اثر تغییرات اقلیمی و انسانی بر آبدهی رودخانه راوند با استفاده از مدل ون‌لون

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد/ دانشگاه آزاد اسلامی. واحد علوم و تحقیقات.گروه مهندسی عمران آب. تهران . ایران

2 استاد/دانشگاه آزاد اسلامی.واحد علوم و تحقیقات. گروه مهندسی عمران آب.تهران. ایران

3 استادیار/ دانشگاه تهران. پردیس دانشکده‌های فنی. دانشکده مهندسی عمران. تهران. ایران

چکیده

خشکسالی و کم‌آبی دو واژۀ کلیدی در مدیریت منابع آب محسوب می‌شوند. وقوع خشکسالی به عنوان یک بلای طبیعی در مقیاس بزرگ، خارج از کنترل مدیران منابع آب است. در مقابل آن کم‌آبی ناشی از استفادۀ فزآینده و بی‌رویه از منابع آب است ولی با تصمیم‌های درست مدیریتی جهت حفاظت از منابع آب می‌تواند تحت کنترل درآید. امروزه، در اغلب موارد این دو پدیده هم‌زمان حادث شده و باعث کمبود و بحران در منابع آب موجود می‌شوند. در این مقاله با کمک یک مدل مفهومی بیلان آب در ساختاری مشاهداتی-مدل‌سازی، اثرات خشکسالی و کم‌آبی در یک حوضه آبخیز تفکیک می‌شود. این ساختار توسط (Van Loon and Van Lanen, 2013) پیشنهاد شد به نحوی که امکان شبیه‌سازی عکس‌العمل هیدرولوژیکی حوضه را بدون تأثیر فعالیت‌های انسانی مقدور می‌سازد. این ساختار ابتدا به واسنجی مدل هیدرولوژیک حوضه در دوره‌ای که متأثر از فعالیت‌های انسانی نیست می‌پردازد. سپس در مقایسه با دوره‌ای که حوضه تحت تاثیر تلفیق عوامل انسانی و نوسان‌های طبیعی است، سهم این دو عامل را از یکدیگر جدا می‌کند. نتایج نشان داد علی‌رغم اینکه در فاصلۀ بین سال‌های آبی 1380-1379 تا 1391-1390 کاهشی نزدیک به 12 درصد در مقدار بارش ماهانه نسبت به دورۀ بلندمدت 1352-1351 تا 1379-1378 اتفاق افتاده، تااندازه‌ای حداقل‌های زیست محیطی اکوسیستم برآورد شده و علت عمدۀ کم آبی، فعالیت‌های گسترده انسانی است. علاوه بر آن، در سال‌های پرآبی دوره مورد بررسی، هم‌چنان کاهش محسوس دبی مشاهده می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Contribution of Climate Variability and Human Intervention on Watershed Regime Based on Van Loon Model

نویسندگان [English]

  • I. Sane 1
  • B. Saghafian 2
  • M. Nasseri 3
1 Graduate Student, Islamic Azad University, Science and Research Branch, Department of Water Engineering, Tehran, Iran
2 Professor. Islamic Azad University. Science and Research Branch. Department of Water Engineering.Tehran. Iran
3 Assistant Prof., University of Tehran, School of Civil Engineering, Tehran, Iran
چکیده [English]

Drought and water scarcity are two key phrases in the water resource management. Drought is a large scale natural disaster and its occurrence is beyond control of water resources managers. On the contrary, water scarcity is a result of increasing and wasteful use of water resources, although it may be controlled via proper management decisions aimed at water conservation. Nowadays, these two phenomena often occur simultaneously and result in water deficiency. In this paper, using a conceptual water balance model in an observational-modelling framework, the effects of drought and water scarcity on watershed runoff are separated. This framework was proposed by Van Loon and Van Lanen (2013), which allows the simulation of the natural hydrological response without the impact of human activities. The framework first calibrates a hydrological model during the period that the watershed is not disturbed by human interventions. Then, by comparing with the period when the watershed is influenced by coupled human and natural factors, separates the effect of these two factors. The results indicated that although between the 1379-1380 to 1390-1391 water years, the monthly precipitation decreased by nearly 12% compared with the long-term period of 1351-1352 to 1378-1379, the ecosystem could receive the minimum environmental water requirements while the major cause of water scarcity was extensive human activities. Moreover, even in studied wet years, a considerable decrease in discharge was detected.

کلیدواژه‌ها [English]

  • water scarcity
  • Human Effects
  • Drought
  • Water Balance Model

Alley W (1984) On the treatment of evapotranspiration soil moisture accounting and aquifer recharge in monthly water balance models. Water Resources Research 20(8):1137-1149

EU (2007) Addressing the challenge of water scarcity and droughts in the European Union. Communication from the Commission to the Council and the European Parliament, 63p

Foth D F (1990) Fundamentals of soil science. Technology & Engineering, 360p

Guo S (2005) A semi-distributed monthly water balance model and its application in a climate change impact study in the middle and lower yellow river basin. International Water Resources Association 30(2):250–260

Kauffman G J, Vonck K J, (2011) Frequency and intensity of extreme drought in the Delaware basin. Water Resources Research 47:W05521

McCabe G J, Markstrom S L (2007) A monthly water-balance model driven by a graphical user interface. U.S. Geological Survey Open-File Report 2007-1088, 6p

Moriasi D N, Arnold J G, Van Liew M W, Bingner R L, Harmel R D, Veith T L (2007) Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations. American Society of Agricultural and Biological Engineers 50(3):885−900

Nasseri M, Zahraie B, Ansari A, Solomatin D P (2013) Uncertainty assessment of monthly water balance models based on incremental modified fuzzy extension principle method. Journal of Hydroinformatics 15(4):1340-1360

Pereira L, Cordery I, Iacovides I (2002) Coping with water scarcity. Technical Documents in Hydrology 58, 282p

Pettitt A N (1979) A non-parametric approach to the change-point problem. Journal of the Royal Statistical Society 28(2):126-135

Thornthwaite CW (1948) An approach toward a rational classification of Climate, Geographical Review 38(1):55–94

Thornthwaite C W, Mather J R (1957) Instructions and tables for computing potential evapotranspiration and the water balance. Laboratory of Climatology 10(3):185–311

Thornthwaite C W, Mather J R (1955) The water balance. Laboratory of Climatology 8(8):1–104.

Van Loon A F, Van Lanen H A J (2013) Making the distinction between water scarcity and drought using an observation-modeling framework. Water Resources Research 49:1483–1502

Wang D, Hejazi M (2011) Quantifying the relative contribution of the climate and direct human impacts on mean annual streamflow in the contiguous United States. Water Resources Research 47:W00J12

Xu C Y, Singh V P (1998) A review on monthly water balance models for water resources investigations. Water Resources Management 12:31–50

Yevjevich V, (1967) An objective approach to definitions and investigations of continental hydrological droughts. Colorado State University, 18p