1
شیپ طیارش رد بوسر دیلوت ینیب عطق مدع
ی ت میلقا رییغت -
:یدروم هعلاطم
ناخراتس دس زیخبآ هزوح
یشخبناهج دیشرف
1
،*
روپسابع میرک ،2
یصاصتخا اضر دمحم
3
1 - ناد نهم و مولع یرتکد یوجش د
،یرادزیخبآ یس زی هاگشناد
د
2 - دشرا رگشهوژپ ژولونکت لاردف هسسؤم
ی و ئوس بآ مولع ی
س Eawag
3 - داتسا هدکشناد دزی هاگشناد ،یسانشریوک و یعیبط عبانم
پ ی ش ب ی ن ی اسرف رثا رد کاخ تفر رده ی
ش لاعف و ی ت اه ی زرواشک ی هت هبنج زا ی
ه همانرب اه ی کاخ و بآ تظافح بسانم
ارب ی دم ی نار خبآ ی ز مها زئاح ی ت ا اب .تسا ی ن عطق مدع ،دوجو ی
ت اه ی غت هب طوبرم دراوم هلمج زا فلتخم یی
ر لقا ی م هت ی ه
پ ار بسانم همانرب ی
چ ی هد م ی امن ی د اب رضاح هعلاطم . فده
سررب ی غت یی ر ذپ ی ر ی لوت ی د ارش رد بوسر ی
ط غت یی ر لقا ی م هزوح رد
خبآ ی ز ناخراتس دس برغ لامش رد
ی ا ی نار ا رد ام .دش ماجنا ی
ن لدم تخاس زا سپ شهوژپ اب ار نآ ،هزوح SWAT
هداد اه ی ارب بوسر راب و باناور هناهام ی
( هرود 2113 - 1891 حم رد ) ی ط همانرب
SWAT-CUP
جنساو ی سرابتعا و جن ی
درک ی م هداد اب ار لدم همادا رد . اه
ی آ شراب و امد ی
هدن لقا لدم جنپ زا جرختسم ی
م ی رانس تحت ی
اهو ی
RCP4.5
و
RCP8.5
ارب ی هرود 22 هلاس 2112 - 2101 درک ارجا ی م اتن . ی ج م داد ناشن ی
ناز غت یی تار لوت ی د هرود هب تبسن هزوح هنلااس بوسر
اپ ی ه ( 2111 - 1891 رانس رد ) ی و
RCP4.5
ب ی ن 19 - ات 11 م( دصرد ی گنا ی ن لک 1 / 2 - رانس رد و )دصرد ی
و
RCP8.5
ب ی ن
31 - ات 0 م( دصرد ی گنا ی ن لک 2 / 10 - .دوب دهاوخ )دصرد
ژاو ناگ :یدیلک کاخ شیاسرف SWAT ،
SWAT-CUP ، GCM ،
CCT ، یجنساو ، ، تیعطق مدع ناریا ،
.
2
1 - همدقم اهزاگ راشتنا دنور همادا ی
هناخلگ ا ی ثأت اب ی ر لقا رب ی م غت هب رجنم یی
ر م ی ناز وگلا و ی ازفا و شراب ی
ش امد ی ناهج ی اوه
ا زا .دش دهاوخ ی
،ورن غت یی ر لقا ی م ه رب ی ژولورد ی ک و ی ف ی ت آ رد بآ ی هدن ثات ی راذگر گنوگچ هک ،دوب دهاوخ ی
ثأت ی ر م ار نآ ی ناوت اب
لدم زا هدافتسا اه
ی ه ی ژولورد ی ک و ی ف ی ت سررب بآ ی درک ( ،IPCC
2113 ؛ ،ناراکمه وLiu
2111 ) . همانرب SWAT
ی ک لدم
بش ی ه زاس آرف ی دن پ ،روحم ی هتسو ن و ی هم زوت ی ع ی بش روظنم هب هک تسا ی
ه زاس ی مصت تدم زارد تارثا ی
تام دم فلتخم ی
ر ی ت خبآ ی ز
ه خساپ رب ی
ژولورد ی ک ک و ی ف ی ت تسا هدش هداد هعسوت بآ .
Pandey
ناراکمه و (
2111 سررب اب ) ی 21 اپ لدم ی ه ف ی ز ی ک ی
اسرف ی ش لدم هک دنداد ناشن بوسر و یSWAT
ک ی ( رترب لدم جنپ زا ،SWAT
،WEPP AGNPS
،
ANSWERS
و
SHETRAN
ارب ) ی بش ی ه زاس ی آرف ی اهدن ی اسرف ی ش تسا بوسر لاقتنا و .
ناراکمه و Liu
( 2111 ) دنداد ناشن ا رد
ی تلا
ای دن ی انا غت یی ر لقا ی م لاآ و باناور ی
هدن اه ی غ ی ر هطقن ا ی ار 2 ات 11 داد دهاوخ شهاک دصرد .
Karamouz
( ناراکمه و 2118
هب )
شیپ هرود رد بوسر راب نازیم ینیب 21
هلاس 2122 - 2111 شهوژپ نیا هعلاطم دروم هزوح رد )ناخراتس دس(
.دنتخادرپ ناشیا
هداد ساسا رب لدم یامد و شراب یاه
HadCM3
ویرانس ود تحت
A2(a)
و
B2(a)
شهاک 12 ات 18 یدصرد ار بوسر راب رد
نیا هزوح .دندرک ینیب شیپ
Abbaspour
ناراکمه و (
2118 ) اب سررب ی لقا رثا ی م آ ی هدن ا بآ عبانم رب ی
نار دنداد ناشن رد
انس ر ی اهو ی آ ی هدن م )روشک برغ و لامش( بوطرم قطانم رد ی
ناز ازفا شراب ی ش ازفا .تشاد دهاوخ ی
ش بوطرم قطانم رد شراب
م ی دناوت ناوارف هب رجنم ی
ب تدش و عوقو ی
رتش س ی بلا اه فرط زا .دوش ی
ا ی ن اسرف اب قطانم ی
ش ب کاخ ی رتش دوب دنهاوخ هجاوم
راذگبوسر لکشم هب رجنم هک ی
ب ی رتش س نزاخم رد اهد
ک شهاک و ی
ف ی ت هناخدور بآ .دش دهاوخ اه
لامش رد ناخراتس دس
،ناریا یبرغ لد هب
ی ل ن و تابوسر راب لرتنک مدع ی
ز ارجا مدع ی لمع ی تا خبآ ی رادز ی تسدلااب رد شهاک و یراذگبوسر لکشم اب
ک ی ف ی ت نزخم بآ تسوربور
(
Karamouz
( ناراکمه و 2111
).
ورنیا زا رضاح هعلاطم رد همانرب روظنم هب
یزیر لرتنک تامادقا
بوسر .تسا هدش هتخادرپ هدنیآ رد هزوح یدیلوت بوسر نازیم ینیب شیپ هب ثحب رد هدش ماجنا تاعلاطم رثکا رد نینچمه
بوسر رب میلقا رییغت رثا روشک رد
هداد هب یمیلقا لدم ود ای کی یاه هداد تیعطق مدع و تسا هدش افتکا
یمیلقا لدم یاه
زا هدافتسا اب هعلاطم نیا رد ورنیا زا .تسا هتفرگ رارق هجوت دروم رتمک هداد
یمیلقا لدم جنپ زا لصاح یاه یلامتحا تارییغت ،
هرود رد هزوح یدیلوت بوسر نازیم 22
هلاس 2112 - 2101 یسررب دش تسا ه .
2 - راک شور علاطم دروم هقطنم تعسو اب ه
831 عبرم رتمولیک خبآ هزوح ناخراتس دس تسدلااب رد
ناریا برغ لامش رد یاچرها زی
تسا لکش(
1 .) یربراک یاه مید یزرواشک عومجم و ،یبآ یزرواشک ،عترم ،
هعسوت حوطس ی
هتفا رهش(
ی
، اتسور یی تعنص و ی و )
هنهپ اه ی بآ ی اب بیترت هب 2
/ 16
، 21 ، 11 و 2 / 1 د دصر یم لیکشت دنهد
. هقطنم هنلااس یامد طسوتم 11
یتناس هجرد و دارگ
نیگنایم شراب نازیم 292
یلیم .تسا رتم ب هزوح عافترا
ی ن 1011 ات 2821 رد حطس زا رتم یا
.تسا
3
لکش 1 هعلاطم دروم هزوح تیعقوم یقرش ناجیابرذآ ناتسا و ناریا رد
لدم تخاس یارب هزوح SWAT
، زا هداد هنازور شراب و امد یاه هس
هکبش رد هاگتسیا
CSFR
(
https://globalweather.tamu.edu
) لاس یارب یاه
2113 - 1891 زا جرختسم یضارا یربراک هشقن ، وصت
ی ر هدنجنس OLI
تسدنل هراوهام 9
،یصاصتخا و یشخبناهج(
1386 ،) عافترا یموقر هشقن 31
رتم
ASTER GDEM-2
(
https://earthexplorer.usgs.gov
/) یزرواشک داهج کاخ هشقن و -
هقطنم بآ .دش هدافتسا یقرش ناجیابرذآ یا
یجنساو و
یجنسرابتعا لدم
هناهام بوسر سپس و باناور یارب ادتبا اب
هیور
SUFI-2
رد همانرب
SWAT-CUP
(
Abbaspour
، 2112 ؛
Abbaspour
،ناراکمه و 2112
) هداد .دش ماجنا هنازور یامد و شراب یاه
جنپ یمیلقا لدم (
GFDL-ESM2M
،
HadGEM2-
،ES LR - CM5A -
،IPSL MIROC
و
M - NoerESM1
) تیاسبو زا هدنیآ یارب
WETechData
(
http://www.2w2e.com
)
ب زا هدافتسا اب و جارختسا همانر
Climate Change Toolkit (CCT)
(
Ashraf Vaghefi
،ناراکمه و 2116
.دش سایقمزیر ) رد
هداد اب هدش یجنسرابتعا لدم تیاهن هدنیآ شراب و امد یاه
ارب ی هرود 22 ( هلاس 2112 - 2101 لوت بوسر و ارجا ) ی
د ی هزوح
خبآ ی ز شیپ هدنیآ رد ینیب
.دش
3 - جیاتن لکش 2 رادومن هیبش هناهام بوسر راب هدش یزاس
لدم طسوت ( یجنساو هرود یارب هزوح یجورخ رد SWAT
2119 -
1891 ( یجنسرابتعا و ) 2113
- 2118 ) یم ناشن ار .دهد
ار هزوح بوسر راب دنور ات تسا هدوب رداق لدم ،لک رد یبوخ هب
هیبش
.دیامن یزاس صخاش ریداقم
شن شزارب ییوکن یاه -
فیلکتاس (
)NSE و1
( یبیرا دصرد PBIAS
2) یم ناشن بوسر راب دهد
هناهام ب تحص ا
"
تیاضر
"شخب (
0.45<NSE<0.6
و
±30<PBIAS<±55
) تسا هدش یزاس هیبش (
Moriasi
،ناراکمه و
2116 .) لکش 2 زین یم ناشن دهد مک بوسر راب دروم رد لدم طسوتم و
،تسا هدرک لمع بوخ رایسب هیبش دروم رد هچرگا
.تسا هدوب ینیمخت مک راچد بوسر راب هنیشیب ریداقم یزاس هدوب شخب تیاضر زین باناور یجنسرابتعا جیاتن تسا رکذ هب مزلا
هئارا راصتخا لیلد هب هک تسا اجنیا رد
.تسا هدشن
1 Nash-Satcliffe Efficiency (-)
2 Percentage of bias (%)
4
لکش 2 بش هناهام بوسر راب رادومن ی
ه زاس ی جورخ رد هدش ی
ارب هزوح ی جنساو هرود ی
( 2002 - 1821 جنسرابتعا و ) ی
( 2013 - 2008 )
لکش 3 هبعج رادومن ا
ی لوت بوسر ی
د ی هزوح هنلااس اپ هرود رد
ی ه ( 2111 - 1891 ) رد و هرود 22 هلاس 2112 - 2101 اب
هداد اه ی امد و شراب ی
2 لقا لدم ی م ی رانس ود تحت و ی
و راشتنا
RCP4.5
و
RCP8.5
یم ناشن ار .دهد
لودج 1 زین لماش
نیگنایم 22 ( هیاپ هرود هب تبسن نآ رییغت دصرد و یدیلوت بوسر هلاس 11
/ 3 راتکه رد نت )لاس رد
.تسا ویرانس رد
RCP4.5
هیبش یزاس هداد اب یاه زا لدم هس جنپ
لدم یمیلقا ات 29 / 1 نیگنایم هنلااس بوسر شهاک لاس رد راتکه رد نت لدم ود و
شیازفا 12 / 1 و 32 / 1 لاس رد راتکه رد نت ینیب شیپ ار
یم ویرانس دروم رد .دنک
RCP8.5
هیبش زج هب زین لدم هداد اب یزاس
HadGEM2-ES
هیبش ریاس یزاس
نیب شهاک اه 3
ات 31 یدصرد ( 11 / 1 ات 89 / 1 لاس رد راتکه رد نت )
شیپ ار یم ینیب .دننک
جیاتن اب عوضوم نیا
Karamouz
( ناراکمه و 2118
.دراد تقباطم هدنیآ رد هزوح بوسر دیلوت هنلااس نیگنایم شهاک دروم رد )
لکش 3 هبعج رادومن ا
ی لوت بوسر ی د ی هنلااس هزوح هرود رد 2012 - 2041 اپ هرود هب تبسن ی
ه ( 1821 - 2010 هداد اب ) اه ی امد و شراب ی
2
لقا لدم ی م ی رانس ود تحت و ی
و .راشتنا
لودج 1 هرود رد یدیلوت بوسر هنلااس طسوتم رییغت دصرد و ریداقم 2012
- 2042 ( هیاپ هرود هب تبسن 11
/ 3 )لاس رد راتکه رب نت یارب
راشتنا ویرانس ود
NoerESM1-M MIROC
IPSL-CM5A-LR HadGEM2-ES
GFDL-ESM2M
2.84 (-10.15%) 2.57 (-18.4%)
2.78 (-11.78%) 3.48 (10.13%)
3.31 (0.15%) RCP4.5
3.05 (-3.51%) 2.17 (-31.1%)
2.37 (-24.1%) 3.29 (4.23%)
2.67 (-15.5%) RCP8.5
Base Period RCP4.5 RCP8.5 1986-2010 2041-2065
2
لکش 0 نوتس رادومن ی
م ی گنا ی ن لوت بوسر هنلااس ی
د ی ز ی هزوحر اه پ هزاب و ی ش ب ی ن ی غت دصرد هدش یی
ر ارب نآ ی ز ره ی ر هزوح
اپ هرود هب تبسن ی
ه یم ناشن ار .دهد
ارب ی امن ی ش ز رتهب ی ر هزوح م ساسا رب اه ی
ناز لوت بوسر ی
د ی اپ هرود رد ی
،ه هدش بترم دنا
. اب
،لکش نیا هب هجوت رد
رثکا هزوح ریز یاه راب اب بوسر هس لقادح ،رتشیب هیبش
زا یزاس جنپ هیبش هداد اب یزاس لدم یاه
یاه
یمیلقا
، شیپ ار یدیلوت بوسر نازیم شهاک هدرک ینیب
.دنا
لکش 4 نوتس رادومن ی
م ی گنا ی ن لوت بوسر هنلااس ی
د ی ز ی هزوحر اه ارب(
ی امن ی ش ز رتهب ی ر هزوح م ساسا رب اه ی
ناز لوت بوسر ی د ی هرود رد
اپ ی
،ه هدش بترم پ هزاب و )دنا
ی ش ب ی ن ی غت دصرد هدش یی
ر ارب نآ ی ز ره ی ر اپ هرود هب تبسن هزوح ی
ه رانس تحت ی
و RCP4.5 (a) رانس و
ی و
RCP8.5 (b) .
لکش 4 همادا
- هجیتن گ ی یر فده اب رضاح هعلاطم میلقا رییغت طیارش رد ناخراتس دس زیخبآ هزوح یدیلوت بوسر نازیم یلامتحا تارییغت زا یهاگآ
ماجنا دش . ا رد ی ن ه لدم شهوژپ ی
ژولورد ی ک هزوح همانرب زا هدافتسا اب
ArcSWAT
هداد اب و هتخاس اه
ی بوسر و باناور هناهام
هیور اب
Sufi-2
طیحم رد همانرب
SWAT-CUP
جنساو ی جنسرابتعا و ی
هداد همادا رد .دش اه
ی آ شراب و امد ی
هدن زا جرختسم
جنپ لقا لدم ی م ی رانس تحت ی
اهو ی
RCP4.5
و
RCP8.5
اب زا هدافتسا همانرب
رCCT
ی قمز ی سا لدم سپس .دش ارب SWAT
ی
هرود 22 هلاس 2112 - 2101 لوت بوسر و ارجا ی
د ی خبآ هزوح ی ز دش دروآرب .
اتن ی ج داد ناشن لدم
ریداقم یمیلقا یاه توافتم
ار ی
یارب لوت ی د هزوح هنلااس بوسر شیپ هدنیآ رد
یم ینیب نیاربانب .دننک یم داهنشیپ
دوش رد لدم هزوح هدنیآ یبوسر هجدوب یزاس
روظنم هب و هعسوت
همانرب یاه کاخ تظافح راگزاس
میلقا اب هدنیآ دنچ جیاتن لدم
یمیلقا .دریگ رارق هجوت دروم
هدافتسا دروم عبانم
Abbaspour, K.C., 2015. SWAT-CUP: SWAT calibration and uncertainty programs- A user manual. Eawag, Switzerland.
Abbaspour, K.C., Faramarzi, M., Ghasemi, S.S. and Yang, H., 2009. Assessing the impact of climate change on water resources in Iran. Water Resources Research, 45(10): w10434.
a) RCP4.5
b) RCP8.5
1
Abbaspour, K.C., Rouholahnejad, E., Vaghefi, S., Srinivasan, R., Yang, H. and Klove, B. A., 2015. Continental-scale hydrology and water quality model for Europe: Calibration and uncertainty of a high-resolution large-scale SWAT model. Journal of Hydrology, 524:733–752.
Ashraf Vaghefi, S., Abbaspour, N., Kamali B. and Abbaspour K.C. 2017. A toolkit for climate change analysis and pattern recognition for extreme weather conditions- Case study: California-Baja California Peninsula. Environmental Modelling
& Software, 96:181-198.
IPCC, I. P. o. C. C., 2013. The Physical Science Basis: Working Group I Contribution to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. New York: Cambridge University Press, 1: 535-531.
Karamouz, M., Taheriyoun M., Baghvand A., Tavakolifar H. and Emami F. 2010. Optimization of watershed control strategies for reservoir eutrophication management." Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 136(12): 847-861.
Karamouz, M., Taheriyoun, M., Rouhanizadeh, B. and Emami, F., Impact of Climate Change on Sediment Loads Transport in a Watershed Scale: A Case Study. International Conference on Water Resources (ICWR) 26 – 27 May 2009, Kedah, Malaysia.
Liu, Y., Theller L.O., Pijanowski, B.C. and Engel, B.A., 2016. Optimal selection and placement of green infrastr ucture to reduce impacts of land use change and climate change on hydrology and water quality: An application to the Trail Creek Watershed, Indiana. Science of The Total Environment 553: 149-163.
Pandey, A., Himanshu S. K., Mishra, S. K. and Singh, V.P., 2016. Physically based soil erosion and sediment yield models revisited. CATENA, 147: 595-620.
Prediction of sediment yield under climate change uncertainties - Case study: Sattarkhan catchment
Farshid Jahanbakhshi1, Karim C. Abbaspour2, Mohammad Reza Ekhtesasi2
1- PhD candidate, Watershed Sciences and Engineering Department, Yazd University [email protected]
2- Senior research scientist, EAWAG: Swiss Federal Institute of Aquatic Science and technology 3- Professor, Faculty of Natural Resources and Desert Studies, Yazd University
Abstract
Prediction of soil loss through water erosion and forces associated with farming would help watershed managers to prepare appropriate plans for soil and water conservation practices. This task, however, is made complicated because of various uncertainties, including the ones associated with climate change. This study aims to investigate the variability of sediment yield in response to future climate in Sattarkhan catchment in Northwest of Iran. We developed a SWAT model for the catchment; and calibrated and validated it with uncertainty analysis against monthly runoff and sediment loads for the years (1986-2013) using SWAT-CUP program. We then ran the model with climate data from five GCMs (2041-2065) for two emission scenarios (RCP4.5 and RCP8.5). Results showed differences of (-18% to 10%, ensemble mean -5.1%) compared to the base period (1986-2010) for RCP4.5, and (-31.1% to 4.1%, ensemble mean -14.1%) for RCP8.5.
Keywords:Soil erosion, SWAT, SWAT-CUP, GCM, CCT, Calibration, Uncertainty, Iran
