سعی بر آن است که مطالب مرجع تخصصی آب و فاضلاب شامل مسایل ، مقالات و اخبار عمران آب و فاضلاب,آب و فاضلاب و به صورت تخصصی فرآیند های تصفیه آب و فاضلاب،مهندسی آب و فاضلاب و صنعت آب و فاضلاب باشد.
دانشنامه آنلاین آب و فاضلاب
رشته های مرتبط:مهندسی عمران آب و فاضلاب،مهندسی تکنولوژی آب و فاضلاب،مهندسی آب و فاضلاب،محیط زیست،مهندسی بهداشت محیط،مهندسی آب،مهندسی شیمی و...
امیرحسین ستوده بیدختی
,.
شاخص هاي خشكسالي
۱۳۸۹/۱۰/۱۷
15:2
|
مقدمه:
شاخص هاي خشكسالي مقادير متنابهي اطلاعات اقليمي و هيدرولوژي را مانند درجه حرارت، بارندگي، برف، جريان رودخانه ها و ساير منابع آبي را به كار ميگيرد تا تصوير جامعي از وضعيت خشكسالي و بطور منطقه اي، در غالب محدوده اي از اعداد بيان نمايد.
شاخص هاي متعددي وجود دارد كه گوياي وضعيت حشكسالي در منطقه اي باشد، هر چند كه هيچكدام بطور ذاتي نسبت به ديگري ارجحييت ندارند ولي بعضي از آنها در شرايطي بهتر عمل ميكنند. به عنوان مثال شاخص حشكسالي پالمر كه بطور گسترده اي در آمريكا و استراليا كاربرد دارد، در مناطق وسيع با همواري يكسان بهتر عمل مي كند تا مناطق كوهستاني و براي مناطق كوهستاني شاخص آبهاي سطحي معرف بهتري بوده است.
بسياري از طراحان طرح هاي آبي توصيه ميكنند كه وضعييت حشكسالي با چند شاخص بررسي گردد و تصميمات بر مبناي تنها يك شاخص اتخاذ نگردد. مجموعه شاخصهايي كه در اين بخش به آنها پرداحته خواهد شد، شاخص هايي هستند كه هم اكنون در بعضي كشورها كه خطر خشكسالي آنها را تهديد منمايد، مورد استفاده قرار ميگيرد.
درصد نرمال (Percent of Normal – PNI)
خلاصه: مقدار دراز مدت بارندگي /مقدار متوسط بارندگي ×100= PNI
مزيت: محاسبات بسيار ساده است و براي براي آگاهي عموم از وضعيت خشكسالي در مقياس محلي و فصلي مناسب است
معايب: بسادگي تفسير غلطي را مي تواند به همراه داشته باشد.
درصد نرمال (PNI) ، يكي از ساده ترين شاخص هاي بارندگي ميباشد. استفاده از اين شاخص، هنگامي كه يك منطقه يا يك فصل به تنهايي مد نظر است، بسيار كارآ ميباشد. اين شاخص با تقسيم بارندگي واقعي بر بارندگي نرمال منطقه ( معمولا متوسط 30 ساله بارندگي) ضربدر 100 محاسبه مي گردد. بديهي است بارندگي نرمال براي هر محل 100% خواهد بود. اين شاخص براي مقياس هاي زماني مختلف قابل محاسبه است كه معمولا يك ماه تا چند ماه (مثلا فصلي خاص )و كل سال و يا سال آبي محدود ه آن است.
يكي از معايب استفاده از شاخص PNI اين است كه متوسط يا ميانگين بارندگي معمولا برابر ميانه آن (مقدار بارندگي كه 50 % بارندگي ها از آن بيشتر است)، نمي باشد. علت اين امر در آن است كه بارندگي هاي ماهيانه يا ساليانه هميشه از توزيع نرمال تبعييت نمي كند. استفاده از شاخص درصد نرمال با فرض برازش توزيع نرمال بر بارندگي ها ميباشد كه بر اين اساس ميانگين و ميانه با هم برابر هستند. اشكالي كه اين مسئله ميتواند سبب شود را با بارندگي هاي بلند مدت ثبت شده در ملبورن استرليا براي ماه ژانويه نشان مي دهيم. ميانه بارندگي هاي بلند مدت اين منطقه 36 ميليمتر ميباشد، يعني در نصف سال بارندگي از 36 ميليمتر كمتر است و نصف سال بيش از اين مقدار است. اما بر اساس آمار اين ايستگاه 36 ميليمتر، 75 درصد نرمال بارندگي ها را تشكيل مي دهد و به منزله شرايط كاملا خشك مي باشد و بدين ترتيب ممكن است تفاسير غلطي از اين شاخص به عمل آيد.
شاخص بارندگي استاندارد شده (Standard Precipitation Index - SPI)
درك اينكه بارندگي تاثير هاي مختلفي بر منابع آب مانند آب زيرزميني، ذخائر آب سطحي و برف دارد، منجر به اين گشت كه شاخص SPI تدوين و ارائه گردد. شاخص SPI براي اندازه گيري كمبود بارندگي از منابع مختلف مي باشد. رطوبت خاك در زمان كوتاهتري شرايط غير نرمال بارندگي را منعكس مي كند، در حاليكه آب زيرزميني، جريان هاي سطحي و ذخائر آب سطحي در زمان طولاني تري نسبت به آن عكس العمل نشان مي دهند. SPI در هر منطقه بر اساس آمار بلند مدت و براي دوره مورد نظر محاسبه مي گردد. براي اين كار در ابتدا توزيع آماري مناسب بر آمار بلند مدت بارندگيها برازانده مي شود، سپس بطوريكه متوسط ٍ SPI براي آن منطقه و دوره مورد نظر صفر خواهد بود. مقدار مثبت SPI نشان دهنده بارندگي بيش از بارندگي ميانه مي باشد، و مقدار منفي معناي عكس آن را دارد. از آنجائيكه SPI استاندارد شده است، براي اقليم هاي خشك و مرطوب قابل استفاده، و نتايج براي دوره مورد نظر قابل مقايسه است. طبق اين روش دوره خشكسالي هنگامي اتفاق مي افتد كه SPI بطور مستمر منفي و به مقدار 1- يا كمتر برسد، و هنگامي پايان مي يابد كه SPI مثبت گردد و مقادير تجمعي SPI نيز، بزرگي و شدت دوره خشكسالي را نشان ميدهد. طبقه بندي مقادير SPI در جدول ذيل آمده است.
شاخص هاي خشكسالي مقادير متنابهي اطلاعات اقليمي و هيدرولوژي را مانند درجه حرارت، بارندگي، برف، جريان رودخانه ها و ساير منابع آبي را به كار ميگيرد تا تصوير جامعي از وضعيت خشكسالي و بطور منطقه اي، در غالب محدوده اي از اعداد بيان نمايد.
شاخص هاي متعددي وجود دارد كه گوياي وضعيت حشكسالي در منطقه اي باشد، هر چند كه هيچكدام بطور ذاتي نسبت به ديگري ارجحييت ندارند ولي بعضي از آنها در شرايطي بهتر عمل ميكنند. به عنوان مثال شاخص حشكسالي پالمر كه بطور گسترده اي در آمريكا و استراليا كاربرد دارد، در مناطق وسيع با همواري يكسان بهتر عمل مي كند تا مناطق كوهستاني و براي مناطق كوهستاني شاخص آبهاي سطحي معرف بهتري بوده است.
بسياري از طراحان طرح هاي آبي توصيه ميكنند كه وضعييت حشكسالي با چند شاخص بررسي گردد و تصميمات بر مبناي تنها يك شاخص اتخاذ نگردد. مجموعه شاخصهايي كه در اين بخش به آنها پرداحته خواهد شد، شاخص هايي هستند كه هم اكنون در بعضي كشورها كه خطر خشكسالي آنها را تهديد منمايد، مورد استفاده قرار ميگيرد.
درصد نرمال (Percent of Normal – PNI)
خلاصه: مقدار دراز مدت بارندگي /مقدار متوسط بارندگي ×100= PNI
مزيت: محاسبات بسيار ساده است و براي براي آگاهي عموم از وضعيت خشكسالي در مقياس محلي و فصلي مناسب است
معايب: بسادگي تفسير غلطي را مي تواند به همراه داشته باشد.
درصد نرمال (PNI) ، يكي از ساده ترين شاخص هاي بارندگي ميباشد. استفاده از اين شاخص، هنگامي كه يك منطقه يا يك فصل به تنهايي مد نظر است، بسيار كارآ ميباشد. اين شاخص با تقسيم بارندگي واقعي بر بارندگي نرمال منطقه ( معمولا متوسط 30 ساله بارندگي) ضربدر 100 محاسبه مي گردد. بديهي است بارندگي نرمال براي هر محل 100% خواهد بود. اين شاخص براي مقياس هاي زماني مختلف قابل محاسبه است كه معمولا يك ماه تا چند ماه (مثلا فصلي خاص )و كل سال و يا سال آبي محدود ه آن است.
يكي از معايب استفاده از شاخص PNI اين است كه متوسط يا ميانگين بارندگي معمولا برابر ميانه آن (مقدار بارندگي كه 50 % بارندگي ها از آن بيشتر است)، نمي باشد. علت اين امر در آن است كه بارندگي هاي ماهيانه يا ساليانه هميشه از توزيع نرمال تبعييت نمي كند. استفاده از شاخص درصد نرمال با فرض برازش توزيع نرمال بر بارندگي ها ميباشد كه بر اين اساس ميانگين و ميانه با هم برابر هستند. اشكالي كه اين مسئله ميتواند سبب شود را با بارندگي هاي بلند مدت ثبت شده در ملبورن استرليا براي ماه ژانويه نشان مي دهيم. ميانه بارندگي هاي بلند مدت اين منطقه 36 ميليمتر ميباشد، يعني در نصف سال بارندگي از 36 ميليمتر كمتر است و نصف سال بيش از اين مقدار است. اما بر اساس آمار اين ايستگاه 36 ميليمتر، 75 درصد نرمال بارندگي ها را تشكيل مي دهد و به منزله شرايط كاملا خشك مي باشد و بدين ترتيب ممكن است تفاسير غلطي از اين شاخص به عمل آيد.
شاخص بارندگي استاندارد شده (Standard Precipitation Index - SPI)
درك اينكه بارندگي تاثير هاي مختلفي بر منابع آب مانند آب زيرزميني، ذخائر آب سطحي و برف دارد، منجر به اين گشت كه شاخص SPI تدوين و ارائه گردد. شاخص SPI براي اندازه گيري كمبود بارندگي از منابع مختلف مي باشد. رطوبت خاك در زمان كوتاهتري شرايط غير نرمال بارندگي را منعكس مي كند، در حاليكه آب زيرزميني، جريان هاي سطحي و ذخائر آب سطحي در زمان طولاني تري نسبت به آن عكس العمل نشان مي دهند. SPI در هر منطقه بر اساس آمار بلند مدت و براي دوره مورد نظر محاسبه مي گردد. براي اين كار در ابتدا توزيع آماري مناسب بر آمار بلند مدت بارندگيها برازانده مي شود، سپس بطوريكه متوسط ٍ SPI براي آن منطقه و دوره مورد نظر صفر خواهد بود. مقدار مثبت SPI نشان دهنده بارندگي بيش از بارندگي ميانه مي باشد، و مقدار منفي معناي عكس آن را دارد. از آنجائيكه SPI استاندارد شده است، براي اقليم هاي خشك و مرطوب قابل استفاده، و نتايج براي دوره مورد نظر قابل مقايسه است. طبق اين روش دوره خشكسالي هنگامي اتفاق مي افتد كه SPI بطور مستمر منفي و به مقدار 1- يا كمتر برسد، و هنگامي پايان مي يابد كه SPI مثبت گردد و مقادير تجمعي SPI نيز، بزرگي و شدت دوره خشكسالي را نشان ميدهد. طبقه بندي مقادير SPI در جدول ذيل آمده است.
|
مقدار |
SPI |
|
بسيار بسيار مرطوب |
./2 و بالاتر |
|
بسيار مرطوب |
99/1 تا 50/1 |
|
نسبتا مرطوب |
49/1 تا ../1 |
|
نزديك نرمال |
99/. تا 99/.- |
|
نسبتا خشك |
49/1- تا ../1- |
|
بسيار خشك |
99/1- تا 50/1- |
|
بسيار بسيار خشك |
./2- و كمتر |
شاخص شدت خشكسالي پالمر (Palmer Drought Severity Index- PDSI)
خلاصه:
شرح : PDSI شاخصي است بر اساس رطوبت موجود خاك كه براي مناطق نسبتا همگن واسنجي شده است.
كاربران : دستگاه هاي دولتي تعدادي از كشورها از اين شاخص براي ديدباني خشكسالي و اعلام شروع عمليات مقابله با خشكسالي بهره مي جويند.
معايب: شاخص پالمر ممكن ايت در اعلام شروع خشسالي دير عمل كند. براي مناطق كوهستاني يا مناطقي كه زياد تحت تاثير وقايع آب و هواي استثنائي قرار مي گيرند، مناسب نمي باشد و نهايتا اينكه محاسبات PDSI قدري پيچيده ميباشد.
پالمر در سال 1965، شاخصي را ارائه كرد كه با آن انحراف موجودي رطوبت را اندازه مي گيرد. وي شاخص خود را بر اساس مفهوم عرضه و تقاضا در معادله بيلان آب بنا نهاد و تنها بارندگي وكمبود آن را مد نظر قرار نداد. هدف پالمر اندازه گيري شرايط رطوبتي مي باشد و از آنجائيكه شاخص استاندارد شده است، مي توان آن را براي مناطٌق و ماه هاي مختلف محاسبه نمود و سپس آنها را با هم مقايسه كرد و خشكسالي را در يك سطح وسيع ديدباني و تجزيه و تحليل نمود.
شاخص رطوبتي محصول با استفاده از روش هواشناسي، شرايط محصولات كشاورزي را هفته به هفته ديدباني مي كند. اين شاخص نيز توسط پالمر از بين از بين مراحل محاسباتي استخراج و تدوين گرديد.
استخراج و تدوين گرديد. فرٌق شاخص PDSIو شاخص CMI در آن است كه PDSI دوره هاي بلند مدت تر و خشك را ديدباني مي كند، در صورتيكه CMI براي ارزيابي شرايط
كوتاه مدت رطوبتي محصولات اصلي كشاورزي در يك ناحيه است. اين شاخص بر اساس متوسط دما و كل بارندگي هفتگي، براي يك ناحيه آب و هوايي و همچنين مقدار CMI هفته قبل، محاسبه مي شود. CMI بطور سريع به تغييرات آب و هوائي عكس العمل نشان مي دهد. اين نيز استاندارد شده و بطور هفتگي نقشه وضعيت CMI در سطوح كشوري قابل ترسيم ميباشد.
از آنجائيكه اين روش براي ديدباني كوتاه مدت اثر شرايط رطوبتي در گياه طراحي شده است، CMI شاخص مناسبي براي ديدباني بلند مدت خشكسالي نمي باشد. عكس العمل سريع CMI به تغييرات آب و هوائي ممكن است باعث تحليل غلط از خشكسالي در درازمدت نيز گردد. به عنوان مثال، يك بارندگي مطلوب در دوره خشكسالي ممكن است باعث گردد، CMI مقدار كافي رطوبت را تاييد كند، در صورتيكه خشكسالي در دراز مدت در منطقه هنوز وجود داشته باشد. خصوصيت ديگر CMI كه مانع از آن است كه اين براي تحليلهاي دراز مدت كارآ باشد اين است كه مقدار CMI عمدتا در شروع و پايان دوره صفر مي باشد. اين محدوديت مانع از آن است كه CMI براي ديدباني شرايط رطوبتي خارج از فصل رشد قابل استفاده باشد، بخصوص براي خشكسالي كه بعضا چند سال به طول مي انجامد، عامل محدود كننده اي مي باشد
شاخص عمران خشكسالي (Reclamation Drought Index – RDI)
شاخص عمران خشكسالي (RDI)، اخيرا به عنوان ابزاري براي تعرف سختي و مدت خشكسالي و پيش بيني شروع و خاتمه دوره خشكسالي تدوين شده است. انگيزه استفاده از اين نام براي اين شاخص از آنجا ناشي مي گردد كه مربوط به قانون كمك به عمران ايالات تحت خشكسالي، مصوب سال 1988 آمريكا بوده است كه اجازه مي دهد اين ايالات از اداره عمران براي خشكسالي كمك دريافت نمايد.
شاخص RDI در سطح حوزه هاي آبريز محاسبه مي گردد، و مؤلفه هاي مقدار بارندگي، برف، جريان رودخانه، و حجم آب در مخازن را در محاسبات دخالت مي دهد. قوت اين شاخص در دخالت دادن فاكتور هاي اقليمي و موجودي آب در سطح حوزه است.
|
در صورت لزوم مي توان شاخص RDI را نيز براي منطقه اي خاص تعديل كرده و بر اساس ارقال تعديل شده، ديدباني ها انجام و تجزيه و تحليل گردد.
1.منبع اصلي مقاله : Web Page of Tarbiat Modares University
دانشگاه تربيت مدرس - دانشكده كشاورزي
مطالب تصادفی:
صافی شنی تحت فشار (فیلتر شنی) - دوشنبه بیست و نهم فروردین 1390
تولید و بررسی خواص کربن فعال - یکشنبه بیست و هشتم فروردین 1390
آب سخت و دستگاه هاي سختي گير آب - شنبه بیست و هفتم فروردین 1390
خوردگي - شنبه بیست و هفتم فروردین 1390
نكاتي در مورد شبكه فاضلاب بیمارستانی - شنبه بیست و هفتم فروردین 1390
فاضلاب و تاثیرات آن بر سلامت انسانها - شنبه بیست و هفتم فروردین 1390
انواع محل هاي نمونه برداري - جمعه بیست و ششم فروردین 1390
تصفیه پساب و فاضلاب کارواش - پنجشنبه بیست و پنجم فروردین 1390
معرفی خانواده انتروباکتریاسه - پنجشنبه بیست و پنجم فروردین 1390
رنگ آمیزی گرم : GRAM STAIN - پنجشنبه بیست و پنجم فروردین 1390
كلستريديوم ها و مایکوباکتریوم ها و لاکتوباسیلوس ها - پنجشنبه بیست و پنجم فروردین 1390
باكتريهاي سودوموناس - پنجشنبه بیست و پنجم فروردین 1390
فلوئوروزیس دندانی - پنجشنبه بیست و پنجم فروردین 1390
شوینده ها و اثرات آنها بر آب - پنجشنبه بیست و پنجم فروردین 1390
فاضلاب ها و ضايعات صنعتي - پنجشنبه بیست و پنجم فروردین 1390
اثرات سوء زيست محيطي هيدروكربن‌هاي هالوژن‌دار در محيط آبي - پنجشنبه بیست و پنجم فروردین 1390
چرخه اکسیژن و نیتروژن - چهارشنبه بیست و چهارم فروردین 1390
آلودگي ناشي از مواد راديواكتيو در دريا - چهارشنبه بیست و چهارم فروردین 1390
اثرات آلودگی آب بر انسان - چهارشنبه بیست و چهارم فروردین 1390
اهمیت جلبک ها در آب و فاضلاب - چهارشنبه بیست و چهارم فروردین 1390
الهام از درختان در ساخت سيستم هاي هيدروليكي - چهارشنبه بیست و چهارم فروردین 1390
فناوري شيرين‌سازي آب دريا - چهارشنبه بیست و چهارم فروردین 1390
باکتري ها و نانوفيلترها؛ چشم انداز آيندۀ فناوري آب پاک - چهارشنبه بیست و چهارم فروردین 1390
آئين نامه جلوگيري از آلودگي آب - سه شنبه بیست و سوم فروردین 1390
بیماری های ناشی از آلودگی میکروبی آب - سه شنبه بیست و سوم فروردین 1390
آب، آلودگی، تصفیه - سه شنبه بیست و سوم فروردین 1390
آب های زیرزمینی (groundwaters) - سه شنبه بیست و سوم فروردین 1390
بیوتکنولوژی و نقش آن در حفظ محیط زیست - سه شنبه بیست و سوم فروردین 1390
بيماري ژیاردیوز و انگل ژيارديا - سه شنبه بیست و سوم فروردین 1390
کشتن میکربها با افزودندی اکسید کلر به آب بیمارستان ها - سه شنبه بیست و سوم فروردین 1390
تصفیه فاضلاب wastewater treatment - سه شنبه بیست و سوم فروردین 1390
اصول تصفیه آب دیگ های بخار - سه شنبه بیست و سوم فروردین 1390
نانو فیلتر - سه شنبه بیست و سوم فروردین 1390
مکانیسمهای تولید و تشخیص بو در فاضلاب 2 - دوشنبه بیست و دوم فروردین 1390
مکانیسمهای تولید و تشخیص بو در فاضلاب 1 - دوشنبه بیست و دوم فروردین 1390
گنجايش مخزن خانگي براي فاضلاب - دوشنبه بیست و دوم فروردین 1390
فاضلاب كشتارگاه - دوشنبه بیست و دوم فروردین 1390
تصیفه آلودگی شیمیایی آب آشامیدنی - دوشنبه بیست و دوم فروردین 1390
تصفیه خانه فاضلاب شیراز - دوشنبه بیست و دوم فروردین 1390
افت سطح آب زیرزمینی، یک مشکل جهانی - یکشنبه بیست و یکم فروردین 1390
ترکیبات نیتروژن در محیط آبی - یکشنبه بیست و یکم فروردین 1390
پراكندگي و انتشار اكوسيستمهاي آبي - یکشنبه بیست و یکم فروردین 1390
انواع مبارزه با ميكروارگانيسم ها - یکشنبه بیست و یکم فروردین 1390
دوربين توتال استیشن - یکشنبه بیست و یکم فروردین 1390
اساس كار تصفيه خانه آب - یکشنبه بیست و یکم فروردین 1390
دانستنی های زیست محیطی برای همه - یکشنبه بیست و یکم فروردین 1390
روش جديد تصفيه پساب با جذب اوزون - یکشنبه بیست و یکم فروردین 1390
مشخصه های فیزیکی،شیمیایی و زیست شناسی فاضلاب - یکشنبه بیست و یکم فروردین 1390
مراحـل تصفيـه فاضـلاب - یکشنبه بیست و یکم فروردین 1390
گندزدائی تانکرهای آب رسانی و ویژگی های آنها - یکشنبه بیست و یکم فروردین 1390
شبكه فاضلاب شهري در پيشگيري از اسهال كودكان نقش محوري دارد - جمعه دوازدهم فروردین 1390
بررسی روش های خالص سازی آب با به کارگیری فناوری نانو - جمعه دوازدهم فروردین 1390
ايمني وبهداشت ساختمان واحد كلرزني در تصفيه خانه ها - جمعه دوازدهم فروردین 1390
46 راه براي صرفه جويي و مصرف بهينه آب - جمعه دوازدهم فروردین 1390
مديريت كلرزني آب آشاميدني - جمعه دوازدهم فروردین 1390