بخشی از مقاله
چکیده
در این مطالعه اثر تغییر اقلیم بر سیستمهاي برداشت آب حوزه آبریز گرگانرود مورد بررسی قرار گرفته است. دادههاي روزانه بارش، دماي حداقل، حداکثر و ساعت آفتابی در دوره زمانی 1981-2011 میلادي، در 9 ایستگاه تبخیرسنجی منتخب در حوزه آبریز گرگانرود در استان گلستان مورد استفاده قرار گرفت. دادههاي روزانه متغیرهاي مذکور مجدداً در دوره آماري 1981 - 2011توسط مدل مولد اقلیم Lars-WG تولید گردید.
با مقایسه دادههاي حاصل از مدل و مشاهداتی طی دوره آماري مشابه و اعمال آزمونهاي آماري، دادههاي روزانه متغیرها براي دوره زمانی2011- 2030 تحت سه سناریوي اقلیمی پیشبینی گردید. نتایج، کاهش بارندگی در فصل خشک سال - امرداد تا آبان - در ایستگاههاي واقع در شرق حوزه و در ماههاي شهریور تا آبان در ایستگاههاي واقع در غرب حوزه را نشان داد. سپس وضعیت تامین آب در نقاط تقاضاي سطح حوزه در سه سناریوي مدیریتی با استفاده از مدل WEAP بررسی گردید. سناریوي نخست وضعیت پایه حوزه آبریز با آبدهی دوره زمانی 1981-2011و وجود سه سد درمجموعه، میباشد.
نتایج نشان داد که در این سناریو، 60 درصد تقاضاي سالانه از رودخانه تأمین میشود. در سناریوي دوم با توجه به وقوع تغییرات اقلیمی و کاهش آبدهی رودخانهها در بازه آماري 2011-2030، تأمین نیاز حوضه به 42 درصد کل تقاضاي سال میرسد. در سناریوي سوم پس از بهره برداري از سدهاي در حال ساخت، با ذخیرهسازي آب مازاد در ماههاي پرآب، درصد تامین آب افزایش مییابد بطوریکه 47 درصد تخصیص مجاز سالانه کل حوضه تامین خواهد شد.
-1 مقدمه
دخالت انسان از طریق تغییر در کاربري اراضی و افزایش مصرف سوختهاي فسیلی، در طبیعت و محیط زیست اطراف روزبهروز بیشتر شده است. بطوریکه یکی از چالشهاي حیاتی پیشروي بشر در عصر حاضر پدیده تغییر اقلیم و گرمایش جهانی و پیامدهاي ناشی از آن میباشد. بررسی درازمدت اقلیم هر منطقه و شناسایی پارامترهاي موثر در تشدید تغییرات و دگرگونیهاي اقلیمی کمک شایانی به تعدیل و کاهش خسارات ناشی از آن مینماید.
از مهمترین اثرات وقوع تغییرات اقلیمی اثر آن بر چرخه هیدرولوژي و سیستمهاي منابع آب از طریق تاثیر بر کمیت و کیفیت آب و میزان عرضه و تقاضا است. تغییر اقلیم کاهش منابع آب رودخانهاي، وقوع دورههاي خشکی پیدرپی و افزایش پیک سیلاب را نیز در پی داشته است. این موضوع طراحی دقیقتر زیربناهاي مربوط به آب و فاضلاب و طراحی عملکرد سیستمهاي آبی و مدیریت بهینه تقاضا را میطلبد.
امروزه اکثر مطالعات منابع آبی با بهرهگیري از میانگین دراز مدت آماري به بررسی میزان آب در دسترس و میزان برداشت مجاز از منابع آب موجود میپردازد. در صورتیکه با وقوع تغییرات اقلیمی در عصر حاضر میزان عرضه و تقاضاي آب دچار تحول چشمگیري شده بطوریکه با وقوع دورههاي خشکی پیدرپی و کاهش میانگین بارش سالانه، از میزان آب در دسترس و بالطبع مقدار برداشت مجاز از رودخانهها کاسته شده است.
بنابراین باید با سیاستهاي مصرف بهینه خطرات ناشی از تغییرات اقلیمی و کاهش منابع آب را تعدیل کرد. باقري و فرهمند - 1391 - براي تعیین نیاز آبی تالاب مهارلو، وضعیت منابع و مصارف تالاب را در شرایط فعلی و در افق 1420 به عنوان افق توسعه با استفاده از مدل WEAP مدلسازي نمودند. با توجه به نتایج مدل، مشخص گردید که متوسط سالانه نیاز زیست محیطی تالاب از50/2 میلیون متر مکعب در سال 90 به 58/3 میلیون متر مکعب در افق 30ساله تبدیل میشود که تامین این حجم نیاز غیرمصرفی باید در دستور کار قرار گیرد .[1]
باقري هارونی و مرید - 1390 - از آمار آبدهی رودخانه تالوار از سرشاخههاي رودخانه قزل اوزن در استان کرمانشاه براي مقایسه و ارزیابی عملکرد مدلهاي WEAP وMIKE BASIN در تخصیص سیستمهاي منابع آب استفاده کردند. نتایج حاکی از آن است که در زمینه شبیهسازي MIKE BASIN، با توجه به در دسترس گذاشتن آب بیشتر براي گرههاي بالاتر تا حدي با آنچه در واقعیت اتفاق میافتد انطباق بیشتري دارد. اما در زمینه بهینهسازي و توزیع کمبودهاي گرههاي پایین دست به دیگر گرهها، نتایج مدل WEAP، نشان از برتري آن در این خصوص دارد.[2]
کریمی و موسوي - 1390 - نیز عملکرد دو مدلWEAP و MODSIM را براي شبیه سازي منابع و مصارف حوزه آبریز اترك بررسی کردند. آنها مدلسازي تخصیص، الگوریتم حل و چگونگی احتساب اولویتهاي عرضه و تقاضا را در دو مدل مطالعه کردند. نتایج حاکی از آن است در صورتی که اولویت عرضه آب در همه گرهها و نقاط تقاضا یکسان باشد و بحث ترجیح در عرضه مطرح نباشد، هر دو مدل دقیقا یکسان عمل میکنند .[3]
راثی نظامی و همکاران - 1390 - تخصیص منابع آب حوضه آبریز مهارلو بختگان را با رویکرد تامین نیاز زیست محیطی با استفاده از شبیهساز MODSIM مدل کردند. آنها ابتدا براي بدست آوردن تقریب اولیهاي از نیاز زیست محیطی رودخانهها و تالابهاي حوضه، از روش هیدرولوژیک مونتانا استفاده کردند. سپس با استفاده از مدل شبیهساز MODSIM وضعیت حال حاضر منابع و مصارف مختلف حوضه آبریز مهارلو محاسبه شد. با مراجعه به نتایج و در شرایط موجود و افق 30 ساله مشاهده شد علیرغم توسعه حوضه و استحصال بیشتر آب، تغییري در تامین نیاز زیست محیطی به چشم نمیخورد .[4]
موسوي و همکاران - 1390 - تغییر در الگوي تقاضاي آب را با گرایش بیشتر تخصیص آب به نیاز شرب و صنعت در شهرستان بانه در شمال غربی کردستان بررسی کردند. ابتدا ارزش آب در بخش کشاورزي و شرب در مناطق مورد مطالعه و در وضعیت موجود محاسبه شد. نتایج نشان داد که در سالهاي آینده پس از احداث سدهاي مخزنی مطالعه شده در منطقه، درآمد کشاورزي و دامداري نسبت به وضع قبل افزایش مییابد. بنابراین در این حالت نیز هزینه تمام شده آب با نرخ بهرهاي یکسان قابل محاسبه است .[5]
یزدان پناه و همکاران - 1387 - با کمک مدلWEAP به برنامهریزي و مدیریت عرضه و تقاضا آب زیرزمینی در حوزه آبریز ازغند خراسان رضوي پرداختند. در این مدلسازي سناریوهاي مختلفی تا سال1400 اعمال شد. این مطالعه نشان داد با تغییر الگوي کشت یا کاهش سطح زیر کشت اراضی کشاورزي میتوان به شرایط تعادل آب زیرزمینی دست یافت .[6] سانچز تورس و همکاران - 2011 - اثر تغییر اقلیم را بر تغییر و تحولات میزان آب آبیاري در دسترس در حوزه رودخانه گایالجو در مکزیک مورد ارزیابی قرار دادند. رابطه دما و بارش و یا شاخص Lang بر میزان آسیبپذیري آب در دسترس هر منطقه مورد تحلیل قرار گرفت.
در این تحقیق از مدلهايMAGICC/ScenGen1،MPIECH5 ، GFDL2 و UKHADCM3 تحت دو سناریوA2 وB1 استفاده شد. نتایج نشان داد که سناریوهاي تغییر اقلیم منفیترین اثر را بر در دسترس بودن آب کشاورزي خواهند داشت و تحلیل دادهها نشان داد که باید تخصیص آب، روشهاي آبیاري و زیرساختهاي هیدرولیکی در حوزه رودخانه مورد بازنگري قرار گیرد تا از مقدار آب در دسترس تمامی مصرفکنندگان بخش شهري، صنعتی و کشاورزي در آینده اطمینان حاصل گردد .[7] سوجون و همکاران - 2010 - اثر تغییر اقلیم را بر سیستم منابع آب رودخانه هان در کره جنوبی با استفاده از سناریو A2 مورد ارزیابی قرار دادند.
آنها در ابتدا با استفاده از مدل RegCM32 به تولید باران روزانه براي 90 سال تحت سناریو A2 پرداختند. سپس با استفاده از بارشهاي روزانه تولید شده، دبی روزانه با استفاده از مدل SLURP شبیه سازي شد و در نهایت مقدار آب ماهانه قابل بهره برداري با استفاده از مدل K-WEAP مورد آنالیز قرار گرفت. از آنجا که عدم قطعیت قابل توجهی در پیش بینی میزان مصرف آب در آینده وجود داشت بر اساس مقدار آب مصرفی مورد انتظار در آینده سه سناریو کم، متوسط و زیاد براي آن در نظر گرفته شد.
از 90 سال شبیه سازي بارش روزانه بعنوان معرف و نماینده یک سري 50 ساله انتخاب و بعنوان ورودي به مدل شبیه ساز SLURP داده شد و در نهایتK-WEAP میزان آب ماهانه قابل بهره برداري را در قالب 3 سناریو 50 ساله مورد تحلیل قرار داد .[8] ویلبی و همکاران - 2006 - مدلسازي جامع اثر تغییر اقلیم بر منابع آب و کیفیت آن را براي رودخانه Kennet انگلستان ارائه نمودند.
در این تحقیق ارتباط مدلهاي اقلیم منطقهاي، منابع آب و کیفیت آب چهارچوب کلی این مدل-سازي را تشکیل میدهد. جهت بررسی کارایی این مدلسازي عدم قطعیتهاي آن مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که عدم قطعیت وسیع در سناریو تغییر اقلیم و منابع آب به علت انتخاب GCM میباشد و این عدم قطعیت در فصل تابستان بسیار بیشتر است .[9] یتس و همکاران - 2005 - براي بررسی میزان مصرف آب از مدل WEAP99 استفاده کردند.
با توجه به تغییرات میانگین ماهانهي دما، تشعشع خورشیدي و بارندگی مطالعه بر روي تغییرات آبوهواي آینده توسط مدل فراهم شد و مدل وضعیت رایج را براي یک دورهي زمانی تولیدات کشاورزي و جمعیت به دست آورد. این مدل نتایج را براي دهههاي 2010 و 2020 تا 2050 بررسی کرد .[10] در پژوهش حاضر اثر تغییر اقلیم بر سیستمهاي برداشت آب ازحوزه آبریز گرگانرود مورد بررسی قرار میگیرد تا وضعیت تغییرات اقلیمی در این حوزه و اثر آن بر کمیت منابع آب در دسترس بررسی شود.
-2 روش تحقیق و آزمایش
حوزه آبریز گرگانرود از شریانهاي اصلی شمال کشور و استان گلستان است که در شرق از کوههاي واقع در استان خراسان شمالی آغاز شده و در غرب در مجاورت حوزه آبریز رودخانه قره سو به دریاي خزر ختم میشود.
