با توجه به محدودیت منابع آب زیرزمینی در ایران، محاسبه دقیق، استفاده صحیح، تنظیم و نگهداری این منابع از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از روش های مؤثر برای مدیریت و بهره برداری بهینه از این منابع در حال و آینده، استفاده از مدل سازی است. در این پژوهش مدل سازی تغییرات تراز آب زیرزمینی به صورت ماهانه در دورۀ 2022-2013 با مدل های MLP، WNN و MLPSSO-Wavelet انجام شد که از داده های نه سال اول برای آموزش و سال آخر جهت اعتبارسنجی استفاده شد و بهترین مدل با استفاده از معیارهای ضریب تبیین (R2)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و میانگین خطای مطلق (MAE) تعیین گردید. بارش و دمای ایستگاه سینوپتیک شبستر در دوره آینده (2040-2021) با استفاده از مدل CanESM2 تحت سناریوهای RCP2.6 و RCP8.5 که ارتباط منطقی و مناسبی با ویژگی های اقلیمی مشاهداتی دارند پیش بینی و با استفاده از مدل LARS -WG ریزمقیاس سازی شدند. در دورۀ آتی، تحت هر دو سناریو و در ماه های فوریه ، جولای و اکتبر میانگین بارش کاهش و در نه ماه دیگر افزایش خواهد یافت. برای دما نیز به جز سناریو RCP8.5 و ماه ژوئن، در 11 ماه دیگر و تحت هر دو سناریو، افزایش دما پیش بینی می شود و بیش ترین افزایش دما (43/37 درصد)، در ماه ژانویه و تحت سناریو RCP2.6 خواهد بود. تراز آب زیرزمینی آبخوان دشت شبستر با افت 42/4 متری، از 64/1303 متر در سال 2003 به 22/1299 متر در سال 2022 رسیده است. مطابق نتایج، مدل MLPOSSO-Wavelet با 83/0R2=، 74/0RMSE= و 71/0MAE= در مرحلۀ اعتبارسنجی، دقت بیشتری نسبت به مدل های دیگر دارد. تراز آب زیرزمینی دشت شبستر تحت سناریو RCP2.6 در شش ماه ابتدایی کاهش و در شش ماه دوم نسبت به شش ماه اول افزایش خواهد یافت. تحت سناریو RCP8.5 فقط در ماه های ژانویه، فوریه و دسامبر کاهش تراز آب زیرزمینی پیش بینی می شود و بیش ترین کاهش در ماه ژانویه اتفاق خواهد افتاد.

مقدمه امروزه خشکسالی با توجه به کاهش میزان نزولات جوی و افزایش نیاز به محصولات کشاورزی به یک تهدید طبیعی برای امنیت غذایی تبدیل شده است. خشکسالی می تواند بخش قابل توجهی از کل جمعیت را تحت تأثیر قرار دهد، به ویژه ساکنان مناطق خشک و نیمه خشک بیشتر در معرض تهدید قرار دارند. هنگامی که سامانه های آب زیرزمینی تحت تأثیر خشکسالی قرار می گیرند، ابتدا تغذیه آب زیرزمینی و بعداً تراز آب زیرزمینی و میزان تخلیه آن کاهش می یابد. ویژگی های خشکسالی از جمله مدت، شدت و فراوانی در سفره آب زیرزمینی نسبت به سایر انواع خشکسالی ها تغییر می کند.   مواد و روش ها با توجه به اهمیت ارزیابی و پایش خشکسالی، وضعیت خشکسالی 12 محدوده مطالعاتی حوزه آبخیز درانجیر در سال آبی 1382-1381 تا 1398-1397 بررسی شد. این حوزه آبخیز در استان های یزد و کرمان با مساحت و ارتفاع متوسط به ترتیب 50736.44 و 1857.90 کیلومتر مربع و متر واقع شده است. مساحت ارتفاعات و دشت در این حوزه آبخیز به ترتیب 58.99 و 40.99 درصد است. آمار تراز آب چاه های مشاهده ای در سطح حوضه با مراجعه به سازمان های ذی ربط اعم از سازمان تحقیقات منابع آب ایران (تماب)، سازمان آب منطقه ای استان های یزد و کرمان تهیه شد. سپس، با استفاده از روش میان یابی وزن فاصله معکوس مقادیر متوسط ماهانه تراز آب زیرزمینی از نقشه های مورد نظر استخراج شد. بر اساس رابطه شاخص GRI، در محیط برنامه MATLAB، مقادیر خشکسالی آب زیرزمینی محاسبه شد.   نتایج و بحث بر اساس نتایج محاسبه شاخص GRI مشخص شد که شدیدترین خشکسالی ها در محدوده های کویر درانجیر، بردسیر و قریه العرب وقوع یافته است که به ترتیب کمبودی برابر با 81.38، 77.75 و 75.66 دارند. همچنین، طولانی ترین خشکسالی ها در محدوده قریه العرب وقوع یافته است که تداومی برابر با 121 ماه دارد. لذا، محدوده قریه العرب، با دارا بودن شدت و تداوم بالای خشکسالی، از شرایط بحرانی تر خشکسالی طی دوره آماری مذکور نسبت به دیگر محدوده های مطالعاتی برخوردار بوده است. مطابق نتایج فراوانی طبقات شاخص GRI، برای محدوده های مطالعاتی حوزه آبخیز درانجیر مشخص شد که بعد از خشکسالی نرمال در تمام محدوده ها، خشکسالی ملایم، از بالاترین فراوانی برخوردار بوده است. نتیجه گیری کمبود و نوسانات شدید نزولات جوی، رخداد پدیده خشکسالی به ویژه در مناطق دارای اقلیم خشک و نیمه خشک را اجتناب ناپذیر می کند. از این رو، داشتن درک روشنی از اثر و شدت پدیده خشکسالی بر بوم سازگان، می تواند کمک شایانی به مدیران در برنامه ریزی و تصمیم گیری بهتر مدیریت منابع حوضه و استفاده بهینه از شرایط برحسب پتانسیل موجود داشته باشد. پایش تغییرات وضعیت سفره های آب زیرزمینی به دلیل خشکسالی و بهره برداری بیش از حد سایر حوزه های آبخیز کشور و تهیه اطلس نهایی آن توصیه می شود. همچنین، لازم و ضروری است که با استفاده از مدل های متناسب در این زمینه وضعیت خشکسالی با نتایج و یافته های حاصله مقایسه شود. در نهایت، برای مقابله با این پدیده طبیعی توصیه می شود برنامه های کوتاه و بلندمدت در قالب راهکارهای توسعه سطح زیر کشت محصولات گلخانه ای، استفاده از ارقام مقاوم به خشکی و با راندمان مصرف آب بالا، توسعه سامانه های تحت فشار در آبیاری به جای سامانه های سنتی در باغ ها و مزارع و اجرای پروژه های مؤثر در افزایش ذخیره منابع آب آبیاری زیرزمینی و سطحی نظیر بندهای سنگ سیمانی، خاکی، پخش سیلاب در منطقه مورد مطالعه توصیه می شود.

لایه­های آب دار زیرزمینی به طور عمده با بارش یا از طریق تعامل با آب­های سطحی تغذیه می­شوند، تأثیر تغییر اقلیم بر بارش و آب سطحی در نهایت بر سیستم آب زیرزمینی اثر خواهد گذاشت. هدف از این پژوهش استفاده از شاخص های خشکسالی آب زیرزمینی و بارش استاندارد بررسی اثر تغییرات خشکسالی برروی منابع آب زیرزمینی دشت قروه-دهگلان می باشد. برای این منظور با استفاده از اطلاعات آب زیرزمینی (چاه های پیزمتری) منطقه مورد مطالعه، شاخص خشکسالی آب زیرزمینی محاسبه و تحلیل شد. همچنین با استفاده از پایگاه داده CHIRPS شاخص بارش استاندارد نیز برای مقیاس های زمانی مختلف محاسبه گردید. سپس ارتباط بین شاخص خشکسالی آب زیرزمینی و شاخص بارش استاندارد و بارش سالانه بررسی شد. نتایج نشان داد که شاخص خشکسالی آب زیرزمینی منطقه موردمطالعه در طول دوره آماری، روندی نزولی به سمت خشکسالی دارد به طوری که از سال 1390 شاخص خشکسالی منفی شده و تا پایان دوره آماری مقادیر منفی شاخص ادامه دارد. طبقه­بندی خشکسالی با بارش استاندارد نشان داد که این منطقه در طبقه خشکسالی نزدیک به نرمال قرار دارد. نتایج همبستگی بین دو شاخص با استفاده از رگرسیون خطی که بین شاخص ها همبستگی معنی داری (P-Value= 0.053 و R2= 0.003) وجود ندارد، اگرچه از یکدیگر تاثیر می­پذیرند و پایین بودن میزان همبستگی بین شاخص ها می تواند بیان گر این موضوع مهم باشد که وضعیت خشکسالی آب های زیرزمینی در دشت قروه-دهگلان تنها متاثر از خشکسالی هواشناسی در منطقه نمی باشد و عوامل مهم تری نیز بر سطح آب های زیرزمینی دشت متاثر هستند که باید اثرات آن بر سطح آب زیرزمینی دشت بررسی شود.

خشکسالی یکی از پدیده های جوی است که بخش های مختلف محیطی را تحت تأثیر قرار می دهد. منابع آب های زیرزمینی از جمله بخش های متأثر شده از شرایط خشکسالی است که کمتر از سایر بخش ها مورد توجه قرار گرفته است. دشت آسپاس در استان فارس در سال های اخیر با افت چشمگیر سطح آب زیرزمینی مواجه شده است. در نتیجه، نقش عوامل مدیریتی در این دشت دارای اهمیت می باشد. در این تحقیق تلاش شده است با استفاده از تابع همبستگی متقاطع (Cross Correlation Function) شرایط بلند و کوتاه مدت خشکسالی بر روی منابع آب زیرزمینی مورد بررسی قرار گیرد. برای این منظور، شاخص بارندگی استاندارد (SPI) ماهانه (یک، سه، شش، نه، 12، 18، 24 و 48 ماهه) در طی دوره آماری (89-1364) محاسبه شد، همچنین شاخص منابع آب زیرزمینی (GRI)دشت در طی دوره آماری (89-1381) از 61 چاه پیزومتری در سطح دشت بدست آمد. تابع همبستگی متقاطع نشان داد که خشکسالی کوتاه مدت همراه با تأخیر و خشکسالی بلند مدت به طور همزمان بر منابع آب زیرزمینی تأثیرگذار است. بیشترین ارتباط بین آب زیرزمینی و SPI 24 وجود دارد که نتایج رگرسیون خطی نشان داد که تقریباً 80 درصد از واریانس متوسط سطح ایستابی دشت آسپاس تحت تأثیر تغییرات بارندگی بوده (SPI 24) و نزدیک به 20 درصد آن تحت تأثیر سایر موارد می باشد.

خشکسالی از جمله ناهنجاریهای اقلیمی است که بروز آن سبب تاثیرات زیادی در زندگی انسان و دیگر جانداران میگردد و معمولا به سه نوع اقلیمی، هیدرولوژیک است. به منظور بررسی شدت خشکسالی و ارتباط بین خشکسالیهای اقلیمی و هیدرولوژیک، از داده های بارش و آبهای زیرزمینی دشت قزوین استفاده شده است. شدت و تداوم خشکسالی ها با بکارگیری روشهای متداول محاسبه و بررسی شده و بر اساس نتایج بدست آمده ارتباط آبهای زیرزمینی و خشکسالی های اقلیمی ارزیابی گردیده است. نتایج حاصله نشان می دهد که تعداد ناهنجاریهای منفی بارش طی دوره بیش از تعداد ناهنجاریهای مثبت بوده و تاثیر فعالیتهای انسانی در ناهنجاریهای منفی آبهای زیر زمینی بسیار چشمگیر است. خشکسالی در آبهای زیرزمینی با دو الی سه ماه تاخیر نسبت به خشکسالیهای اقلیمی بروز می کند و به طور متوسط طی دوره مطالعاتی در هر سال 25 سانتیمتر سطح آب زیرزمینی افت داشته است.

طی دهه­های اخیر تغییر در اقلیم و معیارهای اجتماعی در راستای برداشت بی­رویه از منابع آب زیرزمینی منجر به افت شدید سطح آب زیرزمینی و کاهش آبدهی چشمه­های کارستی شده است. چشمه­هایی که دارای حوضه آبگیر کوچک­تر هستند، یا بخشی از حوضه آبگیر آن­ها در آبرفت­ قرار دارد و یا ارتباط بیشتری بین آبخوان کارستی و آبرفتی برقرار است، چشمه­های آسیب ­پذیرتری در برابر فعالیت های انسانی هستند. برای ارزیابی این اثرات، چشمه­های کارستی نواحی مرکزی استان کرمانشاه که روند کاهش آبدهی آن­ها قابل مشاهده است بررسی شده و در نهایت چهار چشمه در منطقه که خشک شده­اند، به­صورت دقیق­تر مورد مطالعه قرار گرفته که نشان­دهنده ارتباط معناداری بین سطح آب در آبرفت­های اطراف و آبدهی چشمه است. هدف از مطالعه برآورد حداقل سطح آب زیرزمینی به­منظور حفظ آبدهی چشمه­های کارستی می­باشد. ­براساس یافته­ها اگر سطح آب زیرزمینی اطراف چشمه­های خضرالیاس به 1303 متر بالاتر از سطح دریا، یاوری به 1305 متر، نیلوفر به 1311 متر و تیران به 1340 متر و یا کمتر برسد این چشمه­ها فاقد آبدهی می­شوند و هر زمانی که به بیشتر از این سطح (MAGWL، حداقل مجاز سطح آب زیرزمینی) برسد به­صورت موقتی دارای آبدهی می­شوند. این روابط به صورت فرمول ارایه شده است، راه حفظ چشمه­ها سعی در نگه داشتن سطح آب زیرزمینی مناطق اطراف آن­ها در یک حد مشخص است. متوسط افت سالانه سطح آب زیرزمینی در محدوده میانراهان 18، کرمانشاه 41، روانسر 25 و ماهیدشت 142 سانتی­متر ثبت شده است. لذا نیاز به مدیریت و کنترل برداشت­ از آن­ها به شدت احساس می­شود.

خشکسالی از پدیده های جوی است که می تواند در هر ناحیه ای رخ دهد و منجر به خسارت های عمده اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی شود. این پدیده بخش های مختلف محیطی از جمله منابع آب های زیرزمینی را در طول دوره ی حاکمیت خود تحت تاثیر قرار می دهد. اثر خشکسالی بر روی منابع آب های زیرزمینی کم تر مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش با استفاده از شاخص استاندارد بارش4 و شاخص سطح آب استاندارد زیرزمینی5 تاثیر خشکسالی بر منابع آب زیرزمینی دشت یزد-اردکان طی سال های آبی 82-1381 تا 91-1390 برای کلیه ی چاه های موجود و آمار بیست ساله برای 8 چاه منتخب حوضه ی مورد بررسی قرار گرفت. در بررسی توزیع مکانی شدت خشکسالی بر افت سطح سفره آب زیرزمینی منطقه نقشه های مربوطه با استفاده از نرم افزار GIS ترسیم شد. روند خشکسالی نیز در سطح ایستگاه های مورد مطالعه با روش من-کندال تعیین گردید. نتایج تحقیق نشان داد که درسال های آبی 79-1378 و 87-1386 خشکسالی در اکثر ایستگاه های مورد مطالعه واقع شده است. همچنین در بررسی تاثیر خشکسالی هیدرولوژیکی بر سطح ایستابی چاه ها از شاخص SWI استفاده شده است که نتایج به دست آمده نشان می دهد خشکسالی های اخیر، باعث افت سطح ایستابی و سطح آب های زیرزمینی کلیه چاه های مورد مطالعه در دشت یزد-اردکان شده است. در نهایت با تعیین ضریب همبستگی بین عمق سطح ایستابی چاه ها و بارندگی در مقیاس زمانی سالیانه، بالاترین ضریب همبستگی مربوط به چاه شحنه و چرخاب بود.