Skip to main content
SUPERVISOR
Mortazavi Naeini Mohammad ali,Hamid Reza Safavi
سیدمحمد مرتضوی نائینی (استاد مشاور) حمیدرضا صفوی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Vahid Raghibi
وحید رقیبی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1390

TITLE

Multivariate Analysis of Climate Change Effects on Drought Characteristics and Its Application in Water Resources Management
Considering the importance of climate change and its effect on drought and the spatial and temporal extent of this phenomenon, the purpose of this study is to investigate the effect of climate change on the characteristics of the drought phenomenon. On the other hand, since drought has many aspects and studying different aspects of it for better decision making is necessary, multivariate analysis of climate and hydrology can lead to this meaning. Since the most trusted future scenarios in climate change studies are Atmosphere-Ocean General Circulation Models (AOGCMs), the output of these models has been the basis of climate change studies after spatial downscaling. A multi-model ensemble scenarios framework is used to improve the reliability of the climate change impact assessment by considering the main sources of uncertainties. The probabilistic bounded range multi-model ensemble method, which includes maximum number of GCMs, is used to project climate variables for the near future period. To consider extremes, the projection of future series has been carried out by climate generators to model extremes changes better. With the use of Monte Carlo in producing a large number of future series and considering the appropriate criteria, the best series has been chosen. For the definition and characterization of drought by indices, a comprehensive survey of data existence, index applicability and goals in water resources operation is needed. In this article and towards an applicable standardized index in the conjunctive use of water resources, nonparametric functions used to achieve integration and applicability. The status of water resources is calculated via integration of climatic water balance and available hydrologic water by multivariate nonparametric function to obtain integrated drought index (IDI). This index describes the status of hydrologic cycle in a region. In this study, the Zayandehrud River Basin is selected as the case to study climate change and drought. The most important river of centeral Iran passing thourgh it and its head water flows to Zayandehrud Dam. This dam has a key role in streamflow regulation for downstream demands in the basin. With the index tool to determine the condition of the subbasins, dam resource reoperation is followed by the purpose of the minimum drought intensity. Reoperation of dam was determined under three managemet method of hedging (Hdg), operation policy (OP) and all variable (AV) by using WEAP. Thess way of operation resulted in good and excellent demands supply reliability, minimum surface storage increase of 100 million cubic meters (MCM), storage increase of aquifers by 400 MCM at least, balanced storage or decrease of ground water depletion in comparison with the past. Baseline and Meta (supply and demand management) scenarios were defined for a 10 year period and an Adaptive Network-based Fuzzy Inference System (ANFIS) is used to generate synthetic natural flows considering outputs of climate change as inputs to mitigate drought intensity under climate change by regulating dam releases using beforementioned management methods. Demands supply is done in an excellent level. Negative reservoirs water balance reached 1100 MCM in baseline scenario. But better supply and storage is resulted in meta scenario when final surface storage is increased 200 MCM in volume and ground water sorage is balanced. Keywords: Multivariate Analysis, Climate Change, Meteorological Drought, Hydrological Drought, Integrated Drought Index (IDI), Nonparametric Functions, Reoperation.
با عنایت به اهمیت موضوع تغییر اقلیم و اثر آن بر خشکسالی و وسعت مکانی و زمانی این پدیده، هدف این تحقیق به بررسی اثر تغییر اقلیم بر مشخصات پدیده خشکسالی معطوف شده است. از طرف دیگر چون خشکسالی جنبه­های مختلفی دارد و مطالعه وجوه مختلف آن جهت تصمیم­گیری بهتر لازم است، تحلیل چند متغیره اقلیم و هیدرولوژی می­تواند راهگشای این معنی باشد. ازآنجاکه در مطالعه تغییر اقلیم مطمئن­ترین سناریوهای آتی تاکنون مدل­های گردش عمومی جفت شده جو-اقیانوس (AOGCM) است، خروجی این مدل­ها پس از ریزمقیاس سازی مکانی اساس مطالعات تغییر اقلیم قرارگرفته‌اند. از طرفی به علت عدم قطعیت بالای آنها، کاربرد تعداد هر چه بیشتر آنها می‌تواند پاسخی به این مشکل باشد. لذا محاسبه تغییرات با حداکثر تعداد آنها و استفاده از روش دامنه محدود با توزیع احتمالاتی معلوم با وزن­بندی مدل­ها در دستور کار قرار گرفته است. پس از جفت کردن مدل­ها، سناریوی تغییر اقلیم آینده در متغیرهای اقلیمی مورد نیاز حاصل شده است. با عنایت به بررسی حالات حدی، تولید سری آینده توسط مولدهای اقلیمی انجام‌ شده تا در حالات حدی، تغییرات بهتر مدل شود. با کاربرد مونت‌کارلو به صورت تولید تعداد زیادی از سری­های آینده و در نظر گرفتن معیار مناسبی، بهترین سری انتخاب شده است. برای تعریف خشکسالی و تبیین آن به‌وسیله شاخص­ها، احتیاج به بررسی همه‌جانبه از نظر وجود داده، کاربردی بودن شاخص و حصول به اهداف است. در این راستا داده­های موجود بررسی شده و دو جنبه اخیر با ارزیابی مصداقی وقایع خشکسالی تاریخی صورت گرفته است. در این تحقیق روند استاندارد سازی به کمک توابع غیرپارامتریک پیشنهاد شده تا معایب گذشته رفع و شاخص­های سازگاری به دست آید. به وسیله شاخص استاندارد شده چگونگی شروع، انتشار و پایان خشکسالی در چرخه تمیز داده می‌شود. در این مرحله نیاز است که جنبه­های مختلف خشکسالی با هم ادغام شود که این کار به‌وسیله تابع غیرپارامتریک چند متغیره انجام گرفته تا شاخص یکپارچه خشکسالی (IDI) به دست آید. این شاخص در هر منطقه بیانگر وضعیت چرخه هیدرولوژیک آن است. مطالعات تغییر اقلیم و خشکسالی در محدوده مورد مطالعه حوضه زاینده­رود بوده که مهم­ترین رودخانه مرکزی ایران در آن جاری است و سرچشمه­های آن به سد مخزنی زاینده­رود وارد می­شوند. این سد نقش کلیدی در تنظیم جریان سطحی برای مصارف پایین دست خود دارد. با داشتن ابزار تعیین شرایط خشکسالی زیرحوضه­ها (IDI)، رویکردی نوین در بهره­برداری مجدد سد در گذشته به کمک روش­های بهینه­سازی تکاملی و هدف شدت خشکسالی حداقلی دنبال شده است. آثار تغییر بهره­برداری سد مطابق سه روش مدیریتی جیره‌بندی، سیاست بهره‌برداری و متغیر کل به کمک نرم­افزار مدیریت منابع آب WEAP تعیین شده است. روش‌های مدیریتی رهاسازی با تأمین نیازها در سطح خوب و عالی، حداقل ذخیره سطحی دوره را نسبت به گذشته تا 100 میلیون‌مترمکعب بالا برده و افزایش ذخیره در آبخوان‌ها تا 300 میلیون‌مترمکعب و یا کاهش افت ذخیره و تثبیت حجم آن‌ها را سبب شده‌اند. با تعیین سناریوی روند و توأمان حوضه زاینده­رود برای یک دوره 10 ساله و تخمین جریان­های طبیعی سطحی به کمک شبکه انفیس و خروجی­های تغییر اقلیم، حداقل میزان شدت خشکسالی تحت اثر تغییر اقلیم در زیرحوضه­های متأثر از آب سطحی با تعیین احجام آب رهاسازی شده از سد به کمک چارچوب معرفی شده جستجو شده است. قوانین رهاسازی طبق سه روش مدیریتی مذکور بررسی شده است. در هر دو سناریو نیازها در سطح عالی تأمین شده‌اند. روند افت ذخیره منابع در سناریوی روند با بیلان منفی 1100 میلیون‌مترمکعب ادامه داشته است. اما مدیریت توأمان سبب بهبود تأمین نیازها و بهبود وضعیت منابع شده تا ذخیره سطحی پایانی بیش از 200 میلیون‌مترمکعب نسبت به شرایط روند افزایش داشته و روند صعودی و یا تثبیت ذخایر زیرزمینی نیز مهیا شود. کلمات کلیدی: تحلیل چند متغیره، تغییر اقلیم، خشکسالی هواشناسی، خشکسالی هیدرولوژیک، شاخص یکپارچه خشکسالی، توابع غیرپارامتریک، بهره­برداری مجدد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی