حفاظت اکوسیستم رودخانه قره‌سو بر اساس تنظیم رژیم جریان زیست‌محیطی با کاربرد روش‌های هیدرولوژیکی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی منابع آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان،

3 گروه مهندسی آب دانشکده مهندسی آب و خاک دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

10.22125/iwe.2020.114957

چکیده

با توجه به زوال روز افزون حیات زیستی سیستم‌های رودخانه‌ای در نتیجه دخالت‌های انسانی، خشکسالی و تغییر اقلیم، به رسمیت شناختن جریان زیست‌محیطی به‌منظور حفظ سلامت آن در مطالعات برنامه‌ریزی توسعه منابع آب، کاملاً ضروری می‌باشد. هدف اصلی در این پژوهش، پیاده‌سازی و ارزیابی روش‌های تنانت، منحنی تداوم جریان، کمبود جریان اکولوژیکی، جریان پایه آبزیان، انتقال منحنی تداوم جریان و مدل ذخیره رومیزی جهت برآورد جریان زیست‌محیطی رودخانه قره‌سو در ماه‌های مختلف سال در محدوده مطالعاتی ایستگاه هیدرومتری سیاه‌آب تا محل ورود به خلیج گرگان برای حفاظت و بازگردانی رودخانه مزبور می‌باشد. در مطالعه حاضر با مقایسه نتایج حاصل از مقادیر پیشنهادی رژیم جریان زیست‌محیطی رودخانه قره‌سو مشخص شد که روش تنانت، دبی 57/0 مترمکعب بر ثانیه را برای فروردین تا شهریور ماه و 19/0 مترمکعب بر ثانیه را برای مهر تا اسفند ماه، روش منحنی تداوم جریان در شرایط نسبتاً مناسب (Q90) و مناسب (Q75) به ترتیب 17/0 و 393/0 مترمکعب بر ثانیه، روش جریان پایه آبزیان دبی 57/0 مترمکعب بر ثانیه، روش انتقال منحنی تداوم جریان در شرایط نسبتاً تغییر یافته، با میانگین سالانه 94/0 مترمکعب بر ثانیه، روش کمبود جریان اکولوژیکی 88/0 مترمکعب بر ثانیه و مدل ذخیره رومیزی در کلاس B، 69/0 مترمکعب بر ثانیه را برآورد می‌نمایند. بر این اساس با تامین رژیم اکولوژیکی رودخانه قره‌سو با استفاده از روش انتقال منحنی تداوم جریان در کلاس مدیریتی C (معادل5/48 درصد جریان طبیعی رودخانه)، می‌توان شرایط مناسبی را برای حفظ سلامت اکوسیستم فراهم کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Ecosystems Protecting of Gharasoo River based on Regulation of Environmental Flow Regime using Hydrological Methods

نویسندگان [English]

  • mohammad naderi 1
  • mehdi Zakerinia 2
  • Meysam Salarijazi 3
1 Water Resources Engineering, Gorgan University of Agricultural Science and Natural Resources
2 gorgan
3 Department of Water Engineering Water & Soil Engineering Faculty Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
چکیده [English]

Due to the increasing deterioration of river life systems because of human intervention, droughts and climate change, the recognition of the environmental flow in planning water resources development studies to maintain the health of it is necessary. The main objective of in this research is to implementation and assessment the methods of Tennant, Flow Duration Curve, Eco deficit, Aquatic Base Flow, Flow Duration Curve shifting (FDC Shifting) and Desktop Reserve Model (DRM) in estimating the environmental flow of Gharasoo River in different months of the year in the range of studies of Siahab hydrometry station to entrance to Gorgan Gulf in order to conservation and restoring of the above river. In the present study by comparing the results of suggested values of environmental flow in Gharasoo River were determined to be estimate Tennant method 0.57 m3/s for April to September and 0.19 m3/s for October to March, Flow Duration Curve method in conditions of relatively suitable (Q90) and suitable (Q75) was respectively 0.17 and 0.393  m3/s, Aquatic Base Flow method 0.57 m3/s, FDC Shifting method in relatively modest conditions with an annual average of 0.94 m3/s, Eco deficit method 0.88 m3/s and in class B DRM model 0.69 m3/s. Accordingly, by providing the ecological regime of the Gharasoo River, it is possible to maintain proper conditions for maintaining the ecosystem health using FDC Shifting method in C management class (48.5 percent of natural stream of the river).

کلیدواژه‌ها [English]

  • : Ecological regime
  • Environmental flow
  • FDC Shifting
  • Gharasoo River
  • Mean Annual Flow
   اسماعیلی، ک.، ز. صادقی، ع. کابلی و ح. شفائی .1397. کاربرد روش‌های هیدرولوژیکی در برآورد حقابه محیط زیستی رودخانه (مطالعه موردی رودخانه گرگانرود). مجله محیط زیست طبیعی، منابع طبیعی ایران، سال هفتاد و یکم، شماره 4، ص 451-437.
 پورصوفی، ط.، آ. قجقی و ر. پاتیمار. 1397. شناسایی و تنوع زیستی گونه‌ای کفزیان رودخانه قره‌سو- جنوب‌شرق دریای خزر. فصلنامه علمی پژوهشی محیط زیست جانوری، سال دهم، شماره 2، ص 290-283.
 ختار، ب و ع. شکوهی. 1399. ارزیابی و اصلاح روش تگزاس به عنوان به روش هیدرولوژیکی برای ارائه رژیم اکولوژیکی در رودخانه‌های دائمی. نشریه حفاظت منابع آب و خاک، سال نهم، شماره 3، ص 46-31.
 زرعکانی، م.، ع. شکوهی، و و. پی‌سینگ. 1396. معرفی رژیم جامع اکولوژیکی در شرایط کمبود داده برای تعیین حق‌آبه زیست‌محیطی رودخانه‌ها. مجله تحقیقات منابع آب ایران، سال سیزدهم، شماره 2، ص 153-140.
 فتاح‌پور، ف.، ک. ابراهیمی و س. بیات .1397. تعیین دبی زیست‌محیطی بومی سفیدرود. مجله اکوهیدرولوژی، سال پنجم، شماره 3، ص 762-753.
 کاظمی، آ و ب. قرمزچشمه. 1395. بررسی روش‌های مختلف استخراج جریان پایه از شاخص منحنی تداوم جریان (مطالعه موردی: ناحیه خزری). مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، سال بیست و سوم، شماره 2، ص 146-131.
   کریمی، س.، م. سالاری‌جزی و خ. قربانی. 1396. برآورد جریان زیست‌محیطی رودخانه با استفاده از روش‌های هیدرولوژیکی تنانت، تسمن، انتقال منحنی تداوم جریان و مدل ذخیره رومیزی. مجله اکوهیدرولوژی، سال چهارم، شماره 1، ص 189-177.
  کیوانی، ی.، م. نصری، ک. عباسی و ا. عبدلی. 1395. اطلس ماهیان آبهای داخلی ایران. سازمان حفاظت محیط زیست، 216ص.
   مدرسی، ف.، ش. عراقی‌نژاد، ک. ابراهیمی و م. خلقی. 1389. بررسی منطقه‌ای پدیده تغییر اقلیم با استفاده از آزمون‌های آماری، مطالعه موردی: حوضه آبریز گرگانرود-قره‌سو. نشریه آب و خاک، جلد بیست و چهارم، شماره 3، ص 489-476.
  نادری، م.ح.، م. ذاکری‌نیا و م. سالاری‌جزی. 1397. به‌کارگیری مدل PHABSIM در تبیین رژیم اکولوژیکی رودخانه به‌منظور برآورد جریان زیست‌محیطی و مقایسه با روش‌های هیدرولوژیکی (مطالعة موردی: رودخانة قره‌سو). اکوهیدرولوژی، سال پنجم، شماره 3، ص 955-941.
  نادری، م.ح.، م. ذاکری‌نیا و م. سالاری‌جزی. 1398. بررسی تأثیر شاخص‌های اکوهیدرولیکی در تحلیل رژیم جریان زیست‌محیطی و شبیه‌سازی مطلوبیت زیستگاه با کاربرد مدل River2D با تکیه بر باززنده‌سازی اکولوژیکی رودخانة زرین‌گل. اکوهیدرولوژی، سال ششم، شماره 1، ص 222-205.
نادری، م.ح.، م. پورغلام آمیجی، خ. احمدآلی، ز. امیری، آ. قجقی، و ل. قربانی‌مینائی. 1399. تعیین و طراحی محدوده رژیم جریان مطلوب اکولوژیکی رودخانه زرین‌گل با بررسی مشخصه‌های هیدرومورفو-اکولوژیکی، رویکردهای مبتنی بر شاخص هیدرولوژیکی و مدل اکوهیدرولیکی شبیه‌سازی مطلوبیت زیستگاه. شیلات، مجله منابع طبیعی ایران، سال هفتاد و سوم، شماره 1، ص 40-17.
      نبوی، س.س.، ر. مصطفی‌زاده، ر. آسیابی‌رهبر و ز. حزباوی. 1397. تعیین حجم آب قابل برداشت ماهانه از رودخانه زهره به منظور تأمین آب شرب شهرستان هندیجان. فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب، سال هشتم، شماره 31، ص 120-107.
 همتی، م.، س. علیزاده، م. یاسی و ر. ایلخانی‌پور. 1399. ارزیابی جریان زیست‌محیطی رودخانه آجی‌چای با روش‌های اکوهیدرولوژیکی. فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب، سال دهم، شماره 40، ص 45-33.
Abdi, R and M. Yasi. 2015. Evaluation of environmental flow requirements using eco-hydrologic–hydraulic methods in perennial rivers. Water Science and Technology, 72(3): 354-363.
     Ahn, J. M., H. G. Kwon, D. S. Yang and Y. S. Kim. 2018. Assessing environmental flows of coordinated operation of dams and weirs in the Geum River basin under climate change scenarios. Science of The Total Environment, 643, 912-925.
     Arthington, A. H., S. E. Bunn,  N. L. Poff and R. J. Naiman. 2006. The challenge of providing environmental flow rules to sustain river ecosystems. Ecological applications, 16(4): 1311-1318.
     Caldwell, P. V., J. G. Kennen, G. Sun, J. E. Kiang, J. B. Butcher, M. C. Eddy, L. E. Hay, J. H. LaFontaine, E. F. Hain, S. A. C. Nelson and  S. G. McNulty. 2015. A comparison of hydrologic models for ecological flows and water availability. Ecohydrology, 8(8): 1525-1546.
     El-Jabi, Nand D. Caissie. 2019. Characterization of natural and environmental flows in New Brunswick, Canada. River Research and Applications, 35(1): 14-24.
       Elhatip, H and M. A. Hinis. 2015. Statistical approaches for estimating the environmental flows in a river basin: case study from the Euphrates River catchment, Eastern Anatolian part of Turkey. Environmental Earth Sciences, 73(8): 4633-4646.
     Gao, Y., R. M. Vogel, C. N. Kroll, N. L. Poff and J. D. Olden. 2009. Development of representative indicators of hydrologic alteration. Journal of Hydrology, 374(1-2): 136-147.
      Gates, K. K., S. S. Vaughn and J. P. Julian. 2015. Developing environmental flow recommendations for freshwater mussels using the biological traits of species guilds. Freshwater Biology, 60(4): 620-635.
    Hughes, D. A and P. Hannart. 2003. A desktop model used to provide an initial estimate of the ecological instream flow requirements of rivers in South Africa. Journal of Hydrology, 270(3): 167-81.
    Kuriqi, A., A. N. Pinheiro, A. Sordo-Ward and L. Garrote. 2019. Influence of hydrologically based environmental flow methods on flow alteration and energy production in a run-of-river hydropower plant. Journal of Cleaner Production.
     Nikghalb, S., A. Shokoohi, V. P. Singh and R. Yu. 2016. Ecological Regime versus Minimum Environmental Flow: Comparison of Results for a River in a Semi Mediterranean Region. Water Resources Management, 30(13): 4969-4984.
     Operacz, A., A. Wałęga,  A. Cupak and B. Tomaszewska. 2018. The comparison of environmental flow assessment-The barrier for investment in Poland or river protection?. Journal of Cleaner Production, 575-592.
     Pastor, A.V., F. Ludwig, H. Biemans, H. Hoff and P. Kabat. 2014. Accounting for environmental flow requirements in global water assessments. Hydrology and Earth System Sciences, 18(12): 5041-5059.
     Roni, P., T. Beechie, S. Schmutz and S. Muhar. 2012. Prioritization of watersheds and restoration projects. Stream and watershed restoration: a guide to restoring riverine processes and habitats, 189-214.
     Shahriari Nia, E. S., G. Asadollahfardi and N.  Heidarzadeh. 2016. Study of the environmental flow of rivers, a case study, Kashkan River, Iran. Journal of Water Supply: Research and Technology-Aqua, 65(2): 181-194.
     Shokoohi, A and Y. Hong. 2011. Using hydrologic and hydraulically derived geometric parameters of perennial rivers to determine minimum water requirements of ecological habitats (case study: Mazandaran Sea Basin—Iran). Hydrological Processes, 25(22): 3490-3498.
     Shokoohi, A and M. Amini. 2014. Introducing a new method to determine rivers’ ecological water requirement in comparison with hydrological and hydraulic methods. International Journal of Environmental Science and Technology, 11(3):747-756.
     Stamou, A., A. Polydera, G. Papadonikolaki, F. Martinez-Capel, R. Munoz-Mas, C. Papadaki, S. Zogarisc, M. D. Buid, P. Rutschmann and E. Dimitriou. 2018. Determination of environmental flows in rivers using an integrated hydrological-hydrodynamic-habitat modelling approach. Journal of environmental management, 209: 273-285.
     Vogel, R. M., J. Sieber, S. A. Archfield, M. P. Smith, C. D. Apse and A. Huber-Lee. 2007. Relations among storage, yield, and instream flow. Water Resources Research, 43(5): 1-12.