تجزیه و تحلیل زمانی و مکانی جریان حداقل در حوزه آبخیز کرخه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، دانشکده جغرافیا و برنامه‌ریزی، دانشگاه تبریز

2 دانشیار، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری

3 دانشجوی دکتری، دانشکده جغرافیا و برنامه‌ریزی، دانشگاه تبریز و در حال حاضر مربی، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

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 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.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The spatio-temporal analysis of low flow in Karkheh drainage basin

نویسندگان [English]

  • Saeed Jahanbakhsh 1
  • Behrouz Sari Sarraf 1
  • Abdolmohammad Ghafouri Roozbahani 2
  • Sima Rahimi Bandarabadi 3
1 Professor, Faculty of Geography and Planning, University of Tabriz, Iran
2 Associate Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Iran
3 PhD Student, Faculty of Geography and Planning, University of Tabriz, Iran and Scientific Board, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Iran
چکیده [English]

Hydrologic drought can be studied in different ways. One of the common methods is the use of low flow indexes. In this study for the purpose of determine of the identity of aspects of low flow, the homogenous zones, the extraction of regional regression models, and finally, the study of low flow trends of Karkheh river basin, applied the data of 13 hydrometric stations during the statistical period of 1960-2000. After qualitative and quantitative controlling and the retrieval of missing data used flow duration curves for indexes such as Q75, Q90 and Q95. Also frequency analysis of 10-day, and 20-day low flows was carried out for indexes such as Q10,5, Q10,50, Q10,100, Q30,5, Q30,50, Q30,100 and some more indexes. Afterwards, some other factors like physiographic, climatic, geologic and vegetation cover were applied as influential parameters in the regional analysis. These factors were used in cluster analysis and stepwise regression estimations. Final step was the trend analysis of times series of the indexes. Results indicate that among the indexes being calculated, Q10,100 and  Q95 had the minimum quantities, whose amounts reduced as the return periods increased. On the hand, the time spans of 1998-1999, 1999-2000, 2000-2001 have undergone severe and long droughts in most of the stations. The review of the spatial distribution of indexes show better conditions of the south-eastern parts of the study area compared to the northern and southern sections in terms of dryness. Results of cluster analysis divided the area into two distinct homogenous units (in 0.01 significant level). In the area No. 1, the elevation factor, in the area No. 2, the drainage density, and in general, the factors such as the mean of area and drainage density have the highest effects. The Spearman statistic, and Mann-Kendall findings also indicate that the low flow in upper basin have negative trend during the statistical period.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydrologic drought
  • Karkheh Basin
  • Low flow index
  • Regional analysis
  • trend
  1. Durrans, S.R. and S. Tomic. 2001. Comparison of parametric tail estimators for low-flow frequency analysis. Journal of the American Water Resources Association, 37(5): 1203- 1214.
  2. Fleig, A. 2004. Hydrological drought–a comparative study using daily discharge series from around the world. Der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg i. Br.
  3. Hisdal, H., B. Clausen, A. Gustard, E. Peters and L.M. Tallaksen. 2004. Developments in Water Science, 48. Amsterdam, Elsevier Science B.V., in press.
  4. Lahha, G. and G. Bloschl. 2007. A national low flow estimation procedure for Austria. International Journal of Hydrology Science, 52(4): 625- 644.
    1. Nosrati, K., S. Eslamian and A. Shahbazi. 2004. Investigation of effect of climate change on hydrological drought. Journal of Agriculture, 6(1): 49-56 (in Persian).
    2. Pyrce, R. 2004. Hydrological low flow indices and their uses. Report of Watershed Science Center, 33 Pages.
    3. Rifai, H.S., S.M. Brock, K.B. Ensor and P.B. Bedient. 2000. Determination of low flow characteristics for Texas streams. Journal of Water Resources Planning and Management, 126(5): 310-319.
    4. Rivera-Ramirez, H.D., G.S. Warner and F.N. Scatena. 2002. Prediction of master recession curves and base flow recessions in the Luquillo mountains of Puerto Rico. Journal of the American Water Resources  Association, 38: 693-704.
    5. Sarhadi, A., S. Soltani and R. Modarres.  2007. Regional low flow frequency distribution in Jiroft area by L-moments. Iranian Water Research Journal, 2(3): 45-54 (in Persian).

10. Samiee, M., M. Mahdavi and B.Saghafian. 2006.Regional analysis of hydrological drought in Tehran watersheds. Iranian Journal of Natural Resources, 59(1): 27-40 (in Persian).

11. Smakhtin, V.U., D.A. Watkins and D.A. Hughes. 1995. Preliminary analysis of low-flow characteristics of South African rivers. Water SA,21:201-210.

12. Smakhtin, V.U. 2001. Low flow hydrology: a review. Journal of Hydrology Science, 240: 147-186.

13. Smakhtin, V.Y. 1998. Generation of natural flow sequences in regulated rivers. Regulated Rivers: Research and Management, 15: 311–323.

14. Smakhtin, V.Y. and M. Toulouse. 1998. Relationships between low flow characteristics of South African streams. Water SA, 24(2): 107–112.

15. Tharme, R.E. 2003. A global perspective on environmental flow assessment: emerging trends in the development and application of environmental flow methodologies for rivers. River Research and Application, 19(5-6): 397-441.

Yilmaz, K.K., H.V. Gupta and T. Wagener. 2008. A process-based diagnostic approach to model evaluation: application to the NWS distributed hydrologic model. Water Resources Research, 44: 94-114