دانشگاه محقق اردبیلی مدل سازی و مدیریت آب و خاک 2783-2546 3 4 2023 01 29 Quantifying the contributions of climate change and human interventions on streamflow alteration in the Hableroud River basin using the hydrological sensitivity analysis approach based on the Budyko hypothesis تعیین سهم تغییر اقلیم و مداخلات انسانی در تغییرات آبدهی رودخانه حبله‌رود با استفاده از رویکرد تحلیل حساسیت هیدرولوژیکی مبتنی بر فرضیه بودیکو 241 259 2050 10.22098/mmws.2023.12114.1205 FA واحدبردی شیخ دانشیار/ گروه آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران مهین نادری دانشجوی دکتری/ گروه آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران امیر سعدالدین دانشیار/ گروه آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران امید اسدی نلیوان دانش‌آموخته دکتری/ گروه آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران علی کرامت زاده استادیار/ گروه اقتصادکشاورزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، تهران، ایران 0000-0001-7470-4578 مرتضی عابدی طورانی رئیس گروه بهره‌برداری آب‌های سطحی شرکت آب منطقه‌ای تهران/ تهران، ایران عطیه نظری کارشناس پژوهشی گروه تحقیقات کاربردی شرکت آب منطقه‌ای تهران/ تهران، ایران Journal Article 2023 01 12 <strong>Introduction</strong><br />Climate change and human interventions are the most important factors that in combination influence the hydrological response of a watershed system. In order to increase the level of their social and economic welfare, human beings have made serious and significant interventions in nature and directly caused several changes in its functions and processes, particularly the hydrological cycle. On the other hand, global climate change imposes several impacts on the natural hydrological cycle. Therefore, the separation of the effects of direct human intervention and climate change on the hydrological processes is of great importance for land use planning, water resources management, and socio-economic development policy-making. The hydrological cycle is one of the most important natural processes subjected to human interventions and climate change, whereas its various aspects and components get altered. One of these hydrological components is the river flow discharge, which is jointly affected by climate change and human interventions, and it will have dire consequences on different aspects of human life. Human activities indirectly (through the emission of greenhouse gases) and directly (through activities such as the construction of dams, water diversion structures, water consumption for agricultural activities, and land use change) affect the hydrological cycle and the natural regime of river flows.<br /><strong> </strong><br /><strong>Materials and Methods</strong><br />The area studied in this research includes the upstream part of the Hablehroud watershed draining to the Bonekouh hydrometry station. The whole study area is located within the administrative boundaries of Tehran province. Hablehroud River, which is the main drain of the watershed, has been under pressure in recent years as a result of human activities and climate changes, and its hydrological status has altered significantly during past decades attracting the attention of watershed inhabitants and local authorities mostly blame the climate change as the main cause of the hydrologic alteration. The current research is conducted in order to determine the contribution of climate change and direct human interventions on the discharge decline of the Hableroud watershed. In this research, the hydrological sensitivity analysis approach based on the Budyko hypothesis was used in order to separate the effect of climate change and direct human interventions in reducing the discharge of Habaleroud River at the location of Simindasht and Delichai hydrometric stations. The annual time series of flow discharge during the period 1981 to 2017 was used. Two solution methods by Fu and Zhang have been used to solve the Budyko equation. Prior to the calculation of the contributions, the significant change point along the time series was detected by three tests of the Buishand Range, Standard Normal Homogeneity, and the sequential Mann-Kendall.<br /><strong> </strong><br /><strong>Results and Discussion</strong><br />Despite an infinitesimal variation, all the change point detection tests showed that a significant change point occurred in the middle of the 1990s for the annual discharge time series of the both hydrometry stations of Delichai and Simindasht. The contribution of climate change on discharge in the Simindasht and Delichai hydrometry stations was, respectively, calculated as less than one and 53 % according to Fu's method and -6 and 93 % according to Zhang's method. According to Fu's method, the contribution of human intervention in the discharge change of Simindasht and Delichai stations has, respectively, been calculated as -81 and -153 %, and according to Zhang's method as -94 and -193 %. The positive percentage values indicate the incremental effect on the flow discharge and the negative values indicate the subtractive or lessening effect. The results indicated that although the absolute and percentage values of the contributions calculated by both solution methods of the Budyko equation vary somehow, the direction (positive and negative effects) and the relative magnitude of contributions of the human interventions and climate change are similar for two solution methods of the Budyko equation. As can be noticed, at both the studied hydrometry stations, the effect of human intervention is much higher than the climate change effect. Another important point is that the effect of climate change on the flow discharge is subtractive only at the Simindasht hydrometry station according to Zhang’s method, and is incremental for other cases. In other words, climate change has resulted in increasing inflow discharge across the study area. Furthermore, the results of the study indicate that the effect of direct human interventions on the flow discharge is more intensive across the Delichai sub-watershed.<br /><strong> </strong><br /><strong>Conclusions</strong><br />According to the results of the study, it can be concluded that the main factor in the reduction of discharge in the Habaleroud River is direct human interventions and climate change has a very small contribution to it. Due to the fact that land use change is the main indicator of human interventions done in line with the main policies and strategies, developing proper policies and strategies to prevent inappropriate land use changes is necessary. Therefore, it is suggested that local policymakers and water resources managers develop and enact policies in order to manage the human activities influencing the natural water cycle. Furthermore, the results of this study can be used as a reference for the development, exploitation, and management of water resources in the future. تغییر اقلیم و مداخلات انسانی از جمله مهم‌ترین عوامل تأثیرگذار در پاسخ هیدرولوژیکی یک حوزه آبخیز هستند. چرخه هیدرولوژیکی به‌عنوان یکی از مهم‌ترین سامانه‌هایی است که تاکنون مورد مداخلات بشر قرار گرفته و جنبه‌های مختلف رفتار هیدرولوژیکی آن تغییر کرده است. منطقه مورد مطالعه در این پژوهش بخش بالادست حوزه آبخیز حبله‌‌رود تا ایستگاه آبسنجی بنکوه است. در این پژوهش از رویکرد تحلیل حساسیت هیدرولوژیکی مبتنی بر فرضیه بودیکو شامل روش‌های فو و ژانگ به‌منظور تفکیک اثر تغییر اقلیم و مداخلات انسانی در کاهش آبدهی رودخانه حبله‌رود در محل ایستگاه‌های هیدرومتری سیمین‌دشت و دلیچای ( دوره آماری 1981 تا 2017) استفاده شد. میزان اثر تغییر اقلیم در دبی جریان ایستگاه‌های سیمین‌دشت و دلیچای، طبق روش فو به‌ترتیب کم‌تر از یک درصد و 53 درصد و طبق روش ژانگ به‌ترتیب 6- و 93 درصد به‌دست آمد. در حالی‌که سهم مداخلات انسانی در تغییر دبی ایستگاه‌های سیمین‌دشت و دلیچای، طبق روش فو به‌ترتیب 81- و 153- درصد و طبق روش ژانگ 94- و 193- درصد محاسبه شده است. درصدهای منفی بیان‌گر اثر کاهنده و درصدهای مثبت بیان‌گر اثر افزآینده بر دبی جریان هستند. همان‌طورکه ملاحظه می‌شود در هر دو ایستگاه هیدرومتری مورد مطالعه، میزان تأثیر مداخلات انسانی بسیار بیش‌تر از تغییر اقلیم است. نکته مهم دیگر این‌که، اثر تغییر اقلیم بر تغییرات دبی جریان فقط مطابق روش ژانگ در ایستگاه هیدرومتری سیمین‌دشت کاهنده است و در سایر موارد افزآینده است. بنابراین طبق نتایج به‌دست آمده در این پژوهش می‌توان بیان کرد که عامل اصلی کاهش آبدهی رودخانه‌های حوزه آبخیز حبله‌رود مداخلات انسانی است و تغییر اقلیم سهم قابل ملاحظه‌ای در کاهش آبدهی رودخانه‌های حوزه آبخیز حبله‌رود ندارد. هم‌چنین، نتایج به‌دست آمده بیان‌گر این است که در زیرحوزه آبخیز دلیچای، مداخلات انسانی تأثیر شدیدتری بر کاهش آبدهی آن داشته است. بنابراین، لازم است سیاست‌گذاران و مدیران منابع آب در برای سیاست‌گذاری و مدیریت فعالیت‌های انسانی مؤثر در چرخه طبیعی آب اقدام نمایند. هم‌چنین، از نتایج این مطالعه می‌توان به‌عنوان یک مرجع برای توسعه، بهره‌برداری و مدیریت منابع آب در آینده استفاده نمود. https://mmws.uma.ac.ir/article_2050_7e7e11c6926b86944ba32b4a2843e842.pdf