تحقیقات منابع آب ایران

تحقیقات منابع آب ایران

ارزیابی عرضه و تقاضای منابع آب حوضه آبریز با استفاده از مدل WEAP-MABIA (مطالعه موردی حوضه آبریز گدارچای نقده)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری مهندسی منابع آب، گروه مهندسی آب، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران.
2 مدیر گروه محیط زیست پژوهشکده دریاچه ارومیه و دانشیار هیدرولوژی، گروه مهندسی آب، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران.
3 دانشیار هیدرولوژی و مدیریت آب، مؤسسه تحقیقات انرژی، محیط زیست و آب، انستیتوی قبرس، آگلانتسیا، قبرس.
4 استاد دانشکده حکمرانی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.
چکیده
در حال حاضر، کمبود آب در بسیاری از زیرحوضه‌های حوضه آبریز دریاچه ارومیه تجربه می‌­شود. حوضه آبریز گدارچای یکی از حوضه‌هایی مهم حوضه آبریز دریاچه ارومیه است که تخصیص و مدیریت صحیح آب در آن از اهمیت بالایی برخوردار است. یک سیستم پشتیبان تصمیم مبتنی بر ارزیابی و برنامه‌ریزی سامانه‌های آب (WEAP) می‌­تواند در تخصیص و تحلیل عرضه و تقاضای آب این حوضه مؤثر باشد. در مطالعه حاضر، برای تحلیل و شبیه‌سازی عرضه و تقاضای آب کشاورزی در سه زیرحوضه اصلی واقع در حوضه آبریز گدارچای از مدل WEAP-MABIA استفاده‌ شده است. در روند مدل‌سازی، سال 2009 به عنوان سال پایه انتخاب ‌شده و کلیه مؤلفه‌­های منابع و مصارف حوضه، ایجاد و شبیه‌سازی بارش- رواناب و مصارف آب انجام گردید. پس از آن، واسنجی مدل با ابزار PEST و الگوریتم گاس- مارگواردتت لونبرگ انجام شد. نتایج نشان داد ضریب ناش در دوره واسنجی و صحت­سنجی بین 0/68 تا 0/87 بوده که نشانگر کارایی لازم مدل در مدل‌سازی منابع آب منطقه است. در نهایت، اثرات چندین سناریوهای مدیریتی از قبیل اعمال آیش، تغییر الگوی کشت و افزایش راندمان آبیاری بر روی نتایج مدل مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که اعمال همزمان 10 درصد آیش و نیز افزایش پنج درصدی راندمان آبیاری می­‌تواند اطمینان‌­پذیری تأمین تقاضاهای آبی در سه حوضه اشنویه، نقده و حسنلو را نسبت به شرایط موجود، به ترتیب حدود 12، 19 و 11 درصد افزایش داده و از این طریق، با کاهش تقاضاهای برآورده نشده، نقش بسزایی را در پایداری منابع آب حوضه گدارچای ایفا نماید.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Evaluating Water Resources Supply and Demand Using WEAP-MABIA (Case Study: Gadar River Basin)

نویسندگان English

Parisa Yousefi 1
Behzad Hessari 2
Adriana Bruggeman 3
Mahdi Zarghami 4
1 Ph.D. Student in Water Resources Engineering, Water Engineering group, Urmia University, Urmia, Iran.
2 Director of Environment Department of Lake Urmia Research Institute and Associate Professor of Hydrology, Water Engineering Group, Urmia University, Urmia, Iran.
3 Associate Professor of Hydrology and Water Management, Energy, Environment and Water Research Centre (EEWRC), Cyprus Institute, Aglantzia, Cyprus.
4 Professor of Water Governance, Faculty of Governance, University of Tehran, Tehran, Iran.
چکیده English

Currently, numerous sub-basins located in the Urmia Lake Basin (ULB) are experiencing water shortages. Gadar-Chai River basin is one of the most important basins in ULB in which proper water allocation and management are paramount of importance. A decision support system based on a water evaluation and planning system (WEAP) could be highly beneficial in water allocation plans at the basin scale. In this research, the WEAP-MABIA model has been used to analyze and simulate water supply and demand in the three major catchments of Gadar-Chai River basin. The year 2009 was chosen as the base year of modeling, all nodes of resources and consumptions were created, and the rainfall-runoff was simulated. Then, the Gauss-Levenberg-Marquardt optimization algorithm, embedded in the PEST tool, is implemented for calibration. The efficiency of the model is verified by the Nash-Sutcliffe coefficient for the calibration and validation period, which is ranged from 0.68-0.87. Ultimately, several management strategies such as a slight increase in irrigation efficiency, fallow implementation, and cultivation of low-demanded were employed to investigate the sustainability of water resources in the Gadar-Chai River basin. The results revealed that simultaneous implementation of %10 fallow along with 5% increase in irrigation efficiency could enhance the water supply reliability compare to status que by %12, %19, and %11 respectively in Oshnaviyeh, Naqadeh and Hasanlu basins. Hence, this scenario, with decreasing the unmet demand, would play a major role to ameliorate the water shortages in the study area.

کلیدواژه‌ها English

WEAP
MABIA
Water Allocation
Gadar-Chai River Basin
Abera Abdi D, & Ayenew T (2021) Evaluation of the WEAP model in simulating subbasin hydrology in the Central Rift Valley basin, Ethiopia. Ecological Processes 10(1):1-14
Agarwal S, Patil J P, Goyal V C, & Singh A (2019) Assessment of water supply–demand using water evaluation and planning (WEAP) model for Ur River watershed, Madhya Pradesh, India. Journal of the Institution of Engineers (India): Series A 100:21-32
Ahmadaali J, Barani G A, Qaderi K, & Hessari B (2018) Analysis of the effects of water management strategies and climate change on the environmental and agricultural sustainability of Urmia Lake Basin, Iran. Water 10(2):160
Al Sabeh H, Abdallah C, Merheb M, & Zeitoun M (2022) Scenario simulation and analysis in the transboundary Yarmouk River basin using a WEAP model. International Journal of River Basin Management 1-22
Allani M, Jabloun M, Sahli A, Hennings V, Massmann J, & Müller H (2012) Enhancing on farm and regional irrigation management using MABIA-Region tool. 4th International Symposium on Plant Growth Modeling, Simulation, Visualization and Applications, IEEE 18-21
Allen R G, Pereira L S, Raes D, & Smith M (1998) Crop evapotranspiration-Guidelines for computing crop water requirements-FAO Irrigation and drainage paper 56. FAO, Rome 300(9):D05109
Castelletti A, & Soncini-Sessa R (Eds.) (2006) Topics on system analysis and integrated water resources management. Elsevier
Demertzi K A, Papamichail D M, Georgiou P E, Karamouzis D N, & Aschonitis V G (2014) Assessment of rural and highly seasonal tourist activity plus drought effects on reservoir operation in a semi-arid region of Greece using the WEAP model. Water International 39(1):23-34
Doherty J (2004) PEST model-independent parameter estimation user manual. Watermark Numerical Computing, Brisbane, Australia, 3338, 3349
Doorenbos J & Kassam A H (1979) Yield response to water. Irrigation and Drainage Paper 33:257
Ghorbanpour A K, Kisekka I, Afshar A, Hessels T, Taraghi M, Hessari B, & Duan Z (2022) Crop water productivity mapping and benchmarking using remote sensing and Google Earth Engine cloud computing. Remote Sensing 14(19):4934
Hamlat A, Errih M, & Guidoum A (2013) Simulation of water resources management scenarios in western Algeria watersheds using WEAP model. Arabian Journal of Geosciences 6(7):2225–2236
Hoff H, Bonzi C, Joyce B, & Tielbörger K (2011) A water resources planning tool for the Jordan River Basin. Water 3(3):718-736
Layani G, & Bakhshoodeh M (2022) Effects of climate change on the agricultural sector in the Kheirabad River Basin: Application of WEAP Software. Agricultural Economics Research 13(4):208-223
Ministry of Energy (2013) Update of the country's comprehensive water plan in the basins of Aras, Urmia, Talash -Anzali wetland, Sefidroud Bozorg, Sefidroud -Haraz, Haraz -Qarasu, Gorganrud and Atrak. 156 pages (In Persian)
Mirzaei A, & Zibaei M (2021) Water conflict management between agriculture and wetland under climate change: Application of economic-hydrological-behavioral modelling. Water Resources Management 35:1-21
Moriasi D N, Arnold J G, Van Liew M W, Bingner R L, Harmel R D, & Veith T L (2007) Model evaluation guidelines for systematic quantification of accuracy in watershed simulations. Transactions of the ASABE 50(3):885-900
Myat K & Aye N (2017) Proposal of water allocation plans for Mandalay area in Myanmar. American Scientific Research Journal for Engineering, Technology, and Sciences 31(1):24-39
Nivesh S, Patil J P, Goyal V C, Saran B, Singh A K, Raizada A, & Kuriqi A (2023) Assessment of future water demand and supply using WEAP model in Dhasan River Basin, Madhya Pradesh, India. Environmental Science and Pollution Research 30(10):27289-27302
Rochdane S, Reichert B, Messouli M, Babqiqi A, & Khebiza M Y (2012) Climate change impacts on water supply and demand in Rheraya Watershed (Morocco), with potential adaptation strategies. Water 4(1):28-44
Sadeghi B, Borazjani M A, Mardani M, Ziaee S, & Mohammadi H (2023) Systemic management of water resources with environmental and climate change considerations. Water Resources Management 37(6-7):2543-2574
Samaras A G, & Koutitas C G (2014) The impact of watershed management on coastal morphology: A case study using an integrated approach and numerical modeling. Geomorphology 211:52-63
Simons G, Koster R, & Droogers P (2020) Hihydrosoil v2. 0-high resolution soil maps of global hydraulic properties. Wageningen, The Netherlands
Yates D, Sieber J, Purkey D, & Huber-Lee A (2005) WEAP21-A demand-, priority-, and preference-driven water planning model: part 1: model characteristics. Water International 30(4):487-500
Zhang Z, He Y, Chen X, & Tan Q (2023) Improvement of WEAP model considering regional and industrial water distribution priority and its application. Journal of Hydrology: Regional Studies 47:101414
Zohrabi N, Nassaj B N, & Shahbazi A (2017) Effects of surface irrigation efficiency improvement on water resources system indices. In 23rd International Congress on Irrigation and Drainage, pp 1-16

  • تاریخ دریافت 31 خرداد 1402
  • تاریخ بازنگری 10 مرداد 1402
  • تاریخ پذیرش 15 مرداد 1402