بررسی روند زمانی و مکانی دبی و کیفیت آب، مطالعه موردی: بازه چمریز-پل‌خان رودخانه کر

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 1، دوره 17، شماره 63، اسفند 1403، صفحه 1-20

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/wej.2024.31165.2370

نویسندگان

ویدا پسندی پور¹؛ هما رزمخواه^{* 2}؛ علیرضا فرارویی²؛ امین رستمی راوری²

¹دانش آموخته گروه مهندسی آب، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران

²استادیار گروه علوم و مهندسی آب، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران

تاریخ دریافت: 09 آبان 1401،  تاریخ بازنگری: 28 تیر 1402،  تاریخ پذیرش: 25 بهمن 1402 

چکیده

مقدمه: بررسی روند زمانی دبی جریان اطلاعات مفیدی جهت مدیریت بهتر منابع آب فراهم می آورد. تغییرات اقلیمی از چالش های مهم زیست محیطی عصر کنونی است. نوسانات متغیرهای هواشناسی از جمله بارندگی اثرات شدیدی بر منابع آب دارد. کنترل آلودگی رودخانه کر به عنوان یکی از شاهرگ های حیاتی آب کشاورزی، صنعت و شرب، نقش مهمی در کیفیت منابع آب منطقه ایفا می کند.
روش­: در این مطالعه به منظور بررسی تغییرات کمیت آب رودخانه و میزان تاثیرپذیری آنها از فعالیت های انسانی و طبیعی، و شناخت بهتر عوامل آلاینده، روند تغییرات سری زمانی دبی و کیفیت آب رودخانه کر در بازه زمانی 46 ساله، در دو ایستگاه چمریز در بالادست، و پل خان در پایین دست رودخانه، توسط آنالیزهای من کندال و شیب سن بررسی گردید. توزیع های آماری بر داده های میانگین ماهانه دبی و پارامترهای کیفیت آب، برازش داده شد، و مقادیر در دوره بازگشت ها پیش بینی، و در بالادست و پایین دست مقایسه گردید. سپس کیفیت آب جهت مصارف شرب، دام و طیور و کشاورزی، با استانداردها مقایسه گردید.
یافته ­ها و نتیجه­ گیری: نتایج نشان داد که میانگین دبی پل خان از چم ریز بیشتر است که به دلیل ورود رودهای دیگر مانند سیوند به رودخانه می باشد. در دوره بازگشت های 2، 5 و 10 سال مقادیر دبی پل خان بیشتر از چمریز است، اما در 20 و 50 در چمریز بیشتر است، که می تواند به دلیل کنترل جریان سیلاب در سد درودزن، مابین ایستگاه چمریز و پل خان، باشد. در چمریز میانگین کلیه پارامترهای کیفی در محدوده استاندارد مصارف قرار دارد. در پل خان TDS و EC بالاتر از استاندارد شرب، و سایر پارامترها در محدوده می باشد. به غیر از EC که در محدوده مصرف دام و طیور، و آبیاری قرار ندارد، سایرین در محدوده مصارف است. بجز PH، میانگین سایر پارامترها در پل خان از چمریز بیشتر است. تحلیل روند نشان داد که در پل خان و چمریز دبی روندی کاهشی داشته است. کاهش بارندگی و خشکسالی های اخیر، افزایش سطح زیر کشت و برداشت بی رویه آب رودخانه برای مصارف مختلف می تواند دلیل آن باشد. در چمریز Na و SAR بدون روند هستند. SO4 و PH روندی کاهشی، و سایر متغیرها روندی افزایشی داشته اند. در پل خان PH روند کاهشی و سایر متغیرها روند افزایشی دارند. بجز PH، مقادیر پیش بینی شده کلیه پارامترها، در همه دوره بازگشتها، در پل خان از چمریز بیشتر است. کاهش آلاینده های شیمیایی کشاورزی، جلوگیری از ورود فاضلابها به رودخانه و یا تصفیه آنها می تواند در کنترل روند نزولی کیفیت موثر باشد.
 

کلیدواژه‌ها

آزمون من کندال؛ روند زمانی و مکانی؛ دبی؛ کیفیت آب؛ توزیع آماری

عنوان مقاله [English]

Spatial and temporal trend analysis of discharge and water quality, Case study: Chamriz-Pol Khan reach of Kor river

نویسندگان [English]

Vida Pasandi Pour¹؛ Homa Razmkhah²؛ Alireza Fararouie²؛ Amin Rostami Ravari²

¹Former Msc Student of Agriculture And Drainage, Department of Water Science And Engineering, Marvdasht Branch, Islamic Azad University, Marvdasht, Iran

²Assisstant Prof. of Water Science and Engineering, Department of Water Science And Engineering, Marvdasht Branch, Islamic Azad University, Marvdasht, Iran

چکیده [English]

Introduction: Temporal analysis of discharge gives information for water resources management. Meteorological variables change like precipitation has important effects on water resources. Management of pollutions has significant influences on water quality of the region.
Methods: Temporal trend of discharge and water quality of Kor river, for a 46 year, in Chamriz and Pol Khan stations, analysed, using Man Kendall and Sen slope trend analysis. Statistical distributions fitted to the data, then the parameters forecasted for different return periods, and compared in the stations. Water quality parameters compared with standard values of different uses.
Findings: Results showed that Pol Khan monthly average discharge is greater than Chamriz, which could be resulted from the entry of other rivers such Sivand. For 2-, 5- and 10-year return periods, the forecasted discharge of Pol Khan is greater than Chamriz, but for 20 and 50 years Chamriz discharge is more, which could result from River water control in Doroudzan Dam. In Chamriz all of the parameter’s average are in standard limits. In Pol Khan the TDS and EC values are higher than domestic use standards, but other parameters are in the limits. Except for EC, other parameters are in the limits of livestock and poultry, and irrigation standards. All of the parameter in Pol Khan are higher than Chamriz except PH. Trend analysis showed decreasing of discharge in the both stations. In Chamriz Na and SAR showed no trend, SO4 and PH had a decreasing and others had increasing. In Pol Khan, PH showed decreasing, and the others increasing. Except PH, all of the forecasted values, for all return periods, in Pol Khan are higher than Chamriz. Reduction of agricultural pollution, prevention of wastewater entry and treatments could be effective for improvement of water quality.
 

کلیدواژه‌ها [English]

Man-Kendall, Temporal and Spatial Trend, Discharge, Water quality, Statistical distribution

سایر فایل های مرتبط با مقاله

1-WEJ-2210-2370 ok.pdf

مراجع

1.       Rosenkrantz, W. 1987. Introduction to probability and statistics for scientists. McGraw-Hill Science, Singapore.

2.       Razmkhah, H., and Niavarani, M. 2009. Assessing effect of pollution loading on Kor river by WASP model. Water Resources Engineering, 1(2): 43-52. [In Persian].

3.       Marinjani, Z., Maaroufi, S., and Abbasi, H., 2008. Trend of discharge and its relation with meteorological parameters in Yalfan basin of Hamedan, usin Mann-Kendall non parametric test. 3th Iran Water Resources Management Conference, Tabriz. [In Persian].

4.       Jedari Eyvazi, J., Moghimi, E., Yamani, M., Mohammadi, and H., Isaei, A.R. 2010. Effects of ecogeomorphological parameters on chemical water quality, Case study: Kor river and Doroodzan dam lake. Geography and Environmental Planning, 37(1): 17-32. [In Persian].

5.       Jamali, B., Orouji, H., Ramezani, M., and Ansari pour, A.H. 2011. Trend analysis of Sephidroud water quality, using statistical methods. 4th Iran Water Resources Management Conference. [In Persian].

6.       Maeroufi, S., and Tabari, H. 2011. Trend analysis of Maroun river discharge variation using parametric and non-parametric methods. Geographical Research, 819: 119-141. [In Persian].

7.       Amirian, A., and Joveily, M. 2011. Trend analysis of 4 water quality parameters of Maroun river, using Mann-Kendall test. The 2nd Iranian National Conference on Applied Research in Ware Resources, Zanjan, Iran. [In Persian].

8.       Zare Garizi, A., Sadoddin, A., Bordi Sheikh, V., and Salman Mahini, A. 2012. Long-term trend analysis of water quality variables for the Chehelchay River (Golestan province). Iranian Water Resource J. 6(1): 155-165. [In Persian].

9.       Salarian, M., Ansari, H, and Chaparli, H. 2014. Assessment of water quality trend of Goloroud river from Mazandaran Nekaroud. The First National Conference on Challenges on Water Resources and Agriculture. Isfahan, Iran. [In Persian].

10.   Gigloo, B.F., Najafinejad, A., Moghani Bilehsavar, V., and Ghiyasi, A. 2013. Evaluation of water quality variation of Zarringol river, Golestan province. J. of Water and Soil Conservation, 20(1): 77-96. [In Persian].

11.   Torabi Poodeh, H., and Emamgholizadeh, S. 2015. Trend analysis of streamflow changing of north watershed of Dez River with TFPW-MK procedure. J. of Water and Soil Conservation, 22(3): 39-55. [In Persian].

12.   Koulaian, A., Khoshravesh, M., Mohammadigolafshani, N., and Mirzaee, M.J. 2017. Analysis of streamflow trend in Mazandaran rivers using non-parametric Mann-Kendal test. Watershed Engineering and Management, 9(3): 332-345. [In Persian].

13.   Gheisoori, M., Soltani-Gerdefaramarzi, S., and Ghasemi, M. 2018. Investigation and prediction of the changing trend of climate parameters on Discharge (Case Study: Godarkhosh Subbasin). J. of Natural Environmental Hazards, 7(17): 137-154. [In Persian].

14.   Shakerian, S., Torabi Podeh, H., Shahinejad, B., and Naghavi, H. 2019. Investigation of the Rainfall and flow river trend in The Great Karun Basin Using the TFPW-MK. Iran Water Resource Research, 15(3): 272-282. [In Persian].

15.   Razmkhah. H., Ghahremani, E., Fararouie, A. and Rostami Ravari, A. 2022. Assessment of meteorological and hydrological drought (Case study: Zohreh river). Integrated Watershed Management, 2(3): 58-81. [In Persian].

16.   Mohammadi, E., Razmkhah. H., Rostami Ravari, A., and Fararouie, A. 2022. Salinity Assessment and Ground Water Quality Mapping Using Principle Component Analysis, Case study: Khafr Plain. Water Resources Engineering, 15(54): 1-18. [In Persian].

17.   Ildoromi, A., Hassanzadeh, N., and Hedayatzadeh, F. 2023. Comprehensive Assessment of Surface Water Quality and Their Suitability for Drinking and Irrigation Uses (Case Study of Karun and Dez River Basin). Hydrogeomorphology, 34(10): 1-31. [In Persian].

18.   Lettenmaier, R.P., Hooper, E.R., Wagoner, C., and Fans, K.B. 1991. Trends in stream quality in continental United States, 1978-1987. Water Resources Research, 27: 327-339.

19.   Yu, Y.-Sh., Zou, Sh. and Whittemore, D. 1993. Non-parametric trend analysis of water quality data of rivers in Kansas. J. Hydrology, 150: 61-80.

20.   Vega, M., Pardo, R., Barrado, E. and Deban, L. 1998. Assessment of seasonal and polluting effects on the quality of river water by exploratory data analysis. Water Research, 32(12): 3581-3592.

21.   Antonopoulos, V., Papamichail, D., and Mitsiou, K. 2001. Statistical and trend analysis of water quality and quantity data for the Strymon river in Greece. Hydrology and Earth System Sciences, 5(4):679-691.

22.   Ferrier, R. C., Edwards, A. C., Hirst, D., Littlewood, I. G., Watts, C. D., and Morris, R. 2001. Water quality of Scottish rivers: Spatial and temporal trends. Journal of Environmental Engineering and Science, 265(1-3), 327–342.

23.   Kahya, E. and Kalayci, S. 2004. Trend analysis of stream flow in Turkey, J. Hydrology, 289: 128-144.

24.   Partal, T. and Kucuk, M. 2006. Long-term trend analysis using discrete wavelet components of annual precipitations measurements in Marmara region (Turkey), Physics and Chemistry of the Earth, Part A/B/C, 31(18): 1189-1200.

25.   Partal, T., and Kahya, E. 2006. Trend analysis in Turkey precipitation data, Hydrological Process, 20: 2011–2026.

26.   Jaagus,J. 2006. Climatic changes in Estonia during the second half of the 20th century in relationship with changes in larges-Scale atmospheric circulatiom. Theoretical and Applied Climatology, 83: 77-88.

27.   Jiang, T, Su, B. and Hartmann, H. 2007. Temporal and spatial trends of precipitation and river flow in the Yangtze River Basin, 1961-2000, Geomorphology, 85(3-4):143-154.

28.   Boyacioglu, H. 2008. Investigation of temporal trends in hydro chemical quality of surface water in western Turkey. Bull. Environtal Contamination and Toxicology, 80:469-474.

29.   Shaban, A. 2009. Indicators and Aspects of Hydrological Drought in Lebanon, Water Resource. Management, 23(10): 1875-1891.

30.   Razmkhah, H., Abrishamch, A. and Torkian, A. 2010. Evaluation of spatial and temporal variation in water quality by pattern recognition techniques: A case study on Jajrood river (Tehran, Iran). J. Environmental Management, 91(4), 852-860.

31.   Tabari,H., Marofi,S,. and Ahmadi,M, 2011. Long–term variations of water quality parameters in the Maroon River,Iran. Environmental Monitoring and Assessment, 177: 273–287.

32.   Pal I .and Al-Tabbaa, A. 2011. Assessing seasonal precipitation trends in India using parametric and non-parametric statistical techniques, Theoretical Applied Climatology, 103:1–11.

33.   Golian, S., Mazdiyasni, O. and Aghakouchak, A. 2014. Trends in meteorological and agricultural droughts in Iran. Theoretical Applied Climatology, 119: 679–688.

34.   Dery, S. J., Stadnyk, T.A., MacDonald, M.K. and Gauli-Sharma, B. 2016. Recent trends and variability in river discharge across northern Canada. Hydrology and Earth System Science, 20: 4801-4818.

35.   Gedefaw, M., Wang, H., Yan, D., Song, X., Yan, D., Dong, G., Wang, J., Girma, A., Ali, B.A., Batsuren, D., Abiyu, A. and Qin, T. 2018. Trend analysis of climatic and hydrological variables in the Awash river basin, Ethiopia. Water, 10, 1554.

36.   Ali, R., Kuriqi, A., Abubaker, Sh. and Kisi, O. 2019. Long-term trend and seasonality detection of the observed flow in Yangtze river using Mann-Kendall and Sen’s innovation trend method. Water, 11, 1855.

37.   Nyikadzino, B., Chitakira, M. and Muchuru, S. 2020. Rainfall and runoff trend analysis in the Limpopo river basin using the Mann Kendall statistic. Physics and Chemistry of the Earth, 117, 102870.

38.   Jo, Ch., Kwon, H. and Kim , S. 2022. Temporal and spatial water quality assessment of the Geumho river, Korea, using multivariate statistics and water quality indices. Water, 14. 1761.

39.   Razmkhah. H. 2010. Forecasting maximum flood discharge in Bakhtegan watershed of Fars province. Water Resources Engineering, 3(5): 45-60. [In Persian].

40.   Eghbalmanesh, J., and Farhadi, A. 2009. Assessment of flood-probability relations of Bakhtegan watershed. B.S. Thesis, Water Science and Engineering department, Islamic Azad University, Marvdasht branch, Marvdasht, Iran. [In Persian].

41.   Razmkhah, H. 2023. Assessing SPI-3 months spatial variation using Kriging, Case study, Fars province. Journal of New Approaches in Water Engineering and Environment, 1(2): 25-36. [In Persian].

 

42.   Abbasian, M.S., Moghim, S. and Abrishamchi, A. 2018. Performance of the general circulation models in simulating temperature and precipitation over Iran. Theoretical and Applied Climatology, 135(3-4):1465–1483.

43.   Sen, P.K. 1968. Estimates of the regression coefficient based on Kendall’s tau. J. American Statistical Association, 63: 1379-1389.

44.   Razmkhah, H., Rostami E., Rostami Ravari, A., and Fararouie, A. 2023. Spatiotemporal variation of meteorological drought, Case study: Kohgilooyeh and Boyer Ahmad. Integrated Watershed Management, 2(4): 17-35. [In Persian].

45.   Asghari, M. 2014. A comprehensive overview on the role of water in raising livestock and poultry. The first national conference on Water Crises and Challenges in the Salt Lake Basin, Ghom, Iran. [In Persian].