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

محورهای موضوعی : هیدرولوژی

هادی ایزدی فرد ¹ , سعید راثی نظامی ² , رئوف مصطفی زاده ³ , حسن خاوریان ⁴

1 - کارشناس ارشد مهندسی و مدیریت منابع آب، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.
2 - دانشیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
3 - دانشیار، گروه منابع طبیعی و عضو پژوهشکده مدیریت آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.
4 - استادیار، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

تاریخ دریافت : 1402/10/17 تاریخ پذیرش : 1403/03/30 تاریخ انتشار : 1403/08/15

کلید واژه: خشک‌سالی هیدرولوژیکی, شاخص SDI , نرم افزار DRINC, حوضه آبخیز سامیان,

چکیده مقاله :

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.

چکیده انگلیسی:

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.

منابع و مأخذ:

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