Assessing the Effects of Climate Change and Land Use on the Runoff Generation: Case Study Zomar Watershed
| dc.contributor.author | Rawan Zaid Ahmad Khader | en |
| dc.contributor.author | روان زياد احمد خضر | ar |
| dc.date.accessioned | 2025-11-08T09:47:14Z | |
| dc.date.available | 2025-11-08T09:47:14Z | |
| dc.date.issued | 2025-05-27 | |
| dc.description.abstract | Surface runoff constitutes a critical component of the hydrological cycle, influenced by climate variability, land use changes, and topographical characteristics. In arid and semi-arid regions such as the West Bank, understanding the complex interplay between climate change and land use changes on runoff generation is important for implementing sustainable water resource management strategies and mitigating flood risks. The effects of climate change directly influence surface runoff through variations in temperature, evaporation, and the intensity, frequency, and distribution of precipitation. Additionally, urbanization and changes in land use result in a rise in impervious surfaces, which contributes to an increase in surface runoff and heightens the risk of flash floods. This study aims to assess the effect of climate change and land use transformations on surface runoff generation within the Zomar watershed, especially as it is situated between Nablus and Tulkarm cities, which are considered among the most densely populated cities. Given the urban expansion and the increasing frequency and intensity of extreme rainfall events in the region, this comprehensive analysis quantifies these impacts and proposes evidence-based water management strategies. The research developed a hydrological model using the Watershed Modeling System (WMS) integrated with the Hydrologic Modeling System (HEC-HMS). The Zomar watershed was divided into three sub-catchments: Nablus, Tulkarm, and Burqa. To build the model, the study used a wide range of data, including daily rainfall records from 2000 to 2023, high-resolution land use maps generated from aerial imagery, and detailed information about soil and topography. The model was calibrated and validated using rainfall-runoff data that were observed during 2005–2006. For simulating infiltration, the Deficit and Constant method was applied, while the Clark Unit Hydrograph method was used to model the runoff process accurately. The findings demonstrate that the effects of climate change and land use changes have substantially increased runoff generation patterns throughout the Zomar watershed. Quantitative analysis showed that urbanization increased impervious surface coverage by 6.27% in the Nablus subcatchment, 5.03% in the Tulkarm subcatchment, and 1.94% in the Burqa subcatchment between 2000 and 2023, consequently reducing infiltration capacity and amplifying surface runoff volumes. The total surface runoff volume over 23 years is 12.5 MCM, with a surface runoff coefficient of 13.2%. The hydrological modeling established that rainfall intensity distribution patterns have a greater effect on runoff generation than cumulative seasonal precipitation. This was illustrated in the 2013-2014 season, in which rainfall was concentrated on specific days with high intensity, which produced significantly elevated runoff coefficients and peak discharges compared to seasons with comparable or greater total rainfall but more temporally distributed precipitation patterns. Spatial analysis revealed pronounced heterogeneity among the sub-catchments, with the Nablus sub-catchment generating the highest average runoff coefficient (20.6%) due to urban expansion, compared to Tulkarm (14.5%) and Burqa (5.72%). The study indicates that future urban expansion will increase surface runoff, heightening flood risks. This research conclusively establishes that the cumulative impact of climate change and land use changes significantly increases the risk of surface runoff and flash flooding within the Zomar watershed. The findings emphasize the urgent necessity for implementing integrated watershed management approaches, encompassing sustainable urban development policies, strategic enhancement of green infrastructure networks, and innovative water harvesting initiatives. These strategies are essential not only for effective flood risk reduction but also for optimizing water resource utilization in alignment with the United Nations Sustainable Development Goals (SDGs), particularly those addressing water security, climate resilience, and sustainable communities in vulnerable regions. | en |
| dc.description.abstract | يشكل الجريان السطحي مكونا حاسما في الدورة الهيدرولوجية ، ويتأثر بتقلبات المناخ والتغيرات في استخدام الأراضي والخصائص الطبوغرافية. وفي المناطق القاحلة وشبه القاحلة مثل الضفة الغربية، يعد فهم التفاعل المعقد بين تغير المناخ ,والتغير في استخدامات الاراضي المتعلقة بتوليد الجريان السطحي أمرا مهما لتنفيذ استراتيجيات الإدارة المستدامة للموارد المائية والتخفيف من مخاطر الفيضانات. حيث تؤثر التغيرات المناخية مباشرة على الجريان السطحي من خلال التغيرات في درجات الحرارة، والتبخر، وشدة هطول الأمطار، وتكرارها، وتوزيعها .بينما يؤدي التحضر وتغيرات استخدام الأراضي إلى زيادة الأسطح غير المنفذة، مما يزيد من كمية جريان المياه السطحية ويزيد من خطر الفيضانات. يتهدف هذه الدراسة إلى تقييم تأثير تغير المناخ وتحولات استخدام الأراضي على توليد الجريان السطحي داخل مستجمعات المياه في زومر، خاصة وأنها تقع بين مدينتي نابلس وطولكرم، اللتين تعتبران من أكثر المدن كثافة سكانية. بالنظر إلى التوسع الحضري وزيادة تواتر وشدة أحداث هطول الأمطار الشديدة في المنطقة ، فإن هذا التحليل الشامل يحدد هذه الآثار ويقترح استراتيجيات إدارة المياه القائمة على الأدلة. في الدراسه تم تطوير نموذجا هيدرولوجيا باستخدام نظام نمذجة مستجمعات المياه (WMS) المتكامل مع نظام النمذجة الهيدرولوجية (HEC-HMS) لمستجمعات زمور . تم تقسيم مستجمعات المياه في زومر إلى ثلاثة مستجمعات فرعية: نابلس وطولكرم وبرقه. لبناء النموذج ، استخدمت الدراسة مجموعة واسعة من البيانات ، بما في ذلك سجلات هطول الأمطار اليومية من عام 2000 إلى عام 2023 ، وخرائط استخدام الأراضي عالية الدقة التي تم إنشاؤها من الصور الجوية ، والمعلومات التفصيلية حول التربة والتضاريس التي تم تحليلها. تمت معايرة النموذج والتحقق من صحته باستخدام بيانات هطول الأمطار والجريان السطحي الذي تم رصده خلال الفترة 2005-2006. لمحاكاة التسلل ، تم تطبيق طريقة العجز والثابت ، بينما تم استخدام طريقة وحدة كلارك الهيدروغرافية لنمذجة عملية الجريان السطحي بدقة. تظهر النتائج أن آثار تغير المناخ وتغيرات استخدام الأراضي قد ادت الى زيادة في توليد الجريان السطحي في جميع أنحاء مستجمعات المياه في زومر. التحليل الكمي أن التحضر زاد من التغطية السطحية للاسطح الغير منفذه في المستجمعات الفرعيه بنسبة 6.27٪ في نابلس و 5.03٪ في طولكرم و 1.94٪ في البرقه بين عامي 2000 و 2023 ، مما أدى إلى تقليل قدرة التسلل وتضخيم أحجام الجريان السطحي. وقد بلغ معدل الجريان السطحي في وادي زومر خلال 23 سنه 12.5 مليون متر مكعب بمعدل معامل الجريان 13.2 %.أثبتت النمذجة الهيدرولوجية أن أنماط توزيع شدة هطول الأمطار لها تأثير أكبر على توليد الجريان السطحي من تأثير هطول الأمطار الموسمية التراكمية. و قد تجلى ذلك في موسم 2013-2014، حيث تركز هطول الأمطار في أيام محددة ذات كثافة عالية، مما أدى إلى ارتفاع كبير في معاملات الجريان السطحي وتصريف الذروة مقارنة بالمواسم ذات الأمطار الإجمالية المماثلة أو الأكبر ولكن أنماط هطول الأمطار موزعة زمنيا وكشف التحليل المكاني عن عدم تجانس واضح بين مستجمعات المياه الفرعية، حيث حقق مستجمعات نابلس الفرعية أعلى متوسط معامل جريان سطحي (20.6٪) بسبب التوسع الحضري، مقارنة بمستجمعات طولكرم (14.5٪) وبرقع (5.72٪).كما اوضحت الدراسه ان التطور العمراني في المستقبل يزيد من الجريان السطحي مما قد يأدي الى خطر الفيضانات. تثبت هذه الدراسه بشكل قاطع أن التأثير التراكمي لتغير المناخ وتغيرات استخدام الأراضي يزيد بشكل كبير من خطر الجريان السطحي والفيضانات المفاجئة داخل مستجمعات المياه في زومر. وتؤكد النتائج على الضرورة الملحة لتنفيذ مناهج الإدارة المتكاملة لمستجمعات المياه، بما في ذلك سياسات التنمية الحضرية المستدامة، والتعزيز الاستراتيجي لشبكات البنية التحتية الخضراء، ومبادرات مبتكرة لحصاد المياه. هذه الاستراتيجيات ضرورية ليس فقط للحد الفعال من مخاطر الفيضانات ولكن أيضا لتحسين استخدام الموارد المائية بما يتماشى مع أهداف الأمم المتحدة للتنمية المستدامة (SDGs) ، لا سيما تلك التي تتناول الأمن المائي والقدرة على الصمود في وجه تغير المناخ . | ar |
| dc.identifier.citation | Khader، Rawan Zaid. (2025). Assessing the Effects of Climate Change and Land Use on the Runoff Generation: Case Study Zomar Watershed . | en |
| dc.identifier.uri | https://dspace.alquds.edu/handle/20.500.12213/10259 | |
| dc.language.iso | en_US | |
| dc.publisher | Al-Quds University | en |
| dc.title | Assessing the Effects of Climate Change and Land Use on the Runoff Generation: Case Study Zomar Watershed | en |
| dc.title | تقييم آثار تغير المناخ واستخدام الأراضي على توليد الجريان السطحي: دراسة حالة مستجمعات المياه في زومر | ar |
| dc.type | Thesis |