Skip to main content
SUPERVISOR
Sayyed-Saeid Eslamian,Jahangir Abedi-Koupai,Sayed Hossein Saghaian nejad esfahani,Sayed farhad Mousavi
سیدسعید اسلامیان (استاد راهنما) جهانگیر عابدی کوپائی (استاد راهنما) سیدحسین سقائیان نژاداصفهانی (استاد مشاور) سیدفرهاد موسوی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hoseyn Taleb morad
حسین طالب مراد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388
Estimating the impacts of climate change on groundwater represents one of the most difficult challenges faced by water resources specialists. One difficulty is that simplifying the representation of the hydrological system often leads to discrepancies in projections. This study provides an improved methodology for estimation of the impacts of climate change on surface and groundwater reserves, where a physically-based surface–subsurface flow model is combined with advanced climate change scenarios for Hamadan-Bahar basin (2459 km 2 ), Iran. Coupled surface–subsurface flow is simulated with the HydroGeoSphere. The simultaneous solution of surface and subsurface flow equations in HydroGeoSphere, as well as the internal calculation of the actual evapotrairation as a function of soil moisture at each node of the defined evaporative zone, improved the representation of interdependent processes like recharge, which is crucial in the context of climate change. More simple models or externally coupled models do not provide the same level of realism. Climate change simulations were obtained from HADCM3 general circulation model (GCM) scenarios assuming the SRES A2, A1B, B1 emission scenarios. These GCM scenarios were downscaled using LARS-WG stochastic downscaling model. Analyzing the observed weather data showed that distribution of observed daily precipitation is not normal and minimum and maximum daily temperature have autocorrelation. Therefore nonparametric methods were used to compare the observed and simulated data by LARS-WG. Comparison of simulated and observed data and uncertainty analysis of downscaled data verified LARS-WG ability in weather data generation. In calibration step of HydroGeoSphere model, in order to run the model in transient mode and get its responses to daily tensions, the model was first run in steady state in order to apply its results as the initial conditions for transient mode using last 20 years average precipitation data and aquifer discharge. The model was run in transient mode during 1992-2005 period and model parameters were calibrated. In validation step, the model was run during 2006-2010 period and the performance of the HGS model was verified. The combined use of an integrated surface–subsurface modeling approach, a spatial representation of the evapotrairation processes and sophisticated climate change scenarios improves the model realism and projections of climate change impacts on water resources. According to climate change scenarios predictions, except A2 emission scenario at 2071-2100 period which the precipitation is less than control period, future is hotter and wetter than now. Maximum increase in mean annual minimum and maximum daily temperature occurred in A2 emission scenario (4.75 and 4.63 ?C) and minimum increase in mean annual minimum and maximum daily temperature occurred in B1 emission scenario (2.81 and 2.69 ?C). Maximum increase in mean annual daily precipitation occurred in B1 emission scenario in 2011-2040 period (19%) and maximum decrease in mean annual daily precipitation occurred in A2 emission scenario in 2071-2100 period (8%). Integrated flow simulations showed that significant decreases are expected in the groundwater levels by 2100. Maximum and minimum decrease in groundwater level happened in A2 (9 m) and B1 (7 m) emission scenarios, respectively. Total water mass balance didn’t change significantly in comparison with control period. Comparison between groundwater level decrease under different emission scenarios and aquifer discharges showed that severe groundwater withdrawal is the major problem in the study region. Keywords : Climate change, Downscaling, HydroGeoSphere, LARS-WG, GCM.
تخمین آثار پدیده تغییر اقلیم بر منابع آب یکی از دشوارترین مسائل پیش روی متخصصین منابع آب است. یکی از این دشواری‌ها این است که ساده‌سازی‌هایی که عموما در روابط هیدرولوژیک انجام می‌شود، موجب بروز تناقض‌ در پیش‌بینی‌ها می‌شود. این مطالعه یک روش کار پیشرفته برای بررسی تأثیر پدیده تغییر اقلیم بر منابع آب سطحی و زیرزمینی را ارائه می دهد. در این روش، از یک مدل جریان سطحی و زیرزمینی در ترکیب با سناریوهای پیشرفته تغییر اقلیم برای حوضه آبریز همدان- بهار (2456 کیلومتر مربع) استفاده شده است. در این مطالعه، مدل‌سازی مزدوج جریان سطحی – زیرزمینی توسط برنامه هیدروژئوسفر انجام شد. حل همزمان معادلات جریان سطحی و زیرزمینی در هیدروژئوسفر و همچنین محاسبه تبخیر و تعرق واقعی که به عنوان تابعی از رطوبت خاک در هرگره از منطقه تبخیر تعریف شده، شبیه‌سازی فرایندهای وابسته به یکدیگر مانند تغذیه آبخوان را که جزو دشوارترین مباحث در زمینه تغییر اقلیم است را بهبود می‌بخشد. مدل‌های ساده‌تر یا مدل هایی که نواحی جریان سطحی و زیر سطحی را جداگانه مدل می کنند قادر به ارائه این سطح از واقع گرایی نیستند. در این تحقیق، از نتایج شبیه‌سازی تغییر اقلیم توسط مدل گردش عمومی جو HADCM3 با فرض سناریوهای انتشار A2، B1 و A1B ارائه شده در SRES استفاده شده است. این سناریوهای تغییر اقلیم توسط مدل آماری LARS-WG برای منطقه مورد مطالعه کوچک مقیاس شد. تحلیل داده‌های اقلیمی مشاهده‌ای حاکی از نرمال نبودن داده‌های بارندگی روزانه مشاهده شده و وجود خودهمبستگی در داده‌های دمای حداقل وحد اکثر روزانه مشاهداتی بود. به همین دلیل برای مقایسه داده‌های مشاهده‌ای و تولید شده با مدل LARS-WG از روش‌های غیر پارامتری استفاده شد. مقایسه میانگین داده‌های مشاهده‌ای و تولید شده و همچنین تحلیل عدم قطعیت پارامترهای اقلیمی تولید شده، مؤید توانایی مدل کوچک مقیاس‌سازی LARS-WG بود. در مرحله صحت سنجی، ابتدا برای به دست آوردن شرایط اولیه، با استفاده از میانگین 20 ساله داده‌های بارندگی و برداشت از آبخوان، مدل هیدروژئوسفر در حالت ماندگار اجرا شد. در ادامه، برای اجرای مدل در حالت غیرماندگار و ارزیابی عملکرد آن در اعمال تنش‌های روزانه، مدل در بازه زمانی 1384- 1371 اجرا و اصلاحات لازم در پارامترهای به کار رفته اعمال شد. نتایج اعتبار سنجی مدل هیدروژئوسفر که در بازه زمانی 1389- 1385 انجام شد، بیانگر توانایی این مدل در شبیه‌سازی هیدرولوژیک منطقه مورد مطالعه بود. بر اساس پیش‌بینی‌های انجام شده در سناریوهای تغییر اقلیم، به استثنای سناریوی A2 که در بازه زمانی 2100-2071 میلادی میزان بارندگی کمتر از دوره پایه شد، در آینده شاهد افزایش دما و بارندگی در منطقه مورد مطالعه خواهیم بود. بیشترین افزایش در میانگین سالانه ی دمای حداقل و حداکثر در سناریوی A2 (به ترتیب 75/4 و 63/4 درجه سانتیگراد) و کمترین افزایش در میانگین سالانه دمای حداقل و حداکثر دمای روزانه در سناریوی B1 اتفاق افتاد (به ترتیب 81/2 و69/2 درجه سانتیگراد). بیشترین افزایش در میانگین بارندگی سالانه در بازه زمانی 2040-2011 میلادی سناریوی B1 (19%) و بیشترین کاهش در میانگین بارندگی سالانه در بازه 2100-2071 سناریوی A2 (8%) اتفاق افتاد. شبیه سازی جامع هیدرولوژیک پیش‌بینی کننده افت قابل توجه سطح‌ آب زیرزمینی تا سال 2100 میلادی بود. حداقل و حداکثر افت سطح آب زیرزمینی به تر تیب در سناریوهای B1 (7 متر) و A2 (9 متر) رخ داد. ضمنا بر اساس این شبیه‌سازی، تغییر چندانی در سهم اجزای بیلان هیدرولوژیک حوضه در طول دوره شبیه سازی در مقایسه با دوره پایه اتفاق نخواهد افتاد. مقایسه بین روند افت سطح آب زیر زمینی تحت سناریوهای اقلیمی وبرداشت از آبخوان بیانگر این مسئله بود که با وجود آثار متفاوتی که هر کدام از سناریوهای انتشار گازهای گلخانه‌ای بر مؤلفه‌های بیلان هیدرولوژیک و سطح آب زیرزمینی درحوضه آبریز همدان- بهار می‌گذارند، بحران اصلی موجود در این حوضه برداشت بی رویه از آبهای زیرزمینی است و در صورت ادامه روند کنونی، در طی چند دهه آینده، شاهد آثار مخرب این بحران در دشت همدان-

ارتقاء امنیت وب با وف بومی