجود، امری ضروری برای مدیریت بهینه مصارف موجود در حوزه به نظر می رسد. این امر استفاده از مدلهای هیدرولوژیکی را بدیهی می سازد.
مدل Soil and Water Assessment Tool - SWAT - یکی از مدلهای توسعه یافته توسط سازمان تحقیقات کشاورزی آمریکا - ARS - میباشد که در زمینههای مختلفی همچون مدیریت آبهای سطحی ، فرسایش و رسوب ، آلودگی آبهای سطحی و زیر زمینی در حوزههای آبخیز بزرگ به کار میرود.در این مطالعه اثر طرح های مختلف مدیریت آب بر روی رژیم طبیعی جریان رود در دو دوره زمانی قبل و بعد از احداث سد زاینده رود با استفاده از مدل هیدرولوژیکی SWAT بررسی میشود. بدین منظور مدل ایجاد شده، با استفاده داده های ماهانه دبی اندازه گیری شده در ایستگاه های هیدرومتری در دو دوره زمانی 1956تا1970 و 1985 تا 2005 صحت سنجی و واسنجی می گردد. صحت سنجی و واسنجی مدل به طور اتوماتیک و با استفاده از الگوریتم SUFI2 در بسته نرم افزاری CUP-SWAT انجام می گیرد.
در این مقاله نتایج حاصل از شبیه سازی مدل برای دوره پس از تاسیس سد زاینده رود مورد بحث قرار گرفته است. به طور کلی نتایج حاصل برای کل حوزه زاینده رود در دو دوره واسنجی و صحت سنجی رضایت بخش بود. نتایج نشان داد که در دوره واسنجی - 2005-1990 - مقادیر شبیه سازی شده جریان با %58 از دبی های اندازه گیری شده و با ضریب همبستگی % 62 قابل توجیه و در دوره صحت سنجی این نتایج اندکی بهتر شبیه سازی شده است. نتیجه گیری شد که در برخی ایستگاههای هیدرومتری به دلیل مدیریت شدید اعمالی و عدم در دسترس بودن کافی اطالاعات موجود نتایج ضعیف و عدم قطعیت زیاد پیشبینی شده است.
واژهای کلیدی : حوزه زاینده رود، مدیریت منابع آّب، SUFI2، تحلیل عدم قطعیت
.1 مقدمه
آب مهمترین جزء در توسعه پایدار است، به همین دلیل چگونگی مهار، توزیع و بهره برداری از منابع آب نیازمند یک برنامه ریزی جامع و چند منظوره است. با توجه به تحولات اخیر در چرخه آب در طبیعت ناشی از تغییر اقلیم جهانی وهمچنین به دلیل عواملی چون افزایش جمعیت و کاهش شاخصهای زیست محیطی، مدیریت بهینه منابع آبجهان با چالشهای جدی روبرو شده است. بدین ترتیب امروزه مسئله آب در بسیاری از مناطق جهان به یک بحران جدی تبدیل شده که این امر بازنگری مجدد در وضعیت و تعیین منابع بالقوه آب و برنامه ریزی درمدیریت مصرف منابع آب را به عنوان یک ضرورت میطلبد. استان اصفهان واقع در منطقه مرکزی ایران، با متوسط بارش سالانه حدود 120 میلیمتر میباشد در بسیاری از زیرحوزه های آن با بحران شدید آب مواجه می باشد - فرامرزی و همکاران 2009، مدنی و مارینو . - 2009
مهمترین جریان سطحی استان اصفهان رودخانه زاینده رود است که شریان حیاتی منطقه مرکزی ایران نیز می باشد. در طول مسیر رودخانه زاینده رود دشتهای وسیع مستعد کشاورزی و مراکز جمعیتی متعدد و صنایع بزرگ وکوچک زیادی قرار گرفته که منشاء اصلی تأمین کننده آب مورد نیاز آنها رودخانه زاینده رود میباشد، به همین دلیل آب در این حوزه همواره دارای اهمیت بوده و محدویت آبدهی رودخانه نسبت به مصارف سبب گردیده همواره فکر انتقال آب از سایر حوزه ها به این حوزه - مدیریت منابع آب موجود - و همچنین راهکارهای مناسب جهت صرفه جوئی و استفاده بهینه از منابع آب قابل دسترس - مدیریت مصرف منابع آب موجود - مطرح باشد.
امروزه برای مطالعه و درک بهتر عوامل موثر در مدیریت جامع منابع آب حوزه های آبخیز از مدلهای هیدرولوژیکی برای صرفهجویی در هزینه و زمان استفاده می شود - آندرسون و بورت . - 1985 به طور کلی مدل ها به صورت فیزیکی1وریاضی2 تقسیم بندی می شوند - دینگمن . - 2002 مدل فیزیکی، شکل کوچک شده از یک سیستم واقعی است - بروکزوهمکاران. - 1991 یک مدل ریاضی، شامل یک سری معادلات ترتیبی واضح و محاسبات عددی و مراحل منطقی است که داده های ورودی عددی را به خروجیهای عددی تبدیل میکند - دینگمن . - 2002 طبقه بندی دیگر شامل مدل های جمعی و توزیعی3 میباشد، مدل های جمعی تغییرات مکانی پارامتر ها را در سیستم در نظر نمیگیرند. بر عکس، مدل های توزیعی تغییرات رفتار سیستم را از یک نقطه به نقطه دیگر محاسبه میکنند - موتجا . - 1986 در دهه های اخیر استفاده از مدلهای فیزیکی توزیعی بدلیل انطباق آن با خصوصیتهای تئوری حوزه از اهمیت بیشتری برخوردار شدهاند.
برای شبیه سازی مولفههای هیدرولوژیکی در تحقیق حاضر از مدل فیزیکی و نیمه توزیعی SWAT استفاده شده است. این مدل توسط سرویس تحقیقات کشاورزی آمریکا تهیه شده است - آرنولد و همکاران . - 1998 این مدل قابلیت اتصال به نرم افزار GIS را دارا بوده و محدودیتی از نظر ورود حجم وسیعی از اطلاعات در مورد حوزه های وسیع ندارد. مدل SWAT به عنوان یک مدل جامع در زمینه مطالعات آب و خاک میباشد که در مقیاس های مختلف حوزهای تا قارهای مورد استفاده قرارگرفته است - گاسمان، . - 2007 در مقیاس ملی فرامرزی و همکاران - 2009 - از آن برای شبیه سازی آب آبی و آب سبز و تاثیر اقلیم - 2010 - بر مؤلفههای هیدرولوژیکی و همچنین برای بررسی مبادله آب مجازی بین استانی برای کاهش بحران آب - 2010 - اشاره کرده است.
عباسپور و همکاران - 2007 - از مدل SWAT برای شبیه سازی تمام فرایندهای موثر بر کیفیت و کمیت آب، رسوب حوزهرودخانه تور در شمال کشور سویس استفاده کردند. ایشان نتیجه گرفتند که مدل SWAT به عنوان یک مدل مناسب در مطالعات مدیریت حوزه آبخیز میتواند مورد استفاده قرار گیرد.هدف از پژوهش حاضر برسی اثرات هیدرولوژیکی مدیریت منابع آب در حوزه زاینده رود با استفاده از مدل SWAT می باشد. در این خصوص الف - حجم آبهای انتقالی از حوزه های دیگر به حوزه زاینده رود، ب - میزان برداشت آب از رود خانه در برخی از زیرحوزه های آن رود و ج - تاثیر سد زاینده رود در نظر گرفته شده است.
2.مواد و روشها مواد و روشها
2.1 منطقه مورد مطالعه
حوزه زاینده رود با وسعت 26917 کیلومتر مربع دربرگیرنده قسمت عمدهای از حوزه آبریز تالاب گاوخونی می باشد که حوزه آبریز تالاب گاوخونی خود جزیی از حوزه آبریز کویر مرکزی ایران است. - شکل شماره - 1 حوزه زاینده رود از شمال به حوزه آبریز دریاچه نمک، از غرب و جنوب غرب به حوزه آبریزکارون و دز، از شرق به حوزه آبریز دق سرخ و کویر سیاه کوه و از جنوب به حوزه آبریز شهرضا محدود می گردد. مرتفع ترین نقطه حوزه کوه کربوش با ارتفاع 3974 متر از سطح دریا و کم ارتفاعترین نقطه نزدیک تالاب گاوخونی با ارتفاع 1450 متر از سطح دریا می باشد تغییرات آب و هوا در سطح این حوزه بسیار چشمگیر است به طوری که در ناحیه چلگرد واقع در غرب حوزه بارش متوسط سالیانه بیش از 1400 میلیمتر می باشد ولی این مقدار در شرق حوزه و در کنار تالاب گاوخونی از 100 میلیمتر تجاوز نمی کند - مهندسین مشاور جاماب . - 1384
مهمترین منبع تأمین کننده آب رودخانه زاینده رود چشمه دیمه در 140 کیلومتری غرب اصفهان می باشد. از منابع دیگر تأمین کننده آب حوزه چشمه کوهرنگ می باشد . چشمه کوهرنگ یکی از چشمه های آب شیرین این منطقه و یکی از شعبات اصلی رودخانه کوهرنگ میباشد، آب این چشمه از طریق تونل های اول و دوم کوهرنگ به سمت حوزه زاینده رود منحرف میگردد و در آینده با تکمیل و به بهره بردار ی رسیدن تونل سوم کوهرنگ حجمی دیگر از آب این رودخانه - کوهرنگ - به سمت زاینده رود منحرف میشود. تونل اول کوهرنگ در سال 1333 به بهره برداری رسید. آورد تونل فوق بین 250 تا 300 میلیون متر مکعب در سال می باشد. تونل دوم کوهرنگ در فاصله حدود 5 کیلومتری تونل اول قرار دارد. این تونل در سال 1364 به بهره برداری رسیده و سالانه حدود 250 میلیون متر مکعب آب را به حوزه زاینده رود انتقال می دهد. در پایین دست تونل دوم کوهرنگ تونل سوم کوهرنگ در
