Assessing the Water Resources Crisis of Mehran plain by Comparing and Analyzing Meteorological and Hydrological Drought Parameters

محورهای موضوعی : Groundwater

علی عباسی نیا ¹ , جعفر مرشدی ² , منیژه ظهوریان ³ , جبرئیل قربانیان ⁴

1 -
2 -
3 -
4 -

تاریخ دریافت : 1400/01/27 تاریخ پذیرش : 1400/07/18 تاریخ انتشار : 1400/10/28

کلید واژه: SPI, بحران آب, drought, Water crisis, دشت مهران, GRI, Mehran Plain, Hydrological Drought, خشک‎سالی, خشک‎سالی هیدرولوژیکی,

چکیده مقاله :

Lack of water and lack of proper management of available water resources creates a water crisis that is exacerbated by droughts and has various environmental, social and economic dimensions. The purpose of this study is to analyze and compare meteorological drought and groundwater of Mehran plain using standardized precipitation index (SPI) and groundwater index (GRI) to assess the water resources crisis. In order to study the meteorological drought, monthly rainfall information of Mehran synoptic station was used and in order to study the drought of groundwater in Mehran plain, groundwater level changes in Mehran plain were analyzed based on water level data of 23 observation wells. Also, SPI index was used to monitor meteorological drought and GRI index was used to monitor hydrological drought in Mehran plain. The statistical period required for drought analysis was a 25-year statistical period from the water year of 75-74 to 97-96. After determining the moisture periods of the indices, monthly groundwater zoning maps were prepared. To prepare these maps, the kriging model was selected from among different models. Finally, by applying the optimal half-change model in kriging and entering groundwater data as a point layer, raster maps were prepared using Arc GIS software. The results of the SPI index show that during a period of statistics, 4 periods of severe drought occurred, the most severe of which was the 90-91 water year, with a value of SPI of -1.73. Also, the results obtained from the GRI index in the region show that an 11-year period of groundwater drought occurred, ie it started from the water year of 88-87 and continued until the water year of 98-97, the most severe of which was 90-91 with an index value of -1.11.

چکیده انگلیسی:

کمبود آب و عدم مدیریت صحیح منابع آب قابل دسترس، بحران آبی را ایجاد می‌کند که وقوع خشک‎سالی‎ها  باعث تشدید آن می‌گردد و دارای ابعاد مختلف زیست محیطی، اجتماعی و اقتصادی است. هدف از این پژوهش تحلیل و مقایسه خشک‎سالی هواشناسی و آب‎های زیرزمینی دشت مهران با استفاده از شاخص بارش استاندارد شده (SPI) و شاخص آب زیرزمینی (GRI) به منظور ارزیابی بحران منابع آب است. جهت بررسی خشک‎سالی هواشناسی از اطلاعات بارندگی ماهانه ایستگاه سینوپتیک مهران استفاده گردید؛ به منظور بررسی خشک‏سالی آب‎های زیرزمینی دشت مهران، تغییرات تراز آب زیرزمینی دشت مهران بر اساس داده­های سطح آب تعداد 23 حلقه چاه مشاهده‎ای مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. همچنین به منظور پایش خشک‎سالی هواشناسی، از شاخص SPI و پایش خشک‎سالی هیدرولوژیکی دشت مهران از شاخص GRI استفاده گردید. دوره آماری مورد نیاز جهت تحلیل خشک‎سالی یک دوره آماری 25 ساله از سال آبی 75-74 تا 97-96 انتخاب گردید. بعد از تعیین دوره‌های رطوبتی شاخص‎ها، اقدام به تهیه نقشه‎های پهنه‎بندی ماهانه آب‎های زیرزمینی گردید که جهت تهیه این نقشه‎ها از بین مدل‎های مختلف، مدل کریجینگ انتخاب گردید. در نهایت با اعمال مدل نیم تغییر نمای بهینه در کریجینگ و ورود داده‎های آب‎های زیرزمینی به صورت لایه نقطه‎ای، نقشه‎های رستری با استفاده از نرم‎افزار Arc GIS تهیه گردید. نتایج بررسی شاخص SPI نشان می‎دهد که طی دوره‎ای آمار مدنظر 4 دوره خشک‎سالی شدید اتفاق افتاده که شدیدترین آن سال آبی 91-90 بوده که مقدار شاخص SPI آن  73/1-  می‎باشد. همچنین نتایج بدست آمده از شاخص GRI در منطقه نشان می‎دهد که یک دوره‎ی خشکسالی 11 ساله آب‎های زیرزمینی اتفاق افتاده است. یعنی از سال آبی 88-87 شروع شده و تا سال آبی 98-97 ادامه داشته است که شدیدترین آن سال 91-90 با مقدار شاخص 11/1- می‎باشد.

منابع و مأخذ:

احمدی‎آخورمه، م.، نوحه‎گر، ا.، سلیمانی‎مطلق، م. و طایی‎سمیرمی، م. (1394). بررسی خشک‎سالی آب زیرزمینی با استفاده از شاخص‎های SWI و GRI در آبخوان محدوده مطالعاتی مرودشت خرامه استان فارس. نشریه مهندسی آبیاری و آب ایران، دوره 20، شماره 21، ص 118-105.

اکرامی، م.،  ملکی‎نژاد، ح. و اختصاصی، م. ر. (1390). بررسی تأثیر خشک‎سالی اقلیمی بر آبدهی برخی از قنوات دشت یزد اردکان. همایش بین‎المللی دانش سنتی مدیریت منابع آب، 2 اسفند 1390، یزد، ایران.

بختیاری‎عنایت، ب.، ملکیان، آ. و سلاجقه، ع. (1394). آنالیز هم‎بستگی پایه زمانی و تأخیر زمانی بین خشک‎سالی اقلیمی و خشک‎سالی آب‎شناختی دشت هشتگرد. نشریه تحقیقات آب و خاک ایران، دورة 46، شمارة 4، ص 616-609.

خسروی‎دهکردی، ا.، میرعباسی‎نجف‎آبادی، ر.، صمدی‎بروجنی، ح. و قاسمی‎دستگردی، ا. ر. (1398). پایش و پیش‎بینی خشک‎سالی‎های آب زیرزمینی دشت شهرکرد با استفاده از شاخص GRI و مدل زنجیره مارکف. نشریه هیدروژئولوژی، دوره 4، شماره 1، ص 125-111.

روشان، س. ح.، حبیب‎نژاد‎روشن، م. و شاهدی، ک. (1398). بررسی روند تغییرات تراز آب زیرزمینی و شاخص‎های خشک‎سالی GRI و SWI در دشت ساری. نشریه فضای جغرافیایی، دوره 19، شماره 67، ص146-131.

صیف، م.، مساعدی، ا. و محمدزاده، ح. (1390). بررسی خشک‎سالی هیدروژئولوژیکی آبخوان دشت فسا با استفاده از شاخص منبع آب زیرزمینی (GRI). پانزدهمین همایش انجمن زمین‎شناسی ایران، 23 تا 24 آذر 1390، تهران، ایران.

طالبی، ع.، ایمانی، م. و دستورانی، م. ت. (1390). بررسی اثر خشک‎سالی بر کاهش سطح آب‎های زیرزمینی و آبدهی قنوات در دشت بهاباد یزد. همایش بین المللی دانش سنتی مدیریت منابع آب، 2 اسفند 1390، یزد، ایران.

عظیمی، س.، اژدری‎مقدم، م. و هاشمی‎منفرد، س. آ. (1396). ارزیابی پراکنش مکانی و ارتباط وقوع خشک‎سالی با کاهش کیفیت آب‎های زیرزمینی بر پایه شاخص‎های GRI در محیط (GIS) مطالعه موردی: 609 دشت ایران. نشریه پژوهش‎های اقلیم شناسی، دوره 8، شماره 30، ص 89-73.

محمدی، ص.، ناصری، ف. و نظری‎پور، ح. (1397). بررسی تغییرات زمانی و اثر خشک‎سالی هواشناسی بر منابع آب زیرزمینی دشت کرمان با استفاده از شاخص‎های بارش استاندارد (SPI) و منابع آب زیرزمینی (GRI). نشریه اکوهیدرولوژی، دوره 5، شماره 1، ص 22-11.

مرتضایی‎فریزهندی، ق.، لطفی‎مغانجوقی، ج.، خلیقی‎سیگارودی، ش.، محسنی‎ساروی، م. و نظری‎سامانی، ع. ا. (1399). تحلیل و بررسی شاخص‌های خشک‎سالی هیدرولوژیکی استان کردستان. نشریه مهندسی و مدیریت آبخیز، دوره 12، شماره 2، ص 453-442.

مرتضایی‎فریزهندی، ق. و میراکبری، م. (1397). پایش خشک‎سالی هیدرولوژیکی با استفاده از شاخص‎های SDI و GRI در حوزة آبخیز رودخانة اعظم هرات استان یزد. مرتع و آبخیزداری (منابع طبیعی ایران)، دوره 71، شماره 3، ص 785-775.

مصباح‎زاده، ط. و سلیمانی‎ساردو، ف. (1397). بررسی روند زمانی خشک‎سالی هیدرولوژیک و هواشناسی در حوزه آبخیز کرخه. نشریه علمی پژوهشی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، دوره 12، شماره 40، ص 115-105.

مقصود، ف.، یزدانی، م. ر.، رحیمی، م.، ملکیان، آ. و ذوالفقاری ، ع. ا. (1395). مقایسه کارایی مدل شبکه عصبی مصنوعی، سری زمانی و مدل ترکیبی ANN-ARIMA در مدل‎سازی و پیش‎بینی شاخص منبع آب زیرزمینی (GRI) (مطالعه موردی: جنوب استان قزوین). مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، دوره 10، شماره 33، ص 57-47.

میراکبری، م.، مرتضایی‎فریزهندی، ق. و محسنی‎‏ساروی، م. (1397). بررسی تأثیر خشک‎سالی هواشناسی بر منابع آب سطحی و زیرزمینی توسط شاخص‎های  SDI، SPEI، SPI و GRI. نشریه علمی- پژوهشی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، دوره 12، شماره 42، ص 81-70.

نجفی‎توبورآباد، س. و جلیلی، ل. (1390). بررسی روند خشک‎سالی دشت اردبیل براساس شاخص منبع آب زیرزمینی (GRI) با استفاده از GIS. اولین کنگره ملی علوم و فناوری‎های نوین کشاورزی، 19 شهریور 1390، زنجان، ایران.

Abhishek, A., Channaveerappa, P. and Dodamani, B.M. (2016). Comparison of two hydrological drought indices. Perspectives in Science, 8, pp: 626-628.

Ekrami, M., Ekhtesasi, M. R. and Malekinezhad, H. (2013). The Effects and Consequences of Climatic Drought on Time Delay and the Change in Water Discharge of springs and Qanats (Yazd-Ardakan Plain). Iranian-Water Resources Research, 9 (2), pp: 19-26.

Jahanshahi, A., Shahedi, K. (2018). Evaluation of meteorological, hydrological and groundwater resources indicators for drought monitoring and forecasting in a semi-arid climate. Desert, 23 (1), pp: 29-43.

Mendicino, G., Senatore, A. and Versace, P. (2008). A groundwater resource index (GRI) for drought monitoring and forecasting in a Mediterranean climate. Journal of Hydrology, 357 (3-4), pp: 282-302.

Panda. D. K., Mishra, A., Jena. S.K., James, B.K. and Kumar, A. (2007). The influence of drought and anthropogenic effects on groundwater levels in Orissa, India. Journal of Hydrology, 343 (3), pp: 140– 153.

Peters, E., Torfs, P.J.J.F., Van Lanen, H.A.J. and Bier, G. (2003). Propagation of drought through groundwater, a new approach using linear reservoir theory. Hydrological Processes, 17 (15), pp: 3023-3040.

Silva, V.P.R. (2003). On climate variability in north-east Brazi. Journal of Arid Environment, 54 (2), pp: 256-367.

Van Lanen, H.A.J. and Peters, E. (2000). Definition, effects and assessment of groundwater droughts. Drought and Drought Mitigation in Europe, 14, pp: 49-61.

Wanders, N., Van Lanen, H.A.J. and van Loon, A.F. (2010). Indicators for drought characterization on a global scale. Wageningen, Netherlands, Water and Global Change, 24, pp: 80-93.

Yasamani, S., Mohammadzadeh, H. and Mosaedi, A. (2012). Effect of drought on groundwater levels in Torbatjam plain using indices SPI and GRI. 6^th Congress of Geological Society of Iran. Shiraz University, Iran.