چکیده:
عوامل مختلف طبیعی و انسانی در چند دهه اخیر باعث ایجاد شرایط بحرانی و افت سطح آب های زیرزمینی در بیشتر حوزه های آبخیز کشور از جمله استان خراسان رضوی شده است. در این تحقیق از تکنیک های تحلیل سری های زمانی مان-کندال و پتیت برای تحلیل روند شاخص خشکسالی هواشناسی SPI و شاخص خشکسالی آب زیرزمینی PSI در دوره آماری ۳۰ ساله (۱۳۹۳-۱۳۶۳) حوزه آبریز دشت مشهد استفاده شده است. جهت تحلیل مکانی وقوع خشکسالی هواشناسی و ارتباط آن با خشکسالی آب زیرزمینی نیز از روش های زمین آمار و تحلیل نقطه داغ استفاده گردید. نقشه های میان یابی شده شاخص SPI نشان داد که در سال های ۷۹-۷۸ تا ۸۰-۷۹، ۸۵-۸۴، ۸۷-۸۶، ۹۰-۸۹ و ۹۳-۹۲ حوزه آبریز مطالعاتی عمدتا در طبقات فروخشک و خیلی خشک قرار می گیرد؛ اما نتایج تحلیل سری زمانی شاخص SPI در تمامی ایستگاه ها به جز ایستگاه اندرخ نشان می دهد که تغییرات تدریجی موجود در سطح پنج درصد معنی دار نیست؛ بنابراین حوزه آبخیز مشهد – چناران حداقل در طی سه دهه اخیر تغییرات تدریجی محسوسی را در میزان بارش و خشکسالی هواشناسی در اکثر ایستگاه های مورد مطالعه تجربه نکرده است. تغییرات تدریجی سری زمانی شاخص PSI در چاه های مشاهداتی قاسم آباد، کلاته نادر، مسکران، نومهن و هاشم آباد غیرمعنی دار و در بقیه چاه ها (۳۵ چاه) معنی دار می با شند. شاخص PSI در همه چاه ها به جز بلوار تلویزیون دارای روند کاهشی است. نقشه های پهنه بندی نیز نشان می دهند که شاخص PSI در دشت مورد مطالعه از سال های ۶۴-۱۳۶۳ تا ۷۹-۱۳۷۸ بیشتر در شرایط نرمال قرار گرفته و از سال های ۷۹-۱۳۷۸ هر چه به سمت حال حاضر پیش می رویم در طبقه شرایط خطرناک و حداقل تاریخی قرار می گیرد. نتایج تحلیل همبستگی بین دو شاخص SPI و PSI نشان می دهد که در اکثر موارد و سال ها ارتباط ضعیفی بین خشکسالی هواشناسی و آب زیرزمینی وجود دارد و نمی توان ارتباط معنی دار قوی بین این دو پدیده در دشت ارائه کرد. همچنین بر اساس تحلیل سری های زمانی دبی سالیانه آب مهم ترین رودخانه های تغذیه کننده (که نشان دهنده روندی غیر معنی دار در دوره مطالعاتی است) باز هم نمی توان ارتباط معنی دار قوی بین خشکسالی هیدرولوژیکی و خشکسالی آب زیرزمینی در منطقه برقرار نمود. سطح آب زیرزمینی دشت مشهد-چناران از سال ۱۳۶۴ تا ۱۳۹۳ بیشتر از ۲۵ متر افت را تجربه کرده که بیشترین آن در بین سال های ۱۳۷۸ تا ۱۳۸۲ بوده که بالغ بر ۶ متر افت مشاهده شده است. تعداد حفر چاه در طول این چهار سال ۱۰۵۴ حلقه است که بیشترین میزان حفر چاه را در طول دوره آماری نشان می دهد؛ بنابراین برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی را می توان عامل اصلی افت سطح سفره در دشت مشهد معرفی کرد.
Introduction: Natural and anthropogenic factors in recent decades caused water crisis and the drop in groundwater levels in most regions of the country، including Khorasan Razavi province.The Standard Precipitation Index (SPI) has the ability to assess meteorological drought and its impact on groundwater drought can be evaluated through the appropriate indices، e.g. Groundwater Resource Index (GRI) and Piezometric State Index (PSI). Their capability has been proven in many studies around the world (Memarian، Balasundram، Talib، Sood، Abbaspour، 2012; Verdi Pourazad، Azarakhshi، Mosaedi، Farzadmehr، 2014; Rezvanian، Assadi، Goudarzei، 2013; Yasamani، Mohamadzadeh، Mosaedi، 2012; Imani، Talebi Esfandarani، 2011; Shakiba ، Mirbagheri، Kheiri، 2010; Shahid &Hazarika، 2009، 1989-2006; Mendicino &Senatore، 2008; Khan ).The main objective of this study is to evaluate the effects of drought on the changes of groundwater resources by using statistical time series analysis of meteorological drought and groundwater drought indices، temporally and spatially.
Materials and Methods: In this study for evaluating the effects of meteorological drought on groundwater table، the indices SPI and PSI during a 30-year period (1984-2014) were calculated and analyzed using the Mann-Kendall time series analysis and Pettit test.IDW (Inverse Distance Weighted) interpolation approach and Hot Spot Analysis were employed in spatial analysis of groundwater drought and its relation to meteorological drought was evaluated through the Pierson’s correlation coefficient.
Results and Discussion: Interpolated maps of SPI index showed that during the period 1999-2000، 2000-2001، 2005-2006، 2007-2008، 2010-2011 and 2013-2014 watershed area mainlyisclassified into dry and very dry classes. However، the results of time series analysis of SPI in all stations except Androkh station in the period 1984-2014 shows that the gradual changes of SPI is not significant at the level of 0.05.As a result، it can be stated that the Chenaran-Mashhad watershed has not experienced a gradual change in rainfall and meteorological drought in most of stations in the last threedecades. The gradual changes of PSI time series at all observation wells were significant and decreasing except GhasemAbad، Kalat Nader، Meskaran، Noumhan and Hashem Abad observation wells.PSI index had a decreasing trend in all observation wells except in Television Boulevard.Abrupt changes of PSI in most of observation wells were significant and reducing. This time، mostlywas correspondedto the years 1997-1998 and 1998-1999.Zoning maps also show that the PSI index on the plain from 1984-1985 to 1999-2000 was situated in normal conditions، whereas from1999-2000 up to now was classified in dangerous situations and historical minimum categories. During the years 2011-2012، 2012-2013 and 2013-2014 historical minimum condition of PSI is clearly visible.Correlation analysis between the two indices SPI and PSI showed that in most cases and years there are poor relationships between groundwater drought and meteorological drought. By analyzing the moderate to high correlations between the SPI، and PSI indices، it can be established that in most cases the relationship is in the reverse form. According to the analysis of annual water flow records of the main recharging rivers، it can be revealed that the gradual change time series is not significant at the level of 0.05. Again، it confirms that there is no strong relationship between hydrological drought and groundwater drought in the study region.
Conclusion: The groundwater level of Mashhad plain from 1985 to 2014 has been experienced more than 25 meters of drop that mostly occurred between1999 to2003. During this period، the number of drilled wells is 1054. The measurement results of the groundwater level during ten years (1996-1997 to 2006-2007) show that the drop in groundwater levels of the Mashhad-Chenaran’s aquifer is in accordance with the exploitation magnitude by wells and aquifer recharge. In fact، uncontrolled exploitation of groundwater resources can be considered as a major factor of drop in groundwater level، which caused subsidence and leading salty water into fresh water in Mashhad plain.
خلاصه ماشینی:
"نقشه های میان یابی شده شاخص SPI نشان داد که در سال های ٧٩-٧٨ تـا ٨٠-٧٩، ٨٥-٨٤، ٨٧- ٨٦، ٩٠-٨٩ و ٩٣-٩٢ حوزه آبریز مطالعاتی عمدتا در طبقات فروخشک و خیلی خشک قرار میگیرد؛ اما نتایج تحلیل سری زمانی شاخص SPI در تمامی ایستگاه ها به جز ایستگاه اندرخ نشان میدهد کـه تغییـرات تـدریجی موجـود در سطح پنج درصد معنیدار نیست ؛ بنابراین حوزه آبخیز مشهد – چناران حداقل در طی سه دهه اخیر تغییرات تدریجی محسوسی را در میزان بارش و خشکسالی هواشناسی در اکثر ایستگاه های مورد مطالعه تجربه نکـرده اسـت .
١. منطقه مطالعاتی 1 Surface Water Supply Index 2 Shafer & Dezman 3 Mendicino 4 Piezometric State Index 5 Shahid and Hazarika 6 Jan دشت مشهد-چناران در محدوده زیرحوزه کشف رود یکی از زیرحوزه های حوزه آبریز قره قوم بـوده کـه در شمال استان خراسـان رضـوی، در طـول جغرافیـایی ٥٨ درجـه و٢٠ دقیقـه تـا ٦٠ درجـه و ٨ دقیقـه و عـرض جغرافیایی٣٠ درجه و ٥٨ دقیقه تا ٣٧ درجه و ٣ دقیقه واقع شده است .
1 Pettitt 2 Gao 3 Piezometric State Index 4 Standard Precipitation Index 5 McKee 6 Martin‐Vide& Gomez 7 Drought Indices Package در این مطالعه بمنظور میان یابی و تهیه نقشه سطح از روش وزن دهی عکس فاصله ١ (IDW) (جهانی و دلبری، ١٣٨٨؛ واتسون و فیلیپ ٢، ١٩٨٥: ٣٢٧-٣١٥)، به دلیل خطا و پیچیدگی کمتر (مانند عدم نیاز به تحقق مفروضـات آماری مانند توزیع نرمال ) (حسنی پاک، ١٣٩٢) نسبت به دیگر روش ها، استفاده شد و برای استخراج نقاط حدی به لحاظ شاخص های SPI و PSI از روش تحلیل نقاط داغ ٣ (میشل ٤، ٢٠٠٥: ٤٥) بهره گرفته شد."