بررسی اثرات خشکسالی بروی الگوی زمانی تغذیه آبخوان‎ها در آبخیز دامغانرود

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 محقق پست دکتری دانشگاه سمنان

2 دانشیار گروه بیابانزدایی دانشگاه سمنان

10.22092/wmrj.2024.365662.1585

چکیده

مقدمه و هدف: آب‌های زیرزمینی یکی از مهمترین منابع تامین آب کشاورزی و شرب محسوب می‎شود و به شدت تحت تاثیر عوامل محیطی و اقلیمی قرار دارد. دانش محدود ما از فرآیندهای هیدرولوژیکی بویژه منابع آب زیرزمینی، شناخت پارامترها و الگوهای موثر بروی تغذیه آب‌های زیرزمینی برای مدیریت بهینه منابع آب ضروری به نظر می‎رسد. بررسی الگوی زمانی تغذیه آب‌های زیرزمینی زمینه‎ای را برای مدیریت پایدار منابع آب زیرزمینی به منظور کاهش اثرات خشکسالی بر روی منابع آب فراهم می‎کند.
مواد و روش‎ها: در این مطالعه کمی‌سازی تغذیه آب‌های زیرزمینی در دوره زمانی 2018-2008 با استفاده از مدل SWAT در حوضه دامغانرود واقع در استان سمنان انجام شد. کالیبراسیون و اعتبارسنجی مدل با استفاده از مدل SWATCUP و الگوریتم SUFI2 انجام شد. شاخص‎های بارش استاندارد شده(SPI) ، شناسایی خشکسالی RDI و رواناب استاندارد شده SRI برای بررسی اثرات خشکسالی بروی تغذیه آبخوان‎ها استفاده شدند. بررسی روند تغذیه آبخوان‎ها با استفاده از آزمون ناپارامتری من-کندال و روش تخمین‎گرشیب سن محاسبه شد.
نتایج و بحث: نتایج مدل SWAT با استفاده از ضریب نش-ساتکلیف (NSE) برای دوره کالیبراسیون و اعتبارسنجی به ترتیب با 77/0 و 69/0 بیانگر کارایی نسبتا خوب مدل SWAT در شبیه‎سازی آب‎های زیرزمینی بود. یافته‌ها نشان داد، در مقیاس ماهانه خشکسالی بر روی تغذیه آبخوان روند خاصی را نشان نمی‎دهد. اما در فصول زمستان، بهار و تابستان افت تغذیه آبخوان روند افزایشی را نشان می‎دهد. در فصول بارش، کاهش میزان بارش و رواناب و افزایش میزان دما و تبخیرتعرق منجر به افزایش خشکسالی و افت تغذیه آبخوان‎ها شده است. تغذیه آبخوان‎ها در مقیاس سالانه در دوره‎های ترسالی روند افزایشی و در دوره‎های خشکسالی روند کاهشی را نشان داد. در دوره‎های با خشکسالی خفیف روند متغیرهای بارش، رواناب، دما و تبخیرتعرق کاهشی بود که بروی افت تغذیه آبخوان‎ها تاثیر کمی داشت.
نتیجه‎گیری: تجزیه و تحلیل الگوی زمانی آبخوانها نشان داد در مناطق خشک و نیمه‎خشک، تغییرات متغیرهای اقلیمی در ارتباط نزدیک با همدیگر و با پدیده خشکسالی است. الگوی زمانی تغذیه آبخوان‎ها تحت تاثیر تغییرات متغیرهای مختلف در حوضه تغییر می‎کند و میزان این تغییرات براساس همبستگی متغیرها است. روندیابی خشکسالی‏ها بروی تغذیه آبخوان‌ها نشان داد که در دوره ترسالی روند افزایشی و در خشکسالی روند کاهشی بوده است که می‌تواند برای بهبود تغذیه آبخوانها در ترسالی‎ها و کاهش اثرات خشکسالی‎ها بروی تغذیه آبخوان‎ها از طریق مدیریت و برنامه‎ریزی بهینه منابع آب موجود استفاده شود

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluating the effect of drought on the temporal pattern of groundwater recharge in Damghanroud watershed

نویسندگان [English]

  • Mahin Khosravi 1
  • Mohammad Reza Yazdani 2
1 Post doc Of Semnan University
2 Associate professor of Semnan University
چکیده [English]

Introduction and Objective
Groundwater is considered one of the most important sources for agricultural irrigation and drinking water supply and is strongly influenced by environmental and climatic factors. Our limited knowledge of hydrological processes, especially groundwater resources, underscores the importance of understanding parameters and patterns influencing groundwater recharge for optimal water resource management. Investigating the temporal pattern of groundwater recharge provides a basis for sustainable groundwater resource management to mitigate the effects of drought on water resources.
Materials and Methods
In this study, quantification of groundwater recharge for the period 2008-2018 was conducted using the SWAT model in the Damghanroud watershed located in Semnan province. Model calibration and validation were performed using the SWATCUP model and the SUFI2 algorithm. Standardized Precipitation Index (SPI), Reconnaissance Drought Index (RDI), and Standardized Runoff Index (SRI) were employed to assess drought effects on groundwater recharge. Trend analysis of groundwater recharge was calculated using the non-parametric Mann-Kendall test and the Sen slope estimator method.
Results and Discussion
SWAT model results, using the Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) coefficient for calibration and validation periods, indicated the relatively good performance of the SWAT model in simulating groundwater. Findings revealed no specific trend in groundwater recharge at the monthly scale. However, during winter, spring, and summer seasons, a decreasing trend in groundwater recharge was observed. Decreased precipitation and runoff along with increased temperature and evapotranspiration led to increased drought and groundwater depletion. Annual-scale groundwater recharge exhibited an increasing trend during wet periods and a decreasing trend during drought periods. Mild drought periods showed decreasing trends in precipitation, runoff, temperature, and evapotranspiration, with minimal impact on groundwater depletion.
Conclusion
Temporal pattern analysis of aquifers demonstrated that climatic variations are closely related to each other and to the phenomenon of drought, particularly in dry and semi-arid regions. The temporal pattern of groundwater recharge is influenced by various changes in watershed variables, and the extent of these changes depends on the correlation between variables. Drought trend analysis on aquifers showed an increasing trend during wet periods and a decreasing trend during drought periods, suggesting that optimal water resource management and planning can be utilized to improve aquifer recharge during wet periods and mitigate the effects of drought on aquifer recharge

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drought Index
  • Groundwater
  • Mann-Kendall test
  • SWAT model

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 29 شهریور 1403
  • تاریخ دریافت: 16 اردیبهشت 1403
  • تاریخ بازنگری: 09 خرداد 1403
  • تاریخ پذیرش: 29 شهریور 1403