تحلیل تغییرات رژیم جریان آب رودخانه‌ای با استفاده از شاخص‌های تغییرات هیدرولوژیکی (مطالعه موردی: حوزه آبخیز حبله‌رود)

رژیم‌های هیدرولوژیکی، نقش عمده‌ای در تغییر ساختار و عملکرد فرآیندهای بوم‌شناختی و بوم‌سازگان رودخانه‌ای ایفا می‌کنند. تغییرات قابل ملاحظه‌ای در رژیم‌های هیدرولوژیکی جریان رودخانه‌ها، باعث ایجاد ناهمگونی مکانی و زمانی سامانه‌های رودخانه‌ای و تخریب خدمات طبیعی بوم‌سازگان و تهدید تنوع زیستی می‌شود. تحلیل روند و شناسایی نقطه تغییر، یک مساله مهم در تحلیل سری‌های زمانی هیدرولوژیکی است. در این پژوهش با استفاده از آزمون من-کندال دنباله‌ای، آزمون پتیت، آزمون دامنه بویژاند، آزمون u بویژاند، آزمون همگنی استاندارد نرمال و آزمون جرم مضاعف نقطه تغییر معنادار در داده‌های مربوط به دبی ایستگاه هیدرومتری بنکوه واقع در خروجی حوزه آبخیز حبله‌رود در طول دوره آماری 1980 تا 2017 تعیین شد. سپس با استفاده از نرم‌افزار شاخص‌های تغییرات هیدرولوژیکی (iha)، تغییرات شاخص‌های گوناگون هیدرولوژیکی در دوره‌آماری قبل و بعد از نقطه تغییر معنادار در سری زمانی دبی سالیانه در حوزه آبخیز حبله‌رود بررسی شد. مطابق نتایج به‌دست آمده، در اواسط دهه 1990 یک نقطه تغییر معنادار در سری داده‌‌های دبی سالانه ایستگاه هیدرومتری بنکوه اتفاق افتاده است و بعد از آن مقطع زمانی اکثر شاخص‌های هیدرولوژیکی کاهش در وضعیت جریان رودخانه حبله‌رود را نشان می‌دهند. به‌طوری‌که متوسط آبدهی در تمام ماه‌های سال و مقدار جریان پایه حوضه کاهش یافته است. هم فراوانی و هم طول دوره پالس‌های جریان کمینه افزایش یافته است. برعکس، هم فراوانی و هم طول دوره پالس‌های جریان بیشینه کاهش یافته است. به همین‌دلیل فراوانی و بزرگی وقایع حدی بالا مثل سیل‌های متوسط و بزرگ کاهش یافته است. تحلیل روند طولانی‌مدت نشان می‌دهد که 25 شاخص از بین 33 شاخص تغییرات هیدرولوژیکی دارای روند نزولی معنادار از نظر آماری هستند. به‌طوری‌که میزان دبی متوسط حوضه در ایستگاه هیدرومتری بنکوه از 8.43 مترمکعب در ثانیه در دوره‌قبل از تغییر به 5.47 مترمکعب در ثانیه در دوره بعد از تغییر کاهش یافته است که معادل 35 درصد کاهش در آبدهی حوضه حبله‌رود است. پیامد این تغییرات هیدرولوژیکی شدید در حوزه آبخیز حبله‌رود، علاوه بر بروز تعارض و تنش‌های اجتماعی میان بهره‌برداران، ایجاد تنش و تهدید جوامع گیاهی و جانوری رودکناری خواهد بود که در سیلاب‌دشت‌های رودخانه‌ها زندگی می‌کنند و خدمات بوم‌سازگانی متعددی را فراهم می‌کنند.

analysis of river flow regime changes using the indicators of hydrologic alteration (case study: hableroud watershed)

introduction hydrological regimes play a major role in changing the structure and function of ecological processes and river ecosystems. significant changes in the hydrological regimes of river flow cause the spatial and temporal heterogeneity of river systems and the degradation of natural ecosystem services and threaten biodiversity. trend analysis and change point detection are important topics in the analysis of hydrological time series. the study area in this research includes the upstream part of the hablehroud river basin draining to the bonekoh hydrometry station, located within the jurisdiction of the tehran province. the habaleroud river as the main drain of this watershed has recently encountered the pressures induced by human interventions and climate change, resulting in significant changes in its hydrological status. materials and methods in this research, using the sequential mann-kendall, pettitt, buishand range, buishand u, standard normal homogeneity, and double mass curve tests, the significant change point in the annual discharge time series (1980–2017) of the bonekoh hydrometry station at the outlet of the hableroud watershed was detected. then, using the indicators of hydrologic alteration (iha), the alterations in the hydrological condition in the period after the change point (altered flow regime) compared to the period before the change point (the natural flow regime) were analyzed using the daily observed discharge data of the hableroud watershed. results and discussion according to the research results, in the mid-1990s, a statistically significant change point in the annual discharge time series of the bonekoh hydrometry station occurred, and most of the hydrological indicators show a deterioration in the condition of the habaleroud watershed flow regime. whereas for most of the hydrological indicators, after the change point, the frequency of the low values category has increased and the frequencies of the middle and high values categories, have decreased. these reductions have not only occurred for high extreme values, but also for low extreme values. in addition, the mean monthly discharge for all months of the year and the base flow of the basin have decreased. both the frequency and duration of low-flow pulses have increased. on the contrary, both the frequency and duration of the high-flow pulses have decreased. for this reason, the frequency and magnitude of high extreme events such as medium and large floods have decreased. the long-term trend analysis indicated that 25 out of the 33 iha have experienced a statistically significant decreasing trend. therefore, the mean annual discharge of the watershed at the bonekoh station has declined from 8.43 m3/s during the pre-impact period to 5.43 m3/s during the post-impact period, which is equivalent to about 35 % decline in the watershed outflow. while the watershed’s mean annual precipitation shows a negligible long-term increasing trend. therefore, it seems that human interventions across the watershed play a major role in the hydrologic regime alteration of the watershed. conclusion in the benkoh hydrometric station in the mid-1990s, the hydrological regime of the basin has changed significantly. then, using special software, the hydrological change indicators and key environmental flow indicators were analyzed in the periods before and after the change point. unfortunately, most of the hydrological indicators show a downward trend in the habaleroud river flow. so that the average discharge has decreased in all months of the year. base current values are reduced.