بخشی از مقاله
تحليل خشکسالي هاي هيدرولوژيکي حوضه آبريز بختگان
چکيده :
خشکسالي به عنوان يکي از پديده هاي طبيعي هر ساله خسارات زيادي به جاي مي گذارد. خشکسالي هيدرولوژيکي که بر اثر طولاني تر شدن خشکسالي هاي هواشناسي پديد مي آيند اغلب مصيبت بارتر بوده و خسارات جبران ناپذيري بر ابعاد مختلف محيط و جوامع بشري تحميل مي کنند. تحقيقات و مطالعاتي که در زمينه خشکسالي در کشور انجام شده بيشتر از ديدگاه هواشناسي مي باشد و مطالعه اي که در زمينه خشکسالي هيدرولوژيکي باشد بسيار اندک است . در تحقيق حاضر خشکسالي هيدرولوژيکي رودخانه کر در حوزه آبريز درياچه بختگان براي اولين بار براساس داده هاي هيدرومتري روزانه ايستگاه آبسنجي چمريز در دوره آماري ٣١ ساله (١٣٨٦-١٣٥٦) بررسي شد. بعد از بررسي کيفيت و تکميل آمار روزانه اين ايستگاه ، سطح آستانه Q٧٥ از روي منحني مدت جريان بدست آمده و عمده ترين شاخص هاي کمبود جريان از قبيل : زمان وقوع خشکسالي، مدت ، کمبود حجم و حداقل مقدار جريان رودخانه که در مدت زمان وقوع دوره خشکسالي مشاهده مي شود، براي ايستگاه چمريز محاسبه شد. نتايج نشان مي دهد که در دوره آماري انتخابي طولاني ترين دوره خشکسالي در سال ١٣٧٩ به مدت ٣٦٤ روز اتفاق افتاده و در عوض سال هاي ١٣٥٦ با ٨٢ روز و سال ١٣٨٦ با ٩٦ روز به عنوان مرطوب ترين سال ها در ميان سال هاي دوره آماري مورد بررسي به حساب مي آيند.
واژه هاي کليدي: خشکسالي هيدرولوژيکي، سطح آستانه ، حوزه آبريز درياچه بختگان ، رودخانه کر
١. مقدمه :
خشکسالي پديده اي است که در هر منطقه و کشوري، چه داراي آب و هواي خشک باشد چه مرطوب ، اتفاق افتاده و انحراف از شرايط متوسط يا عادي در زمينه بارش و آب را بيان مي کند. خصوصيات خشکسالي بستگي به مدت ، استمرار، شدت و وسعت منطقه تحت تاثير و تسلط دارد [٣]. خشکسالي از ديدگاه هاي مختلف از جمله ، خشکسالي هواشناسي ، مرتبط با دوره هاي بارندگي کمتر از نرمال ، خشکسالي اکولوژي و اقليم شناسي کشاورزي ٢، مرتبط با اثرات کم آبي بر رطوبت خاک و رشد گياهان زراعي و باغي (عليزاده ،١٣٨٣) و خشکسالي هيدرولوژيک ١، مرتبط با سالهاي همراه با کمبود آب ، بررسي مي شود. بنا به تعريف در مواردي که در طول يکسال آبي (از مهر تا مهر سال ديگر) مقدار آبي که در يک رودخانه جريان مي يابد، از مقدار متوسط آن در سالهاي گذشته کمتر باشد، خشکسالي و اگر از ميانگين سالهاي گذشته بيشتر باشد، ترسالي يا خوش سالي هيدرولوژيکي اتفاق افتاده است ، حتي اگر در دوره کوتاهي جريان داشته باشد. چنين شرايطي از ديدگاه اکولوژي، خشکسالي محسوب مي شود، زيرا براي استفاده از آب رودخانه در منطقه برنامه ريزي شده ، محصولات کشاورزي کشت مي شود [٣].
مطالعات خشکسالي هيدرولوژيکي بر پايه ديدگاهاي مختلف بنا شده است و در اين ميان دو ديدگاه متداولتر است .
ديدگاه اول مطالعات بر پايه ويژگيهاي جريان حداقل ، به عنوان مثال روش هايي همچون يک سري زماني از دبي هاي حداقل سالانه N روزه (N-DAY) و يا درصدي از منحني مدت جريان که قسمت جريان کمينه رژيم رودخانه ها را توصيف مي کند، مي باشد . براي مطالعه سري ها حد خشکسالي بررسي و ويژگيهاي جريان کمينه انتخاب مي شود. ديدگاه بعدي به سري دبي ها به عنوان فرايند وابسته زماني نگريسته ، سري کامل دبي ها را از اول تا آخر سري زماني آن به طور کامل در محاسبات خشکسالي ها در نظر مي گيرند. در اين حالت سري وقوع خشکسالي ها از راههاي مختلفي که ويژگيهاي کمبود جريان ناميده مي شوند نظير مدت خشکسالي قابل شناسايي و تعيين است . معمولي ترين ويژگيهاي کمبود جريان عبارتند از زمان وقوع خشکسالي، مدت ، کمبود حجم يا شدت و حداقل مقدار جريان رودخانه که در مدت زمان وقوع دوره خشکسالي مشاهده مي شود. زمان وقوع يک رخداد خشکسالي از چندين راه قابل بيان مي باشد. براي مثال تاريخ اولين روز خشکي يا تاريخ روزي که مصادف با ميزان حداقل دبي مشاهده اي باشد [٨].
١.١.منطقه مورد مطالعه
١.١.١. موقعيت جغرافيايي حوضه آبريز بختگان
حوضه آبريز درياچه بختگان بين ٥١ درجه و ٤٤ دقيقه تا ٥٤ درجه و٣٠ دقيقه طول شرقي و ٢٩ درجه و ٧ دقيقه تا ٣١ درجه و ١٥ دقيقه عرض شمالي واقع است . مساحت اين حوزه ٢٨٢٣٤ کيلومتر مربع مي باشد. در قسمت شمالي اين حوضه ارتفاعات بلندي به صورت دو رشته کوه موازي در شرق و غرب آن امتداد مي يابند. بلندترين نقطه اين حوضه ، کوه سفيد (بل ) با ٣٩٤٣ متر ارتفاع از سطح دريا و پست ترين نقطه آن درياچه بختگان (محل تخليه رودخانه کر) با ارتفاع ١٥٦٠ متر از سطح دريا مي باشد[١] . شکل (١) نمايي از موقعيت جغرافيايي حوزه آبريز رودخانه کر و موقعيت ايستگاه هاي آبسنجي را نشان مي دهد[٧].
١.١.٢. مشخصات عمومي رود کر:
رودخانه کر رودخانه دائمي است که از شمال غربي استان فارس و بلندي هاي سلسله جبال زاگرس منشعب مي گردد و تا جنوب شرقي کشيده مي شود. طول آن ٢٨٠ کيلومتر است و به درياچه بختگان مي ريزد. سرشاخه اصلي اين رودخانه به درياچه سد درودزن مي ريزد. رودخانه در محل پل خان با رودخانه سيوند يکي مي گردد و سپس به سمت بند امير جريان يافته و با گذشت از تعدادي بند به درياچه بختگان منتهي مي شود[٤].
١.١.٣. جغرافياي طبيعي حوضه آبريز:
از سطح کل اين حوضه آبريز حدود ١٤٧٦٥ کيلومترمربع را کوه و تپه ماهورها، ١٢٢٧٨٦ کيلومتر مربع را دشت و بقيه را درياچه و تالاب ها تشکيل مي دهد. از نظر ريخت شناسي با تغيير شيب بستر اصلي و مسير رودخانه و انشعابات آن ، نوع رسوبات تغيير مي نمايد، بطوريکه مخروط افکنه ها و دامنه ها از رسوبات واريزه اي شن و ماسه و بقيه قسمت ها از سيلت و رس تشکيل شده است [١].
شکل (١) نمايي از موقعيت حوزه آبريز رودخانه کر و موقعيت جغرافيايي ايستگاه ها [٧]
١.١.٤. هيدرولوژي رودخانه کر:
رود آجان که سر شاخه اصلي رودخانه کر مي باشد در ٥٠ کيلومتري شمال مرودشت به سوي شمال غربي جريان يافته و پس از طي مسافت ٩٠ کيلومتر و پيوستن به رود سفيد و چشمه هاي سده ، به تنگ براق رسيده ، به کر تغيير نام مي يابد.
رودخانه کر در محل تنگ براق با پيوستن به رودخانه هاي دزدکرد و شورشيرين به سوي جنوب شرقي تغيير مسير داده ، پس از طي ٢٥ کيلومتر به ايستگاه چمريز مي رسد که متوسط آمار دبي ٢٠ساله آن ٧٥٥ ميليون متر مکعب گزارش شده است [٤].
١.١.٥. پوشش گياهي
پوشش گياهي در حوضه بختگان در ٤ رويشگاه عمده کوهستاني ـ تپه ماهوري، دشتي ـ دامنه اي، دشتي ـ شوره زارـ تالابي تقسيم مي شود. در رويشگاه کوهستاني عمدتا بوته هاي چوبي، در رويشگاه تپه ماهوري بيش از ارتفاع ١٧٠٠ تا ٢٥٠٠ متري، بلوط ، بنه ، بادام و انجير و در رويشگاه هاي دشتي، دامنه اي، تالابي با ارتفاع کمتر از ١٧٠٠، درمنه ، گون و گياهان تيره گندم و بالاخره در رويشگاه دشتي ـ شوره زارـ تالابي اغلب استپ و گاهي درختان گز وجود دارد[٥].
١.١.٦. آب و هوا و اقليم حوضه آبريز
ميزان بارندگي در اين حوزه از جنوب به سمت شمال غرب و از شرق به سوي غرب زياد مي شود. در بررسي تغييرات درجه حرارت حوضه آبريز مي توان ٢ منطقه کوهستاني (بالادست سد و حدود ارتفاعات سرچشمه رودخانه هاي سيوند و مائين ) و دشت رامجرد، کربال ، حاشيه درياچه بختگان و... را از هم متمايز کرد. در منطقه کوهستاني حداکثر مطلق دما ٣٩.٥ و حداقل مطلق آن ٢٢- و متوسط ساليانه دما ١٤ درجه و در محدوده پايين دست ، حداکثر مطلق دما ٣٨.٦ و حداقل آن ٤.٧- درجه با متوسط ساليانه ١٧ درجه سانتيگراد مي باشد. در سراسر حوضه ميزان تبخير از ١٣٠٠ تا ٣٥٠٠ ميلي متر در سال در نوسان است . بيشترين رطوبت نسبي در آذر و دي به ٩٩ درصد و کمترين آن در ارديبهشت به ٥ درصد مي رسد. بادهاي منطقه عمدتا از نوع محلي بوده و جهت غالب آن از شمال غرب به جنوب شرق مي باشد. حداکثر ساعات آفتابي در تير ماه و حداقل آن در اسفند مي باشد(کريمي، ١٣٧٣). ٦٣.٩ درصد از منطقه در اقليم نيمه خشک و ٢٢ درصد در محدوده اقليمي خشک قرار دارد. بقيه مساحت حوضه غالبا در محدوده اقليمي مديترانه اي و درصد ناچيزي در محدوده مرطوب قرار دارد[٦].
٢. مواد و روش ها:
نخستين گام در اين تحقيق جمع آوري بلند مدت سري دبي هاي روزانه ايستگاه بود. مرحله بعد انتخاب يک توزيع احتمالي مناسب بود که با برازش توزيع هاي مختلف نهايتا بر اساس آزمون نکويي برازش مناسب ترين نوع توزيع انتخاب شد.
تابع توزيع احتمالي حاصله مي تواند براي محاسبه اندازه و بزرگي رخدادها در دوره هاي بازگشت مورد نظر بکار گرفته شود.
با بدست آوردن مقادير رخدادها در دوره بازگشت هاي مختلف (١٠٠ ساله و ٢ ساله ) مي توانيم متغير R را براي بدست آوردن کفايت داده ها بدست آورد. براي مشخص کردن بهترين توزيع ، از آزمون مربع کاي استفاده شد. بر اساس آزمون نکوئي برازش مذکور، توزيع لوگ پيرسون تيپ III مناسب ترين توزيع آماري برازش يافته بر داده هاي ايستگاه چمريز شناخته شد.
براي بدست آوردن کفايت داده ها از آزمون ماکوس استفاده شد[٢]. اين آزمون طول دوره آماري ٣٠ ساله موجود را کافي تشخيص داد. سپس آزمون همگني داده ها به روش جرم مضاعف بر روي دبي هاي مورد نظر براي اطمينان از يکنواختي داده ها صورت گرفت و خلا آماري با استفاده از ضريب همبستگي که بين داده هاي اين ايستگاه با دبي هاي ايستگاه هيدرومتري تنگ براق وجود داشت تکميل گرديد. پس از آماده سازي سري داده هاي دبي روزانه با استفاده از منحني تداوم جريان مقدار سطح آستانه (Q٧٥) بدست آمد. با استفاده از منحني مدت جريان شکل (٢)، مقدار سطح آستانه Q٧٥ در ايستگاه چمريز ٣٢.٥ متر مکعب بر ثانيه تعيين گرديد.
بر مبناي سطح آستانه انتخابي برخي ويژگي هاي دوره هاي خشکي از قبيل کمبود جريان ، کمبود حجم ، مدت دوره خشکي، جريان کمينه و تاريخ وقوع آن براي ايستگاه چمريز استخراج گرديد. براي بدست آوردن کسري حجم جريان در دوره خشکي از سري زماني دبي روزانه ايستگاه چمريز مطابق با شکل (٣) استفاده گرديد.
