سیما رحیمی بندرآبادی؛ بهرام بهرام ثقفیان؛ طیب رضیئی
چکیده
مقدمه
شناخت فرکانس وقوع خشکسالی‌های با شدت و تداوم‌های مختلف و پیش‌بینی به موقع آن‌ها برای اعلام هشدار، یکی از نیازهای اساسی پروژه‌های منابع آب است. پدیده خشکسالی، به سه گروه عمده هواشناسی، کشاورزی و هیدرولوژی تقسیم می‌شود. پایش خشکسالی‌های هیدرولوژیکی، یکی از نیازهای اساسی مدیریت منابع آب در حوزه‌های ...
بیشتر
مقدمه
شناخت فرکانس وقوع خشکسالی‌های با شدت و تداوم‌های مختلف و پیش‌بینی به موقع آن‌ها برای اعلام هشدار، یکی از نیازهای اساسی پروژه‌های منابع آب است. پدیده خشکسالی، به سه گروه عمده هواشناسی، کشاورزی و هیدرولوژی تقسیم می‌شود. پایش خشکسالی‌های هیدرولوژیکی، یکی از نیازهای اساسی مدیریت منابع آب در حوزه‌های آبخیز، به‌ویژه در بخش کشاورزی آبی به شمار می‌آید. در سالهای اخیر، شاخص‌ها و روشهای جدیدی برای پایش خشکسالی هیدرولوژیکی در سطح جهان ارائه شده است.
مواد و روشها
در این پژوهش، شاخصهای جریان کمینه (Q75، Q90 و Q95) مستخرج از منحنی تداوم جریان و سری‌های جریان کمینه (10 و30 روزه) و همچنین، حجم کمبود جریان برای پایش خشکسالی هیدرولوژیکی در حوضه دریای خزر، مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور، 40 ایستگاه هیدرومتری که دارای آمار 41 ساله (از سال آبی 1351-1350 تا 1391-1390) بود، انتخاب شد. در مرحله بعد، دادههای ایستگاههای مورد مطالعه از نظر همگنی، استقلال و تصادفی بودن، مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس، به کمک روش تحلیل خوشه‌ای مرتبه‌ای و رگرسیون گام به گام، مناطق همگن هیدرولوژیکی تعیین و تحلیل منطقه‌ای این شاخص‌ها انجام شد.
نتایج و بحث
برای بررسی ویژگی‌های جریان کمینه در حوضه دریای خزر، ابتدا منحنی تداوم جریان برای هر یک از ایستگاهها رسم و سپس، سه شاخص Q75، Q90 و Q95 برای هر یک از ایستگاهها محاسبه شد. برای مقایسه مکانی جریان کمینه، از دبی کمینه ویژه یا qs (مقدار دبی کمینه تقسیم بر سطح) استفاده شد. شاخص qs75، بین 0.0006 تا 13 متر مکعب بر ثانیه بر کیلومتر مربع تغییر میکند. مقدار qs75، در قسمت‌های شرقی، کمتر (خشک‌تر) و در قسمت‌های غربی منطقه، مقدار خشکی جریان کمتر از سایر نقاط است. بررسی نقشه‌های توزیع مکانی این سه شاخص، نشان می‌دهد که روند تغییرات مکانی آن‌ها تقریبا مشابه است و همگی بیانگر مرطوبتر بودن مناطق غربی حوضه دریای خزر نسبت به مناطق شرقی و مرکزی هستند. در مرحله بعد، برای بررسی شاخصهای جریان کمینه، ابتدا سری جریان‌های کمینه 10 و 30 روزه تهیه شد. با مقایسه پارامترهای توزیع به کمک روش امتیازدهی، توزیع لوگ پیرسون تیپ سه، به‌عنوان بهترین توزیع در بیشتر ایستگاهها انتخاب شد. پس از انتخاب مناسب‌ترین توزیع، مقادیر شاخصهای کمینه 10 روزه و 30 روزه با دوره بازگشت‌های مختلف محاسبه شد. بررسی میانگین شاخص‌ها نشان می‌دهد که کمترین مقدار دبی کمینه 10 روزه با مقدار 0.01 متر مکعب بر ثانیه در ایستگاه وطنا (035-12) واقع در شرق حوضه و بیشترین میزان با مقدار 91.2 متر مکعب در ثانیه در ایستگاه رودبار (034-17) در منطقه غرب حوضه است. در مورد میانگین دبی کمینه 30 روزه نیز کمترین مقدار برابر 0.02 متر مکعب برثانیه و بیشترین مقدار برابر 8.52 متر مکعب بر ثانیه در همین دو ایستگاه است. بهمنظور، بررسی تغییرات زمانی شدت خشکسالی هیدرولوژیکی، سری‌های زمانی سالانه جریان کم 10 و 30 روزه در هر ایستگاه نسبت به سال وقوع آن‌ها ترسیم شدند تا روند تغییرات وضعیت خشکسالی در سالهای مختلف مشخص شود. بررسی روند زمانی شاخصهای جریان کمینه بر روی نمودارها، نشان از کاهش مقدار شاخص‌ها طی سالهای اخیر و روند منفی شاخص‌ها دارد. به عبارت دیگر، نمودارها تقریبا در همه ایستگاهها بیان از خشکسالی‌های هیدرولوژیکی (کاهش شاخصهای جریان کمینه) طی سالهای اخیر دارند. برای تعیین طول دوره‌های جریان کمینه نیز، در ایستگاههای مختلف میانگین‌های متحرک 10 و 30 روزه دبی با مقدار شاخص Q90، مقایسه شد. نتایج نشان می‌دهد که تداوم خشکسالی در قسمت‌های مرکزی حوضه دریای خزر (زیرحوضه‌های پلور، رزن، کرسنگ، تنگه لاویج، پل‌ذغال و زوات) بیشتر از بقیه مناطق است که این زیرحوضه‌ها در استان مازندران واقع هستند. کمترین تداوم خشکسالی (بین 22 تا 25 روز) نیز مربوط به زیرحوضه‌های شلمان، پل سازمان، پاشاکی، آستانه و توتکابن در قسمت شرقی حوضه دریای خزر و در استان گیلان است. قسمت‌های شرقی حوضه نیز طول دوره خشکسالی بین 28 تا 30 روز را تجربه کرده‌اند.
نتیجه‌گیری
نتایج نشان می‌دهد که در سالهای 1377 تا 1390، در بیشتر ایستگاهها شدیدترین و طولانی‌ترین خشکسالی‌ها اتفاق افتاده است. بررسی توزیع مکانی شاخصهای جریان کمینه و حجم کمبود جریان، بیانگر خشک‌تر بودن قسمت‌های شرقی حوضه نسبت به مرکزی و غرب حوضه دریای خزر است. هرچند، طول دوره خشکسالی‌های هیدرولوژیکی در خزر مرکزی بیشتر از سایر نقاط حوضه است. بررسی روند زمانی شاخص‌ها نیز بیانگر افزایش تکرار و طول مدت خشکسالی‌های هیدرولوژیکی در سالهای اخیر است. مقایسه شاخصهای مختلف نشان می‌دهد که همه شاخص‌ها نتایج مشابهی در منطقه دارند. بررسی روابط منطقه‌ای نشان داد که در منطقه همگن شرقی عامل تاثیرگذار بر شاخصهای جریان، ارتفاع است. در حالی‌که در منطقه مرکزی و غربی مساحت و تراکم زهکشی، تاثیر بیشتری دارند.
رحیم کاظمی؛ جهانگیر پر همت؛ فرود شریفی
چکیده
منحنی تداوم جریان نشان دهنده رابطه فراوانی وقوع دبی است و به‌عنوان پیشنیاز، برای طرح‌های مدیریت منابع آب مورد نیاز است. در این پژوهش، با بررسی دادههای دبی روزانه ایستگاههای آب‌سنجی، تعداد 47 ایستگاه با آمار مناسب و دوره مشترک آماری سالهای 1355-1390 در منطقه نیمه‌خشک کشور انتخاب شد. با استفاده از نقشه توپوگرافی با مقیاس ...
بیشتر
منحنی تداوم جریان نشان دهنده رابطه فراوانی وقوع دبی است و به‌عنوان پیشنیاز، برای طرح‌های مدیریت منابع آب مورد نیاز است. در این پژوهش، با بررسی دادههای دبی روزانه ایستگاههای آب‌سنجی، تعداد 47 ایستگاه با آمار مناسب و دوره مشترک آماری سالهای 1355-1390 در منطقه نیمه‌خشک کشور انتخاب شد. با استفاده از نقشه توپوگرافی با مقیاس 1:50000 و تعیین موقعیت ایستگاهها، محدوده مورد پژوهش مشخص و 11 پارامتر فیزیوگرافی موثر بر منحنی تداوم جریان شامل ارتفاع متوسط، مساحت حوضه، ضریب گراویلیوس، شیب حوضه و طول رودخانه اصلی و پارامترهای هیدرولوژیکی شامل بارش سالانه، شاخص جریان پایه، ضریب افت هیدروگراف جریان، شماره منحنی، نفوذپذیری و تعداد روزهای بارانی، برای هر حوضه استخراج شد. سپس منحنی تداوم جریان با استفاده از دادههای روزانه جریان، ترسیم و شاخصهای آن استخراج شدند. سپس تجزیه عاملی انجام و عوامل مستقل تاثیرگذار بر منحنی تداوم جریان مشخص شد. سرانجام همگنبندی بر اساس عوامل مستقل موثر انجام و روابط رگرسیونی شاخصهای منحنی در هر منطقه همگن استخراج شد. بهمنظور بررسی صحت و دقت مدلها در مناطق همگن از روشهای آزمون استقلال خطاها، بررسی توزیع نرمال خطاها و ایستگاههای شاهد استفاده شد.نتایج نشان داد که عوامل انتخاب شده برای تحلیل عاملی در منطقه اقلیمی نیمه‌خشک 75.875 درصد، واریانس دادهها را توضیح میدهند. شش پارامتر بارش، شماره منحنی، شیب، تعداد روزهای بارانی، نفوذپذیری و مساحت موثرترین پارامترها شناخته شدند. نتایج بررسی دقت مدلها با استفاده از ایستگاههای شاهد نشان داد که خطای نسبی روابط ارائه شده در منطقه همگن یک 0.17، منطقه دو 2.17، منطقه سه 1.53 و منطقه چهار 1.94 درصد میباشد. توزیع نرمال خطاها، ضریب تعیین بیشتر از 0.90 و ضریب دوربین واتسن بین 1.5 تا 2.5 و معیار کارایی نش-ساتکلیف نزدیک "یک" بیانگر قابلیت اعتماد به روابط رگرسیونی ارائه شده برای برآورد شاخصهای منحنی تداوم جریان در حوضه‌های فاقد آمار در مناطق نیمه‌خشک کشور است.
رحیم کاظمی؛ جهانگیر پرهمت
چکیده
برآورد میزان ضریب جریان، که متأثر از عوامل مورفومتری، زمین‌شناسی و هیدرواقلیمی است، همواره یکی از موضوعات مهم در هیدرولوژی بوده، اطلاع از میزان آن، نقش به سزایی در برنامه‌ریزی و مدیریت بهینه منابع آب دارد. همگنبندی حوزه‌های آبخیز مناسب‌ترین روش برای تحلیل پارامترهای هیدرولوژیکی در غیاب پوشش کامل دادههای هیدرولوژی است. در ...
بیشتر
برآورد میزان ضریب جریان، که متأثر از عوامل مورفومتری، زمین‌شناسی و هیدرواقلیمی است، همواره یکی از موضوعات مهم در هیدرولوژی بوده، اطلاع از میزان آن، نقش به سزایی در برنامه‌ریزی و مدیریت بهینه منابع آب دارد. همگنبندی حوزه‌های آبخیز مناسب‌ترین روش برای تحلیل پارامترهای هیدرولوژیکی در غیاب پوشش کامل دادههای هیدرولوژی است. در این پژوهش، ابتدا با بررسی دادههای دبی روزانه ایستگاههای آب‌سنجی و باران‌سنجی تعداد 22 ایستگاه با آمار مناسب و دوره مشترک آماری، سالهای آبی 1378-1353 انتخاب شد. همچنین، با استفاده از نقشه توپوگرافی با مقیاس 1:50000 و تعیین موقعیت ایستگاهها، محدوده مورد پژوهش مشخص و پارامترهای اولیه حوضه‌ها با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی استخراج شد. ضریب جریان با استفاده از روش جاستین و شاخص جریان پایه به روش فیلتر رقومی برگشتی تک پارامتره، محاسبه شد. واحدهای سنگ‌شناسی با استفاده از نقشه زمین‌شناسی با مقیاس 1:250000 رقومی و بر اساس نظر کارشناسی به دو طبقه عمده نفوذپذیر و نفوذناپذیر تقسیم و مساحت تحت پوشش هر واحد در هر حوضه تعیین شد. تحلیل عاملی از بین 15 پارامتر مؤثر در ضریب جریان انجام و همگنبندی حوضه‌ها با استفاده از عوامل مستقل انتخابی به روشهای مختلف سلسله‌مراتبی شامل: نزدیک‌ترین همسایه، دورترین همسایه، فاصله از میانه، فاصله از مرکز ثقل و روش وارد انجام شد. سپس روابط منطقه‌ای به روش رگرسیون خطی، در سطوح معنی‌داری کمتر از یک درصد برای گروههای همگن تمام روشها به‌دست آمد. ارزیابی صحت و کارایی مدلهای برآوردی، به روشهای آزمون استقلال خطاها، نرمال بودن توزیع خطاها و هم‌‌خطی انجام شد. سپس دقت مدلهای استخراج شده با استفاده از ایستگاههای شاهد محاسبه و با یکدیگر مقایسه شد. نتایج آزمون تحلیل عاملی نشان داد که کلیه متغیرها در قالب پنج عامل طبقه‌بندی می‌شوند که در مجموع در برگیرنده 85.452 درصد از واریانس دادهها می‌باشند. نتایج همگنبندی نشان داد که دسته‌بندی حوضه‌ها در روشهای همگنبندی نزدیک‌ترین همسایه، دورترین همسایه، فاصله از مرکز ثقل و فاصله از میانه، تماماً مشابه هم بوده و در دو گروه با اجزاء مشابه دسته‌بندی می‌شوند. ولی در روش وارد، حوضه‌ها به سه منطقه همگن تفکیک شد، نتایج بررسی دقت مدلها نشان داد که دقت مدلهای استخراج شده در گروههای همگن به روش نزدیک‌ترین همسایه به‌دلیل حداقل درصد خطای نسبی به میزان 25.4 درصد، میانگین مطلق خطا به میزان 7.85 و مجذور میانگین مربعات خطا به میزان 9.62 از سایر روشها مناسب‌تر است و به‌عنوان بهترین روش همگنبندی برای تحلیل منطقه‌ای ضریب جریان در منطقه پژوهش تشخیص داده شد.
سعید جهانبخش؛ بهروز ساری صراف؛ عبدالمحمد غفوری روزبهانی؛ سیما رحیمی بندرآبادی
چکیده
خشکسالی هیدرولوژیک از روشهای مختلف قابل بررسی میباشد. یکی از راه‌های متداول، استفاده از شاخصهای جریان حداقل است. در این مطالعه بهمنظور بررسی ماهیت، تعیین مناطق همگن، استخراج روابط منطقه‌ای و همچنین، بررسی روند جریان حداقل حوزه آبخیز کرخه، از دادههای 13 ایستگاه هیدرومتری در دوره آماری 2000-1960 استفاده شد. پس از کنترل ...
بیشتر
خشکسالی هیدرولوژیک از روشهای مختلف قابل بررسی میباشد. یکی از راه‌های متداول، استفاده از شاخصهای جریان حداقل است. در این مطالعه بهمنظور بررسی ماهیت، تعیین مناطق همگن، استخراج روابط منطقه‌ای و همچنین، بررسی روند جریان حداقل حوزه آبخیز کرخه، از دادههای 13 ایستگاه هیدرومتری در دوره آماری 2000-1960 استفاده شد. پس از کنترل کمی و کیفی و بازسازی دادهها، با استفاده از منحنیهای تداوم جریان شاخصهای Q75 ،Q90 و Q95 و با تحلیل فراوانی جریان کم 10 و 30 روزه شاخصهای Q10,5، Q10,50، Q10,100، Q30,5، Q30,50 و Q30,100 و چند شاخص دیگر استخراج شد. سپس به کمک برخی عوامل فیزیوگرافی، اقلیمی، زمین‌شناسی و پوشش گیاهی به تجزیه و تحلیل منطقه‌ای این شاخص‌ها پرداخته شد. برای این منظور از روش تحلیل خوشه‌ای مرتبه‌ای و رگرسیون گام به گام استفاده شد. در نهایت نیز سری زمانی شاخص‌ها از لحاظ وجود روند ارزیابی شد. نتایج نشان می‌دهد که از بین شاخصهای محاسبه شده Q95 و Q10,100 کمترین مقدار را دارند که با افزایش دوره بازگشت مقادیر این شاخص‌ها کاهش می‌یابد. از طرف دیگر سالهای 1999-1998، 2000-1999 و 2001-2000 در اکثر ایستگاهها شدیدترین و طولانی‌ترین خشکسالی‌ها را تجربه کرده‌اند. بررسی توزیع مکانی شاخص‌ها نیز بیانگر وضعیت بهتر قسمت‌های جنوب شرقی حوضه نسبت به مناطق شمالی و جنوبی حوضه از نظر خشکی میباشد. نتایج آنالیز خوشه‌ای منطقه را به دو واحد همگن تقسیم کرد که در هر یک از این واحدها و در کل منطقه روابط منطقه‌ای با سطح معنی‌داری 0.01 استخراج شد که بررسی این روابط نشان می‌دهد که در منطقه یک عامل ارتفاع، در منطقه دو تراکم زهکشی و در کل منطقه عامل مساحت و تراکم زهکشی بیشترین تاثیر را دارند. از طرف دیگر طبق آماره اسپیرمن و من کندال جریان حداقل در سرشاخه‌های حوضه دارای روند منفی طی دوره آماری می‌باشند.
بهرام ثقفیان؛ سامان محمدی؛ باقر قرمزچشمه
دوره 1، شماره 1 ، اردیبهشت 1388، ، صفحه 32-45
چکیده
محاسبه ویژگی‌های جریان کم در طراحی دبی سازه‌های انحراف آب، تأمین آب نیروگاه‌های برق آبی، تعیین آستانه کیفیت آب در رودخانه‌ها، برآورد بار مجاز برای دفع فاضلاب، تأمین آب شهری و صنعتی بسیار مهم است. تحلیل جریان‌های کم با تداوم‌ها و دوره بازگشت‌های مختلف و استخراج روابط منطقه‌ای حاصل به منظور برآورد جریان‌های کم در نقاط ...
بیشتر
محاسبه ویژگی‌های جریان کم در طراحی دبی سازه‌های انحراف آب، تأمین آب نیروگاه‌های برق آبی، تعیین آستانه کیفیت آب در رودخانه‌ها، برآورد بار مجاز برای دفع فاضلاب، تأمین آب شهری و صنعتی بسیار مهم است. تحلیل جریان‌های کم با تداوم‌ها و دوره بازگشت‌های مختلف و استخراج روابط منطقه‌ای حاصل به منظور برآورد جریان‌های کم در نقاط فاقد ایستگاه هیدرومتری استان گیلان،هدف اصلی این مقاله است.این تحقیق در محدوده حوضه‌های بالا‌دست استان گیلان با 35 ایستگاه هیدرومتری با آمار دبی روزانه نسبتا طولانی مدت صورت گرفت.پس از انتخاب دوره آماری مشترک و بازسازی دادهها، حداقل جریان ایستگاهها با تداوم‌های 10، 30، 60، 90 و 180 روزه برآورد گردید. با استفاده از تحلیل فراوانی و مقایسه توزیع‌های مختلف، توزیع آماری لوگ پیرسون تیپ 3 برای تداوم‌های بالای 60 روز و توزیع آماری لوگ نرمال برای تداوم‌های کمتر از 60 روز، مناسب‌ترین توزیع‌ها تشخیص داده شدند. سپس،جریان‌های کم با دوره بازگشت‌های دو، پنج، 10، 25، 50، 100 و 200 ساله محاسبه گردید.از طرف دیگر با استخراج پارامترهای مؤثر بر جریان‌های کم و با استفاده از تحلیل عاملی و همبستگی مشخصات فیزیکی حوضه با مقادیر جریان‌های کم، پنج پارامتر مساحت حوضه، متوسط بارش سالانه، شیب حوضه، ارتفاع متوسط و تراکم زهکشی به‌عنوان پارامترهای مستقل شناخته شدند. سپس به وسیله تحلیل خوشه‌ای حوضه‌های منطقه به دو گروه همگن تقسیم گردید. پساز تعیین حوضه‌های همگن با استفاده از رگرسیون گام به گام،به ترتیب مساحت حوضه، بارش متوسط سالانه و شیب حوضه به عنوان مؤثرترین پارامترها در تخمین جریان‌های کم شناسایی شدند . با درنظر گرفتن مقادیر جریان کم با تداوم و دوره بازگشت‌های مختلف، مدلهای ریاضی منطقه‌ای چند متغیره برآورد جریان‌های کم استخراج شدند.
