SUPERVISOR
Reza Modarres,Saeed Soltani Kopaei
رضا مدرس (استاد مشاور) سعید سلطانی کوپائی (استاد راهنما)
STUDENT
Ebrahim Solimanpour
عباس سلیمان پور
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392
TITLE
Comparative Investigation of Meteorological and Hydrological Drought in Gamasyab Basin
The effect of droughts on groundwater and surface water resources and reduced water quality and quantity are available. In advanced stages of drought, water resources are facing a severe shortage. In order to study drought in Gamasyab basin meteorological drought of SPI indices and the SDI, SWSI and SWI Indices are used to assess hydrological drought. The SPI index was calculated by using rainfall data from 16 synoptic stations and rain gauge, for each of the stations on time scales 3،6،12 and 24 months. To calculate the streamflow drought index (SDI), and surface water supply index (SWSI), monthly streamflow data from Hydrometer stations, and the data from piezometric wells for standard water level index (SWI) are used. In this study, for the selection of stations, data period and their regional distribution were considered. As the stations have different available period of data and have a relatively high diversity in space, and since climate studies in the catchment needs to have uniformed period, 21-year period time series from 1992 to 2012 were selected. Cross-correlation in different lag times between each hydrological drought and meteorological drought index is then calculated. In general, it is observed that on a 3-month and 6-month time scales most stations show intermittent drought and wet years. The number and frequency of drought and wet periods is reducing from 3-month to 24-month time scales while the continuing drought and wet years in the opposite has increased. In most stations drought begins in 1995 where severe and important drought in most of these stations happens in the years of 1995-1999 and 2009-2012. All three hydrologic drought indices show a drought period in 2009 and 2012 and this indicates that the area in recent years has experienced a water deficit. That is, the interval fluctuations and changes in precipitation effect on groundwater levels show the biggest changes, and with regard to the zoning maps and lag time between SPI and SWI, varies spatially from East to West and from North to South where the effect occurs with lag of 15 to 25 months. Lag time between the SPI index and SDI in the range of 5 to 11 months and 12 to 14 months has occurred in the output of the basin. The time interval between SPI index and SWSI occurs in average of 12-month. In this basin, the time interval of the rainfall impact on hydrological indices appears to increase, based on lag time from Streamflow drought index (SDI) to surface water supply index (SWSI) and Standard water level index, respectively. The reasons for the lag time in mountainous areas can be physical and geological features, rainfall reduction and drought occurrence in recent years, the increasing agriculture and industry, land use and management in the upstream. With different type of management and exploitation of the current resources and comparing with the reduction of these resources by drought, the natural and unnatural factors affecting the reduction of water resources can be determined so that a better linear programming and integrated watershed management can be identified and basin and intrabasin-scale decision can be applied. Keyword : Hydrological drought, SPI, SDI, SWI, SWSI, Basin Gamasyab, Zoning Lag Time, Cross-correlation
خشکسالیها بر منابع آب سطحی و زیرزمینی اثر کرده و باعث کاهش کمیت و کیفیت آب موجود میگردند و در مراحل پیشرفتهی خشکسالی، منابع آبی با کمبود شدیدی مواجه میشوند. بهمنظور مطالعه خشکسالی حوزه گاماسیاب در این تحقیق از شاخص SPI برای ارزیابی خشکسالی هواشناسی و شاخص های SDI، SWSI و SWI برای ارزیابی خشکسالیهای هیدرولوژیکی استفادهشده است. شاخص SPI با بهکارگیری دادههای بارش 16 ایستگاه سینوپتیک و بارانسنجی، برای هرکدام از ایستگاه ها در مقیاسهای زمانی 12،6،3 و 24 ماه محاسبه گردید. برای محاسبه شاخص خشکسالی جریان رود خانه (SDI) و شاخص ذخیره آبهای سطحی (SWSI) از داده های دبی ماهانه ایستگاه هیدرومتری و حجم جریان و از داده های چاهک های پیزومتری برای شاخص سطح آب استاندارد (SWI) استفادهشده است. در این بررسی برای انتخاب ایستگاهها، طول دوره آماری و پراکندگی منطقهای آنها در نظر گرفته شد. چونکه ایستگاه های انتخابی ازنقطهنظر طول دوره فعالیت آماری دارای تنوع به نسبت زیادی بودند و نیز ازآنجاییکه بررسیهای اقلیمی در سطح حوضه آبخیز نیاز به یکنواختی و هماهنگی دوره آماری داشت، ازاینرو انتخاب دوره آماری 21 ساله از 1992 تا 2012 موردقبول واقع گردید؛ و با استفاده از روش همبستگی متقاطع زمان تاخیر بین هریک از شاخص های خشکسالی هیدرولوژیک با شاخص خشکسالی هواشناسی محاسبه شده است. بهطورکلی چنین است که در مقیاس 3 ماهه و 6 ماهه اکثر ایستگاه ها بهطور متناوب خشکسالی و ترسالی رخداده است و تعداد دوره و تناوب خشکسالی و ترسالی از مقیاس 3 ماهه به 24 ماهه کاهشیافته است ولی تداوم خشکسالی و ترسالیها برعکس افزایش پیداکرده است. اکثر ایستگاه ها شروع خشکسالی را سال 1995 نشان میدهند و خشکسالی شدید و مهم در بیشتر این ایستگاه ها در سال های 1999-1995 و 2012-2009 رخداده است. بهطوریکه هر سه شاخص خشکسالی هیدرولوژیکی در انتهای دوره در سال های 2009 تا 2012 خشکسالی را نشان میدهند و این بیانگر این است که حوضه در طی سال های اخیر دچار یک تنش آبی شده است؛ یعنی فاصله زمانی نوسانات تغییرات بارش بر سطح آب زیرزمینی بیشترین تغییرات خود را با توجه به نقشه های پهنهبندی زمان تاخیر شاخص SPI و SWI به لحاظ مکانی شرق به غرب و از شمال به جنوب با تأخیر 15 تا 25 ماهه رخ می دهد. زمان تاخیر بین شاخص SPI و SDI در مرکز حوضه 5 تا 11 ماه و در خروجی حوضه 12 تا 14 ماه اتفاق افتاده است و فاصله زمانی بین شاخص SPI و SWSI با متوسط 12 ماهه رخ داده است. در این حوضه تأثیر وضعیت بارش بر روی شاخص های هیدرولوژیکی بازمان تأخیر فاصله وقوع بین این شاخص ها، به ترتیب به شاخص جریان سطحی، شاخص ذخیره رودخانه شاخص سطح آب زیرزمینی بیشتر میشود. دلایل افزایش زمان تأخیر در مناطق کوهستانی میتواند فیزیکی، زمینشناسی و رخداد خشکسالیها علاوه بر کاهش بارندگی در سال های اخیر، نوع مصارف کشاورزی و صنعتی، کاربری اراضی و نوع مدیریت آن در بالادست باشد؛ که با بررسی نوع مدیریت و بهره برداری جاری بر این منابع و مقایسه با میزان کاهش این منابع در اثر خشکسالی، می توان عوامل طبیعی و غیرطبیعی مؤثر در کاهش منابع آبی را تعیین و سهم هریک جهت برنامهریزی خطی مدیریت جامع بهتر حوزه آبخیز مشخص و در تصمیمم گیری های مدیریت حوضهای و بین حوضه ای اعمال کرد. کلمات کلیدی : خشکسالی هیدرولوژیک، SPI، SDI، SWI، SWSI، حوضه گاماسیاب، پهنهبندی زمان تأخیر، همبستگی متقاطع