بررسي تاثير خشك‌سالي بر جريان پايه با شاخص جريان پايه استاندارد شده، مطالعه موردي: حوضه كاكارضا

Investigating the impact of drought on the base flow using standardized base flow index, case study: Kaka-Reza Catchment

شناخت برهم‌كنش پديده خشك­سالي و پاسخ هيدرولوژيك حوضه­­ ها، مي­ تواند منجر به دستيابي به اطلاعاتي براي مديريت بهينه منابع آب حوضه شود. هدف پژوهش حاضر، بررسي رابطه زماني خشك­سالي و ميزان مشاركت جريان­هاي زيرسطحي در جريان رودخانه­ها در زيرحوضه كاكارضا است. در اين پژوهش، دوره مشترك 1396-1361 براي ايستگاه­هاي هيدرومتري و باران‌سنجي متناظر در نظر گرفته شد. سپس، شاخص بارش استاندارد شده (SPI) در مقياس‌هاي زماني سه، شش، نه، 12،‌ 18 و 24 ماهه، محاسبه شد. جريان پايه و شاخص مربوطه به روش فيلتر رقومي برگشتي بي­فلو-لينه و هاليك در پايه­هاي زماني ماهانه، سالانه و كل دوره، محاسبه شد. در مرحله بعدي، شاخص جريان پايه استاندارد شده (SBFI)محاسبه و منحني تداوم جريان پايه (BFDC) ترسيم و شاخص شكل منحني تداوم جريان پايه (SBFDC) محاسبه شد. تغييرات منحني تداوم جريان پايه و شاخص شكل مربوطه و روابط شاخص خشك­سالي و شاخص جريان پايه استاندارد شده با استفاده از روش همبستگي بررسي و تحليل شد. نتايج نشان داد كه ميانگين شاخص جريان پايه در طول دوره پژوهش برابر با 0/52 و كمينه و بيشينه آن نيز به‌ترتيب برابر با 0/46 و 0/57 بوده و همچنين، روند تغييرات جريان پايه، يك روند كاهشي با شيب ملايم است. روند تغييرات شيب منحني تداوم جريان پايه، در طول دوره با يك شيب ملايم كاهشي است. ميزان تغييرات شيب نيز از يك تا سه درصد و نزديك به خط راست است كه تمايل به پايداري جريان پايه در درازمدت را نشان مي­دهد. بيشترين تاثير پديده خشك­سالي بر جريان پايه رودخانه ­ها در گام زماني نه و 12 ماه بوده كه همبستگي با ضريب تبيين 0/87 و احتمال 95 درصد، بين شاخص خشك­سالي و شاخص جريان پايه استاندارد شده، مويد افزايش سهم مشاركت آب­هاي زيرسطحي در جريان پايه، با تاخير نه تا 12 ماه است.

Understanding the interaction of drought phenomenon and hydrological response of catchments can lead to obtaining some information for optimal water resource management. The aim of this study was to investigate the temporal relationship between drought and groundwater contribution to stream flow, in Kaka–Reza Sub-catchment. In this study, the common period of 1382-2017 was considered for the corresponding hydrometric and rain gauge stations. The Standardized Precipitation Index (SPI) was then calculated at time scales of three, six, nine, 12, 18 and 24 months. Base flow and related index were calculated by B-Flow-Line and Halick digital filter method in monthly, annual and total time bases. Then the Standardized Base Flow Index (SBFI), the Base Flow Duration Curve (BFDC) and the base flow duration curve shape index (SBFDC) was calculated. Changes in BFDC and the corresponding shape index and the relationships between SPI and SBFI were investigated and analyzed using the correlation method. The results showed that the average Base Flow Index during the research period was equal to 0.52 and its minimum and maximum were equal to 0.46 and 0.57, respectively. Also, the trend of bas flow changes is a decreasing trend with a low slope. The trend of changes SBFDC decreases over study period with a low slope. The rate of slope change is also from one to three percent, and close to the straight line, which indicates the tendency for base flow to be stable in the long time. The greatest impact of the drought phenomenon on the river base flow is in the time step of nine and twelve months. The correlation between SPI and SBFI with a coefficient of determination 0.87 confirms the increase in the groundwater contribution to base flow, with a delay of nine to twelve months.