عنوان

ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر جریان رودخانه و عملکرد مخزن (مطالعه موردی :مخزن سد علویان)

‭۱۰۷۳۱پ‬

per

ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر جریان رودخانه و عملکرد مخزن (مطالعه موردی :مخزن سد علویان)

/سید حسن حسینی

: دانشکده کشاورزی

‮‭۱۴۸‬ص‬

چاپی

کارشناسی ارشد

رشته مهندسی آب گرایش منابع آب

‮‭۱۳۹۱/۱۱/۲۵‬

تبریز

امروزه تأثیر پدیده گرمایش جهانی و تغییر اقلیم در اثر افزایش گازهای گلخانه‌ای در اتمسفر بر بسیاری از سیستم های طبیعی و مصنوعات بشری به اثبات رسیده است .تمامی مدل‌های گردش عمومی اتمسفر ‮‭(GCM)‬ آینده گرم‌تری را برای کره زمین پیش‌بینی می‌کنند .وقوع چنین شرایطی می‌صتواند فرآیندهای هیدرولوژیکی نظیر تبخیر، ذوب برف و تشکیل رواناب را تحت تاثیر قرار داده و از این طریق در چرخه هیدرولوژی و نحوه‌صی دسترسی به آب در سطح یک حوضه آبریز تغییراتی را ایجاد نماید .مخازن سدها به عنوان یکی از اصلی‌ترین منابع تأمین کننده آب در حوضه‌های آبریز نیمه خشک محسوب می‌گردند .تغییر در رژیم جریان ورودی و میزان تبخیر از سطح دریاچه مخزن در کنار افزایش تقاضای آب، عملکرد مخزن را دچار چالش خواهد نمود .هدف اصلی این تحقیق بررسی اثرات تغییر اقلیم آینده بر میزان پاسخ هیدرولوژیکی حوضه و عملکرد مخزن پایین‌دست آن در حوضه رودخانه صوفی چای برای دو دوره ‮‭۲۰‬ ساله حول سال‌های ‮‭۲۰۲۰‬ و ‮‭۲۰۵۵‬ میلادی می‌باشد .پیش‌بینی متغیرهای اقلیمی آینده با استفاده از مدل اقلیمی رایج ‮‭HadCM۳‬ و تحت دو سناریو ‮‭A۲‬ و ‮‭B۱‬ از دو خانواده مختلف از مجموعه سناریوهای انتشار گازهای گلخانه‌های موجود انجام شد .به منظور قابلیت کاربرد خروجی‌های مدل ‮‭GCM‬ در حوضه مورد مطالعه، از مدل ریزمقیاس‌نمایی‮‭WG - LARS‬کمک گرفته شد .نتایج حاصل از ریزمقیاس به عنوان ورودی به مدل هیدرولوژیکی مناسب از میان دو مدل مفهومی ‮‭IHACRES‬ و هوشمند مبتنی بر برنامه‌ریزی ژنتیک وارد گشته و دبی رودخانه و میزان جریان ورودی به مخزن از آن‌ها به عنوان خروجی تولید شد .به منظور بررسی عدم قطعیت استفاده ساده از یک مدل اقلیمی در نتایج حاصله برای پارامترهای اقلیمی دما و بارش و همچنین پاسخ هیدرولوژیکی حوضه با مقایسه آماری خروجی‌های دما و بارش ‮‭۱۰‬ مدل اقلیمی مختلف با داده‌های مشاهداتی در یک دوره مشترک‮‭۱۹۷۱) - (۲۰۰۰‬پیش‌بینی‌های اقلیمی بوسیله بهترین مدل‌های اقلیمی منتخب نیز بعمل آمد و با نتایج نظیر ‮‭HadCM۳‬ مقایسه گردید .نهایتأ با استفاده از ابزار پویایی سیستم ‮‭(SD)‬ عملکرد مخزن تحت سیاست بهره‌برداری استاندارد از مخزن شبیه‌سازی شده و با استفاده از معیار قابلیت اطمینان به تجزیه و تحلیل نتایج پرداخته شد .به‌طور کلی دماهای حداقل و حداکثر پیش‌بینی شده نشان‌دهنده افزایش روند گرمایش برای دو دوره آتی نسبت به دوره پایه بود .مدل ‮‭HadCM۳‬ متوسط دما در دوره‌های ‮‭s۲۰۲۰‬ و ‮‭s۲۰۵۵‬ را به ترتیب ‮‭۲۵/۰‬ و ‮‭۳۵/۰‬ درجه سلسیوس تحت سناریو ‮‭A۲‬ و ‮‭۱۱/۰‬ و ‮‭۳/۰‬ درجه سلسیوس تحت سناریو ‮‭B۱‬ بیش‌تر از مدل اقلیمی منتخب اقلیمی‮‭CM۴ - IPSL‬پیش‌بینی کرده است .مقادیر بارش پیش‌بینی شده نیز نشانگر افت بارش متوسط سالانه در هر دو دوره آتی و تحت هر دو سناریو انتشار ‮‭A۲‬ و ‮‭B۱‬ می‌باشد .مقادیر معیار دقت برای بهترین مدل شبیه‌سازی جریان ماهانه صوفی‌چای ‮‭۸۸۷/۰= R۲‬ برای دوره واسنجی و ‮‭۸۳۰/۰= R۲‬ برای دوره صحت‌سنجی، همچنین این مقادیر برای زیرحوضه اسفستانج چای به ترتیب ‮‭۹۱۶/۰‬ و ‮‭۷۹۹/۰‬ بدست آمد .روند تغییر جریان تولید شده ورودی به مخزن برای دوره‌های آتی و تحت سناریوهای انتشار مطابق و همسو با نتایج به دست آمده برای بارش می‌باشد .به طور کلی مشاهده شد که معیار قابلیت اطمینان تامین نیازهای مختلف مخزن سد علویان تحت سناریو عدم وقوع تغییر اقلیم و تغییر اولویت نیازها به ترتیب شرب، محیط زیست، صنعت و کشاورزی بالاتر از حدود قابل قبول بوده است .فرض عدم افزایش تقاضاهای مختلف مخزن سد علویان در دوره‌های آتی وقوع تغییر اقلیم تحت سناریوهای انتشار ‮‭B۱‬ و ‮‭A۲‬ در دوره ‮‭s۲۰۲۰‬ باعث پایین آمدن قابلیت اطمینان متوسط نیازهای مختلف به جز نیاز شرب شده است .با اضافه نمودن افزایش نیاز شرب به میزان پیش‌بینی شده در افق طرح و همچنین رساندن کیفیت نیاز زیست محیطی به حد قابل قبول مانتانا مقادیر میانه تغییرات نیز علاوه بر کاهش میانگین در برخی از ماه‌ها پایین‌تر از حدود قابل قبول قابلیت اطمینان نیازهای مختلف قرار می‌گیرند .در میان ماه‌های مختلف ماه‌های مهر، مرداد و شهریور وخیم‌ترین شرایط برای تأمین نیاز شرب تحت هر دو سناریو انتشار ‮‭A۲‬ و ‮‭B۱‬ را تجربه می‌کنند .قابلیت اطمینان تامین نیازهای زیست محیطی و صنعت علاوه بر ماه‌های فوق در ماه تیر نیز شدیدترین کاهش‌ها را نشان می‌دهند .همچنین در همه ماه‌های دو فصل تابستان و پاییز نیاز کشاورزی کاهش زیادی را نشان می‌دهد .با این حال عدم قطعیت میان نتایج دو سناریو انتشار نیز بسیار گستره می‌باشد .در مجموع می‌توان گفت حتی تحت سناریو انتشار ‮‭B۱‬ که کاهش جریان کمتری را برای دوره ‮‭s۲۰۵۵‬ پیش‌بینی می‌کند مخزن سد علویان توانایی لازم برای تأمین نیاز پر اهمیت شرب را براساس مبانی طراحی مخزن در برخی ماه‌ها نخواهد داشت .در مجموع نتایج نشان داد اختلاف میان مدل‌های اقلیمی تحت سناریو انتشار ‮‭B۱‬ برای هر دو دوره آتی نزدیک‮‭۲۰۱۱ - ۲۰۳۰‬و دور‮‭۲۰۴۶ - ۲۰۶۵‬و تحت سناریو ‮‭A۲‬ در دوره نزدیک تا حد قابل قبولی به خصوص در فصول گرم سال به هم نزدیک بوده اما تحت سناریو ‮‭A۲‬ و دوره دور اختلاف‌ها بسیار قابل توجه‌اند .همچنین عدم قطعیت انتخاب سناریوهای انتشار مختلف برای دوره نزدیک‮‭۲۰۱۱ - ۲۰۳۰‬کم و برای اواسط قرن بیشتر می‌باشد

Today, it has been demonstrated that global warming and climate change have effect on many natural systems and human creatures due to increasing greenhouse gases in the atmosphere. All of the General Circulation Models (GCM) predict a wormer future for our planet. This can affects the hydrological processes such as evaporation, snowmelt and runoff formation, and thereby makes some changes on hydrological cycle and water availability of a catchment. Reservoirs are considered as one of the main water recourses of semi-arid catchments. Changes in inflow rate and water evaporation from the surface of reservoir's lake as well as increase in water demand, will challenged the reservoir function. The main objective of current research was to study the future climate change impacts on the hydrological response rate of catchment and its downstream reservoir function in Sufichay river catchment for two 20-year periods around years, 2020 and 2055. Future climate predictions were done under two emission scenarios A2 and B1, using the conventional climate model, HadCM3. The downscale exponential LARS-WG model was used to determine the applicability of GCM model outputs. The results of downscale as input were entered to more appropriate hydrological model from two IHACRES and Genetic Programming based models, then the river discharge and reservoir inflow as output was produced. Climate predictions by the best selected models with the corresponding results of HadCM3 were done to assess the uncertainty of results in the simple use of a climate model for climatic parameters and hydrological response of catchment by the statistical comparison of 10 different climate model outputs with observed data over a common period (1971-2000). Ultimately, by the means of system dynamics (SD) tool, reservoir performance under standard reservoir operating policies was simulated and the results were analyzed by the use of confidence criteria. Coefficient of determinations for the best simulated model of Sufychay monthly flow during the calibration and accuracy survey were 0.887 and 0.830 respectively and for Esfestanjchay were 0.916 and 0.799. In general, it was observed that the reliability of supplying different needs of Alavian Dam under lack of climate change scenario and the selection of the priority of demands of the domestic, environment, industry and agriculture, respectively, was higher than acceptable ranges. Given the non increasing demands of the reservoir in future periods, the occurrence of climate change under scenarios B1 and A2 in 2020 decrease the reliability of different demands averages except the demand for domestic. With increasing in domestic demand to the predicted rate of the project and convey the quality of environmental demand to the acceptable level of Montana, in some months, in addition to the mean, the median of changes also decreased. The summer and fall showed a great decrease in reliability for agricultural demand. However, uncertainty between the results of the two publishing scenarios was very wide. In general, it can be stated that, in some months, even under B1 scenario which predicts lower flow reduction for the 2055, Alavian Dam will not have enough ability to supply the important drinking needs, based on the design

حسینی، سید حسن

قربانی، محمد علی، استاد راهنما

دربندی، صابره، استاد راهنما

مساح بوانی، علیرضا، استاد مشاور

اسدی، اسماعیل، استاد مشاور

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی