26383

نگاشت ردپاى آبى در سطح حوضه آبريز در قالب WebGIS و مبتنى بر مدل هيدرولوژيكى-كيفيت منابع آب

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران- مهندسي آب - مديريت منابع آب

1397

1400/10/26

مطهره سعادت پور - عباس افشار

مهندسي عمران

امروزه عوامل مخرب انساني بسيار بيشتر از توان خودپالايي محيط زيست شده‌اند. بنابراين نياز است تا سياست‌هايي را به منظور محدود نمودن اين عوامل مخرب و رسيدن به شرايط پايدار سنجيد. بدين منظور مي‌توان تاثيرات زيست محيطي يك فرآيند را كمي‌نمود، نقاط مهم/بحراني محيط زيست را شناسايي و روش‌ها و استراتژي‌هاي مختلف به منظور كاهش اثرات مخرب انساني را پيشنهاد نمود. ردپاي آب يك محصول، حجم آب شيرين مورد استفاده براي توليد يك محصول است كه در زنجيره تأمين به طور كامل ‌اندازه‌گيري مي‌شود. ردپاي آب را مي‌توان بيشتر به ردپاي آب آبي، ردپاي آب سبز و ردپاي آب خاكستري طبقه‌بندي نمود. محدوده مورد مطالعه، بالادست حوضه آبريز سد سيمره كه مساحتي معادل 33220 كيلومتر مربع و متوسط سالانه ميزان بارش از 250 ميلي‌متر تا 700 ميلي‌متر و ميانگين آن 480 ميلي‌متر مي‌باشد. بارش در بسياري از مناطق به طور كلي براي تأمين نيازهاي آب محصول ناكافي است. در اين پژوهش مقدار و تنوع مكاني ردپاي آب سبز، آبي و خاكستري محصولات كشاورزي محاسبه شده‌است و در سامانه Web GIS نتايج منتشر مي‌شود. مدل‌سازي كمي و كيفي با استفاده از SWAT شبيه‌سازي شده‌ و سپس با كمك ابزار SWAT-CUP و الگوريتم SUFI2 داده‌هاي مشاهداتي رواناب، رسوب، نيتروژن كل و فسفر كل براي دوره 2000 تا 2014 ميلادي واسنجي و براي دوره 2014 تا 2017 اعتبار‌سنجي گرديده‌است. استخراج نتايج مدل SWAT از ويژگي‌هاي هيدرولوژيكي و كيفيت منابع آبي در مقياس مكاني و زماني در سطح حوضه آبريز امكان تخمين ردپاي آب آبي، سبز و خاكستري را فراهم مينمايد. بر اساس نتايج حاصل، متوسط ردپاي آب سبز محصولات با كشت ديم براي گندم برابر 1.05، جو 0.87و براي نخود برابر 1.74 مترمكعب بر كيلوگرم بوده‌است. متوسط ردپاي آب سبز محصولات با كشت آبياري شده براي گندم 0.25، جو 0.31، يونجه 0.97و ذرت 0.18 مترمكعب بر كيلوگرم بوده‌است. متوسط ردپاي آب آبي محصولات با كشت آبياري شده، براي گندم 0.54، براي جو 0.68، براي يونجه 0.54 و براي ذرت برابر 0.41 مترمكعب بر كيلوگرم بوده‌است. متوسط ردپاي آب خاكستري محصولات بر اساس استاندارد كيفيت نيتروژن كل برابر 602 مترمكعب بر هكتار و بر اساس فسفر كل برابر 902 مترمكعب بر هكتار بوده است. بر اساس نتايج حاصل، ردپاي آب سبز محصولات يونجه و جو در زيرحوضه سيمره، ردپاي آب سبز گندم در زيرحوضه گاماسياب و ذرت و نخود در زيرحوضه قره سو بيشتر از ساير زيرحوضهها بوده‌است. همچنين، ردپاي آب آبي گندم، يونجه و جو در زيرحوضه گاماسياب و ردپاي آب آبي ذرت در زيرحوضه سيمره بيشتر از بقيه زيرحوضهها بوده‌است. در ادامه اين پژوهش با استفاده از فريم ورك Django يك وبسايت Localhost طراحي و اجرا شده‌است كه نتايج را به صورت آنلاين و تنها با استفاده از يك مرورگر منتشر مي‌كند. اين وبسايت قابليت‌هاي پايه يك سامانه Web GIS از جمله بزرگنمايي، تغيير نقشه پايه و ... را دارد. همچنين با كمك برنامه‌نويسي پايتون اين سايت قابليت ويرايش لايه‌ها و اضافه و حذف كردن اشيا را براي كاربراني كه اجازه ويرايش دارند به صورت آنلاين مي‌دهد.

1401/02/06

Mapping of Water Footprint in Riverbasin Scale in Web-GIS Framework based on Hydrological and Water Quality Simulation Model; Seymareh Riverbasin as Case Study

1/16/2023 12:00:00 AM

Today, human destructive factors are far greater than the self-purifying power of the environment. Therefore, it is necessary to consider policies in order to limit these destructive factors and achieve sustainable conditions. For this purpose, the environmental impacts of a process can be quantified, important / critical points of the environment can be identified, and various methods and strategies can be proposed to reduce the destructive human effects. The water footprint of a product is the volume of fresh water used to produce a product that is fully measured in the supply chain. Water footprints can be further classified into blue water footprints, green water footprints and gray water footprints. The study area is upstream of Seymareh Dam catchment area, which has an area of 33,220 square kilometers and an average annual rainfall of 250 mm to 700 mm and an average of 480 mm. Rainfall in many areas is generally insufficient to meet crop water needs. In this research, the amount and spatial diversity of green, blue and gray water footprints of agricultural products have been calculated and the results will be published in Web GIS system. Quantitative and qualitative modeling is simulated using SWAT and then with the help of SWAT-CUP tool and SUFI2 algorithm, observational data of runoff, sediment, total nitrogen and total phosphorus for the period 2000 to 2014 and for the period 2014 to 2017 are validated. Extraction of SWAT model results from hydrological characteristics and quality of water resources on a spatial and temporal scale in the catchment area allows estimating water, green and gray water footprints. According to the results, the average green water footprint of rainfed crops was 1.05 for wheat, 0.87 for barley and 1.74 m / kg for chickpeas. The average green water footprint of irrigated crops for wheat was 0.25, barley 0.31, alfalfa 0.97 and corn 0.18 m3 / kg. The average water footprint of irrigated crops was 0.54 for wheat, 0.68 for barley, 0.54 for alfalfa and 0.41 m / kg for corn. The average gray water footprint of crops according to the standard quality of total nitrogen was equal to 602 cubic meters per hectare and based on total phosphorus was equal to 902 cubic meters per hectare. Based on the results, the green water footprint of alfalfa and barley crops in Seymareh sub-basin, the green water footprint of wheat in Gamasiab sub-basin and corn and chickpea in Qarah Su sub-basin were more than other sub-basins. Also, the water footprint of wheat, alfalfa and barley in Gamasiab sub-basin and the water footprint of corn in Seymareh sub-basin were more than other sub-basins. In the continuation of this research, a Localhost website has been designed and implemented using the Django framework, which publishes the results online and only using a browser. This website has the basic capabilities of a Web GIS system, such as zooming, changing the base map, and so on. Also with the help of Python programming, this site gives the ability to edit layers and add and remove objects for users who are allowed to edit online.

Milad Eskandari

Dr. Motahare Saadatpoor