Spatiotemporal variations of groundwater drought indices, Case study: Zohreh- Jarrahi watershed

Document Type : Research paper

Authors

1 Assistant Prof. (Desert Research Division, Research Institute of Forests and Rangeland, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran)

2 Assistant Professor of Hydrogeology School of Geology, College of Science, University of Tehran Tehran, Iran

3 Associate Prof. (Desert Research Division, Research Institute of Forests and Rangeland, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran)

Abstract

Considering the importance of groundwater resources in the country, the study of hydrogeological droughts and effective factors on groundwater drawdown is essential to provide management solutions of these vital resources. Therefore, the purpose of this study is to analyze the trend of groundwater variations and assessment of groundwater drought in the Zohreh- Jarrahi watershed using SDI and GRI drought indices in a ten-year statistical period (2006-2016). The results show that in most study areas, there is a correlation between GRI and SDI indices. However, in some cases, the effect of hydrological drought on groundwater was shown with the delay of 6 months to one year. In general, the GRI drought index is more prominent during the ten-year statistical period in the center and around the west of the Zohreh- Jarrahi watershed and in particular the Imamzadeh Jafar study area. Moreover, in the final years of statistical period, the study areas in the southeastern part of the region have also been affected by droughts which are also correlated with SDI values. In the year 2015- 2016, the groundwater of the Leishter study area, according to the GRI index, has a severe drought with a value of 1.60, and according to this indicator, the average drought in the same year with a value of 1.42 in the Fahlian study area occurred. Although, in most cases, the occurrence of climate drought and consequently hydrological droughts caused a groundwater drawdown in the watershed area, but the results of the comparison between the two types of drought indicate that other factors such as excessive groundwater withdrawal are also effective.

Keywords

References

اسکندری، ح.، زهتابیان، غ.، خسروی، ح.، آذره، ع.، 1394. بررسی و تحلیل ارتباط زمانی و مکانی بین خشک‌سالی هواشناسی و هیدرولوژیکی در استان تهران. فصلنامه علمی - پژوهشی اطلاعات جغرافیایی. دوره 24، شماره 96، ص 120-113.
پیری، ح.، و انصاری، ح.، 1392. بررسیخشک‌سالیدشتسیستانوتأثیرآنبرتالاببین‌المللیهامون. فصلنامه علمی پژوهشی تالاب - دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز. شماره 15، ص 74-63.
جهانبخش، س.، و کریمی، ف.، 1388. ارتباط بین خشک‌سالی و منابع آب زیرزمینی، گزارش نهایی از پروژه تحقیقاتی دانشگاه تبریز.
خسروی دهکری، ا.، میرعباسی نجف آبادی، ر.، صمدی بروجنی، ح.، قاسمی دستگردی، ا.ر، 1398. پایش و پیش‌بینی خشک‌سالی‌های آب زیرزمینی دشت شهرکرد با استفاده از شاخص GRI و مدل زنجیره مارکف. مجله هیدروژئولوژی. دوره 4، شماره 1، ص 125-111.
خلیلی، ع و بذر افشان، ج.، 1383. تحلیل روند تغییرات بارندگی سالانه، فصلی و ماهانه پنج ایستگاه قدیمی ایران در یکصدوشانزده سال گذشته. بیابان . شماره1. جلد نهم. ص 35-23.
زارع ابیانه، ح.، و محبوبی، ع.، 1383 . بررسی وضعیت خشک‌سالی و روند آن در منطقه همدان براساس شاخص‌های آماری خشک‌سالی. مجله پژوهش و سازندگی، شماره 69 ، ص 49-35.
زارعی، ح.، کلانتری، ن.، ندری، ا.، محمدی بهزاد، ح. ر. 1396. اثر نوسانات اقلیمی بر وضعیت کمی و کیفی چشمه‌ی کارستی بی‌بی‌تلخون، شهرستان اندیکا خوزستان. مجله هیدروژئولوژی. دوره 2، شماره 2، ص 16-1.
زینالی، ب.، اصغری سراسکانرود، ص.، صفریان زنگیر، و.، ۱۳۹۶. پایش خشک‌سالی و ارزیابی امکان پیش‌بینی آن در حوضه دریاچه ارومیه با استفاده از شاخص SEPI و مدل ANFIS. تحلیل فضایی مخاطرات محیطی. دوره 4، شماره 1، ص 96-73.
سیف، ع. صلحی، س. عرفان، م. 1392. تعیین منطقه مناسب برای تغذیه مصنوعی سفره‌های آب زیرزمینی با استفاده از روش  TOPSISدر محیط GIS مطالعه موردی: حوضه آبی رفسنجان،فصلنامه علمی-پژوهشی نگرش‌های نو در جغرافیای انسانی، سال پنجم، شماره 2.
سیمانی، ن.، 1390. بررسی و تحلیل وقوع پدیده‌های خشک‌سالی و ترسالی با استفاده از چند نمایه مبتنی بر بارش مطالعه موردی؛ استان کرمان. دومین همایش ملی مقابله با بیابان‌زایی و توسعه پایدار تالاب‌های کویری ایران، دانشگاه . آزاد اسلامی اراک، ص 130.
کریمی، و.، کامکار حقیقی، ع. ا.، سپاسخواه، ع و خلیلی، د.، 1380. بررسی خشک‌سالی در استان فارس، مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، جلد پنجم، شماره 4، ص 105-16.
مطالعات هیدرولوژی حوزه آبریز زهره- جراحی، مطالعات جامع گردوغبار خوزستان، 1398. موسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور.
Chen, Z., Grasby, S. and Osadetz, K.G., 2004. Relation between climate variability and groundwater level in the upper carbonate aquifer, south Manitoba, Canada. Journal of Hydrology. 290. 62-43.
Easterling, D. R., Karl, T. R., Mason, E. H., Hughes, P. Y. and. Bowman, D. P., 1996. United States Historical Climatology Network (U.S. HCN) monthly temperature and precipitation data. ORNL/CDIAC-87, NDP-019/R3, Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN, 280 pp.
Fernandez, B., and. Salas, J. D,. 1999a. Return period and risk of hydrologic events. I: Mathematical formulation. ASCE J. Hydrol. Eng., 4, 297-307
Herbst, P.H., D.B., Bredencamp and H.M.G. Baker. 1966. A technique for the evaluation of drought from rainfall data. Journal of Hydrology Science, 4(4):264-272.
Hong, W., M.J. Hayes, A. Welss and Q. Hu. 2001. An evaluation the standardized precipitation index, the china-z index and the statistical z-score. International Journal of Climatology, 21:745-758.
Keneth, H. F. 2003. Climate Variation Drought and Desertification, W. M. Annual Report. Jevenva.
Khan, S. Gabriel, H. F. & Rana, T. 2008. Standard precipitation index to track drought and assess impact of rainfall on water tables in irrigation areas. Irrigation Drainage System. 22: 159-177.
Liu, L., Hong, Y., Bednarczyk, C. N., Yong, B., Shafer, M. A. and Riley, R., 2012. Hydro climatological drought analyses and projections using meteorological and hydrological drought indices: a case study in Blue River Basin Oklahoma. Water Resources Management, 26(10): 2761-2779.
Mair, A. Fares, A. 2010. Influence of groundwater pumping and rainfall spatio-temporal variation of stream flow. Journal of Hydrology. 393:287-308.
Mendicino, G., A. Senatore and P. Versace, 2008. A Groundwater Resource Index (GRI)for drought monitoring and forecasting in a Mediterranean climate. Hydrology Journal, 357: 282-302.
Mohamadi, S., Salajegheh, A., Mahdavi, M. and Bagheri, R., 2012. An ivestigation on spatial and temporal variations of groundwater level in Kerman plain using suitable geostatistical method (During a 10-year period). Iranian journal of Range and Desert Reseach, 19 (1): 61-70.
Mohan, S. and N.C. Rangacharia. 1991. A modified method for drought identification. Journal of Hydrology Science., 36(1):11-21.
Nalbantis, I. 2008. Evaluation of a hydrological drought index. Eur Water, 23(24), 67-77.
Nalbantis, I., and Tsakiris, G. 2009. Assessment of hydrological drought revisited. Water Resources Management, 23(5), 881-897.
Nayak, P., Satyaji, R., and Sudheer, K.P. 2006. Groundwater level forecasting in a shallow aquifer using artificial neural network approach. Water Resources Management, 2: 1. 77-99.
Quiring, S .M 2009. Monitoring Drought: An Evaluation of Meteorological Drought Indices. Texas A&M University. Geography Compass 3/1, 64–88, 10.1111/j.1749-8198.2008.00207.x
Quiring, S .M 2009. Monitoring Drought: An Evaluation of Meteorological Drought Indices. Texas A&M University. Geography Compass 3/1 (2009): 64–88, 10.1111/j.1749-8198.2008.00207.x
Richard, R. H., 2002. A review of twentieth century drought Indices used in the United States. American Meteorological Society, 1149-1165p.
Van Loon, A.F., 2013. On the propagation of drought, Wageningen University.
Wilhite, D. A., and Hoffman, R. O., 1980, Drought in the Great Plains: A Bibliography. Nebraska Agricultural Experiment Station Misc. Publ. 39, University of Nebraska, Lincoln, NE, 75 pp.
Wilhite, D.A.; M.H. Glantz. 1985. Understanding the Drought Phenomenon: The Role of Definitions. Water International. 10(3):111–120.
Zhang L., Jiaoa. W, Zhanga. H, Huanga. C. Tonga. Q. 2017. Studying drought phenomena in the Continental United States in 2011 and 2012 using various drought indices. Remote Sensing of Environment. Volume 190, Pages 96–106.
Hydrogeology
Volume 4, Issue 2
Publisher
March 2020
Pages 108-130

Files

Share

How to cite

Statistics