طبقه‎بندی و تعیین تغییرات رژیم جریان آب رودخانه‎ای با استفاده از شاخص‏های هیدرولوژیکی IHA مطالعۀ موردی: (رودخانۀ خرمارود - استان گلستان)

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشیار گروه آبخیزداری و مدیریت مناطق بیابانی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 استاد گروه آبخیزداری و مدیریت مناطق بیابانی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

4 دانشیار گروه تنوع زیستی و مدیریت اکوسیستم‏ها، پژوهشکدۀ علوم محیطی، دانشگاه شهید بهشتی تهران

چکیده

در تحقیق حاضر با استفاده از شاخص‏های تغییرات هیدرولوژیکی IHA، تغییرات رژیم هیدرولوژیکی در دو دورۀ آماری «رژیم جریان طبیعی» و «رژیم جریان تغییریافته» در ایستگاه هیدرومتری نوده خاندوزه واقع در خروجی حوضۀ آبخیز تیل‏آباد (استان گلستان) بررسی شد. براساس روش IHA، در مجموع 67 پارامتر آماری توسط نرم‎افزار IHA7 محاسبه شد؛ این پارامترها به دو گروه شاخص‎های تغییرات هیدرولوژیکی IHA در محدودۀ هدف RVA و مؤلفۀ جریان محیط زیستی EFCs تقسیم شدند. به منظور تفکیک و تعیین میزان اختلاف معنا‏دار بین مقادیر میانگین دوره با رژیم جریان طبیعی نسبت به دورۀ رژیم جریان تغییریافته از آزمون رقم معنا‏داری استفاده شد. برای طبقه‏بندی رژیم جریان نیز روش طبقه‏بندی توسعه‌یافته توسط کوئسلاتی و همکارانش به کار برده شد. نتایج تحقیق حاضر نشان می‎دهد الگوی رژیم جریان آب سالانه طی دورۀ آماری 1346 تا 1395 از طبقۀ «رواناب دائمی PR» به «دائمی با سیلاب‏های ناگهانی PF» تغییر کرده است. فعالیت‏های انسانی در حوضۀ آبخیز تیل‎آباد سبب کاهش مقادیر جریان‎های کم، دبی حداقل و میانگین ماهانه، مدت زمان تداوم جریان، تعداد پالس‎های جریان‏های زیاد، مدت زمان تداوم سیلاب‎های کوچک و بزرگ، میانگین حداقل جریان‎های یک، هفت و 90 روزه و همچنین میانگین حداکثر جریان‎های هفت و 90 روزه در هر سال آبی شده و به عکس سبب افزایش مقدار و فراوانی دبی اوج سیلاب‎های کوچک و بزرگ، تعداد روزهای جریان با دبی صفر، فراوانی جریان‎های خیلی کم و میانگین حداکثر جریان یک‌روزه در هر سال آبی شده است. همچنین، تغییر مدت تداوم و زمان وقوع رخدادهای جریان‏های زیاد و خیلی کم سالانه را در پی داشته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Classification and identification of changes in river flow regime using the Indicators of Hydrologic Alteration (IHA) Case study: (The Khormarud River- Tilabad Watershed- Golestan Province)

نویسندگان [English]

  • gholamreza khosravi 1
  • Amir Sadodin 2
  • Majid Ownegh 3
  • Abdolreza Bahremand 2
  • Hossein Mostafavi 4
1 Ph.D. Student of Watershed Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Iran
3 Professor, Department of Desert Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Iran
4 Associate Professor, Department of Biodiversity and Ecosystem Management, Environmental Sciences Research Institute, Shahid Beheshti University, Iran
چکیده [English]

In this research, using the Indicators of Hydrologic Alteration (IHA), the hydrologic regime alteration in two periods "natural flow regime" and "altered flow regime" at the hydrometric station of Nodeh Khandus, located at the outlet of the Tilabad Watershed in Golestan Province was investigated. On the basis of IHA method, a total of 67 statistical parameters are calculated using IHA7 software. These parameters are subdivided into 2 main groups, the IHA parameters and the Environmental Flow Component (EFC) parameters. A significance count used to determine the significant difference between the median values of the pre- and post- alterating periods. To classify flow regime, the classification method developed by Oueslati et al. was used. The results of this research indicate that the annual flow regime during the period of 1968 to 2016 from "Perennial Runoff" to "Perennial Flashy" has altered. Human activities in the Tilabad Watershed can be responsible for the magnitude of low flows, the minimum and mean monthly discharge, frequency and duration of high pulses, duration of small and large floods, indicators of annual minimum, 1, 7 and 90-day means, as well as indicators of annual maximum 7 and 90-day means. On the contrary, the agents are responsible for an increase the magnitude and frequency of small and large floods peak flow, number of zero-flow days, frequency of extreme low flows during each water year, annual maximum, 1-day mean, as well as changein timing of annual extreme water conditions, frequency and duration of high and low pulses.

کلیدواژه‌ها [English]

  • IHA
  • RVA
  • EFCs
  • Flow regime
  • the Til-abad Watershed
Office of Deputy for Strategic Supervision, Ministry of Energy. Guideline for Finding Aquatic Ecosystems Environmental Water Requirement, Vice Presidency For Strategic Planning and Supervision, Iran. 2012; 150-205. [Persian]

2. Dyson M, Bergkamp G, Scanlon J. Flow. The Essentials of Environmental Flows. IUCN,Gland, Switzerland and Cambridge, UK. 2003.

3. Tharme R.E. "A global persprctive on environmental flow assessment: emerging trends in the development and application of environmental flow methodologies for rivers", Published online in Wiley InterScience. 2003.

4. Richter B.D, Davis M.M, Apse C, Konrad C.. A presumptive standard for environmental flow protection. River Res. 2011; 28: 1312–1321.

5. Richter BD, Baumgartner JV, Powell J, Braun DP. A method for assessing hydrologic alteration within ecosystems. Conserv Biol.1996; 10(4):1163–1174.

6. Yang T, Zhang Q, Chen Y.D, Tao X. A spatial assessment of hydrologic alteration caused by dam construction in the middle and lower Yellow River, China. Hydrol Process. 2008; 22: 3829–3843.

7. Fernandez J.A, Martinez C, Magdaleno F. Application of indicators of hydrologic alterations in the designation of heavily modified water bodies in Spain. Environ. Sci. 2012; 16: 31–43.

8. Papadaki C, Soulis K, Muñoz-Mas R, Martinez-Capel F, Zogaris S, Ntoanidis L. Potential impacts of climate change on flow regime and fish habitat in mountain rivers of the south-western Balkans. Sci. Total Environ. 2016; 540: 418–428.

9. Peñas F.J, Barquín J, Álvarez CAssessing hydrologic alteration: evaluation of different alternatives according to data availability. Ecol. Indic. 2016; 60: 470–482.

10. Richter B.D, Baumgartner J.V, Wigington R, and Braun D. P. How much water does a river need? Freshwater Biology. 1997; 37: 231-249.

11. Mathews R, Richter B.D. Application of the indicators of hydrologic alteration software in environmental flow setting. J. Am. Water Res. Assoc. 2007; 43: 1400–1413.

12. Smakhtin V.U, Revenga C, Doِll, P. Taking into account environmental water requirements in global scale water resources assessments. Research Report 2 of the CGIAR Comprehensive Assessment Program of Water Use in Agriculture. Colombo, Sri Lanka: International Water Management Institute. 2004; 24 pp.

13. Salmani H, Sheikh V, Mahini M, Ownegh M. Landuse planning for minimization runoff and sediment at tilabad watershed in Golestan Province, Iran, Ph.D. thesis, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Iran. 2108; 85-112. [Persian]

14. The Nature Conservancy. Indicators of Hydrologic Alteration Version 7.1 User's Manual.. 2009; 81pp.Available online at: https://www.conservationgateway.org.

15. Poff N.L. A hydrogeography of unregulated streams in United States and an examination of scale-dependance in some hydrological discriptors.Freshwater Biology.1996;36 pp:71-91.

16. Smakhtin V, Anputhas M. An assessment of environmental flow requirements of Indian river basins. Colombo, Sri Lanka: International Water Management Institute. 2006; 42 p.

17. Oueslati O, De Girolamo A.M, Abouabdillah A, Lo Porto A. Attemps to flow regime classification and characterization in Mediterranean streams using multivariate analysis. International Workshop ‘Advances in Statistical Hydrology. 2010; 23-25.

18. Huh, S., Dickey, DA., Meador, MR., Ruh, KE. Temporal analysis of the frequency and duration of low and high streamflow: years of record needed to characterize streamflow variability, Journal of Hydrology. 2005; 310: 78–94.

19. Poff NL, Ward JV. Implications of streamflow variability and predictability for lotic community structure: a regional analysis of Streamflow Patterns, Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 1989; 46: 1805–1818.