پیش‌بینی تغییرات تبخیر در مخازن چاه‌نیمه‌های سیستان با استفاده از مدل‌های شبیه‌ساز تصادفی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه عمران دانشکده فنی مهندسی دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

2 دانش‌آموختۀ کارشناسی‌ارشد عمران، گروه عمران دانشکده فنی مهندسی دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

10.22111/gdij.2020.5362

چکیده

تبخیر در مطالعات هیدرولوژی و منابع آب و تعیین نیاز آبی گیاه از اهمیت خاصی برخوردار است، و به عنوان یکی از مهم‌ترین فراسنج‌های جوی، اهمیت ویژه‌ای در مدیریت آب و برنامه‌ریزی آبیاری در کشاورزی دارد. در منطقه سیستان درجه حرارت بالا و همچنین وزش باد موجب شده است تا از مجموع 1.5 میلیارد متر مکعب آب ذخیره شده در چهار چاه نیمه سیستان سالانه حجم بسیار زیادی آب از سطح چاه نیمه‌ها تبخیر گردد. با توجه به خشکسالی‌های منطقه، مدیریت صحیح و بهینه آب چاه‌نیمه‌ها به خصوص در فصول کم آبی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. لذا هدف از مطالعه حاضر محاسبه میزان تبخیر، بررسی روند تغییرات تبخیر و پیش بینی تبخیر طی سال های آتی در چاه نیمه‌های سیستان می‌باشد. در این تحقیق برای پیش‌بینی تبخیر از تشت در چاه نیمه‌های سیستان از مدل‌های سری زمانی آریما استفاده شد. بدین منظور از آمار و اطلاعات تبخیر از تشت طی سال‌های 1376 تا 1393 استفاده شد. همچنین جهت پیش‌بینی تبخیر از مدل‌های هالت-وینترز، برون یابی منحنی روند و مدل‌های ساریما استفاده شد. نتایج ارزیابی مدل‌های هالت-وینترز، برون یابی روند و ساریما نشان داد که بر اساس رتبه‌بندی مجموع معیارهای ارزیابی، مدل ساریما (1,1,1)(1,1,1) دارای دقت بیشتری در تخمین مقادیر تبخیر در دوره صحت سنجی (1388-1393) می‌باشد به طوریکه مقدار R2، MAE، MBE و RMSE به ترتیب 98/0، 26، 82/1- و 82/34 بدست آمد؛ لذا در ادامه از این مدل برای پیش‌بینی تبخیر تا سال 1400 استفاده شد. نتایج نشان داد که میزان تبخیر از 4484 میلی‌متر در سال 1376 به 4889 میلی‌متر در سال 1400 افزایش می‌یابد، که نشان می‌دهد 4/0 حجم مخازن چاه نیمه‌ها صرف تبخیر می‌شود؛ لذا جهت کاهش تبخیر از چاه نیمه‌ها ارائه راهکارهای مدیریتی لازم ضروری می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Prediction of Evaporation Changes in Half Well Reservoirs of Sistan By Using Randomized Simulator Models

نویسندگان [English]

  • Abbas Ali Ghaderi 1
  • heidar ali yosefian nazer 2
چکیده [English]

Evaporation is one of the most important components of the hydrological cycle and its precise estimation is essential for many studies, including planning and managing water resources. In addition, water resource management has been considered on the basis of sustainable development in the world and sustainable development, in simple terms, is such a development and management that can clearly establish, maintain and enhance human quality of life at all times. Therefore, management of this vital resource in the context of the above definition is of more importance in countries with a dry and semi-arid climate. In this regard, evaporation is one of the climatic parameters and has affected the arid and semi-arid regions more than ever. Therefore, increasing awareness about the evolution of evapotranspiration is of great help to experts in the field of water resources management in the area of watershed management and agricultural operations.In Sistan, the high temperatures and winds have caused the total of 1.5 billion cubic meters of water stored in four half wells in Sistan to evaporate very large volume water annually from the surface of the half wells. Therefore, the purpose of this study is to calculate the evaporation rate, study the process of evapotranspiration,evaluate the accuracy of time series models including ARIMA,Holt-Winters, and extracting the trend models in estimating the evaporation rate and prediction of evaporation over the coming years in the Sistan partial water half wells.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Evaporation
  • Extracting the trend curve
  • Half well
  • Holt-Winters model
  • SARIMA model
-   آقاجانلو، محمدباقر؛ حسین طبری (1390). آشکارسازی روند تغییرات زمانی تبخیر تعرق گیاه مرجع ماهانه در شمال و شمالِ‌غرب ایران. مقالۀ ارائه‌شده در اولین کنگرۀ ملی علوم و فناوری‌های نوین کشاورزی.

-   اسدی، محمد‌امین (1397). پیش‌بینی تبخیر و تعرق پتانسیل با استفاده از مدل غیرخطی NARX (مطالعۀ موردی،استان یزد)،دوفصلنامۀ علمی- پژوهشی خشک‌بوم دورۀ هشتم. شمارۀ پیاپی 2. صفحات 49-37. 

-   حسینی، سیده‌فاطمه؛ آذر زرین (1397). پیش‌بینی اثرات تغییر اقلیم بر تبخیر تعرق پتانسیل در حوضۀ آبریز کشف رود با استفاده از مدل RegCM4 و روش ‌هارگریوز سامانی. مقالۀ ارائه‌شده در دومین کنفرانس ملی آب‌وهوا‌شناسی ایران.

-   خرمی،مصطفی؛ ابوالقاسم بزرگ‌نیا (1386). تجزیه‌وتحلیل سری‌های‌زمانی با نرم‌افزار مینی‌تب14.مشهد. سخن‌گستر.

-   خورشیددوست، علی‌محمد؛ سعید جهانبخش‌اصل؛ حامد  عباسی؛ سعید فرزین؛ حمید میرهاشمی (1395). پیش‌بینی پتانسیل تبخیر با حذف نویز داده‌ها در ایستگاه سینوپتیک تبریز. مجلۀ دانش آب و خاک دورۀ بیست‌ و ‌ششم. شمارۀ پیاپی 4. صفحات 118-105.

- دهقانی، رضا؛ حسن ترابی؛ حجت‌الله یونسی (1397). تخمین میزان تبخیر روزانه با استفاده از شبکۀ بیزین (مطالعۀ موردی: حوضۀ دهنو، استان لرستان)، فصلنامۀ علوم و تکنولوژی محیطِ ‌زیست دورۀ بیست‌ و یکم. شمارۀ پیاپی 5. صفحات 89-73.

-   رادمنش، فریدون؛ سید سعید اسلامیان؛ رامین بهمنیغ امیرحسین دادگستر (1390). بررسی روند تبخیر سد دز و پیش‌بینی آن به کمک سری زمانی. مقالۀ ارائه‌شده در اولین کنفرانس ملی هواشناسی و مدیریت آب کشاورزی.

-   رمضانی‌اعتدالی، هادی؛ بهنام ابابایی (1389). استفاده از مدل‌ها‌ی سری زمانی در برآورد مقادیر مفقود و پیش‌بینی مقادیر آتی سری زمانی تبخیر. مقالۀ ارائه‌شده در سومین همایش ملی مدیریت شبکه‌های آبیاری و زهکشی.

-   زارع‌ابیانه، حمید؛ علی افروزی؛ محسن میرزایی؛ حسین  باقری (1394). پیش‌بینی تبخیر-تعرق مرجع ماهانه با استفاده از مدل سری‌های زمانی، مجلۀ آب و خاک دورۀ سی‌ام. شمارۀ پیاپی 1. صفحات 111-99.

-   سارانی، اشکان؛ سیدآرمان هاشمی‌منفرد؛ عباسعلی قادری (1394). اندازه‌گیری پارامترهای کیفی دریاچه‌های تغذیه‌گرا در اثر اختلاط فصلی (مطالعۀ موردی چاه‌نیمه شماره 3 و 4 سیستان). مقالۀ ارائه‌شده در چهاردهمین کنفرانس ملی هیدرولیک ایران.

 

 

-  سیفی، اکرم؛  حسین ریاحی‌مدوار (1390). ارزیابی مقایسه‌ای دقت مدل‌های مختلف سری زمانی MA,AR,ARMA در پیش‌بینی تبخیر تعرق مرجع: مطالعۀ موردی استان کرمان. مقالۀ ارائه‌شده در اولین همایش منطقه‌ای توسعه منابع آب.

-   سالاری‌جزی، میثم؛  علی‌محمد آخوند‌علی؛ مهرداد تقیان  (1388). تجزیه‌وتحلیل روند مکانی و زمانی تبخیر از تشت در حوضۀ آبریز کارون و دز. مقالۀ ارائه‌شده در دهمین سمینار سراسری آبیاری و کاهش تبخیر.

-    فرساد‌نیا، فرهاد؛ سعیده زحمتی؛ بیژن قهرمان؛ علیرضا مقدم‌‌نیا (1394). ارائۀ تکنیک پیش‌بینی غیرنظارت‌شونده در برآورد تبخیر- تعرق گیاه مرجع، مجلۀ تحقیقات منابع آب ایران دورۀ یازدهم. شمارۀ پیاپی 3. صفحات 42-31.

-   قهرمان، نوذر؛ جواد بذر‌افشان؛ ابوذر قره‌خانی (1388). تحلیل روند تغییرات تبخیر از تشت در مقیاس سالانه و فصلی در استان‌خوزستان با استفاده از روش‌های پارامتری و ناپارامتری. مقالۀ ارائه‌شده در دهمین سمینار سراسری آبیاری و کاهش تبخیر.

-   میان‌آبادی، آمنه؛ امین علیزاده؛ سیدحسین ثنائی‌نژاد؛ بیژن قهرمان؛ کامران داوری  (1395). پیش‌بینی تغییرات تبخیر واقعی سالانه در مناطق خشک با استفاده از چارچوب اصلاح‌شدۀ بادیکو (مطالعۀ موردی: حوضۀ آبریز نیشابور- رخ)، مجلۀ آبیاری و زهکشی ایران دورۀ دهم. شمارۀ پیاپی 3. صفحات 411-398.

-   نادریان‌فر، محمد؛ حسین  انصاری؛ هادی دهقان؛ مژده سالاری (1388). پیش‌بینی تغییرات سطح آب زیرزمینی دشت نیشابور با مدل سری‌های زمانی. مقالۀ ارائه‌شده در همایش ملی الگوهای توسعۀ پایدار در مدیریت آب.

 

-    Bahmani, R., Radmanesh, F., ESLAMIAN, S., & PARHAM, G. A (2013). Reservoir evaporation trend analysis and its prediction using time series.

https://www.sid.ir/en/journal/ViewPaper.aspx?ID=541709

-    Box, G. E. P., Jenkins, G. M., & Reinsel, G. C. (1994). Time Series Analysis: Forecasting and Control: Prentice Hall.

https://books.google.com/books/about/Time_Series_Analysis.html?id=sRzvAAAAMAAJ

-    Burn, D. H., & Hesch, N. M (2007). Trends in evaporation for the Canadian Prairies. Journal of Hydrology, 336(1-2), 61-73.

-    Jhajharia, D., Singh, V., Kumar, R., & Choudhary, R. (2014). Searching evidence for the existence of evaporation paradox in arid environments of northwest India. Glob. Nest J, 16, 1-9.

https://journal.gnest.org/sites/default/files/Submissions/gnest_01356/gnest_01356_published.pdf

-    Roderick, M. L., Hobbins, M. T., & Farquhar, G. D. (2009). Pan evaporation trends and the terrestrial water balance. II. Energy balance and interpretation. Geography Compass, 3(2), 761-780.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1749-8198.2008.00214.x

-    Tanny, J., Cohen, S., Assouline, S., Lange, F., Grava, A, Berger, D.,...Parlange, M. (2008). Evaporation from a small water reservoir: Direct measurements &  estimates.Journal of Hydrology,351(1-2),218-229.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022169407007561