تجزيه وتحليل منطقه اي خشكسالي جريان رودخانه در مناطق جنوب غرب كشور

Regional Analysis of Streamflow Drought in Southwestern of Iran

در اين مقاله خشكسالي جريان رودخانه در حوزه هاي كرخه، كارون و دز در جنوب غرب كشور مورد بررسي قرار گرفت. اهداف مهم مقاله شامل تعيين ماهيت منطقه اي خشكسالي جريان رودخانه، تعيين مناطق همگن، تعيين عوامل موثر بر خشكسالي جريان رودخانه واستخراج روابط منطقه اي مي باشد. براي نيل به اهداف فوق، سري هاي زماني دبي روزانه جريان در 54 ايستگاه هيدرومتري در حوزه هاي پژوهش استخراج و پس از كنترل كيفي، آزمون و بازسازي داده ها با بكارگيري روش حد آستانه و با حد آستانه 70 درصد، سري هاي حداكثر سالانه (AMS) تداوم و حجم كمبود خشكسالي استخراج گرديد. نقشه تغييرات مكاني شاخص هاي خشكسالي ارايه گرديد. در ادامه، توزيع هاي احتمالاتي گاما (از نوع پيرسن تيپ3)، ويبول، لوگ نرمال، جانسون، نمايي دوگانه و GP جهت آناليز فراواني سريهاي AMS (تداوم و حجم كمبود خشكسالي) بررسي گرديدند و با انجام آزمون نكويي برازش كاي اسكور بهترين مدل احتمالاتي مشخص گرديد. در مجموع 35 عامل فيزيوگرافي، اقليمي، پوشش گياهي و زمين شناسي جهت انجام آناليز منطقه اي استخراج شد. با تجزيه وتحليل عاملي بر روي 35 عامل مذكور مشخص گرديد كه 6 عامل مساحت حوزه، مجموع بارندگي آذر تا بهمن، درصد مساحت با نمايانامه پوشش گياهي كمتر از 1/0 درصد دامنه محدب حوزه، تراكم زهكشي و حداقل ارتفاع حوزه در مجموع بيش از90 درصد تغييرات را توضيح مي دهند. با توجه به نتايج تحليل غاملي جهت تعيين مناطق همگن از آناليز خوشه اي و آناليز توابع متمايز كننده استفاده گرديد. در ادامه با روش رگرسيون چند متغيره گام به گام در هر يك از گروه هاي همگن و كل منطقه مدلهاي مناسب با سطح معني داري 01/0 جهت برآورد حجم كمبود خشكسالي جريان رودخانه با دوره بازگشت هاي 2 ، 50 و 100 ساله ارايه و ارزيابي شدند. نتايج نشان داد كه عامل مساحت داراي بالاترين همبستگي با حجم كمبود بوده و لذا همانند بسياري ديگر از مدل هاي منطقه اي موثرترين متغير مستقل در برآورد منطقه اي خشكسالي مي باشد. در منطقه پژوهش، تداوم خشكسالي ماهيت تغييرات منطقه اي از خود نشان نداد.

In this study streamflow drought was analyzed in southwestern Iran including Karkheh, Karoon and Dez basins. The main aims of this paper are determining spatial aspects of streamflow drought, homogenous regions, the effective factors that affect streamflow drought and regional regression models. To attain such aims daily time series of discharges were considered, tested and adjusted in 54 hydrometric stations. Based of truncation level method (at 70% level) the annual maximum series (AMS) drought deficit volume and duration series were extracted. Maps of spatial variation of these indices were showed. Frequency analysis was carried out for mentioned time series. Probability distribution functions including Gamma (Pearson’s, type III), Weibull, Logarithmic-normal, Johnson, Double exponential, Generalized Pareto (GP) were used and best models were determined by goodness of fitting test. More than 35 important characteristics including physiographic, climatic, geologic, and vegetation cover were considered as influential factors in the regional drought analysis. According to the results of factor analysis, six most effective factors were identified as area, rainfall from December to February, the percent of area with Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) of less than 0.1, the percent of convex area, drainage density and the minimum of watershed elevation that explained 90.9% of variance. Based on conclusions of factor analysis, homogenous regions were determined by cluster analysis and discriminate function analysis. Suitable multivariate regression models were performed and evaluated for streamflow drought deficit volume with 2 , 50 , and 100-year return periods. The significance level of regression models was 0.01. The results showed that the watershed area is the most effective factor with high correlation with deficit volume. Drought duration was not a suitable drought index for regional analysis.