ارزیابی تأثیرپذیری رژیم آبدهی چشمه‌های کارستی از رخداد خشکسالی مطالعۀ موردی‌: چشمه‌های کارستی حوضۀ رودخانۀ الوند

مقدمه

خشکسالی از اصلی­ترین و قدیمی­ترین بلایاهای طبیعی است که انسان از دیرباز با آن آشنا بوده است (فرج‌زاده؛1384،5) و از مهمترین بلایای‌ طبیعی است که با وقوع آرام و تدریجی­اش، بر هر اقلیمی‌ تأثیر می‌گذارد و بر ابعاد مختلف زندگی بشر نیز تأثیرگذار است (حسن­زاده و همکاران؛2،1391). خشکسالی‌ فاجعه‌ای زیست‌محیطی شناخته شده است (میشرا و سینگ[1]؛210،203) و به یک دورۀ زمانی تسلط آب و هوای خشک غیرعادی گفته می‌شود که باعث عدم تعادل بین عرضه و تقاضای‌ آب شده است و تأثیرات اجتماعی، اقتصادی و زیست‌محیطی را به‌دنبال دارد (زانگ و همکاران[2] ؛2012،482).

کمبود بارش در یک منطقه برای دوره­های زمانی طولانی‌مدت به‌عنوان خشکسالی هواشناسی شناخته می­شود.‌ این کمبود آب در چرخۀ هیدرولوژیکی منتشر می‌شود‌ و انواع مختلف خشکسالی را ایجاد می­کند (فیوریلو وگادانگو[3]؛،2010؛1868). بروز خشکسالی و کاهش بارش بر منابع آب و کشاورزی در هر منطقه تأثیرگذار است (خوش‌اخلاق و همکاران،‌20:1389). تغییرپذیری منابع آب زیرزمینی از تغییرات اقلیمی ناشی از فرایندهای هیدرولوژیکی مانند بارش، تبخیر و تعرق و تعامل با آب سطحی انجام می­گیرد (چن و همکاران[4]؛2004،45). تالاکسن و وان‌لانین[5] (2004) معتقدند، اگر تغذیۀ آب­های زیرزمینی و جریان­های سطحی با تأثیر از خشکسالی کاهش یابند، خشکسالی هیدرولوژیکی رخ می­دهد.

مهم‌ترین کار در زمینۀ ایجاد یا توسعۀ شاخص برای تعریف خشکسالی هیدرولوژیکی، ایجاد آستانه­هایی از متغیرهای هیدرولوژیکی برای بارش، دبی رودخانه، دبی چشمه، سطح آب زیرزمینی و سطح دریاچه است که پس از تعریف این آستانه می­توان آغاز، شدت، مدت و پایان خشکسالی هیدرولوژیکی را تعریف کرد (فیوریلو وگادانگو،2012؛2274).

آبخوان­های کارستی مثل مخازن بزرگ طبیعی بارندگی عمل می‌کنند و دبی چشمه­های کارستی منعکس‌کنندۀ دوره­های خشک، تر و تغییرات درازمدت بارشی هستند (اسمیت و هنت[6]؛ 2010،613). دبی آبخوان­های کارستی از اقلیم، ویژگی­های زمین­شناسی و ژئومورفولوژی کارست تأثیر می­پذیرد (فیوریلو[7] ؛290،2009) و واکنش سیستم­های کارستی به نوسانات بارش با میزان توسعه­یافتگی سیستم کارستی کنترل می‌شود و بر این اساس‌ سیستم­های کارستی‌ در دو دستۀ سیستم­های مجرایی و افشان طبقه­بندی می‌شوند. در سیستم­های با سامانه مجرایی، واکنش به بارش در زمان کوتاه رخ می‌دهد، اما در سیستم­های افشان، زمان واکنش به نوسانات بارش طولانی­تر است.

امروزه نیاز به تأمین آب، برای رفع نیاز جوامع انسانی و زیست‌بوم‌‌‌­های طبیعی به‌طور فزاینده­ای در سطح جهان اهمیت یافته است (گوند و همکاران[8]؛2011،24). آبخوان­های کارستی در مناطق نیمه‌خشک در برابر تغییرات اقلیمی بسیار آسیب­پذیر هستند، بنابراین ارزیابی کمّی و کیفی منابع آب کارست و حفاظت از آنها در طی دو دهۀ گذشته در فهرست اولویت­های اصلی بسیاری از جوامع قرار گرفته است (پاول و همکاران[9]؛479،2007).

در منطقۀ نیمه‌خشک غرب ایران، چشمه­های کارستی، منبع تأمین آب جوامع انسانی هستند و در طول دو دهۀ گذشته این آبخوان­ها،‌ از افزایش دوره‌های خشکسالی و همچنین آلودگی­های ناشی از فعالیت­های انسانی تأثیر گرفته­اند. چشمه­های منتخب سرابگرم، ماراب و ورده­ناو با مجموع آبدهی بیش از 80 میلیون مترمکعب تأمین‌کنندۀ آب شرب و کشاورزی جوامع انسانی اطراف خود هستند و نقش اساسی در تداوم حیات انسانی را در منطقه دا‌رند؛ بنابراین شناخت تأثیرپذیری این چشمه­ها از رخداد خشکسالی­ها برای مدیریت منابع آب کارست در منطقه امری لازم و ضروری است. هدف از این پژوهش ارزیابی تأثیر‌پذیری رژیم آبدهی چشمه­های کارستی سرابگرم، ماراب و ورده‌ناو از رخداد خشکسالی است. در زمینۀ بررسی تأثیر خشکسالی‌ها بر منابع آب کارست، پژوهش‌های متعددی در سطح جهان و تا حدودی ایران انجام شده است که در این زمینه می­توان به موارد زیر اشاره کرد‌:

اورهوا[10] (2004) با بررسی خشکسالی بلندمدت طی دورۀ‌ آماری 1982-1994 در بلغارستان مشخص کرد، آبدهی چشمه‌های کارستی در آبخوان‌های کارستی انتخابی کاهش قابل توجهی داشته است و این منابع در مقابل خشکسالی‌ها آسیب‌پذیر هستند. ما و همکاران[11] (2004) در پژوهشی به ارزیابی واکنش چشمه کارستی شنتو[12] در شمال چین پرداختند و با استفاده از روش تجزیۀ فصلی در بازۀ زمانی 1958 تا 1998 نشان دادند‌ کاهش شدید دبی در چندین دهۀ گذشته به علت کاهش بارش در منطقه بوده است.

فیوریلو و همکاران (2007) به تجزیه و تحلیل آبدهی چشمه­های کارستی در منطقۀ ناپل ایتالیا با استفاده از روش­های آماری و سری زمانی پرداختند. آنها بیان کردند ‌کاهش تغذیه به‌علت کاهش بارش سبب کاهش دبی شده است. فیوریلو (2009) به بررسی هیدروگراف چشمه‌ها به‌عنوان یک شاخص خشکسالی در مناطق کارستی جنوب ایتالیا پرداخت. نتایج نشان داد رخداد خشکسالی هواشناسی منجر به خشکسالی هیدرولوژیکی در یک سال بعد می­شود.

فیوریلو و همکاران (2010) در بررسی ارتباط بین دبی چشمه­های کارستی و بارش با استفاده از روش ارتباط متقابل نشان دادند ارتباط قوی بین کاهش بارش و کاهش دبی وجود دارد.‌ فیوریلو و همکاران (2010) در ارزیابی ارتباط دوره­های خشک با دبی چشمه­ها با استفاده از شاخص SPI در جنوب ایتالیا اظهار داشتند هنگامی که میزان SPI12‌ماهه 1- باشد، کاهش دبی رخ می‌دهد و هنگامی که این میزان به 5/1- برسد، هیدروگراف بدون نقطۀ اوج مشخص است.‌

فیوریلو و همکاران (2012) سری زمانی طولانی‌مدت دبی چشمه را در ارتباط با خشکسالی در چشمه­های کارستی جنوب ایتالیا مطالعه کردند. آنها با استفاده از شاخص SPIو شاخص‌های آماری نشان دادند‌ به‌علت وجود حافظه آبخوان، خشکسالی هیدرولوژیکی با تأخیر زمانی نسبت به خشکسالی هواشناسی رخ می­دهد.

عابدینی (1389) به بررسی ارتباط خشکسالی و منابع آب کارستی در حوضۀ مهارلوپرداخت. نتایج وی نشان داد نوسانات سطح ایستایی و آبدهی چشمه در آبخوان‌های کارستی مورد مطالعه، مستقل از خشکسالی‌های کوتاه‌مدت‌ و رفتار این آبخوان‌ها بیشتر متأثر از رخداد خشکسالی‌های بلندمدت‌ است.

موقعیت منطقۀ مورد مطالعه

حوضۀ کارستی رودخانه الوند در زون زاگرس چین‌خورده در غرب استان کرمانشاه واقع شده است (شکل1) و از نظر تقسیمات سیاسی بخش­هایی از شهرستان­های گیلانغرب، سرپل­ذهاب، دالاهو و قصرشیرین را در بر می‌گیرد. رخنمون سازندهای کربناته آسماری، آسماری- شهبازان و ایلام و فراهم‌بودن سایر شرایط مؤثر در فرایند کارست­زایی، باعث شکل­گیری ژئومورفولوژی کارست توسعه­یافته در ارتفاعات منطقه و درنتیجه سبب شکل­گیری آبخوان­های کارستی و سراب­های متعدد در این حوضه شده است.

بر اساس آمار 45 سال ایستگاه پیران، ماه­های بهمن و اسفند با 95 و 92 میلیمتر بارش مرطوب‌ترین و ماه‌های تیر و مرداد بدون‌ بارش هستند. به‌علت زمستانه‌بودن بارش منطقه، درصد قابل توجهی از بارش در ارتفاعات بالای 1500 متری به‌صورت برف نازل می‌شود که این امر تأثیر قابل توجهی بر سیکل هیدرولوژیکی چشمه­ها دارد. جدول (1) ویژگی­های بارش­ 45‌ساله ایستگاه­ پیران و جدول (2) ویژگی­های هیدرولوژیکی چشمه­های مورد بررسی را در دورۀ آماری مورد مطالعه نشان می­دهند. حداکثر و حداقل دبی چشمه­های سراب گرم و ورده‌ناو در ماه­های اسفند و مهر و در چشمه ماراب، در فروردین و مهر رخ می­دهد.

شکل 1- موقعیت منطقۀ مورد مطالعه

جدول‌ 1- ویژگی­های بارش ایستگاه­ پیران

جدول 2- ویژگی­های هیدرولوژیکی چشمه‌های مورد مطالعه

مواد و روش­ها

با توجه به هدف پژوهش، ابتدا سه چشمۀ سرابگرم، ورده­ناو و ماراب که از نظر اقلیمی‌ شرایط مشابهی دارند و در یک منطقه واقع شده­اند، به‌عنوان چشمه‌های شاخص انتخاب شدند. به‌منظور پایش خشکسالی­های رخ‌داده در ایستگاه باران­سنجی پیران در بازۀ زمانی 45‌ساله، از شاخص SPI استفاده شد. برای ارزیابی تأثیرپذیری دبی چشمه­ها از نوسانات بارشی و رخداد خشکسالی­ها از مقایسۀ بارش سالانۀ استاندارد‌شده (معادلۀ 1) و دبی سالانه استاندارد‌شده (معادلۀ 2) استفاده شد. تحلیل روند دبی چشمه‌ها و بارش منطقه با استفاده از روش آماری RAPS[13] یا مجموع جزئی تعدیل‌یافته (معادلۀ 3) انجام شد. برای ارزیابی تأثیر بارش بر رژیم آبدهی چشمه­ها نیز ابتدا میانگین استاندارد‌شدۀ متوسط سالانۀ دبی و بارش (معادلۀ 4 و 5) محاسبه و سپس با استفاده از معادلۀ (6‌) تأثیرپذیری رژیم آبدهی چشمه‌ها از رخداد خشکسالی مشخص شد. با مقایسۀ دبی میانگین سالانۀ استاندارد‌شده با شاخص (SPI) در مقیاس­های زمانی مختلف 12، 24 و 48‌ماهه، تأثیر خشکسالی­های هواشناسی بر رخداد خشکسالی هیدرولوژیکی در چشمه­ها‌ ارزیابی شد. از داده­های بارش ماهانۀ ایستگاه باران­سنجی پیران در بازه زمانی 1390-1345 و دبی ماهانۀ ایستگاه‌های هیدرومتری چشمه سرابگرم در بازه زمانی (1390-1362) و چشمه­های ماراب و ورده­ناو در دوره زمانی (1390-1373) به‌عنوان داده‌های اصلی پژوهش بهره گرفته شد. محاسبات آماری و ترسیم نمودارهای مربوطه در محیط نرم‌افرازهای Minitab و Excel انجام شد.

یافته‌های پژوهش

شاخص SPI

 مکی و همکاران[14](1993) برای ارزیابی خشکسالی، شاخصSPI[15]را ارائه دادند. این شاخص به‌علت سادگی، استفاده از داده‌های قابل دسترس و قابلیت محاسبه برای مقیاس زمانی دلخواه، مناسب­ترین نمایه برای تحلیل خشکسالی و تحلیل مکانی آن است (هیس و همکاران[16]؛430،1999) و امکان مطالعۀ وضعیت منابع آب در دوره‌های کوتاه‌مدت و بلندمدت را که در کشاورزی، مطالعات جریان‌های سطحی و آبخوان‌های زیرزمینی دارای اهمیت است، فراهم می‌کند (وو و همکاران[17]؛747،2001). SPIاز اختلاف بارش و میانگین بارش نسبت به انحراف معیار بارش به‌دست می‌آید. این روش از طریق برازش توزیع احتمال مناسب بر سری مجموع بارش‌های ماهانه در بازۀ زمانی معین حاصل‌ و با تبدیل احتمالات تجمعی توزیع گاما به توزیع نرمال استاندارد محاسبه می‌شود که خشکسالی به‌عنوان SPI

جدول 3 - طبقات خشکسالی بر مبنای شاخص SPI (مک­کی و همکاران 1993)

بررسی نمودار شاخص SPI سالانه (شکل2)‌ نشان می­دهد‌، دو دوره خشکسالی چهار‌ساله از سال آبی 77-1376 تا80-1379 و یک دورۀ پنج‌ساله از سال آبی 85-1384 تا 89-1388 در منطقۀ مورد مطالعه رخ داده است. دو دورۀ خشک مذکور از نظر تداوم و شدت در دورۀ آماری 45‌ساله بی­سابقه هستند. در فاصله‌ زمانی این دو دوره خشک (81-1380 تا 84-1383) بارش نرمال‌ بوده و ترسالی رخ نداده است.

شکل 2- نمودار SPI سالانۀ ایستگاه باران­سنجی پیران

ارزیابی اثر اقلیم بر دبی چشمه‌ها

هیدروگراف چشمه­های کارستی، منعکس‌کنندۀ میزان بارش تجمعی در طول یک سال آبی است (فیوریلیو؛2009) که در سال خشک، با تأثیر کاهش بارش، دبی نیز کاهش می­یابد. برای استانداردسازی مقادیر بارش سالانه P_i و دبی میانگین سالانه Q_i از معادله‌های (1) و (2) استفاده شد:

معادلۀ (1)                               Ps =(P_i-µ)/σ

 معادلۀ (2)                            Qs =(Qi-µ)/σ

در این معادلات  P_sبارش استاندارد‌شده،Q_s  دبی استاندارد‌شده، µ میانگین و σ انحراف معیار سری زمانی بارش و دبی در دوره زمانی مورد نظر هستند. مقایسۀ بارش و دبی استاندارد‌شده سالانه (شکل3) نشان می­دهد، دبی هر سه چشمه به کاهش بارش حساس است، اما زمان واکنش به نوسانات بارشی در هر سه چشمه یکسان نیست. در چشمه سرابگرم کاهش بارش و رخداد خشکسالی در طی دوره زمانی 1367 تا 1371 منجر به کاهش دبی شده است، اما بر اثر رخداد خشکسالی سال‌های 1373 تا 1375 دبی استاندارد‌شده به زیر مقدار متوسط (‌صفر) نزول می‌کند. با وقوع ترسالی 76-1375 دبی افزایش یافته‌ و دوباره با رخداد دورۀ خشک اول، دبی استاندارد‌شده در سال 1379 به زیر مقدار متوسط رفته و کمترین مقدار آن نیز در سال 1388 رخ داده است. به‌‌علت کم‌شدن حجم ذخیرۀ دینامیکی (‌کاهش اثر حافظۀ آبخوان) میانگین دبی استاندارد‌شدۀ سالانۀ چشمه سرابگرم از سال 1380 تا 1389 به زیر میانگین افت می‌کند و به این دلیل این چشمه بیشترین تأثیرپذیری را از وقوع خشکسالی­ها داشته است. واکنش دبی به نوسانات بارش در چشمه سرابگرم همزمان نیست و دارای تأخیر زمانی قابل توجه (حدود‌ 24 ماه) نسبت به نوسانات بارش است. بر اثر رخداد ترسالی 76-1375 و افزایش بارش استاندارد، دبی استاندارد چشمه­های ماراب و ورده­ناو افزایش یافته است. با رخداد دو دورۀ خشک و کاهش بارش، دبی چشمه­ها کاهش می‌یابد و در سال 1378 پس از رخداد خشکسالی بسیار شدید، میزان دبی استاندارد چشمه‌های ماراب و ورده­ناو نیز به زیر مقدار متوسط کاهش نزول می‌کند. با نرمال‌شدن بارش­ها در سال‌های 1380 تا 1385 میزان دبی استاندارد‌شده چشمه‌های ماراب و ورده­ناو به بیشتر از میزان متوسط برمی‌گردد و دوباره بعد از رخداد خشکسالی خیلی شدید 87-1386، میزان دبی استاندارد به زیر مقدار متوسط نزول می‌کند و به کمترین میزان خود در طول دورۀ آماری می‌رسد. به‌علت کم‌بودن اثر حافظه آبخوان در این آبخوان­ها، واکنش دبی‌ تأخیر زمانی در حدود 12 ماه دارد و تأثیرات بلندمدت رخداد نوسانات بارشی در این چشمه‌ها کمتر از چشمه سرابگرام است.

شکل (3)- نمودار میانگین استاندارد‌شدۀ سالانۀ دبی و بارش

روندیابی بارش و دبی

روش RAPS یا مجموع جزئی تعدیل‌یافته، برای نمایان‌سازی روند و نوسانات آن در برابر زمان در سری­های زمانی را‌ گربریچت و فرناندز (1994) ابداع کردند و‌ فیوریلو وگادانگو (2010 و 2012) در چشمه‌های کارستی جنوب ایتالیا به‌کار گرفتند. روش RAPS برای هر سری زمانی به شرح زیر تعریف می‌شود:

(معادلۀ 3)‌:

 در این معادله میانگین نمونه­ها،انحراف معیار،تعداد مقادیر سری­زمانی ومقدار نهایی شمارنده جمع است. کاهش ارزش مجموع جزئی تعدیل‌یافته()نشان‌دهندۀ روند نزولی و افزایش آن نشان‌دهندۀ روند افزایشی است (فیوریلو و گادانگو؛2278،2012). ارزیابی سری زمانی RAPSدر ایستگاه باران­سنجی پیران و چشمه­های مورد مطالعه نشان‌دهندۀ (شکل4) وجود‌ روند افزایشی کلی از سال 1362 تا 1376 و‌ روند کاهشی از سال 1378 تا 1389 است. این روند در نتیجۀ رخداد دوره­های طولانی‌مدت کاهش بارش در منطقه است. در مقیاس زمانی چند‌ساله (شکل4)، چندین روند افزایشی و کاهشی در هر یک از چشمه­ها قابل مشاهده است که بیشتر تحت تأثیر ویژگی­های آبخوان و اثر حافظۀ آن است (جدول4). در ایستگاه باران‌سنجی پیران و چشمه سرابگرم، روندهای افزایشی 1 و کاهشی 1 همزمانی کامل دارد، اما در سایر روندها این همزمانی یکسان نیست. روندهای افزایشی و کاهشی در چشمه­های ماراب و  ورده‌ناو از نظر زمانی همزمان است، اما با ایستگاه پیران ‌ همزمانی کامل ندارند.

بررسی کلی نمودار RAPS نشان‌دهندۀ‌ روند افزایشی در دوره زمانی1377-1362 و ‌روند کاهشی در سال­های 1389-1378 است. همزمانی این دو دوره در هر سه چشمه و ایستگاه باران‌سنجی یکسان نیست که این امر مربوط به اثر حافظه آبخوان­ها و همچنین یکسان‌نبودن طول دورۀ آماری است. ‌به‌طورکلی، روند کاهشی کلی رخ‌داده در چشمه­ها و ایستگاه باران‌سنجی، کاملاً با دو دورۀ خشک (77-1376 تا80-1379) و (85-1384 تا 89-1388) ارتباط دارد و در واقع رخداد این دو دورۀ خشک، باعث ایجاد روند کاهشی در چشمه­ها شده است (شکل4).

شکل 4- نمودار روند‌یابی بارش و دبی چشمه‌ها در منطقۀ مورد مطالع

جدول 4- نوع روند و زمان رخداد آن در دبی چشمه­ها و بارش در منطقۀ مورد مطالعه

ارزیابی تأثیر بارش بر رژیم آبدهی چشمه‌ها

برای مقایسۀ بارش و رژیم آبدهی چشمه­ها، متوسط میانگین استاندارد‌شده دبی سالانۀ چشمه  و میانگین استاندارد‌شده بارش سالانه، برای هر سال با استفاده از معادلات (4 و 5) محاسبه شد:

معادلۀ 4 :                         ،

معادلۀ 5 :                          ،

در این معادلات  و  به‌ترتیب دبی و بارش استاندارد‌شده و   مقادیر در دسترس دبی و بارش برای هر سال است. به‌صورت یک فرض، اگر ارتباط کامل بین بارش سالانه و متوسط دبی سالانۀ چشمه وجود داشته باشد، اختلاف بین () باید صفر باشد (فیوریلو وگادانگو؛2278،2012) که در عمل به‌علت ذخیره‌سازی بارش در آبخوان کارستی و تأثیرپذیری دبی از بارش­های قدیمی­تر این اتفاق رخ نمی­دهد. برای ارزیابی میزان تأثیرپذیری دبی سالانه از بارش سالانه از معادلۀ 6 استفاده شده است:

معادلۀ 6 :                        

در چشمه سرابگرم، حداکثر ارزش () که نشان‌دهندۀ تأثیرپذیری دبی از بارش سالانه است، در سال 1362 و حداقل آن در سال 1389 رخ داده است. از سال 1362 تا 1377 ‌روندی نزولی در آبدهی چشمه مشاهده شده است، سپس، از سال 1377 تا 1380روند افزایشی‌ و از سال 1381 تا 1389 نیز روند کاهشی حاکم است. بررسی شکل (5) نشان می­دهد،‌ اثر حافظه آبخوان کارستی در تأثیر‌پذیری دبی از بارش نقش اساسی دارد و بعد از رخداد خشکسالی یا ترسالی اثر آن بر دبی دارای تأخیر زمانی است و در دورۀ خشک (1378 تا 1381) به علت حافظه آبخوان و تأثیر ترسالی 1377 میزان () افزایش یافته است. در دورۀ خشک (1385تا 1389)، به علت کم‌شدن تأثیر حافظه آبخوان، میزان () کاهش یافته است و در سال 1389 منفی می‌شود؛ بنابراین تأثیرپذیری دبی از بارش () در طی دو دورۀ خشک به‌علت کاهش تغذیه آبخوان کمتر شده است.

شکل 5-  نمودار مقادیر () در چشمه سرابگرم

در چشمه­های ماراب و ورده­ناو حداکثر و حداقل ارزش () به‌ترتیب در سال­های 1377 و 1389رخ داده است (شکل6). حداکثر ارزش ­() چشمه­ها منطبق بر ترسالی 1377‌ و نشان‌دهندۀ تأثیر افزایش بارش در میزان تغذیه آبخوان‌هاست. در چشمه ماراب، از سال 1373 تا 1377 ‌روند افزایشی رخ داده‌ است و همزمان با وقوع دورۀ خشک اول، میزان () کاهش یافته است. در دورۀ دوم خشک، مقدار ()کاهش شدید یافته‌ و در سال‌های 1388 و 1389 نیز مقادیر آن منفی شده است که‌ نشان‌دهندۀ تأثیر کاهش بارش بر تغذیۀ آبخوان­ها و در نتیجه کاهش دبی است. تشریح به‌کار رفته با کمی اختلاف برای چشمه ورده‌ناو قابل تعمیم است. در واقع تأثیرپذیری دبی از بارش در چشمه­های ماراب و ورده­ناو در نوسانات بارشی کوتاه‌مدت بیشتر از سرابگرم است. در نوسانات بارشی درازمدت، به‌علت تأثیرگذاری حافظه آبخوان، چشمه سرابگرم با تأخیر زمانی زیادی به رخداد نوسانات بارشی در سال­های قبل واکنش نشان داده است، در‌حالی‌که دو چشمۀ دیگر‌ تأخیر زمانی کمتری دارند. 

شکل 6-  نمودار مقادیر () در چشمه­های ماراب و ورده­ناو

ارزیابی ارتباط خشکسالی هواشناسی و خشکسالی هیدرولوژیکی چشمه­ها

فیوریلو وگادانگو (2012) معتقدند‌ دلیل اصلی خشکسالی هیدرولوژیکی در آب­های زیرزمینی، کاهش بارندگی تجمعی در طی یک دورۀ زمانی بلندمدت است. در سیستم­های کارستی، به‌علت حافظه آبخوان، کمبود بارش در مقیاس ماهانه نمود بارزی در آبدهی آبخوان­های کارستی ندارد. طبق پژوهش‌های پیترز و همکاران[18] (2003)، هیسدال و همکاران[19](2004)، نالبانتیس و تساکریس[20](2009) و فیوریلو وگادانگو (2010)، خشکسالی هواشناسی طولانی‌مدت باعث کاهش سطح پیزومتری و در نهایت کاهش دبی چشمه­ها‌ و منجر به رخداد خشکسالی هیدرولوژیکی می­شود. در این پژوهش برای بررسی ارتباط بین خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی از مقایسۀ نمایه SPI‌های 12، 24 و 48‌ماهه و سری زمانی دبی میانگین استاندارد‌شده ماهانه استفاده شده است. در واقع تغییرات مشابه در دبی میانگین استاندارد‌شده ماهانه و نمایه SPIماهانه، امکان مقایسه مستقیم بین بارش و دبی ماهانه را امکان‌پذیر می‌سازد (فیوریلو و گادانگو، 2012: 2280). برای تعیین شدت خشکسالی­ها از تقسیم­بندی مک­کی و همکاران (2003) استفاده شده است (جدول3). بررسی شکل (7) نشان می‌دهد‌ اختلاف زمانی بین رخداد خشکسالی هواشناسی با خشکسالی هیدرولوژیکی وجود دارد و همچنین شدت خشکسالی هواشناسی با خشکسالی هیدرولوژیکی یکسان نیست. بازتاب خشکسالی­های هواشناسی در خشکسالی­های هیدرولوژیکی در سیستم­های کارستی حوضه رودخانه الوند، عمدتاً به‌صورت خشکسالی‌های ملایم طولانی‌مدت است و در این میان واکنش چشمه­های ماراب و ورده­ناو با واکنش چشمه سرابگرم تفاوت دارد. در چشمه­های ماراب و ورده­ناو، بعد از خشکسالی­های شدید و خیلی شدید 1378،1379 و خشکسالی­های متوسط 1380 و 1381 یک خشکسالی هیدرولوژیکی متوسط در سال1381رخ داده است، در حالی‌که بازتاب این خشکسالی­ها در چشمه سرابگرم به‌صورت خشکسالی هیدرولوژیکی ملایم است. طی رخداد خشکسالی­های متوسط، خیلی شدید، شدید و متوسط 1385 تا 1389، چشمه­های ماراب و ورده‌ناو دو خشکسالی خیلی شدید و شدید و دو خشکسالی متوسط را تجربه کرده­اند در حالی که در چشمه سرابگرم یک خشکسالی شدید و یک خشکسالی متوسط هیدرولوژیکی رخ داده است. در این دورۀ خشک، خشکسالی متوسط هیدرولوژیکی در هر سه چشمه غلبه دارد و در بازه زمانی 1377 تا 1389 به‌علت رخداد خشکسالی­های متعدد هواشناسی، خشکسالی‌های هیدرولوژیکی با شدت ملایم در چشمه­های کارستی غلبه داشته­اند. ‌اختلاف در واکنش به خشکسالی هواشناسی در چشمه­ها، به اثر حافظه آبخوان کارستی بستگی دارد.

شکل 7- نمودار مقایسۀ دبی استاندارد‌شده چشمه‌ها و شاخص SPI