استفاده از دو شاخص SPImod و SDImod به منظور بررسی تطبیقی خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی در حوضه آبریز تجن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران.

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

چکیده

خشکسالی یک رخداد طبیعی تکرارشونده و موقتی است که ناشی از کاهش بارندگی نسبت به میانگین بلندمدت آن می‏باشد که می‏تواند در هر اقلیمی رخ دهد و از وقایع مخرب طبیعی است که بیشترین صدمات را به منابع آبی وارد می‏نماید. در پژوهش حاضر، از شاخص‌های اصلاح‌شده بارندگی استاندارد (SPImod) و خشکسالی جریانات رودخانه‏ای (SDImod) جهت ارزیابی و تحلیل زمانی وقوع خشکسالی‏ها استفاده ‌شده است. برای این منظور از آمار 15 ایستگاه باران‏سنجی و 4 ایستگاه هیدرومتری در حوضه آبریز تجن استفاده شد و شاخص‏ها در شش بازه زمانی کوتاه‏مدت (یک‏ و سه‏ماهه)، میان‏مدت (شش‏ و نه‏ماهه) و بلندمدت (12 و 24ماهه) در نرم‏افزار MATLAB محاسبه شد. در بخشی از تحقیق برای آگاهی از تأخیر جریان‏ها نسبت به بارش‏ها در حالت واقعی، ضریب همبستگی پیرسون بین بارش و دبی جریان با تأخیرهای زمانی مختلف محاسبه شد. سپس مقادیر شاخص اصلاح شده خشکسالی جریانات رودخانه‌ای (SDImod) با سری‏های زمانی شاخص اصلاح‌شده بارندگی استاندارد (SPImod) در بازه‏های زمانی مختلف به روش همبستگی پیرسون در کل حوضه و همچنین به تفکیک زیر حوضه‏ها بررسی شد. نتایج همبستگی بالا در سطح 99 درصد معنی‏دار را در رابطه زمانی وقوع خشکسالی هواشناسی و هیدرلوژیکی با یکدیگر نشان داد و این همبستگی در حوضه آبریز تجن در گام زمانی 9 ماهه حداکثر است. همچنین وقوع خشکسالی هواشناسی در منطقه مورد مطالعه، اثر خود را در همان ماه و با تاخیرهای 1تا 7 ماهه روی منابع آب سطحی نشان داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Using Two Indicators of SPImod and SDImod for Comparative Assessment of Meteorological and Hydrological Droughts in Tajan Basin

نویسندگان [English]

  • Shabnam Ghayenati 1
  • Ramin Fazloula 2
  • Mohsen Masoudian 1
  • Mehdi Nadi 1
1 Water Engineering Department, Agricultural Eng. College, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran.
2 Water Dept., Agricultural Eng. College, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
چکیده [English]

Drought is a natural, repeatedly and temporary event, that is caused by decreasing in rainfall amount than in long term average whether it can happen in every climate, and is one of the disturbing events in nature that causes the most damage to water resources. In this study was used modified Indexes Standardized Precipitation (SPImod) and streamflow drought index (SDImod) for purposes of temporal assessment and analysis of droughts occurrence, monthly data of 15 rain gauge and 4 hydrometric stations in Tajan basin were used and indices in six timeframes short-term (one-month and three-month) intermediate term (six -month and nine -month periods) and long-term (12 months and 24 months were calculated in MATLAB software. In part of the research, Pearson correlation coefficient between precipitation and flow with different time delays was calculated to determine the delay of currents' delay to precipitation in real mode. Then the modified Streamflow drought index (SDImod) with modified Standardized Precipitation Indexe (SPImod) time series at various temporal interval using Pearson correlation was studied in the whole of basin and sub basins also compared separately. The results showed that temporal relationship between hydrological and meteorological drought occurrence is significant at 99 % level with together and this correlation is maximum in the 9 months' time step in Tajan basin. Also Drought occurrence in case study area showed its effect with a delay of 1 to 7 months on surface water resources.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tajan Basin
  • Modified Standardized Precipitation Index
  • Modified Streamflow Drought Index
  • Pearson Correlation
اقتدارنژاد م.، ام‌ البنین ب. و عدنان ص. (1395). ارزیابی تطبیقی شاخص‌های RDI، SPI، SDI، در تحلیل مشخصه‌های خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی (مطالعه موردی: دشت بم). نشریه دانش آب و خاک، (4) :26: 69 ص.

اسکندری‏دامنه ح.، غلام‏رضا ز.، حسن خ و علی آ. (1394). بررسی و تحلیل ارتباط زمانی و مکانی بین خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی در استان تهران. فصلنامه علمی-پژوهشی اطلاعات جغرافیایی، (96) :24: 120-113.

اسلامیان، س.، ع، زارعی و ا. ابریشم‏چی. (1383). بررسی برآورد منطقه‏ای جریان‏های کم رودخانه‏های حوضه آبریز مازندران. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی 8(1): 27-38.

اقتداری م.، بذرافشان ج.، شفیعی م. و حجابی س. (1395). پیش‏بینی خشکسالی جریان رودخانه با استفاده از شاخص SPI و زنجیره مارکف در حوضه آبریز کرخه. پژوهش‌های حفاظت آب و خاک. 23 (2): 16ص.

سلطانی س. و محرابی م. (1391). ارزیابی خشکسالی با استفاده از شاخص جریانات رودخانه‏ای (SDI) و شاخص بارش استاندارد (SPI) (مطالعه موردی حوضه سد درودزن در استان فارس). اولین همایش ملی بیابان، تهران مرکز تحقیقات بین‏المللی بیابان دانشگاه تهران، 11ص.

سهیلی الف.، ملکی‌نژاد ح.، و اختصاصی م. (1396). تحلیل روند خشکسالی‌های هواشناسی و هیدرولوژیکی در مناطق نیمه خشک ایران (مطالعه موردی: حوزه آبخیز سد درودزن). نشریه مدیریت بیابان. صفحات 45-31.

شرکت مهندسین مشاور ساز آب شرق. (1389). مطالعات بهنگام‏سازی اطلس منابع آب حوضه آبریز رودخانه‏های مازندران و شرق گیلان. جلد اول (آمار و اطلاعات و بررسی‏های مقدماتی آن)، 262 ص.

محمودی وزینی‏وند ح، 1393. بررسی ارتباط خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی، مطالعه موردی: حوضه آبخیز کشکان استان لرستان. نشریه منابع آب و توسعه، سال دوم، شماره 3، صفحه‏های 151 – 161.

وکیلی‏فرد عطیه.، اسدی ا.، احمد ف و صابره د. (1396). بررسی ارتباط زمانی رخداد خشکسالی هواشناسی و خشکسالی آب‌های سطحی (مطالعه موردی حوضه بیلوردی – دوزدوزان) نشریه دانش آب و خاک، (2):27: 15-1.

Azareh A, Rahdari MR, Rafiei-Sardoi E and Azariya-Moghadam F, 2014. Investigating the relationship between hydrological and meteorological droughts in Karaj dam Basin. Euro. J. Exp. Bio. 4(3):102-107.

David, V and Davidová, T. (2016). Assessment of summer drought in 2015 using different indices in the catchment of Blanice River. International Conference on Efficient & Sustainable Water Systems Management toward Worth Living Development, 162: 45-55.

Edossa, D. C., Babel, M. S. and Gupta, A. D., 2010, Drought analysis in the Awash River basin, Ethiopia, Water Resource Manage, 24, 1441-1460.

Hao, C., Zhang, J., and Yao, F. (2015). Combination of multi-sensor remote sensing data for drought monitoring over Southwest China. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 35, 270-283.

Haslinger, K., Koffler, D., Schner, W., Laaha, G, 2014. Exploring the link between meteorological drought and streamflow: effects of climate-catchment interaction. Water Resour. Ces Management. 23 (0), 1212–1222, 1312.

Heidari, M., E. Farrokhi, S. Tnyan and B. Hesari. 2009. Analysis of meteorological and hydrological drought by the use of DIP software Areas to be studied: Urmia and Khoy. Fifth National Conference on Science and Engineering Iranian Watershed. 114 pp.

Kao S.C., and Govindaraju R.S., 2010. A copula-based joint deficit index for droughts. Journal of Hydrology 380: 121-134.

Kardvany, P. 2002. Drought and ways to deal with it in Iran, Tehran University Publications, Printing, 392 pp.

Liu, L., Hong, Y., Bednarczyk, C. N., Yong, B., Shafer, M. A., Riley, R., et al. (2012). Hydroclimatological drought analyses and projections using meteorological and hydrological drought indices: a case study in Blue River Basin, Oklahoma. Water resources management, 26(10), 2761-2779.

Moradi, H., A. Sepahvand and M. Khazayi. 2009. Assessment of meteorological and hydrological drought by using the modified SPI index and SDI (Case study: watershed Khorramabad). Fifth National Conference on Science and Engineering Iranian Watershed. 117 pp.

Nalbantis, I., & Tsakiris, G. (2009) Assessment of hydrological drought revisited. Water Resources Management, 23(5), 881-897.

Shahid, S., and Hazarika, M.K. (2010). Groundwater drought in the northwestern districts of Bangladesh. Water resources management, 24(10), 1989-2006.

Smith K, 1998. Environmental Hazards, Rutledge, New York. 79 p.

Soleimani-Sardou F, and Bahremand A, 2013. Hydrological drought analysis using SDI index in Halilrud basin of Iran. International Journal of Environmental Resources Research 3: 279288.

Tabari, H., Nikbakht, J., and Talaee, P.H. (2013). Hydrological drought index (SDI). Water resources management, 27 (1), 137-151.

Tigkas D, Vangelis H and Tsakiris G, 2012. Drought and climate change impact on streamflow in small watersheds. Science of the Total Environment 440: 33-41.