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

امروزه تأثیر پدیده گرمایش جهانی و تغییر اقلیم در اثر افزایش گازهای گلخانه ای در اتمسفر بر بسیاری از سیستم های طبیعی و مصنوعات بشری به اثبات رسیده است. تمامی مدل های گردش عمومی اتمسفر (gcm) آینده گرم تری را برای کره زمین پیش بینی می کنند. وقوع چنین شرایطی می تواند فرآیندهای هیدرولوژیکی نظیر تبخیر، ذوب برف و تشکیل رواناب را تحت تاثیر قرار داده و از این طریق در چرخه هیدرولوژی و نحوه ی دسترسی به آب در سطح یک حوضه آبریز تغییراتی را ایجاد نماید. مخازن سدها به عنوان یکی از اصلی ترین منابع تأمین کننده آب در حوضه های آبریز نیمه خشک محسوب می گردند. 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 پایین دست آن در حوضه رودخانه صوفی چای برای دو دوره 20 ساله حول سال های 2020 و 2055 میلادی می باشد. پیش بینی متغیرهای اقلیمی آینده با استفاده از مدل اقلیمی رایج hadcm3 و تحت دو سناریو a2 و b1 از دو خانواده مختلف از مجموعه سناریوهای انتشار گازهای گلخانه های موجود انجام شد. به منظور قابلیت کاربرد خروجی های مدل gcm در حوضه مورد مطالعه، از مدل ریزمقیاس نمایی lars-wg کمک گرفته شد. نتایج حاصل از ریزمقیاس به عنوان ورودی به مدل هیدرولوژیکی مناسب از میان دو مدل مفهومی ihacres و هوشمند مبتنی بر برنامه ریزی ژنتیک وارد گشته و دبی رودخانه و میزان جریان ورودی به مخزن از آن ها 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 خروجی های دما و بارش 10 مدل اقلیمی مختلف با داده های مشاهداتی در یک دوره مشترک (2000-1971) پیش بینی های اقلیمی بوسیله بهترین مدل های اقلیمی منتخب نیز بعمل آمد و با نتایج نظیر hadcm3 مقایسه گردید. نهایتأ با استفاده از ابزار پویایی سیستم (sd) عملکرد مخزن تحت سیاست بهره برداری استاندارد از مخزن شبیه سازی شده و با استفاده از معیار قابلیت اطمینان به تجزیه و تحلیل نتایج پرداخته شد. به طور کلی دماهای حداقل و حداکثر پیش بینی شده نشان دهنده افزایش روند گرمایش برای دو دوره آتی نسبت به دوره پایه بود. مدل hadcm3 متوسط دما در دوره های s2020 و s2055 را به ترتیب 25/0 و 35/0 درجه سلسیوس تحت سناریو a2 و 11/0 و 3/0 درجه سلسیوس تحت سناریو b1 بیش تر از مدل اقلیمی منتخب اقلیمی ipsl-cm4 پیش بینی کرده است. مقادیر بارش پیش بینی شده نیز نشانگر افت بارش متوسط سالانه در هر دو دوره آتی و تحت هر دو سناریو انتشار a2 و b1 می باشد. مقادیر معیار دقت برای بهترین مدل شبیه سازی جریان ماهانه صوفی چای 887/0= r2 برای دوره واسنجی و 830/0= r2 برای دوره صحت سنجی، همچنین این مقادیر برای زیرحوضه اسفستانج چای به ترتیب 916/0 و 799/0 بدست آمد. روند تغییر جریان تولید شده ورودی به مخزن برای دوره های آتی و تحت سناریوهای انتشار مطابق و همسو با نتایج به دست آمده برای بارش می باشد. 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 دوره های آتی وقوع تغییر اقلیم تحت سناریوهای انتشار b1 و a2 در دوره s2020 باعث پایین آمدن قابلیت اطمینان متوسط نیازهای مختلف به جز نیاز شرب شده است. با اضافه نمودن افزایش نیاز شرب به میزان پیش بینی 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 ماه ها پایین تر از حدود قابل قبول قابلیت اطمینان نیازهای مختلف قرار می گیرند. در میان ماه های مختلف ماه های مهر، مرداد و شهریور وخیم ترین شرایط برای تأمین نیاز شرب تحت هر دو سناریو انتشار a2 و b1 را تجربه می کنند. قابلیت اطمینان تامین نیازهای زیست محیطی و صنعت علاوه بر ماه های فوق در ماه تیر نیز شدیدترین کاهش ها را نشان می دهند. همچنین در همه ماه های دو فصل تابستان و پاییز نیاز کشاورزی کاهش زیادی را نشان می دهد. با این حال عدم قطعیت میان نتایج دو سناریو انتشار نیز بسیار گستره می باشد. در مجموع می توان گفت حتی تحت سناریو انتشار b1 که کاهش جریان کمتری را برای دوره s2055 پیش بینی می کند مخزن سد علویان توانایی لازم برای تأمین نیاز پر اهمیت شرب را براساس مبانی طراحی مخزن در برخی ماه ها نخواهد داشت. در مجموع نتایج نشان داد اختلاف میان مدل های اقلیمی تحت سناریو انتشار b1 برای هر دو دوره آتی نزدیک 2030-2011 و دور 2065-2046 و تحت سناریو a2 در دوره نزدیک تا حد قابل قبولی به خصوص در فصول گرم سال به هم نزدیک بوده اما تحت سناریو a2 و دوره دور اختلاف ها بسیار قابل توجه اند. همچنین عدم قطعیت انتخاب سناریوهای انتشار مختلف برای دوره نزدیک 2030-2011 کم و برای اواسط قرن بیشتر می باشد.