توصيفگر ها :
تغيير اقليم , الگوي كشت , سيستم¬هاي آبياري , تغذيه
چكيده فارسي :
چكيده
خشكسالي¬هاي دهه¬هاي اخير و تغييرات اقليمي باعث كاهش شديد منابع آب سطحي شده است اين مساله، برداشت بي رويه از منابع آب زيرزميني را با توجه به در دسترس و قابل اعتماد بودن آن¬ها به دنبال داشته است. به طوري كه اين منابع در حال حاضر به‌خصوص در مناطق خشك و نيمه خشك تحت فشار قرار گرفته¬اند و سطح آب در آن¬ها كاهش شديدي داشته است. منطقه مورد مطالعه دشت كوار در استان فارس نيز با كاهش شديد آب زيرزميني و به تبع آن فرونشست زمين مواجه شده است. با توجه به اينكه آب سطحي و زيرزميني در تعامل مي¬باشند بنابراين مدلسازي در اين زمينه مي¬تواند به برآورد دقيق مصارف آب حوضه و مديريت سيستم¬هاي منابع آب كمك شاياني كند. در مطالعه حاضر مدلسازي تلفيقي اثر متقابل آب سطحي و زيرزميني با استفاده از مدل¬هاي SWAT، WEAP و MODFLOW به منظور تعادل بخشي به سطح آب زيرزميني در آينده انجام شده است. در اين راستا تاثير همزمان تغيير اقليم، افزايش راندمان سيستم¬هاي آبياري و تغيير الگوي كشت براي شبيه¬سازي و پيش¬بيني سطح آب زيرزميني در دوره آتي (2021-2050) مورد تحليل قرار گرفته است. بدين صورت كه شبيه¬سازي پارامترهاي هواشناسي در دوره آتي، به‌وسيله 10 مدل تغيير اقليم (GCMs) تحت سناريوهاي مختلف RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 انجام شده است. تغييرات در الگوي كشت و نوع سيستم¬هاي آبياري منطقه مورد مطالعه در طي يك دهه (2018-2008) مورد بررسي قرار گرفت. در انتها سعي شده سناريوهاي مديريتي مختلفي جهت كاهش برداشت از آبخوان تعريف گردد به طوري كه از جنبه¬هاي مختلف با شرايط منطقه مورد مطالعه سازگاري داشته باشند. نتايج پيش¬بيني پارامترهاي اقليمي بيانگر آن است كه در هر سه سناريو در دوره آتي (2050-2020) ، دما افزايش (66/0-68/1 درجه سانتيگراد) و بارندگي كاهش (4-14 درصد) مي¬يابد. بر همين اساس ميزان افزايش نياز ناخالص آبياري براي گياهان مختلف تحت سناريو RCP2.6 بين 4 تا 8 درصد؛ تحت سناريو RCP4.5 بين 6 تا 13و تحت سناريو RCP8.5 بين 8 تا 18 درصد پيش¬بيني ¬گرديد. در اين ميان محصولات پاييزه بيشترين حساسيت و محصولات تابستانه كمترين حساسيت را به تغيير اقليم خواهند داشت. نتايج تركيب مدل¬هاي SWAT و WEAP با مدل MODFLOW نشان داد با به‌كارگيري اين مدل¬ها مي¬توان رفتار متقابل آب سطحي و زيرزميني، مقدار تغذيه و سطح آب زيرزميني را شبيه¬سازي كمي نمود. همچنين بررسي آماري سطح آب زيرزميني شبيه¬سازي شده توسط تركيب مدل¬هاي مختلف، نشان داد كه تلفيق مدل¬هاي SWAT-MODFLOW در مقايسه با WEAP-MODFLOW از دقت بالاتري برخوردار مي¬باشد. مدلسازي نرخ تغذيه نشان داد كه توزيع مكاني مقادير تغذيه آبخوان متفاوت مي¬باشد و ميانگين سالانه تغذيه آن در حدود 43 ميليمتر برآورد شده كه در حدود 12 درصد بارندگي مي¬باشد. همچنين ميانگين نرخ تغذيه كل آبخوان در شرايط تغييرات اقليمي تحت سناريوهاي RCP4.5 و RCP8.5 به ترتيب به ميزان 23 و 34 درصد در دوره آتي كاهش خواهد يافت. نتايج اعمال سناريوهاي آبياري مختلف در مدل¬ها نشان داد با طراحي و تنظيم الگوي كشت و بهبود راندمان¬¬هاي آبياري سطحي و تحت فشار مي¬توان در شرايط خشك و نرمال بين 21 تا 40 درصد، ميزان برداشت از منابع آب زيرزميني دشت را كاهش داد و موجب افزايش سطح آب زيرزميني و توسعه پايدار كشاورزي در دوره آتي گرديد.
چكيده انگليسي :
Abstract
The droughts of recent decades and climate changes have caused a sharp decrease in surface water resources, this issue has led to the indiscriminate withdrawal of underground water resources due to their availability and reliability. So that these sources are currently under pressure, especially in arid and semi-arid areas, and the water level in them has declined sharply. The study area of Kavar plain in Fars province has also faced a severe decrease in underground water and consequently land subsidence. Because surface and underground water interact, modeling in this field can help to accurately estimate basin water consumption and manage water resource systems. In the present study, integrated modeling of the interaction of surface and underground water using SWAT, WEAP, and MODFLOW models has been done to balance the groundwater level in the future. In this regard, the simultaneous impact of climate change, increasing the efficiency of irrigation systems, and changing the cultivation pattern have been analyzed to simulate and predict the groundwater level in the coming period (2021-2050). In this way, the simulation of meteorological parameters in the next period has been done by 10 climate change models (GCMs) under different scenarios of RCP2.6, RCP4.5, and RCP8.5. The changes in the cultivation pattern and the type of irrigation systems of the studied area were investigated during a decade (2008-2018). Finally, various management scenarios have been defined to reduce the withdrawal from the aquifer, so that it is compatible with the conditions of the studied area from various aspects. The results of forecasting climate parameters indicate that in all three scenarios in the future period (2020-2050), the temperature will increase (0.66-1.68 °C) and rainfall will decrease (4-14 %). Based on this, the rate of increase in gross irrigation requirement for different plants under the RCP2.6 scenario is predicted between 4% to 8%; under the RCP4.5 scenario between 6% to 13%; and under the RCP8.5 scenario between 8% to 18%, respectively. In the meantime, autumn crops will be the most sensitive and summer crops will be the least sensitive to climate change. The results of combining SWAT and WEAP models with the MODFLOW model showed that by using these models, it is possible to quantitatively simulate the interaction of surface and underground water, the amount of recharge, and the level of groundwater. Also, the statistical analysis of the groundwater level simulated by the combination of different models showed that the integration of SWAT-MODFLOW models has higher accuracy compared to WEAP-MODFLOW. The modeling of the recharging rate showed that the spatial distribution of the recharging values of the aquifer is different and its annual average recharging is estimated at 43 mm, which is about 12% of the rainfall. Also, the average recharge rate of the entire aquifer will reduce by 23% and 34% in the next period under the RCP4.5 and RCP8.5 scenarios, respectively. The results of applying different irrigation scenarios in the models showed that by designing and adjusting the cultivation pattern and improving the efficiency of surface and pressurized irrigation, it is possible to reduce the amount of withdrawal from the groundwater resources of the plain by 21 to 40 percent in dry and normal conditions. As a result, it increased the level of underground water and sustainable development of agriculture in the next period.
