العنوان:
تطبيق نموذج "سوات" لتقدير الجريان السطحي للأحواض الجافة التي تشهد تحضرًا سريعًا: دراسة حالة الرياض
الملخص:
زادت المساحة العمرانية لمدينة الرياض من حوالي 4.5 كيلومترا مربعا في عام 1950م لتصل إلى حوالي 1600 كيلومترا مربعا بحلول عام 2022، ممتدة على مساحات شاسعة من حوضي وادي حنيفة ووادي السلي. ولقد أدى النمو السريع للمدينة إلى فيضانات متكررة في المناطق الحضرية، ولذا فإن هناك حاجة ملحة لدراسة الجريان السطحي في أحواض تصريف المياه التي لا تتوفر لها قياسات وكيف يتأثر بالتغيرات لغطاءات واستخدامات الأرض في المدينة. تناولت هذه الدراسة تلك الفجوة المعرفية وكانت المحاولة الأولى لمعايرة والتحقق من صحة وتشغيل نموذج شبه موزع لمحاكاة الجريان السطحي ومعدلات التصريف في أحوض تصريف المياه الرئيسية والفرعية بالرياض، وذلك باستخدام خمسة سيناريوهات تاريخية وخمسة سيناريوهات مستقبلية. لنمذجة الجريان في مدينة الرياض تم استخدام برنامج معد من قبل وزارة الزراعة الأمريكية يسمي أداة تقييم التربة والمياه The Soil and Water Assessment Tool (سوات SWAT).

لمعايرة نموذج "سوات" تم استخدام بيانات التبخر نتح الفعلي المتوفرة في مصدر البيانات المفتوحة "تيراكلايمت" TerraClimate، وذلك بسبب ندرة بيانات الجريان السطحي المقاسة في جميع أنحاء مدينة الرياض. ولقد كشفت مراجعة الأدبيات أن استخدام بيانات التبخر نتح الفعلي من "تيراكلايمت" لمعايرة نماذج "سوات" لا يزال محدودًا للغاية حتى الآن، حيث أن الدراسة السابقة الوحيدة التي وجدت هي Herman et al. (2020). وعليه فإن هذه الدراسة تعد فريدة إلى حد ما لأنها بنجاح استخدمت بيانات التبخر نتح الفعلي من "تيراكلايمت" لمعايرة نموذج "سوات" والتحقق منه. لتقييم تأثير تغيير قيم المعلمات على محاكاة الجريان السطحي تم إجراء تحليل حساسية واحدًا تلو الآخر، وأشارت النتائج إلى أن حساسية الجريان السطحي المحاكاة لقيم المعلمات المختارة في نماذج "سوات" التي تمت معايرتها كانت ضئيلة في منطقة الدراسة، حيث أدت العلاقات بين الجريان السطحي السنوي المحاكي والحد الأقصى والأدنى للجريان إلى معامل تحديد (R2) قوي جدًا (0.9998).

تم تطبيق نماذج "سوات" التي تمت معايرتها والتحقق منها شهريًا ويوميًا لمحاكاة الجريان السطحي ولتقييم تأثير العديد من سيناريوهات تغيير استخدامات الأرض على الجريان السطحي للفترات التاريخية والمستقبلية في منطقة الدراسة. ولقد أظهرت نتائج نماذج "سوات" لأحواض التصريف الرئيسية والفرعية الواقعة داخل المناطق المبنية التأثير الإيجابي لنمو مدينة الرياض على قيم الجريان السطحي والتصريف للسيناريوهات التاريخية وكذلك سيناريوهات احتمالات نمو الرياض في 2030م. لكن المعدلات المتزايدة للجريان السطحي المحاكاة لم تكن هي نفسها بالنسبة لجميع الأحواض الفرعية بسبب نسب التحضر المختلفة في كل حوض فرعي. على العكس من ذلك، أظهرت نتائج المحاكاة أن أعماق الجريان السطحي ومعدلات التصريف في الأحواض الفرعية خارج حدود المناطق المبنية بالرياض لم تحدث بها تغيرات كبيرة عند استخدام سيناريوهات استخدام الأرض التاريخية أو سيناريوهات احتمالات استخدام الأرض في عام 2030م. عكست الزيادة في أعماق الجريان السطحي ومعدلات التصريف في الأحواض الفرعية التأثير المباشر لعملية التحضر على الجريان السطحي. ويمكن أن تُعزى الزيادة في محاكاة الجريان السطحي والتصريف بشكل أساسي إلى الانخفاض المحتمل في الأراضي غير المعمورة ذات النفاذية الجيدة نسبيًا وزيادة الأسطح الحضرية غير المنفذة.

وتشير القيود التي تم مواجهتها أثناء تطوير نموذج "سوات" إلى الحاجة إلى إجراء مزيد من البحوث المستقبلية للحصول على تقديرات تفصيلية ودقيقة للجريان السطحي في مدينة الرياض، وذلك لمساعدة صانعي القرار ومسؤولي المدينة بشكل كافٍ لاعتماد مخططات إدارة مخاطر الجريان السطحي والفيضانات في المدينة.