بخشی از مقاله
چکیده:
شرایط اقلیمی خشک و نیمه خشک و چالشهای پیشروی بخش آب در کشور ما، ضرورت یکپارچهسازی در مدیریت تامین، توزیع و مصرف منابع آب و ارزیابی برنامههای متفاوت تخصیص منابع آب در رسیدن به بهرهوری بالاتر و شرایط تعادل عرضه و تقاضای آب را الزامی میسازد. در این راستا با توجه به نیازهای مختلف زیست محیطی، کشاورزی، شرب و صنعت، امروزه استفاده از روشهای شبیهسازی در مدیریت و برنامهریزی بهم پیوسته منابع آبی، بسیار ضروری میباشد.
در این تحقیق از مدل 1WEAPبه دلیل جامعیت در لحاظ کردن تؤام فرآیندهای فیزیکی، هیدرولوژیکی و مدیریتی جهت شبیهسازی و ارزیابی استفاده گردیده است. هدف این تحقیق مدیریت و استفاده بهینه از منابع آب موجود سد بافت با استفاده از مدل WEAP و تأمین تقاضا در بخشهای مختلف کشاورزی، صنعتی و شهری با توجه به رشد نیاز آنها در آینده است در این راستا شبیه-سازی مدل بهرهبرداری از سد مخزنی بافت، تحت شرایط سناریوهای افزایش سطح زیرکشت، افزایش راندمان آبیاری و تغییر الگوی کشت آبیاری انجام و نتایج در افق سال 1415 تحلیل شد.
1 -مقدمه:
بسیاری از مناطق با چالشهای قابل توجه در مدیریت آبهای غیر شور روبرو هستند. تخصیص منابع محدود آب، کیفیت زیست محیطی و سیاستهای استفاده پایدار از آب، مسائلی هستند که نگرانی در مورد آنها رو به افزایش است. مدلسازی کامپیوتری در زمینه مدیریت آب تاریخچه طولانی دارد. تجربه نشان داده که بهترین روش استفاده از یک ابزار انعطافپذیر و قابل فهم برای کمک اما نه جایگزین برای کاربران، مدل میباشد. مدل WEAP که در این تحقیق استفاده شده است یک چارچوب جامع، انعطافپذیر و کاربرپسند برای تحلیل سیاستها فراهم میکند. مزیت اصلی WEAP، دارا بودن رویکرد یکپارچه در شبیه-سازی سیستمهای آبی و جهتگیری آن، در راستای سیاستها میباشد
این مدل با ایجاد یک فرآیند مشارکتی که دیدگاهها و دانش تصمیمگیری مدیران، گروههای مربوطه و عموم را در نظر میگیرد، در فرایند تصمیم گیری باز و آزادانه، سیستم پشتیبانی و تصمیمگیری جامع منابع آب را فراهم میکند
در سالهای اخیر در بسیاری از مناطق دنیا از این مدل استفاده شده است، مروری بر تاریخچه موضوع نشان میدهد که تحقیق و بررسی در این زمینه هنوز از اهمیت خاصی برخوردار است. - یتز، - 2005 مطالعهای با استفاده از نرمافزار WEAP برروی حوضه رودخانه Sacramento در ایالت کالیفرنیای آمریکا به منظور بررسی اثرات افزودن اهداف زیست محیطی انجام داد.
سناریوی اصلی این مطالعه عبارت بود از: ترتیب اولویتهای تخصیص آب در گذشته به دو شکل مختلف. - آلفارا، - 2004 در روی حوضه رودخانه دریاچه Naivasha واقع در کشور کنیا از نرمافزار WEAP، برای مدلسازی مدیریت منابع آب در قالب جامعنگر IWRM استفاده کرد که به نتایج زیر رسید: - 1 اصلی ترین مشکل موجود مربوط به بخش کشاورزی میباشد به طوری که در بعضی از قسمتها، بیش از نیاز آبیاری، تخصیص داده میشود، در حالیکه برعکس، در مناطقی دیگر کل نیاز تامین نمیگردد
بنابراین مشکل اصلی در حقیقت مدیریت ناصحیح است نه کمبود آب. - عرفات، - 2007 با استفاده از نرمافزار WEAP، مدل IWRM2 را برای استفاده از سناریوهای مختلف پیشنهادی برای توسعه آبی و استراتژی مدیریتی درحوزه آبریز Al-Faria بکار برد. از بین سناریوهای اعمال شده بیشترین تاثیر مربوط به سناریو استفاده از تکنیکهای جدید در کشاورزی بودکه منجر به کاهش حدود %30 تلفات آب در سیستم انتقال آب آبیاری و همچنین تبخیر از سطح خاک میشد.
- یزدانپناه، - 1378 در تحقیقی بر روی مدیریت منابع آب حوضه ازغند، سناریوهای مختلفی تا سال 1400 اعمال کرد و تأثیر آنها بر وضعیت عرضه و تقاضا در منطقه، مورد مطالعه قرار گرفت، این مطالعه نشان داد که با تغییر الگوی کشت و یا کاهش سطح زیر کشت اراضی کشاورزی، تا حدودی می توان به شرایط تعادل آب زیرزمینی دست یافت.
-2 مواد و روشها:
-1-2 معرفی محدوده مطالعاتی
سد مخزنی بافت بر روی رودخانه بافت، در فاصله 4 کیلومتری شمال شرقی شهرستان بافت در استان کرمان واقع شده است. موقعیت جغرافیایی این محدوده مطالعاتی بین طول شرقی 49 15' تا 49 20' و عرض شمالی ' 33 37 تا 42' 33 قرار دارد. تراز بلندترین نقطه حوزه 4381 متر از سطح دریا و تراز میانگین ارتفاعی سطح حوزه تا محل احداث سد حدود 2726 متر می باشد.
اقلیم منطقه طرح با توجه به عوامل آب و هوایی و توجه به نتایج حاصل از اقلیم نمای اصلاح شده جاماب، نیمه خشک سرد تعیین گردید. عمده بارندگی سالانه در فصل زمستان حدود 60 درصد بارندگی سالانه و سپس در فصول بهار و پاییز به ترتیب 19 و 15 درصد و تنها 6 درصد از بارش در تابستان رخ می دهد. بطور کلی در منطقه طرح دوره مرطوب سال مربوط به ماههای نیمه آبان تا اواخر فروردین ماه است و مابقی ماههای سال متعلق به دوره خشکسال میباشد.
تعداد روزهای یخبندان سالانه بطور متوسط حدود 83 روز در ایستگاه بافت گزارش گردیده است و بیشتر یخبندان مربوط به ماههای آذر، دی، بهمن و اسفند میباشد. میانگین تبخیر سالانه از سطح دریاچه بافت در حدود 1298 میلیمتر بر آورد گردیده است بیشترین تبخیر ماهانه منطقه مربوط به ماههای خرداد و تیرماه و در حدود 13 الی 14 درصد از کل تبخیر سالانه و حداقل آن مربوط به ماههای دی و بهمن و در حدود 2/5 الی 3 درصد از کل تبخیر سالانه میباشد
-2-2 پیکربندی سیستم منابع آب:
مدل WEAP برای مدلسازی حوضه از یک ساختار شبکه گره- کمان استفاده میکند. در این تحقیق برای مدلسازی سد از گرههای مختلف نظیر تقاضای شرب و صنعت، مخزن سد، نیاز زیستمحیطی و کشاورزی و کمانهای مختلف شامل شبکه انتقال آب از منابع عرضه آب به سایتهای تقاضا، شبکه برگشت آب و بازههای مختلف رودخانه استفاده شده است. شکل - 1 - اجزای مدل سد بافت را به صورت شماتیک نشان میدهد اجزای مهم مدل در متن مقاله معرفی شدهاند
شکل - - 1 - شماتیک اجزای مدلسازی سد بافت.
-3-2 الگوریتم محاسباتی :WEAP
محاسبات WEAP از ماه اول سال آغاز و تا پایان ماه آخر آخرین سناریو ادامه مییابد در این مرحله میزان کل ورودیها و خروجیهای سیستم به تمام گرهها و کمانها برای هر ماه موردنظر محاسبه میشود که شامل محاسبه میزان برداشت از منابع برای جبران نیازها میباشد. از برنامهریزی خطی برای برآورده کردن حداکثر نیازها و حداقل جریانهای مورد نظر رودخانهای با در نظر گرفتن اولویتبندی نیازها، درجه برتری منابع موجود، رابطه بیلان آبی و سایر قیود استفاده میشود. روابط بیلان آبی اساسیترین معادلهای است که WEAP در محاسبات ماهانه خود در نظر میگیرد
-4-2 تشکیل فایل ورودی مدل:
-1-4-2 آبدهی رودخانه
در این تحقیق سال 1989میلادی - 1388-1389 - به عنوان سال پایه و اولین ماه January معادل مهرماه، انتخاب میشود. دادههای دوره آماری مربوط به سالهای 1342 تا 1389 برحسب متر مکعب بر ثانیه - CMS - به صورت قطعی و براساس آمار سالهای گذشته تعیین و بعنوان Head Flow رودخانه در مدل وارد می شود. تا در این دوره آماری تا سال 1415 بتوان شبیه-سازی لازم را انجام داد و نتایج مورد نظر را بدست آورد. با توجه به اینکه سد مخزنی بافت از سال 87 مورد بهرهبرداری قرار گرفته است و آمار کافی از بخشهای مختلف تقاضای سد موجود نبود، در نتیجه مدل برای سال 89 که آمار مورد نیاز موجود بود، کالیبره شد. نتایج کالیبراسیون به صورت نمودار در شکل - 2 - آورده شده است.
شکل - - 2 - مقایسه حجم مخزن مشاهدهای و شبیهسازی سد بافت در حالت کالیبراسیون.
