ผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศต่อปริมาณน้ำท่าในพื้นที่ลุ่มน้ำตาปีโดยการประยุกต์ใช้แบบจำลอง SWATImpacts of Climate Change on Streamflow in Tapi River Basin Using SWAT Model

Abstract

การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อประยุกต์ใช้แบบจำลอง SWAT ในการศึกษาแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงปริมาณน้ำท่า และผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศต่อปริมาณน้ำท่าในพื้นที่ลุ่มน้ำตาปี โดยมีการสอบเทียบและทวนสอบผลการคำนวณปริมาณน้ำท่าจากแบบจำลอง SWAT กับผลการตรวจวัดปริมาณน้ำท่าที่ 2 สถานี ได้แก่ สถานี X.36 (คลองพุมดวง; บ้านท่าขนอน อ.คีรีรัฐนิคม จ.สุราษฎร์ธานี) และสถานี X.217 (แม่น้ำตาปี; บ้านเคียนซา อ.เคียนซา จ.สุราษฎร์ธานี) ในการสอบเทียบแบบจำลองในช่วง พ.ศ. 2546–2551 ที่สถานี X.36 ได้ค่าค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ (R2) = 0.77 และค่า Nash-Sutcliffe efficiency; NSE = 0.93 และ PBIAS = –6.77% และที่สถานี X.217 มีค่า R2 = 0.72 ค่า NSE = 0.65 และ PBIAS = –17.59% และผลการทวนสอบแบบจำลองที่สถานี X.36 มีค่า R2 = 0.74 ค่า NSE = 0.73 และ PBIAS = 4.00% และที่สถานี X.217 มีค่า R2 = 0.76 ค่า NSE = 0.75 และ PBIAS = –9.53% ซึ่งการสอบเทียบและทวนสอบแบบจำลอง SWAT อยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้ และจากการศึกษาแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงปริมาณน้ำท่าในช่วงอดีต 20 ปี (พ.ศ. 2541–2560) พบว่า ลุ่มน้ำตาปีมีปริมาณน้ำท่าเฉลี่ย 14,634.28 ล้าน ลบ.ม./ปี มีแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงตามความสัมพันธ์เชิงเส้นลดลง 38.048 ล้าน ลบ.ม./ปี และผลการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศจากการย่อส่วนแบบจำลองภูมิอากาศโลก CanESM2 ด้วยวิธีทางสถิติของข้อมูลอุตุนิยมวิทยา ได้แก่ ปริมาณน้ำฝน อุณหภูมิอากาศสูงสุด อุณหภูมิอากาศต่ำสุด และความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศ ภายใต้สถานการณ์การเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศโลก RCP 2.6, RCP 4.5 และ RCP 8.5 ส่งผลกระทบต่อปริมาณน้ำท่าในลุ่มน้ำตาปีในอนาคตช่วง 20 ปี (พ.ศ. 2561–2580) ใน RCP 2.6, RCP 4.5 และ RCP 8.5 มีปริมาณน้ำท่าเฉลี่ย 13,913.83, 13,168.09 และ 14,086.55 ล้าน ลบ.ม./ปี และมีแนวโน้มการเปลี่ยนแปลง –4.92, –10.02, และ –3.74 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ

This research aimed at the application of SWAT hydrological model for assessing the trends in streamflow availability and impacts of climate change on streamflow in Tapi river basin. The model was calibrated and validated using streamflow simulation by SWAT model and the observed streamflow volumes at 2 monitoring stations, i.e. Station X.36 (Khlong Phum Duang; Ban Tha Khanon, Khiri Ratthanikom, Surat Thani) and X.217 (Tapi River; Ban Khian Sa, Khian Sa, Surat Thani). The outcomes of monthly streamflow calibration during 2003–2008 at X.36 were as follows: a coefficient of determination (R2) = 0.77, Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) = 0.93 and percentage of bias (PBIAS) = –6.77%, at X.217; R2 = 0.72, NSE = 0.65 and PBIAS = –17.59%. The results of monthly streamflow validation during 2010–2015 at X.36 were depicted as: R2 = 0.74, NSE = 0.73 and PBIAS = –17.59%, X.217; R2 = 0.76, NSE = 0.75 and PBIAS = –9.53%. The results from the calibration and validation of SWAT model indicated acceptable ranges of values. The average annual streamflow during the 20-year period (1998–2017) in Tapi river basin was estimated at 14,634.28 mcm/year and linear trend analysis of the streamflow showed a decrease by 38.048 mcm/year. The impacts of future climate changes have been used to project future maximum and minimum temperature, precipitation and relative humidity for the periods 2018–2037 from the second generation Canadian Earth System Model (CanESM2) General Circulation Model (GCM) output by using Statistical Downscaling Model (SDSM) under different Representative Concentration Pathway (RCPs) scenarios (RCP2.5, RCP4.5, and RCP8.5). Based on SWAT model simulation, annual average streamflow would change during the next 20 years (2018–2037.) The annual average streamflows are estimated at 13,913.83 cmc/year, 13,168.09 cmc/year and 14,086.55 cmc/year, representing decreasing trends of 4.92%, –10.02% and –3.74% respectively under RCP 2.6, RCP 4.5 and RCP 8.5 scenarios.