مقاله- تاثیر خشکسالی بر کیفیت منابع آب های زیرزمینی(مطالعه موردی:دشت رامهرمز)- مرضیه کلاه کج؛ حکیمه امانی پور- مرکز مهندسی عطران

0

چکیده

خشکسالی یکی از مزمن ترین مخاطرات طبیعی است. کمبود بارش در مقیاس زمانی کوتاه مدت بر روی رطوبت خاک اثر می گذارد در صورتی که این کمبود در مقیاس بلند مدت بر خشکسالی منابع آب های زیرزمینی موثر است، که  متاسفانه کمتر از سایر بخش ها مورد توجه  قرار گرفت است. در این مقاله تلاش شده با استفاده از شاخصهای حدی بارش و دما که شامل( روزهای متوالی خشک ، مجموع بارش سالیانه ،اختلاف درجه حرارت

(می باشند، ابتدا شرایط بلند مدت خشکسالی در جنوب شرق خوزستان بخصوص دشت رامهرمز بررسی و سپس بر اساس شاخصSPI تاثیر خشکسالی بر منابع آب زیرزمینی با بررسی ضریب همبستگی بین دو پارامتر مذکوردر طی دوره آماری 10 ساله در دشت رامهرمز محاسبه شد.

همچنین از بین معیارهای مورد توجه در شاخص SPI ، معیار مجموع  بزرگی(DM) معیار مناسب تری جهت نشان دادن وضعیت خشکسالی در منطقه تشخیص داده  شد . نتایج نشان می دهد که خشکسالی هواشناسی با خشکسالی هیدروژئولوژیکی رابطه  معنی داری در مقیاس زمانی طولانی مدت داشت و خشکسالی هیدروژئولوژیکی نسبت بر خشکسالی اقلیمی با تاخیر فاز زمانی همراه بوده که در خشکسالی های رویداده بر افت سطح  آب های زیرزمینی تاثیر به سزایی گذاشته اند.به  طوری که تمام ایستگاه های منطقه مورد مطالعه با خشکسالی مواجه  بوده اند.

کلید واژگان: آب زیرزمینی، مجموع بزرگی خشکسالی، شاخص های حدی، شاخص SPI

Abstract:

Drought is one of the most persistent natural hazards. Lack of rainfall in short-term time scale on soil moisture affects if the lack of long-term scale drought affecting groundwater resources, which unfortunately is considered less than other sectors. In this work, using indicators of extreme temperature and precipitation that consists of

(consecutive days dry, total annual precipitation, the temperature difference (that is, the conditions of long-term drought in the South East of Khuzestan, especially plain Rāmhormoz and then based on the SPI impact drought on groundwater resources by examining the correlation between the two parameters during the period of 10 years mentioned in the plain Rāmhormoz was calculated.

In addition, among the criteria considered in the index SPI, a measure of magnitude (DM) standard more suitable to show drought conditions in the region, were detected. The results show that drought is a significant relationship with hydrogeological drought

and drought in the long-term time scale hydrogeological drought of the climate associated with the phase delay when the droughts that affect groundwater levels drop have. so that all stations in the study area were faced with drought.
Keywords: water, drought magnitude, extent indices, the SPI

مقدمه

خشكسالي يكي از مخاطرات اصلي مرتبط با هواشناسي است. اين مخاطره طبيعي تمام جوانب زندگي ما را تحت تأثير قرار مي دهد. در سطح بين المللي تعريف واحدي از خشكسالي كه مورد قبول همه باشد، وجود ندارد. بطور كلي خشكسالي زماني روي مي دهد كه كاهش چشم گير آب (1991،Correia et al) هم در مكان و هم در زمان ويژه اي روي دهد  هر خشكسالي با سه خصوصيت شدت، طول دوره و پهناي تحت تأثير شناخته مي شود

.خشكسالي انواع مختلفي دارد كه با توجه به طول دوره خشكسالي به وجود مي آيند و به شرح ذيل تعريف مي شوند:

خشكسالي هواشناسي: هنگامي رخ مي دهد كه بارندگي كمتر از حدود 75 درصد از نرمال سه ماهه يا حتي 6 ماهه بالاتر باشد.

خشكسالي كشاورزي: رطوبت خاك در اين مرحله بسيار كم است بخصوص جايي كه گياهان به صورت فشرده قرار دارند و بيومس خاك كم شده است. كاهش آب براي چهارپايان نيز از ديگر ويژگي هاي اين مرحله است.

خشكسالي هيدرولوژيكي: كاهش جريانات رودخانه ها، مخازن آب، درياچه ها و سفر ه ه اي آب زيرزميني از آشكارترين نشانه هاي اين مرحله از خشكسالي هستند و خشكسالي اقتصادي –اجتماعي: اين مرحله آخرين مرحله خشكسالي محسوب مي شود طوري كه كمبود منابع آب بر(Beck Consulting,2007) زندگي انسان ها تأثير منفي مي گذارد.

بايد به اين نكته نيز توجه داشت كه تأثيرات كاهش بارندگي بر روي رطوبت خاك، مخازن آب، جريانات سطحي رودخانه ها و سطح آب زيرزميني در مقياس هاي مختلف زماني نشان داده می شود (Lloyd-Hghes,2002).

تعاريف خشكسالي بخصوص در رابطه با ميزان تأثير آن بر محيط طبيعي و اجتماعي دائماً در حال تغيير است. به نظر منطقي است كه خشكسالي را در سطح وسيعي با زمان، طول دوره و محل رويداد آن مرتبط بدانيم (,2003 Tsakiris et al).

در مراحل پيشرفته خشكسالي منابع آبي با كمبود شديدي مواجه مي شود. در بيشتر مناطق دنيا، منابع آب زيرزميني به عنوان يك منبع براي مصارف عمومي و همچنين فعاليتهاي كشاورزي به اين بدان معناست كه سرعت مورد بهره برداري قرار گرفته است ( (Scheidleder et al,1999 .

واكنش آبهاي زيرزميني به خشكسال يها بيش از حد مهم شده ا ست (,1999  Calow et al).

گرچه آبهاي زيرزميني يكي از منابع مهم آبي در دنيا محسوب مي شود اما در بسياري از خشكسالي و از نگاه ويلهايت و گلانتز ( 1985 ) خشكسالي تنها به عنوان يكي از پارامترهاي هشدار1999 در انگلستان تيت و گاوستارت بخش – دهنده مورد توجه قرار مي گيرد. در سال 1987كوچكي از مباحث خود را به خشكسالي آبهاي زيرزميني اختصاص داده و به بررسي تأثيرات

خشكسالي بر روي سطوح آبهاي زيرزمين پرداختند.

بر اساس تعريف مفهومي از كالو و همكاران 1999 ، اصطلاح خشكسالي آبهاي زيرزميني براي توصيف وضعيت مكاني است كه سطح منابع آب زيرزميني به عنوان پيامد مستقيم خشكسالي، افت پيدا مي كند. زماني كه سيستم هاي آب زيرزميني تحت تأثير خشكسالي واقع مي شود ابتدا آبگيري، سپس سطح و در نهايت آبدهي سفره آب زيرز م يني كاهش پيدا مي كند . چنين

خشكسالي را خشكسالي آب زيرزميني مي نامند van Lanen et al,2000)).در هر حال براي تحليل كمي خشكسالي، وجود يك شاخص مشخص جهت تعيين دقيق دوره هاي مرطوب و خشك بسيار ضروري است. (Silva ,2003)

راندمان سيستم هاي مانيتورينگ خشكسالي عميقاً تحت تأثير صحت انتخاب شاخص كه توصيفي از وضعيت ذهني و واقعي از شرايط خشكسالي را فراهم مي كند، مي باشد. در سال ه اي گذشته شاخص هاي متعددي براي بررسي خشكسالي مطرح شده است و ضرورتاً هركدام از اين شاخص ها مانند شاخص پالمر (( Mendicino et al ,2008با يكي از چهار نوع خشكسالي مرتبط است . شاخص منابع آبهاي سطحي شافر و دزمان، شاخص بالمه و مولي، شاخص جانويك و ديگران، و كه توسط مك كي و ديگران در سال 1993 معرفي گرديد.

SPI شاخص به علت سادگي محاسبات، استفاده SPI از بين شاخص هاي كمي در تحليل خشكسالي، شاخص از داده هاي قابل دسترس بارندگي، قابليت محاسبه براي دوره ه اي متفاوت زماني و همچنين مقياس هاي مكاني مختلف، به عنوان شاخص مناسب به منظور تحليل خشكسالي از مقبوليت جهاني برخوردار شده است .

در زمينه برآورد خشكسالي و معيارهاي تعيين ويژگي ه اي آن بنجامين و ديگران ( 2002 )، شدت، پهنه و طولاني ترين دوره خشكسالي را در قسمتي از قاره در مقياس هاي زماني 12،9،6،3 و SPI اروپا در دوره آماري 1901 تا 1999 با استفاده از شاخص 18 ماه مورد بررسي قرار دادند سپس نتايج آن را با شاخص هاي كمي ديگر مانند شاخص نرمال، لوگ نرمال و شاخص پالمر ارزيابي كردند. اين تحقيق نشان داد كه نتايج بدست آمده در شاخص از نظر طول دوره، شدت و طولاني ترين دوره خشكسالي با شاخص پالمر بيشترين شباهت SPI را دارد.

موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه:

مساحت محدوده متالعاتي دشت رامهرمز با موقعیت جغرافیایی، طول جغرافیایی ‘ 09 49 تا ‘ 45 49 شرقی و عرض جغرافیایی ‘ 104 3 تا’ 3140 شمالی دارای وسعت کل 1847 کیلومترمربع 483کیلومتر مربع آن شامل دشت رامهرمز و  534کیلومتر مربع دیگر مربوط به دشت هفتگل می باشد.

توپوگرافی سطح زمین با ارتفاع زیاد و از شرق دشت شروع شده و دارای شیبی به سمت غرب و جنوب دشت می باشد. حداکثر ارتفاع از سطح دریا 235 متر در شرق دشت و حداق ارتفاع 75 متر در غرب دشت می باشد. همچنین مهمترین رودخانه مشروب کننده دشت رودخانه اعلا می باشد.

 

(شکل 1:موقعیت جغرافیایی محدوده مورد مطالعه:دشت رامهرمز)

مواد و روش ها:

پس از جمع آوری اطلاعات و آمار بارندگی 6 ایستگاه باران سنجی و سینوپتیک داخل و مجاور دشت رامهرمز شامل امیدیه ، بهبهان، مسجدسلیمان، باغملک ، اهواز به منظور پوشش بهتر دشت، داده های هواشناسی موجود را با شاخصهای حدی که شامل (روزهای متوالی خشک ، مجموع بارش سرالیانه ومیزان اختلاف درجه حرارت )می باشد (دشت بزرگی 1387).

بررسی و برای پایش خشکسالی هواشناسی شاخص( SPI )و معیار مجمو ع بزرگی MD)) که معیار مناسب تری جهت نشان دادن وضعیت خشکسالی در منطقه و کاربرد وسریع آن  برای بررسی نحوه تاثیر گذاری بارندگی بر منابع آب زیرزمینی دشت، در مقیاس زمانی 24 و 48 ماهه به کار گرفته شد.

به  منظور محاسبه ارتفاع سطح آب زیرزمینی دشت رامهرمرز در دوره ده ساله(93-85) سازمان مدیریت منابع آب تراز آب زیرزمینی دشت تهیه شرد و سپس از شاخص SPI برای محاسبه ارتباط بارندگی با ارتفاع سطح پیزومتری مورد استفاده قرار گرفت(یاسمنی1391).

مدل شاخص SPI:

شاخص SPI بر اساس اختلاف میان مقدار بارندگی در هر ماه و میانگین بارندگی در دوره زمانی مشخص بخش بر انحراف معیار بارندگی در آن مقیاس زمانی محاسبه می گردد. شاخص SPI براساس رابطه زیر قابل محاسبه است.

1 X = بارندگی در هر ماه

X = میانگین بارندگی در مقیاس زمانی

Sx = انحراف معیاربارندگی در مقیاس زمانی

میزان بزرگی خشکسالی( Drought magnitude) براساس رابطه زیر مشخص می شود :

j= پارامتری ک مقدار آن بر اساس اولین ماه خشکسالی از عدد یک شروع و به تعداد ماههای یک رویداد

خشکسالی( X) افزایش می یابد.

SPI ij = شاخص خشکسالی ماه های کمتر از 1- بر اساس مقیاس زمانی  i در ماه j ام خشکسالی وتداوم

خشکسالی جاری از زمان شروع و برای خشکسالی گذشته ، از آغاز تا پایان دوره خشکی می باشد.

بحث:

هیدروژئولوژی

چاه های مشاهده ای از مهمترین ابزار مطالعات آبهای زیرزمینی است، بنابراین موقعیت، پراکنش، تعداد و آمار و اطلاعات چاه های مشاهده ای در زمان های مختلف مورد بررسی قرار گرفته و پس از تکمیل و تصحیح نواقص آماری نوسانات آب زیرزمینی تجزیه وتحلیل شده است.

چاه های مشاهده ای برای تعیین نوسانات سطح آب زیرزمینی در آبخوان مورد استفاده و از تجزیه و تحلیل اطلاعات حاصل از آنها می توان اطلاعاتی در خصوص جریان آب زیرزمینی، مرزهای هیدرولیکی، نحوه تبادل آبهای سطحی و زیرزمینی،تاثیر تشکیلات زمین شناسی پیرامون دشت بر سیستم آب زیرزمینی جهت جریان وشیب هیدرولیکی آب زیرزمینی، منابع و میزان تغذیه آب زیرزمینی، راه های تخلیه و میزان تخلیه آبهای زیرزمینی وغیره بدست آورد.

از این رو بررسی موقعیت، پراکنش و تعداد چاههای مشاهده ای و دقت آمارواطلاعات آنها برای مطالعات منابع آب زیرزمینی ضروری است.پس ازتکمیل و تصحیح نواقص آماری نوسانات آب زیرزمینی و ضرایب هیدرودینامیک آبخوان مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. اینکه در اکثر چاه های مشاهده ای دامنه نوسانات سطح آب زیرزمینی یک یا کمتر از یک متر است، بیشترین نوسانات مربوط به چاه های مشاهده ای19 R واقع در ساحل چپ رودخانه اعلاء و قسمت ابتدایی مخروط افکنه آن می باشد که در حدود 6 تا 8 متر در طول یک سال آبی نوسان دارد چاه های مشاهده ای 40R ،R15،R41، که در سواحل راست وچپ رودخانه اعلاء قرار دارند.

نقشه تراز آب زیرزمینی ارتباط هیدرولیکی رودخانه وآبخوان را به وضوح نشان می دهند. رودخانه اعلاء در طول مسیر خود از ابتدای ورود به دشت تا حوالی روستای شیخ صندلی کنعان که به سمت جنوب شرقی تغییر مسیر می دهد، تغذیه کننده آب زیرزمینی است. چون بیشترین نوسانات سطح آب در چاه های مشاهده ای پیرامون رودخانه اعلاء رخ می دهد،

بنابراین تغییرات حجم و تراز آب رودخانه و تنش های دیگر از قبیل پمپاژ توسط چاه های بهره برداری از مهمترین عوامل نوسانات سطح آب زیرزمینی به شمار می روند. همین طور خراب شدن ساختمان خاک، شوری و تجمع نمک، کاهش رشد گیاهان و نهایتا بایر شدن اراضی از مهمترین مشکلات ناشی از بالا بودن سطح آب زیرزمینی است.

(شکل2: نقشه موقعیت چاه های مشاهده ای موجود درآبخوان دشت رامهرمز)

خصوصیات آبخوان آبرفتی

آبخوان دشت رامهرمز عمدتا از انباشته شدن آبرفت های کواترنری بر روی سنگ کف که بخش لهبری می باشد تشکیل شده است. دشت رامهرمز بر روی ناودیسی با امتداد شمال غرب- جنوب شرق گسترش و در نقاط مختلف دارای عمق های متفاوتی است. ضخامت لایه آبدار نیز به تبعیت از ساختار ناودیسی شکل دشت در قسمت های مختلف متغیر می باشد به طوری که حداکثر ضخامت آبخوان در نواحی جنوب غرب دشت می باشد که به طرف شمال غرب از ضخامت آن کاسته و آبخوان منطقه در نواحی شرق و شمال شرقی دشت دارای شیبی به سمت مرکز دشت و از مرکز دشت به طرف غرب مجددا به سمت بالا تغییر می یابد

و این امر حکایت از شکل ناودیسی آبخوان دارد. شیب کلی آبخوان در امتداد شمال غرب-جنوب شرق می باشد. با توجه به اینکه بخش لهبری تناوبی از مادستون، سیلتستون و ماسه سنگ می باشد. اگر بخش های ماسه سنگی آن در مجاورت مناطق تغذیه قرار گیرند آبدار می شوند، در صورتی که بین بخش های ماسه سنگی که به این ترتیب آبدار گشته اند و بخش فوقانی لهبری لایه های غیر قابل نفوذی مانند رس قرار داشته باشد می تواند تشکیل آبخوان تحت فشار را بدهد (سجادیان،1390).

تراز آب زیرزمینی

تراز آب زیرزمینی ارتفاع سطح آب زیرزمینی از یک سطح فرضی( ارتفاع سطح آب دریا)می باشد. با استفاده از عمق آب زیرزمینی اندازه گیری شده در هر یک از چاه های مشاهده ای و ارتفاع نقاط نشانه چاه های مشاهده ای و تعیین اختلاف این دو تراز سطح آب زیرزمینی در هر یک از چاه های مشاهده ای به دست آمده است.

با توجه به اینکه نوسانات تراز آب زیرزمینی در چاه های مشاهده ای محدوده رامهرمز (جزء چند مورد واقع در ورودی مخروط افکنه رودخانه اعلاء)در حدود یک متر یا کمتر از یک متر می باشد. نکته بسیار مهم که از نقشه تراز آب زیرزمینی استنباط می گردد، این است که ارتفاعات (تشکیلات زمین شناسی) پیرامون دشت هیچ نقشی در تغذیه آب زیرزمینی دشت ایفا نمی کند و به عنوان مرزهای بدون جریان عمل می کنند.

بر اساس آن رودخانه اعلاءعمده ترین منبع تغذیه دشت(البته بدون در نظر گرفتن آب برگشتی از مصارف)محسوب می گردد. به طور کلی 3 جبهه ورودی و 3 جبهه خروجی آب زیرزمینی در دشت رامهرمز قابل تشخیص است.

یکی از جبهه های ورودی در ابتدای مخروط افکنه اعلاء قرار دارد. جهت حرکت آب زیرزمینی از شمال شرق به سمت جنوب غرب و غرب و جنوب می باشد. خطوط هم پتانسیل در مسیر فعلی رودخانه اعلاء تا حوالی روستای صندلی شیخ کنعان  حالت محدب دارند که نشان از نقش تغذیه کنندگی آن دارد. خطوط جریان آب زیرزمینی در این جبهه ورودی حالت واگرا دارد به این ترتیب که آب زیرزمینی ورودی از طریق رودخانه در جهت های غرب (به موازات حد کوه ودشت)،

جنوب غرب(در امتداد رودخانه و شیب توپوگرافی)و جنوب جریان پیدا می کند. مسیر فعلی رودخانه اعلاء تقریبا منطبق به خط تقسیم جهت جریان آب زیرزمینی است. جهت جریان در ساحل راست رودخانه به سمت غرب و جنوب غرب که آب زیرزمینی در نهایت در جهت شمال غرب حرکت کرده و از طریق زهکش های موجود در منطقه در حوالی روستای حریر خارج می گردد. در ساحل راست رودخانه اعلاء جهت جریان ابتدا در جهت جنوب می باشد وسپس به سمت جنوب شرق منحرف می گردد و از محدوده رامهرمز خارج می شود. در شمال غرب دشت رامهرمز جهت جریان آب زیرزمینی را از ارتفاعات به سمت دشت نشان می دهد. در حالیکه هیچ منبع آب زیرزمینی وجود ندارد و تراز آب زیرزمینی از تراز توپوگرافی تبعیت می کند. طبیعی است که جهت جریان از سمت ارتفاعات به سمت مرکز دشت و در نهایت به سمت زهکش کوپال باشد.

آنچه که از نقشه تراز آب زیرزمینی استنباط می گردد. روند خطوط جریان در دوره های خشک وتر یکسان است و فقط در بخش هایی از منطقه(در ابتدای مخروط افکنه رودخانه اعلاء)تراز آب زیرزمینی در دوره های تر بیشتر از دوره های خشک است متوسط تراز آب زیرزمینی در دوره تر تقریبا برابر با دوره خشک و متوسط یک سال آبی است. این مسئله به دلیل نوسانات منظم و تقارن کامل تراز آب در دوره های خشک و تر (هیدروگراف واحد آبخوان) می باشد. اگرچه تراز آب در زمان های مختلف متفاوت است ولی روند کلی جریان در همه زمان ها نسبتا یکسان است.

(شکل3: مدل مفهومی همراه با نقشه تراز آب زیرزمینی)

نتایج:

نتایج و تفسیر وضعیت خشکسالی در مقیاس 24 ماهه شاخص SPI

هدف از محاسبه SPI بررسی اثر خشکسالی در یک دوره آماری 10ساله2004-2014برآبخوان دشت رامهرمز و محاسبه شاخص خشکسالی هواشناسی SPI می باشد. در پی محاسبه شاخص بارش استاندارد و تعیین فاکتورهای مجموع بزرگی، تداوم، درصد فراوانی انواع خشکسالی، تعداد ماه های مواجه با خشکسالی، و همچنین بررسی فراوانی شاخص SPI در مقیاس های زمانی 24 و 48 ماهه نتایج درصد فراوانی انواع خشکسالی را در (جدول 2-4 )و فاکتورهای مجموع بزرگی،

تعداد ماه های مواجه با خشکسالی و طولانی ترین دوره را در (جدول 3-5) و در( شکل 4) نمودارهای فراوانی SPI در مقیاس زمانی 24 ماهه بررسی شده است. در دوره 24 ماهه تعداد خشکسالی های مشاهده شده بیشتر و تداوم آنها کمتر است اما با افزایش مقیاس زمانی به ترتیب تعداد خشکسالی ها کمتر و تداوم آنها بیشتر شده است.

در مقیاس زمانی 24 ماهه ، در تمام ایستگاه ها خشکسالی عمده در طی دوره 31 ساله آماری در منطقه مورد مطالعه از اسفند سال 1386 تا بهمن1388ادامه داشته است که دارای خشکسالی بسیار شدید می باشد.

حداقل درصد فراوانی خشکسالی در مقیاس زمانی 24 ماهه مربوط به خشکسالی شدید در اهواز و حداکثر درصد فراوانی خشکسالی بسیار شدید را در ایستگاه باغملک مشاهده می شود. این در حالی است که خشکسالی ضعیف، حداکثر درصد فراوانی را در تمام ایستگاه ها به خوداختصاص داده است.

جدول2:درصد فراوانی خشکسالی در مقیاس زمانی 24 ماهه در ایستگاه های مورد مطالعه

Spi نوع خشکسالی رامهرمز اهواز امیدیه باغملک بهبهان مسجدسلیمان
0تا9/0 خشکسالی ضعیف 68.84 69.4 74.7 72.40 66.76 68.24
1تا 49/1- خشکسالی متوسط 8.3 8.3 2.67 4.15 8.90 10.68
5/1-تا 99/1- خشکسالی شدید 3.8 0.2 9.49 5.63 4.74 0.59
کوچکتر از 2- خشکسالی بسیار شدید 3.2 3.2 1.78 3.56 1.48 3.26

 

با توجه به جدول باغملک حداکثرمقدارخشکسالی بسیار شدید را داشته که با مقایسه این مقدار با نمودارهای مربوط به شاخص حدی درمی یابیم روند یکسانی را طی می کند. علاوه بر این با توجه به نمودارهای( شکل ) می توان نظم موجود در ترسالی ها را نیز بررسی نمود برای مثال در فاصله بین سال های 1390-1391 ترسالی با میزان شاخص SPI،50/2+ در تمام ایستگاه های مورد مطالعه رخ داده است

اما در دو ایستگاه باغملک و مسجدسلیمان که در توپوگرافی کوهستانی قرار دارند این ترسالی ها طولانی تر بوده واز سال 1391شروع و تا 1392 ادامه داشته است ولی میزان شاخص SPI، آن ها 20/2+ می باشد.که نشان دهنده کاهش پیک وافزایش طول دوره بوده است. که مقایسه با شاخص های حدی نیز پر باران بودن این مناطق به اثبات رسیده است.

جدول3:معیار های خشکسالی تعیین شده توسط SPI 24 ماهه در هر یک از ایستگاه های منطقه

نام ایستگاه مجموع DM طولانی ترین دوره (ماه) تعداد ماه مواجه خشکسالی
رامهرمز 85.83 22 51
اهواز 70.25 21 40
امیدیه 78.19 20 47
باغملک 75.3 12 44
بهبهان 77.47 20 52
مسجدسلیمان 72.67 20 48

شکل4تغییراتSPIوسطح پیزومتریک در مقیاس24ماهه

در مقیاس زمانی 24 ماهه، طولانی ترین دوره خشکسالی در ایستگاه رامهرمز با تداوم 22 ماه، و حداکثر مجموع DM، 83/85 درهمین ایستگاه مشخص شده است.(جدول3). بررسی نمودارهای فراوانی SPI نشان دهنده وقوع خشکسالی های هم زمان در سرتا سر منطقه مورد مطالعه است. گرچه شدت و تداوم این خشکسالی ها متفاوت می باشد.

نتایج و تفسیر وضعیت خشکسالی در مقیاس 48 ماهه شاخص SPI

در پی محاسبه شاخص بارش استاندارد و تعیین فاکتورهای مجموع بزرگی، تداوم، درصد فراوانی انواع خشکسالی، تعداد ماه های مواجه با خشکسالی، و همچنین بررسی فراوانی شاخص در مقیاس زمانی 24 و 48 ماهه نتایج درصد فراوانی انواع خشکسالی را در (جدول2و4)و فاکتورهای مجموع بزرگی، تعداد ماه های مواجه با خشکسالی و طولانی ترین دوره را در (جدول3و5) نشان داده و در( شکل 4) نمودارهای فراوانی SPI در مقیاس زمانی 24 ماهه بررسی شده است.

در مقیاس زمانی 48 ماهه، خشکسالی عمده درچهار ایستگاه رامهرمز، اهواز، امیدیه و مسجدسلیمان رخ داده است. که این خشکسالی بسیار شدید با میزان شاخص SPI ، 73/2- بوده که در بهمن ماه سال1387رخ داده است، وتا فروردین سال 1388 ادامه داشته است.

ولی در دو ایستگاه باغملک و بهبهان با توجه به شرایط جغرافیایی ومقایسه با شاخص های حدی این دو ایستگاه بارندگی خوبی داشته و در سال های 86-88 از خشکسالی کمتری برخوردار بوده اند. اما خشکسالی های پراکنده ای هم وجود دارد که در تمام ایستگاه ها هم زمان رخ نداده است

حداقل درصد فراوانی خشکسالی در مقیاس زمانی 48 ماهه مربوط به خشکسالی شدید در رامهرمز، وخشکسالی بسیارشدید در باغملک و بهبهان می باشد و حداکثردرصد فراوانی خشکسالی بسیار شدید در ایستگاه رامهرمز واهواز مشاهده می شود. این در حالی است که خشکسالی ضعیف، حداکثر درصد فراوانی را در تمام ایستگاه ها به خوداختصاص داده است .

جدول4:درصد فراوانی خشکسالی در مقیاس زمانی 48 ماهه در ایستگاه های منطقه مطالعاتی

Spi نوع خشکسالی رامهرمز اهواز امیدیه باغملک بهبهان مسجدسلیمان
0تا9/0 خشکسالی ضعیف 70.9 63.2 61.4 62.90 59.64 61.42
1تا 49/1- خشکسالی متوسط 3.5 8.3 10.9 11.27 13.64 5.63
5/1-تا 99/1- خشکسالی شدید 0 1.7 4.15 2.67 1.78 6.23
کوچکتر از 2- خشکسالی بسیار شدید 3.2 3.2 2.67 0 0 0.29

با توجه به جدول رامهرمز واهواز حداکثرمقدارخشکسالی بسیار شدید را داشته که با مقایسه این مقدار با  نمودارهای مربوط به شاخص حدی درمی یابیم روند یکسانی را طی می کند. همین طور در شاخص روزهای متوالیاً خشک نیز روندی افزایشی را نشان می دهند که بر افزایشی بودن شدت خشکسالی های این دو ایستگاه تکیه دارد. علاوه بر این با توجه به نمودارهای شکل 4 می توان نظم موجود در ترسالی ها را نیز بررسی نمود .

همچنین در مقیاس زمانی 48 ماهه، طولانی ترین دوره خشکسالی در ایستگاه امیدیه با تداوم 30 ماه، و حداکثر مجموع DM، 97/85  در همین ایستگاه تعیین شده است.

جدول5:معیار های خشکسالی تعیین شده توسط SPI 48 ماهه در هر یک از ایستگاه های منطقه

نام ایستگاه مجموع DM طولانی ترین دوره (ماه) تعداد ماه مواجه خشکسالی
رامهرمز 40.89 21 23
اهواز 74.95 22 45
امیدیه 85.97 30 60
باغملک 58.65 21 45
بهبهان 63.68 29 49
مسجدسلیمان 63.11 15 41

شکل4تغییرات SPIوسطح پیزومتریک در مقیاس48ماهه

بررسی نمودارهای فراوانی SPI نشان دهنده وقوع خشکسالی های هم زمان در سرتا سر منطقه مورد مطالعه است. گرچه شدت و تداوم این خشکسالی ها متفاوت می باشد. به عنوان مثال در مقیاس زمانی48 ماهه، خشکسالی های هم زمان مشاهده شده است. درچهار ایستگاه رامهرمز، اهواز،امیدیه و مسجدسلیمان خشکسالی بسیار شدید داریم که در بهمن ماه سال1387رخ داده است، وتا فروردین سال 1388 ادامه داشته است.

تاثیر خشکسالی بر آب های زیرزمینی

خشکسالی یکی از پدیده های جوی است که بخش های مختلف محیطی را در طول دوره حاکمیت تحت تاثیر قرار می دهد. یکی از  بخش های متاثر شده از شرایط بلند مدت خشکسالی منابع آب های زیرزمینی است که متاسفانه کمتر از سایر بخش ها مورد توجه قرار گرفته است. در رابطه با تاثیر خشکسالی بر منابع آب زیرزمینی ضمن بررسی نوسانات  ماهانه SPI و سطح آب زیرزمینی در طی دوره آماری 10ساله، ضریب همبستگی بین پارامتر مذکور نیز محاسبه شد.

نتایج این بررسی ها نشان داد که تمام ایستگاه ها در منطقه مورد مطالعه با خشکسالی مواجه بوده اند. در رابطه با تاثیر خشکسالی  بر منابع آب زیرزمینی نیز مشخص شد، خشکسالی های رویداده در افت سطح آب های زیرزمینی تاثیر بسزایی گذاشته اند. دراین بخش تحقیق تاثیر خشکسالی بر آب زیرزمینی از نظر کمی مورد مطالعه قرار گرفت. لازم به ذکر است که عامل افزایش برداشت از آب زیرزمینی در کاهش حجم آن موثر بوده است.

همبستگی آمار ارتفاع این چاه ها با میزان بارش و SPI )24و48ماهه)ایستگاه های سینوپتیک نامبرده تعیین و چاه هایی با طول دوره آماری مناسب و همبستگی بیشتر انتخاب شده اند.  نشان دهنده این است که خشکسالی های رخ داده در کل محدوده با توجه به توپوگرافی هر منطقه و با تاخیر 24 و48 ماهه، هر بارندگی بعد از نفوذ در خاک در مسیر توپوگرافی خاص خود حرکت کرده و با تاخیر زمانی مشخصی می تواند بر روی پیزومترهای دشت رامهرمز تاثیرداشته باشد.

جهت بررسی تغییرات کمی آب زیرزمینی دشت رامهرمز از آمار چاه های پیزومتری موجود استفاده شده است. با توجه به اینکه حدود 82 حلقه چاه در منطقه مورد مطالعه وجود دارد. در این تحقیق به علت اهمیت عامل توپوگرافی از پارامتر ارتفاع پیزومتری، به جای عمق استفاده شده است و با بررسی متوسط خشکسالی کل می توان تاثیرش را بر متوسط پیزومتر کل مشاهده کرد زیرا در یک بازه تاخیر 48 ماهه بیشترین تاثیری که خشکسالی کل منطقه برچاه های پیزومتری دشت رامهرمز می گذارد را نشان می دهد،

به عنوان نمونه خشکسالی که در 31  سال گذشته در امیدیه رخ داده است با تاخیر 48 ماهه بر آب زیرزمینی دشت رامهرمز هم تاثیر گذاشته است و سطح آب در پیزومتر ها افت را نشان می دهد. ضریب همبستگی بین مشخصات چاه های انتخابی با میزان بارش و SPI)24و 48ماهه) در جدول6 ارائه شده است.که در مقیاس 24 ماهه  0.39 و در مقیاس 48 ماهه0.62  را نشان می دهد

جدول6:تعیین همبستگی چاه های انتخابی و (SPI) رامهرمز در مقیاس زمانی 24 و 48 ماهه

ایستگاه شماره چاه ضریب همبستگی 24 ماهه ضریب همبستگی 48 ماهه
رامهرمز 3R 0.40 0.37
11R 0.41 0.33
26R 0.39 0.34

نتیجه:

1- در ماه های مواجه با خشکسالی سطح آب های زیرزمینی از میانگین دوره پایین تر و در دوره های تر سالی، سطح آب زیرزمینی از میانگین دوره بالاتر رفته است. از طرفی در بازه زمانی 48 ماهه همبستگی بیشتری بین مقادیر بار پیزومتری و فراوانی SPI وجود دارد. به عبارت دیگر در بازه زمانی 48 ماهه تاثیر خشکسالی بر آب زیرزمینی بهتر از بازه های زمانی دیگر نشان داده شده است.

2- ارتفاع پیزومتری طی دوره آماری مورد مطالعه با تاخیر زمانی نسبت به وقوع خشکسالی هواشناسی کاهش یافته که این تاخیر ناشی از مدت زمان لازم جهت نفوذ بارندگی به آبخوان است. گاهی با وجود خشکسالی بسیار شدید، آب زیرزمینی کمتر تحت تاثیر قرار گرفته زیرا خشکسالی گذشته باعث کاهش حساسیت آب زیرزمینی نسبت به خشکسالی های بعدی شده است.

6- نوع اقلیم دشت رامهرمز بر اساس طبقه بندی کوپن استپی، بر اساس آمبرژه نیمه گرم بیابانی و بر اساس دومارتن خشک تا نیمه خشک قرار می گیرد.

7- قدیمی ترین سنگ هایی که در این منطقه رخنمون دارند، رسوبات تبخیری و مارنی سازند گچساران، با سن میوسن زیرین و جوانترین واحدهای رسوبی نیز رسوبات منفصل بستر آبراهه ها و رودخانه و واریزه ها و پادگانه های آبرفتی می باشند.

8- منطقه مورد بررسی در زون زمین شناسی زاگرس قرار دارد و مهمترین حرکات تکتونیکی در منطقه حرکات تکتونیکی در منطقه حرکات کوهزایی دوران سنوزوئیک می باشد که علاوه بر کاهش عمق محیط رسوبگذاری و تغییر جنس و ضخامت رسوبات، موجب چین خوردگی و توسعه شکستگی های متعد در واحد های سنگی است.

9- از مطالعات ژئوفیزیکی دشت می توان نتیجه گرفت که رسوبات حاشیه دشت دانه درشت و به تدریج به سمت نواحی غرب و شمال غرب رسوبات دانه ریز می شوند. علت این امر به منشا رسوبات در این دو ناحیه بر می گردد.

نتايج اثرات قابل توجه تغييرات اقليمي را بر آب زيرزميني اين ناحيه نشان مي‌دهد هر چند که اين تغييرات در تمامي بخش‌هاي آبخوان يکنواخت نمي‌باشد. با توجه به عمق کم و ساحلی بودن آبخوان،توپوگرافي دشت و جهت جريان آب زيرزميني که از سمت شمال غرب به جنوب شرق مي‌باشد، بيشترين افت تراز آب زيرزميني در آبخوان، مربوط به جنوب شرقی دشت با افت حدود 30 متر می باشد. کمترین افت در شمال غرب دشت رامهرمز و در حدود 10 متر مي‌باشد.

همچنين در بخش مرکزي آبخوان افت در حدود 12 متر است.همچنین در بخش شرقی و جنوب شرقی دشت به دلیل هم جوار بودن این بخش از دشت با رودخانه اعلاء توجه کمتری نسبت به برداشت آب زیرزمینی برای کشاورزی وجود دارد.با توجه به اين نتايج و ميزان برداشتي که در حال حاضر در بخش جنوب شرقی اين آبخوان حکمفرماست بايستي ميزان تخليه آب زيرزميني در اين ناحيه با در نظر گرفتن استراتژي خاصي صورت گيرد.

نتیجه گیری کلی:

در تحقیق حاضر، تغییرات مکانی و زمانی عمق و میزان شوري آب زیرزمینی به همراه عوامل موثر بر این تغییرات در دشت رامهرمز با استفاده از آمار و اطلاعات پیزومتري مورد مطالعه قرار گرفت. عمق آب زیرزمینی در محدوده مورد مطالعه، کاهش

قابل توجهی در طول 20 سال گذشته داشت. افزایش تعداد چاههاي کشاورزي و کاهش نزولات جوي به ترتیب مهمترین عوامل افت آب زیرزمینی شناخته شد. بررسی تغییرات میزان شوري آب زیرزمینی نشان داد، به دلیل افزایش تعداد چاهها و در نتیجه افزایش فعالیتهاي کشاورزي افزایش مقدار شوري وجود داشت.

در نهایت به عنوان یک نتیجه کلی میتوان بیان داشت، مهمترین تهدید منابع آب زیرزمینی در منطقه مورد مطالعه، افت آب زیرزمینی است که احتمالاً منجر به کاهش کیفی خصوصیات شیمیایی خاك وبه دنبال افزایش زمین های بایر در منطقه مورد مطالعه شده است.

منابع:

شکیبا، .میرباقری،ب.خیری،ا.، 3180 .خشکسالی و تاثیر آن بر منابع آب زیرزمینی در شرق استان کرمانشاه با استفاده از شاخص SPI. جغرافیا، فصلنامه علمی پژوهشی انجمن جغرافیای ایران، 8(25)،20.

دشت بزرگی،آ.، 1387 ، بررسي تغییر روند درجه حرارت و بارش استان خوزستان با استفاده از تجزيه و تحلیل سريهاي زماني، پایان نام کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد واحد اهواز.

یاسمنی،س.محمدزاده،ح.،مساعدی،ا.، 1391 ،اثر خشکسالی بر تغییرات سطح آب زیرزمینی دشت تربت جام فریمان با به کارگیری شاخص هایSPI, GRI، انجمن زمین شناسی ایران.

Calow, R., Robins, N., Macdonald, A., Nicol. A, 1999. Planning for

groundwater drought in Africa. In: Proceedings of the International Conference

on Integrated Drought Management: Lessons for Sub-Saharan Africa. IHP-V,

Technical Documents in Hydrology, 35, 255–270

Correia, F. N., Santos, M. A, Rodrigues, R. R, 1991, ‘Reliability in Regional

Drought Studie,Drought Mitigation in Europe, Vogt JV, Somma F (eds)

Kluwer: Dordrecht; 161–166.

Khan, S., Gabriel, H.F., Rana, T., 2008, Standard precipitation index to track

drought and assess impact of rainfall on watertables in irrigation areas, Irrig

Drainage Syst, 159–177, online at: Springer Science + Business Media B.V

. Lloyd-HUGHESa, B., SAUNDERSa, MA., 2002, A DROUGHT

CLIMATOLOGY FOR EUROPE, INTERNATIONAL JOURNAL OF

CLIMATOLOGY, 22, 1571–1592

McKee, Thomas B., Doesken, Nolan J., Kleist, John., 1993, The relationship of

drought frequency abd duration to time scales, Eighth Conference on Applied

Climatology, Department of Atmospheric Science Colorado State University

Fort Collins

Mendicino, G., Alfonso, S., Pasquale, V., 2008, A Groundwater Resource Index

GRI) for drought monitoring and forecasting in a mediterranean climate)

Journal of Hydrology , 282-302

Scheidleder, A., Grath, J., Winkler, G., Sta¨rk, U., Koreimann, C.,Gmeiner, C

Nixon, S., Casillas, J., Gravesen, P., Leonard, J., Elvira, M., 1999. Ground

water quality and quantity in Europe. European Environment Agency

Silva. V.P.R., 2003, On climate variability in northeast Brazil, Journal of Arid

Environment, 54(2), 256-367

Steinemann, A.C., Cavalcanti, L.F.N., 2006, Developing multiple indicators and

triggers for drought plans. J. Water Resour. Plann. Manage. ASCE 132 (3),

174-164.

Tate, E.L., Gustard, A., 2000, Drought definition: a hydrological perspective

In: Drought and Drought Mitigation in Europe (ed. by J.V.Vogt and F.Somma),

Kluwer Academic Publishers, the Netherlands, 23-48.

Tsakiris, G., Vangelis, H, 2003, Towards a Drought Watch System based on in

Jacques Ganoulis (ed.), Water Resources Engineering Risk Assessment, NATO

ASI Series.

اشتراک:

درباره نویسنده

نظرات بسته اند