بخشی از مقاله
چکیده
کاهش نزولات جوي و وقوع پدیده خشکسالی در حوضه دریاچه ارومیه و سایر عوامل مؤثر در برقراري توازن و تعادل طبیعی در بیلان آب دریاچه در طی دو دهه اخیر، سبب شده که این دریاچه در معرض خشک شدن شدید قرار بگیرد. در این مقاله ضمن تهیه مدل شبیهسازي تغییرات تراز دریاچه ارومیه با استفاده از رویکردي مبتنی بر معادله بیلان آب اصلاحشده دریاچه، سناریوهاي افزایش جریان ورودي به دریاچه موردبررسی قرار گرفت. نتایج حاصل. از= این ارزیابی.=مدل شبیهساز حاکی از عملکرد مطلوب مدل در شبیهسازي تراز دریاچه در دوره تاریخی با و میباشد.
همچنین با استفاده از این مدل میتوان با دقت بسیار بالایی زمان رسیدن به تعادل دوباره - تراز اکولوژیک - را تحت سناریوهاي افزایش جریان ورودي به دریاچه محاسبه کرد. نتایج حاکی از آن است که در بهترین شرایط - وقوع شرایط ترسالی - با افزایش 1/8 میلیارد مترمکعبی جریان ورودي به دریاچه، رسیدن به شرایط تراز اکولوژیکی پایدار حداقل 6 سال زمان نیاز دارد. اما در صورت تداوم شرایط اقلیمی موجود و یا شرایط خشکسالی در حوضه دریاچه ارومیه ایجاد شرایط تعادلی در تراز اکولوژیکی دریاچه حتی با افزایش 4 میلیارد مترمکعبی جریان حدود 13 سال زمان نیاز دارد.
-1 مقدمه
کاهش نزولات جوي در اثر تغییرات اقلیمی و وقوع پدیده خشکسالی در شمال غرب کشور، همچنین افزایش متوسط درجه حرارت و درنتیجه آن افزایش میزان تبخیر از سطح دریاچه ارومیه به همراه دخالت عوامل انسان ساختی از قبیل سدسازيها و جلوگیري مؤثر از برقراري توازن و تعادل طبیعی در بیلان آب دریاچه ارومیه، سبب شده که این دریاچه در معرض خشک شدن شدید قرار بگیرد .[1] این عوامل به همراه نوسانات گسترده دورهاي و تغییرات چشمگیر فصلی، متغیرهاي هیدرولوژیکی و پارامترهاي هندسی دریاچه شامل تراز آب دریاچه و مساحت آن را تحت تأثیر قرار داده است. بیشترین تغییرات مربوط بهکاهش تراز آب دریاچه، بهویژه در شرق و جنوب شرق آن میباشد .[2]
بیتوجهی به ادامه روند کاهش تراز سطح دریاچه ارومیه میتواند به خشک شدن دریاچه و ایجاد مشکلات متعدد زیستمحیطی از قبیل طوفان نمک، تشدید تغییرات اقلیمی در چند استان کشور منجر شود. لذا نوسانات سطح و حجم آب دریاچه ارومیه و کاهش مساحت آن طی سالهاي گذشته، توجه بسیاري را به خود معطوف کرده و نگرانیهایی را به وجود آورده است. نهادهاي مسئول باهدف احیاي دریاچه ارومیه، طرحهایی در زمینه مدیریت منابع آب حوضه آبریز دریاچه ارومیه در کنار پروژههاي آبرسانی به آن را ارائه نمودهاند.
اما مطالعه و ارزیابی این طرحها مستلزم مدلسازي دقیق اثرات تغییر در هریک از مؤلفههاي بیلان آبی آن بر تراز و حجم آب دریاچه میباشد. درزمینه بررسی نوسانات تراز و حجم آب دریاچهها مطالعات زیادي توسط محققین انجام گرفته است که در ادامه به بررسی تعدادي از آنها پرداخته خواهد شد. Gunn Persson و همکاران [3] در مطالعهاي به بررسی اثرات تغییر اقلیم بر افزایش تراز دریاچه مالارن براي سالهاي 2070 تا 2100 پرداختند. آنها در این مطالعه از مدل ECHAM4، از سري مدلهاي GCM تحت سناریوي A2 استفاده کردند.
نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که در دوره آینده تراز سطح آب دریاچه بهاندازه 50 سانتیمتر افزایش خواهد یافت. همچنین Mistry و [4] Conway در دریاچه ویکتوریا در شرق آفریقا باهدف بررسی اثرات تغییر اقلیم بر افزایش یا کاهش تراز دریاچه ویکتوریا نشان دادند که بین نوسانات تراز دریاچه و بارش روي سطح دریاچه، ارتباط و همبستگی مستقیمی وجود دارد.
Kebede و همکاران [5] در حوضه رودخانه نیل در اتیوپی، با استفاده از معادله بیلان آب به شبیهسازي تراز سطح آب دریاچه تانا در سالهاي 1960 تا 1922 پرداختند. در این مدل با در نظر گرفتن مؤلفههاي بیلان شامل تبخیر، بارندگی، جریان ورودي و خروجی از دریاچه، حساسیت تراز سطح دریاچه را نسبت به تغییرات بارش سالانه موردبررسی قراردادند. نتایج حاصل از مدل نشان داد که با کاهش بارندگی به میزان 40 تا 45 درصد، 7 تا 8 سال طول میکشد که خروجی دریاچه قطعشده و به دریاچهاي بسته تبدیل شود.
همچنین Kumambala و [6] Ervine از همین رویکرد با در نظر گرفتن مؤلفههاي بیلان آب شامل دبی ورودي و خروجی از دریاچه، تبخیر و بارش، یک مدل تعادل آب براي دریاچه مالاوي ارائه کردند و تغییرات تراز سطح دریاچه را نسبتبه سناریوهاي تغییر اقلیم موردبررسیقراردادند. در ایران نیز دلاور [7] در تحقیقی باهدف تحلیل و ارائه مدل نوسانات تراز آب دریاچه ارومیه و آنالیز ریسک مناطق ساحلی با ورودي همزمان تبخیر و بارش بر روي سطح دریاچه بهاضافه دبی ورودي، نوسانات تراز دریاچه را تحت سناریوهاي تغییر اقلیم با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی شبیهسازي کرد.
مهسا فر و همکاران [8] نیز با استفاده از شبکههاي نرو فازي به شبیهسازي تغییرات تراز سطح دریاچه ارومیه ناشی از تغییر اقلیم بر اساسخروجیهاي مدل گردش عمومی جو HadCM3 در طی دوره 2000 تا 2100 پرداختند. وروديهاي ماهانه مدل شبیهسازي، بارش بر سطح دریاچه، دماي حوضه آبریز و دبی ورودي به دریاچه را شامل میشد.مطالعهاي دیگر نیز توسطمساح و مرید [9] باهدف بررسی آثار ناشی از تغییر اقلیم بر روي دما، بارندگی و رواناب در حوضه آبریز زایندهرود اصفهان بر اساس مدل عمومی گردش HadCM3 براي دو دوره 2010 تا 2039 و 2070 تا 2099 میلادي تحت دو سناریوي A2 و B2 با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی انجام گرفت.
در مطالعهاي که توسط یاراحمدي [10] براي بررسی ارتباط نوسانات سطح آب دریاچه ارومیه با تغییرات دما، بارش، سطح ایستابی و دبی ورودي رودخانهها، طی دوره آماري 1981 تا 2010 انجام گرفت، همگنی و تصادفی بودن دادهها به کمک آزمون نا پارامتریک ران تست موردبررسی قرار گرفت و درنهایت براي بررسی روند تغییرات متغیرها و میزان تأثیرگذاري متغیرهاي مستقل بر متغیر وابسته - سطح آب دریاچه ارومیه - ، از روشهاي نا پارامتري من-کندال و پارامتري ضریب همبستگی پیرسون و تحلیل رگرسیون استفاده شد.
بر اساس نتایج حاصل از تحقیق مذکور 30 درصد از تغییرات سطح آب دریاچه با متغیرهاي دما و بارش توجیه میشود. همچنین در این مطالعه با مدلهاي هیدرولوژي نشان دادند که 42 درصد از نوسانات سطح آب دریاچه، ناشی از تغییرات دبی رودخانههاي منطقه و سطح ایستابی آبهاي زیرزمینی است و افزایش دما بیشتر از کاهش بارندگی در افت سطح آب دریاچه ارومیه مؤثر بوده است.
بر اساس آنچه در سوابق مطالعاتی بدان اشاره شد در مطالعات مرتبط با پیکرههاي آبی دریاچهها، بررسی تأثیر مؤلفههاي بیلان - دبی ورودي، تبخیر و بارش - بر نوسانات تراز و حجم سطح آب دریاچه از اهمیت بسزایی برخوردار می-باشد. در این راستا استفاده از مدلهاي بیلانی به جهت سهولت استفاده و انطباق با شرایط واقعی مساله از استقبال بیشتري در شبیهسازي بیلان و تغییرات ذخیره آبی دریاچهها برخوردار است که در این مطالعه نیز مدنظر قرار گرفته شده است.
در این مطالعه ابتدا با تهیه مدل بیلانی دریاچه ارومیه ارتباطبینمؤلفههاي بیلان بر نوسانات دریاچه و میزان تأثیرآنها بر تراز سطح آب دریاچه شبیهسازي میشود و سپس با استفاده از آن به شبیهسازي تغییرات تراز دریاچه ارومیه و زمان رسیدن به تراز اکولوژیک دریاچه تحت سناریوهاي مختلف افزایش جریان ورودي به آن پرداخته خواهد شد.
-2 مواد و روشها
-1-2 منطقه مطالعاتی
دریاچه ارومیه در شمال غرب ایران بیستمین دریاچه جهان ازلحاظوسعت و دومین دریاچه فوق اشباع نمک در دنیا به شمار میآید که حوضه آبریز مربوط به آن حدود 3 درصد از کل مساحت کشور را به خود اختصاص میدهد .[2] میانگین شوري آب دریاچه ارومیه بین 220 تا 300 گرم بر لیتر است که نسبت به شرایط زمانی و مکانی متغیر است. این دریاچه در گسترش نهایی خود در ابعادي حدود 140 کیلومتر طول و 55 کیلومتر عرض و حداکثر 20 متر عمق گزارش شده است .[10] وسعت حوضه آبریز دریاچه 52355 کیلومترمربع است که از این مقدار حدود 5822 کیلومترمربع وسعت خود دریاچه مستقماًی با ارتفاع آب دریاچه رابطه داشته و با افزایش یا کاهش آن تغییر پیدا میکند.
تراز کف دریاچه از سطح آزاد دریاها در حدود 1262 متر میباشد. متوسط درجه حرارت سالیانه آن 11 درجه سانتیگراد و میانگین سالانه بارندگی در این منطقه بین180 تا 500 میلیمتر متغیر است. رودخانههاي عمده حوضه عبارتاند از نازلوچاي، باراندوزچاي، آجیچاي، زولاچاي، زرینهرود، سیمینهرود، رود مهاباد و مجموعهاي دیگر از رودخانههاي بخش غربی دریاچه ارومیه. شکل1 در زیر رودهاي اصلی ورودي به دریاچه را نشان میدهد.
