Skip to main content
SUPERVISOR
حسین مهربان (استاد مشاور) محمدعلی حاج عباسی جورتانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Navid Hoseyn zadeh
نوید حسین زاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Hydrological Modelling of the Landuse and Climate Change Effects on the Water Resource Components of Javanmardi Watershed using SWAT Model
To know water resources and analysis of its spatiotemporal distribution in arid and semi-arid regions is of great significance for long-term water and land use planning and management. In this study, soil and water assesment tool (SWAT) model was used to predict the effects of climate change and land use on runoff and water resources components in a part of Lordegan watershed, central Iran. In order to assess the effects of land use change on runoff production and water resources three different maps including the past (1988), the current (2010), and the capability land use maps were acquired. Monthly runoff simulated by SWAT model using the current land use map (model I) was used for the calibration and validation analysis using SUFI-2 algorithm. Then the optimized parameters obtained from the calibration analysis were entered into the Model II (constructed model using the land capability map) and Model III (constructed model using the past land use map) in the environment of SWAT-CUP software. To investigate climate change in near future (2011- 2039), intermediate future (2040- 2069), and far future (2070- 2099) we used the future climate projections from HadCM3 under A2 emission scenario that have been downscaled based on the observed data of CRU dataset, and CO 2 concentration predicted based on the A2 scenario emission. Percentage of changes in precipitation and average monthly temperature data were calculated and fed into the existing SWAT hydrological models (models I and II). In results, the obtained values ??of both R 2 and NS in calibration were 0.83 and r-factor and p-factor values were 1.06 and 0.49, respectively. For the validation step, the R 2 and NS ??coefficients were 0.75 and 0.74, respectively. The values of these coefficients were 0.74 and 0.73 for the Model II and 0.71 and 0.71, for the Model III, respectively. The percentage changes in future precipitation for different months of the year varied from -5/38 to 287% such that the greatest decreases in precipitation occurred in June in the far future. The highest obtained increases were simulated for the warm season of the year in September in the intermediate future. The average monthly temperature in all three periods was increased except during the month of February in the near future. This increase was from 0.65% in April for the near future to 6.2% in August for the far future. Land use change had significant effect on both base and peak flows. Such that for the past period (1996- 2011), the minimum base flow and maximum peak flow were encountered for the Model I. However, the impact of climate change on runoff was greater than the land use change. Such that the values of changes in peak flow and base flow in both investigated models (constructed using current land use map and land capabilities map) in all three periods were greater than that for the past period. Overall the changes for the first model was greater than the second model. The simulated blue water and green water resources were affected by land use change and distribution of the precipitation in the study area. So that the lowest precipitation was simulated for the central and northern areas of the study area. The least amounts of the blue water and green water (green water flow/storage) were obtained for these areas. Likewise, the southern parts with the highest precipitation proportion had the highest amount of water resources. In the future periods like the intermediate and far future the components were affected by climate changes and the land. In all scenarios, the results were negative for all components of water resources in the first model and values of water resources had drastic changes, indicating a more critical situation. Moreover, the situation was better for the second model, such that water resources components had either increasing or decreasing trend. Overall, the negative impacts of climate change on water resources in the Model I was stronger than the model II. Key words: SWAT model, SUFI-2 algorithm, Blue water, Green water, Climate change, Land use, Runoff
آگاهی از وضعیت منابع آب و تجزیه و تحلیل توزیع زمانی و مکانی آن در مناطق خشک و نیمه خشک جهت برنامه ریزی بلند مدت منابع آب و مدیریت استفاده از اراضی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. در این پژوهش از مدل SWAT جهت پیش بینی اثرات تغییر اقلیم و کاربری اراضی بر رواناب و منابع آب آبی و آب سبز (جریان و ذخیره آب سبز) در بخشی از حوزه آبخیز لردگان (حد فاصل ?56 ?50 تا ?13 ?51 طول شرقی و ?23 ?31 تا ?38 ?31 عرض شمالی با مساحت 38060 هکتار ) استفاده شد. جهت بررسی اثر تغییر کاربری اراضی بر رواناب و منابع آب، از سه نقشه کاربری اراضی شامل نقشه کاربری اراضی گذشته (1988)، نقشه کاربری اراضی حال حاضر (2010) و نقشه قابلیت اراضی استفاده شد. رواناب ماهانه شبیه سازی شده توسط مدل SWAT ساخته شده با استفاده از نقشه کاربری اراضی حال حاضر (مدل اول) توسط الگوریتم SUFI-2 مورد واسنجی و اعتبارسنجی قرار گرفت. سپس پارامترهای بهینه شده در مرحله واسنجی، توسط نرم افزار SWAT-CUP به مدل های اجرا شده با استفاده از نقشه قابلیت اراضی (مدل دوم) و نقشه کاربری اراضی گذشته (مدل سوم) وارد و پارامترهای مورد نظر شبیه سازی شدند. جهت بررسی تغییر اقلیم در آینده نزدیک (2039- 2011)، آینده میانی (2069- 2040) و آینده دور (2099- 2070) از داده های ریزمقیاس شده CRU حاصل از خروجی مدل HadCM3 تحت سناریوی انتشار A2 و نیز غلظت پیش بینی شده گاز دی اکسید کربن تحت سناریوی انتشار A2 استفاده شد. سپس درصد تغییرات بارندگی و متوسط درجه حرارت ماهانه محاسبه و به مدل های بهینه شده ی اول و دوم وارد گردید. مدل SWAT دقت قابل قبولی در هر دو مرحله واسنجی و اعتبارسنجی داشت. در مرحله واسنجی مقادیر ضریب تبیین و نش- ساتکلیف 83/0 بدست آمد و مقادیر r-factor و p-factor به دست آمده نیز به ترتیب 06/1 و 49/0 بود. در مرحله اعتبارسنجی نیز مقادیر ضریب تبیین و نش- ساتکلیف به ترتیب 75/0 و 74/0 بدست آمد. مقدار این ضرایب برای مدل دوم 74/0 و 73/0و برای مدل سوم نیز 71/0 و 71/0 بود. درصد تغییرات بارش در آینده در ماه های مختلف سال از 5/38- تا 287 درصد به دست آمد به گونه ای که بیشترین مقدار کاهش بارندگی در ماه ژوئن و در آینده دور و بیشترین افزایش بارندگی نیز در فصل گرم سال در ماه سپتامبر و در آینده میانی خواهد بود. میزان متوسط درجه حرارت ماهانه نیز در هرسه دوره در تمامی ماه های سال، بجز در ماه فوریه در دوره آینده نزدیک، افزایش داشت. این افزایش از 65/0 در ماه آوریل در دوره آینده نزدیک تا 2/6 درصد در ماه آگوست (اوت) در دوره آینده دور بود. تغییر کاربری اراضی تفاوت معنی داری را در جریان پایه رواناب و میزان بیشینه جریان ایجاد کرد به گونه ای که در دوره پایه (2011-1996) کمترین جریان پایه و بیشترین بیشینه جریان مربوط به مدل اول (ساخته شده با استفاده از نقشه کاربری اراضی حال حاضر) بود. اما تأثیر تغییر اقلیم تأثیرات بیشتری نسبت به تغییر کاربری اراضی داشت به گونه ای که در هر دو مدل (ساخته شده با استفاده از نقشه کاربری اراضی حال حاضر و نقشه قابلیت اراضی) و برای هر سه دوره، مقدار تغییرات در بیشینه جریان و جریان پایه بیشتر از دوره پایه بود و همچنین روند جریان تغییر کرد. به طور کلی این تغییرات در مدل اول بیشتر از مدل دوم بود. مقادیر منابع آب آبی و سبز در دوره پایه متأثر از تغییر کاربری اراضی و نحوه توزیع بارندگی در منطقه مورد مطالعه بود به شکلی که در بخش مرکزی و شمالی حوزه که کمترین سهم ریزش های آسمانی را داشتند کمترین مقادیر آب آبی و آب سبز (جریان و ذخیره آب سبز) بدست آمد و بخش جنوبی حوزه نیز با بیشترین سهم ریزش های آسمانی بیشترین مقادیر منابع آب را داشت. در دوره های آتی نیز مقادیر این مؤلفه ها متأثر از تغییر اقلیم و تغییر کاربری اراضی بود. با نزدیک شدن به دوره های آینده میانی و دور، درصد تغییرات تمامی مؤلفه های منابع آب در مدل اول منفی بود و مقادیر منابع آب حوزه تغییرات شدیدی داشت و وضعیت بحرانی تری را نشان داد. اما در مدل دوم وضعیت بهتر بود و تغییرات مقادیر مؤلفه های منابع آب حوزه از روند کاهشی تا افزایشی متغیر بود. به طور کلی آثار منفی ناشی از تغییر اقلیم بر منابع آب حوزه در دوره های آتی در مدل ساخته شده با استفاده از نقشه کاربری اراضی حال حاضر نسبت به مدل ساخته شده با استفاده از نقشه قابلیت اراضی، شدیدتر بود. واژه های کلیدی: مدل SWAT، الگوریتم SUFI-2، آب آبی، آب سبز، تغییر اقلیم، کاربری اراضی، رواناب

ارتقاء امنیت وب با وف بومی