تحلیل تغییرات شاخص‌های هیدرولوژیک جریان رودخانه کارون در دوره‌های قبل و پس از احداث سد گتوند با استفاده از رویکرد محدوده تغییرپذیری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی منابع آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی منابع آب، گروه مهندسی منابع آب، دانشگاه تربیت مدرس

3 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

4 دانشیار، گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

5 دانشجوی دکتری، گروه شیلات، دانشکده شیلات و محیط زیست، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران.

چکیده

رژیمهای هیدرولوژیکی، نقش عمدهای در تغییر ساختار و عملکرد فرآیندهای اکولوژیکی، اراضی مرطوب و اکوسیستمهای رودخانهای ایفا میکنند. تغییرات قابل ملاحظه در رژیمهای هیدرولوژیکی جریان رودخانهها ناشی از احداث سد، باعث ایجاد ناهمگونی مکانی و زمانی سیستمهای رودخانهای و تخریب خدمات طبیعی اکوسیستم و تهدید تنوع زیستی میشود. از این نظر، مدیریت مؤثر اکوسیستم رودخانهای، نیازمند توصیف پارامترهای رژیم هیدرولوژیکی جریان طبیعی و تعیین درجه تغییرات دبی جریان تنظیمی نسبت به آبدهی طبیعی میباشد. در این مطالعه 33 پارامتر هیدرولوژیکی با عنوان شاخصهای تغییر هیدرولوژیک، در پنج گروه آماری در ایستگاههای هیدرومتری ملاثانی و اهواز با استفاده از نرم افزار IHA، برای ارزیابی تغییرات جریان رودخانه کارون در پاییندست سد گتوند از سال 1362 تا 1397، در دو دوره آماری قبل از احداث سد و رژیم جریان تغییر یافته (پس از احداث سد)، استفاده شده است .بر اساس نتایج، شاخصهای هیدرولوژیکی در ایستگاههای هیدرومتری ملاثانی و اهواز در دوره رژیم جریان تغییر یافته، تغییرات قابل توجهی داشته است بهطوریکه مقادیر میانگین دبی در اکثر ماهها، کاهش معنیداری داشته‌اند. همچنین درصد تغییر هیدرولوژیکی 23 پارامتر در ایستگاه هیدرومتری ملاثانی، زیاد و 11 پارامتر دیگر، درجه تغییرات آنها پایین به‌دست آمد و در ایستگاه هیدرومتری اهواز، درجه تغییرات 24 پارامتر، متوسط تا زیاد و 12 پارامتر دیگر، درجه تغییرات آنها پایین بهدست آمد و این نشاندهنده درجه زیاد تغییرات هیدرولوژیکی حوضه رودخانه کارون است. نتایج جریانهای حداکثر جریان روزانه، هفتگی، ماهانه و سه ماهه نشان میدهد که احداث سد مذکور، اثر منفی بر دبی جریان رودخانه کارون داشته است. در بررسی نتایج مربوط به رویکرد دامنه تغییر‌پذیری رودخانه مورد مطالعه این نتیجه نیز به‌دست آمد که دامنه مناسب مقادیر دبی ماهانه در ایستگاه هیدرومتری ملاثانی، برای شش ماه اول سال آبی، اهداف تأمین حیات رودخانه متناسب با دبی 4/231 تا 3/532 مترمکعب بر ثانیه و برای شش ماه دوم سال این محدوده بین دبی 5/345 تا 4/1235 مترمکعب بر ثانیه تعیین، در حالی‌که در ایستگاه هیدرومتری اهواز، برای شش ماه اول سال آبی دامنه مناسب مقادیر دبی ماهانه بین 7/272 تا 8/562 مترمکعب بر ثانیه و برای شش ماه دوم سال این محدوده بین دبی 2/314 تا 6/1255 مترمکعب بر ثانیه تعیین گردید. در نهایت به منظور حفظ شرایط اکولوژیکی مطلوب و یکپارچگی اکوسیستم رودخانه کارون، مدیریت منابع آب (نقش تنظیمی سد گتوند بر رژیم جریان) باید به گونه‌ای صورت پذیرد تا محدوده مقادیر سالانه هر یک از شاخص‌های هیدرولوژیکی رودخانه در دوره پس از احداث سد تا حد امکان در تعادل با دامنه دبی گزارش شده در اهداف رویکرد دامنه تغییر‌پذیری، باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analysis of Changes in Hydrological Indices of Karun River Flow before and after periods Gotvand Dam Using Range of Variability Approach

نویسندگان [English]

  • mohammad naderi 1
  • simin alioghli 2
  • Masoud Pourgholam Amiji 3
  • Ramin Fazloula 4
  • Altin Ghojoghi 5
1 Department of Water Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
2 M.Sc. of Water Resources Engineering, Department Water Resources Engineering, Tarbiat Modares Univesity
3 Ph.D Candidate, Department of Irrigation & Reclamation Engineering, Faculty of Agronomy Engineering & Technology, College of Agriculture & Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
4 Associate professor,Water Dept., Agricultural Eng. College, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
5 Ph.D. Candidate, Fisheries Group, Faculty of Fisheries and Environment, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran.
چکیده [English]

Hydrological regimes play a major role in restructuring and operating ecological processes, wetlands and river ecosystems. Hydrological regimes of rivers flowing due to the construction of significant changes in the dam cause spatial and temporal heterogeneity of river systems and degradation of natural ecosystem services and threat to biodiversity. In this regard, effective management of the river ecosystem needs to describe the parameters of the hydrological regime of the natural flow and determine the degree of changes in the two statistical periods before dam construction and altered flow regime (after dam construction). In this study using IHA software, 33 hydrological parameters as indicators of hydrological change, in five statistical groups at Molasani and Ahvaz Hydrometric stations, to evaluate changes in Karun River downstream of Gotvand Dam from 1983 to 2018 in two periods Statistical normal flow regime and modified flow regime were used. According to the results, the hydrological indices at the Molasani and Ahvaz hydrometry stations changed significantly during the changed flow regime, so that the mean discharge values significant decrease in most months. Also, the percentage of hydrological change of 23 parameters in Molasani Hydrometry Station high, and 11 other parameters were low, and in Ahwaz Hydrometry Station, 24 parameter medium to high, and 12 other their changes were low. This indicates the high degree of hydrological changes in the Karun River Basin. The results of maximum daily, weekly, monthly and quarterly flows show that the construction of the dam has a negative effect on the Karun River discharge. The results of the study on the variability of the river variability approach also showed that the appropriate range of monthly discharge values at Molasani Hydrometric Station for the first six months of the water year, provided river life goals proportional to 2231.4 to 532.3 m3/s and for the second six months of the year this range was between 345.5 to 1235.4 m3/s, while at Ahvaz Hydrometric Station, for the first six months of the year, the appropriate range of monthly discharge ranges between 272.7 to 562.8 m3/s and for the second six months of the year this range was between 314.2 to 1255.6 m3/s. Finally, up to the annual values of each hydrological index of the river after the dam construction as far as possible in equilibrium with the flow domain reported inof the range of variability approach, in order to maintain optimal ecological conditions and integrity of the Karun River ecosystem water resources management (Regulatory role of Gotvand dam on flow regime).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dam construction
  • Hydrological Flow Regime
  • Monthly Average Flow
  • River Ecosystem Management
  • Water resources
اسفندیاری ‌درآباد، ف.، مصطفی‌زاده، ر.، شاهمرادی، ر.، نصیری خیاوی، ع. 1398. تحلیل تغییرات شاخص‌های هیدرولوژیک جریان تحت تأثیر احداث سد در رودخانه‌های زرینه‌رود و ساروق‌چای (استان آذربایجان غربی). مجله هیدروژئومورفولوژی. 5. 18: 77-57.
اسماعیلی، ر.، لرستانی، ق.، بازیار، غ. 1396. اثرات احداث سد مخزنی بر ویژگی‌های پیچانرودی قسمت‌های میانی گرگانرود. مجله پژوهش‌های جغرافیای طبیعی. 49. 4: 666-657.
اکبریان، م.، شایان، س. 1396. تحلیل پیامدهای اکوژئومورفولوژیک احداث سد بر پایاب رودخانه‌های ساحلی مطالعه موردی: جلگه‌های سدیچ، گابریک و جگین. مجله هیدروژئومورفولوژی. 3. 13: 78-63.
دشتی، ر.، ستاری، م.ت.، نورانی. و. 1396. ارزیابی عملکرد الگوریتم تکاملی تفاضلی در بهره‌برداری بهینه از سیستم تک مخزنه سد علویان. مجله حفاظت منابع آب و خاک. 6. 3: 76-61.
رزاقی، پ.، بابازاده، ح.، شوریان، م. 1392. توسعه سیاست جیره‌بندی بهره‌برداری از مخزن چندمنظوره در شرایط محدودیت منابع آب با استفاده از مدل MODSIM 8.1. مجله حفاظت منابع آب و خاک. 3. 2: 23-11.
شطی، ص.، آخوندعلی، ع.م. 1397. بررسی اثرات دوره خشکسالی هیدرولوژیک اخیر بر میزان شوری رودخانه کارون. نشریه آبیاری و زهکشی ایران.  5. 12: 1202-1189.
صادقی، ز.، خداشناس، س.ر.، ثنایی‌نژاد، ح.، مفتاح‌هلقی، م. 1397. بهره‌برداری از سد گلستان در شرایط سیلابی جهت حداقل نمودن خسارات ناشی از سیل در پایین‌دست سد. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 12. 6: 1361-1350.
علی اوغلی، س. 1398. ارزیابی رژیم و جریان زیست‌محیطی رودخانه هیرمند تحت تاثیر بهره‌برداری از سد کمال‌خان با استفاده از ظرفیت کنوانسیون‌های بین‌المللی. پایان‌نامه کارشناسی ارشد مهندسی منابع آب دانشگاه تربیت مدرس. 178ص.
عزیزی، م.، خانمحمدی، م.، پناهنده، ،م. 1398. بررسی پیامدهای ساختاری احداث سد شفارود بر پوشش جنگلی حوزه آبخیز شفارود با استفاده از محاسبه سنجه‌های اکولوژی سیمای سرزمین. نشریه علمی تحقیقات حمایت و حفاظت جنگل‌ها و مراتع ایران. 17. 1: 13-1.
عنایتی، ح.، قزلسوفلو، ع.، خامچین‌مقدم، ف. 1398. بررسی روش‌های هیدرولوژیکی تعیین جریان محیط زیستی رودخانه حفاظت شده کشف‌رود در محدوده شهر مشهد. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 13. 6: 1708-1698.
کرمی، م.، سروستان، ر.، صبوری، ر. 1399. پیش‌بینی اثر تغییر اقلیم بر دبی ماهانه رودخانه کارون با به کارگیری مدل‌های چندگانه خطی. نشریه علمی- پژوهشی مهندسی و مدیریت آبخیز. 12. 1: 56-44.
نادری، م.ح.، ذاکری‌نیا، م.، سالاری‌جزی، م. 1398. بررسی تأثیر شاخص‌های اکوهیدرولیکی در تحلیل رژیم جریان زیست‌محیطی و شبیه‌سازی مطلوبیت زیستگاه با کاربرد مدل River2D با تکیه بر باززنده‌سازی اکولوژیکی رودخانة زرین‌گل. اکوهیدرولوژی. 6. 1: 222-205.
نادری، م.ح.، رجبی‌زاده، ی. 1398. طراحی رژیم جریان مطلوب اکوهیدرولیکی برای حفظ پتانسیل اکولوژیکی رودخانه‌ جاجرود. دومین همایش ملی مدیریت منابع طبیعی (آب، سیل و محیط زیست). دانشگاه گنبد. 589-584.
نصیری خیاوی، ع.، مصطفی زاده، ر.، اسمعلی عوری، ا.، غفارزاده، ا.، گلشن، م. 1398. تغییر شاخص‌های هیدرولوژیک جریان رودخانه بالخلوچای ناشی از تأثیرترکیبی تغییر مولفه‌های اقلیمی و احداث سد یامچی اردبیل با استفاده از رویکرد دامنه تغییرپذیری (RVA). نشریه علمی- پژوهشی مهندسی و مدیریت آبخیز. 11(4): 865-851.
نصیری خیاوی، ع.، رجبی، م.ر. 1398. اثر سد بوکان بر جریان زیست‌محیطی رودخانه زرینه‌رود با استفاده از روش‌های هیدرولوژیکی و EFC. همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران. دانشگاه ارومیه. 7-1.
Ansari,M and Akhoondzadeh,M. 2020. Mapping water salinity using Landsat-8 OLI satellite images (Case study: Karun basin located in Iran). Advances in Space Research. 65.5: 1490-1502.
Golshan,M., Dastoorpour,M and Birgani,Y.T. 2020. Fuzzy environmental monitoring for the quality assessment: Detailed feasibility study for the Karun River basin, Iran. Groundwater for Sustainable Development. 10: 100324.
Jia,Y., Sui,X and Chen,Y. 2013. Development of a fish-based index of biotic integrity for wadeable streams in Southern China. Environmental management. 52.4: 995-1008.
Kumar,A.U and Jayakumar,K.V. 2020. Hydrological alterations due to anthropogenic activities in Krishna River Basin, India. Ecological Indicators. 108: 105663.
Kuriqi,A., Pinheiro,A.N., Sordo-Ward,A and Garrote,L. 2019. Flow regime aspects in determining environmental flows and maximising energy production at run-of-river hydropower plants. Applied Energy. 256: 113980.
Legleiter, C.J. 2015. Downstream effects of recent reservoir development on the morphodynamics of a meandering channel: Savery Creek, Wyoming, USA. River Research and Applications. 31.10: 1328-1343.
Li,J., Dong,S., Peng,M., Yang,Z., Liu,S., Li,X and Zhao,C., 2013. Effects of damming on the biological integrity of fish assemblages in the middle Lancang-Mekong River basin. Ecological indicators. 34: 94-102.
Li,R., Chen,Q., Tonina,D and Cai,D. 2015. Effects of upstream reservoir regulation on the hydrological regime and fish habitats of the Lijiang River, China. Ecological engineering. 76: 75-83.
Li,D., Long,D., Zhao,J., Lu,H and Hong,Y. 2017. Observed changes in flow regimes in the Mekong River basin. Journal of Hydrology. 551: 217-232.
Moazed,H., Salarijazi,M., Moradzadeh,M and Soleymani,S. 2012. Changes in rainfall characteristics in Southwestern Iran. African Journal of Agricultural Research. 7.18: 2835-2843.
Richter,B.D., Baumgartner,J.V., Powell,J and Braun,D.P. 1996. A method for assessing hydrologic alteration within ecosystems. Conservation biology. 10.4: 1163-1174.
Richter B.D, Baumgartner J.V, Wigington R and Braun D. P. 1997.How much water does a river need? Freshwater Biology. 1997. 37: 231-249.
Salarijazi,M., Akhond-Ali,A.M., Adib, A and Daneshkhah,A. 2012. Trend and change-point detection for the annual stream-flow series of the Karun River at the Ahvaz hydrometric station. African Journal of Agricultural Research. 7.32: 4540-4552.
Shi,P., Liu,J., Yang,T., Xu,C.Y., FengJ., Yong,B and Li,S. 2019. New Methods for the Assessment of Flow Regime Alteration under Climate Change and Human Disturbance. Water. 11.12: 2435.
Sojka, M., Jaskula, J., Wischer-Dysarz, J and Dysarz,T. 2016. Assessment of dam construction impact on hydrological regime changes in lowland river – A case of study: the Stare Miasto reservoir located on the Powa River. Journal of Water and Land Development. 30.1: 119-125.
Song,X., Zhuang,Y., Wang,X., Li,E., Zhang,Y., Lu,X and Liu,X. 2020. Analysis of Hydrologic Regime Changes Caused by Dams in China. Journal of Hydrologic Engineering. 25.4: 05020003.
Talukdar,S and Pal,S. 2018. Impact of dam on flow regime and flood plain modification in Punarbhaba River Basin of Indo-Bangladesh Barind tract. Water Conservation Science and Engineering. 3.2: 59-77.
The Nature Conservancy .2009. Indicators of Hydrologic Alteration – Version 7.1 User’s Manual. 81pp.
Yang,T., Zhang,Q., Chen,Y.D., Tao,X., Xu,C.Y and Chen,X. 2008. A spatial assessment of hydrologic alteration caused by dam construction in the middle and lower Yellow River, China. Hydrological Processes: An International Journal. 22.18: 3829-3843.
Yousefi,S., Mirzaee,S., Keesstra,S., Surian,N., Pourghasemi,H.R., Zakizadeh,H.R and Tabibian,S. 2018. Effects of an extreme flood on river morphology (case study: Karoon River, Iran). Geomorphology. 304: 30-39.
Zhang,Q., Gu,X., Singh,V.P and Chen,X. 2015. Evaluation of ecological instream flow using multiple ecological indicators with consideration of hydrological alterations. Journal of Hydrology. 529: 711-722.
Zhang,Q., Zhang, Z., Shi,P., Singh,V.P and Gu,X. 2018. Evaluation of ecological instream flow considering hydrological alterations in the Yellow River basin, China. Global and Planetary Change. 160: 61-74.
Zou,Q and Liang,S.H.  2015. Effects of Dams on River Flow Regime Based on IHA/RVA. Proceedings of the International Association of Hydrological Sciences. 368: 275-280.