تعیین سهم تغییر اقلیم و مداخلات انسانی در تغییرات آبدهی رودخانه حبله‌رود با استفاده از رویکرد تحلیل حساسیت هیدرولوژیکی مبتنی بر فرضیه بودیکو

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار/ گروه آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 دانشجوی دکتری/ گروه آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

3 دانش‌آموخته دکتری/ گروه آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

4 استادیار/ گروه اقتصادکشاورزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، تهران، ایران

5 رئیس گروه بهره‌برداری آب‌های سطحی شرکت آب منطقه‌ای تهران/ تهران، ایران

6 کارشناس پژوهشی گروه تحقیقات کاربردی شرکت آب منطقه‌ای تهران/ تهران، ایران

چکیده

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.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


احمدی، حامد، و دلاور، مجید (1398). مقایسه رویکردهای مختلف تفکیک آثار انسانی و اقلیمی بر تغییرات جریان حوضه‌های آبخیز. اکوهیدرولوژی، 6(4)، 943-955. doi:10.22059/ije.2019.283700.1139
رضایی، مجتبی، امیدی­پور، رضا، رضایی، اشکان و نداف، محبت. (1401). مقایسه تاثیر تغییرات روند کاربری اراضی و بارش بر دبی سالانه (مطالعه موردی حوزه آبخیز کیار). مدیریت جامع حوزه­های آبخیز، 2(2)، 62-74. doi:10.22034/iwm.2022.556854.1038
سلمانی، حسن، شیخ، واحدبردی، ماهینی، عبدالرسول، اونق، مجید، فتح آبادی، ابوالحسن (1397). ارزیابی پاسخ هیدرولوژیکی حوضه آبخیز تیل آباد استان گلستان در طی دوره‌های آتی تحت تأثیر تغییر کاربری اراضی پیش­بینی شده. اکوهیدرولوژی، 5(2)، 399-418. doi:10.22059/ije.2018.232306.577
شیخ، واحدبردی، بابایی، اکبر، و موشاخیان، یوسف (1388). بررسی روند تغییرات رژیم بارش حوضه آبریز گرگانرود. علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، 3(8)، 29-38. dor:20.1001.1.20089554.1388.3.8.4.4
شیخ، واحدبردی، زارع گاریزی، آرش، الوندی، احسان، اسدی نلیوان، امید، خسروی، غلامرضا، سعدالدین، امیر، و اونق، مجید (1398). مکان‌یابی مشارکتی راهکارهای پیشنهاد شده برای مدیریت کردن آبخیز حبله‌رود. پژوهش‌های آبخیزداری، 32(4)، 2-18. doi:10.22092/wmej.2019.125497.1194
شیخ، واحدبردی، سعدالدین، امیر، اونق، مجید، نجفی­نژاد، علی، زارع، آرش، سلمان ماهینی، عبدالرسول، عبداللهیان، ح.، بارانی، حسن، کامکار، بهنام، بایرام کمکی، چوقی بایرام، محمدیان بهبهانی، علی، عابدی سروستانی، احمد، اسلامی، ا، کرامت­زاده، علی، کامیاب، حمیدرضا، خسروی، غلامرضا، اسدی نلیوان، امید، الوندی، احسان، رحمانی، م.، صادقی، ف.، منتظری، م.، و حقدادی، م. (1396). تدوین برنامه مدیریت جامع حوزه آبخیز حبله رود. گزارش نهایی طرح پژوهشی، سازمان جنگل‌ها، مراتع و آبخیزداری کشور، 259 صفحه.
شیخ، واحدبردی، نادری، مهین، بهره­مند، عبدالرضا، سعدالدین، امیر، عابدی طورانی، مرتضی، کمکی، چوقی، و قائمی، آلاله (1401). تعیین سهم تغییر اقلیم و مداخلات مستقیم انسانی در تغییرات آبدهی رودخانه حبله‌رود با استفاده از رویکردهای تجربی. مدل‌سازی و مدیریت آب و خاک. doi:10.22098/mmws.2022.11852.1178
صانع، ایمان، ثقفیان، بهرام، و ناصری، محسن (1396). اثر تغییرات اقلیمی و انسانی بر آبدهی رودخانه راوند با استفاده از مدل ون ‌لون. تحقیقات منابع آب ایران، 13(1)، 178-190.
عسکری، امیر، فتحیان، حسین، نیکبخت شهبازی، علیرضا، حسونی­زاده، هوشنگ، ظهرابی، نرگس (1401). تفکیک اثرات تغییر اقلیم و فعالیت‌های انسانی بر کاهش رواناب در حوضه کرخه با روش تحلیل حساسیت هیدرولوژیکی. پژوهش آب ایران، 2(16)، doi:10.22034/iwrj.2022.13801.2389
قره‌چایی، حمیدرضا، مقدم­نیا، علیرضا، ملکیان، آرش، و احمدی، آزاده (1394). پاسخ رواناب به تغییرپذیری اقلیمی و فعالیت‌های انسانی درحوضه رودخانه کشکان. مهندسی و مدیریت آبخیز، 3(7)، 255-264. doi:10.22092/ijwmse.2015.101632
کاظم­زاده، مجید (1394). ارزیابی اثرات تغییر اقلیم بر خصوصیات هیدرولوژیکی حوضه، مطالعه موردی: حوضه آبخیز آجی­چای. پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران.
کنعانی، رضا، فاخری فرد، احمد، قربانی، محمدعلی، و دین­پژوه، یعقوب (1399). تحلیل روند تغییرات جریان در ایستگاه‌های بالادست و پایین‌دست رودخانه لیقوان. پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز، 11(22)، 11-18. doi:10.52547/jwmr.11.22.11
شرکت آب منطقه‌ای تهران، (1392). مطالعات بهبود بهره‌برداری از آب‌های سطحی رودخانه حبله‌رود و سرشاخه‌های آن در استان تهران. گزارش نهایی طرح پژوهشی، 226 صفحه.
نادری، مهین، شیخ، واحدبردی، بهره­مند، عبدالرضا، کمکی، چوقی، و قانقرمه، عبدالعظیم (1401). تحلیل تغییرات رژیم جریان آب رودخانه‌ای با استفاده از شاخص‌های تغییرات هیدرولوژیکی (مطالعه موردی: حوزه آبخیز حبله‌رود). مدل‌سازی و مدیریت آب و خاک. doi:10.22098/mmws.2022.11430.1129
 
References
 
Ahmadi, H., & Delavar, M. (2019). Comparison of different approaches to seprating human and climatic impacts on run-off changes in basins. Iranian journal of Ecohydrology, 6(4), 943-955. doi:10.22059/ije.2019.283700.1139 [In Persian]
Alexandersson, H. (1986). A homogeneity test applied to precipitation data. Journal of climatology, 6(6), 661-675. doi:10.1002/joc.3370060607
Alexandersson, H., & Moberg, A. (1997). Homogenization of Swedish temperature data. Part I: Homogeneity test for linear trends. International Journal of Climatology: A Journal of the Royal Meteorological Society17(1), 25-34. doi:10.1002/(SICI)1097-0088(199701)17:1<25::AID-JOC103>3.0.CO;2-J
Askari, A., Fathian, H., Nikbakht Shahbazi, A., Hasonizade, H., & Zohrabi, N. (2022). Separating the impacts of climate change and human activities on runoff reduction in Karkheh basin by hydrologic sensitivity analysis method. Iranian Water Researches Journal, 16(2), doi:10.22034/iwrj.2022.13801.2389. [In Persian]
Bao, Z., Zhang, J., Wang, G., Fu, G., He, R., Yan, X., Jin, J., Liu, Y., & Zhang, A. (2012). Attribution for decreasing streamflow of the Haihe River basin, northern China: climate variability or human activities? Journal of Hydrology, 460, 117-129. doi:10.1016/j.jhydrol.2012.06.054
Budyko, M. I., & Miller, D. H. (1974). Climate and Life. Academic Press, New York.
Buishand, T. A. (1984). Tests for detecting a shift in the mean of hydrological time series. Journal of hydrology, 73(1-2), 51-69. doi:10.1016/0022-1694(84)90032-5
Chang, J., Zhang, H., Wang, Y., & Zhu, Y. (2016). Assessing the impact of climate variability and human activities on streamflow variation. Hydrology and Earth System Sciences20(4), 1547-1560. doi:10.5194/hess-20-1547-2016
Chen, Z., Chen, Y., & Li, B. (2013). Quantifying the effects of climate variability and human activities on runoff for Kaidu River Basin in arid region of northwest China. Theoretical and applied climatology111(3), 537-545. doi:10.1007/s00704-012-0680-4
Dooge, J.C. (1992). Sensitivity of runoff to climate change: a hortonian approach. Bulletin of the American Meteorological Society73(12), 2013-2024. doi:10.1175/1520-0477(1992)073<2013:SORTCC>2.0.CO;2
Fu, L.L. (1981). Observations and models of inertial waves in the deep ocean. Reviews of Geophysics, 19(1), 141-170. doi:10.1029/RG019i001p00141
Gao, G., Fu, B., Wang, S., Liang, W., & Jiang, X. (2016). Determining the hydrological responses to climate variability and land use/cover change in the Loess Plateau with the Budyko framework. Science of the Total Environment557, 331-342. doi:10.1016/j.scitotenv.2016.03.019
Gharechaei, H., Moghaddamnia, A., Malekian, A., & Ahmadi, A. (2015). Response‎of‎streamflow to climate variability and human activity in Kashkan River basin. Watershed Engineering and Management, 7(3), 255-264. [In Persian]
Han, Z., Long, D., Fang, Y., Hou, A., & Hong, Y. (2019). Impacts of climate change and human activities on the flow regime of the dammed Lancang River in Southwest China. Journal of Hydrology, 570, 96-105. doi:10.1016/j.jhydrol.2018.12.048
Hsun Lee, C., & Fu Yeh, H. (2019). Impact of climate change and human activities on streamflow variations based on the bodyko framework. Journal Water, 11, 1-22. doi:10.3390/w11102001
Huntington, T.G. (2006). Evidence for intensification of the global water cycle: Review and synthesis. Journal of Hydrology319(1-4), 83-95. doi:10.1016/j.jhydrol.2005.07.003
Kanani, R., Fakheri Fard, A., Ghorbani, M.A., & Dinpashoh, Y. (2020). Trend analysis of the streamflow in the Lighvan River Hydrometric Stations (upstream and downstream). Journal of Watershed Management Research, 11(22), 11-19. doi:10.52547/jwmr.11.22.11 [In Persian]
Kazemzadeh, M. (2015). Evaluation of climate change impacts on the hydrological characteristics of watershed, case study: Aji chai Watershed. M.Sc Thesis, University of Tehran, 177 pages. [In Persian]
Li, H., Zhang, Y., Vaze, J., & Wang, B. (2012). Separating effects of vegetation change and climate variability using hydrological modelling and sensitivity-based approaches. Journal of Hydrology420, 403-418. doi:10.1016/j.jhydrol.2011.12.033
Lv, X., Zuo, Z., Xiao, P., Ni, Y., & Sun, J. (2018). Effects of climate change and human activity on runoff in a typical Loess Gullied-Hilly Region Watershed. Polish Journal of Environmental Studies27(2), 779-785. doi:10.15244/pjoes/76117
Milly, P.C., Dunne, K.A., & Vecchia, A.V. (2005). Global pattern of trends in streamflow and water availability in a changing climate. Nature, 438(7066), 347-350. doi: 10.1038/nature04312
Naderi, M., Sheikh, V., Bahrehmand, A., Komaki, C.B., & Ghangermeh, A. (2022). Analysis of river flow regime changes using the indicators of hydrologic alteration (Case study: Hableroud watershed). Water and Soil Management and Modelling, doi:10.22098/mmws.2022.11430.1129. [In Persian]
Rezaei, M., Omidipour, R., Rezaei, A., & Nadaf, M. (2022). Comparison of the effects of land use change and precipitation on annual discharge (case study: Kiar watershed). Integrated Watershed Management, 2(2), 62-74. doi: 10.22034/iwm.2022.556854.1038.
Salmani, H., Sheikh, V.B., Salman Mahiny, A., Ownegh, M., & Fathabadi, A. (2018). Evaluation of hydrological response in tilabad watershed of golestan for future periods as affected by the predicted land use change. Iranian journal of Ecohydrology, 5(2), 399-418. doi:10.22059/ije.2018.232306.577 [In Persian]
Sane, I., Saghafian, B., & Nasseri, M. (2017). Contribution of climate variability and human intervention on watershed regime based on van loon model. Iran-Water Resources Research13(1), 178-190. [In Persian]
Schaake, J.C. (1989). Climate Change and U.S. Water Resources. Pp. 177-218, In: Waggoner, P.E. (ed.), Climate to Flow, Wiley, New York.
Sneyres, R. (1990). Technical note no. 143 on the statistical analysis of time series of observation. World Meteorological Organisation, Geneva, Switzerland.
Sheikh, V., Babaei, A., & Mooshakhian, Y. (2009). Trend analysis of precipitation regime in the Gorganroud basin. Iranian Journal of Watershed Management Science and Engineering, 3(8), 29-38. dor:20.1001.1.20089554.1388.3.8.4.4 [In Persian]
Sheikh, V., Naderi, M., Bahrehmand, A., Sadoddin, A., Abedi Tourani, M., Komaki, C.B., & Ghaemi, A. (2022). Quantifying the contributions of climate change and direct human interventions to streamflow alteration in the Hableroud River using empirical approaches. Water and Soil Management and Modelling, doi:10.22098/mmws.2022.11852.1178 [In Persian]
Sheikh, V., Sadoddin, A., Ong, M., Najafinejad, A., Zare, A., Salman Mahini, A., Abdullahian, H., Barani, H., Kamkar, B., Bairam Komaki, CH., Mohammadian Behbahani, A., Abedi Sarostani, A., Eslami, A., Karamatzadeh, A., Kamyab, H., Khosravi, G., Asadi Nelivan, A., Alvandi, A., Rahmani, M., Sadeghi, F., Montazeri, M., & Haqdadi, M. (2017). Developing integrated watershed managemen plan for Hableroud river basin. Final report of research project, Iranian Forest, Rangeland, and Watershed Management Organization, 259 pages. [In Persian]
Sheikh, V., Zare Garizi, A., Alvandi, E., Asadi Nelivan, O., Khosravi, G., Saaduddin, A., & Ong, M. (2018). Collaborative site selection for the proposed solutions to manage the Hablehroud watershed. Watershed Research. 32(4), 2-18. doi:10.22092/wmej.2019.125497.1194 [In Persian]
Sorokin, L.V., & Mondello, G. (2018). Entering the new+ 2 c global warming age and a threat of world ocean expansion for sustainable economic development. Pp. 183-201, In: Climate Change, Extreme Events and Disaster Risk Reduction, Springer, Cham.
Sun, G., McNulty, S.G., Lu, J., Amatya, D.M., Liang, Y., & Kolka, R.K. (2005). Regional annual water yield from forest lands and its response to potential deforestation across the southeastern United States. Journal of Hydrology308(1-4), 258-268. doi:10.1016/j.jhydrol.2004.11.021 ‏
Tehran Regional Water Company, (2012). Improving the exploitation of the surface water of the Hableroud River and its tributaries in Tehran province. Final report of research project, 226 pages. [In Persian]
Wang, D., & Hejazi, M. (2011). Quantifying the relative contribution of the climate and direct human impacts on mean annual streamflow in the contiguous United States. Water Resources Research47(10). doi:10.1029/2010WR010283
Wu, J., Miao, C., Zhang, X., Yang, T., & Duan, Q. (2017). Detecting the quantitative hydrological response to changes in climate and human activities. Science of the Total Environment586, 328-337. doi:10.1016/j.scitotenv.2017.02.010
Xu, M., Wang, G., Wang, Z., Hu, H., Singh, D.K., & Tian, S. (2022). Temporal and spatial hydrological variations of the Yellow River in the past 60 years. Journal of Hydrology, 609, 127750. doi:10.1016/j.jhydrol.2022.127750
Yao, H., Shi, C., Shao, W., Bai, J., & Yang, H. (2015). Impacts of climate change and human activities on runoff and sediment load of the Xiliugou basin in the Upper Yellow river. Advances in Meteorology, 1-12, 481713. doi:10.1155/2015/481713
Ye, X., Zhang, Q., Liu, J., Li, X., & Xu, C.Y. (2013). Distinguishing the relative impacts of climate change and human activities on variation of streamflow in the Poyang Lake catchment, China. Journal of Hydrology494, 83-95. doi:10.1016/j.jhydrol.2013.04.036
Zhang, L., Dawes, W.R., & Walker, G.R. (2001). Response of mean annual evapotranspiration to vegetation changes at catchment scale. Water resources research37(3), 701-708. doi:10.1029/2000WR900325
Zhang, L., Hickel, K., Dawes, W.R., Chiew, F.H., Western, A.W., & Briggs, P.R. (2004). A rational function approach for estimating mean annual evapotranspiration. Water Resources Research40(2). doi:10.1029/2003WR002710
Zhao, G., Tian, P., Mu, X., Jiao, J., Wang, F., & Gao, P. (2014). Quantifying the impact of climate variability and human activities on streamflow in the middle reaches of the Yellow River basin, China. Journal of Hydrology519, 387-398. doi:10.1016/j.jhydrol.2014.07.014