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/

Full-Text:



مجله تحقیقات منابع طبیعی تجدیدشونده، سال پانزدهم، شماره 2 پاییز و­زمستان1403(پیاپی چهل و­دو)، ص 161-175، نوع مقاله:علمی پژوهشی/1

 

        

 

 

 

ارزیابی تاثیر خشکسالی اقلیمی بر کیفیت جریان‌های آب سطحی استان کردستان، غرب ایران

 

مجید ملکی1، آزیتا بهبهانی‌نیا2*، مینا مکی‌آل‌آقا3 و بهزاد شاهمرادی4

 

1)       دانشجوی دکتری تخصصی رشته مدیریت محیط‌زیست، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران

2)       دانشیار گروه محیط ‌زیست، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران. *یارانامه نویسنده مسئول مکاتبات:  [e-mail]

3)       استادیار گروه محیط ‌زیست، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران.

4)       استاد گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی کردستان، سنندج، ایران.

 

تاریخ دریافت: 14/02/1404                تاریخ پذیرش: 06/04/1404

 

چکیده

ارزیابی کمی خشکسالی در مقياس‌هاي زماني و مکاني و بررسی تاثیر آن بر کیفیت منابع آب‌ سطحی پیش‌نیاز ضروری و مهم برای تسهیل در مدیریت موثر منابع آب و سازگاري مناسب با شرایط خشکسالی در هر منطقه به‌شمار می‌آید. از این‌رو، پژوهش حاضر با هدف ارزیابی تاثیر خشکسالی اقلیمی بر کیفیت منابع آب سطحی در استان کردستان انجام شد. بدین منظور، نسبت به جمع‌آوری آمار مقادیر روزانه بارش، دما، تبخیر و سنجه‌هاي کيفي آب از شرکت آب منطقه‌ای استان کردستان در دوره آماری 34 ساله (2018-1985) اقدام شد. برای کمی‌سازی و تعیین سال‌های شاخص خشکسالي و ترسالي در دوره‌ آماری مورد مطالعه، مقادیر شاخص بارش- تبخیر و تعرق استاندارد شده محاسبه شد. نتایج نشان داد مقادیر محاسبه شده شاخص طی دوره‏ آماری 2018-1985 در دامنه 33/1- تا 70/1 متغیر بوده و شرایط اقلیمی «خشکسالی متوسط» تا «ترسالی شدید» در منطقه مورد مطالعه را نمایندگی می‌کند. نتایج ارزیابی رابطه بین خشکسالی با سنجه‏های کیفی آب بیان‌گر همبستگی مثبت و معنی‌دار بین خشکسالی با پارامترهای سولفات، بی‎کربنات، کلر، کلسیم، منیزیم، سدیم، کل جامدات محلول و هدایت الکتریکی همگی در سطح معنی‌داری 010/0 بود (010/0>p). در همین حال، روند افزایشی مقادیر سنجه‌هاي کيفي آب مربوط به سال شاخص خشکسالی (2008) نسبت به میانگین طولانی‌مدت حاکی از تاثیر کاهش بارندگی، افزایش دما و تبخیر- تعرق بر کاهش کیفیت آب سطحی طی این دوره بود. همچنین، نتایج تعیین غلظت سنجه‌های کیفی آب از مناطق اقلیمی مختلف استان کردستان نشان داد بیشینه میانگین طولانی‌مدت غلظت سولفات، بی‎کربنات، کلر، کلسیم، منیزیم، سدیم، کل جامدات محلول، اسیدیته و هدایت الکتریکی مربوط به منطقه شرقی و بیانگر تاثیر تنوع اقلیمی و بروز خشکسالی بوده است. از طرفی، نتایج توزیع مکانی میانگین مقادیر بارش، دما و تبخیر- تعرق موید تاثیر تنوع اقلیمی بر کاهش کیفیت آب در منطقه مورد مطالعه بوده است. به‌طور کلی، نتایج حاصل از این پژوهش به‌عنوان مجموعه داده‌های اولیه و علمی برای مدیریت و بهینه‌سازی مصرف آب‌های سطحی در استان کردستان از طریق اقدامات کنترلی و تمهیدات مدیریتی به‌ویژه در مواقع خشکسالی مفید خواهد بود. افزون بر این، پایش منظم و دوره‏ای کیفیت جریان‌های سطحی به‌ویژه در مواقع خشکسالی برای حفظ کیفیت آب و تضمین بهره‌برداری پایدار از منابع آب سطحی توصیه می‌شود. 

 

واژه‌های کلیدی: آب سطحی، استان کردستان، خشکسالی اقلیمی، سنجه‌های کیفی آب، شاخص ‌SPEI.

 

مقدمه

رودخانه‌ها به‌عنوان یکی از اجزای حیاتی پیکره‎های آب شیرین و منابع مهم تامین آب مورد نیاز جوامع انسانی (شرب، کشاورزی و صنعت)، نقش اساسی در توسعه و ثبات اقتصادی- اجتماعی جوامع ایفا می‌کنند. با این حال، آسیب‌پذیری کمی و کیفی این جریان‌های سطحی تحت تاثیر تنش‌ها و تغییرات محیطی ناشی از فرآیندهای طبیعی و فعالیت‌های انسانی چالشی مهم در بهره‌برداری پایدار از این منابع آبی است (طیبی و سبحان‌اردکانی، 1391؛ طباطبایی‌هاشمی و همکاران، 1402). در این خصوص، تغییرات اقلیمی ناشی از گرمایش جهانی به‌سبب تغییر در الگوی بارش (برف به باران)، نوسانات دما و تبخیر-تعرق یکی از مهم‌ترین عوامل طبیعی موثر در تغییرات کمی و کیفی منابع آب سطحی به‌شمار می‎آید (ایمانی‌بوژانی و همکاران، 1401؛ Hosseinzadeh Talaee et al., 2014).

خشکسالی هواشناسی به‌عنوان نمودی بارز از تغییرات اقلیمی، پیامد اصلی توامان افزایش دما و کاهش (کمبود) بارش در بازه‌ای معین نسبت به میانگین طولانی‌مدت در منطقه‌ای معین است (Imani Buzhani et al., 2024). بروز این پدیده به‌ویژه در مناطق خشک و نیم‌خشک نه‌تنها می‌تواند به‏واسطه کاهش کمی منابع آب سطحی از طریق کاهش تغذیه جریان‌های سطحی، بحران کمبود آب را تشدید کند، بلکه می‌تواند به‌سبب کاهش کیفیت آب از طریق افزايش دما، کاهش جريان آب و افزایش تبخیر منجر به افزایش مخاطرات بالقوه محیط‌زیستی، اقتصادی- اجتماعی و بهداشتی شود (Chen et al., 2024). در این خصوص، اعمال محدودیت و یا ممنوعیت توسعه استحصال از منابع آب سطحی در شرایط خشکسالی (بحرانی)، راهکاری مناسب جهت مدیریت کمی این منابع محسوب می‌شود. این در حالی است که تضمین حفاظت و بهره‌برداری پایدار از منابع آب سطحی مستلزم ارزیابی تاثیر خشکسالی بر ویژگی‌های کیفی جریان‌های سطحی است. از طرفی، ارزیابی کمی خشکسالی در مقياس‌هاي مختلف زماني و مکاني با استفاده از شاخص‌های مرتبط به‌منظور تسهیل در مدیریت موثر منابع آب و سازگاري مناسب با شرایط خشکسالی حایز اهمیت ویژه‌ای است. در این خصوص، شاخص‌ بارش- تبخیر و تعرق استاندارد شده¹ به‌عنوان رویکرد ترکیبی نوین و مناسب، ابزاری مهم و کارآمد برای تعیین و پایش خشکسالی اقلیمی در مقیاس‌های زمانی مختلف محسوب می‌شود که به‌سبب لحاظ کردن پارامترهای بارش، دما و تبخیر- تعرق پتانسیل، درک جامعی از بیلان آبی را نیز ارایه می‌نماید (Panday et al., 2024; Samiei & Alijanian, 2025). به‌علاوه، تعیین کیفیت آب از طریق سنجه‌های کیفی شامل آنیون‌ها (سولفات، کلر و بی‌کربنات)، کاتیون‌ها (سدیم، کلسیم و منیزیم)، کل جامدات محلول²، pH و هدایت الکتریکی³ ابزاری موثر و ضروری به‌منظور مدیریت و بهینه‌سازی مصرف منابع آب به‌شمار می‌آید (ترکمانی‌تمبکی و خامه‌چیان، 1403؛ Ghobadi et al., 2022).

امروزه، ارزیابی تاثیر تغییرات اقلیمی بر کیفیت منابع آب سطحی، گامی مهم و ضروری جهت بهبود و توسعه راهبردها و ابزارهای مدیریت منابع آب به‌منظور کاهش مخاطرات خشکسالی به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک به‌شمار می‌آید که به‌طور فزاینده مورد توجه قرار گرفته است. در این خصوص، ارزیابی اثر خشکسالی بر کیفیت آب‌ رودخانه گدارخوش ایلام نشان داد افزایش دما و کاهش دبی طی دوره خشکسالی به‌عنوان عوامل اصلی افزایش غلظت آنیون‌ها (سولفات، کلر و بی‌کربنات)، کاتیون‌ها (سدیم، کلسیم و منیزیم) و هدایت الکتریکی منجر به کاهش کیفیت آب در زمان‌های بحرانی شده است (قیصوری و همکاران، 1397). همچنین، در پژوهشی که با هدف ارزیابی اثر خشکسالی بر کیفیت منابع آب سطحی حوضه هلیل‌رود کرمان انجام شد، نتایج نشان داد بین پارامترهای کیفی (آنیون‎ها، کاتیون‌ها، هدایت الکتریکی و کل جامدات محلول) و رخداد پدیده خشکسالی رابطه معنی‌داری وجود داشته و خشکسالی با تغییر در غلظت سنجه‌های شیمیایی آب منجر به کاهش کیفیت آب در منطقه مورد مطالعه شده است (شاهرخی و همکاران، 1398). از طرفی، نتایج ارزیابی تاثیر خشکسالی بر کیفیت آب در حوضه رودخانه مایپو شیلی نشان داد افزایش مقادیر پارامترهای فیزیکوشیمیایی (دما، برخی عناصر بالقوه سمی، آنیون‌ها، کاتیون‌ها و هدایت الکتریکی) و کاهش کیفیت آب در دوره‌های خشکسالی با کاهش دبی رودخانه مرتبط بوده است (Peña-Guerrero et al., 2020). از دیگر سو بررسی تاثیر خشکسالی اقلیمی بر کیفیت آب در حوضه راریتان ایالت نیوجرسی نشان داد میانگین غلظت آلاینده‌ها (فسفر کل، نیتروژن کل و کدورت) در دوره‌های خشکسالی بـه‌سبب عوامل مختلف از جمله افزایش دما و کاهش بارندگی در مقایسه با دوره‌های ترسالی بیشتر بوده است (Giri et al., 2021). از طرفی، ارزیابی پارامترهای کیفی آب سطحی در حوضه آبخیر دشت مهران در دوره‌های ترسالی و خشکسالی نشان داد نوسانات آب‌وهوایی به‌عنوان یکی از عوامل موثر بر افزایش غلظت آنیون‌ها، کاتیون‌ها، کل جامدات محلول و هدایت الکتریکی، کاهش کیفیت آب در منطقه مورد مطالعه را به‌دنبال داشته است (علی‏پناهی و همکاران، 1401). علاوه بر این، نتایج ارزیابی اثر خشکسالی بر کیفیت آب سد تی- چی تایوان، افزایش مقادیر پارامترهاي کیفی آب (نیتروژن و فسفر کل، دما، اسیدیته و هدایت الکتریکی) طی دوره‌های خشکسالی را با افزایش دما، کاهش بارندگی و سطح آب مرتبط دانست (Lin et al., 2023). این در حالی است که ارزیابی تاثیر خشکسالی بر کیفیت رودخانه کشف‌رود با استفاده از شاخص‌های ⁴ SPI و SPEI نشان داد با کاهش میزان بارندگی و افزایش دما، و به‌‍تبع آن شروع خشکسالی، کیفیت آب به‌ویژه در ایستگاه‌های پایین‌دست کاهش یافته است (حلمی و شهیدی، 1402). این در حالی است که فرهادی‏نژاد و همکاران با بررسی رابطه بین تغییرات دبی ناشی از خشکسالی و کیفیت منابع آب سطحی حوضه رودخانه تیره گزارش کردند بیشینه غلظت پارامترهاي کیفی آب (هدایت الکتریکی، کل جامدات محلول، مجموع آنیون‌ها و کاتیون‌ها) مربوط به دوره‌های خشکسالی بوده است (فرهادی‏نژاد و همکاران، 1403). از دیگر سو، ارزیابی تغییرات کیفیت آب دریاچه اکسنچیون چین نشان‌دهنده کاهش کیفیت آب طی دوره‌های خشکسالی ناشی از افزایش غلظت فسفر و نیتروژن کل بوده است (Chen et al., 2024).

نظر به شرایط اقلیمی (خشک و نيم‌خشک) کشور ایران، محدودیت منابع آبی و افزایش و تداوم وقوع خشکسالی‌هاي اجتناب‌ناپذیر از یک‌سو، و لزوم کنترل و پایش منابع آب‌ سطحی به‌منظور حفاظت از محیط زیسـت و توسعه پایدار اقتصادی-اجتماعی از سوی دیگر، ارزیابی کمی خشکسالی در مقياس‌هاي مختلف زماني و مکاني و تاثیر آن بر کیفیت منابع آب‌ سطحی پیش‌نیازی اساسی و ضروری به‌منظور تدوین و توسعه راهبردهای مدیریتی موثر منابع آب متناسب با شرایط اقلیمی هر منطقه به‌شمار می‌آید. در این خصوص، با توجه به شرایط و اهمیت استان کردستان به‌لحاظ منابع آب سطحی (سهم 89 درصدی منابع آب سطحی از کل منابع آبی تجدیدپذیر استان) و نقش آن در تعادل زیستی، بوم‌شناختی، اقتصادی- اجتماعی و تامین آب مورد نیاز شرب و کشاورزی، شناسایي ویژگي‌هاي خشکسالي در سطح منطقه و تعیین کیفیت منابع آب‌ سطحی به‌ویژه از حیث پارامترهای شیمیایی با هدف تسهیل در مدیریت و بهینه‌سازی مصرف آب از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. از طرفی، تنوع ویژگی‌های محیطی (توپوگرافی و اقلیمی) در استان کردستان به‌عنوان یکی از عوامل موثر بر تغییر مقادیر پارامترهای شیمیایی آب در مواقع خشکسالی و ترسالی می‌تواند نقش مهمی در کیفیت آب ایفا ‌کند. از این‌رو، تعیین کیفیت آب در مواقع خشکسالی و ترسالی در ارتباط با اقلیم‌های متفاوت در استان کردستان برای مدیریت موثر و کاهش خطرات محیط‌زیستی-اجتماعی خشکسالی متناسب با شرایط اقلیمی ضروری است. با این حال، بررسی سوابق نشان داد تاکنون‌ مطالعه جامع و مشابهی در خصوص ارزیابی تاثیر خشکسالی اقلیمی بر کیفیت منابع آب سطحی در استان کردستان انجام نشده است. بنابراین، این پژوهش با هدف کمی‌سازی و تعیین سال‌های شاخص خشکسالي و ترسالي در یک دوره‌ آماری 34 ساله (2018-1985) در سطح استان کردستان با استفاده از شاخص SPEI انجام شده است. از طرفی، در خصوص نوآوری این پژوهش می‌توان به بررسی تغییرات پارامترهای شیمیایی آب در مواقع خشکسالی و ترسالی در ارتباط با اقلیم‌های متفاوت در استان کردستان اشاره نمود.

 

 

مواد و روش‌ها

معرفی منطقه مورد مطالعه: استان کردستان با 28,203 کیلومترمربع مساحت در ۴۵ تا 48 درجه طول شرقی و 34 تا 36 درجه عرض شمالی در غرب ایران واقع شده است. میانگین دما و بارندگی سالانه در این استان به‌ترتیب برابر با 9/10 درجه سلسیوس و450 میلی‌متر ثبت شده است. کم‌ترین و بیش‌ترین وقوع بارندگی با میانگین سالانه 300 و 850 میلی‌متر به‌ترتیب مربوط به مناطق شرقی و غربی این استان است. فراوانی ریزش‏هاي جوي در استان کردستان قابلیت مناسبی از دسترسی به منابع آب‌ به‌ویژه آب‌هاي سطحی را فراهم کرده است (سبحان‌اردکانی و همکاران، 1395). سرشاخه‌های پنج رودخانه بزرگ زرینه‌رود، قزل‌اوزن، زاب کوچک، سیروان و کرخه در استان کردستان واقع شده است و حوضه‌های آبریز فرعی آنها کل استان را دربر می‌گیرد. همچنین، مناطق شرقی و غربی استان کردستان به‌ترتیب با 17 و 83 درصد از کمترین و بیشترین سهم رواناب سطحی در استان برخوردار هستند (دانش‏مهر و هدایت، 1402؛ تکیه‏خواه و همکاران، 1403). 

جمع‌آوری داده‌ها: در این پژوهش، پس از انجام مطالعه‌های اولیه کتابخانه‌ای و میدانی و به‎‏‎منظور ارزیابی کمی خشکسالی اقلیمی و بررسی تغییرات کمی عوامل کلیدی موثر بر کیفیت آب شامل آنیون‌ها (سولفات، کلر و بی‌کربنات)، کاتیون‌ها (سدیم، کلسیم و منیزیم)، کل جامدات محلول، اسیدیته و هدایت الکتریکی در شرایط حدی اقلیمی (خشکسالی و ترسالی)، نسبت به جمع‌آوری آمار مقادیر روزانه بارش، دما، تبخیر و سنجه‌هاي کيفي مورد بررسی از شرکت آب منطقه‌ای استان کردستان اقدام شد. از طرفی، به‏منظور هم‌زماني سال‏هاي آماري، يك دوره مشترک 34 ساله بین سال‌های 2018-1985 (دوره آماري مطلوب از نظر طرح‏هاي آب‌شناختی) انتخاب شد. همچنبن، به‎‏‎منظور ارزیابی کیفیت جریان‌های سطحی نسبت به هر سنجه‌‌ کيفي مورد مطالعه (پارامترهای سولفات، بی‎کربنات، کلر، کلسیم، منیزیم، سدیم، کل جامدات محلول، اسیدیته و هدایت الکتریکی) در مواقع خشکسالی و ترسالی در ارتباط با اقلیم‌های متفاوت استان کردستان، با در نظر گرفتن شرایط اقلیمی (دما، بارش، تبخیر-تعرق) در سطح استان کردستان، نسبت به طبقه‌بندی محدوده مورد مطالعه به مناطق اقلیمی مختلف اقدام شد. بر این اساس، مناطق شرقی و غربی به‌عنوان دو منطقه اقلیمی عمده در استان کردستان شناسایی شدند. موقعیت جغرافیایی و مکان‎های نمونه‌برداری در مناطق مختلف اقلیمی استان کردستان در شکل (1) آورده شده است.

 

 

---

[1] . Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI)

[2] . Total Dissolved Solids (TDS)

[3] . Electrical Conductivity (EC)

[4] . Standardized Precipitation Index

 

 

شکل 1. موقعیت جغرافیایی و مکان‎های نمونه‌برداری در مناطق مختلف اقلیمی استان کردستان

 

 

 

 

 

 

ارزیابی کمی خشکسالی

شاخص‌ بارش- تبخیر و تعرق استاندارد شده: در این پژوهش، برای کمی‌سازی و تعیین سال‌های شاخص خشکسالي و ترسالي در دوره‌ آماری مورد مطالعه، شاخص SPEI با استفاده از روابط (1) تا (9) محاسبه شد (برخوری و همکاران، 1403؛ Samiei & Alijanian, 2025):

 

 

در روابط (1) تا (4): T و m به‏ترتیب دماي میانگین ماهانه بر حسب درجه سلسیوس و ضریب وابستگی به I را نشان می‌دهند. I شاخص گرما یا مجموع شاخص 12 ماهه i است. K، NDM و N نیز به‌ترتیب بیانگر ضریب تصحیح برحسب ماه و عرض جغرافیایی، تعداد روزهاي یک ماه و بیشینه تعداد ساعات تابش هستند.

در همین حال، اختلاف بارش (P)¹ و تبخیر- تعرق پتانسیل² برای ماه i با استفاده از رابطه (5) محاسبه شد:

 

رابطه (1)
رابطه (2)
رابطه (3)
رابطه (4)

 

در رابطه (5)، Di مقادیر اختلاف ميزان بارش و تبخير- تعرق برای ماه i را نمایندگی می‌کند. Pi و PETi نیز به‏ترتیب بارش و تبخیر- تعرق پتانسیل ماهانه (بر حسب میلی‌متر) را نشان می‌دهند.

نظر به لزوم استفاده از یک توزیع سه پارامتری برای پوشش مقادیر Di، تابع توزیع لجستیک لگاریتمی به‏دلیل تناسب بیشتر با داده‏هاي داراي چولگی و نیز دنباله طولانی‏تر در دامنه انتهایی توزیع، از کارآیی بهتر و برازش مناسبی در تعیین تابع تراکم احتمال یا pdf سري زمانی D در مقیاس‏های مختلف زمانی برخوردار بوده و مورد استفاده قرار گرفته است. توزیع لجستیک لگاریتمی و تابع تجمعی توزیع احتمالی سري داده‏هاي D به‌ترتیب با استفاده از روابط (6) و (7) محاسبه شدند:

رابطه (5)

-

در رابطه‌های (6) و (7): α، β و  به‏ترتیب پارامترهای مقیاس، شکل و اصلی برای مقادیر D در دامنه ∞ >> y هستند. 

شاخص SPEI به‌عنوان مقادیر استاندارد شده  با استفاده از روابط (8) و (9) محاسبه شدند:

 

رابطه (6)
رابطه (7)

 

در روابط (8) و (9): مقادیر ثابت برای d1، d2 و d3 به‏ترتیب برابر با 432788/1، 189269/0 و 001308/0 و برای C0، C1 و C2 نیز به‌ترتیب برابر با 515517/2، 802853/0 و 010328/0 هستند. همچنین، W برای محاسبه مقادیر 5/0 ≥ P است. درصورتی‌که P بزرگ‌تر از 5/0 باشد، 1-P جایگزین P شده و علامت SPEI معکوس خواهد شد. طبقه‏بندی و تفسیر شاخص SPEI در جدول (1) آورده شده است (Lu et al., 2025). مقادیر منفی شاخص SPEI بیانگر وقوع خشکسالی و کاهش بیلان آب و مقادیر مثبت آن نیز نشان‌دهنده پایان خشکسالی و افزایش بیلان آب است. 

 

 

---

[1] 1. Precipitation

[2] . Potential Evapotranspiration (PET)

جدول 1. طبقه‏بندي شاخص‏ SPEI 

رابطه (8)
رابطه (9)

مقدار	طبقه توصیفی
SPEI ≥ 00/2	ترسالی خیلی‌شدید
50/1 ≤ SPEI <00/2	ترسالی شدید
00/1 ≤ SPEI <50/1	ترسالی متوسط
99/0- ≤ SPEI <99/0	نرمال
50/1- ≤ SPEI <00/1-	خشکسالی متوسط
00/2- ≤ SPEI <50/1-	خشکسالی شدید
SPEI ≤ 00/2-	خشکسالی خیلی‌شدید

 

 

 

ارزیابی کیفیت آب: به‏منظور سنجش و ارزیابی کیفیت جریان‌های سطحی نسبت به هر سنجه‌‌ کيفي مورد مطالعه (پارامترهای سولفات، بی‎کربنات، کلر، کلسیم، منیزیم، سدیم، کل جامدات محلول و هدایت الکتریکی) در مواقع خشکسالی، تغییرات کمی مقادیر این عوامل در شرایط حدی اقلیمی (خشکسالی و ترسالی) طی دوره آماری 34 ساله به‌تفکیک دو منطقه شرقی و غربی مورد بررسی قرار گرفت.  

پردازش آماری داده‏ها: در این پژوهش، سری زمانی شاخصSPEI  طی دوره آماری 2018-1985 در نرم‌افزار MATLAB محاسبه شد. پردازش آماری داده‌ها نیز با استفاده از نرم‌افزار ¹  SPSS23انجام یافت. بدین‌صورت ‌که همگنی داده‌ها با استفاده از روش آزمون توالی² مورد بررسی قرار گرفت. برای بازسازی نواقص آماری از روش همبستگی استفاده و نرمال بودن توزیع داده‏ها نيز توسط آزمون کولموگروف- اسمیرنوف³ بررسي شد. همچنین، به‏منظور ارزیابی رابطه بین خشکسالی و سنجه‏های کیفی مورد بررسی از آزمون همبستگی پیرسون⁴ استفاده شد. جهت مقایسه میانگین غلظت سنجه‏های كيفي آب در مناطق شرقی و غربی استان کردستان از آزمون تی مستقل⁵ در سطح معنی‌داری 5 درصد بهره گرفته شد. از طرفی، به‏منظور بررسی تغییرات پارامترهای اقلیمی و درک بهتر تفاوت اقلیمی در استان کردستان، نسبت به تهیه نقشه‌های توزیع مکانی میانگین مقادیر بارش، دما و تبخیر- تعرق بر اساس روش عمومی کریجینگ معمولی در محیط نرم‏افزار ArcGIS10.6 اقدام شد.  

نتایج

نتایج ارزیابی کمی خشکسالی: نتایج محاسبه شاخص SPEI طی دوره‏ آماری 34 ساله (2018-1985) در شکل (2) آورده شده است. نتایج بیانگر آن است که کمینه مقادیر شاخص SPEI با 33/1- مربوط به سال 2008 به‌عنوان سال شاخص خشکسالی بوده و شرایط اقلیمی «خشکسالی متوسط» را نمایندگی می‌کند. در همین حال، بیشینه مقادیر شاخص SPEI با 70/1 به سال 1994 یعنی سال شاخص ترسالی تعلق داشته و شرایط اقلیمی «ترسالی شدید» را نشان می‌دهد.

 

 

---

[1] . Statistical Package for Social Science

[2] . Run Test

[3] . Kolmogorov-Smirnov Test, K-S

[4] . Pearson Correlation Coefficient (PCC)

[5] . Independent Samples T-Test

 

شکل 2. تغییرات زمانی شاخص SPEI طی دوره آماری 34 ساله (2018-1985) در استان کردستان

 

 

 

نتایج ارزیابی تاثیر خشكسالي بر کیفیت آب: روند تغییرات زمانی مقادیر سنجه‏های کیفی مورد بررسی طی دوره آماری 34 ساله (شکل‌های (3) و (4)) نشان داد الگوی نوسانات مقادیر مجموع آنیون‌ها-کاتیون‌ها، کل جامدات محلول، اسیدیته و هدایت الکتریکی مشابه بوده و به‌طور قابل توجهی تحت تاثیر تغییرات زمانی مقادیر شاخص SPEI بوده است. بر این اساس، کمینه مقادیر مجموع آنیون‌ها-کاتیون‌ها، TDS، EC و pH به‌ترتیب با 55/8 میلی‏گرم در لیتر، 274 میلی‏گرم در لیتر، 407 دسی‌زیمنس در سانتی‌متر و 88/7 مربوط به دوره‏هایی با مقادیر زیاد شاخص SPEI (ترسالی اقلیمی) بوده است. در همین حال، بیشینه مقادیر مجموع آنیون‌ها- کاتیون‌ها، TDS، EC و pH به‌ترتیب با 9/24 میلی‌گرم در لیتر، 1187 میلی‌گرم در لیتر، 1249 میکروزیمنس در سانتی‌متر و 47/8 به بازه‏های زمانی با مقادیر کم شاخص SPEI (خشکسالی اقلیمی) تعلق داشتند.

 

 

 

شکل 3. تغییرات زمانی مقادیر مجموع آنیون‌ها- کاتیون‌ها و pH طی دوره آماری 34 ساله (2018-1985) در استان کردستان

 

 

شکل 4. تغییرات زمانی مقادیر TDS و EC طی دوره آماری 34 ساله (2018-1985) در استان کردستان

 

 

نتایج بررسی همبستگی بین مقادیر سنجه‏های کیفی آب با خشکسالی در جدول (2) آورده شده است. نتایج آزمون آماري همبستگی پیرسون بیانگر آن است که خشکسالی رابطه مثبت (مستقیم) و معنی‌دار با SO4، HCO3، Cl، Ca، Mg، Na، TDS و EC داشته و به‌طور قابل توجهی مقادیر این سنجه‏‏های کیفی را تحت تاثیر قرار داده است.

 

 

جدول 2. ضرایب همبستگی پیرسون بین خشکسالی و سنجه‏های کیفی آب

عامل مورد بررسی	سنجه کیفی آب
	سولفات	بی‌کربنات	کلر	کلسیم	منیزیم	سدیم	کل جامدات محلول	اسیدیته	هدایت الکتریکی
	**240/0	**35/0	**229/0	**184/0	**271/0	**285/0	**142/0	027/0	**284/0

 

 

 

نتايج تغییرات کمی میانگین مقادیر سنجه‏هاي کیفی آب در سال‌های شاخص ترسالی (1994) و خشکسالی (2008) نسبت به میانگین طولانی‌مدت طی دوره آماری مورد مطالعه (34 سال) به‌تفکیک مناطق شرقی و غربی استان کردستان در جدول (3) آورده شده است. با استناد به نتایج، مقادیر سولفات، بی‎کربنات، کلر، کلسیم، منیزیم، سدیم، کل جامدات محلول و هدایت الکتریکی طی سال شاخص ترسالی (1994) نسبت به میانگین طولانی‌مدت در منطقه شرقی به‌ترتیب 0/23، 04/8، 0/22، 1/12، 0/25، 1/20، 0/10 و 03/6 درصد و در منطقه غربی به‌ترتیب با 2/18، 02/7، 1/17، 00/8، 0/21، 0/18، 01/4 و 00/3 درصد کاهش را نشان داده‌اند. این در حالی است که مقادیر سولفات، بی‎کربنات، کلر، کلسیم، منیزیم، سدیم، کل جامدات محلول، اسیدیته و هدایت الکتریکی مربوط به سال شاخص خشکسالی (2008) نسبت به میانگین طولانی‌مدت در منطقه شرقی به‌ترتیب با 0/98، 01/9، 0/70، 0/15، 0/24، 0/23، 0/13، 00/2 و 0/17 درصد تغییرات و در منطقه غربی نیز به‌ترتیب با 0/89، 01/6، 0/43، 0/10، 0/12، 0/17، 00/7، 00/1 و 00/8 درصد تغییرات در هر دو منطقه از روند افزایشی برخوردار بودند. از طرفی، با توجه به 050/0>p، میانگین طولانی‌مدت مقادیر سولفات، بی‎کربنات، کلر، کلسیم، منیزیم، سدیم، کل جامدات محلول و هدایت الکتریکی در منطقه شرقی به‎ترتیب با 94/2، 32/5، 93/4، 19/4، 67/2، 41/6، 844 میلی‌گرم در لیتر و 1264 میکروزیمنس در سانتی‌متر اختلاف معنی‏دار آماری با مقادیر مربوط به منطقه غربی داشته و بزرگ‏تر از مقادیر میانگین طولانی‌مدت این سنجه‌ها در منطقه غربی بودند.

 

 

جدول 3. تغییرات کمی سنجه‏های كيفيت آب در سال‏هاي شاخص ترسالی (1994) و خشکسالی (2008) نسبت به میانگین طولانی‌مدت طی دوره آماری مورد مطالعه (2018-1985) به‌تفکیک مناطق شرقی و غربی استان کردستان

سنجه کیفی	واحد	میانگین طولانی‌مدت		سال شاخص ترسالی (1994)				سال شاخص خشکسالی (2008)
		منطقه شرقی	منطقه غربی	منطقه شرقی		منطقه غربی		منطقه شرقی		منطقه غربی
				میانگین	درصد تغییرات	میانگین	درصد تغییرات	میانگین	درصد تغییرات	میانگین	درصد تغییرات
سولفات	mg/L	*94/2	420/0	26/2	0/23-	343/0	2/18-	82/5	0/98	792/0	0/89
بی‌کربنات	mg/L	*32/5	37/3	89/4	04/8-	14/3	02/7-	79/5	01/9	58/3	01/6
کلر	mg/L	*93/4	383/0	84/3	0/22-	318/0	1/17-	39/8	0/70	547/0	0/43
کلسیم	mg/L	*19/4	13/3	70/3	1/12-	88/2	00/8-	84/4	0/15	45/3	0/10
منیزیم	mg/L	*67/2	830/0	01/2	0/25-	659/0	0/21-	32/3	0/24	931/0	0/12
سدیم	mg/L	*41/6	527/0	12/5	1/20-	432/0	0/18-	89/7	0/23	619/0	0/17
کل جامدات محلول	mg/L	*844	273	763	0/10-	263	01/4-	956	0/13	293	00/7
اسیدیته	-	19/8	16/8	15/8	00/0	12/8	00/0	32/8	00/2	28/8	00/1
هدایت الکتریکی	s/cmµ	*1264	420	1187	03/6-	406	00/3-	1485	0/17	453	00/8

 

* بیانگر وجود تفاوت معنی‏دار آماری (05/0>p) بین میانگین سنجه‏های كيفيت آب در منطقه شرقی و منطقه غربی استان کردستان بر اساس نتایج آزمون‏ تی- مستقل نمونه است.

 

 

نتایج توزیع مکانی میانگین مقادیر بارش، دما و تبخیر- تعرق طی دوره آماری مورد مطالعه (34 سال) در استان کردستان (شکل 5) نشان داد که کمینه توزیع مقادیر بارش در منطقه مورد مطالعه مربوط به نواحی شرقی استان کردستان بوده است. این در حالی است که بیشینه توزیع مقادیر این پارامتر مربوط به ‌غرب منطقه مورد مطالعه بود (شکل 5الف). از طرفی، کمینه توزیع مقادیر دما به نواحی غربی استان کردستان تعلق داشت. در همین حال، بیشینه توزیع مقادیر این پارامتر مربوط به شرق منطقه مورد مطالعه بوده است (شکل 5ب). از دیگر سو، کمینه توزیع مقادیر تبخیر- تعرق در منطقه مورد مطالعه مربوط به نواحی شمالی و شمال‌شرقی استان کردستان بوده است. این در حالی است که بیشینه توزیع مقادیر این پارامتر مربوط به ‌جنوب‌شرقی و ‌غرب منطقه مورد مطالعه بوده است (شکل 5ج).

 

 

 

شکل 5. توزیع مکانی مقادیر میانگین بارش (الف)، دما (ب) و تبخیر- تعرق (ج) در استان کردستان

 

 

بحث و نتیجه‌گیری

 

کمی‌سازی خشکسالی در مقياس‌هاي مختلف زماني و مکاني و ارزیابی تاثیر آن بر کیفیت منایع آب‌ سطحی پیش‌نیازی ضروری و مهم برای مدیریت موثر منابع آب متناسب با شرایط اقلیمی هر منطقه به‌شمار می‌آید. در این راستا، شاخص SPEI به‌عنوان ابزار مناسب تعیین خشکسالی اقلیمی، رویکردی مفید برای درک جامع از بیلان آب محسوب می‏شود (Panday et al., 2024). نتایج مقادیر محاسبه شده شاخص SPEI طی دوره آماری 34 ساله (2018-1985) بیانگر تناوب خشکسالی و ترسالی با شدت‏های مختلف (خشکسالی متوسط تا ترسالی شدید) در استان کردستان بود. در این خصوص، فراوانی خشکسالی متوسط، نرمال، ترسالی متوسط و ترسالی شدید به‌ترتیب برابر با 92/5، 5/76، 7/11 و 88/5 درصد بود. از طرفی، روند کاهشی مقادیر شاخص SPEI طی دوره آماری مورد بررسی به‌ویژه در 10 سال انتهایی آن می‌تواند به‌عنوان تهدید بالقوه مضر اقلیمی منجر به افزایش بروز خشکسالی، کاهش بیلان آب و افزایش مخاطرات بالقوه مضر محیط‌زیستی، بوم‌شناختی و اجتماعی-اقتصادی شود (سعیدی‌پور و همکاران، 1398؛ رزمخواه و همکاران، 1401). از این‌رو، اقدامات کنترلی و تمهیدات مدیریتی به‌منظور کاهش اثرات نامطلوب خشکسالی بر کیفیت منابع آب سطحی در منطقه مورد مطالعه ضروری است. در این راستا و نظر به اینکه سال‌های 2008 و 1994 به‌ترتیب کمینه و بیشینه مقادیر شاخص SPEI را به‌خود اختصاص داده‌اند، بنابراین به‌عنوان سال‌های شاخص خشکسالی و ترسالی برای بررسی اثر خشکسالی بر کیفیت آب سطحی لحاظ شدند. 

تعیین کیفیت آب برای مدیریت و برنامه‌ریزی‌های جامع منابع آب به‌ویژه در مواقع خشکسالی حایز اهمیت ویژه‌ای است. در این خصوص، سولفات، بی‎کربنات، کلر، کلسیم، منیزیم، سدیم، کل جامدات محلول، اسیدیته و هدایت الکتریکی از جمله مهم‏ترین سنجه‏های کیفی آب به‏شمار می‏آیند که به‏طور مسقیم بر کیفیت و محدودیت استفاده از آب برای کاربری‌های مختلف از جمله شرب، کشاورزی، صنعت و آبزی‌پروری تاثیرگذار هستند. در این خصوص، افزایش مقادیر کاتیون‏های کلسیم و منیزیم به‏سبب ایجاد سختی، محدودیت استفاده از آب برای شرب و صنعت را به‌دنبال خواهند داشت. بی‌کربنات، سدیم و هدایت الکتریکی (شوری) نیز به‌عنوان معیارهای کیفی مهم برای مصارف کشاورزی نه‌تنها بر رشد گیاه موثر هستند، بلکه درجه تناسب آب به‌لحاظ آبیاری و تاثیر بر نفوذپذیری خاک را نیز مشخص می‌کنند (محمودی و همکاران، 1394). کدورت آب نیز تحت تاثیر مقادیر کل جامدات محلول بوده و افزایش مقدار آن به ‏لحاظ شرب حایز اهمیت ویژهای است (Golzadeh et al., 2023). از طرفی، افزایش غلظت کلر به ‌لحاظ رشد گیاه سمی خواهد بود. همچنین، افزایش غلظت سولفات می‌تواند منجر به تخریب سازه‌های آبی شود (قیصوری و همکاران، 1397؛ علی‏پناهی و همکارن، 1401). نتایج تغییرات زمانی مقادیر مجموع آنیون‌ها- کاتیون‌ها، کل جامدات محلول، اسیدیته و هدایت الکتریکی نشان داد الگوی نوسانات مقادیر همه سنجه‏های مورد مطالعه مشابه بوده و به‌طور قابل توجهی تحت تاثیر تغییرات زمانی مقادیر شاخص SPEI بوده است. بر این اساس، بیشینه مقادیر مجموع آنیون‌ها- کاتیون‌ها، کل جامدات محلول، اسیدیته و هدایت الکتریکی مربوط به دوره‏های خشکسالی اقلیمی بود. یافته‌ها، افزون بر اینکه ارتباط مستقیم مقادیر سنجه‏های کیفی مورد مطالعه با مقادیر شاخص SPEI را نشان می‌دهد، موید تاثیر خشکسالی اقلیمی بر کاهش کیفیت آب در منطقه مورد مطالعه است. در این خصوص، محدودیت استفاده از آب برای مصارف کشاورزی، شرب و حتی صنعت به ‌سبب کاهش کیفیت آب در دوره‌های خشکسالی نه‌تنها می‌تواند منجر به تشدید اثرات بالقوه مضر این پدیده اقلیمی شود، بلکه می‌تواند پیامدهای نامطلوب اقتصادی- اجتماعی نیز در منطقه مورد مطالعه برجای گذارد. از این‌رو، اقدامات کنترلی و تمهیدات مدیریتی به‌منظور حفاظت از کیفیت و تضمین بهره‌برداری پایدار از منابع آب سطحی به‌ویژه در مواقع خشکسالی ضروری است. در مطالعات مشابه، شاهرخی و همکاران (1398) و علی‏پناهی و همکاران (1401) نیز با ارزیابی اثر خشکسالی بر کیفیت منابع آب‌ سطحی به‌ترتیب حوضه‌های هلیل‌رود کرمان و دشت مهران گزارش کردند افزایش مقادیر سنجه‌های کیفی آب (هدایت الکتریکی، کل جامدات محلول، مجموع آنیون‌ها و کاتیون‌ها) متاثر از خشکسالی بوده که منجر به کاهش کیفیت آب در مناطق مورد مطالعه شده است. 

خشکسالی به‌سبب تغییر در الگوی بارش (برف به باران)، نوسانات دما و تبخیر- تعرق یکی از مهم‌ترین عوامل طبیعی موثر بر تغییرات کیفی منابع آب سطحی به‌شمار می‎آید (ایمانی‌بوژانی و همکاران، 1401). بر این اساس، به‏منظور درک رابطه بین خشکسالی و مقادیر سنجه‏های کیفی آب، آزمون همبستگی پیرسون اجرا شد. نتایج آزمون بیانگر وجود همبستگی مثبت و معنی‌دار بین خشکسالی با پارامترهای سولفات، بی‎کربنات، کلر، کلسیم، منیزیم، سدیم، کل جامدات محلول هدایت الکتریکی بود. در این خصوص، می‌توان اذعان داشت کاهش بارندگی و افزایش دما و تبخیر- تعرق طی دوره خشکسالی به‌طور قابل توجهی بر غلظت سنجه‌های کیفی آب موثر بوده است. در پژوهشی دیگر، روابط مثبت و معنی‏دار بین خشکسالی با سنجه‏های کیفی آب رودخانه کشف‌رود (سولفات، بی‎کربنات، کلر، کلسیم، منیزیم، سدیم، کل جامدات محلول و هدایت الکتریکی) با افزایش دما و تبخیر- تعرق و کاهش بارندگی طی دوره خشکسالی مرتبط دانسته شد (حلمی و شهیدی، 1402).

بارش، دما و تبخیر- تعرق به‌سبب تاثیر بر غلظت سنجه‏های کیفی آب (آنیون‌ها، کاتیون‌ها، کل جامدات محلول، اسیدیته و هدایت الکتریکی) از عوامل مهم تاثیرگذار بر کیفیت آب محسوب می‏شوند (حلمی و شهیدی، 1402). نتایج بررسی تغییرات کمی سنجه‏های كيفيت آب در سال‏هاي شاخص ترسالی (1994) و خشکسالی (2008) نسبت به میانگین طولانی‌مدت طی دوره آماری مورد مطالعه (2018-1985) در استان کردستان نشان داد تغییرات کمی مقادیر سولفات، بی‎کربنات، کلر، کلسیم، منیزیم، سدیم، کل جامدات محلول، اسیدیته و هدایت الکتریکی مربوط به سال شاخص خشکسالی (2008) نسبت به میانگین طولانی‌مدت در هر دو منطقه شرقی و غربی روند افزایشی را نشان داد. این در حالی است که تغییرات کمی مقادیر همه سنجه‎های کیفی مورد مطالعه طی سال شاخص ترسالی (1994) نسبت به میانگین طولانی‌مدت در هر دو منطقه شرقی و غربی از روند کاهشی برخوردار بود. یافته‌های حاصل می‌تواند بیانگر تاثیر نوسانات بارش، دما و تبخیر- تعرق بر کیفیت منابع آب سطحی طی دوره آماری 34 ساله باشد. بر این اساس، روند افزایشی مقادیر سولفات، بی‎کربنات، کلر، کلسیم، منیزیم، سدیم، کل جامدات محلول، اسیدیته و هدایت الکتریکی و به‌تبع آن کاهش کیفیت آب طی سال شاخص خشکسالی (2008) نسبت به میانگین طولانی‌مدت را می‌توان با کاهش بارندگی، افزایش دما و تبخیر- تعرق در بازه زمانی خشکسالی مرتبط دانست. در مطالعات مشابه و در تایید نتایج حاصل، افزایش مقادیر سنجه‏های کیفی آب (آنیون‏ها، کاتیون‏ها، کل جامدات محلول و هدایت الکتریکی) در دوره‏های خشکسالی نسبت به میانگین طولانی‌مدت با افزایش دما و کاهش بارندگی در بازه‏های خشکسالی مرتبط دانسته شد (محمودی و همکاران، 1394؛ حلمی و شهیدی، 1402؛ فرهادی‏نژاد و همکاران، 1403؛ Lin et al., 2023). از طرفی، نتایج نشان داد میانگین طولانی‌مدت غلظت سولفات، بی‎کربنات، کلر، کلسیم، منیزیم، سدیم، کل جامدات محلول و هدایت الکتریکی در منطقه شرقی به‌طور معنی‏داری بزرگ‏تر از میانگین طولانی‌مدت غلظت این سنجه‌ها در منطقه غربی بوده است. در این خصوص، میانگین غلظت متمایز سنجه‌های کیفی آب در اقلیم‌های مختلف استان کردستان افزون بر اینکه بیانگر تاثیر قابل‌توجه تنوع اقلیمی است، نشان می‌دهد تغییرات اقلیمی و بروز خشکسالی به‌عنوان عامل اصلی و عمده احتمالی طبیعی به‌طور قابل توجهی منجر به افزایش غلظت سنجه‌های کیفیت آب در منطقه شرقی شده است. همچنین، نتایج نشان داد بیشینه تغییرات کمی مقادیر سنجه‌های کیفی آب در سال‌های شاخص ترسالی (1994) و خشکسالی (2008) نسبت به میانگین طولانی‌مدت طی دوره آماری مورد مطالعه (34 سال) مربوط به مناطق شرقی بوده است. به‌علاوه، نتایج توزیع مکانی مقادیر میانگین بارش، دما و تبخیر- تعرق طی دوره آماری مورد مطالعه (34 سال) در استان کردستان نشان داد کمینه توزیع مقادیر بارش در منطقه مورد مطالعه مربوط به نواحی شرقی استان کردستان و بیشینه توزیع مقادیر دما و تبخیر- تعرق همگی مربوط به شرق و جنوب‌شرقی منطقه مورد مطالعه بوده است. یافته‌ها، افزون بر اینکه ارتباط مستقیم مقادیر دما، بارش و تبخیر- تعرق با غلظت سنجه‌های کیفیت آب در مکان‌های نمونه‌برداری را نشان می‌دهد، موید تاثیر تنوع اقلیمی بر کاهش کیفیت آب در منطقه مورد مطالعه نیز است. همچنین، نظر به شرایط اقلیمی در منطقه شرقی و بیشینه مقادیر غلظت سنجه‌های کیفی آب در این منطقه، بروز خشکسالی و افزایش غلظت این سنجه‌ها در آینده می‌تواند به‌عنوان تهدید بالقوه برای سلامت بوم‌سازگان، منجر به افزایش بروز ریسک‌های محیط‌زیستی شود. از این‌رو، تمهیدات مدیریتی به‌منظور حفاظت از کیفیت و تضمین بهره‌برداری پایدار از جریان‌های آب سطحی و کاهش ریسک‌های محیط‌زیستی به‌ویژه در منطقه شرق ضروری است. 

این مطالعه با هدف ارزیابی تاثیر خشکسالی اقلیمی بر کیفیت جریان‌های سطحی استان کردستان انجام یافت. نتایج تعیین خشکسـالی‌های اقلیمی در منطقه مورد مطالعه با استفاده از شاخص SPEI و بررسی تغییرات سنجه‌های کیفی آب در مواقع حداکثرهای اقلیمی (خشکسالی و ترسالی) نشان داد بین سنجه‌های کیفی آب (سولفات، بی‎کربنات، کلر، کلسیم، منیزیم، سدیم، کل جامدات محلول، اسیدیته و هدایت الکتریکی) و خشکسالی رابطه معنی‌داری وجود داشته و افزایش غلظت آنیون‌ها، کاتیون‌ها، کل جامدات محلول، اسیدیته و هدایت الکتریکی ناشی از کاهش بارندگی، افزایش دما و تبخیر- تعرق طی دوره خشکسالی منجر به کاهش کیفیت آب در منطقه مورد مطالعه شده است. همچنین، نتایج تعیین غلظت سنجه‌های کیفی آب از مناطق اقلیمی مختلف استان کردستان نشان داد بیشینه میانگین طولانی‌مدت غلظت سنجه‌های سولفات، بی‎کربنات، کلر، کلسیم، منیزیم، سدیم، کل جامدات محلول، اسیدیته و هدایت الکتریکی مربوط به منطقه شرقی و بیانگر تاثیر تنوع اقلیمی و بروز خشکسالی بوده است. در همین حال، نتایج توزیع مکانی میانگین مقادیر دما، بارش و تبخیر- تعرق موید تاثیر تنوع اقلیمی بر کاهش کیفیت آب در منطقه مورد مطالعه بود. اگرچه، نتایج حاصل از این پژوهش با ارایه بینش کاملی از تاثیر خشکسالی بر کیفیت جریان‌های سطحی استان کردستان برای مدیریت و بهینه‌سازی مصرف منابع آب‌ سطحی از طریق اقدامات کنترلی و تمهیدات مدیریتی مفید خواهد بود، اما با توجه به اثرات نامطلوب خشکسالی بر کیفیت آب، پایش منظم و دوره‏ای کیفیت آب به‌ویژه در مواقع خشکسالی و در منطقه شرقی قابل توصیه است. همچنین، تغییر الگوي کشت (کاهش سطح زیرکشت محصولات با نیاز آبی زیاد)، استفاده از روش‌هاي نوین آبیاري، آموزش کشاورزان و شهروندان در خصوص مصرف بهینه آب به‌ویژه در دوره‌های خشکسالی با هدف حفاظت از کیفیت و تضمین بهره‌برداری پایدار از منابع آب سطحی مفید و موثر خواهد بود.

در نهایت، از آنجایی که اجرای این پژوهش با محدودیت‏های زمانی و منابع مالی در دسترس مواجه بود، در پژوهش‌های آتی نسبت به ارزیابی سایر عوامل موثر بر کیفیت آب نظیر ورودی‌های انسانی (پساب‌های کشاورزی و شهری) قابل توصیه است. از طرف دیگر، نظر به اهمیت منابع آب سطحی در استان کردستان و به‌منظور تدوین برنامه‌های طولانی‌مدت مدیریتی و بهره‌برداری مناسب و پایدار از منابع آب سطحی در منطقه مورد مطالعه، پیش‌بینی خشکسالی با استفاده از سناریوهای تغییر اقلیم بر اساس فن‌آوری‌های سنجش از دور، تصاویر ماهواره‌ای و شاخص‌های اقلیمی نیز پیشنهاد می‌شود.

سپاسگزاری

این مقاله برگرفته از رساله دکتری تخصصی مدیریت محیط ‌زیست مصوب واحد رودهن دانشگاه آزاد اسلامی با کد 113748600545729324019162469567 است که بدین‌وسیله نویسندگان از معاونت محترم پژوهش و فناوری دانشگاه برای فراهم کردن امکانات اجرای مطالعه، سپاسگزاری می‌نماید.

 

منابع

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/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

Majid Maleki1, Azita Behbahaninia2*, Mina Maki Aleagha3 and Behzad Shahmoradi4 

 

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. *Corresponding Author Email Address: [e-mail]

3)       Assistant Professor, Department of Environment, Ro.C., Islamic Azad University, Roudehen, Iran

4)       Professor, Department of Environmental Health Engineering, Faculty of Health, Kurdistan University of Medical Sciences, Sanandaj, Iran.

 

 

Date of Submission: 2025/05/04                                   Date of Acceptance: 2025/06/27

 

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 SO42-, 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 SO42-, 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.

 

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

 

.