پ
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
فهرست اشکال 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان
صفحه
شکل 3-1 –  حوضه آبریز سد دز و ساختگاه آن
26
شکل  4- 1-  مدل جامع ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر عملکرد مخزن
28
شکل 4-2 – ایستگاه های هیدرومتری، سینوپتیک و  باران‌سنجی حوضه دز
30
شکل 4-3 – رژیم آبدهی ایستگاه تله زنگ در دوره (2006 – 1993)
31
شکل 4-4– محل قرارگیری ایستگاه های باران سنجی در حوضه دز
32
شکل 4-5 – تیسن بندی ایستگاه‌های باران‌سنجی منتخب حوضه دز
33
شکل 4-6- تخصیص ظرفیت مخزن به احجام مختلف (نشریه 272)
35
شکل 4-7- منحنی سطح- حجم- ارتفاع سد دز
35
شکل 4-8- شمای کلی شبکه بندی سه بعدی مدلهای GCM
39
شکل 4-9- سناریوهای انتشار و فرضیات هر سناریو (IPCC,2007)
41
شکل 4-10 – روندنمایی مراحل انجام تحقیق
46
شکل4-11 برنامه LARS-WG
52
شکل 4-12 فایل  Merkid.stشامل مشخصات ایستگاه و فایل داده‌های مشاهداتی
53
شکل 4-13- بخشی از فایل Merkid.wg
53
شکل4-14-  بخشی از فایل Merkid.sta
55
شکل4-15- بخشی از Merkid.tst
56
شکل4-16 – نمونه‌ای از فایل سناریو تغییر اقلیم (HADCM3-A2.sce)
58
شکل 4-17- چگونگی شبیه سازی بارش- رواناب همراه با مدول­های خطی و غیرخطی
59
شکل 4-18 – هیدروگراف حاصل از بارندگی موثر واحد
61
شکل4-19  شکل کلی نحوه ارتباط سامانه چند مخزن
66
 

ت
شکل 4-20- سیاست بهره برداری استاندارد (SOP)(Draper et al, 2004)
72
شکل 4-21- نمایش جابجایی: (الف) تک نقطه‌ایی، (ب) دو نقطه‌ایی و (پ) یکنواخت
79
شکل 5- 1- هیدروگراف رواناب مشاهداتی مدل ‌شده در دوره‌ی واسنجی و صحت‌سنجی حوضه دز
84
شکل 5-2 میانگین ماهانه بارش مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی A1B
100
شکل 5-3- میانگین ماهانه بارش مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی A2
101
شکل 5-4- میانگین ماهانه بارش مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی  B1
102
شکل 5-5- میانگین ماهانه دمای حداکثر مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی A1B
103
شکل 5-6- میانگین ماهانه دمای حداکثر مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی A2
104
شکل 5-7-  میانگین ماهانه دمای حداکثر مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی  B1
105
شکل 5-8- میانگین ماهانه دمای حداقل مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی A1B
106
شکل 5-9- میانگین ماهانه دمای حداقل مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی A2
107
شکل 5-10- میانگین ماهانه دمای حداقل مشاهداتی معرف حوضه و مدلهای مختلف GCM تحت سناریوی B1
108
شکل 5-11-  نمودار جعبه‌ای مربوط به درصد تغییرات سری زمانی بارش
109
شکل 5-12- نمودار جعبه‌ای مربوط به تغییرات سری زمانی دمای حداقل
110
شکل 5-113- نمودار جعبه‌ای مربوط به تغییرات سری زمانی دمای حداکثر
110
شکل 5-14 رواناب درازمدت ورودی به مخزن سد دز در دوره مشاهداتی و آینده تحت سناریوهای انتشار A1B، A2و B1
112
شکل 5-15 – نمایی شماتیک از سد دز
114
 

ث
شکل 5-16- منحنی فرمان بهره‌برداری سد
116
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست جداول 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

عنوان
صفحه
جدول 3-1 – خلاصه مشخصات سد دز، نیروگاه، خطوط انتقال نیرو و سایر قسمت های طرح
25
جدول 4-1- مشخصات ایستگاه های هواشناسی و هیدرومتری منتخب
33
جدول 4-2- خصوصیات فیزیکی مخزن سد دز
34
جدول 4-3-مقادیر تخصیص ماهانه به تفکیک شرب، صنعتی، محیط زیست؛کشاورزی
36
جدول 4-4- مقادیر ماهانه تبخیر از سد (میلیمتر)
36
جدول 4-5- مدل های اقلیمی موجود و سازمان های مربوطه (سایت IPCC)
40
جدول 4-6- سناریوهای انتشار و فرضیات هر سناریو (IPCC, 2000)
42
جدول 4-7 – مدل های AOGCM
45
جدول4-8-  نقاط ضعف و قوت دو دیدگاه کوچک مقیاس سازی((Wilby et al, 2001
48
جدول 4-9- نام مدل‌های  AOGCM
58
جدول 5- 1- وضعیت عملکرد مدل IHACRES در ایستگاه‌های منتخب حوضه
83
جدول 5-2- نتایج آزمون کای- اسکور برای توزیع‌های احتمال داده‌های بارندگی، دمای حداقل و دمای حداکثر مشاهده شده و تولید شده توسط مدل LARS-WG در حوضه دز
85
جدول 5-3 – ماه‌های مربوط به آن که دارای مقادیر p-value کمتر از یک درصد می‌باشند
86
جدول 5-4- میزان درصد تغییر میانگین رواناب دوره‌ی آتی نسبت به دوره‌ی پایه
113
جدول 5-5- مشخصات روش GA در بهره‌برداری مخازن
114
جدول5-6- متوسط مدت زمان اجرای برنامه توسط GA (دقیقه)
114
جدول5-7-  مقادیر تابع هدف در بهره‌برداری بلندمدت مخزن دز در سامانه تک مخزنه
115
جدول 5-8 – مقادیر شاخص تأمین آب % 

 

 

ج
115
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
چکیده
     این تحقیق فرض نیاز به تغییر در منحنی فرمان مخازن سدها، در دوره آتی و در شرایط رخداد تغییر اقلیم را بررسی می کند. به منظور سازگاری با شرایط اقلیمی آینده، مدل جامعی برای ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر عملکرد مخزن پیشنهاد می‌کند. مدل پیشنهادی شامل زیر مدل LARS-WG برای تبدیل خروجی‌های مدل CGCM تحت سه سناریوی انتشار A1B, A2, B1 به مقیاس محلی، زیرمدل IHACRES جهت شبیه‌سازی جریان ورودی به مخزن در دوره آتی (2030-2017) (واسنجی شده با آمار دوره پایه (2006-1993)) و روش فراکاوشی، الگوریتم ژنتیک (GA) جهت بهینه‌سازی عملکرد مخزن می‌باشد. در ادامه منحنی فرمان بهره‌برداری سد دز برای دوره زمانی آینده، تحت سه سناریوی A1B, A2, B1 و گذشته محاسبه گردید.
بررسی نتایج نشان می‌دهد که منحنی فرمان با شرایط تغییر اقلیم در دوره آتی موجب کاهش شاخص تأمین آب می‌گردد که میزان این کاهش حدود 7/1 تا 7/5 درصد در شرایط رخداد سناریوهای A2، B1 و A1B می‌باشد. در نهایت باید گفت که نادیده گرفتن اثر تغییر اقلیم و استفاده از نحوه بهره برداری از مخزن دوره پایه برای دوره آینده، موجب کاهش درصد تأمین تخصیص تعریف شده می­گردد.
کلمات کلیدی : تغییر اقلیم، ریزمقیاس نمایی، منحنی بهره برداری سد، سد دز
 
 
 

 

 

 

1
 
 
 
 
 
 

 

مقدمه
 

این مطالعه با عنوان “بررسی اثرات تغییر اقلیم بر منحنی فرمان بهره‌برداری سدها (مطالعه موردی سد دز)” در قالب فصول زیر ارائه شده است:
فصل اول شامل کلیاتی در مورد مفهوم تغییر‌اقلیم، بررسی پیامدهای آن بر منابع طبیعی و منابع آب بوده و ضرورت، هدف، سؤالات و فرضیات انجام این مطالعه تشریح گردید. فصل دوم شامل نگاهی به مطالعات انجام شده در زمینه اثر این پدیده بر منابع آب و نحوه‌ی بهره‌برداری از مخزن می‌باشد که توسط دیگر محققین داخلی و خارجی انجام شده است. منطقه مطالعاتی در فصل سوم و روش انجام تحقیق که شامل جمع آوری آمار و اطلاعات مورد نیاز و ارزیابی داده­های مشاهداتی است، موضوع فصل چهارم می­باشد. فصل پنجم پردازش داده و ارائه نتایج حاصل از مدل‌سازی و شبیه‌سازی ویژگی­های اقلیمی حوضه را تشکیل می‌دهد. این فصل دربردارنده نتایج انجام تحقیق و انتخاب بهترین مدل­ها در هر بخش می­باشد. در پایان و در فصل ششم این گزارش به جمع‌بندی نتایج و ارائه پیشنهادات پرداخته می­شود. در پیوست1 میزان درصد تغییرات بارش، دمای حداقل و حداکثر، تحت سه سناریوی  A1B, A2, B1و در پیوست2 کد نوشته شده برای برنامه آورده شده است. در انتها فهرست منابع مورد استفاده، ارائه ­گردیده است.

 

 

 
 

 

 
 
 
فصل اول
کلیات
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1-1- مقدمه
در این فصل مروری بر مفهوم تغییر اقلیم و علل ایجاد آن و تاثیر این پدیده بر منابع طبیعی و منابع آب انجام می­شود و در ادامه به ضرورت و هدف انجام این مطالعه اشاره می­شود.
 
1-2- مفهوم تغییر اقلیم و اهمیت بررسی مدیریت مخزن سد
تغییر اقلیم عبارتست از تغییرات رفتار آب و هوایی یک منطقه نسبت به رفتاری که در طول یک افق زمانی بلند مدت از اطلاعات مشاهده یا ثبت شده در آن منطقه مورد انتظار است. تغییر اقلیم یک پدیده پیچیده اتمسفری‌- اقیانوسی در مقیاس جهانی و دراز مدت است. این پدیده متأثر از افزایش گازهای گلخانه‌ای در اتمسفر می‌باشد که منجر به دگرگونی در وضع آب و هوا، تغییر توزیع مکانی و زمانی بارش و نوع آن (جامد یا مایع)، جریان آب­های سطحی، تبخیر، تغذیه سفره آب‌زیرزمینی و کیفیت آب شده و به طور کلی روند جدیدی را در اقلیم جهانی موجب می‌گردد. تغییر اقلیم باعث می‌شود که برخی مناطق، مرطوب‌تر و برخی مناطق، خشک‌تر گردند و شدت و تواتر حوادث حدی مانند سیلاب و خشکسالی افزایش یابد. بطور کلی توزیع زمانی و مکانی بارش و الگوهای آن دچار تحول گردیده و میزان تبخیر نیز افزایش می‌یابد. تغییراقلیم بدون تردید یکی از چالش‌های بسیار مهم دوران فعلی آب‌و‌هوایی است که در مقیاس جهانی رخ می‌دهد و دارای اثرات مهمی بر کشورها و به ویژه در بخش منابع آب می‌باشد (IPCC, 2001).
گسترش روزافزون فعالیت­های صنعتی به دلیل افزایش جمعیت جهان، استفاده بی‌رویه از سوخت‌های فسیلی و تغییر کاربری اراضی موجب افزایش انتشار گازهای گلخانه­ای به خصوص CO2 شده است. انتشار روزافزون گازهای گلخانه­ای، توازن انرژی زمین را بر هم زده و موجب گرم شدن کره زمین می­گردد. پدیده گرمایش جهانی و تغییر اقلیم حاصل از آن، اثرات قابل توجهی بر سامانه‌های مختلف نظیر منابع آب، کشاورزی و محیط‌زیست دارد. تغییرات حاصل از رشد سریع اقتصادی و صنعتی، از یک سو، و گذر بسیاری از کشورهای جهان‌سوم به جامعه صنعتی در دهه­های 1970 و 1980، از سوی دیگر، باعث گسترش تغییرات زیست‌محیطی شده است. گرچه بهبود سریع در تکنولوژی کالاهای صنعتی و تدوین قوانین مناسب در حفظ و کنترل محیط‌زیست و آب سالم تدریجاً زمینه کاهش آلاینده­های موثر در تغییر اقلیم را فراهم نموده است، ولی سنجش­های مستقیم گازهای دی‌اکسیدکربن، منواکسیدکربن، متان و کاهش غلظت اوزن در طی سه چهار دهه گذشته تصویری نگران کننده از تخریب محیط‌زیست و ناهنجاری­های اقلیمی بدست داده است (Baede et al., 2001).
با توجه به گزارشات IPCC، اگر انتشار گازهای گلخانه­ای کاهش نیابد، متوسط دمای زمین تا سال 2100 می ­تواند 1/1 تا 6/4 درجه سانتیگراد افزایش یابد. همچنین، بررسی­ها نشان از بالا آمدن سطح آب دریاها، ذوب شدن یخ­های قطبی، کاهش پوشش برف و افزایش پدیده­های شدید اقلیمی مانند سیل‌ها و خشکسالی­ها دارد که این تغییرات در پی افزایش متوسط دمای سطح زمین رخ داده است (IPCC، 2007).
از زمانی که موضوع امکان گرم شدن زمین مطرح شد، مسئله بررسی تغییرات در چرخه آب بین زمین، دریا و هوا به عنوان یک عامل مهم اثرگذار بر روی مسائل اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی مطرح گردید. تغییراقلیم نه تنها اثرات مستقیمی بر محیط‌زیست بطور عام خواهد داشت بلکه سبب می‌گردد که داده‌ها و اطلاعات جمع‌آوری شده در گذشته که مبنای طراحی سازه‌های آبی و سایر سازه‌ها می‌باشند، دیگر شاخص مطمئنی برای رفتارسنجی منابع آب و اهمیت سازه در آینده نباشد (Lane et al., 1999).
     تا دو دهه‌ی گذشته بیشتر کارشناسان و متخصصان صنعت آب در دنیا سعی و کوشش خود را در جهت دستیابی به تکنیک‌های ساخت سازه‌های آبی به کار می‌برند و اکثر پروژه‌ها منتهی به ساخت سد و شبکه‌ی انتقال و توزیع آب می‌شد. در این راستا تحقیقات گسترده‌ایی انجام شد که منجر به تهیه‌ی استانداردهای جهانی گردید.
با اینکه تکنولوژی ساخت یک سازه‌ی آبی و ضمائم آن نقش مهمی در بالا بردن راندمان پروژه در یک سیستم منابع آب[1]  دارد ولی به تنهایی قادر به مدیریت آن سیستم نمی‌باشد.
از سال 1980 پس از گذر از مرز ساخت و ساز تاسیسات آبی در اکثر کشورهای دنیا به دلیل به وجود آمدن مسائل مختلفی از قبیل افزایش نیاز آبی، وقوع سیلاب و خشکسالی‌های شدید و به خصوص مطرح شدن مسائل زیست‌محیطی، آلودگی و تغییراقلیم، مدیریت ‌منابع ‌آب به عنوان یک مسئله‌ی مهم در رأس امور تحقیقاتی و مطالعاتی قرار گرفت.
مدیریت منابع آب به خصوص از دیدگاه ریاضی در سال‌های اخیر با توجه به تحقیقات گسترده‌ایی که در این زمینه می‌شود، منجر به دستاوردهای ارزشمندی شده است. گرچه ارتباط بین مراکز تحقیقاتی و اجرایی و یا از تئوری به کاربردی کردن تحقیقات به سادگی میسر نیست، ولی با این وجود پس از سال‌ها تلاش برای متصل کردن این دو، در حال حاضر مدیریت منابع آب با بهره گرفتن از ابزار و روش‌های نوین انجام می‌شود.
یکی از بحث‌های مدیریت ‌منابع ‌آب به خصوص در کشورهایی که تعداد زیادی سدهای مخزنی دارند، مربوط به مدیریت مخازن سدها می‌باشد.
در ایران با بیش از 80 سد در حال بهره‌برداری و ده‌ها سد در حال مطالعه، در اکثر موارد مشاهده می‌شود که حجم آب ذخیره شده‌ی پشت سد به مراتب کمتر از حجم طراحی می‌