بررسی اثرات سناریو‌های مدیریتی در برابر تغییرات اقلیمی بر اندرکنش رودخانه و آبخوان، مطالعه موردی: زیرحوضه لنجانات

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران.

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد مدیریت منابع آب، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران.

3 استادیار دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران.

چکیده

امروزه با توجه به اهمیت مسئله تغییرات اقلیم و کمبود منابع آب در دسترس و قابل استفاده، یکی از رویکرد‌‌های اساسی در مدیریت منابع آب، بهره‌برداری تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی است. در این راستا اندرکنش آب‌های سطحی و زیرزمینی یکی از مؤلفه‌های مهم و اساسی در تحلیل درست بیلان منابع آب و در نهایت مدیریت تلفیقی آن‎ها است. در این مقاله زیرحوضه لنجانات از حوضه آبریز گاوخونی که در آن اندرکنش بین رودخانه زاینده‌رود با آبخوان آن زیاد است انتخاب و برای بررسی تغییرات بارش و دما ناشی از پدیده تغییراقلیم از روش وزن‌دهی مدل‌های GCM تحت گزارش پنجم هیئت بین‌الدول تغییراقلیم و برای ریز‌مقیاس‌سازی خروجی مدل‌های GCM از مدل LARS-WG استفاده شد. برای بررسی اندرکنش آب‌های سطحی و زیرزمینی از اتصال مدل‌های WEAP و MODFLOW استفاده شد و در ادامه با استفاده از نتایج اقلیمی حاصل از سناریو‌های تغییراقلیم RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 و اعمال سیاست‌های مدیریتی در آینده نزدیک در قالب 3 سناریوی مدیریتی ادامه روند موجود (پایه)، کاهش 20 درصدی و 40 درصدی سطح زیرکشت، عملکرد سیستم تلفیقی منابع آب در آینده نزدیک بررسی شد. نتایج نشان داد که در دوره آینده نزدیک، افزایش دما و بارش اتفاق خواهد افتاد. میزان اندرکنش آب‌های سطحی و زیرزمینی در آینده تحت سناریو‌های مدیریتی و تغییراقلیم مختلف افزایش می‌یابد که تحت سناریوی ادامه روند موجود (پایه) و سناریوی تغییراقلیم RCP4.5، تبادلات بیشتر آب‌های سطحی و زیرزمینی اتفاق خواهد افتاد. با توجه به نتایج به‎دست آمده به‎دلیل اثرات تغذیه‌ای زیاد رودخانه بر آبخوان در محدوده مورد مطالعه و از طرف دیگر برداشت بی‌رویه از منابع آب زیرزمینی، مدیریت تلفیقی منابع آب می‌تواند اثرات منفی کمبود منابع آب زیرزمینی را کاهش دهد. ولی نیاز است با کاهش سطوح زیرکشت و الگوی کشت مناسب، مانع از برداشت بی‌رویه آب‌های زیرزمینی این محدوده شود.

کلیدواژه‌ها


Abdelhalim, A., Sefelnasr, A., and Ismail, E., (2020), “Response of the interaction between surface water and groundwater to climate change and proposed megastructure”, Journal of African Earth Sciences, 162(2), 103723.‏
Chen, J., Brissette, F.P., Lucas-Picher, P., and Caya, D., (2017), “Impacts of weighting climate models for hydro-meteorological climate change studies”, Journal of Hydrology, 549(6), 534-546.‏
Chunn, D., Faramarzi, M., Smerdon, B., and Alessi, D. S., (2019), “Application of an integrated SWAT–MODFLOW model to evaluate potential impacts of climate change and water withdrawals on groundwater–surface water interactions in West-Central Alberta”, Water, 11(1), 110.‏
Fleckenstein, J.H., Krause, S., Hannah, D.M., and Boano, F., (2010), “Groundwater-surface water interactions: New methods and models to improve understanding of processes and dynamics”, Advances in Water Resources, 33(11), 1291-1295.‏
Fooladi, M., Golmohammadi, M.H., Safavi, H.R., and Singh, V.P., (2021), “Fusion-based framework for meteorological drought modeling using remotely sensed datasets under climate change scenarios: Resilience, vulnerability, and frequency analysis”, Journal of environmental management, 297(21), 113283.‏
Guevara-Ochoa, C., Medina-Sierra, A., and Vives, L., (2020), “Spatio-temporal effect of climate change on water balance and interactions between groundwater and surface water in plains”, Science of the Total Environment, 722(24), 137886.‏
Harmancioglu, N.B., Barbaros, F., and Cetinkaya, C.P., (2013), “Sustainability issues in water management”, Water Resources Management, 27(6), 1867-1891.
Hashmi, M.Z., Shamseldin, A.Y., and Melville, B.W., (2011), “Comparison of SDSM and LARS-WG for simulation and downscaling of extreme precipitation events in a watershed”, Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 25(4), 475-484.‏
Hubbert, M.K., (1940), “The theory of ground-water motion”, The Journal of Geology, 48(8, Part 1), 785-944.‏
Moriasi, D.N., Arnold, J.G., Van Liew, M.W., Bingner, R.L., Harmel, R.D., and Veith, T.L., (2007), “Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations”, Transactions of the ASABE, 50(3), 885-900.‏
Murphy, J.M., Sexton, D.M., Barnett, D.N., Jones, G.S., Webb, M.J., Collins, M., and Stainforth, D.A., (2004), “Quantification of modelling uncertainties in a large ensemble of climate change simulations”, Nature, 430(7001), 768-772.‏
Saha, G.C., Li, J., Thring, R.W., Hirshfield, F., and Paul, S.S., (2017), “Temporal dynamics of groundwater-surface water interaction under the effects of climate change: A case study in the Kiskatinaw River Watershed, Canada”, Journal of Hydrology, 551(24 ), 440-452.‏
Santhi, C., Arnold, J.G., Williams, J.R., Dugas, W.A., Srinivasan, R., and Hauck, L.M., (2001), “Validation of the swat model on a large river basin with point and nonpoint sources 1”, JAWRA Journal of the American Water Resources Association, 37(5), 1169-1188.
Semenov, M.A., (2007), “Development of high-resolution UKCIP02-based climate change scenarios in the UK”, Agricultural and Forest Meteorology, 144(1-2), 127-138.‏
Semenov, M.A., & Barrow, E.M., (1997), “Use of a stochastic weather generator in the development of climate change scenarios”, Climatic change, 35(4), 397-414.‏
Semenov, M.A., (2008), “Simulation of extreme weather events by a stochastic weather generator”, Climate Research, 35(3), 203-212.‏
Sieber, J., and Purkey, D., (2011), Weap: Water evaluation and planning system, User guide, Somerville, MA: Stockholm Environment Institute, US Center”, http://weap21. org/downloads/WEAP_User_Guide.pdf.
Sulis, M., Meyerhoff, S.B., Paniconi, C., Maxwell, R.M., Putti, M., and Kollet, S.J., (2010), “A comparison of two physics-based numerical models for simulating surface water–groundwater interactions”, Advances in Water Resources, 33(4), 456-467.‏
Tao, F., and Zhang, Z., (2010), “Adaptation of maize production to climate change in North China Plain: quantify the relative contributions of adaptation options”, European Journal of Agronomy, 33(2), 103-116.‏
Willmott, C.J., (1981), “On the validation of models”, Physical Geography, 2(2), 184-194.‏
Xu, C. Y., (2000), “Modelling the effects of climate change on water resources in central Sweden”, Water Resources Management, 14(3), 177-189.‏
Yang, J., McMillan, H., and Zammit, C., (2017), “Modeling surface water–groundwater interaction in New Zealand: model development and application”, Hydrological Processes, 31(4), 925-934.‏
Zareian, M.J., Eslamian, S., and Safavi, H.R., (2015), “A modified regionalization weighting approach for climate change impact assessment at watershed scale”, Theoretical and Applied Climatology, 122(3-4), 497-516.‏
Zhang, D., Han, D., and Song, X., (2020), “Impacts of the Sanmenxia dam on the interaction between surface water and groundwater in the lower Weihe River of Yellow River watershed”, Water, 12(6), 1671.‏‏
Zhang, X., (2015), “Conjunctive surface water and groundwater management under climate change”, Frontiers in Environmental Science, 3(1), 59.‏