نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مهدی وفاخواه ¹
• مصطفی ذبیحی سیلابی ²
• صدیقه مدرسی طباطبایی ²
• حسین سروی صدرآباد ²
• آرزو شفیعی بافتی ²
• نگین قادری دهکردی ²
• محمدرضا ریاحی ²
• سیدسعید غیاثی ²

¹ استاد، گروه آبخیزداری، دانشکده منابع‌طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

² دانشجوی دکتری آبخیزداری، دانشکده منابع‌طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

چکیده

مقدمه
بررسی وضعیت اقلیمی در حوزه‌­های آبخیز، نقش تعیین‌کننده‌ای در برنامه‌ریزی‌های مدیریت منابع آب دارد. این در حالی است که تغییرات دما و بارش اثر زیادی بر روی دبی رودخانه­‌ها، فرسایش خاک، نوسان سطح سفره‌های آب زیرزمینی و وقوع سیلاب­‌ها به‌جا می­‌گذارند. انجام پژوهش‌­های مرتبط با تغییر اقلیم، به‌منظور آمادگی هرچه بیشتر برای مقابله با هزینه‌های خسارت‌بار ناشی از این تغییر بسیار ضروری است. بررسی مطالعات انجام گرفته در کشور نشان می‌دهد، مقیاس مطالعه در اکثر موارد در سطح محلی است و بررسی روند دبی متوسط سالانه و بزرگی آن به‌ویژه در سطح کشور مطالعه نشده است. بنابراین، پژوهش حاضر با هدف تعیین روند دبی متوسط سالانه و بزرگی آن در سطح کشور انجام شد.

مواد و روش‌­ها
در این پژوهش، روند دبی­ متوسط سالانه در سطح کشور با لحاظ اثر سدها، با استفاده از روش­ من‌کندال و شیب‌سن انجام شده است. ابتدا، آمار تمامی ایستگاه‌های هیدرومتری موجود در زیرحوضه‌های شش حوزه آبخیز بزرگ کشور از شرکت مدیریت منابع آب کشور دریافت شد. در نهایت، 139 ایستگاه هیدرومتری با طول دوره آماری 17 تا 65 سال انتخاب شد. آمار این ایستگاه‌ها با اطلاعات موجود در ایستگاه‌های مجاور مقایسه و مقادیر مشکوک نیز کنترل شد. همگن‌ بودن داده­‌ها نیز با استفاده از آزمون توالی و بازسازی سال‌های فاقد آمار با استفاده از رگرسیون خطی از طریق استفاده از ایستگاهی با بالاترین ضریب همبستگی برای هر ایستگاه با آمار ناقص، انجام شد. در گام بعدی، بررسی روند دبی متوسط سالانه و بزرگی آن از آزمون‌های غیر پارامتریک من‌کندال و تخمین‌گر شیب‌سن در محیط نرم‌افزار XLSTAT انجام شد. پس از تعیین روند ایستگاه‌های مطالعاتی، نقشه­ توزیعی روند دبی جریان در سطح کشور مشتمل بر شش حوزه آبخیز بزرگ کشور در محیط نرم‌افزار ArcGIS10.2 تهیه شد.

نتایج و بحث
نتایج این پژوهش نشان داد، 14 ایستگاه تحت تأثیر سد بوده‌اند که با ‌این‌ وجود، در ایستگاه‌های بدون دخالت سد، تعداد 84 ایستگاه دارای روند کاهشی (60 درصد)، شش ایستگاه روند افزایشی (پنج درصد) و 35 ایستگاه (25 درصد) دیگر نیز در سطح اطمینان 95 درصد فاقد روند بودند. بررسی روند سری زمانی میانگین دبی سالانه در هر یک از شش حوزه آبخیز بزرگ کشور نیز نشان داد، 80 درصد از ایستگاه‌­های مطالعاتی در حوزه آبخیز خلیج فارس و دریای عمان دارای روند کاهشی بوده است، در حالی‌که به‌ترتیب 20، 10 و نه درصد از کل ایستگاه‌های مطالعاتی حوز­ه­‌های آبخیز دریای خزر، فلات مرکزی و خلیج ‌فارس و دریای عمان و نیز تمام ایستگاه­‌های حوزه آبخیز مرزی شرق (هامون) فاقد روند بوده‌‌اند. در این ‌بین، کل ایستگاه‌­های مطالعاتی در حوزه آبخیز دریاچه ارومیه و سرخس و 68 درصد از ایستگاه‌­های مطالعاتی در حوزه آبخیز دریای خزر از روند کاهشی برخوردار بوده‌اند.

نتیجه‌گیری
نتایج به‌دست ‌آمده از این پژوهش، نشان‌دهنده وجود روند کاهشی و معنی­دار در غالب ایستگاه‌های مطالعاتی (84 ایستگاه) بود. از همین ‌رو، روند کاهشی ایستگاه‌های هیدرومتری در سطح کشور را می‌توان به کاهش بارش، افزایش دما و ظهور خشکسالی‌های طاقت‌فرسایی ناشی از تغییرات اقلیمی و همچنین دخالت‌های انسانی از جمله افزایش بی‌رویه احداث سدها و نیز تغییر کاربری غیراصولی ارتباط داد. با ‌این‌حال، یکی از محدودیت‌های پژوهش حاضر، عدم لحاظ تغییرات اقلیمی و تغییرات کاربری اراضی و تعیین سهم هرکدام از عوامل مذکور در روند کاهشی و افزایشی ایستگاه‌های مذکور است. نتایج پژوهش حاضر می‌تواند برای برنامه‌ریزان و سیاست‌مداران عرصه آب به جهت مدیریت منابع آب بسیار مفید و حائز اهمیت باشد.

کلیدواژه‌ها

• آزمون غیرپارامتریک
• تخمین‌گر شیب‌سن
• دبی جریان
• رواناب
• من‌کندال

عنوان مقاله [English]

Detection of annual mean discharge trend over Iran

نویسندگان [English]

• Mehdi Vafakhah ¹
• Mostafa Zabihi Silabi ²
• Sedigheh Modarresi Tabatabaei ²
• Hossein Sarvi Sadrabad ²
• Arezoo Shafiei Bafti ²
• Negin Ghaderi Dehkordi ²
• Mohammadreza Riahi ²
• Seid Saeid Ghiasi ²

¹ Professor, Department of Watershed Management, Faculty of Natural Resources and Marine Sciences, Tarbiat Modares University, Noor, Iran

² Ph.D. Student, Department of Watershed Management, Faculty of Natural Resources and Marine Sciences, Tarbiat Modares University, Noor, Iran

چکیده [English]

Extended abstract
Introduction
Investigating the climatic condition over watersheds has a decisive role in water resource management planning. Meanwhile, changes in temperature and precipitation have a great effect on the discharge of rivers, soil erosion, and fluctuations in the level of ground water, and the occurrence of floods. It is very necessary to carry out research related to climate change in order to prepare as much as possible to deal with the harmful costs caused by this change. The review of the studies conducted in Iran also shows that the scale of the study is in most cases at the local level and the study of the mean annual discharge trend and its magnitude has not been studied especially over Iran country. Therefore, the current research was planned with the aim of determining the mean annual discharge trend and magnitude over Iran.
 
Materials and methods
In the present study, the trend of mean annual discharge in Iran was determined by considering the effect of dams using Mann-Kendall and Sen’s slope methods. First, the statistics of all the hydrometric stations located in the Iran six major drainage watersheds were obtained from Iran Water Resources Management Company. Finally, 139 hydrometric stations with a statistical period of 17 to 65 years were selected in this study. The statistics of these stations were compared with the data available in nearby stations and suspicious values were also controlled. The homogeneity of the data and reconstructing the missing data was carried out using the run test and linear regression through the station with the highest correlation coefficient for each station with incomplete station, respectively. In the next step, non-parametric Mann-Kendall and Sen’s slope estimator tests were carried out within XLSTAT software in order to evaluate the trend and its magnitude analyses. After determining the trend of the study hydrometric stations, the spatial distribution map of the mean annual discharge trend in Iran six major drainage watersheds were prepared within Arc/GIS 10.2 software.
 
Results and discussion
The results showed that 14 hydrometric stations were affected by the dam. However, in the hydrometric stations without dam, 84, six and 35 hydrometric stations have a decreasing trend (60%), an increasing trend (5%), and no trend at the 95% confidence level, respectively. Examining the trend of the time series of mean annual discharge in each of Iran six major drainage watersheds also showed that 80% of the study stations in the Persian Gulf and Oman Sea watershed have a decreasing trend, while no trend were detected in 20%, 10% and 9% of the total study stations in the Caspian Sea, the Central Plateau, and the Persian Gulf and Oman Sea watersheds, respectively as well as all the stations of the eastern watershed (Hammon). In the meantime, all study hydrometric stations in Urmia Lake and Sarakhs watersheds and 68% of the study hydrometric stations in the Caspian Sea watershed have a decreasing trend.
 
Conclusion
The results obtained from this research showed that the decreasing trend was detected in most of the hydrometric stations (84 hydrometric stations). Therefore, the decreasing trend of hydrometric stations in Iran can be related to the decrease in rainfall, increase in temperature and the emergence of excruciating droughts caused by climate changes and also human interference, including the excessive increase in the construction of dams and the change of unprincipled land use. However, one of the limitations of the current research is not taking into account climate changes and land use changes and determining the contribution of each of the mentioned factors in the decreasing and increasing trend of the mentioned stations. The results of the present research can be very useful and important for water planners and politicians in order to manage water resources.

کلیدواژه‌ها [English]

• Flow discharge
• Mann-Kendall
• Nonparametric test
• Runoff
• Sen’s slope estimator