Assessment of climatic drought effect on the quality of surface water flows of Kurdistan Province, west of Iran

Subject Areas :

Majid Maleki ¹ , azita behbahaninia ^{2 *} , Mina Maki Aleagha ³ , Bezad Shahmoradi ⁴

1 - Ph.D. Candidate, Department of Environmental Management, Ro.C., Islamic Azad University, Roudehen, Iran.
2 - Associate Professor, Department of Environment, Ro.C., Islamic Azad University, Roudehen, Iran.
3 - Assistant Professor, Department of Environment, Ro.C., Islamic Azad University, Roudehen, Iran
4 - 4) Professor, Department of Environmental Health Engineering, Faculty of Health, Kurdistan University of Medical Sciences, Sanandaj, Iran

Received: 2025-05-04 Accepted : 2025-06-27 Published : 2025-03-17

Keywords: Climatic drought, Kurdistan Province, SPEI index, Surface water, Water quality parameters,

Abstract :

Quantitative assessment of drought at different temporal and spatial scales using indices such as SPEI and investigating its impact on surface water quality is a necessary and important prerequisite for facilitating effective management of water resources and appropriate adaptation to drought conditions in each region. Therefore, this study was performed to evaluate the impact of climatic drought on the quality of surface water resources of Kurdistan Province. In so doing, amounts of daily precipitation, temperature, evaporation, and water quality parameters data were collected from the Regional Water Company of Kurdistan Province during the 34-year statistical period (1985-2018). The standardized precipitation-evapotranspiration index (SPEI) values ​​were calculated to quantify and determine the dry and wet years in the statistical period under study. The calculated SPEI values during the statistical period 1985-2018 varied from -1.33 to 1.70 and represented the climatic conditions of "moderate drought" to "severe wet" in the study area. The results showed that a positive and significant correlation between drought and the SO₄^2-, HCO₃^-, Cl, Ca, Mg, Na, TDS and EC. Meanwhile, the increasing trend of water quality parameters during the drought (2008) compared to the long-term average indicated the effect of reduced rainfall as well as increased temperature and evapotranspiration on the reduction of surface water quality during the drought period. Also, the results showed that the highest long-term average values of SO₄^2-, HCO₃^-, Cl, Ca, Mg, Na, TDS, pH, and EC were related to the eastern region of the study area, indicating the impact of climatic diversity and the occurrence of drought. On the other hand, the results of the spatial distribution of the average values ​​of precipitation, temperature, and evapotranspiration confirmed that the impact of climatic diversity on the reduction of water quality in the study region. Overall, the results of this study will be useful as a primary and scientific data set for managing and optimizing surface water use in Kurdistan Province through control measures and management measures, especially during droughts. In addition, regular and periodic monitoring of surface water quality, especially during droughts, is recommended to protect water quality and ensure sustainable use of surface water resources.

References:

ایمانی‌بوژانی، ف.، کیانی‌صدر، م.، سبحان‌اردکانی، س.، لرستانی، ب. و چراغی، م. (1401) پایش چند شاخصی خشکسالی کشاورزی در شهرستان کرمانشاه. آبیاری و زهکشی ایران، 16(4): 804-815.
برخوری، س.، دولت‌کردستانی، م. و جواهری، ک. (1403) بررسی تغییرات پوشش گیاهی متاثر از خشکسالی در جنوب استان کرمان. مدیریت جامع حوزه‌های آبخیز، 4(4): 18-31.
ترکمانی‌تمبکی، ح. و خامه‌چیان، م. (1403) بررسی کیفیت آب‌های سطحی ایستگاه‌های هیدرومتری محدوده مطالعاتی سد سرنی شهرستان میناب برای مصارف مختلف با استفاده از نرم افزار Aq.QA. محیط‌شناسی، 50(4): 413-434.
تکیه‌خواه، ج.، کاتورانی، ش.، صیدی، س.، سهراب‌نژاد، چ. و جعفری، م. (1403) شناخت راهبرد و راهکارهای عملی جهت پیشگیری جرایم حوزه منابع آب زیرزمینی به‌منظور کاهش اثرات بحران آب در استان کردستان. محیط‌زیست و مهندسی آب، 10(3): 429-437.
حلمی، م. و شهیدی، ع. (1402) استفاده از شاخص‌های SPI و SPEI در ارزیابی تاثیر خشکسالی بر کیفیت منابع آب سطحی، مطالعه موردی: رودخانه کشف‌رود. مجله پژوهش‎‎های خشکسالی و تغییراقلیم، 1(1): 83-96.
دانش‌مهر، ح. و هدایت، ع. (1402) تضاد فرصت/ چالش توسعه: مدیریت پایدار منابع آب استان کردستان در کشمکش‌های نهادی و عمومی. مجله آب و فاضلاب، 34(2): 21-35.
رزمخواه، ه.، قهرمانی، ع.، فرارویی، ع. و رستمی‌راوری، ا. (1401) ارزیابی خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیک، مطالعه موردی: رودخانه زهره. مدیریت جامع حوزه‌های آبخیز، 2(3): 58-81.
سبحان‌اردکانی، س.، محمودنژاد، س. و حیدری، م. (1395) بررسی آلودگی آب رودخانه کلین کبود مریوان به فلزات سنگین در فصول بهار و تابستان سال 1392. پژوهش در بهداشت محیط، 2(4): 311-320.
سعیدی‌پور، م.، رادمنش، ف.، اسلامیان، س. و شریفی، م. (1398) تحلیل منطقه‌ای خشکسالی در حوضه آبریز کارون با استفاده از شاخص‌های SPI و SPEI. علوم آب و خاک. ۲۳(۲): 397-۴۱5.
شاهرخی، ز.، زارع، م.، میرمحمدی‌میبدی، س. و عربی‌علی‌آباد، ف. (1398) اثر خشکسالی بر کیفیت آب‌های سطحی حوضه هلیل‌رود، کرمان. علوم آب و خاک، ۲۳(۳): 367-۳۸0.
طباطبایی‌هاشمی، م.، سرائی‌تبریزی، م. و بابازاده، ح. (1402) بررسي كيفي منابع آب‌هاي سطحي در جهت دستيابي به كشاورزي و منابع طبيعي پايدار، مطالعه موردي: رودخانه مرزي ارس. مجله تحقيقات منابع طبيعي تجديدشونده، 14(1): 111-123.
طیبی، ل. و سبحان‌اردکانی، س. (1391) سنجش پارامترهای کیفی آب رودخانه گاماسیاب و عوامل موثر بر آن. فصلنامه علوم و تکنولوژی محیط زیست، 53(24): 37-48.
علی‌پناهی، ک.، رستمی، ن. و قیصوری، م. (1401) ارزیابی اثر تغییر کاربری اراضی دشت مهران بر پارامترهای کیفی آب سطحی در دوره‌های ترسالی و خشکسالی. مخاطرات محیط طبیعی، 11(34): 127-144.
فرهادی‌نژاد، ط.، ویسکرمی، ا. و زند، م. (1403) بررسی رابطه بین تغییرات دبی ناشی از خشکسالی و کیفیت منابع آب سطحی حوضه رودخانه تیره. مهندسی و مدیریت آبخیز، 16(1): 64-81.
قیصوری، م.، سلطانی‌گردفرامرزی، س. و قاسمی، م. (1397) ارزیابی خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیک و تاثیر آن بر کیفیت آب، مطالعه موردی: رودخانه گدارخوش. علوم و مهندسی آبیاری، 41(4): 91-105.
محمودی، پ.، طاوسی، ت. و شاهوزئی، ع. (1394) خشکسالی و تاثیر آن بر کیفیت منابع آب سطحی در استان سیستان و بلوچستان. پژوهش آب در کشاورزی، 29(1): 21-35.
Chen, J., Xu, J., Yi, Q., Peng, J., Lang, Y., Yang, L.E. and Zhang, J. (2024) Multidimensional water level and water quality response to severe drought in Xingyun Lake. Heliyon, 10(11): e32213.
Ghobadi, A., Cheraghi, M., Sobhanardakani, S., Lorestani, B. and Merrikhpour, H. (2022) Groundwater quality modeling using a novel hybrid data-intelligence model based on Grey wolf optimization algorithm and multi-layer perceptron artificial neural network, Case study: Asadabad plain, Hamedan, Iran. Environmental Science and Pollution Research, 29(6): 8716-8730.
Giri, S., Mishra, A., Zhang, Z., Lathrop, R.G. and Alnahit, A.O. (2021) Meteorological and hydrological drought analysis and its impact on water quality and stream integrity. Sustainability, 13(15): 8175.
Golzadeh, N., Lorestani, B., Sobhanardakani, S., Cheraghi, M. and Khorasani, N. (2023) Comparing the effectiveness of ferric chloride chemical coagulant and natural coagulant of plane tree leaves in turbidity removal from industrial wastewater. Research on Chemical Intermediates, 49: 5613-5633. Retrieved from https://doi.org/10.1007/s11164-023-05151-y/
Hosseinzadeh Talaee, P., Shifteh Some’e, B. and Sobhanardakani, S. (2014) Time trend and change point of reference evapotranspiration over Iran. Theoretical and Applied Climatology, 116(3-4): 639-647.
Imani Buzhani, F., Kiani Sadr, M., Sobhanardakani, S., Lorestani, B. and Cheraghi, M. (2024) Remote sensing assessment of multi-year drought vulnerability of agriculture in Kangavar, Kermanshah Province, Western Iran. Natural Hazards, 120: 3865-3890.
Lin, Y.I., Pan, S.Y., Chang, H.H., Yu, M.S. and Lin, W.L. (2023) Will extreme drought impact the reservoir water quality? A 30-year observational study. Agricultural Water Management, 289: 108574. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.agwat.2023.108574/
Lu, Y., Yang, T., Fu, J. and Song, W. (2025) Utility of the standardized precipitation evapotranspiration index (SPEI) to detect agricultural droughts over China. Journal of Hydrology: Regional Studies, 58: 102190. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2025.102190/
Panday, D.P., Kumar, M., Agarwal, V., Torres-Martínez, J.A. and Mahlknecht, J. (2024) Corroboration of arsenic variation over the Indian Peninsula through standardized precipitation evapotranspiration indices and groundwater level fluctuations: Water quantity indicators for water quality prediction. Science of the Total Environment, 954: 176339. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.176339/
Peña-Guerrero, M.D., Nauditt, A., Muñoz-Robles, C., Ribbe, L. and Meza, F. (2020) Drought impacts on water quality and potential implications for agricultural production in the Maipo River Basin, Central Chile. Hydrological Sciences Journal, 65(6): 1005-1021.
Samiei, S. and Alijanian, M. (2025) A comprehensive spatiotemporal and risk reduction drought assessment study utilizing SPEI index for Urmia Lake Basin, Iran. Journal of Hydrology: Regional Studies, 58: 102203. Retrieved from https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2025.102203/