پایش خشکسالی‌ هیدرولوژیکی در حوزه آبخیز دریای خزر

مقدمه شناخت فرکانس وقوع‌ خشکسالی‌های‌ با شدت و تداوم‌های‌ مختلف‌ و پیش­‌بینی‌ به‌ موقع‌ آن‌­ها برای اعلام هشدار، یکی‌ از نیازهای‌ اساسی‌ پروژه‌های‌ منابع‌ آب است. پدیده خشکسالی، به سه گروه عمده هواشناسی، کشاورزی و هیدرولوژی تقسیم می­‌شود. پایش خشکسالی‌های هیدرولوژیکی، یکی از نیازهای اساسی مدیریت منا...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Main Authors: سیما رحیمی بندرآبادی, بهرام بهرام ثقفیان, طیب رضیئی
Format: Article
Language:fas
Published: Soil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI)‎ 2023-12-01
Series:Muhandisī va mudirīyyat-i ābkhīz
Subjects:
Online Access:https://jwem.areeo.ac.ir/article_129362_85ad9085ffce46a43df4da9721e16da4.pdf
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
_version_ 1832539800226234368
author سیما رحیمی بندرآبادی
بهرام بهرام ثقفیان
طیب رضیئی
author_facet سیما رحیمی بندرآبادی
بهرام بهرام ثقفیان
طیب رضیئی
author_sort سیما رحیمی بندرآبادی
collection DOAJ
description مقدمه شناخت فرکانس وقوع‌ خشکسالی‌های‌ با شدت و تداوم‌های‌ مختلف‌ و پیش­‌بینی‌ به‌ موقع‌ آن‌­ها برای اعلام هشدار، یکی‌ از نیازهای‌ اساسی‌ پروژه‌های‌ منابع‌ آب است. پدیده خشکسالی، به سه گروه عمده هواشناسی، کشاورزی و هیدرولوژی تقسیم می­‌شود. پایش خشکسالی‌های هیدرولوژیکی، یکی از نیازهای اساسی مدیریت منابع آب در حوزه‌های آبخیز، به‌ویژه در بخش کشاورزی آبی به شمار می­‌آید. در سال‌های اخیر، شاخص‌ها و روش‌های جدیدی برای پایش خشکسالی هیدرولوژیکی در سطح جهان ارائه شده است. مواد و روش‌­ها در این پژوهش، شاخص‌های جریان کمینه (Q­75، Q90 و Q95) مستخرج از منحنی تداوم جریان و سری‌های جریان کمینه (10 و30 روزه) و همچنین، حجم کمبود جریان برای پایش خشکسالی هیدرولوژیکی در حوضه دریای خزر، مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور، 40 ایستگاه هیدرومتری که دارای آمار 41 ساله (از سال آبی 1351-1350 تا 1391-1390) بود، انتخاب شد. در مرحله بعد، داده‌های ایستگاه‌های مورد مطالعه از نظر همگنی، استقلال و تصادفی بودن، مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس، به کمک روش تحلیل خوشه‌­ای مرتبه‌­ای و رگرسیون گام به گام، مناطق همگن هیدرولوژیکی تعیین و تحلیل منطقه‌ای این شاخص‌ها انجام شد. نتایج و بحث برای بررسی ویژگی‏‌های جریان کمینه در حوضه دریای خزر، ابتدا منحنی تداوم جریان برای هر یک از ایستگاه‏‌ها رسم و سپس، سه شاخص Q­­75، Q90 و Q95 برای هر یک از ایستگاه‌ها محاسبه شد. برای مقایسه مکانی جریان کمینه، از دبی کمینه ویژه یا qs (مقدار دبی کمینه تقسیم بر سطح) استفاده شد. شاخص qs75، بین 0.0006 تا 13 متر مکعب بر ثانیه بر کیلومتر مربع تغییر می‏‌کند. مقدار qs75، در قسمت‌های شرقی، کمتر (خشک‌تر) و در قسمت‌های غربی منطقه، مقدار خشکی جریان کمتر از سایر نقاط است‎. بررسی نقشه‌های توزیع مکانی این سه شاخص، نشان می‌دهد که روند تغییرات مکانی آن‌­ها تقریبا مشابه است و همگی بیانگر مرطوب­تر بودن مناطق غربی حوضه دریای خزر نسبت به مناطق شرقی و مرکزی هستند. در مرحله بعد، برای بررسی شاخص‌های جریان کمینه، ابتدا سری جریان‏‌های کمینه 10 و 30 روزه تهیه شد. با مقایسه پارامترهای توزیع به کمک روش امتیازدهی، توزیع لوگ پیرسون تیپ سه، به‏‌عنوان بهترین توزیع در بیشتر ایستگاه‌ها انتخاب شد. پس از انتخاب مناسب‌­ترین توزیع، مقادیر شاخص‌های کمینه 10 روزه و 30 روزه با دوره بازگشت­‌های مختلف محاسبه شد. بررسی میانگین شاخص‌ها نشان می‌دهد که کمترین مقدار دبی کمینه 10 روزه با مقدار 0.01 متر مکعب بر ثانیه در ایستگاه وطنا (035-12) واقع در شرق حوضه و بیشترین میزان با مقدار 91.2 متر مکعب در ثانیه در ایستگاه رودبار (034-17) در منطقه غرب حوضه است. در مورد میانگین دبی کمینه 30 روزه نیز کمترین مقدار برابر 0.02 متر مکعب برثانیه و بیشترین مقدار برابر 8.52 متر مکعب بر ثانیه در همین دو ایستگاه است. به‌منظور، بررسی تغییرات زمانی شدت خشکسالی هیدرولوژیکی، سری­‌های زمانی سالانه جریان کم 10 و 30 روزه در هر ایستگاه نسبت به سال وقوع آن‌ها ترسیم شدند تا روند تغییرات وضعیت خشکسالی در سال‌های مختلف مشخص شود. بررسی روند زمانی شاخص‌های جریان کمینه بر روی نمودارها، نشان از کاهش مقدار شاخص‌ها طی سال‌­های اخیر و روند منفی شاخص‌ها دارد. به عبارت دیگر، نمودارها تقریبا در همه ایستگاه‌ها بیان از خشکسالی­‌های هیدرولوژیکی (کاهش شاخص‌های جریان کمینه) طی سال­‌های اخیر دارند. برای تعیین طول دوره­‌های جریان کمینه نیز، در ایستگاه‌های مختلف میانگین‌­های متحرک 10 و 30 روزه دبی با مقدار شاخص Q90، مقایسه شد. نتایج نشان می‌دهد که تداوم خشکسالی در قسمت­‌های مرکزی حوضه دریای خزر (زیرحوضه‌های پلور، رزن، کرسنگ، تنگه لاویج، پل‌ذغال و زوات) بیشتر از بقیه مناطق است که این زیرحوضه‌ها در استان مازندران واقع هستند. کمترین تداوم خشکسالی (بین 22 تا 25 روز) نیز مربوط به زیرحوضه‌های شلمان، پل سازمان، پاشاکی، آستانه و توتکابن در قسمت شرقی حوضه دریای خزر و در استان گیلان است. قسمت­‌های شرقی حوضه نیز طول دوره خشکسالی بین 28 تا 30 روز را تجربه کرده‌اند. نتیجه‌گیری نتایج نشان می‌دهد که در سال‌های 1377 تا 1390، در بیشتر ایستگاه­‌ها شدیدترین و طولانی­‌ترین خشکسالی‌ها اتفاق افتاده است. بررسی توزیع مکانی شاخص‌های جریان کمینه و حجم کمبود جریان، بیانگر خشک‌­تر بودن قسمت‌های شرقی حوضه نسبت به مرکزی و غرب حوضه دریای خزر است. هرچند، طول دوره خشکسالی‌های هیدرولوژیکی در خزر مرکزی بیشتر از سایر نقاط حوضه است. بررسی روند زمانی شاخص‌ها نیز بیانگر افزایش تکرار و طول مدت خشکسالی‌های هیدرولوژیکی در سال­های اخیر است. مقایسه شاخص‌های مختلف نشان می‌دهد که همه شاخص‌ها نتایج مشابهی در منطقه دارند. بررسی روابط منطقه‌ای نشان داد که در منطقه همگن شرقی عامل تاثیرگذار بر شاخص‌های جریان، ارتفاع است. در حالی­‌که در منطقه مرکزی و غربی مساحت و تراکم زهکشی، تاثیر بیشتری دارند.
format Article
id doaj-art-14b56c88d3eb4b95bf534cce2a2d9d21
institution Kabale University
issn 2251-9300
2322-536X
language fas
publishDate 2023-12-01
publisher Soil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI)‎
record_format Article
series Muhandisī va mudirīyyat-i ābkhīz
spelling doaj-art-14b56c88d3eb4b95bf534cce2a2d9d212025-02-05T08:25:17ZfasSoil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI)‎Muhandisī va mudirīyyat-i ābkhīz2251-93002322-536X2023-12-0115457058710.22092/ijwmse.2023.123012.1533129362پایش خشکسالی‌ هیدرولوژیکی در حوزه آبخیز دریای خزرسیما رحیمی بندرآبادی0بهرام بهرام ثقفیان1طیب رضیئی2استادیار، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایراناستاد، دانشکده عمران، معماری و هنر، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران، ایراناستادیار، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایرانمقدمه شناخت فرکانس وقوع‌ خشکسالی‌های‌ با شدت و تداوم‌های‌ مختلف‌ و پیش­‌بینی‌ به‌ موقع‌ آن‌­ها برای اعلام هشدار، یکی‌ از نیازهای‌ اساسی‌ پروژه‌های‌ منابع‌ آب است. پدیده خشکسالی، به سه گروه عمده هواشناسی، کشاورزی و هیدرولوژی تقسیم می­‌شود. پایش خشکسالی‌های هیدرولوژیکی، یکی از نیازهای اساسی مدیریت منابع آب در حوزه‌های آبخیز، به‌ویژه در بخش کشاورزی آبی به شمار می­‌آید. در سال‌های اخیر، شاخص‌ها و روش‌های جدیدی برای پایش خشکسالی هیدرولوژیکی در سطح جهان ارائه شده است. مواد و روش‌­ها در این پژوهش، شاخص‌های جریان کمینه (Q­75، Q90 و Q95) مستخرج از منحنی تداوم جریان و سری‌های جریان کمینه (10 و30 روزه) و همچنین، حجم کمبود جریان برای پایش خشکسالی هیدرولوژیکی در حوضه دریای خزر، مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور، 40 ایستگاه هیدرومتری که دارای آمار 41 ساله (از سال آبی 1351-1350 تا 1391-1390) بود، انتخاب شد. در مرحله بعد، داده‌های ایستگاه‌های مورد مطالعه از نظر همگنی، استقلال و تصادفی بودن، مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس، به کمک روش تحلیل خوشه‌­ای مرتبه‌­ای و رگرسیون گام به گام، مناطق همگن هیدرولوژیکی تعیین و تحلیل منطقه‌ای این شاخص‌ها انجام شد. نتایج و بحث برای بررسی ویژگی‏‌های جریان کمینه در حوضه دریای خزر، ابتدا منحنی تداوم جریان برای هر یک از ایستگاه‏‌ها رسم و سپس، سه شاخص Q­­75، Q90 و Q95 برای هر یک از ایستگاه‌ها محاسبه شد. برای مقایسه مکانی جریان کمینه، از دبی کمینه ویژه یا qs (مقدار دبی کمینه تقسیم بر سطح) استفاده شد. شاخص qs75، بین 0.0006 تا 13 متر مکعب بر ثانیه بر کیلومتر مربع تغییر می‏‌کند. مقدار qs75، در قسمت‌های شرقی، کمتر (خشک‌تر) و در قسمت‌های غربی منطقه، مقدار خشکی جریان کمتر از سایر نقاط است‎. بررسی نقشه‌های توزیع مکانی این سه شاخص، نشان می‌دهد که روند تغییرات مکانی آن‌­ها تقریبا مشابه است و همگی بیانگر مرطوب­تر بودن مناطق غربی حوضه دریای خزر نسبت به مناطق شرقی و مرکزی هستند. در مرحله بعد، برای بررسی شاخص‌های جریان کمینه، ابتدا سری جریان‏‌های کمینه 10 و 30 روزه تهیه شد. با مقایسه پارامترهای توزیع به کمک روش امتیازدهی، توزیع لوگ پیرسون تیپ سه، به‏‌عنوان بهترین توزیع در بیشتر ایستگاه‌ها انتخاب شد. پس از انتخاب مناسب‌­ترین توزیع، مقادیر شاخص‌های کمینه 10 روزه و 30 روزه با دوره بازگشت­‌های مختلف محاسبه شد. بررسی میانگین شاخص‌ها نشان می‌دهد که کمترین مقدار دبی کمینه 10 روزه با مقدار 0.01 متر مکعب بر ثانیه در ایستگاه وطنا (035-12) واقع در شرق حوضه و بیشترین میزان با مقدار 91.2 متر مکعب در ثانیه در ایستگاه رودبار (034-17) در منطقه غرب حوضه است. در مورد میانگین دبی کمینه 30 روزه نیز کمترین مقدار برابر 0.02 متر مکعب برثانیه و بیشترین مقدار برابر 8.52 متر مکعب بر ثانیه در همین دو ایستگاه است. به‌منظور، بررسی تغییرات زمانی شدت خشکسالی هیدرولوژیکی، سری­‌های زمانی سالانه جریان کم 10 و 30 روزه در هر ایستگاه نسبت به سال وقوع آن‌ها ترسیم شدند تا روند تغییرات وضعیت خشکسالی در سال‌های مختلف مشخص شود. بررسی روند زمانی شاخص‌های جریان کمینه بر روی نمودارها، نشان از کاهش مقدار شاخص‌ها طی سال‌­های اخیر و روند منفی شاخص‌ها دارد. به عبارت دیگر، نمودارها تقریبا در همه ایستگاه‌ها بیان از خشکسالی­‌های هیدرولوژیکی (کاهش شاخص‌های جریان کمینه) طی سال­‌های اخیر دارند. برای تعیین طول دوره­‌های جریان کمینه نیز، در ایستگاه‌های مختلف میانگین‌­های متحرک 10 و 30 روزه دبی با مقدار شاخص Q90، مقایسه شد. نتایج نشان می‌دهد که تداوم خشکسالی در قسمت­‌های مرکزی حوضه دریای خزر (زیرحوضه‌های پلور، رزن، کرسنگ، تنگه لاویج، پل‌ذغال و زوات) بیشتر از بقیه مناطق است که این زیرحوضه‌ها در استان مازندران واقع هستند. کمترین تداوم خشکسالی (بین 22 تا 25 روز) نیز مربوط به زیرحوضه‌های شلمان، پل سازمان، پاشاکی، آستانه و توتکابن در قسمت شرقی حوضه دریای خزر و در استان گیلان است. قسمت­‌های شرقی حوضه نیز طول دوره خشکسالی بین 28 تا 30 روز را تجربه کرده‌اند. نتیجه‌گیری نتایج نشان می‌دهد که در سال‌های 1377 تا 1390، در بیشتر ایستگاه­‌ها شدیدترین و طولانی­‌ترین خشکسالی‌ها اتفاق افتاده است. بررسی توزیع مکانی شاخص‌های جریان کمینه و حجم کمبود جریان، بیانگر خشک‌­تر بودن قسمت‌های شرقی حوضه نسبت به مرکزی و غرب حوضه دریای خزر است. هرچند، طول دوره خشکسالی‌های هیدرولوژیکی در خزر مرکزی بیشتر از سایر نقاط حوضه است. بررسی روند زمانی شاخص‌ها نیز بیانگر افزایش تکرار و طول مدت خشکسالی‌های هیدرولوژیکی در سال­های اخیر است. مقایسه شاخص‌های مختلف نشان می‌دهد که همه شاخص‌ها نتایج مشابهی در منطقه دارند. بررسی روابط منطقه‌ای نشان داد که در منطقه همگن شرقی عامل تاثیرگذار بر شاخص‌های جریان، ارتفاع است. در حالی­‌که در منطقه مرکزی و غربی مساحت و تراکم زهکشی، تاثیر بیشتری دارند.https://jwem.areeo.ac.ir/article_129362_85ad9085ffce46a43df4da9721e16da4.pdfتحلیل منطقه‌ایجریان کمینهحجم کمبود جریانشاخص خشکسالیمنحنی تداوم جریان
spellingShingle سیما رحیمی بندرآبادی
بهرام بهرام ثقفیان
طیب رضیئی
پایش خشکسالی‌ هیدرولوژیکی در حوزه آبخیز دریای خزر
Muhandisī va mudirīyyat-i ābkhīz
تحلیل منطقه‌ای
جریان کمینه
حجم کمبود جریان
شاخص خشکسالی
منحنی تداوم جریان
title پایش خشکسالی‌ هیدرولوژیکی در حوزه آبخیز دریای خزر
title_full پایش خشکسالی‌ هیدرولوژیکی در حوزه آبخیز دریای خزر
title_fullStr پایش خشکسالی‌ هیدرولوژیکی در حوزه آبخیز دریای خزر
title_full_unstemmed پایش خشکسالی‌ هیدرولوژیکی در حوزه آبخیز دریای خزر
title_short پایش خشکسالی‌ هیدرولوژیکی در حوزه آبخیز دریای خزر
title_sort پایش خشکسالی‌ هیدرولوژیکی در حوزه آبخیز دریای خزر
topic تحلیل منطقه‌ای
جریان کمینه
حجم کمبود جریان
شاخص خشکسالی
منحنی تداوم جریان
url https://jwem.areeo.ac.ir/article_129362_85ad9085ffce46a43df4da9721e16da4.pdf
work_keys_str_mv AT symạrḥymybndrậbạdy pạysẖkẖsẖḵsạlyhydrwlwzẖyḵydrḥwzhậbkẖyzdryạykẖzr
AT bhrạmbhrạmtẖqfyạn pạysẖkẖsẖḵsạlyhydrwlwzẖyḵydrḥwzhậbkẖyzdryạykẖzr
AT ṭybrḍyỷy pạysẖkẖsẖḵsạlyhydrwlwzẖyḵydrḥwzhậbkẖyzdryạykẖzr