مدیریت خشک‌‌سالی هیدروژئولوژیکی بر پایه شاخص چندمتغیره HDMI

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته دکتری، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

2 دانشیار، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

3 استادیار، گروه هیدرولوژی و منابع آب، دانشکده مهندسی آب و محیط‌زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

چکیده

در این پژوهش سعی شده است که با استفاده از مقادیر ماهانه دبی برداشت چاه‌‌های کشاورزی، تراز سطح ایستابی و مقادیر کیفی هدایت الکتریکی مناطقی از استان خراسان جنوبی در سال آبی 1393-1392، محدودیت‌‌های بهره‌‌برداری از دشت موردبررسی قرار گیرد. در این راستا، از تلفیق شاخص‌‌های منبع آب زیرزمینی، هدایت الکتریکی اصلاح‌شده و دبی برداشت استانداردشده استفاده شد. در نهایت جهت مدیریت خشک‌سالی آب زیرزمینی و بررسی خشک‌‌سالی هیدروژئولوژیکی از شاخص مدیریت خشک‌سالی هیدروژئولوژیکی HDMI استفاده شد. شاخص HDMI یکی از شاخص‌‌های مفید و کاربردی در این زمینه می‌‌باشد که کم­تر موردبررسی قرارگرفته است. نتایج نشان داد که در سطح منطقه موردمطالعه خشک‌‌سالی آب زیرزمینی در مناطق جنوب شرق محدوده موردمطالعه وجود دارد. شاخص مدیریت خشک‌‌سالی هیدروژئولوژیکی در محدوده موردمطالعه نشان داد که بهره‌‌برداری از آب زیرزمینی در بیش­تر نواحی منطقه موردمطالعه با مشکل مواجه شده و بهره‌‌برداری از آب زیرزمینی این مناطق باید با تأمل بیش­تری انجام شود. با توجه به نتایج شاخص HDMI، حدود 86% مناطق موردمطالعه در وضعیت بهره‌‌برداری محدود، 10% در وضعیت بهره‌‌برداری بدون مشکل و 4% در وضعیت عدم بهره‌‌برداری قرار دارد. به‌طورکلی نتایج بررسی شاخص مدیریت خشک‌‌سالی هیدروژئولوژیکی در سطح منطقه موردمطالعه نشان داد که این شاخص توانایی بالایی در ارائه مدیریت صحیح آبخوان و آبخوان‌‌داری داشته و کمک شایانی به متصدیان امور آب در کشور دارد. با تکیه بر نتایج حاصله می‌‌توان بهره‌‌برداری آب در سطح آبخوان را محدود کرده و تبع آن تحویل آب را مدیریت نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Hydrogeological Drought Management Based on HDMI Multivariate Index

نویسندگان [English]

  • Mohammad Nazeri Tahroudi 1
  • Yousef Ramezani 2
  • Farshad Ahmadi 3
1 PhD Alumni, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, University of Birjand, Birjand, Iran
2 Assoc. Professor, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, University of Birjand, Birjand, Iran
3 Assist. Professor, Department of Hydrology and Water Resources, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

In this research, it has been tried to investigate the limitations of using the plain’s groundwater through using the monthly values ​​of discharge of agricultural wells, groundwater level and quality values ​​of electrical conductivity in areas of South Khorasan Province in 2013-2014. In this regard, a combination of groundwater resource index, modified standard electrical conductivity index and standardized well discharge index was used. Finally, hydrogeological drought management index (HDMI) was used to manage the groundwater drought and to investigate hydrogeological drought. HDMI is one of the useful and practical indices in this field that has been less studied. The results of groundwater resource index showed that in the study area, groundwater drought is clearly seen in the southeastern regions of the study area. Hydrogeological drought management index in the studied area showed that operation of groundwater in most of the studied area has a problem and operation of groundwater in these areas should be limited. About 86% of the studied areas are in limited operation condition, 10% are in problem-free operation condition and 4% are in non-operation condition. In general, the results of hydrological drought management index at the study area indicated that this index has high ability to provide an aquifer management and has a great help to water managers in the country. Relying on the results, it is possible to restrict water use at the aquifer and manage the water delivery.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Agricultural wells
  • Electric conductivity
  • Flow discharge
  • Groundwater Drought
  • groundwater level
Alam A. T. M., Rahman M. S. and Saadat A. H. M. (2013). Monitoring meteorological and agricultural drought dynamics in Barind region Bangladesh using standard precipitation index and Markov chain model. Int. J. Geomat. Geosci., 3(3), 511-524.
Azimi S., Moghaddam M. A. and Monfared S. H. (2019). Prediction of annual drinking water quality reduction based on Groundwater Resource Index using the artificial neural network and fuzzy clustering. J. Contam. Hydrol., 220, 6-17.
Blenkinsop S. and Fowler H. J. (2007). Changes in drought frequency, severity and duration for the British Isles projected by the PRUDENCE regional climate models. J. Hydrol., 342(1), 50-71.
Chamanpira G., Zehtabian G., Ahmadi H. and Malekian A. (2014). Effect of drought on groundwater resources in order to optimize utilization management, case study: Plain Alashtar. Watershed Eng. Manag., 6(1), 10-20 [In Persian].
Duggins J., Williams M., Kim D. Y. and Smith E. (2010). Changepoint detection in SPI transition probabilities. J.  Hydrol., 388(3), 456-463. 
Faryabi M. and Mozaffarizade J. (2017). Hydrogeological drought management index (HDMI) as a tool for groundwater resource management under drought conditions (case study: Dayyer-Abdan district, Boushehr province). Iran. J. Ecohydrol., 4(3), 737-748 [In Persian].
Habibi B., Meddi M., Torfs P. J., Remaoun M. and Van Lanen H. A. (2018). Characterisation and prediction of meteorological drought using stochastic models in the semi-arid Chéliff–Zahrez basin (Algeria). J. Hydrol. Region. Stud., 16, 15-31.
Kim D. W., Byun H. R. and Choi K. S. (2009). Evaluation, modification, and application of the Effective Drought Index to 200-Year drought climatology of Seoul, Korea. J. Hydrol., 378(1), 1-12.
McKee T. B., Doesken N. J. and Kleist J. (1993). The relationship of drought frequency and duration to time scales. In Proceedings of the 8th Conference on Applied Climatology. Boston, MA: Am. Meteorol. Soc.., 17(22), 179-183.
Mendicino G., Senatore A. and Versace P. (2008). A Groundwater Resource Index (GRI) for drought monitoring and forecasting in a Mediterranean climate. J. Hydrol., 357(3-4), 282-302.
Paulo A. A., Ferreira E., Coelho C. and Pereira L. S. (2005). Drought class transition analysis through Markov and Loglinear models, an approach to early warning. Agri. Wat. Manag., 77(1-3), 59-81.
Paulo A. A. and Pereira L. S. (2007). Prediction of SPI drought class transitions using Markov chains. Water Resour. Manag., 21(10), 1813-1827.
Ramezani Y., Khashei-Siuki A. and Tahroudi M. N. (2020). Spatial distribution of the daily, monthly, and annual precipitation concentration indices in the Lake Urmia basin, Iran. IDŐJÁRÁS, 124(1), 73-95.
Ramezani Y., Tahroudi M. N. and Ahmadi F. (2019). Analyzing the droughts in Iran and its eastern neighboring countries using copula functions. IDŐJÁRÁS, 123(4), 435-453.
Rebetez M., Mayer H., Dupont O., Schindler D., Gartner K., Kropp J. P. and Menzel A. (2006). Heat and drought 2003 in Europe: a climate synthesis. Annal. Forest Sci., 63(6), 569-577.
Seyf M., Mohammadzadeh H., Mosaedi A. and Sayad H. (2012). Evaluation of drought effects on groundwater resources of Fasa Plain aquifer using critical rainfall indicators, groundwater resources, and critical electrical conductivity. J. Wat. Res. Manag., 5(13), 74-57 [In Persian].
Seyfi M., Mohammad Zadeh H. and Mosaedi A. (2012). Evaluating the impacts of drought on groundwater resources in fasa aquifer using SPI, GRI and SECI. Wat. Eng., 5(13), 55-72 [In Persian].
Sheffield J. and Wood E. F. (2008). Projected changes in drought occurrence under future global warming from multi-model, multi-scenario, IPCC AR4 simulations. Clim. Dyn., 31(1), 79-105.
Yeh H. F. and Hsu H. L. (2019). Using the Markov chain to analyze precipitation and groundwater drought characteristics and linkage with atmospheric circulation. Sustain., 11(6), 1817.