تقاضا برای آب شیرین بهطور فزایندهای در حال افزایش است، درحالیکه منابع محدود آب، در معرض اضافه برداشت، آلودگی و تغییرات اقلیمی هستند که این موارد نیاز به بهبود مدیریت منابع آب را بهمنظور توزیع عادلانه و دستیابی به اهداف توسعه پایدار برجسته میکند. یک گزینه کم هزینه برای حمایت از استراتژیهای مدیریت بهتر آب، توسعه مدلهایی با قابلیت پیشبینی مقادیر آب دردسترس، بهویژه مقادیر مربوط به بارش و جریان رودخانههاست. تنوع اقلیمی و تغییرات آب و هوایی، یک فرض اساسی برای پیشبینیهای هیدروکلیماتولوژیکی است. یکی از جنبههای قابل توجه این موضوع، همبستگی بین پدیدههای بزرگ مقیاس جوی-اقیانوسی یا الگوهای دورپیوند با فرایندهای هیدرولوژیکی در مقیاس محلی است که این الگوها میتوانند بر جریان ورودی به سدها نیز اثرگذار باشند. در این مطالعه از سه مدل یادگیری ماشین شبکه عصبی مصنوعی، شبکه عصبی بیزین و سیستم استنتاج عصبی-فازی سازگار برای پیشبینی جریان ورودی به سدها بهره گرفته شده است تا کارایی آنها مورد ارزیابی قرار بگیرد. بدین منظور 12 سناریو متشکل از متغیرهای بارش، جریان ورودی به سد و نُه شاخص اقلیمی با تأخیر تا شش گام زمانی، طراحی شد تا تأثیر استفاده از الگوهای دورپیوند بهعنوان متغیرهای پیشبینی کننده جریان یک ماه بعد سد امیرکبیر، موردبررسی قرار بگیرد. تحلیل نتایج این پژوهش نشان داد که استفاده از شاخص Nino3.4 با یک گام زمانی تأخیر و همچنین شاخص PDO با دو گام زمانی تأخیر، میتوانند باعث افزایش دقت مدل نسبت به سناریوهای که در آنها تنها از متغیرهای ایستگاهی استفاده شده است، شوند. طبق نتایج، شاخص Nino3.4 مؤثرترین شاخص بر جریان ورودی به سد امیرکبیر شناخته شد و سناریویی که در آن از شاخص نامبرده به همراه دادههای بارش و جریان یک و دوماه قبل بهعنوان ورودی استفاده شده بود، در هر سه مدل، بالاترین دقت را به ثبت رساند. همچنین عملکرد مدل ANFIS برای سناریوی نامبرده (سناریوی 9)، با مقادیر RMSE و R2، بهترتیب معادل با 69/5 مترمکعب بر ثانیه و 79/0، نسبت به دو مدل ANN و BNN بهتر بود، به طوریکه مقدار شاخص R2 برای بهترین سناریوی متشکل از متغیرهای ایستگاهی (سناریوی 5)، به میزان 15/0 افزایش یافته و مقدار شاخص RMSE نیز به میزان 78/0 مترمکعب کاهش یافته است.
مقدمه: تغییرات کاربری اراضی و تخریب پوششهای طبیعی سبب اختلال در اکوسیستم و کاهش تنوع زیستی میشود. کاهش جنگلهای هیرکانی ، متعلق به دوره ژوراسیک از ارزشمندترین جنگلهای جهان، یکی از مهمترین مشکلات در سالهای اخیر است. روش تحقیق: در پژوهش حاضر با استفاده از تصاویر ماهوارهای به بررسی تغییرات کاربری اراضی و تجزیهوتحلیل سیمای سرزمین در دورههای زمانی مختلف، شامل سالهای 1984، 2001 و 2010 پرداخته شد. جهت بررسی چگونگی روند تغییرات کاربری و سیمای سرزمین در افق زمانی آینده از مدلساز تغییر سرزمین (LCM) استفاده شد. سنجههای سیمای سرزمین در نرمافزار 2/4 FRAGSTATS استخراج شدند. نتایج و بحث: نتایج نشان میدهد که جنگل، کاربری غالب (72 درصد از مساحت منطقه در سال 1984 و 46 درصد در سال 2040) در منطقه موردمطالعه است. در سال 1984 مساحت جنگلها 4/8 برابر کاربری کشاورزی بود و این میزان به 8/1 برابر در سال 2040 خواهد رسید. شاخص بزرکترین لکه (LPI) نشان داد اراضی جنگلی پوشش غالب در کل دوره است. همچنین شاخص نزدیکی (PROX) در کاربری کشاورزی و مرتع در دوره 1984-2010 روند افزایشی داشته و این میزان در سال 2040 افزایش بیشتری خواهد یافت. همچنین افزایش سنجه تراکم حاشیه (ED) در طی دوره آینده در هر سه کاربری مرتع، جنگل و کشاورزی نشان میدهد که حوضه تجن خیلی متفاوتتر از حال حاضر خواهد شد . این نتایج میتوانند دیدگاههایی در جهت اولویتبندی تصمیمات ملی و منطقهای با هدف کاهش تخریب جنگلها در اختیار مدیران قرار دهد.
بررسی تأثیرات تغییر اقلیم بر فرایندهای هیدرولوژیکی، بهویژه سیلابهای شهری، برای سازگاری و تعدیل آثار آن اهمیت زیادی دارد. در مطالعۀ حاضر،ابتدا با هدف ارزیابی وضعیت سیستمهای زهکشی شهری، تأثیر تغییر اقلیم بر بارشهای حدی ناحیۀ یکم منطقۀ 11 شهر تهران در دورۀ 2020-2049 با استفاده از 10 مدل AOGCM تحت دو سناریوی RCP2.6 و RCP8.5 بررسی شد. سپس، یک سناریوی میانه به عنوان حالت تجمیعی از نتایج تمام مدلهای اقلیمی یادشده در نظر گرفته شد. پس از آن، با استفاده از نرمافزار SWMM وضعیت شبکۀ فرعی زهکشی منطقه در شرایط موجود و همچنین حالت میانۀ تمام سناریوهای یادشده در شرایط آتی بررسی شد. درنهایت، عملکرد شبکه با محاسبۀ شاخصهای کارایی شامل اطمینانپذیری، برگشتپذیری، آسیبپذیری و پایداری ارزیابی شد. برای شبیهسازی سیلابهای منطقه، از رگبار طرح با دورۀ بازگشت پنج و 10 سال استفاده شد. نتایج شبیهسازی سیلاب نشان میدهد در شرایط فعلی با وقوع بارشی با دورۀ بازگشت پنج و 10 سال، در مجموع 25/23 درصد و در شرایط آتی حدود 22 درصد از طول کانالهای منطقه دچار آبگرفتگی خواهند شد. شاخص پایداری شبکه نیز تحت تأثیر این بارشها بررسی و مشخص شد. پایداری سیستم زهکشی منطقه در شرایط فعلی 89/77 درصد و در شرایط آتی تحت سناریوهای RCP2.6 و RCP8.5 بهترتیب 73/77 و 61/77 درصد است. بهطور کلی، مشخص شد در دورۀ آتی تحت تأثیر هر دو سناریوی تغییر اقلیم حجم سیلاب و تعداد نقاط آبگرفتگی شبکه در مقایسه با شرایط کنونی افزایش چشمگیری نخواهد داشت.
در چند دهة اخیر تغییر اکثر کاربریها بدون درنظرگرفتن قابلیتها و محدودیتهای محیط زیستی، مشکلات بسیاری مانند تخریب خاک و آلودگی اکوسیستمهای آبی را به دنبال داشته است، بنابراین، ضرورت تحقیق حاضر، بررسی چگونگی کاهش آثار تغییرات کاربری اراضی احتمالی آینده در حوضة آبخیز تجن با بررسی توانایی بالقوة اراضی بهعنوان راهکاری برای حفاظت از منابع طبیعی است. از این رو، مدلساز تغییر سرزمین (LCM) برای بررسی میزان تغییرات احتمالی کاربری اراضی آتی بهکار گرفته شد و در ادامه، با بهرهگیری از سامانة اطلاعات جغرافیایی (GIS) و روش ارزیابی چندمعیاره (ترکیب خطی وزنی)، مستعدترین مناطق کشاورزی تعیین شد. نتایج نشان داد در طول دورة 2010 تا 2040، کاربری جنگلی 34739 هکتار کاهش، و کاربری کشاورزی و مرتع بهترتیب، 27071 و 7668 هکتار افزایش خواهد داشت و نیز 3473 هکتار از مستعدترین مناطق محتمل تغییر از کاربری جنگل به کاربری کشاورزی و مرتع استخراج شد. بنابراین، انتظار میرود بررسی تغییرات کاربری اراضی آینده براساس قابلیت اﮐﻮﻟﻮژﯾﮑﯽ میتواند به حفاظت از جنگلهای هیرکانی برای پیشگیری از تغییرات غیراصولی کاربری اراضی در دورة آتی منطقه کمک کند.
ﺧـﺼﻮﺻﯿﺎت ﮐﯿﻔـﯽ آب از ﻣﺆﻟﻔﻪﻫﺎﯾﯽ اﺳﺖ ﮐﻪ ﺿﺮورت ﻟﺤﺎظ آن در ﺑﺮﻧﺎﻣﻪرﯾـﺰیﻫـﺎی ﻣﺮﺑـﻮط ﺑـﻪ ﻣـﺪﯾﺮﯾﺖ ﻣﻨـﺎﺑﻊ آب ﮐﺎﻣﻼً اﺣـﺴﺎس ﺷـﺪه اﺳـﺖ. آلودگیهای غیرنقطهای سهم مهمی در تغذیهگرایی آبهای شیرین دارد. از دلایل اساسی این موضوع وجود مواد مغذی بهویژه نیتروژن و فسفر در غلظتهای بالا در منابع آب است. درک ارتباط آلودگی فسفات با انواع کاربری اراضی و بررسی تأثیر مؤلفههای مؤثر بر انتقال اولویتی بهمنظور ارزیابی کیفیت آبهای سطحی است. بنابراین، در این مطالعه از ابزار ارزیابی آب و خاک (SWAT) برای شبیهسازی فسفات در حوضة آبخیز تجن استفاده شده است. نتایج مدل واسنجیشده نشان داد بار سالانة فسفات از سال 2001 تا 2013 از حدود 29000 تا 102900 کیلوگرم در خروجی حوضه متفاوت است. کاربری جنگل، کشاورزی و مرتع بهترتیب 54، 19 و24 درصد از مساحت منطقه و 24، 24 و 8/44 درصد از بار آلودگی فسفات را تولید میکند. در میان کشتهای کشاورزی، گندمزار آلودگی کمتری تولید میکند. نتایج بررسی مؤلفههای مؤثر بر انتقال فسفات نشان داد در همة کاربریها بهجز کاربری مرتع، سازوکار اصلی انتقال فسفات از طریق رسوبات است. بنابراین، نتایج حاصل از این مطالعه راهنمای خوبی برای حفاظت حوضة آبخیز تجن در برابر تخریب بیشتر و ترویج توسعة پایدار است.
در این تحقیق، اثر پدیدۀ تغییر اقلیم بر مدیریت مخازن سطحی حوضۀ گرگانرود بررسی شده است. بدین منظور اطلاعات مورد نیاز منطقه از مدل گردش عمومی [CGCM3] شامل مقادیر بارندگی و درجۀ حرارت، برای دوره (1390-1414)، تحت سناریوی انتشار گازهای گلخانهای A2 تأمین و به روش [SDSM] ریزمقیاس شد. نتایج در مجموع نشاندهندۀ کاهش حدود چهار درصدی بارش متوسط سالیانه و افزایش 05/0 درجهای حرارت سالیانه است. برای بررسی تأثیر این تغییرات بر جریان رواناب در شاخههای حوضۀ گرگانرود از روش آماری تابع توزیع احتمال توأم استفاده شد و مقادیر رواناب برای دورۀ آماری (1390-1414) پیشبینی شد. نتایج، نشاندهندۀ کاهش رواناب در حدود چهار درصد، در دورۀ مربوط بوده است. در ادامه با استفاده از نتایج بهدست آمده از سناریوی تغییر اقلیم و مدل [WEAP]، تغییرات بیلان آبی مخازن و مقادیر تخصیص در دوره (1390-1414) در گرههای مصرف، بررسی شد. بنابر نتایج بهدستآمده، میانگین تخصیص از 92 به 90 درصد و میانگین ذخایر مخازن نیز حدود 10 درصد کاهش خواهد یافت. نتایج نشان میدهد که از ارزیابیهای مدیریت منابع آب گذشته نمیتوان برای آینده استفاده کرد.
در سالهای اخیر فعالیتهای انسانی سبب افزایش غلظت 2CO شده که این وضعیت، گرمایش زمین و پدیدۀ تغییر اقلیم را در پی داشته شده است. این مطالعه با هدف ارزیابی پتانسیل تأثیرات تغییر اقلیم بر عملکرد گندم رقم چمران در محدودۀ شهرستان اهواز صورت گرفت. برای این منظور 13 مدل AOGCM و دو سناریوی انتشار گازهای گلخانهای (A2 و B1) انتخاب شد و دادههای روزانۀ دما و بارش برای منطقۀ تحقیق در پنج سطح احتمالاتی 10/0، 25/0، 50/0، 75/0 و 90/0، برای دو دورۀ آتی 2015-2045 و 2070-2100 محاسبه شد. با ترکیب سناریوهای دما و بارش، در نهایت 50 سناریوی تغییر اقلیم تحت هر کدام از سناریوهای انتشار A2 و B1 تولید شد. رشد گندم در دورۀ مبنا (1980-2010) و دورههای آتی (2015-2045 و 2070-2100) توسط مدل گیاهی واسنجی و ارزیابیشدۀ CERES-Wheat شبیهسازی شد. نتایج نشان داد در اثر تغییر اقلیم، بهویژه در دورۀ آتی 2070-2100، دورۀ رشد کوتاهتر میشود. مقایسۀ عملکرد گندم در شرایط تغییر اقلیم با دورۀ مبنا نیز نشان داد که با قبول ریسک 10/0، عملکرد در دورههای آتی 2015-2045 و 2070-2100 نسبت به دورۀ مبنا بهترتیب 4 و 15 درصد کاهش مییابد.
رواناب سطحی، یکی از دلایل عمده در فرسایش و کاهش حاصلخیزی خاک، رسوبگذاری در مخازن و کاهش کیفیت آب رودخانه می باشد. بنابراین، پیش بینی دقیق پاسخ حوضه از رویدادهای بارش مهم می باشد. مدل های هیدرولوژی نمایش ساده شده ای از سیستم هیدرولوژی واقعی هستند که به مطالعه درباره کارکرد حوضه در واکنش به ورودی های گوناگون و فهم بهتر از فرآیندهای هیدرولوژی کمک می کنند. باتوجه به تنوع مدل های بارش - رواناب در دسترس، انتخاب یک مدل بارش - رواناب مناسب برای حوضه از جهت بهره وری برنامه ریزی و مدیریت منابع آب مهم می باشد. بنابراین انتخاب مدل، نیاز به تشخیص قابلیت و محدودیت مدل های هیدرولوژی حوضه دارد. از این رو، در این مقاله کارایی سه مدل بارش - رواناب SWAT، IHACRES و SIMHYD در شبیه سازی رواناب حوضه قره سو مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. از جمله معیارهای ارزیابی در این مطالعه، ضریب نش (E)، تعیین (R2) و یک معیار خطا (RMSE) هستند. دوره های مشترک شبیه سازی این سه مدل از یک بازه 30 ساله انتخاب شدند. شبیه سازی ها نشان داد SWAT با ضریب نش 8/0 و معیار خطای 2/1 و SIMHYD با ضریب نش 68/0 و معیار خطای 5/1 بیشترین و کمترین کارایی را در دوره واسنجی دارند. این مقادیر برای دوره صحت سنجی 73/0 نش و 1/1 معیار خطا برای SWAT و 4/0 و دو برای SIMHYD می باشند. نتایج نشان می دهد مدل SWAT بهترین عملکرد را از شبیه سازی رواناب حوضه نسبت به داده های مشاهداتی در دوره صحت یابی داشته است.
