| تعداد نشریات | 282 |
| تعداد نشریات سازمان | 80 |
| تعداد شماره‌ها | 3,268 |
| تعداد مقالات | 36,109 |
| تعداد مشاهده مقاله | 55,507,009 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 94,400,796 |
تغییرات زمانی جریان پایه در زیرحوضه رودخانه بارون‌چای-ارس | ||
| مهندسی و مدیریت آبخیز | ||
| دوره 18، شماره 3، مهر 1405، صفحه 342-357 اصل مقاله (1.45 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijwmse.2026.372170.2155 | ||
| نویسندگان | ||
| رحیم کاظمی* ؛ باقر قرمز چشمه | ||
| دانشیار پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| مقدمه جریان پایه به‌عنوان بخش تاخیری جریان رودخانه که عمدتاً از منابع آب زیرسطحی و زیرزمینی تأمین می‌شود، نقش کلیدی در پایداری جریان رودخانه، مدیریت منابع آب، حفاظت از اکوسیستم‌های آبی و برنامه‌ریزی سازگاری با خشکسالی ایفا می‌کند. شاخص جریان پایه که نسبت جریان پایه به جریان کل رودخانه است، معیاری بی‌بعد برای ارزیابی سهم مشارکت آب‌های زیرسطحی در جریان سطحی محسوب می‌شود. مطالعات جهانی نشان می‌دهد که به‌طور متوسط بیش از نیمی از جریان رودخانه‌ها از جریان پایه تأمین می‌شود و این شاخص بیش از آنکه تابع بارش باشد، به ویژگی‌های ذاتی حوضه نظیر زمین‌شناسی، خاک، توپوگرافی و شرایط مورفولوژیک وابسته است. مطالعات متعددی در زمینه برآورد جریان پایه در ایران انجام شده است. ولی بررسی تغییرات زمانی و روند بلندمدت آن در مقیاس‌های مختلف زمانی به‌طور محدود مورد توجه قرار گرفته است. ازاین‌رو، هدف این پژوهش بررسی تغییرات جریان پایه و شاخص آن در مقیاس‌های زمانی ماهانه، فصلی و سالانه و همچنین تحلیل روند بلندمدت و اثر مداخلات انسانی ناشی از احداث سد در حوضه رودخانه بارون‌چای به مبدأ ایستگاه آب‌سنجی قلعه‌جوق است. مواد و روش‌ها منطقه مورد مطالعه، حوضه رودخانه بارون‌چای با مساحت 1025 کیلومترمربع، واقع در حوضه بزرگ ارس در استان آذربایجان غربی است. این حوضه دارای تنوع قابل‌توجهی از نظر نفوذپذیری سازندهای زمین‌شناسی است، به‌طوری‌که بخش عمده‌ای از سطح آن را سازندهای با نفوذپذیری کم و خیلی کم تشکیل می‌دهد. در این پژوهش، داده‌های دبی روزانه ایستگاه آب‌سنجی قلعه‌جوق با دوره آماری سال‌های آبی 1355 تا 1396 مورد استفاده قرار گرفت. مشخصات فیزیوگرافی حوضه با بهره‌گیری از سامانه اطلاعات جغرافیایی استخراج شد. تفکیک جریان پایه از هیدروگراف جریان کل به روش فیلتر رقومی برگشتی تک‌پارامتری و با استفاده از افزونه BFI در نرم‌افزار Hydro Office 2015 انجام شد. سپس سری‌های زمانی جریان پایه و شاخص جریان پایه در مقیاس‌های ماهانه، فصلی و سالانه تهیه و تحلیل آماری توصیفی و بررسی روند تغییرات آنها به روش ناپارامتری من–کندال صورت گرفت. همچنین، اثر احداث سد بالادست ایستگاه آب‌سنجی بر شاخص جریان پایه با مقایسه دوره‌های قبل و بعد از احداث سد ارزیابی شد. نتایج و بحث نتایج نشان داد که میانگین بلندمدت شاخص جریان پایه سالانه در دوره 41 ساله برابر با 0.552 است که بیانگر سهم بیش از 50 درصدی مشارکت آب‌های زیرسطحی و زیرزمینی در جریان رودخانه است. در مقیاس فصلی، بیشترین مقدار شاخص جریان پایه به فصول زمستان و تابستان و کمترین مقدار آن به فصل بهار تعلق دارد. در مقیاس ماهانه، بیشینه جریان پایه بلندمدت در دی‌ماه و کمینه آن در اردیبهشت‌ماه مشاهده شد. تحلیل تغییرات ماهانه شاخص جریان پایه نشان داد که این شاخص از ابتدای سال آبی تا دی‌ماه روند افزایشی و از دی تا اردیبهشت روند کاهشی داشته است. که این امر با تغییر رژیم بارش و تأخیر در مشارکت جریان‌های زیرسطحی هم‌زمان است. از اردیبهشت تا شهریور، با کاهش بارش، سهم جریان‌های تاخیری افزایش یافته و شاخص جریان پایه مجدداً روند افزایشی نشان می‌دهد. بررسی روند تغییرات شاخص جریان پایه بلندمدت، به روش من–کندال نشان داد که در اغلب ماه‌ها، فصول و مقیاس سالانه، روند منفی بوده و تنها در ماه‌های خرداد و مهر روند افزایشی مشاهده شده است. مقایسه میانگین سالانه شاخص جریان پایه در دوره‌های قبل و بعد از احداث سد نشان داد که میانگین بلندمدت شاخص جریان پایه از 0.542 به 0.562 افزایش یافته است و اثر مداخلات انسانی ناشی از احداث سد بر شاخص جریان پایه سالانه حدود 0.02 برآورد می‌شود. به‌عنوان یافته کاربردی پیشنهاد می‌شود، به‌عنوان پیش‌نیاز تدوین طرح‌های مدیریت جامع آبخیزداری، میزان شاخص جریان پایه در مقیاس‌های زمانی و مکانی مختلف محاسبه و نقشه جریان‌های پایدار در مقیاس‌های منطقه‌ای و کشوری تهیه شود. نتیجه‌گیری در مجموع، نتایج این پژوهش بیانگر نقش غالب جریان‌های زیرسطحی در تأمین جریان رودخانه بارون‌چای و وابستگی بیشتر شاخص جریان پایه به ویژگی‌های ذاتی حوضه نسبت به تغییرات بارش است. شناخت الگوی زمانی و روند بلندمدت جریان پایه می‌تواند، مبنای مؤثری برای مدیریت پایدار منابع آب، برنامه‌ریزی بهره‌برداری از سدها و تدوین راهبردهای سازگاری با خشکسالی در حوزه‌های آبخیز مشابه فراهم آورد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| آب‌های زیرزمینی؛ تحلیل روند؛ تفکیک جریان؛ فیلتر رقومی برگشتی؛ گام زمانی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Temporal variation of base flow in Barun-Chay river sub-basin, Aras | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Rahim Kazemi؛ Bagher Ghermezcheshmeh | ||
| Associate Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction Baseflow, as the delayed portion of river flow, mainly supplied from subsurface water and groundwater resources, plays a key role in river flow sustainability, water resources management, aquatic ecosystem protection, and drought adaptation planning. The base flow index (BFI), which is the ratio of base flow volume to the total streamflow volume, is a dimensionless measure for assessing the contribution of subsurface water to stream flow. Global studies show that, on average, more than half of river flow is provided by base flow, and BFI depends more on the inherent characteristics of the basin, such as geology, soil, topography, and morphology, than on precipitation. Despite numerous studies on baseflow estimation in Iran, limited attention has been paid to investigating its temporal changes and long-term trends at different time scales. Therefore, the aim of this study is to investigate changes in BFI on monthly, seasonal, and annual time scales, as well as analyze the long-term trend and the effect of human interventions in Barun Chay river basin. Materials and methods The study area is Barun Chay river basin with an area of 1025 km2, located in the Aras Basin in West Azerbaijan Province (Iran). This basin has a significant diversity in terms of permeability of geological formations, such that a major part of its surface is formed by geological formations with low and very low permeability. In this study, daily stream flow data from the Qale-Jogh hydrometric station of Barun Chay river basin were used for the period of 1976 to 2017. After extracting the physiographic characteristics of the basin using a geographic information system, the base flow was separated from the total flow hydrograph using the One Parameter Recursive Digital Filter technique and the BFI extension in the Hydro Office,2015, software. Then, time series of base flow and BFI were prepared on monthly, seasonal and annual scales. Descriptive statistical analysis and trend analysis were performed using the non-parametric Mann-Kendall method. Also, the effect of dam construction upstream of the hydrometric station on BFI was evaluated by comparing the periods before and after dam construction. Results and discussion The results showed that the long-term average of the annual BFI over a 41-year period was 0.552, indicating a more than 50 percent contribution of subsurface flow and groundwater to the river flow. On a seasonal scale, the highest value of BFI belongs to the winter and summer seasons and the lowest to the spring season. On a monthly scale, the maximum long-term BFI was observed in January and its minimum in May. Analysis of monthly changes in BFI showed that it had an increasing trend from the October to January and a decreasing trend from January to May, which coincided with the change in the precipitation regime and the delay in the participation of subsurface flows to stream flow. From May to September, with the decrease in precipitation, contribution of delayed flows increased and BFI showed an increasing trend again. Trend analysis of the long-term BFI using the Mann-Kendall test indicates that in most months, seasons and annual scales, the trend were negative and only in June and October an increasing trend was observed. Comparison of the annual average BFI in the periods before and after dam construction showed that the long-term average of BFI increased from 0.542 to 0.562, and the effect of human interventions resulting from dam construction on the annual BFI was estimated to be about 0.02. Conclusion The Overall results indicate the dominant role of subsurface flows in providing Barun Chay river flow and the greater dependence of BFI on the inherent characteristics of the basin than on precipitation changes. Understanding the temporal pattern and long-term trend of base flow can provide an effective basis for sustainable water resources management, dam operation planning, and developing drought adaptation strategies in similar watersheds. After determining BFI at different times and locations, and preparing a map of sustainable flows at regional and national scales, the initial prerequisite for developing plans appropriate to the hydrological capacity of each region will be achieved. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Flow Separation, Groundwater, Recursive Digital Filter, Time Step, Trend Analysis | ||
| مراجع | ||
|
Arnold, J.G., Harmel, R.D., Johnson, M.V.V., Bingner, R., Strickland, T.C., Walbridge, M., Santhi, C., Di Luzio, M., Wang, X., 2014. Impact of the ARS assessment studies on the CEAP cropland national assessment. JSWC. 69(5),137A–144A. Beck, H.E., van Dijk, A.I.J.M., Miralles, D.G., de Jeu, R.A.M., Bruijnzeel, L.A., McVicar, T.R., Schellekens, J., 2013. Global patterns in base flow index and recession based on streamflow observations from 3394 catchments. Water Resour. Res. 49,1–21. Bosch, D.D., Arnold, J.G., Allen, P.G., Lim, K.J., Park, Y.S., 2017. Temporal variations in baseflow for the Little River experimental watershed in South Georgia, USA. J. Hydrol. Reg. 10, 110-121. Chapman, T.G., Maxwell, A.I., 1996. Base flow separation-comparison of numerical methods with tracer experiments. Hydrological and Water Resources Symposium, Institution of Engineers Australia, Hobart. 539–545. Duan, H., Li, L., Kong, Z., Ye, X., 2024. Combining the digital filtering method with the SWAT model to simulate spatiotemporal variations of baseflow in a mountainous river basin. J. Hydrol. Reg. 56, 101972. Farokhnia, A., Morid, S., 2014. Assessment of the effects of temperature and precipitation variations on the trend of river flows in Urmia Lake Watershed. J. Water Wastewater Ab va Fazilab 25(3), 86-97 (in Persian). Kanani, R., Fakheri-Fard, A., Ghorbani, M.A., Dinpashoh, Y., 2020. trend analysis of the streamflow in the lighvan river hydrometric stations (upstream and downstream). J Watershed Manage. Res. 11(22), 11-19146 (in Persian). Kazemi, R., Eslami, A.R., 2013. Study role of geological formations and hydrological parameters on the based index, case study: Caspian area. J. Water. Engi. Manage. 5(2), 85-93 (in Persian). Kazemi, R., Ghermez-cheshmeh, B., 2016. Investigation of different base flow separation methods using flow duration indices, case study: Khazar region. JWSC. 23(2), 131-146 (in Persian). Kazemi, R., Sharifi, F., 2017. Regional investigation and estimation of base flow index in homogeneous basins of Kerman Province. J. Water. Engi. Manage. 9(1), 97-107 (in Persian). Kazemi, R., Sharifi, F., 2024. Low flow in Iran, First ed. Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Iran (in Persian). Kazemi, R., 2022. Investigation of base flow researches in Iran and the world. J. Water. Engi. Manage. 13(4), 650-671 (in Persian.( Kendall, M.G., 1975. Rank correlation methods. griffin, London. J. Econ, 13, 245-259. Koulaian, A., Khoshravesh, M., Mohammadigolafshani, N., Mirzaee, M., 2017. Analysis of streamflow trend in Mazandaran rivers using non-parametric Mann-Kendal test. J. Water. Engi. Manage. 9(3), 332-345 (in Persian). Leeming, K.A., Bloomfield, J.P., Coxon, G., Zheng, Y., 2025. Functional data analysis to investigate controls on and changes in the seasonality of UK baseflow. Hydrol. Sci. J.-J. Sci. 70(3), 522-534. Mann, H.B., 1945. Nonparametric tests against trend. Econometrica: J. Econo. 245-259. Meyer, S.C., 2005. Analysis of base flow trends in urban streams, northeastern Illinois, USA. Hydrogeol. J, 13(5), 871-885. Mo, C., Jiang, C., Long, S., Cen, W., 2025. Comprehensive evaluation and attribution analysis of baseflow variation in a typical karst basin, Southwest China. J. Hydrol. Reg. 57, 102185. Mohammadi, T., Sheikh, V., Zare, A., 2022. Trend analysis and change points in stream flow of Gorganrood Watershed. JWSS. 26 (4), 177-201 (in Persian). Mokua, R.A., Glenday, J., Mazvimavi, D., 2024. Evaluating the spatial and temporal variation in baseflow across headwater streams in the Jonkershoek valley, South Africa. Proceedings of IAHS, 385, 239-246. Murray, J., Ayers, J., Brookfield, A., 2023. The impact of climate change on monthly baseflow trends across Canada. J. Hydrol. 618, 129254. Nazeri-Tahroudi, M., Ahmadi, F. khalili, K., 2018. Evaluation of 30 years changing of river flow discharges in Urmia Lake Basin. IDJ., 12(2), 424-433 (in Persian). Osati, K., Salajegheh, A., Mahdavi, M., Koeniger, P., Chapi, K., Malekian, A., 2015. Trend analysis of streamflow in Karkheh Rivers upstream: An evidence for climate change impacts on water resources systems. JRWM. 68(3), 659-674 (in Persian). Parizi, E., Hosseinizadeh, E., Hosseini, S.M., 2024. Analysis of spatiotemporal changes in the baseflow of Iran’s rivers over the past 30 Years. JWSD. 10(4), 71-80 (in Persian). Santhi, C., Allen, P.M., Muttiah, R.S., Arnold, J.G., Tuppad, P., 2008. Regional estimation of base flow for the conterminous United States by hydrologic landscape regions. J. Hydrol. 351, 139–153. Sheridan, J.M., 1997. Rainfall-streamflow relations for coastal plain watersheds. Appl. Eng. Agric. 13(3), 333–344. Shirmohammadi, A., Knisel, W.G., Sheridan, J.M., 1984. An approximate method for partitioning daily streamflow data. J. Hydrol. 74, 335–354. Shirmohammadi, A., Sheridan, J.M., Asmussen, L.E., 1986. Hydrology of alluvial stream channels in Southern coastal plain watersheds. Trans. Am. Soc. Agric. Eng. 29(1), 135–142. Smakhtin, V.U., 2001. Low flow hydrology: a review. J. Hydrol. 240(3), 147-186. Tashie, A., Pavelsky, T., Emanuel, R.E., 2020. Spatial and temporal patterns in baseflow recession in the continental United States. Water Resour. Res. 56(3), e2019WR026425. Wu, G., Zhang, J., Li, Y., Liu, Y., Ren, H., Yang, M., 2024. Revealing temporal variation of baseflow and its underlying causes in the source region of the Yangtze River (China). Hydrol. Res. 55(3), 392-411. Xie, J., Liu, X., Jasechko, S., Berghuijs, W.R., Wang, K., Liu, C., Koirala, S., 2024. Majority of global river flow sustained by groundwater. Nat. Geosci. 17(8), 770-777. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 286 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 109 |
||