بخشی از مقاله
چکیده
خشکسالی یکی از مزمن ترین و زیانبارترین بلایای طبیعی محسوب میگردد که انسانها ازدیر باز با آن درگیر بوده اند. یکی از شاخص های مورد استفاده در تعیین شدت و وسعت خشکسالی شاخص بارندگی استاندارد شده SPI است که در این تحقیق بر اساس آمارهای موجود با دوره بلند مدت 36 ساله - 1351-1386 - اقدام به بررسی وضعیت پدیده خشکسالی در دوره زمانی یکسال زراعی در حوزه آبخیز سد پانزده خرداد واقع دراستان قم گردید.
نتایج ضمن تایید قابلیت و مزیت های شاخص SPI در تعیین شدت و وسعت خشکسالی با استفاده از نرم افزار ArcGIS 9,3 نسبت به تهیه نقشه های پهنه بندی خشکسالی برای هر سال اقدام گردید و با بهره گیری از آمار بارندگی10 ایستگاه موجود در داخل و خارج حوضه سالهای ترسالی و خشکسالی بررسی و نشان داده شد که با توجه به میانگین بارندگی سالانه هر چه شدت خشکسالی بیشتر شود یعنی عدد SPI بسمت منفی حرکت نماید، وسعت خشکسالی در سطح حوضه افزایش میابد. درکل ارزیابی خشکسالی بوسیله شاخص SPI نشان میدهد که در دوره مذکور آمارسالهای 54،52، 62، 55، 72 65،73،74،75،71،69وضعیت تقریباً نرمال است ودرسالهای 53،59،51، 67 در اکثر ایستگاهها شاخصSPI وضعیت مرطوب متوسط یا خیلی مرطوب را نشان میدهد.
در سالهای 56، 57 ، 58، 60، 77،76،61،63،64،66،68،70 ،78،79،80،81،82،83،84،85،86 شاخص SPI وضعیت خشکسالی از نرمال به سمت خشک متوسط و خیلی خشک را نشان میدهد. حداکثر وضعیت مرطوب و خیلی مرطوب در سال زراعی - 52 - 53 - با وسعت بیش از %80 سطح حوزه آبخیز - حدود200 هزار هکتار - است و حداقل وضعیت خشک متوسط ،خیلی خشک وحتی شدیداٌ خشک را در سال زراعی 57-58 - تقریباٌ - در سطح کل حوزه آبخیز بمساحت حدود 248000 هکتار داریم.
مقدمه
خشکسالی نوعیاز بلایای طبیعی است که بطور نامحسوس روی میدهد و عموماٌ پس از کاهش بارندگی در طی یک دوره کوتاه یا بلند روی میدهد و دارای طبیعت پنهانی است و در تمامی نواحی اقلیمی میتواند رخ دهد و با حرکت آرام و بطئی خود پیش میرود و سالانه باعث وارد آوردن خسارت مستقیم و غیر مستقیم فراوانی می شود. خشکسالی به معنای پدید آمدن یک وضعیت خشک تر از نرمال در یک منطقه وسیع است.
وقوع خشکسالی در یک منطقه بصورت دوره ای تکرار می شود ومی تواند خسارت های جبران ناپذیری برجای بگذارد اگر چه شروع خشکسالی معمولا با کاهش بارندگی همراه است که این مرحله به خشکسالی هواشناسی موسوم است. Mckee و همکاران شاخص بارش استاندارد شده - SPI - را به منظور تعریف و پایش خشکسالی و تعیین کمبود بارش برای مقیاسهای زمانی 3، 6، 12، 24 و 48 ماهه توسعه دادند.
فراوانی وشدت خشکسالی نیز از ویژگیهایی است که باید مورد مطالعه قرار گیرند که معمولا این ویژگیها درمقیاسهای مختلف زمانی - ماهانه، فصلی وسالانه - محاسبه می شوند از دیگر خصوصیات مهم خشکسالی که باید مد نظر قرار گیرد وسعت منطقه ایست که دچار خشکسالی می شود
موقعیت منطقه مورد مطالعه
حوزه آبخیز سد پانزده خرداد به وسعت 248901,7 هکتار که از نظر تقسیمات سیاسی در استانهای قم و مرکزی واقع شده است. این حوضه در موقعیت جغرافیایی بین 50 13 40 تا 50 54 15 طول شرقی و 33 56 27 تا 34 38 49 عرض شمالی واقع شده است. این حوضه از شمال به حوضه آبریز رودخانه طغرود، ازشرق وجنوب به حوضه آبریز رودخانه قمرود و ارتفاعات پلنگ آبی، مامو، حلیل، ،سوراخ گاو، خورزین، سیاه و از غرب به کویرمیغان و ارتفاعات سخت حصار و غار محدود می شود. مرتفع ترین بلندی در مرز شرقی حوضه و بر روی ارتفاعات کوه پلنگ آبی با3100 متر از سطح دریا و پست ترین در نقطه خروجی 948متر از سطح دریا ارتفاع دارد.
شکل شماره : - 1 - موقعیت منطقه مورد مطالعه
این شاخص توسط Mckee و همکاران - 1993 - از دانشگاه ایالت کلرادو تدوین شد. اساس آن احتمالات بارندگی برای هر مقیاس زمانی است بسیاری از محققین خشکسالی ، به قابلیت انعطاف پذیری این روش اشاره داشته اند شاخص SPI برای هر منطقه بر اساس ثبت بارندگی های طولانی مدت آن محاسبه می شود در ابتدا توزیع نرمال تبدیل میگردد. به طوری که مقادیر استاندارد شده و متوسط آن برای هر منطقه و دوره مورد نظر صفر شود معمولاً توزیع گاما بدین منظور به کار برده میشود. مقادیر مثبت SPI نشان دهنده بارندگی بیش تر از بارش متوسط و مقادیر منفی آن معنای عکس را دارد طبق این روش دوره خشکسالی هنگامی اتفاق می افتد که SPI به طور مستمر منفی و به مقدار -1 یا کمتر برسد و هنگامی پایان می یابد که SPI مثبت گردد.
: XI, J میانگین سالانه
: XI,M میانگین جند ساله
: انحراف معیار جند ساله
P = -21/59+ 0/169 H
دراین تحقیق ابتدا نسبت به جمع آوری اطلاعات وآمار ایستگاههای هواشناسی و تهیه خصوصیات فیزیوگرافی به کمک نرم افزار Arc Gis 9.3، و بررسی آمار موجود به کمک نرم افزار SMADA اقدام گردید. سپس دو ویژگی شدت و وسعت یا گستره خشکسالی مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور از شاخص بارش استانداردشده - - SPI بعنوان شاخص منتخب جهت بررسی خشکسالی های در10 ایستگاه واقع درداخل و خارج از حوضه با طول دوره آماری مشترک 36 ساله 1351-1386 - شمسی - به کمک بسته نرم افزاری Office محاسبه شد. با استفاده از روش تحلیل آماری در ایستگاههای مورد مطالعه وجود روند مورد بحث وتحلیل قرارگرفت که نتایج حاصله شدت و وسعت خشکسالی ها را در قسمتهای مختلف حوضه مشخص نمود.
متوسط بارندگی سالانه حوضه طی سالهای - - 1351-1386
با استفاده از روش کوکریجینگ در سیستم اطلاعات جغرافیایی ، سطح اثر ایستگاههای قم، سالاریه، باغیک،نانگرد،دودهک - و - ،مشک آباد،محلات ووشنوه به ترتیب 1/7، 15/3 ،9/8، 14/4، 42/2، 0/4، 10/6و5/6 درصد برآورد گردید. بدیهی است با در اختیار داشتن درصد تاثیر هر یک از ایستگاهها نسبت به منطقه مطالعاتی طی دوره شاخص برآورد گردید.
گرادیان بارندگی سالانه حوضه
با بهره گیری از آمار بارندگی سالانه ایستگاههای شمس آباد،وشنوه، بیچگان،کوهرود، اراک، تفرش، کوچری ،محلات ،دستجان ،ساروق بالا، مشک آباد، باغیک، عباس آباد، دودهک، ساقه، فین ،سالاریه، قم، کاشان، راوند، آران، فرج آباد وکوه سفید و ارتفاع ایستگاههای متناظر همبستگی متوسط بارندگی سالانه ایستگاهها به ازای ارتفاع همان ایستگاهها به صورت
خطی مورد بررسی ونتیجه به شرح زیر پیشنهاد گردید.
معادله شماره - - 1 = 0/952 ضریب همبستگی ،= 21 درجه آزادی و = 0/1 سطح معنی دار بودن - درصد -
در معادله - 1 - ، P و H به ترتیب بارندگی سالانه به میلیمتر و ارتفاع به متر از سطح دریا می باشد. به استناد ضرایب این معادله به ازای هرصد متر افزایش ارتفاع میزان بارندگی سالانه 16/9 میلیمتر افزایش پیدا میکند. بدیهی است با استفاده از ضرایب این معادله ،امکان برآورد حجم بارش و متوسط بارندگی سالانه کل حوضه قابل برآورد است. بر این اساس متوسط بارندگی و حجم بارش سالانه حوضه به ترتیب 245/7 و 611/5 میلیون متر مکعب برآوردشده است.
جدول شماره - - 1 مقایسه مقادیر متوسط بارندگی سالانه به ازای ترازهای معین محدوده مطالعاتی
ارتفاع - متر از سطح دریا -
متوسط بارندگی سالانه حوضه طی سالهای - 1351-1386 -
با استفاده از روش زمین آماری و سیستم اطلاعات جغرافیایی، سطح اثر ایستگاههای قم، سالاریه، باغیک، نانگرد، دودهک، مشک آباد،محلات و وشنوه به ترتیب 1/7، 15/3 ،9/8، 14/4، 42/2، 0/4، 10/6و5/6 درصد برآورد گردید.
