بررسي آماري روند رسوب معلق با استفاده از تحليل سري‌هاي زماني (مطالعه موردي: حوزه آبخيز بار نيشابور)

Statistical trend analysis of suspended sediment load (Case study: Bar watershed, Neyshabur, Iran)

فرسايش، انتقال رسوب، رسوب گذاري و كيفيت آب از مسائل بسيار مهم در مديريت حوزه ­هاي آبخيز مي­باشند. از آنجاييكه بسياري از حوزه­ هاي آبخيز در اكثر كشورها از جمله ايران فاقد ايستگاه رسوب سنجي هستند استفاده از روش­هاي آماري براي تحليل آمار رسوب دهي حوزه ­هاي آبخيز يكي از رهيافت­ هاي مهم بررسي روند رسوب زايي در حوزه ­هاي آبخيز است. بر همين اساس هدف از اين مطالعه بررسي آماري روند رسوب معلق با استفاده از تحليل سري زماني در حوزه آبخيز بار نيشابور مي­باشد. در اين مطالعه آمار رسوب دهي ايستگاه بار اريه در دوره زماني 1393-1346 با استفاده از آزمون هاي مان-كندال و پتيت مورد بررسي قرار گرفت. بررسي آماري سري زماني دبي رسوب نشان مي­دهد كه تغييرات تدريجي دبي رسوب در سطح پنج درصد معني دار و كاهشي است. تغييرات ناگهاني سري زماني دبي رسوب در سطح پنج درصد معني دار است كه نقطه تغيير آن سال1382 مي­باشد كه ميانگين رسوب از 62/317 تن در روز به ميزان 25/17 تن در روز، در دوره بعد از سال 1382 كاهش يافته است. تحليل روند آماري سري زماني بارندگي روزانه ايستگاه­هاي هيدرومتري كارخانه قند، ماروسك و بار اريه بعنوان ايستگاه هاي معرف اقليمي حوزه و سري زماني دبي آب در دوره زماني 1393-1346 روند معني داري را در سطح پنج درصد نشان نداد. در نتيجه مي­توان اظهار داشت كه حداقل در سه دهه اخير تغييرات محسوسي در ميزان بارش و خشكسالي هواشناسي و هيدرولوژيك در حوزه آبخيز بار وجود نداشته و نمي­توان كاهش دبي رسوب در حوزه آبخيز بار را به شرايط خشكسالي و اقليمي در دوره منتهي به نقطه تغيير نسبت داد. با توجه به اينكه اوج گيري فعاليت­هاي آبخيزداري در حوزه آبخيز بار از سال 1384 (تقريباً مصادف با نقطه تغيير در سري زماني رسوب معلق حوزه) شروع شده و تا 1389 بصورت رسمي ادامه داشته است مي­توان روند كاهشي در سري زماني رسوب معلق حوزه را بيشتر مرتبط با فعاليت هاي سازه­اي (گابيوني، خشكه چين، بند خاكي و توركينست) عمليات آبخيزداري از اواخر دهه 70 تا كنون دانست.

Erosion, sediment transport, sedimentation and water quality are considered as very important controversial issues in watershed management. Since many watersheds in countries including Iran don’t have any sediment gauge station, using statistical techniques to analyze erosion/sediment process is one of the important strategies for evaluating the trend of sediment yield. Accordingly the purpose of this study was to statistically evaluate the trend of suspended sediment load by using time series analysis in the Bar watershed, Neyshabur. In this work, the sediment load statistical records of the Bar hydrometric station during the period 1967-2012 were analyzed through the Mann-Kendall and Pettit tests. Results showed that the gradual change of sediment load was decreasing and significant at the level of 5%. Abrupt change of sediment load time series was also significant at the level of 5%. The change point was matched with the year 2003 in which average sediment load of 317.62 tonnes per day declined by 17.25 tonnes per day after that. The statistical trend analysis of daily rainfall at the representative stations “Karkhane Ghand”, “Marusk” and “Bar” and water discharge time series at the Bar hydrometric station for the period 1967-2012 showed no significant trend at the level of 0.05. As a result, it can be stated that at least in the last three decades, there was no marked changes in rainfall and water yield and consequently meteorological and hydrological drought in the watershed. Therefore, we cannot attribute the decreasing trend of sediment load of the Bar watershed to metorological drought conditions in the period leading up to the change point. Investigations revealed that watershed management operations in the Bar basin started in 2005 (corresponding with the change point in time series of suspended sediment load) and officially continued until 2010. Therefore, the downward trend in the time series of suspended sediment load can be associated with structural operations (Gabion, rock and soil chack dams) from the late 90's until now which trap a considerable part of sediments.