برآورد سهم تغییر اقلیم و فعالیت‌های انسانی در تغییرات دبی رودخانه (مطالعه موردی: رودخانه قره‌سو)

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد/ گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 استادیار/گروه مهندسی آب، پژوهشکده مدیریت آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

3 استاد/گروه مهندسی آب، پژوهشکده مدیریت آب، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

تغییرات اقلیمی و فعالیت‌های انسانی از جمله عوامل مهمی هستند که بر جریان رودخانه‌ها تأثیر می‌گذارند و تعیین سهم این عوامل‌ به‌منظور مدیریت بهتر منابع آب بسیار حائز اهمیت است. هدف اصلی این مطالعه، تعیین سهم هر کدام از این عوامل بر تغییرات دبی رودخانه قره‌سو، یکی از مهم‌ترین رودخانه‌های استان اردبیل با استفاده از روش‌های مختلف کلاسیک و هوشمند است. در این مطالعه، از روش‌های رگرسیون خطی، رگرسیون خطی دومتغیره، منحنی جرم مضاعف و شبکه عصبی مصنوعی در دو ایستگاه هیدرومتری سامیان و دوست بیگلو استفاده شد. ابتدا با استفاده از آزمون پتیت نقطه معناداری تغییر رواناب تشخیص و دوره آماری رواناب رودخانه (1398-1361) به دو دوره طبیعی و تغییرات تقسیم‌بندی شد. سپس با استفاده از روش‌های مذکور سهم هر کدام از این عوامل تعیین شد. نتایج نشان داد که در ایستگاه هیدرومتری سامیان، سهم تغییرات اقلیمی حاصل از روش رگرسیون خطی، رگرسیون دومتغیره، منحنی جرم مضاعف و شبکه عصبی مصنوعی به‌ترتیب برابر 6.45، 14.42، 14.86 و 8.61 درصد و سهم فعالیت‌های انسانی روش‌های مذکور به‌ترتیب برابر 93.55، 85.58، 85.14 و 91.38 درصد است. در ایستگاه دوست بیگلو نیز سهم تغییرات اقلیمی به‌ترتیب برابر 2.1، 3، 27 و 0.14 درصد و سهم فعالیت‌های انسانی برابر 97.9، 97، 73 و 99.86 درصد برآورد شد. با توجه به نتایج نسبتا مشابه حاصل از روش‌ها در هر دو ایستگاه، تأثیر فعالیت‌های انسانی (بیش‌تر از 73 درصد) بر رواناب حوضه به مراتب بیش‌تر از تغییرات اقلیمی (کم‌تر از 27 درصد) است. بنابراین، توجه به فعالیت‌های انسانی انجام شده در سطح حوضه در حل و مدیریت مشکلات آبی از اهمیت بالایی برخوردار است.

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
پور سیف­اللهی، بتول، کانونی، امین، و نیک­پور، محمدرضا (1397). بررسی اثرات احداث سد یامچی و سبلان بر روند جریان رودخانه اصلی در حوضه آبریز دره­رود (اردبیل). هفتمین کنفرانس ملی مدیریت منابع آب ایران، دانشگاه یزد.
جاهدی اسفنجانی، ناهیده، و قربانی، محمدعلی (1394). تحلیل روند تغییرات بارندگی و دبی ایستگاههای دوست­بیگلو و سامیان حوضه آبریز قره­سو. جغرافیا و برنامه­ریزی، 52، 43-64.
شفیعی، مجتبی، و قراری، شروان (1396). مروری بر مفاهیم مدل‌سازی هیدرولوژی در حوضه‌های آبریز: بخش اول معرفی فرآیند مدل‌سازی. آب و توسعه پایدار، 4(2)، 95-102.  doi: 10.22067/jwsd.v4i2.62154
شیخ، واحدبردی، نادری، مهین، سعدالدین، امیر، اسدی نلیوان، امید، کرامت­زاده، علی، عابدی طورانی، مرتضی، و نظری، عطیه (1401). تعیین سهم تغییر اقلیم و مداخلات انسانی در تغییرات آبدهی رودخانه حبله‌رود با استفاده از رویکرد تحلیل حساسیت هیدرولوژیکی مبتنی بر فرضیه بودیکو. مدل‌سازی و مدیریت آب و خاک، doi: 10.22098/mmws.2023.12114.1205
صانع، ایمان، ثقفیان، بهرام، و ناصری، محسن (1396). اثر تغییرات اقلیمی و انسانی بر آبدهی رودخانه راوند با استفاده از مدل ون­لون. تحقیقات منابع آب ایران، 13(1)، 178-190.
کنعانی، رضا، فاخری­فرد، احمد، قربانی، محمدعلی، و دین­پژوه، یعقوب (1399). تحلیل روند تغییرات جریان در ایستگاه­های بالادست و پایین­دست رودخانه لیقوان. پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز، 11(22)، 18-11. doi:10.52547/jwmr.11.22.11
ملکانی، لیلا، و عباسی، حبیبه (1398). مدل­سازی رواناب و برآورد میزان تغییرات رواناب در اثر عوامل اقلیمی و انسانی. آبیاری و زهکشی ایران، 13(2)، 475- 485. dor: 20.1001.1.20087942.1398.13.2.18.6
نوروززاده، هاجر، حسنپور کاشانی، مهسا، و رسول­زاده، علی (1401). بررسی نقش تغییرات اقلیمی و فعالیت­های انسانی در میزان جریان رودخانه قره‌سو اردبیل. کنفرانس ملی هیدرولوژی ایران، دانشگاه شهرکرد، 1-11.
 
 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]
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 Environment, 557-558, 331-342. doi:10.1016/j.scitotenv.2016.03.019
Huntington, T.G. (2006). Evidence for intensification of the global water cycle: review and synthesis. Journal of Hydrology, 319 (1-4), 83-95. doi:10.1016/j.jhydrol.2005.07.003
Huo, Z., Feng, S., Kang, S., Li, W., & Chen, S. (2008). Effect of climate changes and water-related human activities on annual stream flows of the Shiyang river basin in arid north-west China. Hydrological Processes, 22(16), 3155–3167. doi:10.1002/hyp.6900
Jahedi Sfanjani, N., & Ghorbani, M.A. (2015). The trend analysis of rainfall and discharge stations Bigelow and Sami Nagorno-hand basin. Journal of Geography and Planning, 52(19), 43-63. [In Persian]
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]
Kendall, M.G. (1975). Rank Correlation Methods. Griffin, London, England.
Liu, D., Chen, X., Lian, Y., & Lou, Z. (2010). Impacts of climate change and human activities on surface runoff in the Dongjiang river basin of china. Hydrological Processes, 24, 1487-1495. doi:10.1002/hyp.7609
Malekani, L., & Abbasi, H. (2019). Runoff modeling and estimation of runoff changes due to climatic and human factors. Iranian Journal of Irrigation & Drainage, 13(2), 475-485. dor: 20.1001.1.20087942.1398.13.2.18.6 [In Persian]
Mann, H.B. (1945). Non-Parametric tests against trend. Econometrica, 33, 245-259. doi:10.2307/1907187
Milly, P.C.D., 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
Mwangi, H.M., Julich, S., Patil, S.D., McDonald, M.A., & Feger, K.H. (2016). Relative contribution of land use change and climate variability on discharge of upper Mara River, Kenya. Journal of Hydrology: Regional Studies, 5, 244-260. doi:10.1016/j.ejrh.2015.12.059
Norouzzadeh, H., Hasanpour Kashani, M., & Rasoulzadeh, A. (2022). Investigating the role of climate changes and human activities in the flow rate of Qarasu River in Ardabil. The 4th National Iranian Conference on Hydrology, Shahrekord University, 1-11. [In Persian]
Nourani, V., Alami, M.T., & Aminfar, M.H. (2009). Acombined neural- Wavelet model for Porecasting of Ligvanchai Watershed Precipitation. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 22, 466-472. doi:10.1016/j.engappai.2008.09.003
Pettitt, A.N. (1979). A non-parametric approach to the change-point problem. Journal of the Royal Statistical Society, 28, 126-135. doi:10.2307/2346729
Pour Saifullahi, B., Kanoni, A., & Nikpour, M.R. (2017). Investigating the effects of the construction of Yamchi and Sablan dams on the flow of the main river in Dareh-Roud watershed (Ardabil). 7th National Conference on Water Resources Management of Iran, Yazd, Iran. [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 Research, 13(1), 178-190. [In Persian]
Searcy, J.K., Hardisoni, C.H., & Langbein, W.B. (1960). Double mass curves. US Geological Survey, Washington DC.
Sorokin, L.V., & Mondello, G. (2017). Entering the new +2 °C Global Warming age and a threat of World Ocean expansion for sustainable economic development. In: Mal, S. et al (eds.), Climate Change Extreme Events and Disaster Risk Reduction, Springer, Berlin, Germany.
Shafiei, M., & Gharari, Sh. (2017). A review on hydrological modelling concepts: Part 1-introduction of modelling process. Journal of Water and Sustainable Development, 4(2), 95-102. doi: 10.22067/jwsd.v4i2.62154 [In Persian]
Sheikh, V., Naderi, M., Sadoddin, A., Asadi Nalivan, O., Keramatzadeh, A., Abedi Tourani, M., & Nazari, A. (2023). 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. Water and Soil Management and Modelling, doi: 10.22098/mmws.2023.12114.1205 [In Persian]
Wang, S.J., Yan, M., Yan, Y.X., Shi, C.X., & He, L. (2012). Contributions of climate change and human activities to the changes in runoff increment in different sections of the Yellow River. Quaternary International, 282, 66-77. doi:10.1016/j.quaint.2012.07.011
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 Environment, 586, 328-337. doi:10.1016/j.scitotenv.2017.02.010
Xue, D., Zhou, J., Zhao, X., Liu, C., Wei, W., Yang, X., Li, Q., & Zhao, Y. (2021). Impacts of climate change and human activities on run off change in a typical arid watershed, NW China. Ecological Indicators, 121, 107013. doi:10.1016/j.ecolind.2020.107013
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 Xiliugao Basin in the upper Yellow river. Advances in Meteorology, 481713. doi:10.1155/2015/481713
Ye, X., Zhang, Q., Liu, J., Li, X., & Xu, C. (2013). Distinguishing the relative impacts of climate change and human activities on variation of streamflow in the Poyang Lake catchment, China. Journal of Hydrology, 494, 83-95. doi:10.1016/j.jhydrol.2013.04.036