آمار
| تعداد نشریات | 13 |
| تعداد شماره‌ها | 636 |
| تعداد مقالات | 6,653 |
| تعداد مشاهده مقاله | 9,072,963 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,556,999 |
پیش‌بینی خشکسالی جریان رودخانه با استفاده از شاخص SPI و زنجیره مارکف در حوزه آبریز کرخه | ||
| مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک | ||
| مقاله 7، دوره 23، شماره 2، خرداد 1395، صفحه 115-130 اصل مقاله (1.2 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwfst.2016.3058 | ||
| نویسندگان | ||
| مهرنوش اقتداری* 1؛ جواد بذرافشان2؛ مریم شفیعی1؛ سمیه حجابی1 | ||
| 1دانشجوی دکترای هواشناسی کشاورزی، پردیس کشاورزی، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشگاه تهران | ||
| 2دانشیار گروه هواشناسی کشاورزی، پردیس کشاورزی، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی-دانشگاه تهران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: خشکسالی یکی از پیچیده‌ترین بلایای طبیعی در جهان است و زمانی رخ می‌دهد که آب قابل دسترس یک سامانه برای تامین نیازهای حداقل یکی از بخش‌های زیستی، اقتصادی و اجتماعی طی یک دوره زمانی قابل ملاحظه کافی نباشد. گرچه به‌طور کلی تعریفی جهانی از خشکسالی وجود ندارد، می‌توان خشکسالی را به انواع مختلفی تقسیم‌بندی نمود: خشکسالی هواشناسی، کشاورزی، هیدرولوژیکی و اقتصادی-اجتماعی. خشکسالی هیدرولوژیکی که در این مقاله به آن پرداخته می‌شود، در فاز زمینی چرخه هیدرولوژیکی به صورت کاهشی مشخص در میزان آب قابل دسترس در همه اشکال آن مانند جریان رودخانه، سطح آب مخازن و دریاچه‌ها و سطح آب زیرزمینی تعریف می‌شود. از جمله اثرات خشکسالی هیدرولوژیکی می‌توان به کاهش یا زوال ذخایر آبی، بدتر شدن کیفیت آب، عدم کفایت آب مورد نیاز برای آبیاری و در نتیجه افت محصول، کاهش قدرت تولید، برهم خوردن تعادل زیستگاه‌های ساحلی و تاثیر بر فعالیت‌های اقتصادی – اجتماعی اشاره کرد. هدف از این مقاله ارزیابی خشکسالی هیدرولوژیکی در حوزه‌ی آبریز کرخه با استفاده از شاخص SDI و پیش‌بینی این نوع خشکسالی با استفاده زنجیره مارکف ناایستا می‌باشد. مواد و روش‌ها: در این مطالعه، به منظور تعیین وضعیت خشکسالی هیدرولوژیکی، از شاخص خشکسالی جریان رودخانه ( SDI) که براساس حجم تجمعی جریان رودخانه است، برای دوره‌های مرجع 3، 6، 9 و 12 ماهه در 4 ایستگاه هیدرومتری واقع در حوزه‌ی آبریز کرخه (آفرینه، پلچهر، قورباغستان و پلزال) طی سالهای 1387-1354 (دوره آماری 33 ساله) استفاده شد. چهار دوره مرجع منتخب در هر سال هیدرولوژیکی که دارای همپوشانی هستند، عبارتند از: مهر-آذر، مهر-اسفند، مهر-خرداد، مهر-شهریور (یک سال کامل هیدرولوژیکی). پس از تعیین وضعیت‌های خشکسالی برای هر سری زمانی و دوره مرجع، با فرض این‌که فرآیند اصلی دارای ساختار زنجیره مارکف ناایستا است، احتمال انتقال وضعیت برای همه ایستگاه‌ها و در همه دوره‌های مرجع محاسبه شد. یافته‌ها: در حالی که همبستگی بین دو شاخص SDI و SPI ضعیف بود، نتایج همبستگی و ارتباط بین مقادیر SDI در دوره‌های مرجع مختلف نشان داد که با اطمینان بسیار بالایی می‌توان در پیش‌بینی وضعیت خشکسالی هیدرولوژیکی کل سال از شاخص SDI شش ماهه (مهر-اسفند) استفاده نمود. از دیگر نتایج این مطالعه می‌توان به استفاده از داده های بارش به جای داده های جریان رودخانه به منظور پیش‌بینی خشکسالی هیدرولوژیکی در ایستگاه‌هایی که همبستگی بالایی بین شاخص SDI و SDI وجود دارد، اشاره کرد. نتیجه‌گیری: از ویژگی‌های عمده روش مورد استفاده در این مقاله می‌توان به استفاده از شاخصی ساده به نام شاخص خشکسالی جریان رودخانه (SDI)، که شدت خشکسالی هیدرولوژیکی را با استفاده از متوسط دبی جریان رودخانه برای دوره‌های دارای همپوشانی 3، 6، 9 و 12 ماهه (دوره‌های مرجع) در هرسال هیدرولوژیکی توصیف می‌کند، در نظر گرفتن 5 طبقه (وضعیت) خشکسالی، تولید ماتریس احتمال انتقال وضعیت برای دو دوره مرجع منتخب با فرض تبعیت فرآیند اصلی از زنجیره مارکف، امکان پیش‌بینی شدت خشکسالی دوره مرجع تجمعی بلندمدت‌تر با استفاده از شدت خشکسالی دوره‌های مرجع قبلی و استفاده از داده‌های بارش به‌جای داده‌های جریان رودخانه به‌منظور پیش‌بینی خشکسالی هیدرولوژیکی در ایستگاه‌هایی که همبستگی بالایی بین شاخص SDI و SPI وجود دارد، اشاره کرد. کلمات کلیدی: خشکسالی هیدرولوژیکی، شاخص SDI، زنجیره مارکف، پیش‌بینی خشکسالی، حوزه کرخه | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| خشکسالی هیدرولوژیکی؛ شاخص SDI؛ زنجیره مارکف؛ پیش بینی خشکسالی؛ حوزه کرخه | ||
| مراجع | ||
|
1.Akyuz, D.E., Bayazit, M., and Onoz, B. 2012. Markov chain models for hydrological drought characteristics. J. Hydrometeorol. 13: 298-309.
2.Bazrafshan, O., Salajegheh, A., Fatehi-Marj, A., Mahdavi, M., Bazrafshan, J., and Hejabi, S. 2014. Comparison of stochastic models and conceptual models in hydrological drought forecast (Case study: Karkheh river basin). J. Range Water. Manage. 66: 4. 493-508. (In Persian) 3.Dracup, J.A., Lee, K.S., and Paulson Jr.E.G. 1980. On the definition of droughts. Water Resour. Res. 16: 2. 297-302.
4.Heim, R.R. 2002. A review of twentieth-century drought indices used in the United States. Bull Am. Meteorol. Soc. 83: 8. 1149-1165.
5.Kogan, F.N. 1997. Global drought watch from space. Bull. Am. Meteorol. Soc. 78: 4. 621-63.
6.Lohani, V.K., Loganathan, G.V., and Mostaghimi, S. 1998. Long-term analysis and short-term forecasting of dry spells by the Palmer drought severity index. Nord Hydrol. 29: 1. 21-40.
7.McKee, T.B., Doeskin, N.J., and Kleist, J. 1993. The relationship of drought frequency and duration to timescales. Proceedings of the eighth conference on applied climatology, Anaheim, CA, January 17-23. American Meteorological Society BostonMA. Pp: 179-184.
8.Mishra, A.K., and Singh, V.P. 2010. A review of drought concepts. J. Hydrol. 391: 1-2. 202-216. 9.Mofidipoor, N., Sheikh, V., Ownegh, M., and Sadodin, A. 2012. The analysis of relationship between meteorological and hydrological droughts in Atrak watershed. J. Water. Manage. Res. 3: 5. 16-26.
10.Morid, S., and Paymozd, S. 2008. Comparison of hydrological and meteorological methods for daily drought monitoring: A case study, the 1998-2000 drought spell of Tehran, Iran. JWSS - Isfahan University of Technology. 11: 42. 325-333. (In Persian)
11.Mozafari, G.H. 2006. Meteorological and hydrological drought inequality in two basins in the northern range of Shirkoh. J. Agric. Sci. Special Geography. 4: 173-190. (In Persian)
12.Nalbantis, I. 2008. Evaluation of hydrological drought index. European Water. 23: 24. 67-77.
13.Nalbantis, N., and Tsakiris, G. 2009. Assessment off hydrological drought revisited. J. Water Resour. Manage. 23: 883-897.
14.Paulo, A.A., and Pereira, L.S. 2007. Prediction of SPI drought class transitions using Markov chains. Water Resour. Manage. 21: 10. 1813-1827.
15.Shafer, B.A., and Dezman, L.E. 1982. Development of a Surface Water Supply Index (SWSI) to assess the severity of drought conditions in snowpack runoff areas. In Proceedings of the (50th) 1982 Annual Western Snow Conference. Pp: 164-75.
16.Sharma, T.C., and Panu, U.S. 2012. Prediction of hydrological durations based on Markov chains: case of Canadian prairies, Hydrol. Sci. J. 57: 4. 705-722.
17.Smakhtin, V.U. 2001. Low flow hydrology: a review. J. Hydrol. 240: 3-4. 147-186.
18.Stahl, K. 2001. Hydrological drought: a study across Europe. Doctoral dissertation. Albert-Ludwigs Universität Freiburg, Freiburg, Germany. 19.Tabari, H., Nikbakht, J., and Hosseinzadeh Talaee, P. 2013. Hydrological drought assessment in northwestern Iran based on Streamflow Drought Index (SDI). Water Resour Manage. 27: 137-151.
20.Tallaksen, L.M., and Van Lanen, H.A.J. 2004. Hydrological drought processes and estimation methods for streamflow and groundwater. Developments in Water Sciences 48. Elsevier B.V., Netherlands.
21.Tate, E.L., and Gustard, A. 2000. Drought definition: a hydrological perspective, P 23-48. In: J.V. Voght, and F. Somma (Eds) Drought and drought mitigation in Europe. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht. 22.Tsakiris, G., Pangalou, D., and Vangelis, H. 2007. Regional drought assessment based on the reconnaissance drought index (RDI). Water Resour. Manage. 21: 821-833.
23.Vicente-Serrano, S.M., López-Moreno, J.I., Beguería, S., Lorenzo-Lacruz, J., Azorin-Molina, C., and Morán-Tejeda, E. 2012. Accurate Computation of a Streamflow Drought Index. J. Hydrol. Engin. 17: 2. 318-332.
24.Wardlow, B.D., Anderson M.C., and Verdin, J.P. 2012. Remote Sensing of Drought. CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group. 25.Wilhelmi, O.V., and Wilhite, D.A. 2002. Assessing vulnerability to agricultural drought: a Nebraska case study. Nat. Hazard. 25: 37-58.
26.Yang, W. 2010. Drought analysis under climate change by application of drought indices and copulas. M.Sc. Thesis, Civil and Environmental Engineering. PortlandStateUniversity. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 2,048 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 2,008 |
||
سامانه مدیریت نشریات علمی. طراحی و پیاده سازی از سیناوب