تحلیل تغییرات زمانی خشکسالی بر منابع آب زیرزمینی دشت قروه-دهگلان با استفاده از شاخص‌های خشکسالی آب زیرزمینی و بارش استاندارد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار پژوهشی، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی سمنان، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، سمنان، ایران.

2 استادیار پژوهشی، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران.

3 استادیار پژوهشی، بخش تحقیقات بیابان، مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران.

10.22034/hydro.2025.64659.1323

چکیده

لایه­های آب‌دار زیرزمینی به‌طور عمده با بارش یا از طریق تعامل با آب­های سطحی تغذیه می­شوند، تأثیر تغییر اقلیم بر بارش و آب سطحی در نهایت بر سیستم آب زیرزمینی اثر خواهد گذاشت. هدف از این پژوهش استفاده از شاخص‌های خشکسالی آب زیرزمینی و بارش استاندارد بررسی اثر تغییرات خشکسالی برروی منابع آب زیرزمینی دشت قروه-دهگلان می‌باشد. برای این منظور با استفاده از اطلاعات آب زیرزمینی (چاه‌های پیزمتری) منطقه مورد مطالعه، شاخص خشکسالی آب زیرزمینی محاسبه و تحلیل شد. همچنین با استفاده از پایگاه داده CHIRPS شاخص بارش استاندارد نیز برای مقیاس‌های زمانی مختلف محاسبه گردید. سپس ارتباط بین شاخص خشکسالی آب زیرزمینی و شاخص بارش استاندارد و بارش سالانه بررسی شد. نتایج نشان داد که شاخص خشکسالی آب زیرزمینی منطقه موردمطالعه در طول دوره آماری، روندی نزولی به سمت خشکسالی دارد به‌طوری که از سال 1390 شاخص خشکسالی منفی شده و تا پایان دوره آماری مقادیر منفی شاخص ادامه دارد. طبقه­بندی خشکسالی با بارش استاندارد نشان داد که این منطقه در طبقه خشکسالی نزدیک به نرمال قرار دارد. نتایج همبستگی بین دو شاخص با استفاده از رگرسیون خطی که بین شاخص‌ها همبستگی معنی‌داری (P-Value= 0.053 و R2= 0.003) وجود ندارد، اگرچه از یکدیگر تاثیر می­پذیرند و پایین بودن میزان همبستگی بین شاخص‌ها می‌تواند بیان‌گر این موضوع مهم باشد که وضعیت خشکسالی آب‌های زیرزمینی در دشت قروه-دهگلان تنها متاثر از خشکسالی هواشناسی در منطقه نمی‌باشد و عوامل مهم‌تری نیز بر سطح آب‌های زیرزمینی دشت متاثر هستند که باید اثرات آن بر سطح آب زیرزمینی دشت بررسی شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Analysis of changes in time of drought on Groundwater resources of Garveh-Dehgolan plain using GRI and SPI

نویسندگان [English]

  • Ebrahim Yousefi Mobarhan 1
  • kazem saber chenari 2
  • Samira Zandifar 3
1 Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Semnan, Iran.
2 Assistant Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.
3 Assistant Professor, Desert Research Department, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.
چکیده [English]

Groundwater aquifers are mainly recharged by precipitation or through interaction with surface waters, and the impact of climate change on precipitation and surface water will ultimately affect the groundwater system. The aim of this study is to use groundwater drought indices and standard precipitation to investigate the effect of drought changes on groundwater resources in the Qorveh-Dehgolan plain. For this purpose, the groundwater drought index was calculated and analyzed using groundwater information (piezometric wells) of the study area. The standard precipitation index was also calculated for different time scales using the CHIRPS database. Then, the relationship between the groundwater drought index and the standard precipitation index and annual precipitation was examined. The results showed that the groundwater drought index of the study area has a downward trend towards drought during the statistical period, such that the drought index has become negative since 2011 and the negative values ​​of the index continue until the end of the statistical period. Drought classification with standard precipitation showed that this region is in the near-normal drought category. The results of the correlation between the two indices using linear regression showed that there is no significant correlation between the indices (P-Value = 0.053 and R2 = 0.003), although they are affected by each other, and the low level of correlation between the indices can indicate the important issue that the groundwater drought situation in the Qorveh-Dehgolan plain is not only affected by meteorological drought in the region, and more important factors also affect the groundwater level of the plain, the effects of which on the groundwater level of the plain should be investigated.

کلیدواژه‌ها [English]

  • CHIRPS
  • Ground water level
  • GRI
  • SPI
احمدی آخورمه، م.، نوحه‌گر، الف.، سلیمانی­مطلق، م.، طایی سمیرمی، م.، 1394. بررسی خشکسالی آب‌زیرزمینی با استفاده از شاخص‌های SWI و  GRIدر آبخوان محدوده مطالعاتی مرودشت خرامه استان فارس.  نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران 6(1): 105-118.
احمدی، ف.،  رنجبر، ح.، 1391. بررسی افت سطح آب زیرزمینی دشت دهگلان با استفاده ازGIS . سی و یکمین همایش علوم زمین، 11 آذر 1391، تهران.
ایزدی، ع.، داوری، ک.، علیزاده، الف.، قهرمان، ب.، 1387. کاربرد مـدل داده­هـای ترکیبـی در پـیش بینـی سـطح آب زیرزمینی. مجله آبیاری و زهکشی ایران، 2(2): 133-144.
ایمانی، م.، طالبی اسفندارانی، ع.، 1390. بررسی اثار خشکسالی برتغییرات سطح سفره آب زیرزمینی دشت بهاباد یزد با استفاده از شاخص‌های GRI,SPI. چهارمین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران، 13 اردیبهشت 1390. دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران.
بختیاری، ب.، مهدوی، ن.، سیاری، ن.، 1400. تحلیل حساسیت و بررسی تغییرات شاخص خشکی (AI) در چند نمونه اقلیمی ایران. مجله تحقیقات منابع آب ایران، 17(1): 1-15.
بختیاری، ب.، ملکیان، الف.، سلاجقه.، 1394. آنالیز همبستگی پایۀ زمانی و تأخیر زمانی بین خشکسالی اقلیمی و خشکسالی آب‌شناختی دشت هشتگرد. مجله تحقیقات آب و خاک ایران، 46(4): 609-616.
بهروزی خورگو، س.، قاسمی، س. 1399. تعیین نوع اقلیم جزیره ابوموسی با استفاده از روش دومارتن. پنجمین همایش بین المللی و یازدهمین همایش ملی گردشگری جغرافیا ومحیط زیست پایدار. 23 اسفند 1399. همدان.
جهانشاهی، الف.، مقدم نیا، ع.،  نهتانی، م.، 1401. ارزیابی اثر خشکسالی بر منابع آب زیرزمینی با استفاده از شاخص SPI )مطالعۀ موردی: دشت شهر بابک، استان کرمان). مهندسی اکوسیستم بیابان، 5 (10): 85-98.
خسروی ده کردی، الف.، میرعباسی نجف آبادی، ر.، صمدی بروجنی، ح.، قاسمی دستگردی، الف.ر.، 1398. پایش و      پیش­بینی خشکسالی­های آب زیرزمینی دشت شهرکرد با استفاده از شاخص GRI و مدل زنجیره مارکف. نشریه هیدروژئولوژی، 4(1): 125-111.
چمن‌پیرا، غ.، زهتابیان، غ.، احمدی، ح.، ملکیان، الف.، 1394. بررسی تاثیر خشکسالی بر منابع آب زیرزمینی به‌منظور مدیریت بهینه بهره‌برداری، مطالعه موردی: دشت الشتر. مهندسی و مدیریت آبخیز. 6(1): 10-20.
رحمتی، الف.، نظری سامانی، ع.الف.، مهدوی.، 1396. ارزیابی کارایی روش تحلیل سلسله مراتبی در پیش‌بینی پتانسیل آب زیرزمینی (مطالعۀ موردی: دشت قروه-دهگلان). نشریه علمی - پژوهشی مرتع و آبخیزداری، 70(4)، 869-879.
زارعی، الف.، نکوئی اصفهانی، الف.، نوروزی الف.، کاکاپور، و زارعی، س.، 1398. شناسایی مناطق تغذیه و تخلیه آبخوان دشت قروه با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS). فصلنامه زمین شناسی محیط زیست، 13(48)، 39-51.
زندی فر، س.، فیجانی، الف.، نعیمی، م.، خسروشاهی، م. 1398. تغییرات زمانی و مکانی شاخص خشکسالی آب زیرزمینی، مطالعه موردی: حوزه آبریز زهره- جراحی. مجله هیدروژئولوژی. 2(4): 108-130.
صیف، م.، 1391. ارزیابی تاثیر خشکسالی بر منابع آب زیرزمینی آبخوان دشت فسا در استان فارس. پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.
عباسی‌نیا، ع، مرشدی، ج.، ظهوریان، م.، قربانیان، ج.، 1400. تحلیل و مقایسه شاخص‌های SPI و GRI در ارزیابی خشک‌سالی هواشناسی و آب‌های زیرزمینی، مطالعه موردی: دشت مهران استان ایلام. جغرافیای طبیعی، 14(51)، 95-114.‎
عباسی، ف.، فرزادمهر، ج.، چپی، ک.، بشیری، م.، آذرخشی، م.، 1395. تغییرات زمانی و مکانی پارامترهای کیفی آب زیرزمینی دشت قروه و دهگلان و ارتباط آن با خشکسالی. هیدروژئولوژی، 1(2)، 11-23.‎
غلامی، س.، فرج زاده، م.، قویدل، ی.، 1402. ﺑﺮرﺳﯽ ﺗﻄﺒﯿﻘﯽ ﻋﻤﻠﮑﺮد ﭘﺎﯾﮕﺎهﻫﺎی داده CHIRPS و ERA5-Land در آﺷﮑﺎرﺳﺎزی خشکسالیﻫﺎی اﯾﺮان. ﻓﺼﻞﻧﺎﻣﻪ ﺟﻐﺮاﻓﯿﺎی ﻃﺒﯿﻌﯽ. 15(61):1-22.
فرد مرادی‌نیا، س.، باقری، ا.، جانی، ر.، فلسفیان، ا.، 1403. تحلیل و بررسی شاخص‌های خشکسالی هیدرولوژیکی (مطالعه موردی :روستای ماهنشان از توابع استان زنجان. مجله علوم ومهندسی آبخیزداری ایران، 18(65):84-74.
فروتن، الف.، گلپایگانی، ف.، 1399. بررسی رابطه تغییرات آب زیرزمینی و شاخص خشکسالی (مطالعه موردی: حوضه آبخیز شریف آباد در استان قم). فصلنامه علوم و تکنولوژی محیط زیست، 22(5)، 255-265.‎
مزیدی، الف.، عنایت پور، م.، حسینی، س.، 1400. تعیین اقلیم استان کرمان با استفاده از روشهای منحنی آمبروترمیک، ضریب خشکی دومارتن، اقلیم نمای آمبرژه. جغرافیا و روابط انسانی، 4(2): 35-43.
محمدی، ص.، ناصری، ف.، نظری‌پور، حمید.، 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). اکوهیدرولوژی، 5(1)، 22-11.‎
میراکبری، م.، مرتضایی فریزهندی، ق.، محسنی ساروی، م.، 1397. بررسی تاثیر خشکسالی هواشناسی بر منابع آب سطحی و زیرزمینی توسط شاخص­های SDI، SPEI، SPI و GRI. نشریه علمی-پژوهشی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، سال 12(42) : 81-70.
میریعقوب‌زاده، م ح.،خسروی، س ا,.، ذبیحی، م.، 1398. مروری بر شاخص‌های خشکسالی و بررسی عملکرد آن‏‌ها. آب و توسعه پایدار. 6(1)، 112-103.
نوری، ز.، ملکیان، ا.، 1402. پهنه‌بندی شدت خشکسالی‌های هیدروژئولوژیک در مناطق خشک و ارتباط آن با  خشکسالی­های هواشناسی (مطالعه موردی: دشت گرمسار). نشریه علمی - پژوهشی مرتع و آبخیزداری، 76(2): 106-114.
یاسمنی، س.، محمدزاده، ح.، مساعدی، الف.، 1391. بررسی اثر خشکسالی بر تغییرات سطح آب زیرزمینی دشت تربت جام – فریمان با بکارگیری شاخص‌های GRI و SPI. شانزدهمین همایش انجمن زمین شناسی ایران. 14 شهریور 1391. شیراز. ایران.
یوسفی مبرهن، الف.، زندی­فر، س.، 1402. پهنه­بندی تغییرات افت سطح آب زیرزمینی و پایش زمانی خشک‌سالی در دشت قروه-دهگلان. سامانه­های سطوح آبگیر باران (علمی - پژوهشی)، 11(1)، 35-17.
یوسفی مبرهن، الف.، زندی­فر، س.، 1402. بررسی و پایش زمانی شاخص GRI بر نوسانات سطح آب زیرزمینی (مطالعه    موردی: دشت زنجان). حفاظت منابع آب و خاک (علمی - پژوهشی)، 12(4)، 87-99.
Bhuiyan, C., Singh, R.P., Kogan, F.N., 2006. Monitoring drought dynamics in the Aravalli region (India) using different indices based on ground and remote sensing data. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 8(4), 289-302.
Das, P., Zhang, Z., Ren, H., 2022. Evaluating The Accuracy of Two Satellite-Based Quantitative Precipitation Estimation Products and Their Application for Meteorological Drought Monitoring Over the Lake Victoria Basin, East Africa. Geospatial Information Science, 25(3), 500-518.
De Martonne, E., 1926. A new climatological function: The Aridity Index. Gauthier-Villars, Paris, France, 485.
Deniz, A., Toros, H., Incecik, S., 2011. Spatial variations of climate indices in Turkey. International Journal of climatology, 31(3), 394-403.
Funk, C., Peterson, P., Landsfeld, M., et Al., 2015. The Climate Hazards Infrared Precipitation with Stations—A New Environmental Record for Monitoring Extremes. Sci Data 2, 150066.
Gao, F., Zhang, Y., Ren, X., et Al., 2018. Evaluation Of Chirps and Its Application for Drought Monitoring Over the Haihe River Basin, China. Natural Hazards, 92(1), 155-172.
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), 29-43.
Javadinejad, S., Dara, R., Jafary, F., 2020. Evaluation of hydro-meteorological drought indices for characterizing historical and future droughts and their impact on groundwater. Resources Environment and Information Engineering, 2(1), 71-83.
Khan, S., Gabriel, H.F., Rana, T., 2008. Standard precipitation index to track drought and assess impact of rainfall on watertables in irrigation areas. Irrigation and Drainage Systems, 22, 159-177.
McKee, T.B., Doesken, N.J., Kleist, J., 1993. The relationship of drought frequency and duration to time scales. In Proceedings of the 8th Conference on Applied Climatology (Vol. 17, No. 22, pp. 179-183).
Mendicino, G., Senatore, A., Versace, P., 2008. A Groundwater Resource Index (GRI) for drought monitoring and forecasting in a Mediterranean climate. Journal of Hydrology, 357(3-4), 282-302.
Mianabadi, A., Salari, K., Pourmohamad, Y., 2022. Drought Monitoring Using the Long-Term Chirps Precipitation Over Southeastern Iran. Applied Water Science, 12(1), 183.
Sarlak, N., Mahmood Agha, O.M., 2018. Spatial and temporal variations of aridity indices in Iraq. Theoretical and Applied Climatology, 133, 89-99.
Shahid, S., Hazarika, M. K., 2010. Groundwater drought in the northwestern districts of Bangladesh. Water resources management, 24, 1989-2006.
Van Lanen, H.A., Peters, E., 2000. Definition, effects and assessment of groundwater droughts. In Drought and drought mitigation in Europe (pp. 49-61). Dordrecht: Springer Netherlands.
Villholth, K.G., Tøttrup, C., Stendel, M., Maherry, A.,2013. Integrated mapping of groundwater drought risk in the Southern African Development Community (SADC) region. Hydrogeology Journal, 21(4), 863-885.
Yousefi Mobarhan, E., Karimi Sangchini, E., 2021. Continuous Rainfall-Runoff Modeling Using HMS-SMA with Emphasis on the Different Calibration Scale. Journal of Chinese Soil and Water Conservation, 52 (2): 112-119.
Yousefi Mobarhan, E., Khaleghi, A., Zandifar, S. 2024. Examining the evolving patterns of recent droughts and climate categorization's impact on groundwater reserves through the utilization of GRI and SPI indices in the southern plain of the Sefidroud Basin, Iran, PREPRINT (Version 1) available at Research Square.