بررسی اثر تغییر اقلیم بر جریان ورودی سد سبلان و شبیه سازی اثر آن بر بهره برداری از مخزن

آب یک منبع آسیب پذیر، محدود و حیاتی است، بنابراین نیاز به مدیریت کارآمد جهت توزیع منابع آب داخلی، بسیار حائز اهمیت است. یکی از عدم قطعیت های مهم در مدیریت منابع آب، اثر تغییراقلیم است. کمیته بین المللی تغییراقلیم، ipcc، در جدیدترین گزارش خود، عنوان می کند: گزارش های مشاهداتی و بررسی های اقلیمی حاکی از آن هستند که منابع آب آسیب پذیر بوده و قابلیت آن را دارند که بر اثر تغییراقلیم دستخوش تغییرات شگرفی شده و نتایج وسیعی برای جوامع انسانی و اکوسیستم ها در برداشته باشند. ایران در میان کشورهایی است، که آب تازه در دسترس آنها به دلیل تغییراقلیم در دهه های بعدی کاهش خواهد یافت. از این رو لازم است در مطالعات سیستم های آبی فرض ایستایی و تکیه بر داده های تاریخی کنار گذاشته شود و تغییرات اقلیمی را، گرچه با عدم قطعیت، در مطالعات در نظر گرفت. در این پایان نامه اثر تغییر اقلیم بر روی جریان ورودی به مخزن سد سبلان در استان اردبیل بررسی شده است. این سد که بر روی رودخانه قره سو واقع است، بزرگترین سد استان بوده و نقش به سزایی در آبیاری زمین های زراعی پایین دست خود دارد. اثر تغییر اقلیم بر روی متغیرهای هواشناسی با استفاده از نرم افزارlars-wg ریزمقیاس شده است. نتایج حاصل برای مدل hadcm3 از سری مدل های گردش عمومی جو تحت سناریوهای a2، a1b و b1، در سه دوره زمانی 2030-2011، 2065-2046 و 2099-2080، مورد بررسی قرار گرفته اند. سپس به منظور بررسی اثر تغییر اقلیم بر روی رواناب ورودی به مخزن سد از شبکه عصبی مصنوعی پیشرو-انتشار برگشتی که توسط الگوریتم لونبرگ-مارگارت (lm) آموزش داده شده استفاده گشته است. تابع محرک از نوع tansing بوده و مدل متشکل از سه لایه 1-6-7، و با ورودی بارش، دمای حداکثر و حداقل، با تأخیر زمانی یک روزه به کار رفته است. جریان شبیه سازی شده به کمک مدل hadcm3 و سناریو a2 به عنوان ورودی مخزن سبلان در نرم افزار weap استفاده شده است. به کمک مدلسازی مخزن در محیط نرم افزار weap رفتار مخزن و نیز قابلیت اعتماد براورد تقاضاهای آبی مختلف از این مخزن شبیه سازی شده و به دست آمده است. سه سناریو سازگاری برای مواجه شدن اثرات تغییراقلیم بر عملکرد سد مورد بررسی قرار گرفته اند. این سه سناریو عبارتند از: 1- استفاده از آب بازگشتی کشاورزی در تأمین نیاز زیست محیطی، 2- کاهش آب مصرفی کشاورزی با استفاده از آبیاری قطره ای و 3- صرفه جویی در مصرف آب مشکین شهر و استفاده مجدد از آن. نتایج نشان دهنده آن هستند که حوضه آبریز به دلیل تغییراقلیم شاهد افزایش دمای حداکثر وحداقل در هر سه سناریوی a1b، a2 و b1 خواهد بود. به طور میانگین، در سناریو a2، تا سال 2020، دما 9/0 درجه سانتیگراد، تا سال 2055، 22/2 درجه سانتیگراد و تا سال 2090، 7/4 درجه سانتیگراد، افزایش خواهد یافت. مقدار و الگوی بارش، به دلیل تغییراقلیم، تغییر می کند. به طور متوسط، در سال های 2030-2011، سناریو a2، 3 درصد و سناریو b1، 2 درصد کاهش در بارندگی را پیش بینی می کنند در حالی که سناریو a1b تغییری در میزان بارش نشان نمی دهد. بارش در هر سه سناریو، در سال های 2099-2080 کاهش می یابد. a1b، 15 درصد، b1، 12 درصد و a2، 30 درصد کاهش را پیش بینی می کنند. ابن تغییرات مقدار و الگوی رواناب را تغییر می دهند. این تغییرات باعث افزایش رواناب در ماه نوانبر و دسامبر می شود. این افزایش در طول زمان کاهش می یابد. این افزایش موقت رواناب را می توان به افزایش بارش به صورت باران در این ما ه ها مرتبط دانست. با افزایش دما ناشی از تغییراقلیم، از بارش به صورت برف کاسته خواهد شد و رواناب در طول زمان کاهش می یابد. کاهش رواناب ورودی به مخزن منجر به کاهش حجم ذخیره مخزن می-شود. اضافه شدن نیاز آبی مشکین شهر و رشد 10 درصدی نیاز کشاورزی، حجم مخزن تا 8 درصد در ماه آپریل کاهش می یابد. با در نظر گرفتن تغییراقلیم به طور متوسط 12 میلیون متر مکعب از نیاز سالانه کشاورزی در سال های 2099-2080 تأمین نخواهد شد و با در نظرگرفتن رشد کشاورزی سالانه 10 درصد، این مقدار به 5/13 میلیون مترمکعب بالغ می شود. در فصل تابستان به دلیل افزایش نیاز کشاورزی، تأمین نیاز زیست محیطی با مخاطره روبرو می شود، به طوری که در سال های 2099-2080 نیاز زیست محیطی این فصل تأمین نخواهد شد. تأمین نیاز آبی مشکین شهر از سال 2020 به کاربری های مخزن اضافه شده و مقدار آن در طول زمان ثابت فرض شده است. با این فرض، مدل نشان می دهد که، مخزن قادر به تأمین نیاز آبی مشکین شهر، به ویژه در ماه های تابستان که بخش اعظم آن برای مصارف کشاورزی استفاده می شود، نمی باشد. مخزن قادر به تأمین به ترتیب، 78، 60 و 50 درصد نیاز آبی مشکین شهر در سال های، 2030-2011، 2065-2046 و 2099-2080، می باشد. سناریو سازگاری 3 از دو سناریو دیگر در تأمین آب مورد نیاز کشاورزی موفق تر است، به طوری که 65 درصد نیاز کشاورزی ماه جولای در سال های 2030-2011 تأمین می شود که نشان دهنده 30 درصد افزایش در تأمین آب مورد نیاز کشاورزی در ماه جولای دارد. در طول سال های 2030-2011، از آنجا که سناریو سوم با اضافه شدن نیاز آبی مشکین شهر، از سال 2020 آغاز می شود، سناریو اول عملکرد بهتری از خود نشان می دهد. با گذشت زمان، عملکرد این دو سناریو به یکدیگر نزدیک می شود، در حالی که سناریو دوم عملا تغییر محسوسی در تأمین نیاز زیست محیطی پایین دست سد سبلان ایجاد نمی کند و در 2099-2080 هیچ یک از سناریوها کارآمد نیستند