ارزیابی کارآیی روش‌های الاستیسیته محور در برآورد سهم تغییرات اقلیمی و فعالیت‌های انسانی در میزان دبی رودخانه‌ها (مطالعه موردی: رودخانه قره‌سو)

آب و خاک

مقاله 2، دوره 37، شماره 5 - شماره پیاپی 91، آذر و دی 1402، صفحه 673-683   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.2023.83229.1305

نویسندگان

هاجر نوروززاده؛ مهسا حسنپور کاشانی^* ؛ علی رسول زاده

گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

تغییرات اقلیمی و فعالیت­های انسانی از جمله عوامل مهمی هستند که بر جریان رودخانه تاثیر می­گذارند. هدف این مطالعه، تعیین سهم هر کدام از عوامل تغییرات اقلیمی و فعالیت­های انسانی بر تغییرات دبی رودخانه قره­سو یکی از مهم­ترین رودخانه­های استان اردبیل در دو ایستگاه سامیان و دوست بیگلو با استفاده از روش­های الاستیسیته محور (بودیکو محور و روش ناپارامتری) می­باشد. در این تحقیق، ابتدا به‌منظور تعیین نقطه تغییر مقدار رواناب رودخانه و تقسیم­بندی دوره پایه و تغییر از آزمون پتیت در طول دوره آماری 1361- 1398 استفاده شد. این آزمون در نرم‌افزار Xlstat انجام شد. با توجه به نتایج این آزمون در سال 1376 یک تغییر در سری زمانی جریان سالانه رخ داد که از سال 1361 تا 1376 به‌عنوان دوره پایه و از سال 1377 تا 1398 به‌عنوان دوره تغییرات در نظر گرفته شد. سپس با استفاده از روش­های الاستیسیته محور سهم هر کدام از این عوامل تعیین گردید. نتایج نشان داد که در ایستگاه هیدرومتری سامیان سهم تغییرات اقلیمی برابر 74/11-63/7 درصد و سهم فعالیت­های انسانی برابر 37/92-26/88 درصد می­باشد. در ایستگاه هیدرومتری دوست­بیگلو نیز سهم تغییرات اقلیمی برابر 87/3-29/2 درصد و سهم فعالیت­های انسانی برابر 71/97-13/96 درصد می­باشد. با توجه به نتایج حاصل در هر دو ایستگاه، تأثیر فعالیت­های انسانی (بیشتر از 88 درصد) بر روی رواناب حوضه به مراتب بیشتر از تغییرات اقلیمی (کمتر از 11 درصد) می­باشد. بنابراین، جلوگیری از انجام فعالیت­های انسانی مؤثر در کاهش دبی رودخانه، در حل و مدیریت مشکلات آبی حوضه ضروری بنظر می­رسد.

کلیدواژه‌ها

آزمون پتیت؛ تغییرات اقلیمی؛ فعالیت‌های انسانی؛ روش الاستیسیته محور؛ رواناب

مراجع

1- Abbasi, H., & Malekani, L. (2021). Runoff Modeling and Estimation of Runoff Changes Due to Climatic and Human Factors. Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 13(2), 475-485. (In Persian with English abstract). dor:20.1001.1.20087942.1398.13.2.18.6

2- Budyko, M.I. (1948). Evaporation under Natural Conditions. Translated from Russian by Israel Program.

3- Gao, G., Fu, B., Wang, S., Liang, W., & Jiang, X. (2016). Determining the hydrological responses to climate variability and land use/cover change in the Loess Plateau with the Budyko framework. Science of the Total Environment, 557-558, 331-342. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.03.019

4- Fu, G., Charles, S.P., & Chiew, F.H.S. (2007). A two-parameter climate elasticity of runoff index to assess climate change effects on annual runoff. Water Resources Research, 43(11), 11-19. https://doi.org/10.1029/2007WR005890

5-Hood, M. (2011). Increased flooding driven by climate change. African Network of Environmental Journalists (ANEJ).

6-Huntington, T.G. (2006). Evidence for intensification of the global water cycle: review and synthesis. Journal of Hydrology, 319(1-4), 83-95. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2005.07.003

7-Kakaei, E., Moradi, H.R., Moghaddam Nia,  A.R., & Van Lanen, H.A.J. (2019). Quantifying positive and negative human-modified droughts in the Anthropocene:Illustration with twoIranian catchments. Water, 11(5), 884. https://doi.org/10.3390/w11050884

8-Kanani, R., Fakheri, A., Ghorbani, A., & Dinpashoh,Y. (2021). Trend analysis of the stremflow in the Lighvan river hydrometric station (Upstream and Downstream). Journal of Watershed Management Research, 11(22), 11-19. (In Persian). https://doi.org/10.52547/jwmr.11.22.11

9- Kakehmami, A., Ghorbani, A., Moameri, M., & Ghafari, S. (2021). Evaluation of land use changes in Ardabil province using satellite image processing. Iranian Journal of Range and Desert Research, 28(3), 537-550. (In Persian). https://doi.org/10.22092/ijrdr.2021.125011

10- Ma, Z., Kang, S., Zhang, L., Tong, L., & Su, X. (2008). Analysis of impacts of climate variability and human activity on streamflow for a river basin in arid region of northwest China. Journal of Hydrology, 352(3-4), 239-249. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2007.12.022

11- Milly, P.C.D., Dunne, K.A., & Vecchia, A.V. (2005). Global pattern of trends in streamflow and water availability in a changing climate. Nature, 438(7066), 347-350. https://doi.org/ 10.1038/nature04312  

12- Mwangi, H.M., Julich, S., Patil, S.D., McDonald, M.A., & Feger, K.H. (2016). Relative contribution of land use change and climate variability on discharge of upper Mara River, Kenya. Journal of Hydrology: Regional Studies, 5, 244-260. https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2015.12.059

13- Ol'dekop, E.M. (1911). On Evaporation from the Surface of River Basins: Transactions on Meteorological Observations. Lur-evskogo, report, University of Tartu, Estonia. (In Russian)

14- Pettitt, A.N. (1979). A non-parametric approach to the change-point problem. Journal of the Royal Statistical Society, 28(2), 126-135. https://doi.org/10.2307/2346729

15- Pike, J.G. (1964). The estimation of annual runoff from meteorological data in a tropical climate. Journal of Hydrology, 2(2), 116-123. https://doi.org/10.1016/0022-1694(64)90022-8

16- Rangecroft, S., Van Loon, A.F., Maureira, H., Verbits, K., & Hannah, D.M. (2016). Multi-method assessment of reservoir effects on hydrological droughts in an arid region. Earth System Dynamics, 57, 1-32. https://doi.org/10.5194/esd-2016-57

17- Schreiber, P. (1904). Uber die Beziehungen zwischen dem Niederschlag und der Wasserfu hrung der Flu ße in Mitteleuropa. Meteorologische Zeitschrift, 21(10), 441-452.

18- Schaake, J.C. (1990). From climate to flow. P. 177–206. In: Waggoner, P.E., Wiley, J. (eds), Climate Change and U.S. Water Resources, New York.

19- Sorokin, L.V., & Mondello, G. (2017). Entering the new +2 °C Global Warming age and a threat of World Ocean expansion for sustainable economic development. In: Mal, S. et al. (eds.), Climate Change Extreme Events and Disaster Risk Reduction, Springer, Berlin, Germany.

20- Wu, J., Miao, C., Zhang, X., Yang, T., & Duan, Q. (2017). Detecting the quantitative hydrological response to changes in climate and human activities. Science of the Total Environment, 586, 328-337. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.02.010

21- Yao, H., Shi, C., Shao, W., Bai, J., & Yang, H. (2015). Impacts of climate change and human activities on runoff and sediment load of the Xiliugao Basin in the upper Yellow river. Advances in Meteorology, 481713. https://doi.org/10.1155/2015/481713

22- Zahraie, B., Kolbasi, A., & Salehabadi, H. (2017). Estimating the contribution of the effects of climate change and human activities in the reduction of runoff entering the Zaindarud dam. In International Climate Change Conference, Ministry of Power, Tehran. (In Persian)

23- Zhao, G., Tian, P., Mu, X., Jiao, J., Wang, F., & Gao, P. (2014). Quantifying the impact of climate variability and human activities on streamflow in the middle reaches of the Yellow River basin, China. Journal of Hydrology, 519, 387–398. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2014.07.014

24- Zhang, L., Dawes, W.R., & Walker, G.R. (2001). Response of mean annual evapotranspiration to vegetation changes at catchment scale. Water Resources Research, 37(3), 701-708. https://doi.org/10.1029/2000WR900325