تحليل ريسك خشكسالي در شرايط توسعه منابع آب با استفاده از تابع كاپولا

Drought risk analysis in water resources development condition using copula

در بسياري از مناطق جهان، علاوه بر مشكلات مربوط به كاهش كميت آب به دليل خشكسالي و همچنين عوامل انساني، مشكل كاهش كيفيت منابع آب نيز وجود دارد. در ايران عمده برداشت‌هاي مصرفي، مربوط به بخش كشاورزي بوده و از ديدگاه اين بخش شوري آب، يكي از پارامترهاي مهم كيفيت آب تلقي مي‌گردد. همچنين بر اثر كاهش جريان رودخانه به دليل خشكسالي يا افزايش برداشت‌هاي بالادست، افزايش شوري رودخانه مشاهده مي‌شود. از طرفي يكي از الزامات در مديريت خشكسالي ارزيابي ريسك خشكسالي است چرا كه خشكسالي يك پديده غيرقطعي بوده و شامل اثرات زيان‌بار است. اقدامات انسان در توسعه منابع آب مي‌تواند سبب تغيير ريسك خشكسالي مي‌گردد. با اين توجه در اين تحقيق يك چارچوب مدلسازي ارائه مي‌گردد كه بوسيله آن بتوان ريسك خشكسالي و شوري به طور توام مربوط به اقدامات توسعه منابع آب در بالادست رودخانه را تحليل نمود. به اين منظور، با استفاده از داده‌هاي پانصد ساله مصنوعي توليد شده دبي ماهانه در سرشاخه‌هاي حوضه آبريز رودخانه حله واقع در جنوب غربي ايران و نرم‌افزار WEAP، سري درازمدت آبدهي و شوري آب رودخانه در نقاط مهم سيستم شبيه‌سازي گرديد. سپس سري زماني شدت و تداوم خشكي با استفاده از روش سطح آستانه و همچنين ميانگين شوري در طول دوره خشكي به عنوان مشخصه‌هاي اصلي خشكسالي محاسبه شده است. در نهايت ريسك توام خشكسالي هيدرولوژيكي و رخداد شوري بر اساس مفهوم دوره بازگشت ماندگاري و با به كارگيري كاپولا ماندگاري، با در نظر گرفتن ميانگين شوري در دوره خشكسالي به عنوان مشخصه كيفيت در كنار شدت و تداوم خشكسالي به عنوان مشخصه‌هاي كميت آب محاسبه شده است. نتايج نشان‌دهنده افزايش ريسك خشكسالي و شوري در برخي نقاط و كاهش در برخي ديگر نقاط در شرايط توسعه نسبت به وضع موجود است. در اين خصوص اثر توام عوامل متعددي مورد بحث قرار گرفته است.

Many parts of the world, besides the issue of water shortage due to human activities and natural impacts, there lies the deteriorated water conditions in terms of quality. Salinity as one of the most crucial parameters in evaluating the quality in the agriculture and its produces. Salinity is increased due to water shortage in result of drought or withdrawal elevation. On the other hand, one of the important part of drought management is drought risk analysis according to drought as an uncertainty and damaging phenomena. Water resources development thanks to human activities lead to changing drought risk. Hence, in this research there has been applied a new model to analyze risk of concurrent drought and salinity respect to water resources development in upstream of river. To this point, using synthetic 500 years discharge and salinity data in the head of rivers located in Helleh river basin to the south-west of Iran in WEAP software environment to generating discharge and salinity time series in long-term in strategic points in the basin. Then drought severity and duration as two important drought characteristics extracted utilizing threshold level method. Also, salinity average in drought duration was considered as drought characteristic in role of water quality index. Finally, survival return period and survival copula has been applied to calculate risk of concurrent drought and salinity. The results show that in development condition in contrast with current condition, risk of concurrent drought and salinity increased in some place but decrease in others. In regard to this problem, joint impacts of various factors were discussed.