| تعداد نشریات | 286 |
| تعداد نشریات سازمان | 84 |
| تعداد شماره‌ها | 3,034 |
| تعداد مقالات | 33,945 |
| تعداد مشاهده مقاله | 45,367,105 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 66,770,446 |
بررسی رابطه بین تغییرات دبی ناشی از خشکسالی و کیفیت منابع آب سطحی حوضه رودخانه تیره | ||
| مهندسی و مدیریت آبخیز | ||
| دوره 16، شماره 1، فروردین 1403، صفحه 64-81 اصل مقاله (1.38 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijwmse.2023.361325.2009 | ||
| نویسندگان | ||
| طاهر فرهادی نژاد* 1؛ ایرج ویس کرمی2؛ مهران زند3 | ||
| 1استادیار، بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان لرستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، خرم آباد، ایران | ||
| 2مربی پژوهشی، بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان لرستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، خرم آباد، ایران | ||
| 3دانشیار پژوهشی، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| مقدمه خشکسالی، می‌تواند اثرات منفی جدی بر کیفیت آب مورد نیاز برای کشاورزی آبی داشته باشد. سازندهای زمینشناسی منطقه باعث افزایش غلظت عناصر جزیی و کمیاب سمی در آب‌ها میشود و از طرف دیگر، فعالیت‌های انسان منجر به آلودگی آب در مناطق مجاور میشود. در این پژوهش، به بررسی اثر خشکسالی بر کیفیت آب‌های سطحی، اثر عوامل مختلف از جمله سازندهای زمینشناسی و کاهش یا افزایش بارندگی و دمای هوا بر کیفیت منابع آب، چگونگی تغییرات کیفی آب، تعیین محدودیت‌‌های مصرف آب در بخش شرب و کشاورزی پرداخته شود. مواد و روش‌ها حوضه رودخانه تیره، با مساحت 3243.6 کیلومتر مربع به‌عنوان یکی از زیرحوضه‌های رودخانه دز و زیرمجموعه‌ای از حوضه کارون محسوب میشود. برای بررسی تاثیر خشکسالی بر کیفیت منابع آب سطحی، ابتدا شاخص‌های بارندگی استاندارد (SPI)، شاخص استاندارد جریان‌های رودخانه‌ای (SSI) و شاخص دهک‌ها (DI) محاسبه شد و سپس روابط آن‌ها با عناصر و ترکیبات هدایت الکتریکی (EC)، کل جامدات محلول (TDS)، pH و آنیون‌های کلر (Cl-)، سولفات (SO42-) ، بی‌کربنات (HCO3-)، کاتیون‌های سدیم (Na)، کلسیم (Ca) و منیزیم (Mg) مورد بررسی قرار گرفت. برای ترسیم الگوی خشکسالی‌ها سه ایستگاه هیدرومتری تنگ محمد حاجی (بالادست)، رحیمآباد سیلاخور (میانه) و ایستگاه تیره-درود (خروجی) مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نتایج و بحث نتایج نشان داد که شدیدترین خشکسالی‌های هیدرولوژیک با تداوم دو ساله و کمینه SSI به مقدار 1.23- در ایستگاه تنگ محمد حاجی در سال‌های آبی 87 و 88 و ایستگاه تیره–درود با تداوم چهار ساله (1.19-) و ایستگاه رحیمآباد سیلاخور با تداوم سه ساله (1.16-) برای سال‌های آبی 91، 92، 93 و 94 رخ داده است. بررسی داده‌های دبی و بارش زیرحوضه‌های تیره نشان داد که بین دبی و بارش (SPI و SSI) ایستگاه‌های تنگ محمدحاجی و رحیمآباد دارای همبستگی متوسط مثبت در سطح معنی‌داری 0.05 بوده (0.526 =R2). بررسی روابط دبی سالانه و پارامترهای کیفیت آب نشان داد که برای بیشتر پارامترها مثل TDS، هدایت الکتریکی، کلر و مجموع آنیون‌ها و کاتیون‌ها همبستگی منفی بوده، به‌طوری‌که بیشینه تمرکز غلظت پارامترهای کیفیت در خشکسالی‌ها رخ داده است. در ایستگاه تنگ محمدحاجی بیشترین درصد تغییرات مربوط به سدیم و کلر به‌ترتیب با 62.55 و 39.70 درصد در سال‌های خشک نسبت به میانگین بلندمدت است. نتایج این پژوهش نشان داد که در ایستگاه‌های مورد بررسی در حوضه رودخانه تیره، درصد تغییرات مربوط به کلسیم، منیزیم و سدیم و آنیون‌های کربنات و کلر در سال‌های خشک نسبت به میانگین بلندمدت افزایش پیدا کرده است. همه ایستگاه‌های حوضه تیره دوره خشکسالی هیدرولوژیک نسبتا خشک (0.84- تا 1.28-) را گذرانده، هیچ‌کدام متحمل خشکسالی هیدرولوژیک شدید نشده‌اند. نتیجهگیری بررسی داده‌های دبی و بارش زیرحوضه‌های تیره نشان می‌دهد که بین دبی و بارش (SPI و SSI) ایستگاه تنگ محمد حاجی که یک زیرحوضه بالادستی تیره است، دارای همبستگی متوسط مثبت در سطح معنی‌داری 0.05 بوده، در ایستگاه رحیمآباد که در میانه حوضه تیره قرار دارد، نیز از نظر پیرسون در سطح معنی‌داری 0.05 دارای همبستگی است. در ایستگاه خروجی حوضه تیره بین متغیرهای دبی و بارش همبستگی معنی‌دار مشاهده نمی‌شود که می‌تواند ناشی از بارش برف و ماندگاری برف در ارتفاعات از سال آبی قبل، احداث سد مروک در بالادست حوضه و همچنین آب‌گیری تالاب بیشه‌دالان سیلاخور در خشکسالی‌ها و برداشت فراوان آب از رودخانه تیره برای کشاورزی باشد. حوضه بالادست ایستگاه تنگ محمدحاجی کاملا آهکی بوده که باعث تغییر در پارامترهای کلسیم، TDS، EC و غیره شده است. در ایستگاه رحیمآباد سیلاخور و خروجی تیره نیمی از مساحت حوضه اختصاص به سنگ‌های نفوذی مثل گرانیت و گرانودیوریت که باعث افزایش پتاسیم و کلسیم میشود. در ایستگاه‌های مورد بررسی در حوضه رودخانه تیره درصد تغییرات مربوط به کلسیم، منیزیم و سدیم و آنیون‌های کربنات و کلر در سال‌های خشک نسبت به میانگین بلندمدت افزایش پیدا کرده است. به‌طور کلی، می‌توان نتیجهگیری کرد که خشکسالی می‌تواند اثرات منفی بر پارامترهای کیفی آب در حوضه رودخانه تیره داشته باشد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| آزمون همبستگی؛ حوضه رودخانه کارون؛ DI؛ SPI و SSI | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Investigating the relationship between river flow changes caused by drought and the quality of surface water resources in the Tirah River Basin | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Taher farhadinejad1؛ iraj vayskarami2؛ Mehran Zand3 | ||
| 1Assistant Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Department, Lorestan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Khorramabad, Iran | ||
| 2Instructor, Soil Conservation and Watershed Management Research Department, Lorestan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Khorramabad, Iran | ||
| 3Associate Professor, soil Conservation and Watershed Management Research Institude, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction Drought can have serious negative effects on the quality of water needed for irrigated agriculture. The geological formations of the region increase the concentration of minor and rare toxic elements in the waters, and on the other hand, human activities lead to water pollution in the nearby areas. In this research, the effect of drought on the quality of surface water, the effect of various factors such as geological formations and the decrease or increase of rainfall and air temperature on the quality of water resources, how the quality of water changes, determining the limits of water consumption in the drinking sector and agriculture should be paid. Materials and methods The Tirah River Basin with an area of 3243.6 square kilometers is considered as one of the sub-basins of the Dez River and a subset of the Karun Basin. The Standardized Precipitation Index (SPI), Standard StreamFlow Index (SSI) and Decimal Index (DI) were used to calculate standard drought indices. Elements and compounds of electrical conductivity (Ec), Total dissolved solids (TDS), pH and Anions of chlorine (Cl-), Sulfate (SO42-), Bicarbonate (HCO3-), Sodium (Na), Calcium (Ca) and Magnesium cations (Mg) were investigated. To draw the pattern of droughts, 3 hydrometric stations of Teng Mohammad Haji (upstream), Rahimabad Silakhor (middle) and Tir-Droud (outlet) stations were tested. Results and discussion The most severe hydrological droughts with a duration of 2 years and a minimum SSI value of -1.23 in the Teng Mohammad Haji Station in the water years of 2009 and 2010 and the Tir-Droud Station with a duration of 4 years (-1.19) and the Rahimabad Silakhor Station with a duration of 3 years (-1.16) occurred for the water years 2012, 2013, 2014 and 2015. The analysis of discharge and precipitation data of Teir sub-basins showed that between the discharge and precipitation (SPI and SSI) of Tang Mohammadhaji and Rahimabad Stations, there was an average positive correlation at a significant level of 0.05 (R2=0.526). Examining the relationship between annual discharge and water quality parameters showed that there was a negative correlation for most parameters such as TDS, EC, chlorine, the total of anions and cations, so that the maximum concentration of quality parameters occurred in droughts. In Tang Mohammadhaji Station, the highest percentage of changes was related to sodium and chlorine, respectively, with 62.55 and 39.70% in dry years compared to the long-term average. The results of this research showed that the percentage of changes in calcium, magnesium, sodium, carbonate and chloride increased in dry years compared to the long-term average in the studied stations in the Tirah River Basin. All the stations in the Tirah Basin have passed the period of relatively dry hydrological drought (-0.84 to -1.28) and none of them have suffered severe hydrological drought. Conclusion The analysis of discharge and precipitation data of dark sub-basins shows that between discharge and precipitation (SPI and SSI) of Tang Mohammad Haji Station, which is an upstream sub-basin of dark, there is an average positive correlation at a significant level of 0.05 and in Rahim Abad Station, which is in the middle of the basin It is located in Tire, and according to Pearson, it has a correlation at a significant level of 0.05 at the exit station of Tire basin, no significant correlation is observed between discharge and precipitation variables, which can be caused by snowfall and the persistence of snow in the heights from the previous water year, the construction of Meruk Dam. In the upper part of the basin, as well as the water intake of Bishehdalan Silakhor Wetland in droughts and abundant water harvesting from the Tirah River for agriculture. The upstream basin of Tang Mohammadhaji Station is completely calcareous, which has caused changes in parameters of calcium, TDS, EC, etc. In Rahimabad Silakhor Station and Tire outlet, half of the area of the basin is dedicated to intrusive rocks such as granite and granodiorite, which increases potassium and calcium. In the studied stations in Tirah River Basin, the percentage of changes related to calcium, magnesium and sodium, and carbonate and chlorine anions have increased in dry years compared to the long-term average. In general, it can be concluded that drought can have negative effects on water quality parameters in Tirah River Basin. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Correlation test, DI, Karun river basin, SPI, SSI | ||
| مراجع | ||
|
Abasi, F., Farzadmehr, J., Chapi, K., Bashiri, M., Azarakhshi, M. 2017. Spatial and temporal variations of Groundwater quality parameters in Qorveh-Dehgolan Plain and its relationship with drought. Hydrogeol. 1(2), 11-23 (in Persian). Alizadeh, A. 2004. Principles of applied hydrology. Ferdowsi University of Mashhad Press (in Persian). Azish, S., Asareh, A., Khodadadi Dehkordi, D. 2019. Effect of drought on the water quality and quantity of Dez River. Iran-Water Resour. Res. 15(2), 306-318 (in Persian). Barker, L.J. 2016. From meteorological to hydrological drought using standardised indicators. Hydrol. Earth Syst. Sci. 20(6), 2483-2505. Edwards, D.C., McKee, T.B. 1997. Characteristics of 20th century droughts in the United States at multiple time scales. Climatol. Rep. 2-97. Eion, M., Cameron, M. 1996. Hydrogeochemistry of the Fraser River, British Columbia: seasonal variation in major and minor components. J. Hydrol. 182(1-4), 209-225. Fernández, A.C., Fernández, A.M., Domínguez, C.T., Santos, B.L. 2006. Hydrochemistry of northwest Spain ponds and its relationships to groundwater. J. Ecol. Iberian Inland Waters 25(1-4), 433-452. Gudmundsson, L., Stagge, J.H. 2016. SCI: standardized Climate Indices such as SPI, SRI, or SPEI. R package version 1.0.2. Heshmatpour, A., Jandaghi, N., Ghareh Mahmoodlu, M., Pasand, S. 2020. Drought effects on surface water quality in Golestan Province for Irrigation Purposes, case study: Gorganroud River. Physi. Geo. Quart. 13(48), 75-88. Hoseini, P., Ildroumi, A., Hoseini, A. 2013. Evaluation of water quality of Karun River using NSFWQI index in the range of Zergan to Kut-Amir (during 5 years). Quart. Periodi. Human Environ. 25,1-11 (in Persian). Johnston, S.G., Maher, D.T. 2022. Drought, megafires and flood - climate extreme impacts on catchment-scale river water quality on Australia's east coast. Water Res. 218, 118510. Jorquera, O.C., 2013. Geochemical baselines based on stream waters: applications to environmental studies, Central Chile as a case study. London, UK: Imperial College London. Lee, H.J., Bell, M.L., Koutrakis, P. 2023. Drought and ozone air quality in California: Identifying susceptible regions in the preparedness of future drought. Environ. Res. 216(1), 114461. Lloyd‐Hughes, B., Saunders, M.A. 2002. A drought climatology for Europe. Int. J. Climatol. 22, 1571-1592. Mahmoudi, P., Tawousi, T., Shahouzei, A. 2015. Drought and its effects on groundwater resources quality in Sistan and Baluchestan Province. J. Water Res. Agri. 29(1), 21-35 (in Persian). Mckee, T.B., Doesken, N.J., Kleist, J. 1993. The relationship of drought frequency and duration to time scales. In Proceedings of 8th Conference on Applied Climatology. Anaheim, CA, 179-183. Mishra, A.K., Singh, V.P., Desai, V.R. 2009. Drought characterization: a probabilistic approach. Stoch. Environ. Res. Risk Assess. 23, 41-55 Mohammadi, E. 2015. Investigation of the climatic and hydrologic drought on water quality in the Dorudzan Dam Watershed. Msc thesis, Facully of Natural Resoursces and Desert Studies, Yazd University (in Persian). Morshed Ahmad, M., Yaseen, M., Saqib, S.E. 2022. Climate change impacts of drought on the livelihood of dryland smallholders: Implications of adaptation challenges. Int. J. Disaster Risk Reduc. 80, 103210. Mosaedi, A., Ghabaei Sough, M. 2011. Modification of Standardized Precipitation Index (SPI) Based on relevant probability distribution function. Water Soil 25(5) (in Persian). Mosley, L.M. 2015. Drought impacts on the water quality of freshwater systems; review and integration. Earth Sci. Rev. 140, 203-214. Nalbantis, I., Tsakiris, G. 2009. Assessment of hydrological drought revisited. Water Resour. Manage. 23, 881-897. Núñez, J., Hallack-Alegría, M., Cadena, M. 2016. Resolving regional frequency analysis of precipitation at large and complex scales using a bottom-up approach: The Latin America and the Caribbean Drought Atlas. J. Hydrol. 538, 515-538. Peña-Guerrero, M.D., Nauditt, A., Muñoz-Robles, R.C.L., Meza, F. 2020. Drought impacts on water quality and potential implications for agricultural production in the Maipo River Basin, Central Chile. Hydrol. Sci. J. 65(6), 1005-1021. Prathumratana, L., Sthiannopkao, S., Kim, K.W. 2008. The relationship of climatic and hydrological parameters to surface water quality in the lower Mekong River. Environ. Int. 34(6), 860-866. Rahimi, L., Dehghani, A.A., Ghorbani, K. 2016. Comparison of total flow, base flow and waterquality characteristics trend in Arazkuseh Hydrometric Station. J. Watershed Manage. Res. 7(13), 83-91 (in Persian). Shokouhi-Far, M., Izadpanah, Z. 2013. Evaluation of relation between TDS, EC, HCO3 and Cl with Karun River water in warm and cold seasons using regression analysis. In Proceedings 1st National Conference on Water Resources and Agricultural Challenges, (CHWRA01_068-2013), Islamic Azad University, Khorasgan Branch, Iran (in Persian). Svensson, C., Hannaford, J., Prosdocimi, I. 2017. Statistical distributions for monthly aggregations of precipitation and streamflow in drought indicator applications. Water Resour. Res. 52(2), 999-1018. Van Loon, A.F. 2015. Hydrological drought explained. Wiley Interdisciplinary Reviews: Water 2(4), 359-392. Vlček, O., Huth, R. 2009. Is daily precipitation Gamma-distributed? Adverse effects of an incorrect use of the Kolmogorov-Smirnov test. Atmo. Res. 93, 759-766. WHO. 2008. Guidelines for Drinking-water quality. Fourth edition, 564 pages. Wu, H., Svoboda, M.D., Hayes, M.J., Wilhite, D.A., Wen, F. 2007. Appropriate application of the standardized precipitation index in arid locations and dry seasons. Int. J. Climatol. 27, 65-79. Zahedi-Kalaki, A. 2004. Impacts evaluation of drought on quality and quantity of Behshahr Town water resources. MSc Thesis, School of Earth Sciences, Shahid Beheshti University (in Persian). | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 421 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 309 |
||