نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

بررسی اثر همزمان تغییراقلیم و تغییرکاربری اراضی بر جریان آینده رودخانه کر و سیوند با استفاده از مدل SWAT

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
مصطفی بایسته 1
حیدر زارعی 2
1 گروه هیدرولوژی و منابع آب، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز
2 استاد گروه هیدرولوژی و منابع آب، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست دانشگاه شهید چمران اهواز
10.22125/iwe.2025.533564.1889
چکیده
تغییراقلیم و کاربری اراضی اثرات متعددی بر مولفه‌های هیدرولوژیکی حوضه می‌گذارند که باعث تغییر خصوصیات منابع آب حوضه می‌شود. در این پژوهش جهت بررسی اثر همزمان تغییراقلیم و کاربری اراضی بر رواناب حوضه‌های کر و سیوند از دو مدل اقلیمی HadGEM3-GC31-LL و MPI-ESM1-2-LR تحت سناریوهای SSP1-2.6 و SSP5-8.5 برای دوره 2050-2021 استفاده شد. تغییرات کاربری اراضی پس از دریافت تصاویر منطقه از سنجنده‌های TM، ETM+ و OLI ماهواره لندست با مدل LCM پیش‌بینی گردید. برای شبیه‌سازی رواناب رودخانه‌ها از مدل هیدرولوژیکی SWAT استفاده شد. معیارهای ارزیابی بیانگر عملکرد مطلوب مدل در دوره واسنجی، اعتبارسنجی می‌باشد. مدل HadGEM3-GC31-LL افزایش دما و بارش زمستانی در دوره 2050-2021 پیش‌بینی می‌کند. مدل MPI-ESM1-2-LR آینده‌ای خشک‌تر با کاهش چشمگیر بارش در فصول سرد و افزایش نسبی دما نشان می‌دهد. بررسی تغییرات کاربری منطقه نشان می‌دهد پوشش جنگلی و مرتعی کاهش یافته و کاربری‌های کشاورزی، باغی و مسکونی به ترتیب 3/2، 8/10 و 45/8 برابر نسبت به دوره پایه بیشتر است. مدل HadGEM3-GC31-LL تحت هر دو سناریو و اثر تغییرکاربری به تبع افزایش بارش، افزایش دبی در فصل زمستان پیش‌بینی کرده است به طوریکه ایستگاه چمریز در دیماه دبی 145درصد نسبت به دوره پایه افزایش داشته است. مدل MPI-ESM1-2-LR در همه ایستگاه‌ها کاهش یکنواخت جریان بخصوص در ماه‌های تابستان را نشان می‌دهد
کلیدواژه‌ها
تغییراقلیم
کاربری اراضی
حوضه بختگان
دبی جریان
SWAT
موضوعات

عنوان مقاله English

Investigation the Effect of Climate Change and Land Use Change on the Future Flow of the Kor and Sivand Rivers Using the SWAT Model

نویسندگان English

Mostafa Bayesteh 1
Heydar Zarei 2
1 Department of Hydrology and water resource, Faculty of water engineering and environmental, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz,Iran
2 Professor, Dep. of Hydrology and Water Resources, Shahid Chamran University of Ahvaz, Iran.
چکیده English

Numerous effects of land use and climate change on the basin's hydrological components alter the features of its water supplies. This study examined the joint effects of land use and climate change on run‌off in the Kor and Sivand basins using two climate models, HadGEM3-GC31-LL and MPI-ESM1-2-LR, under SSP1-2.6 and SSP5-8.5 scenarios for years 2021–2050. After obtaining photos of the area from the Landsat satellite's TM, ETM+, and OLI sensors, changes in land use were forecasted using the LCM model. River runoff was modeled using the SWAT hydrological model. The assessment criteria specify the model's intended performance throughout the calibration and validation phases. The HadGEM3-GC31-LL model predicts an increase in temperature and winter precipitation in the period 2021-2050. The MPI-ESM1-2-LR model indicates a drier future with a significant decrease in precipitation in the cold seasons and a relative increase in temperature. The study of land use changes in the region shows that forest and pasture cover have decreased and agricultural, horticultural, and residential uses are 2.3, 10.8, and 8.45 times greater than the base period, respectively. The HadGEM3-GC31-LL model forecasts an increase in discharge in the winter season under both scenarios and the effect of land use change due to increased precipitation so that the Chamriz station in January increased by 145% compared to the base period. The MPI-ESM1-2-LR model shows a uniform decrease in discharge at all stations, especially in the summer months.

کلیدواژه‌ها English

Climate change
land use
Bakhtegan basin
Run off
SWAT
ایرانشاهی، م. ب، ابراهیمی، ح. یوسفی و ع. مریدی. 1401. بررسی اثرات تغییر اقلیم بر وضعیت دما و بارش با استفاده از شبکه عصبی و گزارش ششم IPCC (مطالعه موردی: ایستگاه های الشتر و خرم آباد). نشریه مدیریت آب و آبیاری. 12(4): 845-821.
آرا، ه.، م. ک. کیانیان، ح. سهرابی و ع. احمدآبادی. 1399. بررسی کارایی روش های طبقه بندی تصاویر ماهواره ای لندست در شناسایی انواع سنگفرش بیابانی در جنوب استان سمنان. پژوهش های فرسایش محیطی. 38(2): 20-1.
پورمحمدی، س.، م.ت. دستورانی، ع. مساح بوانی، م. گودرزی، ه. جعفری و م. ح. رحیمیان. 1396. بررسی اثرات تغییراقلیم بر رواناب رودخانه و ارائه راهکارهای سازگاری با آن. علوم و مهندسی آبخیزداری. 11(37).
دنیایی، ع،ر و ا، پ. صراف. 1399. ارزیابی شرایط آب- هواشناختی حوضه آبریز گرگانرود تحت اثر تغییر اقلیم با استفاده از مدل MIROC-ESM. هیدروژئومورفولوژی. 7(25): 181-204.
زارعی، ح.، س. م. شنانی هویزه وش. جورابیان شوشتری. 1403. پیش‌بینی زمانی-مکانی تغییرات کاربری اراضی با استفاده از مدل LCM در حوزه آبخیز سد درودزن. محیط زیست و مهندسی آب، 10(3): 363-378.
شنانی­هویزه، س. م.1401. ارزیابی تاثیر تغییرکاربری و تغییراقلیم بر سطح آب زیرزمینی با استفاده از مدل تلفیقی SWAT-MODFLOW (مطالعه موردی: حوضه سد درودزن). رساله دکتری رشته منابع آب. دانشگاه شهید چمران اهواز.
شیخ ربیعی، م، ر. ح،م. پیروان، پ. دانشکار آراسته، م. اکبری و ب. معتمدوزیری. 1403. بررسی اثرات تغییرات اقلیم با استفاده از نتایج گزارش ششم هیات بین الدول بر میزان تولید رواناب و رسوب. مهندسی و مدیریت آبخیز. 16(4): 570-550.
عفیفی، م. ا. 1397. مدلسازی تغییرات کاربری اراضی با استفاده از مدل زنجیره مارکوف و مدل LCM مطالعه موردی شهر شیراز. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی. 20(56): 158-141.
    غفاری جو، ن.1395. ارزیابی بیلان آب حوضه آبریز با رویکرد احیای دریاچه بختگان. پایان نامه کارشناسی ارشد رشته منابع آب. دانشگاه شهید چمران اهواز.
غفاری، گ. ج. قدوسی و ح. احمدی. 1388. بررسی تاثیر تغییر کاربری اراضی بر پاسخ های هیدرولوژی حوضه آبخیز( مطالعه موردی: حوضه زنجانرود). مجله پژوهش­های حفاظت آب و خاک. 16(1): 163-180.
کاظمی­رشخواری، ا.، ا. اسدی وایقان وم. آذری.1402. پیش­بینی اثرات تغییراقلیم و کاربری اراضی بر روی دبی حوضه آبریز رودخانه کشف­رود با استفاده از مدل SWAT. نشریه علوم آب و خاک، 28(1): 103-93.
لقب­دوست­آرانی، ا.، ح.زارعی، ف.رادمنش،ا. سلگی وم. ضرغامی.1403. بررسی اثر تغییر الگوی کشت بر منابع آب حوضه آبریز سد ملاصدرا با استفاده از روش پویایی سیستم. علوم و مهندسی آبیاری
نادری، م.، ع. ایلدرمی، ح. نوری، س. آقابیگی­امین و ح. زینی­وند. 1396. بررسی تاثیر تغییر کاربری اراضی و اقلیم بر رواناب حوضه آبخیز با استفاده از مدل SWAT مطالعه موردی حوضه آبخیز گرین. هیدروژئومورفولوژی14 42-23.
 
 
Abbas, Z., & H. S. Jaber., (2020). Accuracy assessment of supervised classification methods for extraction land use maps using remote sensing and GIS techniques. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 745(1). 159-166.
Abbaspour, K.C., et al., 2015. A continental-scale hydrology and water quality model for Europe: calibration and uncertainty of a high-resolution large-scale SWAT model. J. Hydrol. 524, 733–752.
Abedini, M., F. Pour Farrash Zadeh and M. Gharachorlu. 2021. Analysis and Modeling of the Relationship betweenMonthly Discharge and Geomorphometric Characteristics (Case Study: Kashafrood Watershed). Geography and Environmental Planning 32(4): 29-44 (in Farsi).
Amos, P.K., Tai, A.B., Perry, H.L., Ma, A., Yuk-Chun Chan, C., Ming-Keung Chow, A., David, A., Ridley, D., Jasper, F., & Kok, E. 2021. Impacts of climate and land cover variability and trends on springtime East Asian dust emission over 1982–2010: A modeling study. Atmospheric Environment, 254.
 
Arnold, J. G., Allen, P. M., Volk, M., Williams, J. R., & Bosch, D. D. (2010). Assessment of different representations of spatial variability on SWAT model performance. Transactions of the ASABE, 53(5), 1433-1443.‏
Arnold, J. G., R. Srinivasan, R. S. Muttiah and J. R. Williams. 1998. Large area hydrologic modeling and assessment part I: model development 1. JAWRA Journal of the American Water Resources Association 34(1): 73-89.
Azari, M., H. R. Moradi, B. Saghafian and M. Faramarzi. 2012. Assessment of Hydrological Effects of Climate Change in Gourganroud River Basin. Water and Soil 27(3): 537-547 (in Farsi).
Bangash, R. F., A. Passuello, M. Sanchez-Canales, M. Terrado, A. López, F. J. Elorza and M. Schuhmacher. 2013. Ecosystem services in Mediterranean river basin: climate change impact on water provisioning and erosion control. Science of the Total Environment 458: 246-255.
Bolstad, P. V, and Lillesand, T. M, (1991). Rapid maximum likelihood classification.
1           discussion of principles, Journal of Hydrology, 1 0: 282–290.
Easteman, J.R., 2009. IDRISI Taiga Guide to GIS and Image Processing, Clark University,
Hedayat, S. 2016. Assessment and optimal management of groundwater resources (Bakhtegan-Maharlo watershed). Master's thesis, Water Engineering, Faculty of Water Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran. (In Persian).
Khoshravesh, M. and R. Norooz Valashedi. 2020. Investigation the effect of climate change scenarios on the monthly flow discharge at the outlet of Gelevard Dam. Journal of Water and Soil Conservation 27(4): 23-43.  (in persian)
Manikanta, B., and Yaswanth, K. K. 2025. Impact assessment of future LULC and climate change on hydrology in the Upper Pennar basin, India. Sustainable Water Resources Management, 11(2), 1-24.‏
Moriasi, D. N., Gitau, M. W., Pai, N., and  Daggupati, P. 2015. Hydrologic and water quality models: Performance measures and evaluation criteria. Transactions of the ASABE, 58(6), 1763-178.
Naderi, M. 2020. Assessment of water security under climate change for the large watershed of Dorudzan Dam in southern Iran. Hydrogeology Journal, 28(5), 1553-1574.‏
Nash JE, Sutcliffe JV. 1970. River flow forecasting through conceptual models. Part I –A
 O'Neill, B. C., Tebaldi, C., Van Vuuren, D. P., Eyring, V., Friedlingstein, P., Hurtt, G., ... & Sanderson, B. M. 2016. The scenario model intercomparison project (Scenario MIP) for CMIP6. Geoscientific Model Development, 9(9), 3461-3482
Rashedi, S., S. A. Hosseini, S. Nazif and B. G. Cheshmeh. 2025. Modeling the effects of climate change and land use on flow rate and sedimentation by SWAT model in Anzali Wetland in the north of Iran. Theoretical and Applied Climatology, 156(1), 69.‏
Roozbahani, A., P. Behzadi and  A.M. Bavani. 2020. Analysis of performance criteria and sustainability index in urban stormwater systems under the impacts of climate change. Journal of Cleaner Production, 271, 122727.
Sharma, S. K., Sinha, R. K., Eldho, T. I. and Patel, H. M. 2024. Individual and Combined Impacts of Land Use/Cover and Climate Change on Water Balance Components of a Tropical River Basin. Environmental Modeling & Assessment, 29(1), 67-90.‏
Shokouhifar, Y., H. Zarei, A. M. Akhondali  and  A. Khoramian. 2022. Assessment of effects of changes in land‌‌use on the water balance components using SWAT (Case study: Doroudzan dam basin). Irrigation Sciences and Engineering, 45(2), 139-150.
Song, X. P., M. C. Hansen, S. V. Stehman, P. V. Potapov, A. Tyukavina, E. F. Vermote and J. R. Townshend. 2018. Global land change from 1982 to 2016. Nature 56(7720): 639-643.
Wldmchel, M. and Osore, A. 2025. Evaluation of the impact of climate and land use/land cover change on hydrological response in Gelna watershed. PLOS Climate, 4(1), e0000483.‏
Yang, J., Reichert, P., Abbaspour, K. C., Xia, J., & Yang, H. 2008. Comparing uncertainty analysis techniques for a SWAT application to the Chaohe Basin in China. Journal of hydrology, 358(1-2), 1-23.‏
Zhang, L., Y. Jiang, M. Yang, H. Wang, N. Dong, H. Wang, X. Liu, L. Chen and K. Liu. 2022. Quantifying the Impacts of Land Use and Cover Change (LUCC) and Climate Change on Discharge and Sediment Load in the Hunhe River Basin, Liaoning Province, Northeast China. Water 14(5): 737.
Zorratipour, M., H. Zarei, M. R. Sharifi and F. Radmanesh. 2021. Hydrological simulation of Bakhtegan basin in Iran using the SWAT model. Irrigation Science and Engineering, 44(2), 39-51