ارزیابی اثرات تغییر اقلیم و بهینه سازی الگوی کشت بر پایداری منابع آب دشت روانسر-سنجابی استان کرمانشاه

چکیده مبسوط مقدمه و هدف: منابع آب زیرزمینی نقش عمده ای در توسعه کشاورزی، صنعتی و بهداشتی دارند. بهره برداری بیش از حد، به‎دلیل سهولت دست یابی به این منابع، باعث پایین آمدن سطح ایستابی در سفره آب و نابودی ذخایر زیرزمینی می گردد. از طرفی، آب اثرات معنی داری 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 دست یابی 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 است که دارای ضخامت متوسط ۷۰ متر و همچنین، تراز سطح آب زیرزمینی در محدوده ای بین ۱۳۱۷ تا ۱۳۵۲ متر از سطح آب های آزاد قرار دارد که این تغییرات به ‎ترتیب از نواحی جنوب غربی به سمت مناطق شرقی مشاهده می شوند. جریان سطحی اصلی این دشت رودخانه قره‎سو است. مسئله بهینه سازی با استفاده از مدل برنامه ریزی خطی سیمپلکس و به‎ کمک نرم ‎افزار Lingo (V.۱۱)، برای سه سناریوی مدیریتی و سه سناریوی اقلیمی مدل‎سازی، تحلیل و آنالیز گردید. به کمک نرم ‎افزار WEAP شبیه‎سازی منابع و مصارف (شرب، کشاورزی و محیط‎ زیست) موجود در دوره آماری (۲۰۰۶-۲۰۱۹) مورد بررسی قرار گرفت. به جهت بررسی اثرات هیدرولوژیکی تغییراقلیم بر منابع آب سطحی، از مدل‎ بارش‎رواناب IHACRES (V۲.۱) برای شبیه‎سازی رواناب دوره آتی رودخانه قره‎سو در محدوده روانسر ‎سنجابی استفاده شد. در ادامه، به منظور بررسی اثر تغییر اقلیم روی منابع آب زیرزمینی، خروجی‎های مدل ریزمقیاس نمایی LARS-WG تحت سناریوهای RCP ۲.۶، RCP ۴.۵ و RCP ۸.۵ برای بازه‎ زمانی آتی ۲۰۴۰-۲۰۲۱ مورد استفاده قرار گرفتند. مدل LARS-WG با استفاده از آمار روزانه سال‎ های ۱۹۸۶-۲۰۰۵ ایستگاه موردنظر اجرا گردید. یافته‎ها: نتایج بخش برنامه‎ریزی خطی نشان دادند که در کلیه سناریوهای مدیریتی و اقلیمی، به جز محصولات پیاز، نخود دیم، باغ، سبزیجات و یونجه، بقیه محصولات از الگوی کشت منطقه حذف گردیدند. بیشترین تغییر مشاهده‎ شده در جایگزینی نخود‎ دیم به ‎جای گندم دیم و پیاز به ‎جای گندم آبی است. هم‎چنین، تغییر الگوی کشت زراعی در دشت روانسر ‎سنجابی با رعایت کلیه محدودیت‎های موجود در منطقه، در همه سناریوها، سبب افزایش سود تولید (۳/۵۴) نسبت به وضعیت موجود می‎شود. طبق نتایج شبیه‎سازی محدوده مورد مطالعه توسط نرم‎افزار WEAP، در طول دوره آماری (۲۰۰۶-۲۰۱۹) نیاز شرب به ‎صورت کامل تامین می‎گردد و نیاز کشاورزی محدوده در اغلب سال‎های دوره آماری با کمبود تامین مواجه است که علت آن کاهش منابع آب سطحی رودخانه قره‎سو است. نتایج اثر تغییر اقلیم بر تراز آب زیرزمینی نشان دادند که در تمام ماه ها حدود ۲۰ الی ۶۰ سانتی متر کاهش داشت. بررسی نتایج میانگین ماهانه دمای حداقل در دوره پایه (۱۹۸۶-۲۰۰۵) و دوره آتی (۲۰۲۱-۲۰۴۰) نشان داد که مقدار دمای حداقل در دوره آتی نسبت به دوره پایه در مدل‎های پیش‎بینی اقلیمی HadGEM۲-ES، CanESM۲ و CSIRO-MK۳-۶-۰ تحت هر سه سناریو (RCP۲.۶، RCP۴.۵ و RCP۸.۵) انتشار افزایش داشته است و هم‎چنین میانگین ماهانه دمای حداکثر در تمامی‎ ماه‎ها روند افزایشی داشته است که انتظار می‎رود دمای حداکثر افزایش بیشتری نسبت به دمای حداقل در دوره آتی (۲۰۲۱-۲۰۴۰) نسبت به دوره پایه داشته باشد. مطابق با نتایج ارزیابی بارش، در هر سه مدل اقلیمی منتخب، سناریو انتشار RCP۸.۵ بیشترین کاهش بارندگی و سناریو انتشار RCP۲.۶ کمترین کاهش بارندگی را دارند. نتیجه‎گیری: با توجه به نتایج حاصل از سناریوهای اقلیمی تعریف شده در این پژوهش، می توان نتیجه گرفت که سیاست گذاران و مدیران منابع می توانند از این تحقیق به عنوان منبعی ارزشمند برای توسعه، بهره برداری و مدیریت پایدار منابع آب و خاک در چارچوب مدیریت جامع حوضه آبخیز بهره برداری 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 شدند. نتایج شبیه ‎سازی آب زیرزمینی توسط مدل MODFLOW برای دو سال از آبان ۸۹ تا آبان ۹۱ نشان می ‎دهند که ادامه این روند موجب بحران‎ های جدی خواهد شد. نتایج مدل یکپارچه نیز نشان می ‎دهند که با ادامه وضع موجود ۱۵ تا ۲۵ درصد از نیازهای کشاورزی در ماه‎های خرداد تا شهریور تامین نخواهند شد که در صورت لحاظ نمودن اثر تغییر اقلیم، این کمبود حدود ۱ تا ۳ درصد در طول بلند‎مدت بیشتر خواهد شد. نتایج بخش مدل بهینه حاکی از آن بودند که در کلیه سناریوهای مدیریتی و اقلیمی، به جز محصولات پیاز، نخود دیم، باغ، سبزیجات و یونجه، بقیه محصولات از الگوی کشت منطقه حذف شوند. نتایج نشان می ‎دهند 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 ۲۰ درصد تا ۵۰ 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.

کلیدواژه ها:

Climate change ، Linear programming ، Optimization ، Ravansar-Sanjabi plain ، WEAP model ، برنامه ‎ریزی خطی ، بهینه‎ سازی ، تغییر اقلیم ، دشت روانسر‎ سنجابی ، مدل WEAP