مفهوم، کاربست و رویکردهای ارزیابی تاب‌آوری هیدرولوژیک آبخیز

نوع مقاله : فنی و ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی‌ ارشد آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 استادیار گروه منابع طبیعی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، عضو پژوهشکده مدیریت آب، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

3 دانشیار گروه منابع طبیعی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، عضو پژوهشکده مدیریت آب، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

4 استادیار گروه منابع طبیعی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

امروزه، حوزه‌های آبخیز به‌شدت تحت ‌تأثیر تنش‌های طبیعی و انسانی قرار گرفته‌ است و توانایی آن‌ها برای بازیابی و سازگاری با شرایط تغییر یافته به تاب‌آوری حوزه‌ها بستگی دارد. ازاین‏رو، به‌سبب اهمیت موضوع و ضرورت تبیین الگوهای مدیریتی در راستای ارتقا تاب‌آوری حوزه‌های آبخیز کشور، نوشتار حاضر با هدف ترویج مفهوم، کاربست و روش‌های ارزیابی تاب‌آوری هیدرولوژیک به‌عنوان یکی از ابعاد تاب‌آوری در مدیریت جامع حوزه‌های آبخیز تدوین شده است. مطالعات انجام شده در این زمینه در سطح جهان بسیار محدود است اما روند افزایشی دارد. براین‏ اساس، روش‌های مورد استفاده برای ارزیابی تاب‌آوری هیدرولوژیک تاکنون محدود به استفاده از روش‌های تلفیق ساده مثل تعیین میانگین حسابی از برخی شاخص‌های هیدرولوژیک مهم، استفاده از منحنی Budyko و مدل Convex بوده است. تحلیل منحنی Budyko بیشتر بر اساس مقدار بارش، تبخیر و تعرق و میزان تولید رواناب استوار بوده است. اما مدل Convex با در نظر گرفتن آستانه‌های شکست شاخص‌های هیدرولوژیک و برقراری ارتباط بین روند تغییرات طولانی‌مدت و آستانه شکست شاخص‌ها به‌کار برده می‌شود. شاخص‌های مورد استفاده متعدد بوده و متناسب با شرایط هیدرولوژیک هر حوزه آبخیز کاربرد متفاوت دارند. از جمله مهمترین آن‌ها می‌توان به نسبت شاخص خشکی به رواناب، روند زمانی و فراوانی جریان‌های کم‌آبی و پرآبی، تغییر در تولید آب، سطح آب زیرزمینی، شدت رواناب سطحی، غنی‌شدگی رودخانه‌ها از مواد مغذی و فلزات سنگین، درصد تخریب جنگل، فرسایش خاک، تولید رسوب و سطح آب شور اشاره کرد که در واقع برآیند کنش و اندرکنش سایر عوامل محیطی تأثیرگذار همانند اقلیمی، بوم‌شناختی، اقتصادی، زیست‌فیزیکی و اجتماعی هستند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Adger W.N. 2000. Social and ecological resilience: are they related? Progress in Human Geography, 24: 347-364.
Black P.E. 1997. Watershed functions. Journal of the American Water Resources Association, 33(10):1-11.
Budyko M. I. 1974. Climate and life. ed. Miller, D.H. Academic Press: New York, NY, USA.
Creed I.F., Spargo A.T., Jones J.A., Buttle J.M., Adams M.B., Beall F.D., Booth E., Campbell J., Clow D., Elder K., Green M.B., Grimm N.B., Miniat C., Ramlal P., Saha A., Sebestyen S., Spittlehouse D., Sterling S., Williams M.W., Winkler R. and Yao H. 2014. Changing forest water yields in response to climate warming: results from long-term experimental watershed sites across North America. Global Change Biology, 20: 3191–3208.
De Carvalho J.W.L.T., Iensen I.R.R. and dos Santos I. 2021. Resilience of hydrologic similarity areas to extreme climate change scenarios in an urban watershed. Urban Water Journal, 1–12.
Ebel B.A. and Mirus B.B. 2014. Disturbance hydrology: Challenges and opportunities. Hydrological Processes, 28(19): 5140-5148.
Folke C., Carpenter S., Elmqvist T., Gunderson L., Holling C.S., Walker B., Bengtsson J., Berkes F., Colding J., Danell K., Falkenmark M., Gordon L., Kasperson R., Kautsky N., Kinzig A., Levin S., Maler K.G., Moberg F., Ohlsson L., Olsson P., Ostrom E., Reid W., Rockstrom J., Savenije H. and Svedin U. 2002. Resilience and sustainable development: building adaptive capacity in a world of transformations. Journal of the Human Environment, 31(5): 437-440.
Gerten D., Lucht W., Schaphoff S., Cramer W., Hickler T. and Wagner W. 2005. Hydrologic resilience of the terrestrial biosphere. Geophysical Research Letters, 32: L21408.
Green M. 2014. The Hydrological resilience of temperate forests. Resources‐Resilience‐Renewal‐Restoration. 94th Annual Winter Meeting, New England, Society of American Foresters.
Helman D., Lensky I.M., Yakir D. and Osem Y. 2017. Forests growing under dry conditions have higher hydrological resilience to drought than do more humid forests. Global Change Biology, 23: 2801–2817.
Holling C.S. 1973. Resilience and stability of ecological systems. Annual Review of Ecology and Systematics, 4: 1-23.
Holling C.S., Schindler D.W., Walker B.W. and Roughgarden J. 1995. Biodiversity in the functioning of ecosystems: an ecological synthesis. Biodiversity Loss: Economic and Ecological Issues. First Edition. Cambridge University Press, Cambridge, England.
Holling C.S. 2001, Understanding the complexity of economic, ecological, and social systems. Ecosystems, 4: 390-405.
IPCC. 2014. Climate Change 2014: Synthesis Report, in Contribution of Working Groups, I., II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, eds R.K. Pachauri, and L.A. Meyer (Geneva).
IPCC. 2018. Global Warming of 1.5°C, an IPCC Special Report on the Impacts of Global Warming of 1.5 C Above pre-Industrial levels (SR1.5). Geneva: Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC).
IPCC. Summary for Policymakers. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S. L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M. I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T. K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press. Cambridge, England.
Javadinejad S., Hannah D., Krause S., Naseri M., Dara R. and Jafary F. 2020. Building socio-hydrological resilience “improving capacity for building a socio hydrological system resilience.” Safety in Extreme Environments, 2: 205–218. 
Jiang C., Ni B., Han X. and Tao Y. 2014. Non-probabilistic convex model process: a new method of time-variant uncertainty analysis and its application to structural dynamic reliability problems. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 268: 656–676.
Krievins K., Baird J., Plummer R.,  Brandes O., Curry A., Imhof J., Mitchell S., Moore M.L., Gerger Swartling A. 2015. Resilience in a Watershed Governance Context: A Primer. Environmental Sustainability Research Centre. Project report.
Kumar P., Avtar R., Dasgupta R., Johnson B.A., Mukherjee A., Ahsan M.N., Nguyen D.C.H., Nguyen H.Q., Shaw R. and Mishra, B.K., 2020. Socio-hydrology: A key approach for adaptation to water scarcity and achieving human well-being in large riverine islands. Progress in Disaster Science, 8:100134.
Liu J., Xue B.A.Y., Sun W. and Guo Q., 2020. Water balance changes in response to climate change in the upper Hailar River Basin, China. Hydrology Research, 51(5): 1023–1035.
MacDonald R., Marcotte D., Chernos M., Carlson M. and Adrain C. 2019. Strategic priorities for conservation and restoration to improve watershed resiliency in the Vermilion River Watershed. Prepared for the North Saskatchewan Watershed Alliance, Project report.
Mao F., Clark J., Karpouzoglou T., Dewulf A., Buytaert W. and Hannah, D. 2017. HESS Opinions: A conceptual framework for assessing socio-hydrological resilience under change. Hydrology and Earth System Sciences, 21: 3655–3670.
Muñoz-Villers L.E., Holwerda F., Gomez-Cardenas M., Equihua M., Asbjornsen H., Bruijnzeel L.A., Marin-Castro B.E., and Tobon C. 2012. Water balances of old growth and regenerating Montane cloud forests in central Veracruz, Mexico, Journal of Hydrology, 462–463: 53–66.
Ostrom E. 2009. A general framework for analyzing sustainability of social-ecological systems. Science, 325(5939): 419-422.
Pan S., Tian H., Dangal S.R.S., Yang Q., Yang J., Lu C., Tao B., Ren W. and Ouyang Z. 2015. Responses of global terrestrial evapotranspiration to climate change and increasing atmospheric CO2 in the 21st century, Earth’s Future, 3: 15–35.
Pelorosso R., Gobattoni F. and Leone, A. 2018. Increasing hydrological resilience employing nature-based solutions: a modelling approach to support spatial planning. Chapter, In: Papa R., Fistola R., Gargiulo C. (eds) Smart Planning: Sustainability and Mobility in the Age of Change, Green Energy and Technology. Springer, Cham.
Pimm S.L. 1991. Balance of nature? The University of Chicago Press. Chicago. First Edition. Illinois, USA.
Poff N.L., Allan J.D., Bain M.B., Karr J.R., Prestegaard K.L., Richter B.D., Sparks R.E., and Stromberg J. 1997. The natural flow regime: a paradigm for river conservation and restoration. BioScience, 47: 769–784.
Randhir T.O. 2014. Resilience of watershed systems to climate change. Journal of Earth Science and Climatic Change, 5: 6.
Sinha J., Sharma A., Khan M. and Goyal M.K. 2018. Assessment of the impacts of climatic variability and anthropogenic stress on hydrologic resilience to warming shifts in Peninsular India. Scientific Reports, 8(1): 13833.
Van Rooyen J.D. 2021. Investigating regional recharge dynamics through the use of tritium and radiocarbon isotopes to assess the hydrological resilience of groundwater in southern Africa. Stellenbosch University, PhD thesis.
Wagener T., Sivapalan M., Troch P. and Woods R. 2007. Catchment classification and hydrologic similarity. Geography Compass, 1(4): 901-931.
Xue B., Wang G., Xiao J., Helman D., Sun W., Wang J. and Liu T. 2020. Global convergence but regional disparity in the hydrological resilience of ecosystems and watersheds to drought. Journal of Hydrology, 591: 125589.‏
Xue B., Helman D., Wang G., Xu C.Y., Xiao J., Liu T. and Lei H. 2021. The low hydrologic resilience of Asian Water Tower basins to adverse climatic changes. Advances in Water Resources, 155: 103996.‏
Zhang Y., Peña-Arancibia J.L., McVicar T.R., Chiew F.H., Vaze J., Liu C., Lu X., Zheng H., Wang Y., Liu Y.Y., Miralles D.G. and Pan, M. 2016. Multi-decadal trends in global terrestrial evapotranspiration and its components. Scientific Reports, 6: 19124.
Zhang Y., Li W., Sun G. and King J.S. 2019. Coastal wetland resilience to climate variability: A hydrologic perspective. Journal of Hydrology, 568: 275-284.
Zhou Y., Zhang L., Fensholt R., Wang K., Vitkovskaya I. and Tian F. 2015. Climate contributions to vegetation variations in Central Asian Drylands: pre- and post-USSR Collapse. Remote Sensing, 7: 2449–2470.
Zhu S., Li D., Huang G., Chhipi-Shrestha G., Nahiduzzaman K.M., Hewage K. and Sadiq R. 2021. Enhancing urban flood resilience: A holistic framework incorporating historic worst flood to Yangtze River Delta, China. International Journal of Disaster Risk Reduction, 61: 102355.
دوره 8، شماره 4 - شماره پیاپی 22
تغییر اقلیم وقایع فرین را تشدید نموده است
اسفند 1400
صفحه 99-110
  • تاریخ دریافت: 26 خرداد 1400
  • تاریخ بازنگری: 08 مهر 1400
  • تاریخ پذیرش: 10 مهر 1400
  • تاریخ اولین انتشار: 01 اسفند 1400