ناريا بآ عبانم...

226

در تبیین رژيم اكولوژيکی RVAاستفاده از مدل

محیطیها به منظور تعیین جريان زيسترودخانه

*8شکوهیلیرضا عو 0محمدی فالحخان میهس

چکیده

بسیاری از کشورها منجمله کشورهای در حال توسعه، به علت کمبود داده در های هیدرولوژیکی محیطی، روشو همچنین هزینه زیاد مطالعات زیست

ها از اولویت برخوردار آبه رودخانهبرای تعیین حق 95Qای نظیر تنانت و سادهمزبور از های هیدرولوژیکی هستند. در این مطالعه نشان داده شد که روش

ر باشند. به منظوزیست رودخانه برخوردار نمیدقت و سازگاری الزم با محیطساز زیستگاه از مدل های شبیهنمایش مشکالت تأمین داده و اجرای مدل

River2D استفاده به عمل آمد. رژیم اکولوژیکی پیشنهادی این مدل برایوژیکی یاد شده متفاوت رودخانه مورد مطالعه اساساً با نتایج دو روش هیدرول

های ، با این فرض که از سادگی روشRVAبود. در این تحقیق روش ای نزدیک به تواند نتیجههیدرولوژیکی برخوردار است و در عین حال می

ساز زیستگاه بدست دهد، مورد آزمون قرار گرفت. در مطالعه های شبیهروشدر صورت اعمال موردی انجام شده عالوه بر نمایش وضعیت رودخانه

در River2D، جریان اکولوژیکی حاصل از مدل 95Qهای تنانت و روشدست آمد. در هب RVAمقیاس ماهانه دربین دو محدوده باال و پایین روش

های ماهانه رودخانه مورد مطالعه این نتیجه نیز بدست آمد بررسی آماری دبیجریان ماهانه تاریخی به های دارای چولگی بهتر است از میانه که برای داده

مد گیری به عمل آجای میانگین استفاده به عمل آورد. در نهایت این نتیجهباشد، ها قابل تأمین نمیدر رودخانه در همه ماه River2Dکه دبی حاصل از

دهد که محیطی حداقلی بدست میجریان زیست RVAدر حالی که روش ی حفظ محیط زیست در رودخانه را تواند تمام معیارهای مورد انتظار برامی

ارضا نماید.

ژیم ساز زیستگاه، رهای شبیههای هیدرولوژیکی، مدلروش :كلمات كلیدی

.RVAاکولوژیکی،

21/5/92تاریخ دریافت مقاله: 15/11/92: مقاله پذیرش تاریخ

، کشاورزی و منابع طبیعیالتحصیل کارشناسی ارشد، گروه مهندسی آب، دانشکده فارغ -1

.المللی امام خمینی )ره(، قزوین، ایراندانشگاه بینامام المللی، دانشگاه بینکشاورزی و منابع طبیعیاستاد گروه مهندسی آب، دانشکده -2

.خمینی )ره(، قزوین، ایران نویسنده مسئول -*

امکانپذیر است. 1691در مورد این مقاله تا پایان پائیز (Discussion)بحث و مناظره

Using RVA Model for Defining River

Ecological Regime for Determining

Environmental Flow

S. Khanmohammady Fallah 2 and A. Shokoohi2*

Abstract In many countries, especially developing countries, due to data

shortage and costly environmental studies, simple hydrologic methods, such as the Tenant and Q95 methods, are main

methods for determining environmental flow requirements. In

this study, it was shown that employing these methods could

lead to results which do not comply with ecological conditions of rivers. For illustrating difficulties in providing required data

for running physical habitat simulation models the River2D as

a 2D hydraulic model was used. The ecological regime of the

studied river resulted from River2D was completely different from the outcomes of the two aforementioned hydrologic

methods. The RVA method was investigated based on the

assumption that the method is as simple as the other hydrologic

methods while it is capable of giving results as precise as habitat simulation models. In the case study, the situation of

the river based on the suggested EF by the Tenant and Q95

methods was shown and it was illustrated that the monthly

ecological flow determined via River2D was captured by the upper and lower limits of the RVA method. Moreover, it was

concluded that using monthly median flow instead of mean

monthly flow is preferable in the presence of skewness.

Finally, it was determined that the discharges prescribed by River2D could not be supplied in all months, while the RVA

minimum monthly environmental flows could satisfy all the

necessary conditions for conserving biotic and abiotic habitat

in the study river.

Keywords: Hydrologic Methods, Habitat Simulation Model,

Ecological Regime, RVA.

Received: August 18, 2017 Accepted: January 5, 2018

1- M.Sc. Graduate, Water Engineering Department, Imam Khomeini

International University, Qazvin, Iran.

2- Professor, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture and

Natural Resources, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.

Email: [email protected]

*- Corresponding Author

تحقیقات منابع آب ايران

Iran-Water Resources Research

0264، تابستان 8سال چهاردهم، شماره Volume 14, No. 2, Summer 2018 (IR-WRR)

265-226

mailto:[email protected]

0264، تابستان 8تحقیقات منابع آب ايران، سال چهاردهم، شماره

Volume 14, No. 2, Summer 2018 (IR-WRR)

225

مقدمه -0

به دلیل کمبود دانش کافی در مورد چگونگی رفتار طبیعت و بازگشت توجهی به داشتن رودخانه سالم به محیط انسانی، اثرات کم

ای است که در پروسه ی آخرین مقولهمحیطزیستجریان تأمین شود تخصیص جریان در نگرش انسان محور بدان پرداخته می

(king et al., 2008; Arthington et al., 2006 در حال حاضر .)

والنی مدتـــی طگیرورد اهمیت رژیم جریان رودخانه در شکلــدر م ده توافق وجود داردـــعم کیــــوژیــــولـــدهای اکـــرآینـــف

(Poff and Zimmerman, 2010; McClain et al., 2014; Tsai et al., 2016کی از ـــیابی به یکپارچگی اکولوژی( و دست

ده است ـــروری قلمداد گردیـــریق حفظ جریان طبیعی ضـــط(Homa et al., 2005در مواجه با برداشت بی .)ها، رویه از رودخانه

محیطی سعی در تعیین استانداردهایی ی ارزیابی جریان زیستهاروش ی در غیرآبه زیستگاه آبی و ـــب هــــدمــتوانند بدون صدارند که می

;Shokoohi and Hong, 2011)رودخـــانه اعــمـــال شـــونــد

Bahukandi and Ahuja, 2013 .) روش 211هم اکنون بیش ازباشد محیطی در دنیا در حال استفاده میارزیابی جریان زیست

(Tharme, 2003) . انتخاب بهترین روش برای تخصیص جریانمحیطی در یک رودخانه به عوامل زیادی بستگی دارد: سطح زیست

ه خود بکه رژیم طبیعی رودخانه اهمیت تقلید از ،حفاظت از رودخانه سادگی روش و در نهایت ،دسترسی به داده ،عامل قبلی بستگی دارد

ر ای ناچیز د، با صرف هزینههاروشسهولت کاربرد. در حالی که برخی محیطی را تعیین آبه زیستسازی اطالعات موردنیاز، حداقل حقآمادهی دیگری وجود دارند که هزینه و زمان زیادی برای هاروشکنند، مین رژیم جریان اکولوژیکی مناسب و تشخیص اجزای گیاهی و تعیی

(. اولین Zarakani et al., 2017کنند )غیرگیاهی رودخانه صرف میمحیطی را مقداری ثابت تعریف ، که جریان زیستهاروشگروه این

ه اند. گروه دوم، کی هیدرولوژیکی شناخته شدههاروشکنند، به نام میز رژیم جریان طبیعی رودخانه در حضور اثرات تالش در تقلید ا اساساً

شوند که به ترتیب اهمیت و دقتانسانی دارند به دو گروه تقسیم مینگر. روش ی جامعهاروشساز زیستگاه و ی شبیههاروشعبارتند از:

هایی از گروه اول و ، مثال 95Qا یا تنانت و روش ـــانــونتـــم روه دوم هستند ـــهایی از گمثال BBMو River2Dی هاروش

(Zhang et al., 2016 .)ی هیدرولوژیکی خاصی وجود دارند هاروشکه قادرند با معرفی تعدادی شاخص، رژیم اکولوژیکی برای برداشت

حیطی ممطمئن از رودخانه را تعیین کنند. در اینجا مفهوم جریان زیست(، با مفهوم MAF1) به عنوان مقداری ثابت از متوسط جریان ساالنه

;Mullick et al., 2010شود )جایگزین می "ای از جریانمحدوده"

Olden et al., 2012; Zhang et al., 2016 ی هاروش(. از این گروه-های اکو( و متریکRichter et al., 1996) 2تغییر هیدرولوژیکی

هاند و ب( به طور گسترده استفاده شدهVogel et al., 2007جریان )ی مناسب و معقول برای ارزیابی و کنترل گسترده هاروشعنوان

;Gao et al., 2012د )ـــونـــشها استفاده میرات رودخانهـــغییــتZhang et al., 2015 .)

جاد مدیریت رودخانه ای کاربا این فرض اینکه بهترین راه مطالعه حاضر

کند، در درجه اول یجریانی است که از رژیم طبیعی رودخانه پیروی می هیدرولوژیکی ساده، بخصوص هاروشسعی نموده است به بررسی

یمحیطزیستروش تنانت که در ایران برای تعیین حداقل جریان ت شناخته شده است بپردازد و سپس با شناسایی ـــه رسمیــب

به عنوان یک روش هیدرولوژیکی، برای RVA6های روش تواناییتگاه ایس سازشبیهی هاروشسه با ـــایـــام مقـــدر مق اولین بار آن را

ی رژیم اکولوژیکی رودخانه بکار گیرد. سازشبیهدر (River2D)مدل خواهد با تکیه بر نتایج تحقیقات پیشین پژوهش حاضر می

(Shokoohi and Yong, 2011; Shokoohi and Amini, 2014 )شده یعنی شناختهنشان دهد در حالی که دو روش هیدرولوژیکی

ای محیطی را به گونه، جریان حداقل زیست95Qی تنانت و هاروششود، محیطیکنند که ممکن است منجر به فجایای زیستتعیین می

محیطی، در در تعیین حق آبه زیست RVAبا استفاده از روش توانمیهای هیدرولوژیکی های دردسترس تنها محدود به دادهجایی که داده

ند، رژیم اکولوژیکی رودخانه را حفظ نمود. هست

هاروشمواد و -8

منطقه مورد مطالعه -8-0

واقع در حوضه آبریز چالوس در رودکاظممنطقه مورد مطالعه، رودخانه مختصات (. در خروجی رودخانه ایستگاهی با1شمال ایران است )شکل

ود دارد. وج 69شمالی در زون 6126926شرقی و 518561 جغرافیایی. باشدمی 2116تا 1986شده ایستگاه از سال های ثبتطول داده

ابق رود در ایستگاه، مطمیانگین دبی ماهانه طبیعی برای رودخانه کاظم است. 1جدول

Table 1- Mean monthly discharge of the Kazemroud river رودكاظم میانگین دبی ماهانه رودخانه -0جدول

Month Oct. Nov. Dec. Jan. Feb. Mar. Apr. May June July Aug. Sep. Discharge

(cumecs) 3.00 3.01 3.01 2.2 2.53 3.85 3.86 2.29 1.23 1.14 0.73 1.53



222

Fig. 1- Study area

منطقه مورد مطالعه -0شکل

(RVAروش محدوده تغییرپذيری ) -8-8

ی هاهای کم نیاز دارد و هم به جریاناکوسیستم رودخانه هم به جریان(. زمانی که رودخانه Vogel et al., 2006; King et al., 2008زیاد )

های نرمال آن داشته باشد، پتانسیل حفظ گونه جریانی خارج از محدوده(. Richter et al., 1996) دهددست می گیاهی و جانوری خود را از

های ساالنه، تداوم و پارامترهایی همچون سیالب ریکتر و همکاران،های پایین های باال و پالسجریان های کم، زمانفراوانی جریان

ه ککردند های اکولوژیکی پیشنهاد رودخانه را به عنوان پیشرانوان از آنها برای ارزیابی شرایط واقعی رودخانه بدون مطالعه ـتمی

مستقیم موجودات زنده و تمام اجزای گیاهی آن استفاده نمود (Richter et al., 1996,1997 آنها برای تعیین میزان تغییرات .)

ی شاخص یعن IHA6پارامتر که به عنوان 66اکولوژیکی رودخانه را RVAشوند و نیز تکنیک تغییرات هیدرولوژیکی شناخته می

;Richter et al., 1996,1997,1999)ی نمودند ــــرفـــمعSmakhtin et al., 2006هایی توسعه (. این روش برای رودخانه

م رودخانه در ـــگی اکوسیستـــا یکپارچــد که در آنهــداده ش ;King et al., 2008مهمی دارد ) زیستی آن نقشمدیریت محیط

Shokoohi and Hong, 2011 تکنیک .)RVA به عنوان روشی ها پذیرفته شده استثر برای مدیریت رودخانهؤعلمی و م

(Yang et al., 2008; Zhang et al., 2009; Sun and Feng, 2013; Li et al., 2015b در واقع، ایده اصلی .)

یان در محدوده تغییرات طبیعی آن نگهداری شرایط جر RVAروش یمحیطزیستو در عین حال فراهم نمودن ابزاری ساده برای مدیریت

یده . اساس اباشدمی زمانبر اولیهزینه و بدون نیاز به تحقیقات پرههای هیدرولوژیکی به جای مطالعه تمام اجزای استفاده از شاخص

های اصلی این اجزا با گیاهی و جانوری رودخانه مرتبط کردن شاخصه

که با ( به نحوی2باشد )جدول گروه از متغیرهای هیدرولوژیکی می 5ای منطقی از میانه یا میانگین جریان حفظ هرکدام از آنها در فاصله

اثرات انسانی ایمن خواهد ماند تأثیررودخانه، شرایط اکولوژیکی تحت (Richter et al., 1996 جدول .)پارامترهای 2 ،IHA دهد را نشان می

اند. در که بر اساس کاربردهای اکولوژیکی، به پنج گروه تقسیم شدهخصوصیاتی همچون بزرگی، مدت دوام، زمان ،هر کدام از این گروهها

رخداد، فراوانی و سرعت تغییرات واقعه هیدرولوژیکی مد نظر قرار محدوده تغییرات هر RVA(. در روش Tang et al., 2012گیرند )می

از روی رژیم طبیعی جریان استخراج شده و IHAکدام از پارامترهای گیرد به عنوان تابع هدف برای مدیریت جریان مد نظر قرار می

(Richter et al., 1997 برای تحلیل جریان .)ی در روش محیطزیستRVA در نرم( افزارIHA دو روش آماری یعنی )ی پارامتری هاروش

. تحلیل پارامتری (Anonymous, 2016اند )دهو ناپارامتری معرفی شهای جریان توزیع نرمال داشته باشند. در رود که دادهزمانی به کار می

این حالت، رژیم جریان با استفاده از دبی میانگین ماهانه تعیین ، که شامل تمام نوسانات قابل RVAگردد. در این حالت حدود می

دن یک انحراف معیار به میانگین کرقبول جریان است، با اضافه و کمآید. در روش ناپارامتریک، از میانه جریان جریان ماهانه به دست می

و درواقع محدوده RVAحدودکه در این حالت شودمیماهانه استفاده درصد به این 11کردن تغییرات رژیم جریان رودخانه با اضافه و کم

گردد. مقدار، تعیین می

River2Dساز زيستگاه و های شبیهروش -8-2

ساز زیستگاهی شبیههاروشی هیدرولوژیکی، هاروشدر مقایسه با های ، ویژگیهاروشدر این تری نیاز دارند.های بیشتر و دقیقداده

هیدرولیکی آبراهه رودخانه همانند عمق و سرعت برای تعیین دبی، که



221

Table 2- Different types of flows in rivers and their importance in ecosystem performance (Zarakani et al., 2017)

(IHA( )Zarakani et al., 2017ها در عملکرد اكوسیستم )پارامترهای انواع مختلف جريان رودخانه و اهمیت اين جريان -8 جدول

Environmental Flow Component Importance in ecosystem

Monthly Low Flow Providing adequate and suitable habitat

Extreme Low Flows Providing minimum habitat for living creatures including plants, preys

and predators for short time

High flows Establishing macro habitat through shaping main channel and

providing/establishing normal water quality condition

Floods Small floods: Washing bed sediment; Large floods: connecting main

channel and floodplain to enhance aquatic life and saving life in

floodplain in order to saving life in main channel

های زیست گیاهی و جانوری است، با استفاده از منحنیمربوط به محیطهای انتخاب شده، برای گونه 6HSCبودن زیستگاه یعنی مناسب

رابط ک ن یبودن زیستگاه به عنواهای مناسبمنحنی شوند.محاسبه می(. Bovee, 1986) کندعمل میبین هیدرولیک و زیستگاه آبی رودخانه

های شود و ویژگیدر این روش، رودخانه به تعدادی سلول تقسیم مید. ترکیب آیهیدرولیکی آنها از طریق درونیابی بین مقطعی به دست می

HSC5بودن ترکیبیمختلف برای هرسلول یک شاخص مناسب های کردن در مساحت سلول، فاکتور دیگری آورد که با ضرببه وجود می

دهد. اجرای دست می( را بهWUA) 2به نام مساحت قابل استفاده وزنی دهد که را میWUA -های دبیهای متفاوت منحنیمدل برای دبی

قابل 1در آنها رابطه بین دبی و کیفیت و کمیت میکروزیستگاهاین منحنی مهم برای (. Nikghalb et al., 2016یابی است )دست

یکی از شود.بررسی تغییرات زیستگاه متناسب با دبی استفاده می PHABSIMساز زیستگاه، مدل های شبیهترین مدلشدهشناخته

باشدهای هیدرولیکی و زیستگاهی میای از مدولاست که بسته(Milhous and Waddle, 2012.) یک هیدرولیکی این مدل مدول

دار در پالن و هایی با تغییرات معنیبعدی است و برای رودخانهیات منجر به برآورد ناصحیح ئبرداری از جزبستر و بدون نقشه

;Kondolf et al., 2000ود )ــشدرولیکی میـــرهای هیـــپارامت

Nikghalb and Shokoohi, 2012های اخیر، به منظور (. در سالسازی دو بعدی در یک بعدی، مدلحل برخی از مشکالت مدل

سازی دو بعدی، هم سازی زیستگاه مرسوم شده است. در مدلشبیهوند ـــشم مقطع عرضی رودخانه در نظر گرفته میـــالن و هـــپ(Nikghalb and Shokoohi, 2012یکی از شناخته .) ترین شده

که توسط دانشگاه آلبرتا کانادا River2Dافزار ها در این زمینه، نرممدل River2D (.anonymous-b, 2016توسعه داده شده است )

های طبیعی طراحی شده است راههـــاده در آبـــرای استفــب(Steffler and Blackburn, 2002و قادر است هم جریان ) های

د ــازی نمایـــسهای فوق بحرانی را شبیهانــــرانی و هم جریــبح

(Schwartz Neff, 2011 Nikghalb and Shokoohi, 2012;.)

روش تنانت -8-7

شده روش تنانت و یا مونتانا پرکاربردترین روش هیدرولوژیکی استفاده محیطی در بسیاری از کشورهاست برای تخصیص جریان زیست

(Tharme, 2003 این روش توسط تنانت برای .)رودخانه در 11نبراسکا در ایاالت متحده آمریکا و به منظور ارزیابی یومینگ و امونتانا، و

;Tenant, 1976ها در بستر رودخانه توسعه داده شد )محل عبور ماهی

Shokoohi and Hong, 2011; Shokoohi and Amini, 2014 .)( را به عنوان حداقل MAF8درصد از متوسط جریان ساالنه ) 11تنانت

درصد 61ها در کوتاه مدت، ماهی( برای حفظ MEF9جریان ممکن )درصد از متوسط جریان ساالنه را به ترتیب به عنوان شرایط خوب 21و

و مناسب زیستگاه تعریف نمود. از آنجایی که تنانت معیارهای مورد نیاز برای استفاده از این روش را تعیین نکرد، شباهت مورفولوژیکی

نیاز استفاده از تنانت، پیشرودخانه مورد نظر به رودخانه مورد مطالعه ن استــطه با این روش ایــباشد. موضوع دیگر در راباین روش می

شوند که تغییرات روزانه و ماهانه جریان در نظر گرفته نمی(Smakhtin, 2006 به منظور به کاربردن روش تنانت، یک سال به .)

تا شهریور، از فروردین -2از مهر تا اسفند، -1شود: دو دوره تقسیم میشده برای مدیریت جریان و سپس بر اساس قوانین در نظر گرفته

گردد. جزئیات مربوط به این محیطی آزاد میرودخانه، جریان زیست شوند. مشاهده می 6روش در جدول

95Qروش -8-0

جریان دیگر روش هیدرولوژیکی مهم است که در آن، 95Qروش ین در ا آید.محیطی با آنالیز منحنی تداوم جریان به دست میزیست

محیطی جریانی است روش هیدرولوژیکی ساده، حداقل جریان زیستدرصد سال در رودخانه جریان دارد. 95که در



228

Table 3- Suggested discharges in the Tenant method as percent of MAF (Tenant, 1976)

(Tenant, 1976های پیشنهادی روش تنانت به عنوان درصدهايی از میانگین جريان ساالنه )دبی -2جدول

Description of flows October–March April–September Flushing or maximum 200% Optimum range 60–100% Outstanding 40% 60% Excellent 30% 50% Good 20% 40% Fair or degrading 10% 30% Poor or minimum 10% 10% Severe degradation 0–10%

اطالعات زیادی در رابطه با این روش و نیز روش تنانت در ;Arthington & Zalucki, 1998مراجع وجود دارد )

Schoeller & Sánchez, 2005; Shokoohi and Hong, 2011;

Shokoohi and Amini, 2014 .)

نتايج و بحث -2

RVAهای میانه/میانگین ماهانه و حدود جريان -2-0

های رود، در کنار خروجیبرای رودخانه کاظم RVAبا اجرای روش کنند، میانگین می تأمینرا 2های ذکر شده در جدول متفاوتی که عنوان

و میانه دبی ماهانه در هر دو محدوده کم و زیاد، که شامل تمام های مجاز برای حفظ زیستگاه رودخانه نزدیک به شرایط طبیعی دبی

تر ذکر شد یکی از طور که پیشآیند. هماندست میهستند، بهو هم کپارامتری به صورت، انجام محاسبات IHAافزار های نرمقابلیت

شود مالحظه می 6همانطور که در جدول است. کناپارامتری ه صورتبی سال کمتر از میانگین جریان متناظر هاماهجریان متوسط برای همه

باشد که به معنی وجود یک چولگی مثبت در تابع توزیع احتمال می(. براساس این مشاهدات، 2دبی ماهانه رودخانه است )شکل

رمال، انتخاب مناسبی برای تعریف رفتار گیری شد که توزیع ننتیجه رود نیست. احتماالتی جریان ماهانه رودخانه کاظم

River2Dنتايج روش -2-8

ترین ماهی (، مهمanonymous, 2008براساس گزارشات موجود )براین اساس است. Luciobarbus Capitaماهی ،منطقه موجود در

های تعیین منحنی برایبه عنوان گونه شاخص مزبور ماهی عمرانی هایبودن زیستگاه در نظر گرفته شد. باتوجه به فعالیتمناسبهای مهاجرت این رود، محلکاظمرودخانه و اطراف اخلددر اخیر

های ماهی به شدت تخریب شده است و همچنین زیستگاه تخمLuciobarbus capito های اخیر در معرض خطر واقع شده و در سال

.ها به سمت رودخانه تغییر پیدا کرده استجرت ماهیمسیر مها

/sec)3Median flow, low and high boundaries of RVA (m Mean and -4 Table

RVA (m3/sec)جريان میانه و میانگین و حدود باال و پايین روش -7جدول

Non-parametric method Parametric method

Month Median RVA boundaries

Mean RVA boundaries

Low High Low High

October 2.01 1.169 2.598 3.705 1.271 6.914

November 1.82 1.318 2.805 4.037 2.737 6.688

December 1.97 1.645 3.676 3.167 1.694 4.64

January 2 1.484 2.648 2.413 1.266 3.56

February 2.8 1.883 4.284 3.885 1.771 5.999

March 3.39 3.028 5.558 5.021 2.121 7.921

April 4.15 2.063 5.548 4.204 1.673 6.735

May 0.73 0.5956 1.184 1.675 0.6 3.451

June 0.575 0.4428 0.6622 0.7286 0.4059 1.051

July 0.47 0.3628 0.7172 0.9898 0.3735 2.001

August 0.54 0.4284 0.6288 0.6322 0.2549 1.009

September 1.28 0.872 1.603 2.35 0.7353 3.965



229

Fig. 2- Skewness of Kazemroud monthly discharges

رودچولگی دبی ماهانه كاظم -8شکل

ترین مرحله( عنوان مرحله هدف )مهمبنابراین، مرحله مهاجرت به

انتخاب شد. باتوجه به گونه شاخص Luciobarbus capitoزندگی برای مازندرانرود به سمت دریای کیلومتر آخر کاظم 11رودخانه،

محیطی مناسب تشخیص داده شد. مطالعه نقطه نظرات زیست

م ـــو رژیWUA -یــبرای رابطه دب River2Dسازی نتایج شبیهاند ارائه شده 5و جدول 6شکل اکولوژیکی ماهانه پیشنهادی در

(Nikghalb et al., 2016 .)

روش تنانت -2-2

کارگیری روش تنانت برای مطالعه موردی با در نظرگرفتن نتایج به شود.مشاهده می 2شرایط مختلف زیستگاهی در جدول

95Qروش -2-7

،95Qمحیطی با استفاده از روش برای استخراج حداقل جریان زیست

های روزانه رود با استفاده از دادهکاظمرودخانه منحنی تداوم جریان با توجه به شکل نشان داده شده است. 6جریان محاسبه و در شکل

مترمکعب محاسبه شد. 25/1برابر با 95Q، مقدار 5

Fig. 3- WUA-discharge curve derived via River2D simulation

River2Dسازی شبیه حاصل از WUA -منحنی دبی -2 شکل

Table 5- The River2D suggested ecological regime (cms)

River2D (m3/s)رژيم اكولوژيکی ماهانه پیشنهادی -0 جدولMonth Oct. Nov. Dec. Jan. Feb. Mar. Apr. May June July Aug. Sep.

Environmental

/sec)3Flow (m 2.61 2.45 2.46 1.9 2.06 2.77 2.75 1.83 1.16 0.9 0.58 1.27

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000

October

November

December

January

February

March

April

May

June

July

August

September

Skewness

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

0.50 1.00 1.50 2.00 2.37 3.00 3.50 4.50 5.71 6.50 7.00

WU

A(m

2/m

)

Q (cumecs)



261

Table 6- Results of the Tennant method

نتايج روش تنانت -0جدول Month

Ecological Condition

Perfect Good Weak Acceptable October 1.18 0.94 0.23 0.71

November 1.18 0.94 0.23 0.71

December 1.18 0.94 0.23 0.71

January 1.18 0.94 0.23 0.71

February 1.18 0.94 0.23 0.71

March 1.18 0.94 0.23 0.71

April 0.71 0.47 0.23 0.23 May 0.71 0.47 0.23 0.23

June 0.71 0.47 0.23 0.23

July 0.71 0.47 0.23 0.23

August 0.71 0.47 0.23 0.23

September 0.71 0.47 0.23 0.23

محیطی متفاوت حاصل از های زيستمقايسه بین جريان -2-0

های مذكور روش

و 95Qی هاروشآمده از طریق نتایج به دست 2 و 5های در شکلشود که گردد. مشاهده میتنانت عالوه بر موارد دیگر مالحظه می

درصد 11و تنانت ) 95Qمحیطی حداقل که توسط جریان زیستتر از میانگین و میانگین جریان ساالنه( محاسبه شده است خیلی پایین

بر اساس آنچه باشند.ی یک سال آبی میهاماهمیانه جریان در تمام ,Shokoohi and Hongتوسط محققین دیگر گزارش شده است )که

2011; Shokoohi and Amini, 2014; Zarakani et al., 2017 ،)محیطی تجویز شود، زیستگاه ای چنین جریان زیستاگر در رودخانه

ای دیگر برای داشتن رودخانه با فاجعه مواجه خواهد شد. در گزینهنی در سراسر فصل پاییز و شرایط مناسب در بخش اول سال یع

که نگه داشته شدند، در حالی MAFدرصد 21ها در سطح زمستان، دبی افزایش یافتند. MAFدرصد 61ها تا برای بقیه سال دبی

Fig. 4- Flow Duration Curve of Kazemroud River

رودمنحنی تداوم جريان كاظم -7شکل

که در بهار و تابستان با افزایش رقابت برای استفاده در حقیقت، در حالی

از آب برای مقاصد مختلف کشاورزی، شرب و صنعت روبرو هستیم، های اکولوژیکی برای تابستان و به ویژه رسد افزایش دبیبه نظر می

ی متکی بر محور حفظ ادر بهار بر اساس روش تنانت توصیهتواند منجر به بروز درگیری بین گروههای زیست باشد که میمحیط

های جنوبی دریای خزر که این فصول، در بخشبردار گردد. بهرهها از دریا به ای است، فصل مهاجرت ماهیمدیترانه ای نیمهمنطقه

های مختلف است ریزی و تولید مثل برای گونهرودخانه و تخم(Abdoli and Naderi, 2008در هر حال دبی زیست .) محیطی

بیشتر از میانه/میانگین دبی 2و 5های شده بر اساس شکلتوصیهماهانه در بخش اعظم دو فصل بحرانی یاد شده بوده و رودخانه

های این نیاز را به طور مشخص برآورد نماید. با توجه به حقابه تواندمین

کار بردن نیاز روزافزون آینده، مشکالت بهموجود و در نظر گرفتن شود. این حقیقتیی بدون واسنجی بیشتر آشکار میهاروشچنین

ای اصالح تواند دلیل این امر باشد که بیشتر کشورهای دنیا نسخهمیهای شده از روش تنانت را برای تخصیص و ارزیابی جریان

(. Tharme, 2003اند )محیطی بکار بستهزیست

(، استفاده از 2رود )شکل لگی مثبت دبی ماهانه رودخانه کاظمچوکند ولی با توجه محیطی را پیشنهاد میتحلیل ناپارامتری جریان زیست

ی دیگر از جریان میانگین برایهاروشتمام تقریباًبه این حقیقت که کنند، در این پژوهش از روش پارامتری استفاده می تحلیل

(PAR-RVA نیز برای تحلیل جریان و تعیین حدود باال و پایین رژیم )را نشان PAR-RVAنتایج تحلیل 5اکولوژیکی استفاده شد. شکل

0.01

0.1

1

10

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Flo

w R

ate

(cm

s)

Exceedance Probability



261

قادر به River2Dشود که در این شکل مشاهده می .دهدمییاز باشد. در حالی که نسازی نوسانات طبیعی جریان رودخانه میشبیه

ها کمتر برای همه ماه تقریباًوش محیطی به دست آمده از این رزیستباشد. در ماه اردیبهشت، تیر و مرداد این از میانگین جریان ماهانه می

محیطی برابر با جریان ماهانه و در خرداد بزرگتر از جریان زیستترین نکته موجود در نتایج نشان است. قابل توجهمیانگین جریان ماهانه

یم اکولوژیکی تعیین شده توسط ، قرار گرفتن رژ5داده شده در شکل River2D های در بین محدودهRVA .است

نشان را (NPAR-RVA) ناپارامتریدر حالت RVAنتایج 2شکل

تر کارانهمحافظه PAR-RVAدهد، که در مقایسه با می(conservative.است ) در واقع، داشتن چولگی مثبت در دبی ماهانه

تر برای میانه جریان در مقایسه با رودخانه منجر به مقادیر کوچکها شد. نکته جالب در این شکل قرار گرفتن منحنی جریان میانگین دادهباالی منحنی میانه جریان و خارج از River2Dاکولوژیکی

در نیمه دوم سال بوده است. این نتیجه NPAR-RVAهای محدودهانگین که از میساز زیستگاه باشد های شبیهتواند هشداری برای مدلمی

رودخانه بدون درنظر گرفتن رژیم رودخانه و رفتار جریان ماهانه نمایند. ها استفاده میاحتماالتی داده

ه ــعمل آمد کگیری بهاین نتیجه 2و 5های ه به شکلــــوجـــبا ت

NPAR-RVA قادر به ارائه رژیم اکولوژیکی برای رودخانه از دو نقطهو با در نظر گرفتن حقآبه عملینظر علمی و عملی است. از نظر

وران رودخانه، مشخص شد که جریان اکولوژیکی باید جایی بین بهرهباشد. به منظور NPAR-RVAمیانگین جریان و حد پایین حاصل از

و ناپارامتری بر رژیم اکولوژیکی، با ی پارامتریهاروش تأثیربررسی به عنوان حداقل نیاز آبی اکولوژیکی، RVAتمرکز بر حدپایین

صورت گرفت. نتایج NPAR-RVAو PAR-RVAای بین مقایسهای بین دهد که تفاوت قابل مالحظهنشان می 1 شده در شکلارائه

یمه نمحیطی تعیین شده توسط این دو روش برای حداقل جریان زیستدر این شکل، سه ماه خاص وجود دارد، شود.دوم سال مشاهده نمی

تعیین MEFآبان، که در این ماه روش پارامتری مقدار باالتری برای ی ناپارامتری مقدار هاروشنموده است. اسفند و فروردین که در آنها

بیشتری را داشته است. با محدود کردن بحث به مطالعه موردی و ,Abdoli and Naderiدر منطقه ) های مهاجرت ماهیی اصلهاماه

( تخصیص جریان بیشتر در این دو ماه توسط روش ناپارامتری 2008 ای قابل قبول، امتیاز غیرقابل انکاریو حفظ زیستگاه آبزیان در محدوده

RVAمحیطی از طریق برای روش ناپارامتری در تحلیل جریان زیستشده پیشنهاد MEFکه شودمیهده ، مشا2شود. در شکل محسوب می

به 95Qی تنانت و هاروشتوسط دو روش هیدرولوژیکی دیگر، یعنی اند، حتی برای یک ماه هم نرسیده NPAR-RVAمحدوده پایین

لیتر در 121شده در حدود معرفی MEFطوری که در تیرماه بهترین به است. NPAR-RVAثانیه است که کمتر از مقدار مشابه توسط

گیرینتیجه -7

در مورد تخصیص سؤالپاسخ به این حاضرهدف اصلی مطالعه 11EFR ی هیدرولوژیکی در هاروش: جایگاه دقیق که بوده است

تر و تر اما پرهزینهساز زیستگاه که دقیقهای شبیهمقایسه با مدلاطالعات مورد نیاز هستند کجاست؟ تأمینبرتر از نظر زمان

Fig. 5- Comparing parametric RVA results with River2D, Tenant and Q95 methods

95Q ، تنانت و River2Dهای با روش RVAمقايسه نتايج پارامتری -0شکل



262

Fig. 6- Comparing non-parametric RVA results with River2D, Tenant and Q95 method

95Q، تنانت و River2Dهای با روش RVAمقايسه نتايج ناپارامتری -0شکل

Fig. 7- Minimum environmental flow via parametric and non-parametric RVA method

RVA های پارامتری و ناپارامتریمحیطی با استفاده از روشحداقل جريان زيست -4شکل

هزینه و سریع بوده و ی هیدرولوژیکی واضح است: کمهاروشمزایای تنها انتخاب کارشناسان در ارزیابی جریان بهترین و شاید

مام باشند. در واقع تنها نیاز تمحیطی تحت شرایط کمبود داده میزیستباشد. معایب چنین های دبی رودخانه میداده ،ی این گروههاروش یی نیز مشخص است: دقت کم، تعیین مقداری ثابت برای هاروش

EFR در سراسر سال/فصل آبی بدون در نظر گرفتن تغییرات طبیعیبدون در نظر گرفتن نوع و وضعیت موجودات EFRجریان و تجویز

زنده رودخانه و نیازهایشان در مراحل مختلف زندگی. از طرفی، ساز زیستگاه وجود داردهای شبیهل انکاری برای مدلهای غیرقابمزیت

ماهانه متغیر و یا یک رژیم EFRتوان مواردی همچون تعیین که میاکولوژیکی قابل اعتماد برای حفظ کل زیستگاه گیاهی و جانوری را

وجود EFRها در تخصیص کرد. مشکلی که در اجرای این مدلذکر های ها با دادهسازی پروژهینه آمادهزمان و هز تأمیندارد این است که

مورد نیاز در بسیاری نقاط کشور مقدور نیست.

River2D شده از ساز زیستگاهی شناختهبه عنوان یک روش شبیهبه عنوان پرکاربردترین RVAو 95Q های تنانت،یکطرف و روش

ی هیدرولوژیکی به منظور یافتن راه حلی مناسب انتخاب شدند. هاروشتواند با می River2Dدر حالی که که نشان داده شداین مطالعه در

دود سازی کند، حسالی رودخانه را شبیهرفتار طبیعی و درون ،موفقیت River2D شده توسط ، رژیم اکولوژیکی پیشنهادRVAباال و پایین

شده توسط معرفی MEFدهد. رود را پوشش میکاظمرودخانه برای

0

2

4

Dis

charg

e (c

um

ecs)

PAR-MIN-RVA NPAR-MIN-RVA



266

95Q خی های تاریتر از میانگین و میانه جریانپایینو تنانت، خیلیرودخانه بود. نتایج به دست آمده، ضرورت غیرقابل انکار نیاز به

دهد. نشان میبطور مستقل برای هر رودخانه را هاروشواسنجی این بدون واسنجی، هاروششده توسط این معرفی MEFمقدار ثابت

شود. در روش خانه منجر در رود محیطیفجایای زیستبه تواندمیتنانت برای حفظ شرایط مطلوب در رودخانه، پس از برداشت آب از رودخانه برای اهداف دیگر، مقدار جریان بیشتر از مقدار میانه/میانگین دبی رودخانه در بهار و تابستان بوده است که عمالً غیرواقعی و

غیرکاربردی است.

RVA تنها از دیگر وش هیدرولوژیکی مانند دو ر که دقیقاًدر حالیها تحت دو فرآیند کند، با توجه به چولگی دادههای دبی استفاده میداده

ها به اگر داده RVAهای مربوط به متفاوت به کارگرفته شد. در تحلیلخوبی منطبق با توزیع نرمال باشند از روش پارامتری و در غیر این

ود. در این پژوهش مشاهده شصورت از روش ناپارامتری استفاده میهای (، با چولگی مثبت در دادهNPAR-RVAشد که روش ناپارمتری )

تر از روش پارامتری تر و در عین حال عملیکارانهدبی ماهانه، محافظه(PAR-RVA است. نهایتاً پذیرفته شد که حد پایین )NPAR-RVA

رژیم تاریخی طوری که با است بهجریان قادر به تعیین رژیم اکولوژیکی در NPAR-RVAکیفیت و اعتمادپذیری روش .باشدرودخانه سازگار

به اندازه نتایج حاصل از مدل ،و ساده عین عملکرد بسیار سریع. بر اساس باشددقیق میساز زیستگاه مورد استفاده در این پژوهش شبیه

توان گفت که اگر بخواهیم نتایج بدست آمده در این پژوهش میهای مورد را از طریق نتایج آنها و نه نوع داده EFRهای ارزیابی روش

بین مادر جایی تواندیم RVAبندی نماییم، روش نیازشان تقسیم ساز زیستگاه قرار گیرد.های شبیهی هیدرولوژیکی و مدلهاروش

هانوشتپی

1- Mean Annual Flow

2- Indicator of Hydrologic Alteration 3- Range of Variability Approach

4- Habitat Suitability Curves

5- Composite Suitability Factor

6- Weighted Usable Area 7- Microhabitat

8- Mean Annual Flow 9- Minimum Environmental Flow

10- Environmental Flow Requirement

مراجع -0

Abdoli A, Naderi M (2008) Biodiversity of fishes of the

southern basin of the Caspian Sea. Tehran, Scientific

publication of Abzian, 237 p

Anonymous (2009) Comprehensive project of west of

Mazandaran river engineering. Co-consulting

Engineers Ab-energy-mohit, Mazandaran regional

Water Company, Ministry of Energy of Iran

Anonymous (2009) Indicator of hydrologic alteration.

User manual version 7.1, Last access 2016, 81p

Arthington AH, Zalucki JM (1998) Comparative

evaluation of environmental flow assessment

techniques: review of methods. Occasional Paper

No. 27/98 Land and Water Resources Research and

Development Corporation: Canberra, Australia

Arthington AH, Bunn SE, Poff NL, Naiman RJ (2006)

The challenge of providing environmental flow rules

to sustain river ecosystems. Ecological Applications

16(4):1311-1318

Bahukandi KD, Ahuja NJ (2013) Building block

methodology assisted knowledge-based system for

environmental-flow assessment of Suswa river of

Dehradun Dist., India: A reminiscent framework.

International Research Journal of Environment

Sciences 2(12):74-80

Bovee KD (1986) Development and evaluation of

habitat suitability criteria for use in the instream flow

incremental methodology. Washington, DC: USDI

Fish and Wildlife Service Instream Flow Information

Paper #21 FWS/OBS-86/7, 235 p

Gao B, Yang D, Zhao T, Yang H (2012) Changes in the

eco-flow metrics of the Upper Yangtze River from

1961 to 2008. J. of Hydrology 448:30-38

Homa ES, Vogel RM, Smith MP, Apse CD, Huber-Lee

A, Sieber J (2005) An optimization approach for

balancing human and ecological flow needs. EWRI

2005 World Water and Environmental Resources

Congress, ASCE, Anchorage, Alaska

King JM, Tharme RE, De Villiers MS (2008)

Environmental flow assessment for rivers: Manual

for the Building Block method. WRC Report No TT

354/08, 364 p

Kondolf GM, Larsen EW & Williams JG (2000)

Measuring and modeling the hydraulic environment

for assessing instream flows. North American

Journal of Fisheries Management 20(4):1016-1028

Li P, Qian H, Howard KW, Wu J (2015a) Building a new

and sustainable “Silk Road economic belt”. Environ

Earth Sci 74(10):7267-7270

Li Y, Chang J, Tu H, Wang X (2015b) Impact of the

Sanmenxia and Xiaolangdi reservoirs operation on

the hydrologic regime of the lower Yellow River. J

Hydrol Eng 21(3):10.1061/(ASCE)HE.1943-

5584.0001290

McClain ME, Subalusky AL, Anderson EP, Dessu SB,

Melesse AM, Ndomba PM, Mtamba JOD,



266

Tamatamah RA, Mligo C (2014) Comparing flow

regime, channel hydraulics, and biological

communities to infer flow–ecology relationships in

the Mara River of Kenya and Tanzania. Hydrol. Sci.

J. 59(3-4):801-819

Milhous RT, Waddle TJ (2012) Physical Habitat

Simulation (PHABSIM) software for Windows

(v.1.5.1). Fort Collins, CO: USGS Fort Collins

Science Center

Mullick RA, Babel M, Perret SR (2010) Flow

characteristics and environmental flow requirements

for the Teesta River, Bangladesh. International

Conference on Environmental Aspects of

Bangladesh (ICEAB10), Japan

Nikghalb S, Shokoohi A (2012) Using two dimensional

hydrodynamic method to allocate environmental

flow in rivers. 9th international congress on river

engineering. Shahid Chamran University, Ahvaz,

Iran

Nikghalb S, Shokoohi A, Singh VP, Yu R (2016)

Ecological regime versus minimum environmental

flow: comparison of results for a river in a semi

Mediterranean region. Water Resources Manage

30:4969-4984

Olden JD, Kennard MJ, Pusey BJ (2012) A framework

for hydrologic classification with a review of

methodologies and applications in ecohydrology.

Ecohydrology 5(4):503-518

Poff NL, Zimmerman JKH (2010) Ecological responses

to altered flow regimes: a literature review to inform

the science and management of environmental flows.

Freshwater Biol 55(1):194-205

Richter BD, Baumgartner JV, Braun DP, Powell J (1998)

A spatial assessment of hydrologic alteration within

a river network. Research & Management 14:329–

340

Richter BD, Baumgartner JV, Powell J, Braun DP (1996)

A method for assessing hydrologic alteration within

ecosystems. Conserv Biol 10(4):1163-1174

Richter BD, Baumgartner JV, Wigington R, Braun DP

(1997) How much water does a river need?

Freshwater Biology 37:231-249

Schoeller S, Sánchez MJ (2005) Determining instream

flow, analysis of methods and their application to the

river Ebro in Spain. Escola Tècnica Superior

d'Enginyers de Camins, Canals i Ports de Barcelona,

60 p

Schwartz J, Neff K (2011) Use of River2D

hydrodynamic model for stream restoration

assessment and design. World Environmental and

Water Resources Congress 2011:2593-2602

Shokoohi A, Amini M (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

Shokoohi A, Hong Y (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

25:3490:3498

Smakhtin V, Shilparker RL, Hughes DA (2006)

Hydrology-based assessment of environmental

flows: An example from Nepal. Hydrological

Sciences Journal 51(2):207-222, DOI:

10.1623/hysj.51.2.207

Steffler P, Blackburn J (2002) River2D: two-

dimensional depth averaged model of river

hydrodynamics and fish habitat. Introduction to

Depth Averaged Modeling and User's Manual,

University of Alberta, 120 p

Sun T, Feng ML (2013) Multistage analysis of

hydrologic alterations in the Yellow River, China.

River Res Appl 29(8):991-1003

Tag J, Yin X, Yu C, Yang Z (2012) Suitable

environmental flow release criteria for both human

and riverine ecosystems: accounting for the

uncertainty of flows. Mathematical Problems in

Engineering Volume 2012, Article ID 704989, 14 p.

Doi: 10.1155/2012/704989

Tharme RE (2003) A global perspective on

environmental flow assessment: emerging trends in

the development and application of environmental

flow methodologies for rivers. River Research and

Applications, 19:397-442

Tsai WP, Chang FJ, Herricks EE (2016) Exploring the

ecological response of fish to flow regime by soft

computing techniques. Ecol Eng 87:9-19

Vogel RM, Sieber J, Archfield SA, Smith MP, Apse CD,

Huber-Lee A (2007) Relations among storage, yield,

and instream flow. Water Resour Res 43:W05403

Yang T, Zhang Q, Chen YD, Tao X, Xu CY, Chen X

(2008) A spatial assessment of hydrologic alteration

caused by dam construction in the middle and lower

Yellow river, China. Hydrol. Process 22(18):3829-

3843

Zarakani M, Shokoohi A, Singh VP (2017) Introducing

a holistic ecological model under data shortage for

determining rivers’ ecological water requirements.

Iran-Water Resources Research 13(2):1-17 (In

Persian)



265

Zhang H, Singh VP, Zhang Q, Gui L, Sun W (2016)

Variation in ecological flow regimes and their

response to dams in the upper Yellow River basin.

Environmental Earth Science 75:938:1-16 DOI:

10.1007/s 12665-016-5751-x

Zhang Q, Gu X, Singh VP, Chen X (2015) Evaluation of

ecological instream flow using multiple ecological

indicators with consideration of hydrological

alterations. J. of Hydrology 529:711-722

Zhang Q, Xu C, Chen Y, Yang T (2009) Special

assessment of hydrologic alteration across the Pearl

river Delta, China, and possible underlying causes.

Hydro. Process 23:1565–1574

ناريا بآ عبانم...

Documents

Transcript of ناريا بآ عبانم...