پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز

مقدمه و هدف: منابع آب زیرزمینی نقش عمده‌ای در توسعه کشاورزی، صنعتی و بهداشتی دارند. بهره‌برداری بیش از حد، به دلیل سهولت دست‌یابی به این منابع، باعث پایین آمدن سطح ایستابی در سفره آب و نابودی ذخایر زیرزمینی می‌گردد. از طرفی آب اثرات معنی‌داری بر روی ثبات کشاورزی و تولید دارد. اثرات تغییر اقلیم بر مدیریت بهینه منابع آب و خاک به عنوان موضوعی چالش برانگیز در بسیاری از مناطق خشک دنیا مطرح است. از این رو هدف از این پژوهش، ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر آبخوان دشت روانسر- سنجابی و تخصیص بهینه اراضی به محصولات موجود در الگوی کشت، برای دست‌یابی به بیشترین سود در راستای مدیریت بهینه منابع آب و حفاظت از خاک است.

مواد و روش‎ها: محدوده مطالعاتی روانسر- سنجابی در غرب ایران یک آبخوان آزاد بوده که دارای ضخامت متوسط 70 متر و همچنین، تراز سطح آب زیرزمینی در محدوده‌ای بین ۱۳۱۷ تا ۱۳۵۲ متر از سطح آب‌های آزاد قرار دارد که این تغییرات به ترتیب از نواحی جنوب‌غربی به سمت مناطق شرقی مشاهده می‌شود. جریان سطحی اصلی این دشت رودخانه قره­سو می­باشد. مسئله بهینه‌سازی با استفاده از مدل برنامه‌ریزی خطی سیمپِلکس و به کمک نرم افزار Lingo (V.11)، برای 3 سناریوی مدیریتی و 3 سناریوی اقلیمی مدل­سازی، تحلیل و آنالیز گردید. به کمک نرم افزار WEAP شبیه­سازی منابع و مصارف (شرب، کشاورزی و محیط­زیست) موجود در دوره آماری (2006-2019) مورد بررسی قرار گرفت. به جهت بررسی اثرات هیدرولوژیکی تغییراقلیم بر منابع آب سطحی، از مدل­ بارش-رواناب IHACRES (V2.1) برای شبیه­سازی رواناب دوره آتی رودخانه قره­سو در محدوده روانسر- سنجابی استفاده شد. در ادامه به‌منظور بررسی اثر تغییر اقلیم روی منابع آب زیرزمینی، خروجی­های مدل ریزمقیاس نمایی LARS-WG تحت سناریوهای RCP 2.6، RCP 4.5 و RCP 8.5 برای بازه­ زمانی آتی 2040-2021 مورد استفاده قرار گرفت. مدل LARS-WG با استفاده از آمار روزانه سال­های (1986-2005) ایستگاه مورد نظر اجرا گردید.

یافته‎ها: نتایج بخش برنامه­ریزی خطی نشان داد که در کلیه سناریوهای مدیریتی و اقلیمی به جز محصولات پیاز، نخود دیم، باغ، سبزیجات و یونجه بقیه محصولات از الگوی کشت منطقه حذف گردید. بیشترین تغییر مشاهده شده در جایگزینی نخود دیم به جای گندم دیم و پیاز به جای گندم آبی می­باشد. هم­چنین نتایج نشان داد که تغییر الگوی کشت زراعی در دشت روانسر- سنجابی با رعایت کلیه محدودیت­های موجود در منطقه، در همه سناریوها، سبب افزایش سود تولید (54/3=x ) نسبت به وضعیت موجود می­شود. نتایج شبیه­سازی محدوده مورد مطالعه توسط نرم­افزار WEAP بیان داشت که در طول دوره آماری (2006-2019) نیاز شرب به صورت کامل تأمین می­گردد و نیاز کشاورزی محدوده در اغلب سال­های دوره آماری با کمبود تأمین مواجه است که علت آن کاهش منابع آب سطحی رودخانه قره­سو می­باشد. نتایج اثر تغییر اقلیم بر  تراز آب زیرزمینی نشان داد که در تمام ماه‌ها حدود 20 الی 60 سانتی‌متر کاهش داشت. بررسی نتایج میانگین ماهانه دمای حداقل در دوره پایه (1986-2005) و دوره آتی (2021-2040) نشان داد که مقدار دمای حداقل در دوره آتی نسبت به دوره پایه در مدل­های پیش­بینی اقلیمی HadGEM2-ES، CanESM2 و CSIRO-MK3-6-0 تحت هر سه سناریو (RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5) انتشار افزایش داشته است و هم­چنین میانگین ماهانه دمای حداکثر در تمامی­ ماه­ها روند افزایشی داشته که انتظار می­رود دمای حداکثر افزایش بیشتری نسبت به دمای حداقل در دوره آتی (2021-2040) نسبت به دوره پایه داشته باشد. نتایج ارزیابی بارش نشان داد در هر سه مدل اقلیمی منتخب، سناریو انتشار RCP8.5 بیشترین کاهش بارندگی و سناریو انتشار RCP2.6 کمترین کاهش بارندگی را دارد.

نتیجه‎گیری: با توجه به نتایج حاصل از سناریوهای اقلیمی تعریف‌شده در این پژوهش، می‌توان نتیجه گرفت که سیاست‌گذاران و مدیران منابع می‌توانند از این تحقیق به‌عنوان منبعی ارزشمند برای توسعه، بهره‌برداری و مدیریت پایدار منابع آب و خاک در چارچوب مدیریت جامع حوضه آبخیز بهره‌برداری نمایند.در نهایت، به منظور بهبود وضعیت آب زیرزمینی و افزایش حداکثری سود حاصل از کشاورزی، چندین سناریو با هدف کاهش برداشت از آبخوان و تثبیت منابع آب زیرزمینی تدوین شد. نتایج شبیه سازی آب زیرزمینی توسط مدل MODFLOW  برای دو سال از آبان 89 تا آبان 91 نشان داد که در صورت  ادامه روند موجب بحران های جدی خواهد شد. نتایج مدل یکپارچه نیز نشان دادکه با ادامه وضع موجود 15 تا 25 درصد از نیازهای کشاورزی در ماه­های خرداد تا شهریور تامین نخواهد شد که در صورت لحاظ نمودن اثر تغییر اقلیم این کمبود حدود 1 تا 3 درصد در طول بلند مدت بیشتر خواهد شد. نتایج بخش مدل بهینه حاکی از آن بود که در کلیه سناریوهای مدیریتی و اقلیمی به جز محصولات پیاز، نخود دیم، باغ، سبزیجات و یونجه بقیه محصولات از الگوی کشت منطقه حذف گردد. نتایج نشان داد که تغییر الگوی کشت زراعی در دشت روانسر- سنجابی با رعایت کلیه محدودیت­های موجود در منطقه، در همه سناریوها، سبب افزایش سود تولید نسبت به وضعیت موجود می­شود. در صورت اجرای مدل بهینه سازی و کاهش برداشت از آبخوان از 20 درصد تا 50 درصد کشاورزان می توانند به سود بیشتری نسبت به وضع موجود برسند. این نشان می­دهد که برای دستیابی به کشاورزی پایدار، الگوی کشت منطقه نیازمند تغییرات است.