بررسی خشکسالی هیدرولوژیک رودخانه ی ارمند با استفاده از تجزیه و تحلیل جریان های کم آبی

Abstract

سابقه و هدف: پایش و ارزیابی خشکسالی هیدرولوژیک به دلیل وقوع مکرر آن در حوزه‌های مختلف آبریز در ایران و به منظور پیشگیری و مدیریت بحران ناشی از آن به یک ضرورت بدل شده است. در اغلب مطالعات انجام گرفته از شاخص‌های خشکسالی به منظور بررسی آن استفاده شده است. شاخص‌های خشکسالی مانند شاخص خشکسالی رودخانه‌ای (SDI)، با استفاده از محاسبات آماری بر داده‌های جریان رودخانه در نهایت منجر به یک عدد می‌گردد که توانایی بررسی و تحلیل کامل خشکسالی در منطقه مورد مطالعه را ندارد. جریان‌ کم‌آبی یا جریان‌های حداقل رودخانه‌ای (Low Flow) از مهمترین شاخص‌های خشکسالی هستند که با استفاده از معیارهای مختلف آن می‌توان به شناخت جامعی از وضعیت خشکسالی هیدرولوژیک در منطقه دست پیدا کرد. در اغلب مطالعات انجام شده از ویژگی‌های کمبود یا تحلیل فراوانی جریان کم‌آبی استفاده شده است. استفاده از شاخص‌های مختلف جریان کم‌آبی به منظور شناخت جنبه‌های مختلف خشکسالی و مدیریت آن در رودخانه‌ها ضروری به نظر می‌رسد. لذا هدف این تحقیق مطالعه و تحلیل جامع خشکسالی هیدرولوژیک رودخانه ارمند با استفاده از تمامی شاخص‌های جریان کم‌آبی شامل شاخص‌های منحنی تداوم جریان، ویژگیهای کمبود، تحلیل فراوانی جریان کم‌آبی و شاخص جریان پایه می‌باشد که با استفاده از آنها می‌توان مشخصاتی همچون دوره‌های خشک و تر، مقدار جریان در زمان خشکسالی، آستانه خشکسالی، طول مدت خشکسالی، حجم و شدت کمبود جریان و فراوانی وقوع جریان‌های کم را تعیین نمود. همچنین در این مطالعه مقدار جریان زیست محیطی رودخانه محاسبه و مورد تحلیل قرار گرفت.مواد و روش‏ها: حوزه آبریز رودخانه ارمند با مساحت 9961 کیلومتر مربع واقع در استان چهارمحال‌وبختیاری به عنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب و از آمار روزانه جریان مربوط به ایستگاه آبسنجی ارمند از سال 1336 تا 1392 استفاده گردید. ابتدا با ترسیم منحنی تداوم جریان، سه شاخص کم‌آبی Q70،Q90 وQ95 همچنین، وضعیت رودخانه شامل دوره‌های ترسالی، نرمال و خشکسالی تعیین گردید. سپس، حداقل جریان زیست محیطی رودخانه بر اساس دو شاخص Q75 و Q90 همچنین خصوصیات کمبود با استفاده از حد آستانه Q70 محاسبه شد. به منظور برآورد دوره بازگشت سری کم‌آبی (AM7)، تابع توزیع گامای دو پارامتری مناسب تشخیص داده شد. در نهایت شاخص جریان پایه با روش فیلتر دیجیتال بازگشتی در مقیاس‌های زمانی مختلف محاسبه گردید.یافته‌ها: بر اساس نتایج، رودخانه ارمند طی 28، 22 و 14 سال (از 57 سال دوره آماری) به ترتیب دارای جریان کمتر از Q70،Q90 وQ95 ( m3/s45، 32 و 27) می‌باشد. با توجه به شیب ملایم منحنی تداوم جریان حوزه، همچنین مقدار بالای شاخص BFI (95/0) مشخص شد که آبهای زیرزمینی مشارکت بالایی در جریان رودخانه دارند. دوره خشک در این رودخانه از زمانی آغاز می‌شود که جریان به کمتر از 45 متر مکعب بر ثانیه (آستانه Q70) برسد. نتایج نشان داد که حجم و شدت کمبود طی 50 سال اخیر افزایش یافته‌ است. بر اساس تحلیل فراوانی جریان کم، در دوره بازگشت‌های 2، 5، 10، 20، 50 و 100 سال، جریان کم‌آبی به ترتیب برابر با 26/34، 8/26، 23، 21، 1/19 و 17 متر مکعب بر ثانیه می‌باشد. مقایسه مقادیر مذکور با حداقل جریان زیست محیطی نشان داد که جریان رودخانه به طور متوسط هر دو سال یکبار از حداقل جریان زیست محیطی خود کمتر می‌شود. نتیجه‌گیری: علیرغم وجود جریان پایدار در رودخانه ارمند (به دلیل رژیم برفی-بارانی منطقه، توانایی بالای حوضه در ذخیره آب و تخلیه آن در فصل خشک) دوره‌های خشک با شدت‌های متفاوت طی 57 سال گذشته بوقوع پیوسته است. همچنین شدت خشکسالی با توجه به افزایش حجم کمبود جریان طی سال‌های اخیر، افزایش یافته است و در صورت ادامه این روند، در آینده شدت و فراوانی وقوع خشکسالی بیشتر و جریان کلی رودخانه کاهش خواهد یافت.

Keywords

• جریان کم آبی
• منحنی تداوم جریان
• حداقل جریان زیست محیطی
• خصوصیات کمبود
• رودخانه ارمند