پایش خشکسالی‌ هیدرولوژیکی در حوزه آبخیز دریای خزر - سیما رحیمی بندرآبادی; بهرام بهرام ثقفیان; طیب رضیئی (Muhandisī va mudirīyyat-i ābkhīz)
مقدمه شناخت فرکانس وقوع‌ خشکسالی‌های‌ با شدت و تداوم‌های‌ مختلف‌ و پیش‌بینی‌ به‌ موقع‌ آن‌ها برای اعلام هشدار، یکی‌ از نیازهای‌ اساسی‌ پروژه‌های‌ منابع‌ آب است. پدیده خشکسالی، به سه گروه عمده هواشناسی، کشاورزی و هیدرولوژی تقسیم می‌شود. پایش خشکسالی‌های هیدرولوژیکی، یکی از نیازهای اساسی مدیریت منابع آب در حوزه‌های آبخیز، به‌ویژه در بخش کشاورزی آبی به شمار می‌آید. در سال‌های اخیر، شاخص‌ها و روش‌های جدیدی برای پایش خشکسالی هیدرولوژیکی در سطح جهان ارائه شده است. مواد و روش‌ها در این پژوهش، شاخص‌های جریان کمینه (Q75، Q90 و Q95) مستخرج از منحنی تداوم جریان و سری‌های جریان کمینه (10 و30 روزه) و همچنین، حجم کمبود جریان برای پایش خشکسالی هیدرولوژیکی در حوضه دریای خزر، مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور، 40 ایستگاه هیدرومتری که دارای آمار 41 ساله (از سال آبی 1351-1350 تا 1391-1390) بود، انتخاب شد. در مرحله بعد، داده‌های ایستگاه‌های مورد مطالعه از نظر همگنی، استقلال و تصادفی بودن، مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس، به کمک روش تحلیل خوشه‌ای مرتبه‌ای و رگرسیون گام به گام، مناطق همگن هیدرولوژیکی تعیین و تحلیل منطقه‌ای این شاخص‌ها انجام شد. نتایج و بحث برای بررسی ویژگی‏‌های جریان کمینه در حوضه دریای خزر، ابتدا منحنی تداوم جریان برای هر یک از ایستگاه‏‌ها رسم و سپس، سه شاخص Q75، Q90 و Q95 برای هر یک از ایستگاه‌ها محاسبه شد. برای مقایسه مکانی جریان کمینه، از دبی کمینه ویژه یا qs (مقدار دبی کمینه تقسیم بر سطح) استفاده شد. شاخص qs75، بین 0.0006 تا 13 متر مکعب بر ثانیه بر کیلومتر مربع تغییر می‏‌کند. مقدار qs75، در قسمت‌های شرقی، کمتر (خشک‌تر) و در قسمت‌های غربی منطقه، مقدار خشکی جریان کمتر از سایر نقاط است‎. بررسی نقشه‌های توزیع مکانی این سه شاخص، نشان می‌دهد که روند تغییرات مکانی آن‌ها تقریبا مشابه است و همگی بیانگر مرطوبتر بودن مناطق غربی حوضه دریای خزر نسبت به مناطق شرقی و مرکزی هستند. در مرحله بعد، برای بررسی شاخص‌های جریان کمینه، ابتدا سری جریان‏‌های کمینه 10 و 30 روزه تهیه شد. با مقایسه پارامترهای توزیع به کمک روش امتیازدهی، توزیع لوگ پیرسون تیپ سه، به‏‌عنوان بهترین توزیع در بیشتر ایستگاه‌ها انتخاب شد. پس از انتخاب مناسب‌ترین توزیع، مقادیر شاخص‌های کمینه 10 روزه و 30 روزه با دوره بازگشت‌های مختلف محاسبه شد. بررسی میانگین شاخص‌ها نشان می‌دهد که کمترین مقدار دبی کمینه 10 روزه با مقدار 0.01 متر مکعب بر ثانیه در ایستگاه وطنا (035-12) واقع در شرق حوضه و بیشترین میزان با مقدار 91.2 متر مکعب در ثانیه در ایستگاه رودبار (034-17) در منطقه غرب حوضه است. در مورد میانگین دبی کمینه 30 روزه نیز کمترین مقدار برابر 0.02 متر مکعب برثانیه و بیشترین مقدار برابر 8.52 متر مکعب بر ثانیه در همین دو ایستگاه است. به‌منظور، بررسی تغییرات زمانی شدت خشکسالی هیدرولوژیکی، سری‌های زمانی سالانه جریان کم 10 و 30 روزه در هر ایستگاه نسبت به سال وقوع آن‌ها ترسیم شدند تا روند تغییرات وضعیت خشکسالی در سال‌های مختلف مشخص شود. بررسی روند زمانی شاخص‌های جریان کمینه بر روی نمودارها، نشان از کاهش مقدار شاخص‌ها طی سال‌های اخیر و روند منفی شاخص‌ها دارد. به عبارت دیگر، نمودارها تقریبا در همه ایستگاه‌ها بیان از خشکسالی‌های هیدرولوژیکی (کاهش شاخص‌های جریان کمینه) طی سال‌های اخیر دارند. برای تعیین طول دوره‌های جریان کمینه نیز، در ایستگاه‌های مختلف میانگین‌های متحرک 10 و 30 روزه دبی با مقدار شاخص Q90، مقایسه شد. نتایج نشان می‌دهد که تداوم خشکسالی در قسمت‌های مرکزی حوضه دریای خزر (زیرحوضه‌های پلور، رزن، کرسنگ، تنگه لاویج، پل‌ذغال و زوات) بیشتر از بقیه مناطق است که این زیرحوضه‌ها در استان مازندران واقع هستند. کمترین تداوم خشکسالی (بین 22 تا 25 روز) نیز مربوط به زیرحوضه‌های شلمان، پل سازمان، پاشاکی، آستانه و توتکابن در قسمت شرقی حوضه دریای خزر و در استان گیلان است. قسمت‌های شرقی حوضه نیز طول دوره خشکسالی بین 28 تا 30 روز را تجربه کرده‌اند. نتیجه‌گیری نتایج نشان می‌دهد که در سال‌های 1377 تا 1390، در بیشتر ایستگاه‌ها شدیدترین و طولانی‌ترین خشکسالی‌ها اتفاق افتاده است. بررسی توزیع مکانی شاخص‌های جریان کمینه و حجم کمبود جریان، بیانگر خشک‌تر بودن قسمت‌های شرقی حوضه نسبت به مرکزی و غرب حوضه دریای خزر است. هرچند، طول دوره خشکسالی‌های هیدرولوژیکی در خزر مرکزی بیشتر از سایر نقاط حوضه است. بررسی روند زمانی شاخص‌ها نیز بیانگر افزایش تکرار و طول مدت خشکسالی‌های هیدرولوژیکی در سالهای اخیر است. مقایسه شاخص‌های مختلف نشان می‌دهد که همه شاخص‌ها نتایج مشابهی در منطقه دارند. بررسی روابط منطقه‌ای نشان داد که در منطقه همگن شرقی عامل تاثیرگذار بر شاخص‌های جریان، ارتفاع است. در حالی‌که در منطقه مرکزی و غربی مساحت و تراکم زهکشی، تاثیر بیشتری دارند.