محدودیت منابع آب و افزایش تعداد و تنوع حقابه بران موجب شده که تخصیص بهینه آب، بیش از پیش اهمیت پیدا کند. حوزه آبخیز خانمیرزا در استان چهارمحال وبختیاری، توسعه غیرپایداری را با اتکا به منابع آب زیرزمینی تجربه کرده است. در نتیجه برداشت های نامتعادل، افت شدیدی در آبخوان دشت خانمیرزا به وجود آمده است. به منظور بررسی تخصیص و تغییرات مکانی منابع آب، مدل تخصیص حوزه آبخیز خانمیرزا در محیط WEAP با تعریف سال پایه(1393)، سال افق طرح(1403) و گام های زمانی یک ماهه توسعه داده شد. چهار سناریوی محتمل شامل سناریوی مرجع، سناریوی بدبینانه، سناریوی خوش بینانه و سناریوی واقع گرایانه در ده سال آینده در مدل WEAP بررسی شدند. نتایج نشان داد به ترتیب درسناریوی مرجع، بدبینانه، خوش بینانه و واقع گرایانه 51، 79، 30 و 41 میلیون مترمکعب از حجم تقاضا قابل تأمین نیست. با توجه به حجم بالای نیاز آبی در بخش کشاورزی، نیاز به مدیریت و برنامه ریزی ویژه در این بخش جهت جلوگیری از افت آب زیرزمینی، کاملاً ملموس می باشد. همچنین نیاز بخش کشاورزی در حوزه مورد مطالعه به صورت رقیب حقابه محیط زیست عمل می کند و بدون مدیریت زمین، مدیریت بخش آب با تنش مواجه خواهد بود.

بهره مندی از مدل های هیدرولوژیک، امکان برنامه ریزی صحیح و پایدار در مدیریت منابع آب را فراهم می کند. در پژوهش حاضر، با هدف شبیه سازی جریان حوضه ی آبخیز الند (واقع در حوضه ی رود ارس) به عنوان آبخیزی تحت تأثیر فعالیت های انسانی، مدل WEAP توسعه، واسنجی و اعتبارسنجی شد. به این منظور، یک دوره ی آماری 11 ساله (1379 تا 1390) برای واسنجی و یک دوره ی پنج ساله (1390 تا 1395) به منظور اعتبارسنجی مدل در نظر گرفته شد. نتایج شبیه سازی مدل در خروجی حوضه ی آبخیز نشان داد شاخص های آماری ضریب تعیین و ضریب نش ساتکلیف در دوره ی واسنجی به ترتیب برابر با 96/0 و 85/0 و در دوره ی اعتبارسنجی به ترتیب برابر با 79/0 و 78/0 بودند. این نتایج بیان کننده ی عملکرد خوب مدل WEAP در شبیه سازی رفتار هیدرولوژیک اعم از بارش-رواناب، جریان پایه، آب زیرزمینی و سایر اجزای بیلان آبی حوضه ی آبخیز الند است. در تحقیق حاضر، نتایج شبیه سازی سناریوی تأمین آب شرب منطقه از سد آق چای بیان کننده ی کاهش در افت سطح آب زیرزمینی و افزایش حجم آبخوان به میزان سالیانه 4/5 میلیون مترمکعب بود.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید

امروزه، با توجه به افزایش مصارف و تقاضاهای آب، باید تخصیص بهینه آب را جدی گرفت. در این تحقیق از مدل-های WEAPو Vensimجهت برنامه ریزی و مدیریت آب حوضه رودخانه نازلوچای واقع در استان آذربایجان غربی استفاده شده است. با استفاده از این دو نرم افزار، دو مدل تهیه شده که یکی مربوط به تأمین آب منطقه با استفاده از آب به هنگام رودخانه (بدون سد نازلو) و دیگری مدل سد نازلو می باشد. نیازهای آب منطقه تا سال 2016 ارزیابی شده، تحلیل هایی روی آورد رودخانه در 40 سال گذشته انجام شده و آورد رودخانه از سال 2013 تا سال 2016 با روشARIMAبرآورد شده است. براساس نتایج، متوسط اختلاف مدل های WEAP و Vensim در حالت بدون سد و با سد به ترتیب 74/3 درصد و 91/8 درصد می باشد. بیشترین کمبود آب مربوط به تامین نیاز کشاورزی در ماه سپتامبر است که با ساخت سد، متوسط تأمین در این ماه از 8/15 درصد به 94 درصد حجم تقاضا افزایش می یابد. برای صحت سنجی نتایج نرم افزارها در مورد کمبود آب، از شاخص SPI استفاده شده که در 5/72 درصد موارد همخوانی وجود دارد. به طور کلی، بدون احداث سد، مصارف شرب و صنعت و محیط زیست منطقه در حد زیاد و قابل قبولی تأمین می شود، ولی در مصارف آب در کشاورزی کمبودهایی وجود خواهد داشت. از نقطه نظر تأمین آب، سدی با حجم مخزن 100 میلیون مترمکعب به جای سدی با حجم مخزن 154 میلیون مترمکعب کفایت خواهد کرد.

یکی از مهم ترین چالش های بهره برداری از سامانه های مدیریت منابع آب و به طور خاص مخازن سطحی در رویارویی با تغییرات هیدرولوژیکی، در نظر گرفتن وقوع پدیده خشکسالی در نحوه بهره برداری از منابع آب است. علاوه بر تغییرات دبی نسبت به متوسط، عامل مهم دیگر تداوم پدیده خشکسالی می باشد. یکی از راه های مقابله با خشکسالی، بهره برداری مناسب از منابع آب در شرایط خشکسالی است. برای بهره برداری از منابع آب مدل های مختلفی مانند WEAP توسعه یافته است. اما چنین مدلی قابلیت مدل سازی بهره برداری مخازن در شرایط خشکسالی را ندارد. بنابراین، توسعه چنین امکانی در مدل WEAP برای مهندسین منابع آب بسیار حائز اهمیت است. در پژوهش حاضر امکان توسعه قوانین بهره برداری هجینگ در قالب نرم افزار WEAP مورد تحلیل قرار گرفت و برنامه ای الحاقی برای نرم افزار WEAP توسعه داده شد. توسعه این مدل امکان تلفیق بهینه سازی و شبیه سازی در سطح حوزه های آبخیز را فراهم می کند. به منظور آزمون قابلیت های این برنامه الحاقی، بهره برداری از مخازن رودخانه گرگان رود مدل سازی شد و نتایج این مدل توسعه داده شده با نتایج مدل معمولی WEAP مقایسه شد. نتایج نشان دهنده افزایش کارایی نرم افزار WEAP در مدل سازی شرایط خشکسالی هیدرولوژیکی از یک درصد در سد وشمگیر تا 37 درصد در سد گلستان بوده است. شایان ذکر است که مدل الحاقی به صورت یک مدل عمومی توسعه پیدا کرده و قابل بکارگیری در حوضه های مختلف می باشد.

دشت تویسرکان به عنوان یکی از دشت های استان همدان با افت قابل توجهی در آب زیرزمینی روبرو شده است. هدف از این مطالعه شبیه سازی عرضه و تقاضای آب زیرزمینی در دشت تویسرکان برای سال پایه (2011)، و تدوین سناریوی های افزایش راندمان کل آبیاری، تغییر الگوی کشت منطقه و مدیریت آب شهری و بررسی تاثیر آن ها بر عرضه و تقاضای آب زیرزمینی با استفاده از مدل ویپ تا سال 2025 است. بر اساس نتایج حاصله، اگر روند فعلی تقاضا ادامه پیدا کند در سال 2019 آبخوان با خشکی و همه سایت های تقاضا با بحران بسیار شدید بی آبی مواجه خواهند شد. نتایج سناریوی تغییر الگوی کشت نشان داد که خشک شدن آبخوان تا سال 2022 به تعویق خواهد افتاد. نتایج سناریوی مدیریت آب شهری نشان داد که ذخیره حجمی آبخوان از سال 2012 تا 2020 نسبت به سناریوی مرجع، هر ساله افزایش پیدا کرده و این افزایش تا حداکثر 10.95 میلیون متر مکعب در سال 2020 می رسد. مطابق نتایج به دست آمده از سناریوی افزایش راندمان، اگر راندمان کل آبیاری در سایت های کشاورزی را به 59.13 درصد برسانیم، نه تنها همه نیازهای آبی سایت های تقاضا برآورده خواهد شد بلکه ذخیره حجمی آبخوان سال به سال بهبود خواهد یافت و فاصله بین عرضه و تقاضای آب زیرزمینی به حداقل خود خواهد رسید.

هر گونه تغییر اقلیم در کره خاکی، سرآغاز زنجیرهای از واکنش هاست که اثر آن به طور مستقیم در فرآیندهای هیدرولوژیکی ظاهر می شود. حوضه ی آبریز قره سو واقع در استان کرمانشاه و یکی از زیرحوضه های مهم کرخه است که از لحاظ کشاورزی و تامین امنیت غذایی، یک منطقه مهم در غرب کشور قلمداد می شود. در راستای این امر، دستیابی به روش های مطمئن پیش بینی جریان رودخانه ها به منظور برنامه ریزی در بهره برداری به موقع از منابع آب از اهمیت روزافزونی برخوردار است. در این مطالعه ابتدا با استفاده از مدل ریز مقیاس نمایی SDSM، داده های بزرگ مقیاس مدل گردش عمومی جو (HadCM3) در سناریوی اقلیمی A2 که رشد اقتصادی بسیار سریع جهان آینده و توسعه چشمگیر تکنولوژی و همچنین استفاده افراطی از سوخت های فسیلی را برای آینده در نظر دارد، برای پارامترهای هواشناسی دما و بارندگی در حوضه قره سو ریز مقیاس شد. سپس با استفاده از داده های بارش، دما و دبی در دورهی پایه (2000-1971) و خروجی های مدل ریز مقیاس نمایی در دوره (2040- 2011)، و با بکار گرفتن شبکه عصبی مصنوعی در نرم افزار MATAB، دبی رودخانه در دوره آتی شبیه سازی شده و در نهایت به کمک مدل ارزیابی و برنامه ریزی منابع آب، WEAP، وضعیت تخصیص منابع آب و تامین نیاز بخش کشاورزی بررسی شد. نتایج مدل اقلیمی، نشان دهنده افزایش دما و کاهش بارندگی در دورهی مورد نظر نسبت به دوره پایه (2000- 1971) می باشد. بطوریکه تحت سناریوی اقلیمی A2، افزایش 1.6 درجه سانتیگراد دما و کاهش 1.77 درصد بارندگی در منطقه و به تبع این افزایش دما و کاهش بارندگی، برای رودخانه قره سو نیز 32.62 درصد کاهش آبدهی پیش بینی میشود. بررسی نتایج مدل WEAP، تحت سناریوهای اقلیمی، در وضعیت سطح زیر کشت کنونی، نشان دهنده افزایش نیاز تامین نشده بخش کشاورزی در منطقه مورد مطالعه در دوره آتی می باشد.

در این تحقیق اثر پدیده تغییر اقلیم بر مدیریت بهینه منابع آب حوضه خرم آباد بررسی شد. از مدل توسعه یافته هیبریدی براساس رویکرد بیزی برای این منظور استفاده شد. بدین صورت که ابتدا خروجی مد ل های AOGCM تحت سناریوی انتشار A2 طی دوره پایه 2000-1971 و دوره آتی 2069-2040 کوچک مقیاس شدند و بر اساس وزن دهی، با استفاده از روش مونت کارلو به کمک نرم افزار SIMLAB تعداد 100 نمونه از تابع توزیع احتمالاتی ماهانه دما و بارندگی کوچک مقیاس شده حوضه، تولید شدند. نتایج نشان داد که میزان میانگین دمای ماهانه بلندمدت آینده به میزان 93/1 تا 7/3 درجه سانتی گراد افزایش پیدا خواهد کرد. میزان بارندگی در برخی ماه ها افزایش و در برخی کاهش پیدا خواهد کرد. محدوده تغییرات بارندگی حوضه تحت سناریوی A2 طی دوره 2069-2040 نسبت به دوره پایه بین 29/17-تا 04/1036 درصد خواهد بود. سپس با معرفی دما و بارش آینده حاصل از مدل هیبریدی به مدل واسنجی و صحت سنجی شده IHACRES، میزان جریان سطحی آینده بدست آمد. نتایج کاهش میزان جریان سطحی رودخانه را نسبت به مقادیر پایه نشان داد. این کاهش برای سناریوی A2 در دوره 2069-2040 نسبت به مقادیر پایه به میزان 33/4 درصد خواهد بود. درنهایت در مدل WEAP سناریوهای مختلف موردبررسی قرار گرفتند و میزان تخصیص آب در دوره پایه و تغییر اقلیم مقایسه شدند. مشخص شد در فصل هایی همچون فصل تابستان با توجه به افزایش تقاضا که مقدار آب بیش تری مصرف می شود، تقاضای تأمین نشده (دوره شکست) وجود خواهد داشت و در شرایط تغییر اقلیم این وضعیت تشدید خواهد شد. به طوری که مقدار تقاضای تأمین نشده سالانه برابر 17/0 میلیون مترمکعب و در سناریوی A2-2040-2069 با افزایش 87 درصدی نسبت به پایه برابر 33/1 میلیون مترمکعب خواهد بود.

کمبود منابع آب در دسترس از یک سو و از سوی دیگر افزایش مداوم تقاضای آب، موجب بر هم خوردن تعادل در سیستم های عرضه - تقاضای منابع آب شده است. بنابراین برنامه ریزی برای تخصیص کارآمد منابع آب اهمیت بسیاری پیدا کرده است. در سال های اخیر مدل ها و ابزارهای متعددی به منظور شبیه سازی مسایل تخصیص آب توسعه یافته است. از مدل های مطرح در این خصوص، مدل های MIKE BASIN و WEAP می باشند که ارزیابی توانایی آنها هدف این پژوهش را رقم می زند. در این پژوهش ابتدا قابلیت ها و امکانات مدل سازی دو مدل بررسی گردید و سپس با تعریف دو مثال، مدل ها در زمینه تخصص اولویت محور و همچنین بر اساس بهره برداری مخزن، بررسی و در نهایت بر اساس شاخص اطمینان پذیری، عملکرد و نتایج دو مدل مقایسه و تحلیل شدند. علاوه بر مثال های فرضی، مدل ها برای بخشی از رودخانه تالوار از سرشاخه های رودخانه قزل اوزن نیز اجرا شدند که این سیستم با 10 گره مصرف (شرب و کشاورزی) و 3 مخزن تعریف گردید. در زمینه تخصیص اولویت محور و تعریف اولویت ها، هر دو مدل رفتار و عملکرد متفاوتی اعمال می کنند اما در زمینه قوانین بهره برداری و همچنین شبیه سازی مخزن نتایج دو مدل کاملا یکسان می باشد. نتایج شاخص اطمینان پذیری نشان می دهد که در شبیه سازیMIKE BASIN ، با توجه به در دسترس گذاشتن آب بیشتر به گره های بالاتر تا حدی با آن چه در واقعیت اتفاق می افتد انطباق بیشتری دارد، اما در زمینه بهینه سازی و توزیع یکسان کمبودهای بین گره ها، مدل WEAP بهتر عمل کرده است.

امروزه افزایش فاصله بین عرضه و تقاضا، توجه جدی به مبانی تخصیص بهینه آب را اجتناب ناپذیر نموده و مدیریت عرضه و تقاضای آب را ضروری می نماید. در راستای ضرورت این امر از مدل WEAP جهت برنامه ریزی و مدیریت عرضه و تقاضا در حوضه آبریز ازغند واقع در استان خراسان رضوی استفاده شد. منبع اصلی تامین آب در این حوضه آب زیرزمینی می باشد. در جهت برنامه ریزی و مدیریت منطقه تحت مطالعه در محیط مدل سازی، سناریوهای مختلفی تا سال 1400 اعمال شد و تاثیر آن بر وضعیت عرضه و تقاضا در منطقه، مورد مطالعه قرار گرفت. این مطالعه نشان داد که با تغییر الگوی کشت و یا کاهش سطح زیر کشت اراضی کشاورزی، می توان به شرایط تعادل آب زیرزمینی دست یافت. همچنین با استفاده از سیستم های نوین آبیاری تحت فشار در صورت کاهش سطح زیر کشت اراضی کشاورزی، تا حدودی میتوان ذخیره آب زیرزمینی را افزایش داد ولی در صورتی که استفاده از سیستم های تحت فشار با افزایش سطح زیر کشت همراه باشد افت آب زیرزمینی تشدید خواهد شد. همچنین تاثیر افزایش نرخ رشد جمعیت در سطح حوضه آبریز بر وضعیت منبع آب زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفت و این نتیجه به دست آمد که نرخ رشد جمعیت تاثیر قابل ملاحظه ای بر وضعیت میزان تقاضا و تغییرات افت سطح آب زیرزمینی در سطح حوضه آبریز ندارد.