تعيين شدت و تداوم دوره‌هاي خشكسالي هيدرولوژيك جريان با استفاده از روش Power Laws Analysis در رودخانه‌هاي حوزه آبخيز گرگانرود

Determining the severity and duration of hydrological drought by using power laws analysis in Gorganroud Watershed rivers

پايش و پيش‌بيني خشكسالي هيدرولوژيك و تعيين دقيق زمان شروع و تداوم آن، اهميت ويژه‌اي در مديريت منابع آبي و برنامه‌ريزي جهت كاهش اثرات مخرب خشكسالي دارد. در پژوهش حاضر خصوصيات خشكسالي هيدرولوژيك در سري‌هاي زماني دبي روزانه 20 ايستگاه هيدرومتري در استان گلستان مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته است. در اين تحقيق، شروع و پايان دوره‌هاي كم‌آبي و پرآبي، ميانگين دبي، دبي مؤثر و حد آستانه محاسبه و سپس تعداد دنباله‌ها در توالي وقوع دوره‌هاي كم‌آبي و پرآبي در دوره‌هاي 1 تا 30 ماهه مشخص گرديد. براساس نتايج استفاده از روش تحليل تابع تواني (Power Laws Analysis)، الگوهاي شدت و تداوم دوره‌هاي ماهانه خشكسالي هيدرولوژيك مشخص شد. نتايج نشان داد كه بين شدت وقوع و تداوم رابطه عكس وجود دارد. بيش‌ترين مقدار شيب دوره كم‌آبي در ايستگاه نوده (26/0-) مشاهده شده در حالي‌كه ايستگاه راميان با شيب خط (28/0-) بيش‌ترين شدت دوره پرآبي را در بين ايستگاه‌هاي منطقه مورد مطالعه تجربه نموده است. به‌عبارتي در ايستگاه نوده، وقوع كم‌آبي و در ايستگاه راميان، وقوع پرآبي داراي رژيم پايدارتري است. هم‌چنين، بيش‌ترين تداوم در دوره‌هاي‌ كم‌آبي و پرآبي مربوط به ايستگاه‌هاي آق‌قلا (89/32) و بصيرآباد (29/16) در پايين‌دست رودخانه بوده كه بيانگر متوسط تداوم با حداكثر احتمال وقوع در ايستگاه‌هاي مذكور است. نزديكي پراكندگي نقاط به خط مستقيم و خطوط نزديك يا موازي بدون تقاطع نشان داد كه دوره‌هاي پرآبي و كم‌آبي در حوزه آبخيز گرگانرود داراي يك رژيم همگن بوده و تغييرات زماني در آن‌ها چندان قابل ملاحظه نيست. تحليل دوره‌هاي كم‌آبي و پرآبي با استفاده از روش تحليل تابع تواني (Power Laws Analysis) در ايستگاه‌هاي مختلف حوزه گرگانرود، امكان تعيين رژيم دبي جريان، شدت و تداوم دوره‌هاي كم‌آبي و پرآبي را فراهم نموده است.

Introduction Monitoring and prediction of hydrologic droughts and determining the onset and duration of drought spells have an important role in water resources management and planning to reduce the adverse effects of drought. In the present study the characteristics of hydrological drought in daily discharge time series from 20 hydrometric stations in Golestan Province have been analyzed. Matherials & Methods: In this study, the onset and end of drought periods, mean discharge, effective discharge and threshold level were calculated and then sequence number of 1 to 30-month durations were determined. According to the results of Power Laws Analysis, the intensity and duration patterns of hydrological drought periods were distinguished. The results specified an inverse relationship between the intensity and duration of wet and dry spells. The highest severity of dry spell is related to Nodeh station (Line slope=-0.26) and the highest intensity of wet spell was observed in Ramian station (Line slope = -0.28) which indicated the stability of dry and wet river flow regimes in Nodeh and Ramian stations. Also, the longest durations of dry and wet periods were determined for the Aghghala (32.89) and Basirabad (16.29) stations, respectively, which represents the average maximum probable durations. Discussion of Results & Conclusions: The proximity, closeness to a straight line or parallel lines without intersection proved the homogeneity regime of wet-dry spells in the Gorganroud watershed. Analysis of wet-dry spells using the Power Laws technique provides a basis to determine the flow regime, severity and duration of hydrological drought.