تحلیل منحنی خشکیدگی سراب کارستی مطهری خرم آباد بر مبنای ضریب خشکیدگی طی نوسانات هیدرواقلیمی (مقاله علمی وزارت علوم)
درجه علمی: نشریه علمی (وزارت علوم)
آرشیو
چکیده
خصوصیات هیدروگراف چشمه ی کارستی و ضریب خشکیدگی می تواند منعکس کننده ی نوسانات هیدرواقلیمی و خصوصیات فیزیکی و زمین شناسی سیستم آبخوان تغذیه کننده ی چشمه باشد. در این مطالعه به منظور شناسایی رفتار هیدرولوژئولوژیکی سراب کارستی مطهری خرم آباد طی نوسانات هیدرواقلیمی از تحلیل کمی منحنی خشکیدگی بر اساس معادله نمایی Maillet استفاده و ضریب منحنی خشکیدگی طی دوره ی 27 ساله (71-1370 تا 97-1396) محاسبه گردید. برای بررسی اثر نوسانات هیدرولوژیکی بر ضریب خشکیدگی هیدروگراف، تغییرات سری زمانی ضریب تخلیه در هنگام جریان پایه از طریق شاخص خشک سالی هیدرولوژیکی SDI تحلیل، سپس همبستگی آماری این شاخص با شاخص خشک سالی کسری تبخیر و تعرق SEDI تحلیل گردید. نتایج نشان داد ضریب خشکیدگی دارای روند خطی صعودی بوده و مقدار آن در هنگام خشک سالی های ملایم تا شدید از 0082/0 تا 0574/0 تغییر کرده است. مقایسه ی آماری بین سری زمانی ضریب خشکیدگی با مقادیر شاخص SDI نشان داد که یک همبستگی معکوس معنی دار با ضریب منفی 65 درصد وجود دارد؛ یعنی اینکه که با افزایش خشک سالی هیدرولوژیکی چشمه، ضریب تخلیه ی آن افزایش و زهکشی سریع تر صورت می گیرد. بخشی از این تغییرات، ناشی از نوسانات اقلیمی و بیولوژیکی است. این اثرات با بررسی همبستگی بین شاخص های SDI و SEDI در مقیاس زمانی 6 ماهه بر اساس روش تحلیل طیفی و همبستگی متقابل در فواصل اطمینان 95 درصد تأیید شد. علاوه بر نوسانات هیدرواقلیمی، ضریب خشکیدگی سراب می تواند تحت تأثیر خصوصیات سازند کربناته سروک با لیتولوژی آهک و تا حدودی مواد ریزدانه متشکله ی آن باشد؛ به طوری که در زمان خشک سالی ها، جریان آب پایه تحت جریان مجرایی و آب ذخیره شده در بدنه ی سفره قرار می گیرد و در اثر مجاری بزرگ کارستی و گسله ی سازند سروک، تحت شیب هیدرولیکی زیاد تخلیه می شود. در سال های تر علاوه بر هدایت سریع آب توسط مجاری کارستی و شکستگی ها، احتمالاً در هنگام تداوم آب پایه با هدایت آب تغذیه شده ی ماه های تر از طاقدیس سروک به درون زمینه دارای خلل و فرج ریزتر و شامل مواد آهکی با ترکیب ماسه و مارن در اعماق پایین تر، باعث ذخیره ی زیاد دینامیکی و تغییرات کم دبی با شیب هیدرولیکی کم در ماه های خشک می شوند. درمجموع نتایج این تحقیق، نگرشی جامع به مدیریت چشمه های کارستی با پیش بینی خشک سالی ها و تحلیل ضریب خشکیدگی آن ها می دهد.Analysis of Khorramabad Motahari Karstic Springhead (Sarab) Recession Curve Based on Recession Coefficient during Hydro-Climatic Fluctuations
The hydrographic specifications of the karstic spring and the recession coefficient can reflect the hydro-climatic fluctuations and physical and geological characteristics of the aquifer system recharging the spring. In this study, in order to identify the hydrological geological behavior of Khorramabad Motahhari karstic Springhead (Sarab) during hydro-climatic fluctuations, quantitative analysis of recession curve based on Maillet exponential equation and coefficient of recession curve during wet years in a 27-year period (from 1991-92 to 2017-18) was calculated. To investigate the effect of hydrological fluctuations on the recession coefficient of Motahhari spring hydrograph, the changes in the time series of discharge coefficient during the base flow was analyzed by SDI hydrological drought index. Then, the statistical correlation of this index with evapotranspiration deficit index (SEDI) was analyzed to investigate the hydrological relationship and affectivity of the spring recession coefficient from climate fluctuations and biological changes. The results showed that the recession coefficient of Motahhari spring during the statistical period has an upward linear trend and its value has changed from 0.0081 to 0.0574 during mild and severe droughts, respectively. Statistical comparison of the time series of the recession coefficient of the mentioned spring with the values of SDI index showed that there is a significant inverse correlation with a negative coefficient of 65%. This means that with increasing hydrological drought of Motahhari spring and decreasing SDI values, the discharge coefficient of the spring increases and drainage takes place faster. Part of these changes is due to climatic and biological fluctuations. These effects were confirmed by the correlation between SDI and SEDI indices at a time scale of 6 months based on spectral analysis and cross-correlation at 95% confidence intervals. In addition, the spring recession coefficient can be influenced by the characteristics of Sarvak carbonate formation with limestone lithology and to some extent its fine-grained material. So, during droughts, the baseflow is affected by the conduit-flow and water stored in the body of the karstic aquifer and or due to large karst conduit and faults of Sarvak Formation, cause quickflow. In wet years, in addition to the rapid conduction of water by karstic conduits and fractures, probably recharged water from the Sarvak anticline flows into grained material with smaller pores consisting of calcareous material with a combination of sand and marl. These can cause high dynamic storage and low baseflow changes with a low hydraulic slope in dry months. In general, the results of this study give a comprehensive approach to karst spring management by predicting droughts and analyzing their drought coefficient.
تبلیغات
