تحلیل و مقایسه شاخص‌های SPI و GRI در ارزیابی خشک‌سالی هواشناسی و آب‌های زیرزمینی، مطالعه موردی: دشت مهران استان ایلام

محورهای موضوعی : اقلیم شناسی

علی عباس نیا ¹ , جعفر مرشدی ² , منیژه ظهوریان ³ , جبرائیل قربانیان ⁴

1 - دانش‌آموخته دکتری آب و هواشناسی گروه جغرافیا، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
2 - استادیار گروه جغرافیا، دانشکده علوم انسانی،دانشگاه آزاد واحد اهواز، ایران
3 - استادیار گروه جغرافیا، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
4 - استادیار گروه جغرافیا، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

تاریخ دریافت : 1399/08/26 تاریخ پذیرش : 1400/03/26 تاریخ انتشار : 1400/01/01

کلید واژه: SPI, بارش, خشک‌سالی, دشت مهران, GRI, آب‌های سطحی و زیرزمینی,

چکیده مقاله :

خشک‌سالی‌ها از مخرب‌ترین رویدادهای آب و هوایی هستند که باعث آسیب های قابل توجهی هم در بخش منابع طبیعی و هم در زندگی انسان‌ها می‌شوند. هدف از این پژوهش تحلیل و مقایسه خشک‌سالی هواشناسی و آب‌های زیرزمینی دشت مهران با استفاده از شاخص بارش استاندارد شده (SPI) و شاخص آب زیرزمینی (GRI) است. جهت بررسی خشک‌سالی هواشناسی از اطلاعات بارندگی ماهانه ایستگاه سینوپتیک مهران استفاده شد و به‌منظور بررسی خشک‌سالی آب‌های زیرزمینی دشت مهران، تغییرات تراز آب زیرزمینی دشت مهران بر اساس داده‌های سطح آب تعداد 23 حلقه چاه مشاهده‌ای مورد تجزیه‌وتحلیل قرار گرفت. همچنین به‌منظور پایش خشک‌سالی هواشناسی از شاخص SPI و پایش خشک‌سالی هیدرولوژیکی دشت مهران از شاخص GRI استفاده گردید. دوره آماری مورد نیاز جهت تحلیل خشک‌سالی یک دوره آماری 25 ساله از سال آبی 75-74 تا 97-96 انتخاب شد. بعد از تعیین دوره‌های رطوبتی شاخص‌ها، اقدام به تهیه نقشه‌های پهنه‌بندی ماهانه آب‌های زیرزمینی گردید که جهت تهیه این نقشه‌ها از بین مدل‌های مختلف، مدل کریجینگ انتخاب گردید. در نهایت با اعمال مدل نیم تغییر نمای بهینه در کریجینگ و ورود داده‌های آب‌های زیرزمینی به‌صورت لایه نقطه‌ای، نقشه‌های رستری با استفاده از نرم‌افزار Arc GIS تهیه شد. نتایج بررسی شاخص SPI نشان می‌دهد که طی دوره‌ای آمار مدنظر 4 دوره خشک‌سالی شدید اتفاق افتاده که شدیدترین آن سال آبی 91-90 بوده که مقدار شاخص SPI آن 73/1- می‌باشد. همچنین نتایج به دست آمده از شاخص GRI در منطقه نشان می‌دهد که یک دورۀ خشک‌سالی 11 ساله آب‌های زیرزمینی اتفاق افتاده یعنی از سال آبی 87-88 شروع شده و تا سال آبی 98-97 ادامه داشته است که شدیدترین آن سال 91-90 با مقدار شاخص 11/1- است.

چکیده انگلیسی:

Droughts are one of the most devastating weather events, causing significant damage to both natural resources and human life. The purpose of this study is to analyze and compare meteorological drought and groundwater of Mehran plain using standardized precipitation index (SPI) and groundwater index (GRI). In order to study the meteorological drought, the monthly rainfall information of Mehran synoptic station was used and in order to study the dryness of the groundwater of Mehran plain, the changes of groundwater level of Mehran plain were analyzed based on water level data of 23 observation wells. Also, SPI index was used for meteorological drought monitoring and GRI index was used for hydrological drought monitoring of Mehran plain. The statistical period required for drought analysis of a 25-year statistical period from the water year of 75-74 to 97-96 was selected. After determining the moisture periods of the indices, monthly groundwater zoning maps were prepared. To prepare these maps, the kriging model was selected from among different models. Finally, by applying the optimal half-change model in kriging and entering groundwater data as a point layer, raster maps were prepared using Arc GIS software. The results of the study of SPI index show that during the statistical periods in question, 4 severe droughts occurred, the most severe of which was 90-91, with a value of SPI index of -1.73. Also, the results obtained from the GRI index in the region show that an 11-year drought period of groundwater occurred, ie it started from the water year 88-87 and continued until the water year 98-97, the most severe of which was 90-91 with the amount of The index is -1.11.

منابع و مأخذ:

1- احمدی آخورمه، مریم؛ نوحه‌گر، احمد؛ سلیمانی مطلق، مهدی و مجید طایی سمیرمی (1394): بررسی خشک‌سالی آب زیرزمینی با استفاده از شاخص‌های SWI و GRI در آبخوان محدوده مطالعاتی مرودشت خرامه استان فارس. نشریه مهندسی آبیاری و آب ایران، دوره 20، شماره 21، صص 118-105.

2- اکرامی، محمد؛ ملکی نژاد، حسین و محمدرضا اختصاصی (1390): بررسی تأثیر خشک‌سالی اقلیمی بر آبدهی برخی از قنوات دشت یزد اردکان. همایش بین‌المللی دانش سنتی مدیریت منابع آب، یزد، مرکز بین‌المللی قنات و سازه‌های تاریخی آبی.

3- بختیاری عنایت، بهرام؛ آرش ملکیان و علی سلاجقه (1394): آنالیز همبستگی پایه زمانی و تأخیر زمانی بین خشک‌سالی اقلیمی و خشک‌سالی آب‌شناختی دشت هشتگرد. نشریه تحقیقات آب‌وخاک ایران، دوره 46، شمار 4، صص 616-609.

4- خسروی دهکردی، امیر؛ میر عباسی نجف‌آبادی، رسول؛ صمدی بروجنی، حسین و احمدرضا قاسمی دستگردی (1398): پایش و پیش‌بینی خشک‌سالی‌های آب زیرزمینی دشت شهرکرد با استفاده از شاخص GRI و مدل زنجیره مارکف. نشریه هیدروژئولوژی، دوره 4، شماره 1، صص 125-111.

5- رضیئی، طیب؛ شکوهی، علیرضا؛ ثقفیان، بهرام و پیمان دانش کار آراسته، (1382): پایش پدیده خشک‌سالی در ایران مرکزی با استفاده از شاخص SPI، سومین کنفرانس منطقه‌ای تغییر اقلیم، اصفهان.

6- روشان، سید حسین؛ حبیب نژاد روشن، محمود و کاکا شاهدی (1398): بررسی روند تغییرات تراز آب زیرزمینی و شاخص‌های خشک‌سالی GRI و SWI در دشت ساری. نشریه فضای جغرافیایی، دوره 19، شماره 67، صص 146-131.

7- صیف، محبوبه؛ مساعدی، ابوالفضل و حسین محمد زاده (1390): بررسی خشک‌سالی هیدروژئولوژیکی آبخوان دشت فسا با استفاده از شاخص منبع آب زیرزمینی (GRI). پانزدهمین همایش انجمن زمین‌شناسی ایران، تهران، انجمن زمین‌شناسی ایران، دانشگاه تربیت معلم.

8- طالبی، علی؛ ایمانی، مهناز و محمدتقی دستورانی (1390): بررسی اثر خشک‌سالی بر کاهش سطح آب‌های زیرزمینی و آبدهی قنوات در دشت بهاباد یزد. همایش بین‌المللی دانش سنتی مدیریت منابع آب، یزد، مرکز بین‌المللی قنات و سازه‌های تاریخی آبی.

9- عظیمی، سعید؛ اژدری مقدم، مهدی و سیدآرمان هاشمی منفرد (1396): ارزیابی پراکنش مکانی و ارتباط وقوع خشک‌سالی با کاهش کیفیت آب‌های زیرزمینی بر پایه شاخص‌های GRI در محیط (GIS) مطالعه موردی: 609 دشت ایران. نشریه پژوهش‌های اقلیم‌شناسی، دوره 8، شماره 30، صص 89-73.

10- محمدی، صدیقه؛ ناصری، فرزین و حمید نظری پور (1397): بررسی تغییرات زمانی و اثر خشک‌سالی هواشناسی بر منابع آب زیرزمینی دشت کرمان با استفاده از شاخص‌های بارش استاندارد (SPI) و منابع آب زیرزمینی (GRI). نشریه اکو هیدرولوژی، دوره 5، شماره 1، صص 22-11.

11- مرتضایی فریزهندی، قاسم؛ لطفی مغانجوقی، جعفر؛ خلیقی سیگارودی، شهرام؛ محسنی، ساروی محسن و علی‌اکبر نظری سامانی (1399): تحلیل و بررسی شاخص‌های خشک‌سالی هیدرولوژیکی استان کردستان. نشریه مهندسی و مدیریت آبخیز، جلد 12، شماره 2، صص 453-442.

12- مرتضایی فریزهندی، قاسم و مریم میراکبری (1397): پایش خشک‌سالی هیدرولوژیکی با استفاده از شاخص‌های SDI و GRI در حوزه آبخیز رودخانه اعظم هرات استان یزد. مرتع و آبخیزداری (منابع طبیعی ایران)، دوره 71، شماره 3، صص 785-775.

13- مصباح زاده، طیبه و فرشاد سلیمانی ساردو (1397): بررسی روند زمانی خشک‌سالی هیدرولوژیک و هواشناسی در حوزه آبخیز کرخه. نشریه علمی پژوهشی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، سال 12، شماره 40، صص 115-105.

14- مقصود، فاطمه؛ یزدانی، محمدرضا؛ رحیمی، محمد؛ ملکیان، آرش و علی‌اصغر ذوالفقاری (1395): مقایسه کارایی مدل شبکه عصبی مصنوعی، سری زمانی و مدل ترکیبی ANN-ARIMA در مدل‌سازی و پیش‌بینی شاخص منبع آب زیرزمینی (GRI) (مطالعه موردی: جنوب استان قزوین). مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، دوره 10، شماره 33، صص 57-47.

15- ملکی نژاد، حسین و ربابه پور شرعیاتی (1390): بررسی روند خشک‌سالی در دشت مروست با استفاده از شاخص منبع آب زیرزمینی GRI. چهارمین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران، تهران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر.

16- میراکبری، مریم؛ مرتضایی فریزهندی، قاسم و محسن محسنی ساروی (1397): بررسی تأثیر خشک‌سالی هواشناسی بر منابع آب سطحی و زیرزمینی توسط شاخص‌های SDI، SPEI، SPI و GRI. نشریه علمی- پژوهشی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، سال دوازدهم، شماره 42، صص 81-70.

17- نجفی توبورآباد، سمیه و لیلا جلیلی. (1390): بررسی روند خشک‌سالی دشت اردبیل بر اساس شاخص منبع آب زیرزمینی (GRI) با استفاده از GIS. اولین کنگره ملی علوم و فناوری‌های نوین کشاورزی، زنجان، دانشگاه زنجان.

 

18- Abhishek, A. P. Channaveerappa And B.M. Dodamani. (2016): Comparison Of Two Hydrological Drought Indices. Perspectives In Science, 8(2016): 626-628.

19- Ekrami, M. M. R. Ekhtesasi. And H. Malekinezhad. (2013a): The Effects And Consequences Of Climatic Drought On Time Delay And The Change In Water Discharge Of Springs And Qanats(Yazdardakan Plain). Iranian-Water Resources Research. 9 (2), 19-26.

20- Jahanshahi, A. Shahedi, K. (2018): Evaluation Of Meteorological, Hydrological And Groundwater Resources Indicators For Drought Monitoring And Forecasting In A Semi-Arid Climate, Desert, Volume 23, Issue 1, Pages 29-43.

21- Mendicino, G. A. Senatore And P. Versace. (2008): A Groundwater Resource Index (Gri) For Drought Monitoring And Forecasting In A Mediterranean Climate. Journal Of Hydrology, 357(3-4): 282-302.

22- Nico, W. A.J. Van Lanen And A.F. Loon. (2010): Indicators For Drought Characterization On A Global Scale. Wageningen, Netherlands, Water And Global Change, 24: 80-93.

23- Palmer, W. C. (1965): Meteorological Drought. Research Paper No. 45. Us Department Of Commerce Weather Bureau, Washington Dc. Pages. 65.

24- Panda. D. K. Mishra, A. Jena. S.K. James, B.K. Kumar, A. (2007): The Influence Of Drought And Anthropogenic Effects On Groundwater Levels In Orissa, India, Journal Of Hydrology. 343, 140– 153

25- Peters, E. P.J.J.F. Torfs, H.A.J. Van Lanen And G. Bier. (2003): Propagation Of Drought Through Groundwater, A New Approach Using Linear Reservoir Theory. Journal Name? 17: 3023-3040.

26- Silva, V.P.R. (2003): On Climate Variability In North-East Brazi. Journal Of Arid Environment, 54(2): 256-367.

27- Van Lanen, H.A.J. And E. Peters. (2000): Definition, Effects And Assessment Of Groundwater Droughts. In J. S. Vogt, Drought And Drought Mitigation In Europe (Pp. 49-61). Dordrecht: Kluwer.

28- Yasamani, S. H. Mohammadzadeh And A. Mosaedi. (2012): Effect Of Drought On Groundwater Levels In Torbatjam Plain Using Indices Spi And Gri. 6th Congress Of Geological Society Of Iran. Shiraz: Shiraz University (In Persian).