بخشی از مقاله
چکیده
با شناخت ویژگی های کیفی آب می توان برای بهره برداری هر چه بهتر از منابع آب یک منطقه برنامه ریزی کرد. از آنجایی که اندازه گیری شاخص های کیفیت آب دارای هزینه زیادی می باشد می توان از مدل های شبیه سازی کیفیت آب استفاده کرد از جمله این مدل ها، مدل نیمه توزیعی SWAT است. در این مطالعه کیفیت آب حوزه آبخیز سد کرج - امیرکبیر - با استفاده از مدل SWAT مورد بررسی قرار گرفت.
پارامترهای مدل با استفاده از الگوریتم SUFI-2 در برنامه SWAT-CUP حساسیتسنجی، واسنجی و اعتبارسنجی شدند. معیارهای ارزیابی، ضریب نش- ساتکلیف و ضریب تبیین در دوره واسنجی به ترتیب 0/40 و0/40 و در دوره اعتبارسنجی 0/39 و 0/53 به دست آمد . نتایج نشان دهنده رضایت بخش بودن عملکرد مدل SWAT در شبیه سازی کیفیت آب حوزه آبخیز سد کرج - امیر کبیر - می باشد. به طور کلی نتایج نشان داد که می توان از مدل SWAT برای شبیه سازی کیفیت آب در آینده و برنامه ریزی های مدیریتی حوزه آبخیز استفاده نمود.
مقدمه
کشور ایران در ناحیه خشک و نیمه خشک قرار گرفته است که میزان بارندگی و حجم آب های شیرین در این ناحیه به اندازه کافی نیست. رشد بی رویه جمعیت، گسترش صنایع و نیاز به آب برای تامین غذا موجب رشد تصاعدی آلودگی آب و محدودتر شدن منابع آبی شده است. پایش تغییرات مکانی و زمانی کیفیت منابع آب از مهترین اولویتهای حفاظت محی زیست و از عاملهای مهم در دستیابی به توسعهی پایدار در بیشتر جوامع است - آذرمدل، . - 1389 برای شبیه سازی کیفیت آب می توان از مدل نیمهتوزیعی SWAT است که برای سرویس تحقیقات کشاورزی ایالات متحده به منظور بررسی اثر اقدامات مدیریتی تهیه شده است - نیچ و همکاران، - 2005 استفاده کرد.
SWAT مخفف عبارت Soil and Water Assessment Tool و مدلی در مقیاس حوزه آبخیز میباشد که توس دکتر جف آرنولد1 و همکاران در سال 1995 ارائه شده است. اخوان و همکاران - 2010 - از مدل SWAT برای بررسی آبشویی نیترات در حوزه آبخیز همدان-بهار استفاده کردند. هدف از این مطالعه بررسی تنوع زمانی و مکانی آبشویی نیترات در حوضه همدان-بهار بود. مدل ارائه شده ونتایج آن پتانسیل ارائه یک پایگاه قوی برای در نظر گرفتن سناریوهای مختلف برای کاهش آبشویی نیترات و پیشنهاد یک BMP - بهترین عمل مدیریت - در حوزه آبخیز همدان-بهار دارد.
جمشیدی و همکاران - 2010 - آلودگی منابع نیترات نقطهای و غیرنقطهای در حوضه رودخانه جاجرود را با مدل SWAT مدلسازی کردند. مطالعه حاضر به نتایج به دست آمده از شبیهسازی منبع نقطهای مختلف و اثرات منبع غیرنقطهای در سرنوشت و انتقال نیترات در حوضه جاجرود با استفاده از مدل SWAT میپردازد. نتایج شبیهسازی نشان میدهد که فاضلاب نشتی و سیستمهای سپتیک معیوب از منابع اصلی آلودگی نیترات در سیستم رودخانه جاجرود میباشد.
شفرد1 و همکاران - 1999 - از مقایسه مدل SWAT با 14 مدل دیگر در رابطه با شبیهسازی تلفات فسفر نتیجه میگیرند که این مدل - در حوضههای کشور انگلستان - بهترین مدل برای شبیهسازی تلفات فسفر میباشد. آنها بزرگ مقیاس بودن، گسترده بودن و استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی - GIS - را از مزایای این مدل میدانند. عباسپور و همکاران - 2007 - از مدل SWAT برای شبیهسازی کیفیت آب، رسوب و چرخه غذایی در حوزه آبخیز آلپ استفاده کردند. نتایج نشان داد که مدل برای شبیهسازی چرخه کلی فسفر و نیترات و رسوب واقعا خوب است و در صورت قابلیت دسترسی و کیفیت خوب دادهها استفاده از مدل SWAT برای شبیهسازی جریان و رسوب عملی و یک پیشرفت برای مطالعه مدیریت حوزه آبخیز است.
پایسیناراس2 و همکاران - 2010 - کیفیت آب را در حوضه متوس با استفاده از مدل ارزیابی خاک و آب - SWAT - مدلسازی کردند. مطالعه نشان داد که مدل SWAT اگر به درستی اعتبارسنجی شده باشد میتواند به طور موثر در امتحان کردن حالات مختلف مدیریت در حوضه مدیترانه استفاده شود. نرمافزار SWAT با پشتیبانی تکنولوژی GIS یک ابزار بسیار انعطافپذیر و قابل اعتماد برای تصمیمگیری آب است.
عباسپور و همکاران - 2015 - با استفاده از مدل SWAT کیفیت آب و هیدرولوژی درمقیاس بزرگ برای اروپا مدلسازی کردند. در این تحقیق ابتدا قسمتهای مختلف منابع آب شبیهسازی و عملکرد محصول و کیفیت آب در هر واحد پاسخ هیدرولوژیک - HRU - در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که مدل SWAT یک مدل جامع است و میتواند در هر منطقه بزرگ مقیاس در سراسر جهان استفاده شود. با توجه به نتایج مطلوب شبیهسازیهای مطالعات پیشین و توانایی بالای مدل SWAT در شبیهسازی کیفیت آب، پژوهش حاضر به دنبال شبیهسازی کیفیت آب حوزه آبخیز سدکرج - امیر کبیر - با استفاده از مدل SWAT2009 میباشد.
مواد و روش ها
منطقه مورد پژوهش
حوزه آبخیز سد کرج - امیر کبیر - با وسعتی حدود72100 هکتار در فاصله تقریبی 60-20 کیلومتری شمال و شمال غرب تهران بین طول جغرافیایی"51 30 تا 51 35" و عرض جغرافیایی"53 35 تا 11" 36 واقع شده است - شکل . - 1 مهمترین جریانات سطحی حوضه، رودخانههای کرج، شهرستانک، ولایت رود، وارنگ رود، آزادبار، سیرا میباشد.
حوضه سد کرج - امیر کبیر - تامین کننده قسمت مهمی از احتیاجات آب و برق مصرفی شهر تهران و همچنین منبع آب مصرفی جهت آبیاری 21000 هکتار اراضی کشاورزی در دشت کرج میباشد از این رو یکی از مهمترین آبخیزهای کشور محسوب میشود. میانگین میزان بارندگی در حوزه آبخیز سد کرج از 595 میلیمتر در زیرحوضه شهرستانک تا 376 میلیمتر در محل سد متغیر میباشد. درجه حرارت منطقه بر حسب تغییر ارتفاعات متفاوت است. ارقام درجه حرارت در بهمنماه حداکثر +7 و حداقل 18 درجه و در تیرماه حداکثر +22 و حداقل +12 درجه سانتیگراد است.
روش پژوهش
برای شروع کار ابتدا نقشه ها و داده های مورد نیاز تهیه و به فرمت لازم در مدل SWAT تبدیل شدند. محدوده آبخیز و زیرحوزه ها و خصوصیات فیزیکی آبخیز توس مدل محاسبه شد. در این مرحله، 21 زیرحوضه در محدوده حوزه سد کرج تشکیل شد. بخش هیدرولوژی و بخش فرسایش و رسوب توس مدل شبیه سازی شد سپس نتایج به دست آمده توس برنامه SUFI-2 در نرم افزار SWAT-CUP کالیبره شدند. پس از اعتبارسنجی و واسنجی بخش هیدرولوژی و فرسایش و رسوب، به بررسی بخش کیفیت آب پرداخته شد. برای بررسی کیفیت آب اقدام به شبیه سازی و ارزیابی نیترات گردید.
