Urban Development and the Characteristics of Short and Medium-Term Hydrological Drought in the Samian Watershed of Ardabil Province

Subject Areas :

Hadi Izadifard ¹ , Saeed Rasinezami ^{2 *} , Raoof Mostafazadeh ³ , Hassan Khavarian ⁴

1 - M.Sc. Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
2 - Associate Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
3 - Associate Professor, Department of Natural Resources and Member of Water Management Research Center, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
4 - Assistant Professor, Department of Natural Geography, Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.

Received: 2024-01-07 Accepted : 2024-06-19 Published : 2024-11-05

Keywords: Hydrological drought, SDI Index, DrinC software, Samian Watershed,

Abstract :

Hydrological drought is affected by many factors and is quantified using SDI index. The purpose of this research is to evaluate the urban development with satellite images between 1992 and 2016 and to evaluate its effect on the characteristics of hydrological drought events in the Samian area of Ardabil province. Land use change assessment shows that the agricultural and residential areas have been increased. Examination of the one-month SDI index in all stations shows an increase in droughts in different periods. The highest number of dry months is related to the last period (2017-2008) of Samian station for 80 months. The highest increase in the number of dry months is related to Gilande station, which has increased from 1 month in the first period to 66 months in the last period. The study of the quarterly SDI index in all stations except Atashghah station shows the increase of drought in different periods. The highest increase in the number of dry quarters is related to Gilande station, which has increased from zero in the first period to 36 in the last period. Despite the increase in rainfall during the period and the presence of wet climatic months, as well as the relative increase in temperature in the region and due to increased agricultural use and residential areas that have increased the harvest of surface water, the number of dry months in the region has increased.

References:

احمدی، حمزه؛ فلاح قالهری، غلامعباس؛ شائمی، اكبر (1395). برآورد و ارزیابی روند تغییرات تبخیرتعرق مرجع سالانه براساس پارامترهای اقلیمی مؤثر در شمال شرق ایران. دانش آب و خاک. ۲۶ (3/2)، 257-269.
امینی، حامد و ديگران (1398). ارزیابی خشک‌سالی آب‌شناختی و تحلیل ویژگی‌های آن با شاخص جریان رودخانه‌یی (SDI) در ایستگاه‌های آب‌سنجی استان اردبیل. پژوهش‌های آبخیزداری. 32 (124)، 21-36.
پورعلی حسین، سيده شيما؛ مساح‌بوانی، عليرضا (1394). پیش‌بینی خشکسالی استان آذربایجان شرقی در دوره‌ 2022-2013 میلادی. جغرافیا و توسعه. 13 (38)، 189-204.
پیرنیا، عبدالله و ديگران (1396). ارزیابی کارکرد تغییرپذیری اقلیم و تغییر کاربری اراضی در تغییرات کیفیت آب رودخانه‌ی هراز (استان مازندران). اکوهیدرولوژی. 4 (4)، 1163-1151.
جان بزرگی، محمد؛ حنیفه‌پور، مهين؛ خسروی، حسن (1400). تغییرات زمانی خشکسالی هواشناسی-هیدرولوژیکی (مطالعه موردی: استان گیلان). مدل‌سازی و مدیریت آب و خاک. 1 (2)، 13-1.
جهانگیر، محمد حسين؛ بابایی، سحر؛ نوروزی، اقبال (2019). ارزیابی وضعیت خشکسالی استان کرمانشاه با استفاده از شاخص خشکسالی جریان رودخانه (SDI). آبیاری و زهکشی ایران. 13 (1)، 202-190.‎
جهانگیر، محمد حسين؛ حسین‌دوست، محمد صادق؛ ارست، مينا (1400). ارزیابی وضعیت خشک‌سالی استان گیلان با استفاده از شاخص کچ بایرام (KBDI) در انطباق با شاخص درصد نرمال بارندگی (PNPI). مدل سازی و مدیریت آب و خاک. 1 (4)، 67-57.
جوان، خديجه (1399). بررسی روند خشکسالی هیدرولوژیک در سطح حوضه آبریز دریاچه ارومیه. هیدروژئومورفولوژی. 7 (25)، 138-119.
حسینی، سيده زهره (1395). بررسی روند تغییرات کمیت و کیفیت منابع آب سطحی و ارتباط آن با کاربری اراضی و خشکسالی (مطالعه موردی: حوضه آبخیز گلوگاه بابل). پایان نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه یزد. يزد. ايران.
داودی، محمود؛ نبیونی، سيروس (1399). تاثیر سدسازی بر تداوم و بزرگی خشکسالی‌ (نمونه موردی: رود کرخه). مطالعات جغرافیایی نواحی ساحلی. 1 (3)، 99-118.
زینالی، بتول؛ فریدپور، مجتبي (2022). ارزیابی خشکسالی در حوضه قره‌سو با استفاده از شاخص‌های هواشناسی، هیدرولوژیکی و سنجش ‌از دور. مخاطرات محیط طبیعی. 11 (31)، 85-106.‎
عینی، سعيده؛ سبحانی، بهروز (2021). پایش خشکسالی طی دوره رشد پوشش مرتعی، استان اردبیل. تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی. 21 (60)، 19-1.‎
محمدي، جعفر؛ فتائی، ابراهيم (1397، بهمن). اثرات کاربری اراضی بر روی کیفیت آب‌های سطحی حوضه آبخیز رودخانه قره‌سو. دانشگاه محقق اردبیلی، سیزدهمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران و سومین همایش ملی صیانت از طبیعت و محیط زیست. اردبیل. ايران.
کاظمی، رحيم؛ پرهمت، جهانگير؛ قرمزچشمه، باقر (1401). بررسی پاسخ هیدرولوژیک حوضه به خشک‌سالی هواشناسی در زیرحوضه‌های کارستی کشکان. محیط زیست و مهندسی آب. 8 (3)، 1151-1163.
مهری، سونيا و ديگران (1396). تغییرات زمانی و مکانی شاخص جریان پایه در رودخانه‌های استان اردبیل. فیزیک زمین و فضا. 43 (3)، 623-634.
Abro, M. I. et al (2022). Estimation of a trend of meteorological and hydrological drought over Qinhuai River Basin. Theoretical and Applied Climatology. 147 (3), 1065-1078.
Alaei, N. et al (2024). Assessing spatiotemporal urban green space per capita and its connectivity in a small size city in Northwest Iran. GeoJournal. 89 (4), 148.
Boonrawd, K.; Supakosol, J. & Prasanchum, H. (2023). Hydrological drought evaluation on streamflow drought index (SDI) in upstream and downstream area of Lampao Reservoir, Northeast of Thailand. 5th International Conference on Water Resources (ICWR). Springer, Singapore.
Cho, J.; Barone, V. A. & Mostaghimi, S. (2009). Simulation of land use impacts on groundwater levels and streamflow in a Virginia watershed. Agricultural water management. 96 (1), 1-11.
Grover, V.I. (2015). Impact of climate change on the water cycle. Managing Water Resources under Climate Uncertainty. pp. 3-30. Springer: Cham.
Hassanalipour, Y. et al (2022). Evaluation of the effects of urban development on the quantity and quality of surface and groundwater in Ardabil plain. Journal of Environmental Science Studies. 7 (3), 5374-5385.
Khosravi, H. et al (2018). Drought trend assessment in riverheads of Karkheh and Dez Basins based on streamflow drought index (SDI). Desert Ecosystem Engineering Journal, 1 (2), 45-54.
Li, C. et al (2018). An analytical approach to separate climate and human contributions to basin streamflow variability. Journal of Hydrology. 559, 30-42.
Li, S. et al (2013). Effects of the three gorges reservoir on the hydrological droughts at the downstream Yichang station during 2003–2011. Hydrological Processes. 27 (26), 3981-3993.
Malik, A. et al (2021). Hydrological drought investigation using streamflow drought index. Intelligent Data Analytics for Decision-Support Systems in Hazard Mitigation. 63-88. Springer, Singapore.
Mendicino, G.; Senatore, A. & Versace, P. (2008). A groundwater resource index (GRI) for drought monitoring and forecasting in a Mediterranean climate. Journal of Hydrology. 357 (3-4), 282-302.
Montano, B.Q. et al (2015). Characterising droughts in Central America with uncertain hydro-meteorological data. Theoretical and Applied Climatology. 137, 3-4. DOI:10.1007/s00704-018-2730-z.
Nalbantis, I. (2008). Evaluation of a hydrological drought index. European Water. 23 (24), 67-77.
Nalbantis, I. & Tsakiris, G. (2009). Assessment of hydrological drought revisited. Water Resources Management. 23 (5), 881-897.
Singh, V. P. et al (2014). Climate change and its impact on water resources. Modern Water Resources Engineering. 525-569. Humana Press, Totowa, NJ.
Tabari, H.; Nikbakht, J. & Hosseinzadeh Talaee, P. (2013). Hydrological drought assessment in Northwestern Iran based on streamflow drought index (SDI). Water Resources Management. 27 (1), 137-151.
Talebi Khiavi, H. & Mostafazadeh, R. (2021). Land use change dynamics assessment in the Khiavchai region, The hillside of Sabalan mountainous area. Arabian Journal of Geosciences. 14, 1-15.
Ul Haq, F. et al (2021). Impact of urbanization on groundwater levels in Rawalpindi City, Pakistan. Pure and Applied Geophysics. 178 (2), 491-500.
Van Loon, A. F. & Laaha, G. (2015). Hydrological drought severity explained by climate and catchment characteristics. Journal of hydrology. 526, 3-14.
IPCC (2013). Annex I: Atlas of Global and Regional Climate Projections. van Oldenborgh, G.J., M. Collins, J. Arblaster, J.H. Christensen, J. Marotzke, S.B. Power, M. Rummukainen and T. Zhou (eds.). In: Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.). United Kingdom and New York, NY, USA: Cambridge University Press, Cambridge,
Wable, P.S.; Jha, M. K. & Shekhar, A. (2019). Comparison of drought indices in a semi-arid river basin of India. Water Resources Management. 33 (1), 75-102.
Wang, G.; Xia, J. & Chen, J. (2009). Quantification of effects of climate variations and human activities on runoff by a monthly water balance model: a case study of the Chaobai River basin in northern China. Water Resources Research. 45, W00A11.
Yevenes, M.A.; Figueroa, R. & Parra, O. (2018). Seasonal drought effects on the water quality of the Biobío River, Central Chile. Environmental Science and Pollution Research. 25 (14), 13844-13856.
Zhang, X. et al (2019). Urban drought challenge to 2030 sustainable development goals. Science of the Total Environment. 693, 133536.
Zuo, D. et al (2016). Assessing the effects of changes in land use and climate on runoff and sediment yields from a watershed in the Loess Plateau of China. Science of the Total Environment. 544, 238-2

Full-Text:



جنقش سرمایه اجتماعی در توسعه سیاسی و اجتماعی ایران بعد از انقلاب اسلامی

توسعه شهری و ویژگی‌های خشک‌سالی هیدرولوژیک کوتاه و میان‌مدت در حوضه سامیان استان اردبیل

 

چکیده

خشک‌سالی هیدرولوژیک از عوامل متعددی تاثیر می‌پذیرد و برای کمی‌نمودن آن از شاخص‌ SDI استتفاده می‌شود. هدف این پژوهش ارزیابی توسعه شهری با تصاویر ماهواره‌ای در فاصله سال‌های 1992 و 2016 و ارزیابی خشک‌سالی هیدرولوژیک در محدود حوزه سامیان اردبیل استفاده شده است. بررسی تصاویر ماهواره‌ای نشان داد که کاربری‌های اراضی کشاورزی و مسکونی افزایش یافته است. بررسی شاخص SDI یک‌ ماهه در همه ایستگاه‌ها نشان‌دهنده افزایش خشک‌سالی در دوره‌های مختلف است. بیش‌ترین تعداد ماه‌های خشک مربوط به دوره آخر (1387-1396) ایستگاه سامیان است. بیش‌ترین افزایش تعداد ماه‌های خشک مربوط به ایستگاه گیلانده است که از 1 ماه در دوره اول به 66 ماه در دوره آخر رسیده است. تعداد ماه‌های خشک ایستگاه سامیان در دوره اول مطالعاتی (1369-1378) از 19 ماه به 80 ماه در دوره مطالعاتی آخر افزایش یافته است.  بررسی شاخص SDI سه ماهه در همه ایستگاه‌ها به‌جز ایستگاه‌ آتشگاه نشان‌دهنده افزایش خشک‌سالی هیدرولوژیک در دوره‌های مختلف است. بیش‌ترین افزایش تعداد سه ماه‌های خشک مربوط به ایستگاه گیلانده است که از صفر در دوره اول به 36 در دوره آخر رسیده است. به‌رغم افزایش مقدار بارندگی در طول دوره و وجود ماه‌های ترسالی اقلیمی هم‌چنین افزایش نسبی دمای در منطقه و با توجه به افزایش کاربری کشاورزی و مناطق مسکونی که باعث افزایش برداشت از آب‌های سطحی شده است، تعداد ماه‌های خشک در منطقه افزایش پیدا کرده است.

واژه­های کلیدی: خشک‌سالی هیدرولوژیکی، شاخص SDI ، نرم افزار DRINC، حوضه آبخیز سامیان.

 

 

 

Urban development and the characteristics of short and medium-term hydrological drought in the Samian watershed of Ardabil province

 

Abstract

Hydrological drought is affected by many factors and is quantified using SDI index. The purpose of this research is to evaluate the urban development with satellite images between 1992 and 2016 and to evaluate its effect on the characteristics of hydrological drought events in the Samian area of Ardabil province. Land use change assessment shows that the agricultural and residential areas have been increased. Examination of the one-month SDI index in all stations shows an increase in droughts in different periods. The highest number of dry months is related to the last period (2017-2008) of Samian station for 80 months. The highest increase in the number of dry months is related to Gilande station, which has increased from 1 month in the first period to 66 months in the last period. The study of the quarterly SDI index in all stations except Atashghah station shows the increase of drought in different periods. The highest increase in the number of dry quarters is related to Gilande station, which has increased from zero in the first period to 36 in the last period. Despite the increase in rainfall during the period and the presence of wet climatic months, as well as the relative increase in temperature in the region and due to increased agricultural use and residential areas that have increased the harvest of surface water, the number of dry months in the region has increased.

 

Keywords: Hydrological drought, SDI Index, DrinC software, Samian Watershed.

 

 

 

 

بیان مسئله:

 

خشک‌سالی به معنای بارش کم‌تر از بارش متوسط سالانه و توزیع ناهمگون بارندگی در منطقه است که با مفهوم خشکی تفاوت دارد. در واقع خشکی پدیده غالب با حاکم بودن شرایط آب و هوایی خشک در منطقه در طول سالیان متمادی است ولی خشک‌سالی انحراف از شرایط متوسط و عادی در زمینه بارش برای مدتی در منطقه است. حال این که منطقه می‌تواند دارای آب و هوای خشک باشد یا مرطوب. خشکی در حقیقت همان خشکی آب و هوا در مناطقی است که میانگین بارش سالانه و آب قابل دسترس در منطقه همیشه کم باشد و در مناطقی مشاهده می‌شود که متوسط بارش سالانه کم‌تر از میزان تبخیر و تعرق منطقه ‌باشد و بارندگی در تمام ماه‌های سال اتفاق نیافتد (حسینی، 1395). پژوهش‌های خشک‌سالی در چهار طبقه عمده خشک‌سالی هواشناسی، کشاورزی، هیدرولوژیکی و اقتصادی-اجتماعی بررسی می‌شود (Van Loon and Laaha, 2015). در این بین، سه مورد اول شامل روش‌های اندازه‌گیری خشک‌سالی به‌عنوان یک پدیده فیزیکی است در حالی که در مورد آخر شامل ردیابی کمبود آب و اثرات تامین آن از طریق سیستم‌های اقتصادی-اجتماعی است. نکته مهم در میان این تعریف‌ها، اهمیت خشک‌سالی هیدرولوژیکی به‌دلیل وابستگی زیاد آن به فرایندهایی مانند تأثیر آبرسانی شهری و تولید برق از منابع آبی سطحی است. برای نظارت بر خشک‌سالی، شاخص‌های مختلف خشک‌سالی به‌عنوان روشی کمی برای تعیین وقایع خشک‌سالی ارائه شده که با استفاده از متغیرهای هیدرولوژیکی تهیه می‌شوند. در واقع ساده‌ترین روش برای نظارت بر شرایط خشک‌سالی، همین شاخص‌ها هستند زیرا مقدار این شاخص‌ها میزان شدت خشک‌سالی را نشان می‌دهند (Tabari et al, 2013). مشابه با شرایط خشک‌سالی، شاخص‌های مربوط به خشک‌سالی مانند بارندگی، جریان هوا، ذخیره مخزن، رطوبت خاک و آب‌های زیرزمینی، بر اساس مجموعه داده‌های فیزیکی مورد استفاده قرار گرفته و به‌عنوان شاخص‌های خشک‌سالی هواشناسی‌، کشاورزی و هیدرولوژیکی طبقه‌بندی می‌شوند (Wable et al, 2019). شاخص خشک‌سالی جریان رودخانه‌ای (¹SDI) با استفاده از مدل‌های هیدرولوژیکی و کاربردهایش، توسط شوکلا و وود توسعه یافته است. از آن‌جایی که رودخانه‌ها در مناطق خشک اغلب فصلی بوده و در اکثر مواقع سال خشک هستند، فعالیت‌های کشاورزی در اکثر این مناطق وابسته به استفاده از منابع آب زیرزمینی است و در نتیجه کاربرد شاخصی که بر مبنای جریان سطحی باشد چندان مناسب نیست. لازم است در کنار این شاخص از شاخصی استفاده شود که منابع آب زیرزمینی را لحاظ کند تا بدین صورت نوسانات سفره‌های آب زیرزمینی مورد بررسی واقع شود (Mendicino et al, 2008). کمبود جریانات آب ارتباط مستقیم با خشک‌سالی در منطقه مورد مطالعه دارد و عمدتاً ناشی از اختلالات هواشناسی و فعالیت‌های انسانی در حوضه‌ها است. خشک‌سالی اثرات منفی را بر تامین آب پایدار هیدرولوژیکی و کشاورزی می‌گذارد (امینی و همکاران، 1398). شاخص دیگر که توسط ویسنته-سرانو و همکاران پیشنهاد شده است، شاخص استاندارد جریان (²SSl) است و شامل روشی برای تعیین انواع توابع توزیع احتمال (PDF³) برای هر مقیاس زمانی به منظور ایجاد تضاد رژیم‌های هیدرولوژیکی و ویژگی‌های آن است. برخلاف رویه‌های محاسباتی، (Nalbantis and Tsakiris, 2009) شاخص خشک‌سالی جریان (SDI) را برای پیش‌بینی شروع و مدت زمان خشک‌سالی با استفاده از حجم‌های تجمعی جریان محاسبه کردند. شاخص‌های خشک‌سالی مقادیر کمی وضعیت را ارائه می‌دهد و درکی از توسعه یافتگی یا به اصطلاح گسترش خشک‌سالی در منطقه ندارد (جهانگیر و همکاران، 1400). مطالعات زیادی در نقاط مختلف جهان با استفاده از شاخص SDI بر روی حوضه‌های مختلف انجام شده است. نتیجه اصلی این مطالعات این است که پارامترهای هواشناسی و هیدرولوژیکی غالبا تحت تأثیر عوامل طبیعی و انسانی قرار گرفته‌اند. توصیه می‌شود در ارزیابی شاخص‌های خشک‌سالی، مجموعه داده‌ها با کیفیت بالا حداقل برای یک دوره 25 ساله در محاسبات به‌دلیل در نظر گرفتن عدم قطعیت‌های نمونه‌گیری مورد استفاده قرار گیرند (Montano et al, 2015). مطالعات در مورد خشک‌سالی هیدرولوژیکی عمدتاً با استفاده از مجموعه داده‌های تحت شرایط طبیعی انجام شده است. با این حال ساخت سازه‌هایی هم‌چون سدها، سرریزها، تغییر الگوهای زهکشی در حوضه و استخراج آب از منابع آب و رژیم‌های طبیعی جریان در حوضه‌ها قادر به تغییر ویژگی‌های خشک‌سالی هیدرولوژیکی هستند (Li et al, 2013). 

 

مبانی نظری و پیشینه تحقیق:

کاربری اراضی را می‌توان به‌عنوان عامل تغییردهنده بیش‌تر فرایند‌های هیدرولوژیکی در مقیاس‌های مکانی و زمانی در نظر گرفت (Cho et al, 2009). حوضه‌های رودخانه‌ها به‌دلیل آن که همواره میزان کمیت و کیفیت آب عبوری در آن‌ها وابسته به تغییرات انجام شده در منطقه است، بهترین مناطق برای انجام بررسی بر روی کاربری اراضی هستند. در صد سال گذشته و در اثر گرمایش جهانی، دمای زمین بیش از 75/0 درجه سانتی‌گراد افزایش یافته که نرخ افزایش آن در 25 سال گذشته در حدود 18/0 درجه سانتی‌گراد در هر دهه بوده است (Grover, 2015) و پیش‌بینی می‌شود تا پایان قرن 21 دمای هوا در سطح جهانی از 81/1 به 4 درجه سانتی‌گراد افزایش خواهد یافت (Wang et al, 2009). این افزایش دمای کره زمین و تغییر اقلیم سبب افزایش بخار آب در جو زمین شده است. هم‌چنین تغییر الگو‌های آب و هوایی، منجر به تغییر در فراوانی و شدت بارش و در نتیجه تاثیرات شدید در چرخه هیدرولوژیکی گردیده است (Zuo et al, 2016). با افزایش درجه حرارت هوا، ظرفیت بخار آب موجود در هوا بیش‌تر شده که باعث می‌شود گرمایش جهانی بیش‌تر تشدید پیدا کند (Van oldenborgh et al, 2013). تحقیقات ثابت کرده است که تغییرات مقادیر بارش در تمامی کره زمین به‌صورت یکنواخت نخواهد بود، یعنی به عبارتی تاثیر تغییر اقلیم در دسترسی به آب در مناطق مختلف متفاوت خواهد بود. این بدان معنا است که در برخی مناطق با کاهش بارندگی، فشار بر تامین منابع آبی بیش‌تر خواهد شد و در مناطق دیگر با افزایش بارش‌ها و بالا آمدن سطح آب دریا منطقه با خطر سیلاب و به زیر آب رفتن مواجه خواهد شد (Grover, 2015). بر اساس گزارش‌های IPCC⁴، افزایش خشک‌سالی در عرض‌های پایین و میانی کره ‌زمین در تابستان بسیار محتمل‌تر است (پور علی‌حسین و مساح‌بوانی، 1394). با گذشت زمان در مناطق کوهستانی و در عرض‌های بالاتر، مقدار بارش به‌دلیل ظرفیت بالای آب قابل حمل لایه تروپسفر، افزایش و در مناطق خشک و نیمه‌خشک، کاهش خواهد یافت. این در حالی است که بیش‌تر تغییرات بارش در مناطق شمالی اوراسیا و آمریکای شمالی در طول فصل زمستان رخ خواهد داد (Stocker et al, 2013). هم‌چنین با توجه به رابطه نزدیک بین دبی رودخانه و کیفیت آب، کیفیت آب رودخانه نیز می‌تواند در یک دوره پس از خشک‌سالی کاهش یابد (Yevenes et al, 2018). در کل می‌توان نتیجه گرفت خشک‌سالی‌ها و ترسالی‌ها با دوره‌های کم آبی و پر آبی تاثیرات مهمی در کیفیت منابع آب دارند به‌صورتی که در مواقع خشک‌سالی و کم آبی، غلظت املاح مختلف افزایش یافته و در نتیجه کیفیت آب با کاهش همراه خواهد بود و در مواقع ترسالی و پر آبی، غلظت املاح موثر در کیفیت آب کاهش یافته و افزایش کیفیت منابع آبی را در پی خواهد داشت (پیرنیا و همکاران، 1396). در واقع رشد جمعیت، محدود بودن منابع و برهم خوردن تعادل اکولوژیکی در اثر بهره‌برداری بی رویه انسان باعث بروز مشکلاتی در محیط زیست شده است. در نتیجه می‌توان گفت که تغییرات اقلیمی و فعالیت‌های انسانی، فاکتور‌های در هم‌تنیده در سیستم اکولوژیکی در حوضه‌های آبخیز بزرگ هستند (Li et al, 2018). با این‌که تحقیقات فراوانی در مورد تاثیرات تغییرات آب و هوایی بر آب قابل دسترس انجام شده است ولی به‌دلیل وجود عدم قطعیت نمی‌توان به این نتیجه رسید که آیا این تغییرات سبب افزایش آب قابل دسترس باشد یا کاهش آن. با این حال، شواهد حاکی از آن است که این تغییرات در مناطق مختلف متفاوت بوده است. به این صورت که بر اساس مدل‌های اقلیم جهانی، آب در دسترس و میانگین رواناب رودخانه‌ها در عرض‌های جغرافیایی بالاتر افزایش خواهد یافت در حالی که در بسیاری از مناطق خشک و نیمه‌خشک جهان با کاهش مواجه خواهد شد (Singh et al, 2014). طبق تحقیقات انجام شده توسط (احمدی و همکاران، 1395) در شمال شرق ایران بر روی تغییرات تبخیر و تعرق، مقادیر تبخیر و تعرق با توجه به عرض جغرافیایی متغیر است. این نکته به‌صورتی است که در مناطق شمالی استان خراسان رضوی، مقادیر تغییرات تبخیر و تعرق با کاهش مواجه شده است. جهانگیر و همکاران (1398) شاخص SDI را برای 10 ایستگاه هیدرومتری در یک دوره 31 ساله (1360–1390) در استان کرمانشاه به‌دست آوردند. نتایج نشان داد که ترسالی در منطقه از سال 1363 شروع و سال 1377 به پایان می‌رسد و بعد از آن به مدت 13 سال تا سال 1390 خشکسالی در منطقه حاکم بوده است. امینی و همکاران، (1398) از داده‌های 33 ایستگاه آب‌سنجی استان اردبیل برای ارزیابی شاخص SDI در یک دوره چهل ساله (1353-1392) استفاده کردند. بیش‌ترین و کم‌ترین خشک‌سالی هیدرولوژیکی در ایستگاه پل الماس و عنبران بود. هم‌چنین تغییرات ماهانه خشک‌سالی نشان داد که کم‌ترین وقوع خشک‌سالی جریان در ایستگاه‌های بالادست و دامنه‌های سبلان بود. داودی و نیبیونی، (1399) در پژوهشی تاثیر سد کرخه بر خشکسالی در منطقه را بررسی کردند. برای انجام این پژوهش داده‌های آماری 14 ایستگاه هیدرومتری و 19 ایستگاه بارانسجی را در یک دوره 30 ساله مورد استفاده قرار دادند و شاخص‌های SDI و SPI برای منطقه را به‌دست آوردند. نتایج پژوهش نشان داد در حالی که قبل از احداث سد خشکسالی‌های هیدرولوژیکی بالادست سد بیش‌تر بوده است ولی با احداث سد بزرگی و تداوم خشکسالی‌ها در پایین دست سد بیش‌تر شده که نشاندهنده تاثیر منفی سد بر منطقه بوده است. جوان (1399) روند خشک‌سالی هیدرولوژیکی بلند مدت را در حوزه دریاچه ارومیه با استفاده از داده‌های 32 سال در 8 ایستگاه مورد بررسی قرار داده است که در 5 ایستگاه روند کاهشی معنی‌دار وجود دارد. هم‌چنین جان‌بزرگی و همکاران (1400) میزان شدت، مدت و وسعت خشکسالی را برای استان گیلان با به‌دست آوردن شاخص‌های ⁵SPI و SDI بوسیله داده‌های ماهانه و متوسط بارندگی سالانه ۱۷ ایستگاه بررسی کردند. نتایج حاصل از پهنه‌بندی شدت خشک‌سالی طی دوره آماری مورد مطالعه نشان داد منطقه رو به ترسالی است ولی در دوره‌های6، 9 و 12 ماهه اکثر شهرهای استان گیلان رو به وضعیت نرمال بوده است. زینالی و فرید پور، (1400) برای محاسبه شاخص‌های SPI و SDI در 5 مقیاس زمانی از داده‌های مربوط به 22 ایستگاه بارانسجی و 14 ایستگاه هیدرومتری در طول یک دوره 30 ساله (2015-1985) و هم‌چنین تصاویر ماهواره‌ای 15 ساله استفاده کردند. نتایج سری‌های زمانی نشان داد که خشکسالی‌های (2000-2001، 2005-2006، 2007-2008و 2013-2014) به‌صورت فراگیر اتفاق افتاده است. به‌طوری که بیش‌ترین پهنه‌های درگیر خشکسالی مربوط به نواحی شمال و شمال شرق حوضه (ایستگاه‌های نمین و ابرکوه) بوده است. کاظمی و همکاران (1401) برای ارزیابی و تحلیل پاسخ هیدرولوژیک حوضه به وقوع خشکسالی‌ها، دوره‌ای 35 ساله 1361-1395 در 5 ایستگاه هیدرومتری در حوضه کشکان در نظر گرفتند. سپس شاخص‌های SPI و SDI برای 5 مقیاس زمانی به‌دست آوردند.در انتها روابط متقابل همبستگی SPI و SDI، نشان داد که در بیش‌تر مدت زمان دوره مطالعه وضعیت خشکسالی هواشناسی در حالت نرمال بوده است. Khosravi و همکاران (2018) در بررسی روند خشک‌سالی در حوزه دو رود کرخه و دز در استان لرستان با استفاده از شاخص SDI داده‌های آبدهی ماهانه 21 ایستگاه آب‌سنجی در دوره 1975-2011 را به‌کار برد. نتایج با به کار بردن روش من-کندال و شیب خط سن نشان‌گر بیش‌ترین میزان خشک‌سالی هیدرولوژیکی در ایستگاه‌های مارابار، تایر و مرمر در حوزه دز و ایستگاه‌های دواب، هورو و سنگ سیاب در حوزه کرخه بود. (Nalbantis, 2008) برای ارزیابی شاخص‌های خشک‌سالی هیدرولوژیکی حوضه‌های دو رودخانه در غرب و شرق یونان را با استفاده از شاخص جریان رودخانه‌ای مورد بررسی قرار داد. این شاخص به‌خوبی توانست 3 خشک‌سالی اتفاق افتاده در منطقه را توجیه کند. در پژوهشی Malik و همکاران (2021) شرایط خشکسالی را در حوضه رامگانگا در کشور هند با شاخص SDI مورد بررسی قراردادند. برای این کار آن‌ها 6 مقیاس زمانی را برای شاخص SDI به‌دست آورند. نتایج تحقیق برای بازه 33 ساله از 1975 تا 2007 در ایستگاه‌های Naula و Kedar  نشان‌دهنده تغییر شرایط نرمال و وقوع خشکسالی به مقدار 70 درصد در ایستگاه Naula و 69 درصد در ایستگاه Kedar در دو ایستگاه مهم حوضه بوده است. در مطالعه‌ای دیگری، Abro و همکاران (2022) روی حوضه Qinhuai در کشور چین شاخص‌های خشکسالی SPI، RDI و SDI را به‌دست آوردند. آن‌ها با بررسی این تحلیل‌ها به این نتیجه رسیدند که 1993 و 2013 سال‌های خشکی در ایستگاه‌های مورد مطالعه بوده است. Boonrawd و همکاران (2023) وقوع خشکسالی هیدرولوژیکی را در منطقه لامپائو با استفاده از شاخص SDI مورد بررسی قرار دادند. برای این کار آن‌ها 4 مقیاس زمانی SDI را به‌دست آورند. نتایج تحلیل ایستگاه‌های انتخاب شده نشان داد که درصد ماه‌هایی که در آن‌ها خشکسالی شدید رخ داده است بین 2/40 و 1/48 درصد بوده، هم‌چنین درصد ماه‌هایی که در آن‌ها خشکسالی خفیف رخ داده است بین 8/22 تا 9/34 درصد بوده است. با توجه با این‌که پژوهش‌های منطقه‌ای برای شناخت و آگاهی بهتر از وضعیت خشک‌سالی هیدرولوژیکی لازم است، هدف پژوهش حاضر بررسی روند خشک‌سالی حوزه آبخیز سامیان است.

 

مواد و روش تحقیق:

حوزه آبخيز ساميان در قسمت مرکزي استان اردبيل پايين‌تر از دشت مغان با مساحت 369/3906 کیلومترمربع شامل شهرستان‌هاي اردبيل، نير، نمين و سرعين قرار گرفته ‌است. ارتفاع حداکثر اين منطقه حدود 4400 متر و ارتفاع متوسط اين منطقه 07/1743 متر از سطح درياي آزاد و بيش‌ترين گستره آب و هوايي در منطقه مورد مطالعه، اقليم نیمه‌خشک و پس از آن اقليم مدیترانه‌ای است. بيش‌ترين سطوح اراضي کشاورزي (ديم و آبي) نيز در اين دو اقليم مشاهده مي‌شود (خاوریان و همکاران، 1397). اين حوضه داراي سه رودخانه اصلي است. رودخانه باليخلو‌چاي از بارش باران، ذوب برف‌ها و چشمه‌هاي موجود در دامنه سبلان سرچشمه مي‌گيرد. اين رود پس از عبور از وسط شهر اردبيل در محل روستاي انزاب پايين در نزديکي روستاي ساميان به رودخانه قره‌سو مي‌ريزد. لازم به ذکر است که رودخانه قره‌سو از دامنه غربي کوه‌هاي تالش سرچشمه مي‌گيرد و سرشاخه اصلي آن شامل رودخانه‌هاي باليخلو‌چاي، قره‌سو و سقزچی‌چاي است که در جهت شمال غربي و پس از عبور از دشت اردبيل از حوضه خارج شده و در محدوده شهرستان اصلاندوز به رود ارس مي‌ريزد (فتائی و محمدی، 1397). متوسط بارش سالانه در حوضه 312 میلی‌متر و ميانگين دماي سالانه 8 درجه سانتی‌گراد است (مهری و همکاران، 1396؛ زارعی و همکاران، 1399). 

 

---

[1]  Streamflow Drought Index

[2]  Standardized Streamflow Index

[3]  Probability Distribution Functions

[4]  Intergovernmental Panel on Climate Change

[5]  Standardised Precipitation Index

 

شکل 1- موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه

 

 

داده‌ها:

در این پژوهش از تصاویر ماهواره‌های لندست ۵ و ۸ برای سال‌های 1992 و 2016 استفاده شده است. این تصاویر از سایت زمین شناسی آمریکا دریافت شده و از تفکیک طیفی بالایی برخوردار هستند و برای تهیه نقشه‌های تغییرات کاربری اراضی بسیار مناسب هستند. اولین گام در انتخاب روش برای تجزیه و تحلیل داده‌ها، توجه به ماهیت داده‌ها است. در این پژوهش داده‌های ایستگاه‌های هیدرومتری حوضه مربوط به 5 ایستگاه جمع‌آوری شده است. داده‌های هیدرومتری مربوط به سال‌های 1369 تا 1395 است که از سازمان آب منطقه‌ای استان اردبیل تهیه شده است. در جدول (1) نقاط نمونه‌برداری حوضه بر اساس سیستم متریک UTM مشخص شده است.

 

جدول 1- ایستگاه‌های هیدرومتری دارای آمار دبی روزانه مورد استفاده در این پژوهش

نام ایستگاه	کد ایستگاه	نام رودخانه	UTMX	UTMY
سامیان	19101	قره سو	39259497	4251602
آلادیزگه	19149	قره سو	39289172	4239993
نیر	19051	نیر چای	38762764	4213799
آتشگاه	19144	نوران چای	39289172	4239993
گیلانده	19055	بالیخلوچای	39269337	4243207

در تحلیل وضعیت تغییرات دبی جریان از داده‌های بارش ماهانه حوضه نیز در 32 ایستگاه استفاده شده است. 

برای به‌دست آوردن SDI اگر سری‌های زمانی جریان رودخانه‌ای (Qij) موجود باشد، و i سال هیدرولوژیکی و j ماه مربوط به سال باشد، می‌توان از رابطه (1) استفاده نمود:

(1)

که در آن Vik حجم تجمعی جریان‌های رودخانه در سال هیدرولوژیکی i و دوره مبنای k ماهه است. شاخص SDI نیز از رابطه (2) به‌دست می‌آید:

(2)

که در آن vk و sk نشان‌دهنده میانگین مجموع حجم دبی و انحراف معیار حجم جریانات تجمعی برای دوره مبنا k خواهد بود (امینی و همکاران، 1398). شدت‌های مختلف خشکسالی با استفاده از جدول 2 به‌دست خواهند آمد. 

 

جدول 2- حالت‌های مختلف خشک‌سالی در روش SDI

طبقه بندی	مقدار شاخص SDI
نرمال	=SDI>0
خشک‌سالی ملایم	0>=SDI>1-
خشک‌سالی متوسط	1- >SDI=> 5/1-
خشک‌سالی شدید	5/1->=SDI>2-
خشک‌سالی خیلی شدید	2->SDI

 

نرم افزار DrinC جهت ارائه یک رابط کاربری مناسب، به منظور محاسبه شاخص‌های خشک‌سالی جهت تحلیل خشک‌سالی هواشناسی و هیدرولوژیکی است. شاخص‌های خشک‌سالی که در نرم افزار محاسبه می‌شوند شامل شاخص استاندارد شده بارش (SPI)، شاخص شناسایی خشک‌سالی (¹RDI)، شاخص خشک‌سالی جریان رودخانه (SDI)، شاخص استاندارد شده بارش کشاورزی (aSPI²)، شاخص شناسایی موثر خشک‌سالی (³eRDI) و جابجایی‌های باران (⁴PD) است. شاخص‌های گفته شده دارای داده‌های نسبتاً کوچکی هستند که نتایج به‌دست آمده از آن‌ها را می‌توان در برنامه‌ریزی‌های استراتژیک و کاربردهای عملیاتی استفاده کرد. فرایند محاسبه در نرم افزار DrinC  از طریق رابطه کاربری گرافیکی انجام می‌شود. گزینه‌های موجود را می‌توان به منظور متناسب سازی اهداف در نظر گرفته شده، برای تحلیل خشک‌سالی در هر مورد تنظیم کرد و علاوه بر موارد ذکر شده شامل ابزارهای اضافی مانند برآورده تبخیر و تعرق بالقوه از طریق روش‌های مبتنی بر دما و ارزیابی شاخص خشکی نیز هستند. 

 

یافته‌های تحقیق:

برای طبقه‌بندی تصاویر ماهواره‌ای از طبقه‌بندی نظارت شده و روش حداکثر احتمال استفاده شده است. صحت این تصاویر با ضریب کاپا بررسی شده که این ضریب برای سال 1992، 73/0 و برای سال 2016، 68/0 است. در سال‌های مورد مطالعه (1992 و 2016)، کاربری مرتع با 75/9 درصد کاهش بیش‌ترین تغییر را داشته است هم‌چنین کاربری کشاورزی آبی با 45/8 درصد افزایش، بیش‌ترین افزایش را در میان کاربری‌ها داشته است. کاربری مسکونی 42/1 درصد و کشاورزی دیم نیز با 29/3 درصد با افزایش رو به رو بوده است هم‌چنین کاربری جنگل با کاهشی برابر 25/2 درصد و کاربری پهنه آبی با 16/1 درصد کاهش روبرو بوده است (جدول 3). در شکل (2) نقشه کاربری اراضی مربوط به سال‌های مورد مطالعه آورده شده است. شکل نشان می‌دهد که در طول دوره مطالعه بیش‌تر مساحت  کاربری مرتع به کاربری کشاورزی آبی و دیم تغییر یافته است. 

 

 

---

[1]  Reconnaissance Drought Index

[2]  Agricultural Standardised Precipitation Index

[3]  Effective Reconnaissance Drought Index

[4]  Precipitation Deciles

 

جدول 3- تغییرات مساحت طبقات کاربری اراضی در طول دوره مطالعاتی 

درصد تغییر	مساحت 2016 (km2)	مساحت 1992 (km2)		طبقات کاربری
45/8+	86/886	93/556		کشاورزی آبی
29/3+	81/1065	50/937		کشاورزی دیم
25/2-	11/38	06/126		جنگل
75/9-	73/1765	03/2146		مرتع
42/1+	56/142	80/86		مسکونی
16/1-	29/7	04/53		پهنه آبی
-	369/3906		جمع

 

ب	الف

شکل 2- نقشه کاربری اراضی منطقه مورد مطالعه الف) 1992 ب) 2016

 

 

 

برای بررسی وضعیت خشک‌سالی، دبی ایستگاه‌ها به دوره‌های مساوی 9 ساله تقسیم شده هر دوره با استفاده از نمودار میله‌ای با دوره‌های دیگر مقایسه شده است. مقدار عددی شاخص SDI یک ماهه در ایستگاه‌ها بیانگر خشک‌سالی هیدرولوژیکی کوتاه مدت است. بررسی شاخص SDI یک ماهه در همه ایستگاه‌ها نشان‌دهنده افزایش انواع خشک‌سالی در دوره‌های مختلف است. افزایش ماه‌های خشک‌سالی ناشی از کاهش دبی در همه ایستگاه‌ها است. بیش‌ترین تعداد ماه‌های خشک مربوط به دوره آخر (1387-1396) ایستگاه سامیان به مدت 80 ماه است. تعداد ماه‌های خشک ایستگاه سامیان در دوره اول مطالعاتی (1369-1378) از 19 ماه به 80 ماه در دوره مطالعاتی آخر افزایش یافته است. بیش‌ترین افزایش تعداد ماه‌های خشک مربوط به ایستگاه گیلانده است که از 1 ماه در دوره اول به 66 ماه در دوره آخر رسیده است. در بین ایستگاه‌ها کم‌ترین تفاوت بین تعداد ماه‌های خشک مربوط به ایستگاه آتشگاه با 6 ماه تفاوت است. دو ایستگاه نیر و ایستگاه آلادیزگه در دوره دوم بیش‌ترین تعداد ثبت شده ماه‌های خشک را دارند که تعداد این ماه‌ها در دوره آخر نسبت به دوره دوم کاهش یافته است. در جدول 4 و شکل 3 به تفکیک تعداد ماه‌های خشک ایستگاه‌ها آورده شده‌است.  

 

 

جدول 4- تعداد ماه‌های خشک‌سالی هیدرولوژیکی کوتاه مدت در حوضه 

	ایستگاه آلادیزگه			ایستگاه آتشگاه			ایستگاه سامیان			ایستگاه گیلانده			ایستگاه نیر
	1387-1396	1378-1387	1369-1378	1387-1396	1378-1387	1369-1378	1387-1396	1378-1387	1369-1378	1387-1396	1378-1387	1369-1378	1387-1396	1378-1387	1369-1378
خشک‌سالی ملایم	68	44	42	47	56	49	54	41	19	55	24	1	47	45	31
خشک‌سالی متوسط	7	21	4	11	10	3	18	6	0	8	1	0	11	10	5
خشک‌سالی شدید	4	5	5	2	3	3	6	4	0	3	0	0	5	7	0
خشک‌سالی خیلی شدید	0	0	0	2	0	1	2	1	0	0	0	0	1	6	1
جمع	79	70	52	52	69	56	80	52	19	66	25	1	65	68	37

 

الف) آتشگاه	ب) آلادیزگه
ج) نیر	د) گیلانده
ه) سامیان

شکل 3 – مقادیر شاخص خشک‌سالی هیدرولوژیک یک ماهه ایستگاه‌های هیدرومتری مورد مطالعه

 

 

مقدار عددی شاخص SDI سه ماهه در ایستگاه‌ها بیانگر خشک‌سالی هیدرولوژیکی میان‌مدت یا خشک‌سالی کشاورزی در منطقه است. بررسی شاخص SDI سه ماهه در همه ایستگاه‌ها به‌جز ایستگاه‌ آتشگاه نشان‌دهنده افزایش انواع خشک‌سالی در دوره‌های مختلف است. افزایش ماه‌های خشک‌سالی کشاورزی ناشی از کاهش دبی ثبت شده در ایستگاه‌ها است. بیش‌ترین تعداد سه ‌ماه‌های خشک مربوط به دوره آخر (1396-1387) ایستگاه گیلانده با 36 دوره سه ماهه است. تعداد سه ماهه‌های خشک ایستگاه سامیان در دوره اول مطالعاتی (1369-1378) از 5 به 32 در دوره مطالعاتی آخر افزایش یافته است. بیش‌ترین افزایش تعداد سه ماه‌های خشک مربوط به ایستگاه گیلانده است که از صفر در دوره اول به 36 در دوره آخر رسیده است. در ایستگاه آتشگاه تعداد سه ماه‌های خشک از 23 در دوره اول به 16 سه‌ماهه در دوره آخر کاهش یافته است. دو ایستگاه نیر و آلادیزگه نیز از نظر تعداد در طول دوره افزایش داشته‌اند. در جدول 5 و شکل 4 به تفکیک تعداد سه‌ ماه‌‌های خشک ایستگاه‌ها آورده شده است. 

 

جدول 5- تعداد ماه‌های خشک‌سالی هیدرولوژیکی میان‌مدت در حوضه 

	ایستگاه آلادیزگه			ایستگاه آتشگاه			ایستگاه سامیان			ایستگاه گیلانده			ایستگاه نیر
	1387-1396	1378-1387	1369-1378	1387-1396	1378-1387	1369-1378	1387-1396	1378-1387	1369-1378	1387-1396	1378-1387	1369-1378	1387-1396	1378-1387	1369-1378
خشک‌سالی ملایم	30	22	16	12	13	17	22	17	5	26	8	0	20	15	10
خشک‌سالی متوسط	0	6	1	2	8	3	4	5	0	7	1	0	3	6	0
خشک‌سالی شدید	1	1	0	2	0	2	6	0	0	3	0	0	0	0	1
خشک‌سالی خیلی شدید	1	1	0	2	0	2	6	0	0	3	0	0	0	0	1
جمع	32	30	17	18	21	34	38	22	5	39	9	0	23	21	12

 

الف) آتشگاه	ب) آلادیزگه
ج) نیر	د) گیلانده
ه) سامیان

شکل 4- مقادیر شاخص خشک‌سالی هیدرولوژیک سه ماهه ایستگاه‌های هیدرومتری مورد مطالعه

 

 

 

تجزیه و تحلیل و نتیجه‌گیری:

با توجه به مطالب ذکر شده و شکل‌های ارائه شده، می‌توان نتیجه گرفت در طول دوره مورد مطالعه خشکسالی هیدرولوژیکی با یک روند صعودی بر منطقه سامیان حاکم بوده است که یک خطر بزرگ برای این منطقه و مخصوصا شهر اردبیل است. بررسی شاخص SDI یک‌ ماهه در همه ایستگاه‌ها نشان‌دهنده افزایش خشک‌سالی در دوره‌های مختلف است. بیش‌ترین تعداد ماه‌های خشک مربوط به دوره آخر (1387-1396) ایستگاه سامیان به مدت 80 ماه است. بیش‌ترین افزایش تعداد ماه‌های خشک مربوط به ایستگاه گیلانده است که از 1 ماه در دوره اول به 66 ماه در دوره آخر رسیده است. بررسی شاخص SDI سه ماهه در همه ایستگاه‌ها به‌جز ایستگاه‌ آتشگاه نشان‌دهنده افزایش خشک‌سالی در دوره‌های مختلف است. بیش‌ترین افزایش تعداد سه ماه‌های خشک مربوط به ایستگاه گیلانده است که از صفر در دوره اول به 36 در دوره آخر رسیده است. به رغم افزایش مقدار بارندگی در طول دوره و هم‌چنین وجود ماه‌های ترسالی اقلیمی در منطقه، افزایش سطح زیر کشت کشاورزی و افزایش مناطق مسکونی و در نهایت افزایش نسبی دمای منطقه در کنار افزایش برداشت از آب‌های سطحی باعث افزایش تعداد ماه‌های خشک در منطقه شده است. با توجه به دلایل گفته شده می‌توان نتیجه گرفت که تغییرات پوشش/کاربری اراضی و افزایش نسبی دما باعث تشدید خشک‌سالی کوتاه مدت و میان مدت در منطقه شده است. بیش‌ترین میزان خشکسالی در فصل تابستان می‌باشد که دلایلی از قبیل کمبود بارندگی، درجه حرارت بالا و به تبع آن تبخیر بالا می‌تواند داشته باشد. مطالعات محققان دیگری در سراسر کشور در این بازه‌های زمانی نشاندهنده این است که با خشکسالی مواجه هستیم. در تحقیقی که (Tabari et al, 2013) ، شاخص‌های SDI، 3،6،9 و 12 ماهه برای 14 ایستگاه هیدرومتری در شمال غرب کشور برای داده‌های بین سال‌های 1975 تا 2009 انجام دادند به این نتیجه رسیدند که شاخص های SDI تقریبا در تمامی ایستگاه‌ها در طول دوره مطالعه نشانگر خشک‌سالی می ‌باشند هم‌چنین خشک‌سالی‌های شدید اغلب در 12 سال آخر مطالعه بین 1997 و 1998 و 2008 و 2009 بوده است. در پژوهش (Bahramand, 2013)که برای بررسی احتمال خشکسالی در حوزه هلیل رود از شاخص SDI استفاده کردند، فراوانی وقوع خشکسالی شدید در محدوده جنوب حوضه متمرکز است. هم‌چنین در پژوهشی (عینی و سبحانی، 1400) برای پایش خشکسالی طی دوره پوشش مرتعی با استفاده از داده‌های 4 ایستگاه سینوپتیک و تصاویر لندست برای محاسبه شاخص فازی (SEPI) انجام داده‌اند به این نتیجه رسیدند که وسعت مراتع استان اردبیل در سال 1394 نسبت به سال 1377 ، هم در بخش مراتع قشلاقی و هم در بخش مراتع ییلاقی کاهش قابل ملاحضه‌ای دارد، هم‌چنین شاخص SEPI نشاندهنده وضعیت بد خشکسالی در منطقه از سال 1390 تا سال 1395 می‌باشد. در این پژوهش‌ها همه محققان به این نتیجه رسیده‌اند که در دهه اخیر اکثر ایستگاه‌های مورد بررسی دارای افت دبی بوده و منطقه با خشکسالی هیدرولوژیک مواجه شده است. تقریبا نتایج همه ایستگاه‌های مورد بررسی در این پژوهش همسو با نتایج سایر پژوهش‌های ذکر شده است. هم‌چنین با توجه به نتایج به‌دست آمده پژوهش حاضر چون در طول دوره، بیشتر در منطقه خشکسالی ملایم رخ داده است پس نمی‌توان آن را به احداث سازه‌های آبی در منطقه نسبت داد، چرا که احداث سدهای اگر غیر اصولی باشد باعث ایجاد خشکسالی‌های هیدرولوژیکی شدیدتری می‌شود. در حالت کلی می‌توان گفت که روند خشکسالی متوسط و شدید در منطقه برای دوره دوم از سال 1378 تا 1387 نسبت به دوره‌های دیگر مورد مطالعه شدیدتر بوده است و خشکسالی ملایم در دوره آخر 1387 تا 1396 در منطقه تشدید شده است پس می‌توان ادعا کرد که این خشکسالی ادامه خواهد داشت و روز به روز به بحران کم آبی نزدیک‌تر خواهیم شد. برای کاهش معضل خشکسالی در منطقه می‌توان به تغییر الگوی کشت در ساله‌ای خشک جهت کاهش بهره‌برداری از آب‌های سطحی و زیر زمینی و حفظ تعادل آبخوان اشاره کرد. 

 

 

مراجع:

1- احمدی، ح.؛ فلاح قاهری، غ.؛ شائمی، ا. (1395). برآورد و ارزیابی روند تغییرات تبخیرتعرق مرجع سالانه براساس پارامترهای اقلیمی مؤثر در شمال شرق ایران، دانش آب و خاک، شماره ۲۶، صص. ۲۶۹-۲۵۶.

2- امینی، ح.؛ اسمعلی عوری، ا.؛ مصطفی‌زاده، ر.؛ شرری، م.؛ ذبیحی، م. (1398). ارزیابی خشک‌سالی آب‌شناختی و تحلیل ویژگی‌های آن با شاخص جریان رودخانه‌یی (SDI) در ایستگاه‌های آب‌سنجی استان اردبیل. پژوهش‌های آبخیزداری، شماره 32، صص. 21-36.

3- پورعلی حسین، ش.؛ مساح‌بوانی، ع. (1394). پیش‌بینی خشکسالی استان آذربایجان شرقی در دوره‌ی 2022-2013 میلادی. فصلنامه جغرافیا و توسعه، شماره 38، صص.189-204.

4- پیرنیا، ع.؛  سلیمانی، ک.؛  حبیب نژادروشن، م.؛ بسالت‌پور، ع. (1396). ارزیابی کارکرد تغییرپذیری اقلیم و تغییر کاربری اراضی در تغییرات کیفیت آب رودخانه‌ی هراز (استان مازندران). اکوهیدرولوژی، شماره4، صص.1151-1163.

5- جان بزرگی، م.؛ حنیفه‌پور، م.؛ خسروی، ح. (1400). تغییرات زمانی خشکسالی هواشناسی - هیدرولوژیکی (مطالعه موردی: استان گیلان). مدل سازی و مدیریت آب و خاک، شماره2، صص 1-13.

6- جوان، خ. (1399). بررسی روند خشکسالی هیدرولوژیک در سطح حوضه آبریز دریاچه ارومیه. هیدروژئومورفولوژی، شماره 25، صص. 138-119.

7- جهانگیر، م.؛ حسین‌دوست، م.؛ ارست، م. (1400). ارزیابی وضعیت خشک‌سالی استان گیلان با استفاده از شاخص کچ بایرام (KBDI) در انطباق با شاخص درصد نرمال بارندگی (PNPI). مدل سازی و مدیریت آب و خاک، شماره4، صص. 57-67.

7- جهانگیر،  م. ح.؛ بابایی، س.؛ نوروزی، ا. (2019). ارزیابی وضعیت خشکسالی استان کرمانشاه با استفاده از شاخص خشکسالی جریان رودخانه (SDI).  آبیاری و زهکشی ایران، 13(1)، صص. 190-202.‎

8- حسینی، ز. (1395). بررسی روند تغییرات کمیت و کیفیت منابع آب سطحی و ارتباط آن با کاربری اراضی و خشکسالی ( مطالعه موردی: حوضه آبخیز گلوگاه بابل). پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه یزد.

9- خاوریان، ح.؛ خدابنده‌لو، ب.؛ قربانی، ا. (1397). تهیه نقشه کاربری اراضی کشاورزی با استفاده از داده‌های سنجش از دور و طبقه‌بندی پیکسل پایه (مطالعه موردی: حوضه آبخیز قره‌سو استان اردبیل). نخستین همایش ملی «آینده ­نگاری راهبردی در حوزه علوم جغرافیایی و مطالعات شهری منطقه ‌ای، کرمان.

10- داودی، م.؛ نبیونی، س. (1399). تاثیر سدسازی بر تداوم و بزرگی خشکسالی‌ (نمونه موردی: رود کرخه. (مطالعات جغرافیایی نواحی ساحلی). 1(3). صص. 99-118. 

11- زارعی، ش.؛ حزباوی، ز.؛ مصطفی‌زاده، ر.؛ اسمعلی‌عوری، ا. (1399). مقایسۀ آسیب‌پذیری زیرحوضه‌های آبخیز سامیان بر اساس تغییرات مؤلفه‌های اقلیمی. پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، شماره52، صص. 217-236.

12- زینالی، ب.؛ فریدپور، م. (2022). ارزیابی خشکسالی در حوضه قره‌سو با استفاده از شاخص‌های هواشناسی، هیدرولوژیکی و سنجش‌ازدور. مخاطرات محیط طبیعی، 11(31)، صص. 106-85.‎

13- عینی، س.؛ سبحانی، ب. (2021). پایش خشکسالی طی دوره رشد پوشش مرتعی، استان اردبیل. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 21(60)، صص. 1-19.‎

14- فتائی، ا.؛ محمدی، ج. (1397). اثرات کاربری اراضی بر روی کیفیت آب‌های سطحی حوضه آبخیز رودخانه قره‌سو. دانشگاه محقق اردبیلی، سیزدهمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران و سومین همایش ملی صیانت از طبیعت و محیط زیست، اردبیل.

15- کاظمی، ر.؛ پرهمت، ج.؛ قرمزچشمه، ب. (1401). بررسی پاسخ هیدرولوژیک حوضه به خشک‌سالی هواشناسی در زیرحوضه‌های کارستی کشکان. محیط زیست و مهندسی آب، 8(3)، صص. 1151-1163.

16- مهری، س.؛ مصطفی‌زاده، ر.؛ اسمعلی‌عوری، ا.؛ قربانی، ا. (1396). تغییرات زمانی و مکانی شاخص جریان پایه در رودخانه‌های استان اردبیل. فیزیک زمین و فضا، شماره 42، صص. 623-634. 

 

 

17- Abro, M. I., Elahi, E., Chand, R., Zhu, D., Muhammad, J., Daudpoto, M. R., ... & Khaskheli, M. A. (2022). Estimation of a trend of meteorological and hydrological drought over Qinhuai River Basin. Theoretical and Applied Climatology, 147(3), 1065-1078.

18- Boonrawd, K., Supakosol, J., & Prasanchum, H. (2023). Hydrological Drought Evaluation on Streamflow Drought Index (SDI) in Upstream and Downstream Area of Lampao Reservoir, Northeast of Thailand. In Proceedings of the 5th International Conference on Water Resources (ICWR)–Volume 1 (pp. 63-72). Springer, Singapore.

19- Cho, J., Barone, V. A., & Mostaghimi, S. (2009). Simulation of land use impacts on groundwater levels and streamflow in a Virginia watershed. Agricultural water management, 96(1), 1-11.

20- Grover, V. I. (2015). Impact of climate change on the water cycle. In Managing Water Resources under Climate Uncertainty (pp. 3-30). Springer, Cham.

21- Khosravi, H., Eskandari Dameneh, H., Eskandari Dameneh, H., Borji, M., Nakhaee Nejadfard, S. (2018). Drought Trend Assessment in Riverheads of Karkheh and Dez Basins based on Streamflow Drought Index (SDI). Desert Ecosystem Engineering Journal, 1(2), 45-54.

22- Li, S., Xiong, L., Dong, L., & Zhang, J. (2013). Effects of the Three Gorges Reservoir on the hydrological droughts at the downstream Yichang station during 2003–2011. Hydrological Processes, 27(26), 3981-3993.

23- Li, C., Wang, L., Wanrui, W., Qi, J., Linshan, Y., Zhang, Y., ... & Wang, P. (2018). An analytical approach to separate climate and human contributions to basin streamflow variability. Journal of hydrology, 559, 30-42.

24- Malik, A., Kumar, A., Salih, S. Q., & Yaseen, Z. M. (2021). Hydrological drought investigation using streamflow drought index. In Intelligent Data Analytics for Decision-Support Systems in Hazard Mitigation (pp. 63-88). Springer, Singapore.

25- Mendicino, G., Senatore, A., & Versace, P. (2008). A Groundwater Resource Index (GRI) for drought monitoring and forecasting in a Mediterranean climate. Journal of Hydrology, 357(3-4), 282-302.

26- Montano, B. Q., Westerberg, I., Wetterhall, F., Hidalgo, H. G., & Halldin, S. (2015). Characterising droughts in Central America with uncertain hydro-meteorological data. In 2015 AGU Fall Meeting. AGU.

27- Nalbantis, I. (2008). Evaluation of a hydrological drought index. European water, 23(24), 67-77.

28- Nalbantis, I., & Tsakiris, G. (2009). Assessment of hydrological drought revisited. Water resources management, 23(5), 881-897.

29- Singh, V. P., Mishra, A. K., Chowdhary, H., & Khedun, C. P. (2014). Climate change and its impact on water resources. In Modern water resources engineering (pp. 525-569). Humana Press, Totowa, NJ.

30- Stocker, T. F., Qin, D., Plattner, G. K., Alexander, L. V., Allen, S. K., Bindoff, N. L., ... & Xie, S. P. (2013). Technical summary. In Climate change 2013: the physical science basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (pp. 33-115). Cambridge University Press.

31- Tabari, H., Nikbakht, J., & Hosseinzadeh Talaee, P. (2013). Hydrological drought assessment in Northwestern Iran based on streamflow drought index (SDI). Water Resources Management, 27(1), 137-151.

32- Van Loon, A. F., & Laaha, G. (2015). Hydrological drought severity explained by climate and catchment characteristics. Journal of hydrology, 526, 3-14.

33- Van Oldenborgh, G. J., Collins, M., Arblaster, J., Christensen, J. H., Marotzke, J., Power, S. B., ... & Zhou, T. (2013). IPCC, 2013: Annex I: Atlas of Global and Regional Climate Projections Supplementary Material RCP8. 5. Climate Change.

34- Wable, P. S., Jha, M. K., & Shekhar, A. (2019). Comparison of drought indices in a semi-arid river basin of India. Water resources management, 33(1), 75-102.

35- Wang, G., Xia, J., & Chen, J. (2009). Quantification of effects of climate variations and human activities on runoff by a monthly water balance model: a case study of the Chaobai River basin in northern China. Water Resour Res, 45, W00A11,

36- Yevenes, M. A., Figueroa, R., & Parra, O. (2018). Seasonal drought effects on the water quality of the Biobío River, Central Chile. Environmental science and pollution research, 25(14), 13844-13856.

37- Zuo, D., Xu, Z., Yao, W., Jin, S., Xiao, P., & Ran, D. (2016). Assessing the effects of changes in land use and climate on runoff and sediment yields from a watershed in the Loess Plateau of China. Science of the Total Environment, 544, 238-2