محمدحسین عالی نژاد

تامین منابع آب توسط برف در حوضه های کوهستانی بعلت خاصیت تاخیر در ایجاد رواناب، ضروری است. بنابراین شبیه سازی رواناب ناشی از ذوب برف و تغییرات فصلی پوشش آن در مدیریت منابع آب بسیار اهمیت دارد. در این مطالعه، به منظور برآورد رواناب حاصل از ذوب برف در حوضه گاماسیاب، نخست سطح پوشش برف برای سال های آبی 95 الی 97 با استفاده از تصاویر روزانه ماهواره ترا - مودیس با تفکیک مکانی 1 کیلومتر از طریق سامانه گوگل ارث انجین استخراج شد. سپس در محیط نرم افزار GIS ، مشخصات فیزیوگرافی حوضه به دست آمد. در مرحله بعد، با واردکردن داده های پوشش برف، متغیرهای هواشناختی و شاخص های لازم به مدل SRM ، رواناب ناشی از ذوب برف شبیه سازی شد. در این شبیه سازی سال 95-96 برای واسنجی و سال 96-97 جهت اعتبارسنجی مدل در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که، سهم جریان رودخانه از ذوب برف در ماه های اسفند و فروردین ماه چشمگیر است، ولی با افزایش درجه حرارت هوا در اردیبهشت ماه، سهم باران در جریان پررنگ تر می شود. همچنین نتایج شبیه سازی بیانگر دقت بالای این مدل می باشد، به طوری که ضریب تعیین ( R 2 ) برای سال های آبی 95-96 الی 96-97 به ترتیب معادل 93/0 و 9/0 و درصد خطای حجمی آن نیز به ترتیب ( D V ) 3/0 و 33/3 به دست آمد.

تامین بخش عمده ای از آب مناطق کوهستانی از طریق رواناب ذوب برف صورت می گیرد. بنابراین ارزیابی دقیق آب ناشی از ذوب برف و همچنین اثرات تغییرات آب و هوایی بر روی آن، در مدیریت منابع آب امری ضروری است. در این پژوهش، رواناب ذوب برف در حوضه گاماسیاب تحت شرایط تغییر اقلیم، بررسی شد. برای این منظور، رواناب ناشی از ذوب برف با بدست آوردن سطح پوشش برف در دو سال آبی 97-95 از تصاویر روزانه ماهواره ترا- مودیس در سامانه گوگل ارث انجین و وارد کردن داده ها و پارامترهای لازم به مدلSRM ، شبیه سازی شد. در مرحله بعد با توجه به نزدیکی و طول دوره آماری مناسب از داده های ایستگاه همدید کرمانشاه در مدل ها و سناریوهای گردش عمومی جو از سری CMIP5 تحت دو سناریوی RCP4.5 و RCP8.5 استفاده شد. ریزمقیاس نمایی این مدل ها توسط مدل آماری LARS-WG انجام شد. با بررسی عدم قطعیت مدل ها و سناریوها، برای تولید پارامتر دما از مدل HADGEM-2 تحت سناریوی PRC4.5 و برای تولید پارامتر بارش از همان مدل تحت سناریوی PRC 8.5 استفاده شد. در مرحله نهایی برای برآورد میزان تغییر رواناب ناشی از ذوب برف در دوره آتی میزان تغییرات داده های دما و بارش ماهانه نسبت به دوره پایه، به مدل SRM وارد شد. نتایج نشان داد که رواناب ناشی از ذوب برف علی الخصوص در فصل بهار کاهش می یابد. همچنین با وجود کاهش بارش دبی اوج اردیبهشت ماه با همان شدت تکرار می شود که علت آن می تواند ذوب ذوب هنگام برف بر اثر افزایش دما باشد.

دو پارامتر مهمی که در اقلیم هر منطقه بلاواسطه تاثیرگذار می باشند، دما و بارش می باشند که تغییرات آن ها در زمینه های مختلف از جمله کشاورزی، انرژی، گردشگری و ... تاثیرگذار است. هدف این مطالعه بررسی تغییرات دما و بارش در سه ایستگاه منتخب و شاخص حوضه آبریز سیمره می باشد. برای این منظور از مدل ها و سناریوهای گردش عمومی جو از سری مدل های CMIP5 تحت دو سناریوی RCP45 و RCP85 که با مدل آماری LARS-WG ریزمقیاس شدند، استفاده شد. سپس برای بررسی عدم قطعیت مدل ها و سناریوها، از طریق مقایسه خروجی مدل ها در دوره آتی (2040-2021)، با دوره پایه (2010-1980)، به صورت ماهیانه توسط شاخص های آماری ضریب تعیین (R2) و خطای جذر میانگین مربعات (RMSE)، بهترین مدل و سناریو برای تولید داده های دما و بارش دوره آتی انتخاب شد. در نتیجه برای تولید پارامتر دمای حداقل و حداکثر از مدل HADGEM-2 تحت سناریوی PRC4.5 و برای تولید پارامتر بارش از همان مدل تحت سناریوی PRC 8.5 استفاده شد. نتایج این مطالعه نشان داد که بارش دوره آتی به طور متوسط در سطح حوضه حدود 5/4 % کاهش خواهد یافت در حالی که دمای حداقل 5/1 درجه سانتیگراد و دمای حداکثر 17/2 درجه سانتیگراد افزایش خواهد یافت که بیشترین افزایش مربوط به ما ه های گرم سال می باشد. نکته قابل توجه بر هم خوردن توزیع زمانی بارش و افزایش دما است که احتمالاً بیشتر از کاهش بارش تبعات منفی خواهد داشت.

تامین منابع آب توسط برف در حوضه های کوهستانی بعلت خاصیت تاخیر در ایجاد رواناب، ضروری است. بنابراین شبیه سازی رواناب ناشی از ذوب برف و تغییرات فصلی پوشش آن در مدیریت منابع آب بسیار اهمیت دارد. در این مطالعه، به منظور برآورد رواناب حاصل از ذوب برف در حوضه قره سو از زیرحوضه های سیمره، نخست سطح پوشش برف برای سال های آبی 95 الی 97 با استفاده از تصاویر روزانه ماهواره ترا- مودیس با تفکیک مکانی 1 کیلومتر از طریق سامانه گوگل ارث انجین استخراج شد. سپس در محیط نرم افزارGIS ، مشخصات فیزیوگرافی حوضه به دست آمد. در مرحله بعد، با واردکردن داده های پوشش برف، متغیرهای هواشناختی و شاخص های لازم به مدلSRM ، رواناب ناشی از ذوب برف شبیه سازی شد. در این شبیه سازی سال 95-96 برای واسنجی و سال 96-97 جهت اعتبارسنجی مدل در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که، سهم جریان رودخانه از ذوب برف در ماه های اسفند و فروردین ماه چشمگیر است، ولی با افزایش درجه حرارت هوا در اردیبهشت ماه، سهم باران در جریان پررنگ تر می شود. همچنین نتایج شبیه سازی بیانگر دقت بالای این مدل می باشد، به طوری که ضریب تعیین (R2) برای سال های آبی 95-96 الی 96-97 به ترتیب معادل 93/0 و 9/0 و درصد خطای حجمی آن نیز به ترتیب (DV) 3/0 و 33/3 به دست آمد.

با توجه به اهمیت بارش برف در تأمین آب مناطق مختلف بویژه در نواحی کوهستانی، برآورد دقیق آب معادل برف و همچنین تغییرات سطح پوشش آن می تواند در بخش های کشاورزی، انرژی، مدیریت مخزن و هشدار سیل مؤثر باشد. در این مطالعه، رواناب ناشی از ذوب برف در حوضه شهرچای تحت شرایط تغییر اقلیم، بررسی شد. برای این منظور نخست، سطح پوشش برف برای سال آبی 92-91 با استفاده از تصاویر روزانه ماهواره ترا- مودیس در محیط نرم افزار ENVI استخراج گردید. سپس در نرم افزار GIS مشخصات فیزیوگرافی حوضه بدست آمد. در مرحله بعد با وارد کردن داده های پوشش برف، متغیرهای هواشناختی و پارامترهای لازم به مدلSRM ، رواناب ناشی از ذوب برف شبیه سازی شد. سپس خروجی 6 مدل گردش عمومی جو تحت سه سناریوی A 2 , A 1 B و B 1 با مدل آماری LARS-WG ریزمقیاس شدند، سپس از طریق مقایسه خروجی مدل ها در دوره آتی با دوره پایه بصورت ماهانه توسط شاخص های آماری بهترین مدل و سناریو برای تولید داده های دمای هوا و بارش در دوره آماری 2030-2011 انتخاب شد. در نتیجه برای تولید بارش از مدل HADCM3 تحت سناریوی A 1 B و برای تولید دما نیز از مدل MPEH5 و تحت سناریوی A 2 استفاده شد. برای برآورد میزان تغییر رواناب ناشی از ذوب برف در شرایط تغییر اقلیم میزان تغییرات داده های دما و بارش ماهانه تحت مدل و سناریوهای منتخب در دوره آتی با دوره پایه در طول دوره شبیه سازی به مدل SRM وارد شد. نتایج نشان داد که رواناب ناشی از ذوب برف در اواخر فصل بهار کاهش می یابد. همچنین دبی اوج در مقایسه با دوره پایه زودتر ظاهر شده و مقدار آن نسبت به دوره پایه بیشتر پیش بینی شد.

در محاس بات هیدرولوژیکی ی ک حوضه تعیین ارتباط بین بارش- رواناب بسیار م هم است. محاسبه ی دقیق بارش -رواناب در سطح حوضه به شناخت مؤلفه ها و متغیرهای شکل دهنده ی آن و همچنین استفاده از یک مدل مناسب وابسته است. در این مطالعه، بارش-رواناب پیوسته ی حوضه ی شهرچای ارومیه با استفاده از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS شبیه سازی شد. برای این منظور ابتدا مدل حوضه ی آبخیز با استفاده از نقشه ی DEM منطقه ی مورد مطالعه با استفاده از الحاقیه ی HEC-GeoHMS در محیط GIS ساخته شد. بعد از ایجاد مدل حوضه، برای محاسبه ی پارامترهای تأثیرگذار در مدل HEC-HMS اقدام شد و برای تلفات از روش رطوبت خاک (SMA)، برای روندیابی رودخانه از روش ماسکینگهام و برای جریان پایه از روش بازگشتی استفاده شد. با به دست آمدن مدل حوضه و ایجاد مدل های هواشناسی، کنترل و وارد کردن سایر پارامترهای لازم، مدل اجرا شد. شبیه سازی در دوره ی 2013-2004، انجام شد که دوره ی پایه به دو دوره ی واسنجی (2010-2004) و اعتبارسنجی (2013-2011) تقسیم شد. مدل با دقت نسبتاً بالایی شبیه سازی را انجام داد. به طوری که ضریب تعیین برای دوره ی واسنجی 72/0 و برای دوره ی اعتبارسنجی 78/0 بود. نتایج پژوهش حاضر دلالت بر توانایی مدل HEC-HMS در شبیه سازی رفتار هیدرولوژیک حوضه ی شهرچای و همچنین قابلیت استفاده از سامانه ی اطلاعات جغرافیایی به منظور دقت در تأمین ورودی های مدل را دارد.

دو پارامتر مهم در هیدرولوژی و منابع آب، دما و بارش هستند. تأثیر تغییر اقلیم بر روی این دو پارامتر موضوع بسیاری از مطالعات بوده است که مدل های گردش عمومی جو یکی از بهترین روش ها برای برآورد این تأثیرات به شمار می روند. در مطالعات تغییر اقلیم لحاظ نکردن عدم قطعیت های موجود در مراحل مختلف ارزیابی اثرات تغییراقلیم سبب کاهش قطعیت و اطمینان به خروجی های نهایی سیستم خواهد شد. در این مطالعه به منظور بررسی و تحلیل اثرات تغییر اقلیم بر روی دما و بارش حوضه ی شهرچای ارومیه و همچنین لحاظ کردن عدم قطعیت مربوط به مدل های گردش عمومی جو و سناریوهای موجود ابتدا خروجی شش مدل گردش عمومی جو تحت سه سناریوی A2, A1B و B1 با مدل آماری LARS-WG ریزمقیاس شدند، سپس برای بررسی عدم قطعیت مدل ها و سناریوها، از طریق مقایسه ی خروجی مدل ها در دوره ی آتی با دوره ی پایه به صورت ماهانه توسط شاخص های آماری ضریب تعیین (R2) و خطای جذر میانگین مربعات (RMSE)، بهترین مدل و سناریو برای تولید داده های دما و بارش دوره 2030-2011 انتخاب شد. در نتیجه برای تولید بارش از مدل HADCM3، تحت سناریوی A1B و برای تولید دما نیز از مدل MPEH5 ، تحت سناریوی A2 استفاده شد. نتایج این مطالعه نشان داد که بارش دوره ی آتی 9 میلی مترکاهش خواهد یافت و این در حالی است که دمای حداقل 05/1 و دمای حداکثر 87/0 درجه ی سانتی گراد افزایش خواهد یافت. نکته ی قابل توجه بر هم خوردن توزیع زمانی بارش و افزایش دما است که احتمالاً تبعات منفی آن بیش از کاهش بارش خواهد بود.

با توجه به اهمیت بارش برف در تأمین آب در مناطق کوهستانی، برآورد دقیق آب معادل برف و همچنین تغییرات سطح پوشش آن، در بخش های کشاورزی، انرژی، مدیریت مخزن و هشدار سیل مؤثر است. در این مطالعه، به منظور برآورد رواناب حاصل از ذوب برف در حوضه شهرچای، نخست سطح پوشش برف برای سال آبی 92 با استفاده از تصاویر روزانه ماهوارهترا -مودیس با تفکیک مکانی 1 کیلومتر در محیط نرم افزار ENVI استخراج شد. آنگاه با استفاده از الحاقیه Hec_GeoHMS در نرم افزارGIS، مشخصات فیزیوگرافی حوضه به دست آمد. در مرحله بعد، با وارد کردن داده های پوشش برف، متغیرهای هواشناختی و شاخص های لازم به مدلSRM، رواناب ناشی از ذوب برف شبیه سازی شد. نتایج نشان داد، سهم جریان رودخانه از ذوب برف در ماه های فروردین و اردیبهشت چشمگیر است، ولی با افزایش درجه حرارت هوا در خرداد ماه، سهم باران در جریان پررنگ تر است. همچنین نتایج شبیه سازی بیانگر دقت بالای این مدل است، به طوری که ضریب تعیین (R 2 )معادل 9/0 و درصد خطای حجمی آن (D V )96/1 به دست آمد.

ه دف این مطالعه، شبیه سازی رواناب حاصل از ذوب ب رف در حوضه ی ش هرچای، با استفاده از دو مدل SRM و HEC-HMS است. بدین منظور، ابتدا با وارد کردن داده های پوشش برف، متغیرهای هواشناختی و پارامترهای لازم به مدلSRM ، رواناب ناشی از ذوب برف شبیه سازی شد. در مدل HEC-HMS نیز پس از ایجاد مدل حوضه با نرم افزار HEC-GeoHMS در محیطGIS  و ایجاد مدل هواشناختی و واردکردن پارامترهای لازم مانند تلفات، روندیابی و ذوب برف شبیه سازی انجام شد. ضریب تعیین (R2) مدل SRM معادل 9/0 و درصد خطای حجمی آن (DV) 96/1 به دست آمد. از طرفی مدل HEC-HMS نیز با دقت رضایت بخش (ولی کمتر از SRM) شبیه سازی رواناب ناشی از ذوب برف را انجام داد. به طوری که ضریب تعیین ( R2) آن 85/0 و درصد خطای حجمی آن (DV) 1/2 درصد به دست آمد. صرف نظر از دقت بالای مدل SRM یکی از نقاط قوت مدل HEC-HMS، استفاده از داده های دما و بارش است؛ در صورتی که مدل SRM علاوه بر این پارامترها نیازمند داده های مساحت سطح پوشش برف است که از تصاویر ماهواره ای به دست می آید. نتایج نشان داد که مقدار کل رواناب در منطقه ی  مورد مطالعه با مدل SRM ، معادل 106×9/129 متر مکعب بود. در حالی که این رقم با مدل HEC-HMS معادل با 106×6/129 متر مکعب به دست آمد. با مقایسه ی  این ارقام با مقدار مشاهداتی (یعنی 106×4/132 متر مکعب) می توان نتیجه گرفت که عملکرد مدل SRM در مقایسه با مدل HEC-HMS نسبتأ خوب است.