دانشگاه ایلام مدیریت جامع حوزه های آبخیز 2783-4581 6 1 2026 05 22 Investigating temporal and spatial changes in hydrological response to flooding in the Balikhlouchay Watershed بررسی تغییرات زمانی و مکانی پاسخ هیدرولوژیک در سیل‌خیزی حوزه آبخیز بالیخلوچای 43 60 725315 10.22034/iwm.2025.2055379.1211 FA پیام آموزگاری گروه احیای مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران 0009-0007-2111-6116 ناهیده پرچمی گروه احیای مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران Journal Article 2025 03 08 Extended Abstract Introduction: Flooding is one of the most common and destructive natural hazards worldwide, with numerous economic, social, and environmental consequences. In fact, one-third of the costs associated with natural disasters are related to floods. Floods occur when river flow exceeds its carrying capacity, which can result from factors such as intense or prolonged rainfall, frozen ground during precipitation, sudden snowmelt, deforestation, river blockage, and dam failure. In Iran, poor economic conditions and the inability of livestock owners to provide sufficient forage have led to overgrazing, which exacerbates soil erosion and increases flood risk. Rainfall is a key factor in flood occurrence, exhibiting significant spatial and temporal variations influenced by elevation, slope, soil characteristics, land use, and geology. The concept of the Hydrological Response Unit (HRU) is a widely used approach in hydrological modeling. Therefore, defining and measuring key hydrological response indicators at the watershed scale is essential for effective water and soil resource management and for reducing flood risk. Materials and Methods: This study analyzes hydrological data from the Balikhloochai watershed. The research process includes the collection, processing, and analysis of river flow data. Five hydrometric stations with a common 20-year statistical period (2003–2023) were selected. Key hydrological response indicators, including base flow index, peak discharge, runoff depth, drainage density, and recession coefficient, were calculated. Base flow was extracted using the one-parameter digital filter method, and its index was calculated as the ratio of base flow to total streamflow. The recession coefficient was obtained from an exponential recession model. Spatial variations of the indicators were analyzed using GIS-based interpolation techniques. In addition, the Mann–Kendall test was applied using Pro UCL software to detect temporal trends in river flow changes. Results and Discussion: Analysis of Hydrological Response Indicators in the Balikhloochai Watershed revealed that geological conditions, topography, and physical characteristics of the basin have a significant impact on flood behavior and river flow stability. In particular, the high values of the base flow index at the Nir station indicate the influence of permeable geological structures and effective aquifer recharge. In contrast, the high drainage density at the Pol-e Almas station reflects the basin’s rapid response to rainfall and the occurrence of flash floods. These results are consistent with findings from similar studies in other Iranian watersheds and confirm the critical role of geological conditions and hydro-geomorphological structures in shaping the flood hydrograph pattern. Conclusion: The analysis of hydrological response indicators in the Balikhloochai watershed highlights the significant influence of geological, topographic, and land surface characteristics on flood behavior and flow regime. The spatial distribution of base flow index, drainage density, and runoff depth across the watershed indicates notable variability, driven by differences in permeability, land cover, and geomorphological structure. For instance, higher base flow index values in the Nir station emphasize the importance of permeable geological layers and sustained groundwater contributions, whereas areas with high drainage density, such as the Pol-e Almas station, demonstrate rapid hydrological response and increased susceptibility to flash flooding. These variations reflect the complex hydrological functioning of the watershed and underscore the need for location-specific flood management strategies. The use of GIS-based spatial analysis and the Mann–Kendall trend test provided valuable insights into the temporal dynamics of key hydrological indicators. The observed trends in river flow suggest that changes in land use, soil conditions, and climate variability may be contributing to increasing flood risks in certain sub-regions. چکیده مبسوط مقدمه: سیلاب یکی از رایج‌ترین و مخرب‌ترین بلایای طبیعی در سراسر جهان است که پیامدهای اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی فراوانی دارد. در واقع، یک‌سوم هزینه‌های مرتبط با بلایای طبیعی به سیلاب‌ها مربوط می‌شود. سیلاب‌ها زمانی رخ می‌دهند که جریان رودخانه از ظرفیت حمل آن فراتر رود، که می‌تواند ناشی از عواملی مانند بارش شدید یا طولانی‌مدت، یخ‌زدگی زمین هنگام بارندگی، ذوب ناگهانی برف، جنگل‌زدایی، انسداد رودخانه و شکست سد باشد. در ایران، شرایط نامناسب اقتصادی و ناتوانی دامداران در تأمین علوفه کافی، منجر به چرای بیش ‌ازحد شده است که این موضوع فرسایش خاک را تشدید کرده و خطر سیلاب را افزایش می‌دهد. بارش، عامل کلیدی در وقوع سیلاب است و تغییرات مکانی و زمانی قابل‌توجهی دارد که تحت‌تأثیر ارتفاع، شیب، ویژگی‌های خاک، کاربری اراضی و زمین‌شناسی است. مفهوم واحد پاسخ هیدرولوژیکی (HRU) یک رویکرد رایج در مدل‌سازی‌های هیدرولوژیکی است. بنابراین، تعریف و اندازه‌گیری شاخص‌های کلیدی پاسخ هیدرولوژیکی در مقیاس حوزه آبخیز برای مدیریت مؤثر منابع آب و خاک و کاهش خطر سیلاب ضروری است. مواد و روش‌ها: این مطالعه داده‌های هیدرولوژیکی حوزه آبخیز بالیخلوچای را مورد بررسی قرار داده است. فرایند پژوهش شامل گردآوری، پردازش و تحلیل داده‌های جریان رودخانه می‌باشد. پنج ایستگاه هیدرومتری با دوره آماری مشترک ۲۰ ساله (۲۰۰۳–۲۰۲۳) انتخاب شد. شاخص‌های کلیدی پاسخ هیدرولوژیکی شامل شاخص جریان پایه، دبی اوج، عمق رواناب، تراکم زهکشی و ضریب فروکش محاسبه شدند. جریان پایه با استفاده از روش فیلتر دیجیتال تک‌پارامتری استخراج و شاخص آن به‌صورت نسبت جریان پایه به کل جریان رودخانه محاسبه گردید. ضریب فروکش از یک مدل نمایی فروکش استخراج شد. تغییرات مکانی شاخص‌ها با استفاده از تکنیک‌های درون‌یابی مبتنی بر GIS تحلیل شد. همچنین برای بررسی روندهای زمانی تغییرات جریان رودخانه، آزمون من-کندال با استفاده از نرم‌افزار Pro UCL به کار گرفته شد. یافته‌ها و بحث: تحلیل شاخص‌های پاسخ هیدرولوژیکی در حوزه آبخیز بالیخلوچای نشان داد که شرایط زمین‌شناسی، توپوگرافی و ویژگی‌های فیزیکی حوضه تأثیر چشمگیری بر رفتار سیلاب و پایداری جریان رودخانه دارند. به‌ویژه، مقادیر بالای شاخص جریان پایه در ایستگاه نیر، نشان‌دهنده تأثیر ساختارهای زمین‌شناسی نفوذپذیر و تغذیه مؤثر سفره‌های آب زیرزمینی است. در مقابل، تراکم زهکشی بالا در ایستگاه پل‌الماس، پاسخ سریع حوضه به بارندگی و وقوع سیلاب‌های ناگهانی را نشان می‌دهد. این نتایج با یافته‌های مطالعات مشابه در سایر حوزه‌های آبخیز ایران سازگار بوده و نقش حیاتی شرایط زمین‌شناسی و ساختارهای ژئومورفولوژیکی در شکل‌گیری الگوی هیدروگراف سیلاب را تأیید می‌کند. نتیجه‌گیری: تحلیل شاخص‌های پاسخ هیدرولوژیکی در حوزه آبخیز بالیخلوچای تأثیر قابل توجه ویژگی‌های زمین‌شناسی، توپوگرافی و سطح زمین را بر رفتار سیلاب و رژیم جریان رودخانه برجسته می‌سازد. توزیع مکانی شاخص جریان پایه، تراکم زهکشی و عمق رواناب در سراسر حوضه نشان‌دهنده تغییرپذیری چشمگیری است که ناشی از تفاوت در نفوذپذیری، پوشش سطحی و ساختار ژئومورفولوژیکی می‌باشد. به‌عنوان مثال، مقادیر بالاتر شاخص جریان پایه در ایستگاه نیر، بر اهمیت لایه‌های زمین‌شناسی نفوذپذیر و مشارکت پایدار آب زیرزمینی تأکید دارد، در حالی که مناطق با تراکم زهکشی بالا مانند ایستگاه پل‌الماس، پاسخ هیدرولوژیکی سریع و آسیب‌پذیری بیش‌تری در برابر سیلاب ناگهانی نشان می‌دهند. این تغییرات، عملکرد پیچیده هیدرولوژیکی حوضه را منعکس کرده و ضرورت تدوین راهبردهای مدیریتی خاص‌مکان را برای مقابله با سیلاب‌ها نشان می‌دهد. استفاده از تحلیل‌های مکانی مبتنی بر GIS و آزمون روند من-کندال، بینشی ارزشمند نسبت به پویایی‌های زمانی شاخص‌های کلیدی هیدرولوژیکی فراهم کرد. روندهای مشاهده‌شده در جریان رودخانه حاکی از آن است که تغییرات کاربری اراضی، شرایط خاک و نوسانات اقلیمی ممکن است به افزایش خطر سیلاب در برخی زیرحوضه‌ها منجر شوند.

https://iwm.ilam.ac.ir/article_725315_dcf2f34ab2c04d47be2f153551780909.pdf