بیلان آبی

پژوهش حاضر با هدف ارزیابی کارایی مدل بیلان آبی سالاس سالانه و فصلی در ایستگاه های هیدرومتری استان کهگیلویه و بویراحمد که دارای طول دوره ی آماری مناسب بود برنامه ریزی شده است . بعد از انجام پالایش روی داده های هیدرومتری از کل 10 ایستگاه استان، 7 ایستگاه هیدرومتری دارای داده های بارش و دبی، با طول دوره ی آماری حداقل 20 سال انتخاب گردید. سپس پارامترهای هر مدل با انجام سعی و خطا و نظارت بر کمترین مقدار ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب همبستگی بهینه گردیدند. ارزیابی عملکرد مدل با استفاده از معیارهای مختلف دقت سنجی همچون ضریب کارایی (CE)، ریشه مجذور مربعات (RMSE)، ضریب تبیین (R2) صورت گرفت. برای محاسبه ی معیارهای کارایی از مقادیر شبیه سازی شده توسط مدل سالاس و مقادیر اندازه گیری شده در ایستگاه های هیدرومتری استفاده شد. در مجموع نتایج مدل سازی نشان داد که مدل بیلان سالانه سالاس میزان دبی را بهتر از مدل فصلی برآورد کرده است.مدل سالاس فصلی در اکثر موارد میزان دبی را کمتر از میزان واقعی برآورد کرده است. ایستگاه های نازمکان، سیدآباد، پاتاوه و بطاری نسبت به ایستگاه های دیگر کارایی بهتری را ارائه داده اند و ایستگاه نازمکان (مقیاس سالانه 104= RMSE و 94/0=CE) و سیدآباد (مقیاس فصلی 93=RMSE و 88/0=CE) بهترین کارایی را داشتند در حالیکه ایستگاه زهره، کتا و بطاری نسبت به دیگر ایستگاه ها دقت پایین تری داشته اند. در مجموع می توان از مدل سالاس با توجه به سادگی آن، در حوزه های آبخیز فاقد ایستگاه هیدرومتری با شرایط اقلیمی و زمین شناسی مشابه و حوضه های دشتی کوچک و همگن، برای شبیه سازی دبی رودخانه استفاده کرد. در صورت ارائه در حوضه های برف گیر باید میزان بارش برفی و رواناب حاصل از آن نیز در مدل سازی لحاظ گردد تا علاوه بر دقت، مدل صحت بالایی نیز داشته باشد.

بررسی هیدروژئومورفولوژی و پایش و پیش یابی بیلان آب در حوضه های آبخیز می تواند گامی مهم در آمایش سرزمین و دسترسی به توسعه ی پایدار باشد. لذا مطالعه ی حاضر با توجه به مدل بیلان آبی تورنت وایت، مازاد و کمبود آب در دسترس حوضه ی آبریز سد گلستان2 را برای دو دوره ی پایه(1350 تا 1390) و آینده(1391 تا 1428) با استفاده از نتایج مدل گردش عمومی GISS و دو سناریوی تغییر اقلیم RCP4.5 و  RCP8.5مورد واکاوی قرار داده است. نتایج این تحقیق گویای میانگین دمای پایه ی حوضه به میزان 12.51 درجه سانتیگراد بوده که با توجه به سناریوهای RCP4.5 و RCP8.5  بترتیب میانگین سالانه ی دما به مقادیر 16.60 و 16.96 درجه سانتیگراد افزایش خواهد یافت. در ادامه خروجیها برای تغییرات مولفه ی بارش، گویای روند کاهشی آن برای هر دو دوره ی مطالعاتی پایه و شبیه سازی شده می باشد، بطوری که برای دوره ی پایه، شیب کاهشی بارش معادل 41- میلیمتر و برای RCP4.5 و RCP8.5 بترتیب شامل 9- و 18- میلیمتر در هر دهه خواهد بود. در نهایت خروجیهای تحقیق حاضر نشان می دهند که با توجه به میانگین درازمدت دوره ی پایه، میانگین کمبود آبی 505- میلیمتر و مازاد آبی 61 میلیمتر بوده، حال آنکه با توجه به گرمایش جهانی بر مبنای سناریوی RCP4.5، میانگین سالانه ی کمبود آبی 694- میلیمتر و مازاد آبی آن 2 میلیمتر می باشد. اما در خصوص واکاوی نتایج RCP8.5 بترتیب میانگین سالانه کمبود و مازاد آبی حوضه با مقادیر 715- و 1 میلیمتر شبیه سازی شده اند. بنابراین انتظار می رود که با توجه به تغییرات اقلیمی آینده، حوضه ی آبریز سد گلستان2 دچار تنش کم آبی شدید گردد که این نیازمند اعمال مدیریت ریسک در تخصیص منابع آبی برای فعالیتهای مختلف جامعه ی مورد نظر بوده تا چالشهای آبی پیش روی به بحران آبی مبدل نگردد.

امروزه در بین محققان به دلیل امکان تحلیل مکانی- زمانی، عدم صرف هزینه بالا برای برداشت داده، زمان برنبودن و به خصوص استفاده از داده های شبکه ای در دسترس، روش های تجربی طرفداران زیادی پیدا کرده است. برای اطمینان از صحت برآورد میزان تبخیر دریاچه ها از روش های ابداع شده تجربی در هیدرولوژی، آن ها را با روش بیلان آبی، که روش اندازه گیری مستقیم به شمار می آید، صحت سنجی می کنند. در تحقیق حاضر برای برآورد تبخیر از سطح دریای خزر به منظور برنامه ریزی برای اثرهای نوسانات آب دریا در اکولوژی و تأثیر بر زندگی ساکنان کشورهای مجاور آن، هفت روش تجربی صحت سنجی شد که از میان آن ها روش مایر بیشترین و نزدیک ترین برآورد را به روش مبنا دارا بود. بر اساس روش مایر، میزان تبخیر از سطح این دریا 1010 میلی متر در سال برآورد شد. بالاترین میزان تبخیر به لحاظ مکانی از سطح دریای خزر در جنوب شرقی و خلیج قره بغاز و کمترین میزان آن در بخش غربی و شمالی این دریا انجام می گیرد. به لحاظ زمانی نیز بیشترین مقدار تبخیر خزر در تابستان و کمترین مقدار آن در زمستان انجام می گیرد. عواملی همچون عرض جغرافیایی و دریافت انرژی، جهت گیری ارتفاعات در جنوب و غرب خزر، جریان های آب سرد در بخش غربی، و وجود بیابان های بخش شرقی خزر در الگوی توزیع تبخیر خزر اثرگذار است.

یکی از مهمترین متغیرهای هیدرولوژیکی در حوضه آبخیز شناخت دبی است. در این تحقیق از مدل جامع حوضه آبخیز سوات و مولفه های زمین شناختی برای شناخت بیلان آبی استفاده شده . در این مدل با ورود نقشه های طبقات ارتفاعی، کاربری اراضی و خاکشناسی از اطلاعات هواشناسی برای شبیه سازی یک دوره سی ساله (استفاده گردید. سپس در محیط سوات- کاپ اقدام به واسنجی مدل برای یک دوره 8 ساله و صحت سنجی سه ساله شد. برای ارزیابی، از معیارهای ضریب تعیین وزنی و ضریب کارایی ناش-ساتکلیف استفاده گردید. شاخص برای تخمین دبی در مرحله واسنجی 6/0 و صحت سنجی 51/0 بوده که نشان از دقت قابل پذیرش مدل دارد. براساس بیلان آبی، بیش از 72 درصد بارش تبخیر گردیده و رواناب حوضه 7/3 درصد است. جریان زیر قشری در جهت شیب، به سمت خروجی حوضه، 27/20 درصد و 93/1 درصد از بارش وارد سفره های مشترک آب زیرزمینی شده و تنها 12/0 درصد به عمق نفوذ می کند. به منظور بررسی اثر عوامل زمین ساختی و سنگ شناختی، از مولفه های شکستگی ها، جهت شیب لایه ها و لیتولوژی کلی واحدهای سنگی استفاده شد. هم راستا بودن شیب لایه بندی با جهت مسیر رودخانه زهکش کننده حوضه و وجود گسل لتیان در مسیر زهکش، تاثیر بسزایی در خروجی رودخانه دارد. همچنین براساس ساختار سنگ شناسی، پس از نفوذ بارش در لایه های سنگی، گسل ها آب را به صورت جریان زیر قشری منتقل می کنند. بخش اندکی از جریان، به سفره عمیق منتقل می شود. لذا می توان بیان کرد که جریان زیرقشری تامین کننده آب در حوضه رودک است.