دانشگاه ایلام مدیریت جامع حوزه های آبخیز 2783-4581 6 1 2026 05 22 Design and implementation of a spatial data infrastructure for planning and sustainable natural resource management (Case study: Ilam Province) طراحی و پیاده‌سازی زیرساخت داده‌های مکانی در راستای مدیریت پایدار منابع طبیعی (مطالعه موردی: استان ایلام) 1 23 728282 10.22034/iwm.2025.2060312.1228 FA جلال عزیز گروه علوم جنگل، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران علی مهدوی گروه علوم جنگل، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران 0000-0002-5867-3457 شعبان شتایی جویباری گروه جنگلداری، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران Journal Article 2025 05 18 Extended Abstract Introduction: Due to existing limitations in sharing spatial data, numerous studies conducted within various organizations suffer from high costs and are not suitable for dissemination or reuse. Furthermore, incompatibility among data generated by different organizations, or even between departments within a single organization, poses a significant challenge to cross-sector decision-making. This inconsistency stems from differences in data standards, foundational principles, and production processes. Additionally, due to security concerns, organizations tend to produce redundant data repeatedly, leading to resource wastage and reduced efficiency. This study aims to design and implement an integrated spatial data infrastructure (SDI) for sustainable natural resource management in Ilam Province. A conceptual model was developed, and a systematic approach was adopted to propose a framework for integrating spatial data across the Department of Natural Resources. Materials and Methods: To achieve the research objectives, the department's organizational structure was analyzed in terms of its chart and the information layers required. This was followed by a needs assessment and the design of conceptual, logical, and physical models. The selected open-source software environment was used to deploy the SDI on a server. For data processing, open-source PostgreSQL and PostGIS databases were employed, while ENVI and ArcGIS were used for satellite imagery analysis. To disseminate the generated maps according to OGC standards, GeoServer was utilized. Results and Discussion: Findings indicate that establishing such an infrastructure can enhance interdepartmental coordination, accelerate organizational workflows, reduce operational costs, and support sustainable natural resource management through centralized information. The fully operational implementation within the Department of Natural Resources and Watershed Management represents a significant advancement in spatial data management. Unlike many theoretical studies in this field, the system developed in this research actively provides services to real users, distinguishing it from purely conceptual work. Its primary advantage lies in the integrated data approach and the practical delivery of services. Implementation of this infrastructure has reduced decision-making time. For example, in monitoring and controlling violations, the system decreased the time required to detect land encroachment by up to 60%, thanks to the simultaneous display of ownership and land-use layers and the capability for online measurement of violations. In disaster management, the system identified a 70-hectare wildfire in Ilam County and automatically calculated the affected areas, reducing response times by up to 50%. A unique aspect of this research is its adaptation of advanced technologies to local and country-specific conditions. The system is not only theoretically sound but also addresses operational challenges such as infrastructural limitations, organizational resistance, and user-specific needs. The development of a mobile service with offline data upload capabilities and field mapping tools has addressed the needs of experts in remote areas, reducing reliance on specialized hardware by 75%. Despite these successes, the study encountered several limitations. The practical and indigenous nature of the project makes direct comparison with theoretical studies or systems implemented in other countries difficult. Challenges such as inter-organizational discrepancies, resistance to change, and hardware constraints were valuable learning experiences, often overlooked in experimental and theoretical research. Conclusion: This research confirms that, despite various limitations, establishing a unified spatial data system is not only feasible within the country but can also significantly improve natural resources management processes. The practical experiences gained through this project can serve as a valuable guide for other organizations seeking to implement similar systems. چکیده مبسوط مقدمه: محدودیت‌های موجود در به اشتراک‌گذاری داده‌های مکانی موجب شده تا بسیاری از مطالعات با هزینه‌های بالا در سازمان‌های مختلف، قابلیت انتشار و استفاده مجدد پیدا نکند. همچنین ناسازگاری میان داده‌های تولیدشده توسط سازمان‌های مختلف یا حتی بخش‌های داخلی یک سازمان، چالشی اساسی در تصمیم‌گیری‌های فرابخشی محسوب می‌شود. این ناسازگاری ناشی از تفاوت در مبناها، استانداردها و فرآیندهای تولید داده‌هاست. از سوی دیگر، به‌دلیل ملاحظات امنیتی، سازمان‌ها تمایل به تولید مکرر داده‌های تکراری دارند که این امر منجر به هدررفت منابع و کاهش کارایی می‌شود. این پژوهش با هدف طراحی و پیاده‌سازی یک زیرساخت داده مکانی یکپارچه برای مدیریت پایدار منابع طبیعی در استان ایلام انجام شده است. در این راستا، با ارائه یک مدل مفهومی و اتخاذ رویکرد سیستمی، چارچوبی برای یکپارچه‌سازی داده‌های مکانی در ادارات کل منابع طبیعی و آبخیزداری پیشنهاد شده است. مواد و روش‌ها: به منظور دستیابی به اهداف پژوهش ابتدا ساختار ادارات کل منابع طبیعی از نظر چارت سازمانی و نوع لایه‌های اطلاعاتی موردنیاز بررسی گردید. در مرحله بعد پس از نیازسنجی، اقدام به طراحی مدل مفهومی، منطقی و فیزیکی و در نهایت زیرساخت داده مکانی طراحی شده بر بستر نرم‌افزارهای متن‌باز روی سرور پیاده‌سازی شد. در این پژوهش به منظور طراحی مدل از پایگاه داده متن‌باز نرمافزارهایPostgresql و PostGIS و جهت پردازش داده‌های ماهواره‌ای از سمت سرور از نرم‌افزارهای ENVI و ArcGIS استفاده شد. در نهایت به منظور انتشار نقشه‌های تهیه شده به کاربران بر اساس استانداردهای OGC از نرم‌افزار Geoserver بهره گرفته شد. نتایج و بحث: یافته‌های این تحقیق نشان داد که ایجاد یک زیرساخت داده مکانی می‌تواند هماهنگی بین‌بخشی را افزایش دهد، جریان کاری سازمان را تسریع کند، هزینه‌های عملیاتی را کاهش دهد و با تمرکز اطلاعات، به اهداف مدیریت پایدار منابع طبیعی کمک نماید. نتایج این پژوهش که به صورت کاملاً عملیاتی و اجرایی در بستر ادارات کل منابع طبیعی و آبخیزداری پیاده‌سازی شده است، نشان‌دهنده تحولی چشمگیر در مدیریت داده‌های مکانی منابع طبیعی است. برخلاف بسیاری از مطالعات نظری در این حوزه، سیستم طراحی شده در این تحقیق می‌تواند به صورت فعال به کاربران واقعی سرویس‌دهی کند و این ویژگی اجرایی، آن را از سایر پژوهش‌های صرفاً نظریی متمایز می‌سازد. مزیت اصلی این سیستم در رویکرد یکپارچه‌سازی داده‌ها و ارائه سرویس‌های کاربردی به صورت عملیاتی است. نتایج نشان داد که پیاده‌سازی این زیرساخت موجب کاهش زمان تصمیم‌گیری‌های مدیریتی میشود. در بخش پایش و کنترل تخلفات، سیستم توانسته زمان تشخیص تصرفات اراضی ملی را تا ۶۰ درصد کاهش دهد که این امر به لطف نمایش هم‌زمان لایه‌های مالکیت و کاربری و امکان اندازه‌گیری آنلاین مساحت تخلفات محقق شده است. همچنین در مدیریت بحران، سیستم با شناسایی به موقع آتش‌سوزی ۷۰ هکتاری در شهرستان ایلام و محاسبه خودکار سطح آسیب‌دیده، زمان واکنش به حوادث را تا 50 درصد کاهش داده است. ویژگی منحصربه‌فرد این پژوهش، تطبیق فناوری‌های پیشرفته با شرایط بومی و واقعی کشور است. سیستم طراحی شده نه‌‌تنها از نظر نظری کارآمد است، بلکه توانسته با چالش‌های عملیاتی مانند محدودیت‌های زیرساختی، موانع سازمانی و نیازهای واقعی کاربران کنار بیاید. توسعه سرویس موبایل با قابلیت‌های بارگذاری آفلاین داده‌ها و ابزارهای نقشه‌برداری میدانی، پاسخگوی نیاز کارشناسان در مناطق دورافتاده بوده و نیاز به سخت‌افزارهای تخصصی را تا ۷۵ درصد کاهش می‌دهد. با وجود موفقیت‌های به دست آمده، این پژوهش محدودیت‌هایی نیز داشته است. ماهیت اجرایی و بومی پروژه باعث شده که مقایسه مستقیم آن با مطالعات نظری یا سیستم‌های پیاده‌سازی شده در دیگر کشورها به سادگی میسر نباشد. چالش‌هایی مانند ناهماهنگی بین‌سازمانی، مقاومت در برابر تغییر و محدودیت‌های سخت‌افزاری، تجربیات ارزشمندی بودند که در مطالعات آزمایشگاهی و نظری معمولاً مورد توجه قرار نمی‌گیرند. نتیجه‌گیری: این پژوهش ثابت کرد که با وجود تمام محدودیت‌ها، ایجاد یک سیستم یکپارچه داده‌های مکانی در کشور نه‌تنها ممکن است، بلکه می‌تواند به بهبود قابل‌توجهی در فرآیندهای مدیریت منابع طبیعی منجر شود. تجربیات عملی به دست آمده از این پروژه می‌تواند به‌عنوان یک راهنمای ارزشمند برای سایر سازمان‌ها و نهادهایی باشد که قصد پیاده‌سازی چنین سیستم‌هایی را دارند.

https://iwm.ilam.ac.ir/article_728282_5fba4581d1fab0bd6dc31553a3c5b1c3.pdf

دانشگاه ایلام مدیریت جامع حوزه های آبخیز 2783-4581 6 1 2026 05 22 Study of vegetation cover changes in north khorasan province using remote sensing-based vegetation indices (Case study: Jiransu Rangelands) بررسی تغییرات پوشش گیاهی در استان خراسان شمالی با استفاده از شاخصهای پوشش گیاهی مبتنی بر سنجش از دور (مطالعه موردی: مراتع جیرانسو) 24 42 719879 10.22034/iwm.2025.2048142.1195 FA رضا امیدی پور گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران 0000-0003-0961-5258 محبت نداف گروه زیست‌شناسی سلولی و مولکولی دانشکده علوم پایه، دانشگاه کوثر بجنورد، بجنورد، ایران 0000-0002-7480-9895 Journal Article 2024 12 14 Extended Abstract Introduction: Rangelands, as renewable natural resources, play a vital role in environmental preservation and in meeting the needs of both livestock and vegetation. These resources not only provide forage for livestock but also protect soil and water. However, unplanned land-use changes and degradation of vegetation cover in Iran, especially over the past four decades, have led to a decline in the quality of these resources. Factors such as population growth, urbanization, and overgrazing by livestock have contributed to rangeland degradation. In this context, remote sensing (RS) and geographic information systems (GIS) are efficient tools for monitoring these changes. These technologies enable precise monitoring of environmental changes and the identification of factors such as soil salinity and erosion without the need for costly traditional methods. The use of satellite data provides valuable insights for assessing vegetation cover changes, drought impacts, and other environmental threats. Therefore, these tools play a significant role in natural resource management and rangeland conservation. Materials and Methods: This study focuses on the Jiransu winter rangeland in the Maneh and Samalqan district, covering an area of 2,168 hectares. Located in northwestern Iran, the region has a cold and dry climate with an annual rainfall of 223 mm. To analyze vegetation cover changes, Landsat time-series images (TM and OLI) and Google Earth images were used. Satellite images with a spatial resolution of 30 meters were collected from different years (1997, 2002, 2008, 2013, 2018, and 2023) from the US Geological Survey (USGS) archive. After data preprocessing to ensure quality and correct geometric and radiometric errors, the images were processed using various techniques such as histogram adjustment and color composite for information enhancement. NDVI and MSAVI vegetation indices were employed for vegetation analysis. Subsequently, vegetation cover changes were analyzed using image differencing and threshold classification methods. Results and Discussion: The results revealed that during the analyzed time periods, the lowest vegetation index values were observed in 2008, coinciding with a severe drought in Iran. This reduction in vegetation cover highlights its strong dependence on rainfall and climatic conditions. Land-use changes showed similar trends, particularly during the 1997–2008 period, where approximately 226 hectares of poor rangeland were lost, representing 10% of the total rangeland area. In the subsequent period (2008–2013), approximately 323 hectares of poor rangeland decreased, with declining classes covering more than 14% of the area. These findings indicate that RS methods, particularly those using vegetation indices, are efficient and accurate tools for monitoring vegetation changes and assessing rangeland conditions. Overall, the study emphasizes that satellite images and vegetation indices like NDVI and MSAVI offer significant accuracy in detecting ecological changes and trends, especially in dry and semi-arid regions, compared to traditional methods. Conclusion: This study emphasizes the importance of NDVI and MSAVI indices in monitoring vegetation cover changes and demonstrates that these indices can effectively track degradation trends and environmental changes. These indices, particularly in dry and semi-arid regions impacted by climate change and drought, play a key role in modeling vegetation decline and rangeland productivity. Furthermore, the results suggest that using these indices, due to their ability to correct for bare soil effects and their effectiveness in assessing vegetation changes, provides valuable tools for rangeland monitoring and management. These tools can aid in identifying degraded areas and, by providing timely and accurate data, help predict and manage rangeland degradation. Therefore, integrating these indices into comprehensive natural resource management programs and utilizing them in detailed environmental assessments can play a crucial role in enhancing conservation efforts for natural resources. Additionally, their application can have a profound impact on the restoration and improvement of ecosystem health, leading to long-term environmental sustainability. چکیده مبسوط مقدمه: مراتع به عنوان منابع طبیعی تجدیدشونده، نقش مهمی در حفظ محیط‌زیست و تأمین نیازهای دامی و گیاهی دارند. این منابع علاوه بر تأمین علوفه برای دام‌ها، از خاک و آب محافظت می‌کنند. با این حال، تغییرات بی‌برنامه کاربری اراضی و تخریب پوشش گیاهی در ایران، به ویژه در چهار دهه اخیر، باعث کاهش کیفیت این منابع شده است. عواملی مانند افزایش جمعیت، گسترش شهرنشینی و چرای بی‌رویه دام‌ها به تخریب مراتع منجر شده است. در این میان، سنجش از دور (RS) و سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS) ابزارهای کارآمدی برای پایش این تغییرات هستند. این فناوری‌ها به طور دقیق و بدون نیاز به روش‌های سنتی پرهزینه، امکان نظارت بر تغییرات محیطی و شناسایی عواملی مانند شوری خاک و فرسایش را فراهم می‌کنند. استفاده از داده‌های ماهواره‌ای می‌تواند به ارزیابی تغییرات پوشش گیاهی، اثرات خشکسالی‌ها و دیگر تهدیدات زیست‌محیطی کمک کند. به همین دلیل، این ابزارها در مدیریت منابع طبیعی و حفاظت از مراتع اهمیت بسیاری دارند. مواد و روش‌ها: در این پژوهش، مرتع قشلاقی جیرانسو در شهرستان مانه و سملقان به مساحت 2168 هکتار مورد مطالعه قرار گرفته است. این منطقه با اقلیم خشک و سرد و بارندگی سالانه 223 میلی‌متر در شمال‌غرب ایران واقع است. برای بررسی تغییرات پوشش گیاهی، از تصاویر ماهواره‌ای سری زمانی لندست (TM و OLI) و تصاویر گوگل‌ارث استفاده شد. تصاویر ماهواره‌ای با دقت مکانی 30 متر و به تاریخ‌های مختلف (1997، 2002، 2008، 2013، 2018، و 2023) از آرشیو سازمان زمین‌شناسی آمریکا (USGS) جمع‌آوری گردید. پس از پیش‌پردازش داده‌ها برای کنترل کیفیت و رفع خطاهای هندسی و رادیومتری، تصاویر با استفاده از روش‌های مختلف پردازش مانند تعدیل هیستوگرام و ترکیب رنگی برای بارزسازی اطلاعات مورد بررسی قرار گرفتند. برای تحلیل پوشش گیاهی، از شاخص‌های NDVIو MSAVI استفاده شد. سپس روند تغییرات پوشش گیاهی با دو روش تفاضل تصویر و طبقه‌بندی آستانه‌ای بررسی گردید. نتایج و بحث: نتایج این تحقیق نشان داد که در دوره‌های مختلف زمانی، کمترین مقدار شاخص‌های پوشش گیاهی در سال 2008 مشاهده شد، که همزمان با خشکسالی شدید در ایران بوده است. این کاهش در پوشش گیاهی نشان‌دهنده وابستگی شدید آن به بارندگی و شرایط اقلیمی است. بررسی تغییرات کاربری اراضی نیز نتایج مشابهی را نشان داد؛ به‌طور خاص، در دوره 2008-1997، حدود 226 هکتار از اراضی مرتعی فقیر از بین رفت، که معادل 10 درصد از مساحت کل مرتع بود. همچنین، در دوره بعدی (2013-2008)، حدود 323 هکتار از اراضی مرتعی فقیر کاهش یافت و کلاس‌های کاهشی بیش از 14 درصد از سطح منطقه را پوشش داد. این نتایج تأکید می‌کند که روش‌های سنجش از دور، به‌ویژه با استفاده از شاخص‌های پوشش گیاهی، ابزارهایی کارآمد و دقیق برای بررسی تغییرات پوشش گیاهی و پایش وضعیت مراتع هستند. به طور کلی این تحقیق نشان داد که برای پایش دقیق وضعیت مراتع، استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و شاخص‌های گیاهی مانند NDVI و MSAVI، علاوه بر ارائه اطلاعات مشابه به روش‌های سنتی، دقت بالاتری در شناسایی تغییرات و روندهای اکولوژیکی به‌ویژه در مناطق با اقلیم خشک و نیمه‌خشک دارد. نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش بر اهمیت شاخص‌های NDVI و MSAVI در بررسی تغییرات پوشش گیاهی تأکید دارد و نشان می‌دهد که این شاخص‌ها توانایی پایش روند تخریب و تغییرات زیست‌محیطی را دارند. این شاخص‌ها به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک که بیشتر تحت تأثیر تغییرات اقلیمی و خشکسالی‌ها قرار دارند، نقش مهمی در شبیه‌سازی کاهش پوشش گیاهی و تولیدات مرتعی ایفا می‌کنند. همچنین، نتایج نشان می‌دهند که استفاده از این شاخص‌ها به دلیل اصلاح اثرات خاک لخت و قابلیت بالا در ارزیابی تغییرات پوشش گیاهی، ابزاری مؤثر برای پایش و مدیریت مراتع هستند. این ابزارها می‌توانند به شناسایی مناطق آسیب‌دیده کمک کرده و با فراهم کردن داده‌های دقیق و به‌موقع، روند تخریب مراتع را پیش‌بینی و مدیریت کنند. از این رو، به‌کارگیری این شاخص‌ها در برنامه‌های مدیریت منابع طبیعی و ارزیابی‌های زیست‌محیطی می‌تواند در حفاظت از منابع طبیعی و بهبود وضعیت اکوسیستم‌ها تأثیر قابل توجهی داشته باشد.

https://iwm.ilam.ac.ir/article_719879_80dc02bbec0a0e7c2e448353ab3267e9.pdf

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

دانشگاه ایلام مدیریت جامع حوزه های آبخیز 2783-4581 6 1 2026 05 22 Investigation of Land Use Changes in the Salehiyeh Wetland Basin Using Landsat Satellite Data بررسی تغییرات کاربری اراضی حوضه تالاب صالحیه با استفاده از داده‌های ماهواره لندست 61 84 726325 10.22034/iwm.2025.2058563.1222 FA مهدیه شاکر گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، ایران هادی اسکندری دامنه مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران حسن خسروی گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، ایران Journal Article 2025 04 29 Extended Abstract Introduction: Wetlands are among the most ecologically significant yet vulnerable ecosystems, playing a pivotal role in biodiversity conservation, water regulation, and climate stabilization. However, these ecosystems are increasingly threatened by both anthropogenic pressures and climate change, leading to widespread degradation. According to global assessments, more than 50% of wetlands have been lost since the early 20th century. This alarming trend underscores the urgent need for effective monitoring and management strategies, particularly in semi-arid regions where wetlands are critical for maintaining environmental balance. The Salehiyeh Wetland, located in Alborz Province, Iran, has experienced substantial environmental changes over recent decades, largely attributed to human interventions such as the construction of drainage systems. This study aims to investigate land use/land cover (LULC) changes in the Salehiyeh Wetland between 1988 and 2021 (1367–1400 in the Iranian calendar) by employing satellite remote sensing data, Normalized Difference Water Index (NDWI) and the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) indices, and the Random Forest (RF) machine learning algorithm. Materials and Methods: This research utilized Landsat 5 TM and Landsat 8 OLI/TIRS imagery to analyze temporal variations in land cover within the wetland and its surrounding areas. The satellite data underwent standard preprocessing, including geometric and radiometric corrections, to ensure optimal data quality. To quantify water bodies and vegetation cover, the NDWI and NDVI were computed. These indices were employed to distinguish between water surfaces and vegetation, providing critical insights into the wetland’s hydrological and ecological dynamics. For land cover classification, the RF algorithm was applied, a robust and widely-used machine learning technique known for its high classification accuracy and ability to handle large, multidimensional datasets. The classification results were evaluated using traditional accuracy assessment metrics, including Overall Accuracy (OA) and Kappa Coefficient (Kappa), which are standard indicators for the reliability of remote sensing-based classifications. Results and Discussion: The analysis of NDWI revealed that the highest water extent in the study area occurred in 1988, with a peak NDWI value of 0.64, indicating a substantial water coverage. However, over the 42-year period, a marked decline in aquatic areas was observed. Specifically, the extent of water bodies decreased from 2.64% of the total land area in 1988 to 0.05% in 2021, signifying a dramatic reduction in wetland habitats. In terms of land cover dynamics, rangelands predominated the landscape in 1988, 1998, and 2008, occupying over 49% of the study area. However, this trend reversed significantly by 2021, as large portions of rangeland were converted into agricultural lands. By 2021, agricultural areas expanded to cover 2,817.84 km², accounting for over 45% of the total area, marking a clear transition towards more intensive land use. Urbanization and the expansion of built-up areas also showed a significant upward trend. From 1988 to 2021, urban and residential areas increased from 46.25 km² to 770.21 km², reflecting growing human encroachment on natural ecosystems. This expansion further exacerbates the pressures on the wetland, as urban sprawl often leads to the drainage of surrounding water bodies. The performance of the RF classifier was exemplary, with overall classification accuracy exceeding 93%, and the Kappa coefficient exceeding 0.90, confirming the high reliability of the model for accurately detecting long-term LULC changes in the region. Conclusion: This study provides compelling evidence of the profound environmental transformations occurring in the Salehiyeh Wetland over the past four decades. The construction of drainage systems, agricultural intensification, and urban sprawl have all contributed to the drastic reduction of natural water bodies and rangelands. The integration of satellite remote sensing data with advanced machine learning techniques, such as the RF algorithm, offers a highly effective framework for monitoring LULC changes over time. The high accuracy of the results highlights the potential of these methodologies for large-scale environmental monitoring and decision-making. Given the ecological importance of wetlands, it is imperative that policymakers adopt comprehensive conservation and restoration strategies to mitigate further degradation. A balanced approach that integrates urban development, agricultural needs, and ecological preservation is crucial for ensuring the long-term sustainability of wetland ecosystems. Continuous remote sensing monitoring should be prioritized to support evidence-based decision-making and adaptive management in the face of ongoing environmental challenges. چکیده مبسوط مقدمه: تالاب‌ها از نظر بوم‌شناختی جزو بااهمیت‌ترین و درعین‌حال آسیب‌پذیرترین اکوسیستم‌ها به شمار می‌روند. این اکوسیستم‌ها نقش اساسی در حفاظت از تنوع زیستی، تنظیم منابع آبی و تثبیت اقلیم ایفا می‌کنند. با این حال، این منابع طبیعی به‌طور فزاینده‌ای در معرض تهدید ناشی از فشارهای انسانی و تغییرات اقلیمی قرار دارند و همین امر منجر به تخریب گسترده آن‌ها شده است. بر اساس ارزیابی‌های جهانی، بیش از ۵۰ درصد تالاب‌های جهان از اوایل قرن بیستم تاکنون از بین رفته‌اند. این روند نگران‌کننده، ضرورت توسعه راهبردهای مؤثر برای پایش و مدیریت تالاب‌ها را – به‌ویژه در مناطق نیمه‌خشک که تالاب‌ها نقشی حیاتی در حفظ تعادل زیست‌محیطی دارند – دوچندان می‌کند. تالاب صالحیه واقع در استان البرز ایران طی دهه‌های اخیر دچار تغییرات زیست‌محیطی گسترده‌ای شده است که بخش عمده‌ای از آن به مداخلات انسانی از جمله احداث زهکش‌ها نسبت داده می‌شود. هدف این مطالعه بررسی تغییرات کاربری و پوشش اراضی (LULC) در تالاب صالحیه طی بازه زمانی ۱۳۶۷ تا ۱۴۰۰ شمسی (معادل ۱۹۸۸ تا ۲۰۲۱ میلادی) با استفاده از داده‌های سنجش‌ازدور ماهواره‌ای، شاخص‌های NDWI و NDVI و الگوریتم یادگیری ماشین جنگل تصادفی (Random Forest) است. مواد و روش‌ها: در این پژوهش از تصاویر ماهواره‌ای لندست ۵ (TM) و لندست ۸ (OLI/TIRS) برای تحلیل تغییرات زمانی در پوشش اراضی تالاب و نواحی پیرامونی آن استفاده شد. داده‌های ماهواره‌ای پس از دریافت، تحت پردازش‌های اولیه شامل تصحیح هندسی و رادیومتریک قرار گرفتند تا کیفیت اطلاعات بهینه شود. به‌منظور استخراج اطلاعات درباره پهنه‌های آبی و پوشش گیاهی، شاخص نرمال‌شده تفاوت آب (NDWI) و شاخص نرمال‌شده تفاوت پوشش گیاهی (NDVI) محاسبه شد. این شاخص‌ها در تفکیک مؤثر بین آب، پوشش گیاهی و سایر کاربری‌ها بسیار مفید بودند و درک بهتری از پویایی‌های هیدرولوژیکی و بوم‌شناختی منطقه فراهم کردند. طبقه‌بندی کاربری اراضی با استفاده از الگوریتم جنگل تصادفی انجام شد؛ این الگوریتم یادگیری ماشین با دقت طبقه‌بندی بالا و توانایی پردازش داده‌های بزرگ و چندبعدی، یکی از روش‌های پرکاربرد در سنجش‌ازدور محسوب می‌شود. برای ارزیابی عملکرد طبقه‌بندی، از شاخص‌های رایج دقت کلی (Overall Accuracy) و ضریب کاپا (Kappa Coefficient) استفاده شد که معیارهای استاندارد سنجش دقت طبقه‌بندی در مطالعات سنجش‌ازدور هستند. نتایج و بحث: نتایج حاصل از تحلیل شاخص NDWI نشان داد که در سال 1367 بیشترین میزان این شاخص (حداکثر 64/0) و وسیع‌ترین سطح پوشش آبی در منطقه وجود داشته است. با گذر زمان و به‌ویژه پس از احداث زهکش، مساحت پهنه‌های آبی ازجمله تالاب صالحیه با روندی کاهشی مواجه شد. بر این اساس، سهم اراضی آبی از کل منطقه از 64/2 درصد در سال 1367 به 05/0 درصد در سال 1400 کاهش یافته است. در خصوص کاربری اراضی، بررسی‌ها نشان داد که در سال‌های 1367، 1377 و 1387، بیشترین مساحت به اراضی مرتعی اختصاص داشته که بیش از 49 درصد از کل منطقه را در بر می‌گرفت. اما در سال‌های 1397 و 1400 این روند معکوس شده و اراضی کشاورزی جایگزین مراتع شده‌اند؛ به‌گونه‌ای که در سال 1400، مساحت اراضی کشاورزی به حدود 84/2817 کیلومترمربع معادل بیش از 45 درصد از کل منطقه رسیده است. رشد نواحی مسکونی نیز یکی دیگر از روندهای بارز مشاهده شده بود. این اراضی از 25/46 کیلومترمربع در سال 1367 به 21/770 کیلومترمربع در سال 1400 افزایش یافتند. این موضوع حاکی از فشار فزاینده انسانی و توسعه‌طلبی شهری بر منابع طبیعی منطقه است. همچنین دقت کلی نقشه‌های طبقه‌بندی‌شده بالای 93 درصد و ضریب کاپا بیش از 90/0 بود که نشان‌دهنده دقت و کارایی بالای الگوریتم جنگل تصادفی در تحلیل تغییرات کاربری اراضی است. نتیجه‌گیری: این مطالعه شواهد روشنی از تغییرات گسترده زیست‌محیطی در تالاب صالحیه طی چهار دهه گذشته ارائه می‌دهد. احداث زهکش‌ها، تشدید فعالیت‌های کشاورزی و گسترش شهری از عوامل اصلی کاهش چشمگیر منابع آبی طبیعی و مراتع به شمار می‌روند. ادغام داده‌های سنجش‌ازدور ماهواره‌ای با تکنیک‌های پیشرفته یادگیری ماشین نظیر الگوریتم جنگل تصادفی، چارچوبی کارآمد برای پایش تغییرات کاربری و پوشش اراضی در طول زمان فراهم می‌کند. با توجه به اهمیت تالاب‌ها، لازم است سیاست‌گذاران راهبردهای جامع حفاظتی و احیایی را به‌منظور جلوگیری از تخریب بیشتر اتخاذ کنند. دستیابی به توسعه پایدار در گرو رویکردی متوازن میان توسعه شهری، نیازهای کشاورزی و حفظ منابع طبیعی است. همچنین، پایش مستمر با استفاده از داده‌های سنجش‌ازدور باید به‌عنوان اولویت در برنامه‌های مدیریتی لحاظ شود تا امکان تصمیم‌گیری مبتنی بر شواهد و مدیریت تطبیقی در برابر چالش‌های زیست‌محیطی فراهم شود.

https://iwm.ilam.ac.ir/article_726325_23d9b41c5ac2b0660d485a860aa5f7f6.pdf

دانشگاه ایلام مدیریت جامع حوزه های آبخیز 2783-4581 6 1 2026 05 22 Development of a nonparametric K-Nearest neighbors model enhanced by the PSO metaheuristic catalyst for dust storm modeling in Western Iran توسعه مدل ناپارامتریک K نزدیکترین همسایه با کاتالیزور فراابتکاری PSO به منظور مدل‌سازی طوفان‌های گرد و غباری در غرب ایران 85 106 726574 10.22034/iwm.2025.2059627.1226 FA محمد انصاری قوجقار گروه مهندسی احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران 0000-0003-0485-5551 هانیه محمدی گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران 0009-0001-2200-7129 Journal Article 2025 05 03 Extended Abstract Introduction: Dust storms are among the most significant climatic hazards in the arid and semi-arid regions of Iran, accompanied by consequences such as reduced visibility, severe air pollution, threats to public health, decreased agricultural productivity, and damage to urban and rural infrastructure. In recent years, particularly in the western regions of the country, an increasing trend has been observed in the intensity, frequency, and spatial extent of this phenomenon. This alarming trend results from a combination of natural factors, such as recurring droughts, declining soil moisture, and strong winds, as well as human-induced drivers, including unbalanced land use changes, excessive exploitation of water resources, and unsustainable land management practices. Given the widespread impacts of this phenomenon on the environment and the livelihoods of local populations, accurately predicting the number of dusty days within specific time periods is of great importance as a critical tool for damage mitigation and informed operational and managerial decision-making. Achieving this goal requires the use of advanced data-driven methods and artificial intelligence algorithms that can be effective in identifying complex, nonlinear, and non-deterministic patterns. Materials and methods: In this study, a nonparametric predictive model based on the K-Nearest Neighbors (KNN) algorithm was developed. The Particle Swarm Optimization (PSO) metaheuristic algorithm was employed as a catalyst to optimize the model structure and enhance its prediction accuracy. The input data included the Frequency of Dust Storm Days (FDSD) index from 26 synoptic stations located in 11 provinces across western Iran, covering the long-term period from 1981 to 2020. To construct the predictive model, lagged values of the FDSD index over the four previous time steps were used as input variables to accurately capture the temporal patterns of this phenomenon. Initially, the base KNN model was implemented by adjusting the k parameter. Subsequently, the PSO algorithm was applied to optimize key model parameters, including the number of influential neighbors and the weighting of input variables. The models’ performance was evaluated using four statistical indicators: the correlation coefficient (r), root mean square error (RMSE), mean absolute error (MAE), and Nash–Sutcliffe efficiency (NS) coefficient, to assess the model’s accuracy and stability in predicting the FDSD index. Results and Discussion: The results show that the KNN-PSO model outperformed the standalone KNN model. The application of the PSO algorithm allowed for automatic and optimal determination of key KNN parameters, such as the optimal number of neighbors (k) and weighting of input variables. For instance, at Abadan station, the correlation coefficient (R) of the KNN-PSO model increased to 0.997, while the RMSE decreased to 0.113. In contrast, the KNN model values were 0.654 and 0.437, respectively, indicating a significant improvement in prediction accuracy using the hybrid model. Comparison between observed and predicted values confirmed the improved model performance with an increased frequency of dust storm days. Among the stations studied, Abadan, which recorded the highest FDSD values, showed the highest agreement between the observed and predicted data. Overall, high-dust stations, such as Abadan, Ahvaz, Masjed Soleyman, Bostan, Sarpol-e Zahab, and Bandar Mahshahr, exhibited strong correlations between actual and predicted values. In scatter plots, these predictions closely followed the 1:1 line (f(x) = x), indicating the high efficiency of the KNN-PSO model. Furthermore, results revealed that using lagged FDSD indices from previous seasons did not enhance model performance, and simpler models utilizing only one-step lag yielded more accurate predictions. Conclusions: Overall, the results demonstrate that the hybrid KNN-PSO model can significantly enhance the accuracy of predicting the frequency of dust storm days, particularly at stations with high occurrence rates, such as Abadan. By leveraging the capability of the PSO algorithm to automatically and optimally determine the sensitive parameters of the KNN model, this approach improves predictive performance compared to the base model. The findings indicate that integrating metaheuristic optimization algorithms such as PSO with simple data-driven models such as KNN not only increases prediction accuracy and efficiency in climatically challenging regions but also enhances the stability and generalizability under varying climatic and spatial conditions. Therefore, the use of such hybrid approaches can be considered an effective strategy for improved monitoring and management of climate-related hazards, including dust storms, in arid and semiarid regions. چکیده مبسوط مقدمه: طوفان‌های گرد و غبار از مهم‌ترین مخاطرات اقلیمی در مناطق خشک و نیمه‌خشک ایران به شمار می‌آیند و با پیامدهایی نظیر کاهش دید افقی، آلودگی شدید هوا، تهدید سلامت عمومی، کاهش بازدهی محصولات کشاورزی و آسیب به زیرساخت‌های شهری و روستایی همراه هستند. در سال‌های اخیر، به‌ویژه در مناطق غربی کشور، روند افزایشی در شدت، بسامد و گستره مکانی این پدیده مشاهده شده است. این روند نگران‌کننده عمدتاً تحت تأثیر مجموعه‌ای از عوامل طبیعی نظیر خشکسالی‌های مکرر، افت رطوبت خاک و وزش بادهای شدید، در کنار عوامل انسانی همچون تغییرات نامتوازن کاربری اراضی، بهره‌برداری بی‌رویه از منابع آب و مدیریت ناپایدار سرزمین شکل گرفته است. نظر به تبعات گسترده این پدیده بر محیط‌زیست و زندگی ساکنان آن مناطق، پیش‌بینی دقیق پیش‌بینی دقیق تعداد روزهای گرد و غباری در بازه‌های زمانی مشخص، به عنوان ابزاری کلیدی در کاهش خسارات و تصمیم‌گیری‌های مدیریتی و عملیاتی اهمیت فراوان دارد. دستیابی به این هدف مستلزم بهره‌گیری از روش‌های نوین داده‌محور و الگوریتم‌های هوش مصنوعی است که می‌توانند در شناسایی الگوهای پیچیده، غیرخطی و غیرقطعی مؤثر واقع شوند. مواد و روش‌ها: در این پژوهش، یک مدل ناپارامتریک پیش‌بینی بر پایه الگوریتم K نزدیک‌ترین همسایه (KNN) توسعه داده شد که با بهره‌گیری از الگوریتم فراابتکاری ازدحام ذرات (PSO) به‌عنوان کاتالیزور، ساختار مدل بهینه‌سازی و دقت پیش‌بینی آن ارتقاء یافت. داده‌های مورد استفاده شامل شاخص فراوانی روزهای همراه با طوفان‌ گرد و غبار (FDSD) از ۲۶ ایستگاه سینوپتیک واقع در ۱۱ استان در نیمه‌غربی کشور، طی یک دوره بلندمدت ۴۰ ساله (۱۹۸۱ تا ۲۰۲۰) بود. برای ساخت مدل پیش‌بینی، از مقادیر تأخیری شاخص FDSD در قالب چهار گام زمانی گذشته به‌عنوان ورودی استفاده شد تا الگوی تغییرات زمانی این پدیده به‌درستی شناسایی شود. در مرحله نخست، مدل پایه KNN با تنظیم پارامتر k اجرا شد و سپس الگوریتم PSO برای بهینه‌سازی پارامترهای کلیدی مدل، از جمله تعداد همسایگان مؤثر و وزن‌دهی به متغیرهای ورودی، به کار گرفته شد. ارزیابی عملکرد مدل‌ها با استفاده از چهار معیار آماری شامل ضریب همبستگی (R)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین قدر مطلق خطا (MAE) و ضریب کارایی نش-ساتکلیف (Nash-Sutcliffe Efficiency – NS) صورت گرفت تا میزان دقت و پایداری مدل در پیش‌بینی شاخص FDSD سنجیده شود. نتایج و بحث: نتایج نشان داد که مدل KNN-PSO عملکرد بهتری نسبت به مدل انفرادی KNN دارد. استفاده از الگوریتم PSO موجب شد تا پارامترهای حساس مدل KNN از جمله تعداد بهینه همسایگان (k) و وزن‌دهی به متغیرهای ورودی به‌صورت خودکار و بهینه تعیین شود. به‌طوری‌که در ایستگاه آبادان، ضریب همبستگی (r) مدل KNN-PSO به 997/0 افزایش و ضریب RMSE به 113/0 کاهش یافت، در حالی که این مقادیر در مدل KNN به‌ترتیب 654/0 و 437/0 بودند که نشان‌دهندۀ بهبود چشمگیر دقت پیش‌بینی با استفاده از فرامدل ترکیبی است. مقایسه مقادیر مشاهداتی و پیش‌بینی‌‌شده، بهبود عملکرد مدل‌ها را با افزایش فراوانی روزهای گرد و غباری تأیید می‌کنند. در این میان، ایستگاه آبادان که بالاترین مقدار شاخص FDSD را در میان ایستگاه‌های مطالعه‌شده دارد، بیشترین انطباق بین مقادیر مشاهداتی و پیش‌بینی‌شده را نشان داد. به‌طور کلی، ایستگاه‌های پرگرد و غبار مانند آبادان، اهواز، مسجدسلیمان، بستان، سرپل‌ذهاب و بندرماهشهر، همبستگی بالایی بین مقادیر واقعی و پیش‌بینی‌شده داشتند؛ به‌گونه‌ای که در نمودارهای پراکندگی، به خط نیمساز ربع اول (f(x)=x) بسیار نزدیک بودند و نشان‌دهندۀ کارائی بالای مدل KNN-PSO می‌باشند. همچنین نتایج نشان داد که به‌کارگیری شاخص‌های تأخیری از فصول گذشته موجب بهبود عملکرد مدل نشد و مدل‌های ساده‌تری که تنها از یک گام تأخیر استفاده کردند، دقت بالاتری را ارائه دادند. نتیجه‌گیری: به‌طور کلی، نتایج نشان داد که مدل ترکیبی KNN-PSO قادر است دقت پیش‌بینی فراوانی روزهای همراه با طوفان گرد و غبار را به‌ویژه در ایستگاه‌هایی با فراوانی بالا نظیر آبادان، به‌طور معنی‌داری افزایش دهد. این مدل با استفاده از قابلیت الگوریتم PSO در تعیین خودکار و بهینه پارامترهای حساس مدل KNN، توانست عملکرد پیش‌بینی را نسبت به مدل پایه بهبود دهد. یافته‌ها نشان می‌دهند که تلفیق الگوریتم‌های بهینه‌سازی فراکاوشی مانند PSO با مدل‌های داده‌محور ساده نظیر KNN نه‌تنها موجب افزایش دقت و کارایی پیش‌بینی در مناطق پرچالش اقلیمی می‌شود، بلکه می‌تواند پایداری و تعمیم‌پذیری این مدل‌ها را در شرایط متغیر اقلیمی و مکانی نیز ارتقاء دهد؛ بنابراین، استفاده از چنین رویکردهای ترکیبی می‌تواند به‌عنوان راهکاری مؤثر برای پایش و مدیریت بهتر مخاطرات اقلیمی از جمله طوفان‌های گرد و غبار در مناطق خشک و نیمه‌خشک مورد توجه قرار گیرد.

https://iwm.ilam.ac.ir/article_726574_6d52155de1f252bfe39f895c014c5535.pdf

دانشگاه ایلام مدیریت جامع حوزه های آبخیز 2783-4581 6 1 2026 05 22 Potential assessment of karst water resources for water extraction using hydrogeological methods (Case study: Garmook karst region, Semirom County, Isfahan Province) پتانسیل‌یابی منابع آب کارست جهت استحصال آب با استفاده از روش‌های هیدروژئولوژی (مطالعه موردی: پهنه کارستی گرموک شهرستان سمیرم، استان اصفهان) 107 125 728129 10.22034/iwm.2025.2053045.1207 FA احمدرضا کریمی گروه زمین شناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید چمران، اهواز، ایران حاجی کریمی گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران سید یحیی میرزایی ارجنکی گروه زمین شناسی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید چمران، اهواز، ایران Journal Article 2025 02 17 Extended Abstract Introduction: Severe rainfall reduction, rising temperatures, and excessive exploitation of surface and groundwater resources—especially in arid regions of Iran—have turned water scarcity into one of the country’s major challenges. Among available water sources, karst aquifers play a crucial role in meeting water demands due to their unique geological characteristics. These aquifers, with their fractures, joints, and secondary porosity, offer high storage and transmission capacities. Moreover, the limestone composition of these formations often ensures suitable water quality for drinking and agricultural uses. Approximately 11% of Iran’s surface area—particularly in the Zagros highlands—is composed of karstic formations. This underscores the necessity of proper evaluation, and sustainable exploitation of karst water resources. The Semirom region in southern Isfahan Province is considered a promising area for developing karstic water sources but has faced declining water tables and drinking water resources in recent years. The present study investigates the potential of groundwater resources in the Garmook area of Semirom County and identifies suitable locations for drilling wells and exploiting karst aquifers. Materials and Methods: In this study, the geological structure of the region was first examined using existing geological maps, satellite imagery, and field surveys. The study area mainly includes zones developed in the Asmari and Shahbazan formations. Due to their hydraulic connectivity, these two formations were analyzed as a single hydrogeological unit. Data on precipitation, air temperature, topographic slope, vegetation cover, and soil characteristics were used to assess infiltration potential. The water balance method was then used to estimate inputs and outputs for each karstic zone. Inputs included effective precipitation, subsurface recharge from adjacent areas, and surface flows, while outputs comprised spring discharge, abstraction from wells, qanats, evapotranspiration from the epikarst zone, and subsurface discharge to adjacent plains. To delineate the recharge basins of the springs, empirical relationships were applied, considering mean annual precipitation, spring discharge, and infiltration rates. Additionally, water samples were collected from the identified sources, and the quality was assessed using laboratory results and plotted on Wilcox and Scholler diagrams. Results and Discussion: Geological investigations of the region revealed that the widespread presence of carbonate formations—particularly the Asmari Formation—in the Garmook area has created favorable conditions for karst development and the formation of high-capacity aquifers. The presence of active faults, such as the Narmeh Fault and its subsidiary branches, not only increases fracturing and jointing in the rock mass but also facilitates the infiltration of rainwater into the limestone bodies, thereby enhancing the recharge of karst aquifers. In this region, multiple water sources—including Khansar Spring, Khan-Ali Spring, Jaq-Jaq Spring, Semirom Waterfall, and several extraction wells within the Garmook area—have been identified, with a total discharge estimated at over 435 liters per second. This corresponds to approximately 13.7 million cubic meters per year, indicating the high yield potential of the area. In particular, the electrical conductivity of the regional waters is less than 450 µS/cm, further confirming their suitability for potable and irrigation use. On the other hand, results showed that in certain parts of the region (such as west of Narmeh), the infiltration rate decreases to about 30% due to the presence of thick soil cover and dense vegetation. However, in other parts—where karst development is more pronounced and open fractures and joints are prevalent—the infiltration rate can reach up to 50%. Water balance studies also indicated that part of the groundwater exits the area through transverse and longitudinal faults, flowing toward adjacent plains or distant springs such as Sandegan. Conclusion: Based on the conducted analyses, the Garmook area possesses adequate capacity to supply drinking and irrigation water in the short and medium term. Considering the geological context, the positive groundwater balance, and acceptable water quality, four locations were proposed for drilling new wells. These points are situated in areas with high recharge probability, good permeability, and suitable discharge rates. Additionally, to better understand the aquifer’s hydrodynamic behavior, the installation of piezometers and implementation of water-level monitoring programs are recommended. Given the significant influence of regional faults on groundwater flow directions, further studies—including dye and isotope tracing—are essential for determining the precise flow paths to improve groundwater resource management. The findings of this study can serve as a foundation for water resource management in southern Isfahan Province and other similar regions. چکیده مبسوط مقدمه: کاهش شدید بارندگی، افزایش دمای هوا، و بهره‌برداری بی‌رویه از منابع آب سطحی و زیرزمینی، به‌ویژه در مناطق خشک ایران، بحران کم‌آبی را به یکی از چالش‌های اصلی کشور تبدیل کرده است. در این میان، منابع آب سفره‌های کارستی، به‌دلیل ویژگی‌های خاص زمین‌شناسی خود، نقش مهمی در تأمین نیازهای آبی ایفا می‌کنند. این سفره‌ها به دلیل وجود درز و شکاف‌ها، و تخلخل ثانویه، ظرفیت بالایی برای ذخیره‌سازی و انتقال آب دارند. از طرفی، به‌واسطه جنس آهکی این سازندها، معمولاً کیفیت آب آن‌ها مناسب و قابل‌قبول برای مصارف شرب و کشاورزی است. در ایران، حدود 11 درصد از مساحت کشور خصوصا ارتفاعات زاگرس را سازندهای کارستی تشکیل می‌دهند. این شرایط، ضرورت ارزیابی و بهره‌برداری اصولی از منابع آب کارستی را دوچندان می‌کند. منطقه سمیرم در جنوب استان اصفهان یکی از نواحی مستعد توسعه منابع آب کارستی به‌شمار می‌آید که طی سال‌های اخیر با افت سطح ایستابی و کاهش منابع آب شرب مواجه شده است. پژوهش حاضر با هدف بررسی پتانسیل منابع آب زیرزمینی در پهنه گرموک در شهرستان سمیرم و شناسایی مکان‌های مناسب جهت حفاری چاه و بهره‌برداری از سفره‌های کارستی انجام شده است. مواد و روش‌ها: در این مطالعه، ابتدا ساختار زمین‌شناسی منطقه با استفاده از نقشه‌های موجود، تصاویر ماهواره‌ای و بازدیدهای میدانی بررسی شد. محدوده مورد مطالعه شامل پهنه‌هایی است که عمدتاً در سازندهای آسماری و شهبازان توسعه یافته‌اند. این دو سازند به‌دلیل پیوستگی هیدرولیکی، در قالب یک واحد هیدروژئولوژیکی مورد تحلیل قرار گرفتند. داده‌های بارندگی، دمای هوا، شیب توپوگرافی، پوشش گیاهی و خاک‌شناسی نیز در تحلیل شرایط نفوذپذیری مورد استفاده قرار گرفت. سپس با بهره‌گیری از روابط بیلان آب، میزان ورودی و خروجی هر پهنه کارستی برآورد شد. منابع ورودی شامل بارش مؤثر، تغذیه زیرسطحی از پهنه‌های مجاور و جریان‌های سطحی بوده و خروجی‌ها شامل دبی چشمه‌ها، چاه‌های بهره‌برداری، قنوات، تبخیر از ناحیه اپی‌کارست، و تخلیه زیرسطحی به دشت‌های مجاور در نظر گرفته شدند. برای تعیین وسعت حوضه‌های آبگیر چشمه‌ها، از روابط تجربی با در نظر گرفتن میانگین بارش سالانه، دبی چشمه و درصد نفوذ استفاده گردید. همچنین با نمونه‌برداری از منابع آب و بررسی نتایج آزمایش‌های کیفی، نمودارهای ویلکاکس و شولر ترسیم و کیفیت منابع آب تحلیل شد. نتایج و بحث: بررسی زمین‌شناسی منطقه نشان داد که حضور گسترده سازندهای کربناته، به‌ویژه آسماری، در پهنه گرموک، شرایط لازم برای توسعه کارست و شکل‌گیری آبخوان‌های پرظرفیت را فراهم کرده است. وجود گسل‌های فعال مانند گسل نرمه و شاخه‌های فرعی آن، علاوه بر افزایش شکستگی‌ها و درزها در سنگ، موجب تسهیل در نفوذ آب باران به داخل توده‌های آهکی و در نتیجه تقویت تغذیه سفره‌های کارستی می‌شود. در این پهنه، منابع متعددی از جمله چشمه خوانسار، چشمه خان‌علی، چشمه جاق‌جاق، آبشار سمیرم، و چاه‌های برداشت در محدوده گرموک شناسایی شدند که جمع دبی آن‌ها بالغ بر 435 لیتر در ثانیه برآورد شد. این میزان تخلیه معادل با حدود 7/13 میلیون مترمکعب در سال است که نشان‌دهنده توان بالای آبدهی این پهنه می‌باشد. از آنجا که میزان هدایت الکتریکی آب‌های منطقه کمتر از 450 میکروموس بر سانتیمتر می باشند، کیفیت آب‌ها برای مصارف شرب و کشاورزی مناسب ارزیابی گردید. از سوی دیگر، نتایج نشان داد که در بخش‌هایی از پهنه (نظیر غرب نرمه)، درصد نفوذ به‌دلیل وجود خاک‌های ضخیم و پوشش گیاهی متراکم، کاهش یافته و به حدود 30 درصد می‌رسد. با این حال، در سایر بخش‌ها با توسعه بیشتر کارست و وجود درز و شکاف‌های باز، درصد نفوذ تا 50 درصد نیز قابل افزایش است. مطالعات بیلان نیز نشان داد که بخشی از آب‌های زیرزمینی از طریق گسل‌های عرضی و طولی از محدوده خارج شده و به سمت دشت‌های مجاور یا چشمه‌های دوردست مانند سندگان منتقل می‌شود. نتیجه‌گیری: بر اساس تجزیه و تحلیل‌های صورت گرفته، پهنه گرموک دارای ظرفیت مناسب برای تأمین آب شرب و کشاورزی در کوتاه‌مدت و میان‌مدت است. با توجه به شرایط زمین‌شناسی، بیلان مثبت آب زیرزمینی و کیفیت قابل‌قبول منابع، چهار نقطه برای حفاری چاه‌های جدید معرفی گردید. این نقاط در مناطقی با بیشترین احتمال تغذیه، نفوذپذیری بالا و دبی مناسب قرار دارند. همچنین به‌منظور شناخت دقیق‌تر رفتار هیدرودینامیکی آبخوان، حفر پیزومتر و اجرای طرح‌های پایش سطح ایستابی توصیه می‌شود. در نهایت، با توجه به نقش مؤثر گسل‌های منطقه در جهت‌دهی به جریان‌های زیرزمینی، انجام مطالعات تکمیلی شامل ردیابی رنگی و ایزوتوپی به‌منظور تعیین مسیر دقیق جریان آب، برای مدیریت بهتر منابع آب زیرزمینی منطقه ضروری است. نتایج این پژوهش می‌تواند به‌عنوان مبنای تصمیم‌گیری برای مدیریت منابع آب کارستی در جنوب استان اصفهان و سایر مناطق مشابه مورد استفاده قرار گیرد.

https://iwm.ilam.ac.ir/article_728129_0ca10e78b87a524ad22f0a56be353d96.pdf

دانشگاه ایلام مدیریت جامع حوزه های آبخیز 2783-4581 6 1 2026 05 22 Investigating the relationship between functional diversity and carbon storage in the southern Zagros forests, Dehdz county, Khuzestan province بررسی ارتباط تنوع عملکردی و ذخیره کربن جنگلهای زاگرس جنوبی، شهرستان دهدز استان خوزستان 126 146 728128 10.22034/iwm.2025.2057984.1221 FA ایمان داوودی گروه جنگلداری و صنایع سلولزی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء بهبهان، بهبهان، ایران مصطفی مرادی گروه جنگلداری و صنایع سلولزی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء بهبهان، بهبهان، ایران 0000-0002-1216-3531 رضا بصیری گروه جنگلداری و صنایع سلولزی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء بهبهان، بهبهان، ایران پژمان طهماسبی کهیانی گروه مرتعداری، دانشکدة منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران Journal Article 2025 04 17 Extended Abstract Introduction: In recent decades, concerns about climate change and unprecedented greenhouse gas emissions have highlighted the importance of carbon sequestration as a key tool for mitigating the negative effects of this phenomenon. Ecosystems, especially forests, capture atmospheric carbon through photosynthesis and store it in their tissues and soil. This process helps reduce atmospheric carbon levels and mitigate greenhouse gas emissions. However, the potential of ecosystems for carbon sequestration varies and is directly influenced by their functional diversity. Different species in more diverse forest ecosystems, perform different roles, such as nitrogen fixation, enhancing soil organic matter, and protecting the soil. Therefore, such ecosystems likely have a greater capacity to capture and conserve carbon. Understanding ecosystem services requires an understanding of functional diversity, which governs ecosystem processes through various components. Different plant species have different performance traits, resulting in varying abilities to absorb, store, and emit carbon. Thus, the relationship between functional diversity and carbon storage is important. This study aimed to evaluate the functional diversity and carbon storage of the Quercus brantii Lindl. forest in Dehdez city, Khuzestan Province. Materials and methods: To study the correlation between different components of functional diversity and carbon storage, 16 plots were selected in a representative Quercus brantii forest in Dehdez, Khuzestan Province. The following parameters were measured to calculate community-weighted mean (CWM), functional divergence (FDvar), and functional dispersion (FDis) as indices of functional diversity: six plant traits (leaf nitrogen content, leaf phosphorus content, specific leaf area, plant height, wood specific gravity, and leaf dry matter content), total ecosystem carbon (TEC), aboveground biomass carbon (AGBC), aboveground litter carbon (ALC), and soil organic carbon (SOC). Principal component analysis (PCA) was used to identify the most important independent variables, which were then used in stepwise multiple linear regression analysis to determine which components best explain the variability in carbon storage. Results and Discussion: The mean organic carbon amounts in TEC, AGBC, ALC, and SOC were 89.5, 11, 3, and 74.4 tons per hectare, respectively. The first PCA axis, explaining 41.9% of the variance, was characterized by the CWM of height, while the second axis, explaining 34.3% of the variance, was characterized by the CWM of specific leaf area. Results showed that litter carbon was predicted by functional divergence, while soil carbon was predicted by CWM. Both were related to the specific leaf area index, which had a negative association. In the study area, the CWM of leaf nitrogen and specific leaf area, as well as the FDvar related to specific leaf area, were identified as the most important factors for predicting carbon storage. The final model for biomass indicated that an increase in nitrogen content leads to an increase in carbon storage. Overall, significant effects of functional diversity on some plant traits such as leaf nitrogen content and specific leaf area were observed. Conclusion: This study found that indices based on a single trait, such as CWM and FDvar, were more important for estimating carbon storage than the FDis index, which considers multiple traits. Additionally, the most important plant traits for carbon estimation were specific leaf area and leaf nitrogen content. چکیده مبسوط مقدمه: در دهههای اخیر با افزایش نگرانیهای جهانی در مورد تغییرات اقلیمی و انتشار بیسابقه گازهای گلخانهای، اهمیت ذخیرهسازی کربن به عنوان یکی از راههای اصلی کاهش تأثیرات منفی این پدیده بیش از پیش آشکار شده است. اکوسیستمها به‌ویژه جنگلها از طریق فتوسنتز، کربن را جذب کرده و در بافتهای گیاهی و خاک ذخیره میکنند. این فرآیند به کاهش سطح کربن در اتمسفر و تعدیل اثرات گازهای گلخانهای کمک میکند. با این حال توانایی اکوسیستمها در ذخیرهسازی کربن متفاوت بوده و بهطور مستقیم تحت تأثیر تنوع عملکردی آنها است. اکوسیستمهایی که تنوع عملکردی بالایی دارند مانند جنگلها که از گونههای مختلف گیاهی تشکیل شده و هر یک وظیفه خاصی مثل تثبیت نیتروژن، افزایش ماده آلی خاک و حفاظت از خاک را بر عهده دارند، ظرفیت بیشتری برای حفظ و افزایش ذخیره کربن دارند. بررسی تنوع عملکردی نقش مهمی در شناخت خدمات اکوسیستم دارد زیرا هر اکوسیستم دارای فرآیندی است که به‌وسیله مولفههای مختلف تنوع عملکردی اداره میگردند. از آنجایی که گونههای گیاهی مختلف دارای ویژگیهای عملکردی متفاوتی هستند، در نتیجه در توانایی جذب، ذخیره و انتشار کربن عملکرد دارند. بنابراین بررسی ارتباط بین تنوع عملکردی و ذخیره کربن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این مطالعه با هدف شناخت عملکردی و ذخیره کربن منطقه جنگلی دهدز بلوط بلند با گونه غالب بلوط ایرانی در شهرستان دهدز استان خوزستان انجام گرفت. مواد و روش‌ها: برای ارتباط بین مؤلفههای مختلف تنوع عملکردی و ذخیره کربن از 16 قطعه نمونه در منطقه جنگلی معرف بلوط ایرانی در شهرستان دهدز استان خوزستان استفاده شد. شش ویژگی گیاهی شامل نیتروژن برگ، فسفر برگ، شاخص سطح ویژه برگ، ارتفاع گیاه، وزن مخصوص چوب و محتوای وزن خشک برگ و نیز ذخیره کربن کل، زیتوده، لاشبرگ و خاک در منطقه مورد مطالعه اندازهگیری شد تا شاخص میانگین وزنی، شاخص واگرایی عملکردی و شاخص پراکندگی عملکردی به عنوان شاخصهای تنوع عملکردی محاسبه شوند. با استفاده از تحلیل مؤلفههای اصلی (PCA) مهمترین متغیرهای مستقل جهت ورود به تحلیل رگرسیون خطی چندگانه انتخاب شدند. در این مطالعه از رگرسیون خطی چندگانه به روش گام به گام استفاده شد تا مشخص شود که کدام مؤلفه تنوع عملکردی، ذخیره کربن را به بهترین وجه تبیین میکند. نتایج و بحث: میانگین مقدار کربن آلی کل اکوسیستم، زیتوده، لاشبرگ و خاک به ترتیب 5/89، 11، 3 و 4/74 تن در هکتار به‌دست آمد. مهمترین ویژگی گیاهی بر روی محور اول PCA با واریانس 9/41 درصد، شاخص میانگین وزنی ارتفاع و بر روی محور دوم PCA با واریانس 3/34 درصد، شاخص میانگین وزنی سطح ویژه برگ بود. نتایج نشان داد که بهترین متغیر برای پیش‌بینی کربن لاشبرگ، شاخص واگرایی سطح ویژه برگ میباشد. همچنین بهترین متغیر برای پیش‌بینی کربن خاک نیز شاخص میانگین وزنی سطح ویژه برگ میباشد. شاخص میانگین وزنی نیتروژن برگ و شاخص سطح ویژه برگ و همچنین شاخص واگرایی مربوط به شاخص سطح ویژه برگ از مهمترین مؤلفهها در برآورد ذخیره کربن در منطقه مورد مطالعه بودند. مدل پیش‌بینی شده نهایی برای زیتوده نشان داد که با افزایش میزان نیتروژن برگ، میزان ذخیره کربن در بخش زیتوده آن بیشتر می‌شود. بطورکلی اثرات معنیدار قوی شاخصهای تنوع عملکردی روی برخی از ویژگیهای گیاهی مثل میزان نیتروژن برگ و شاخص سطح ویژه برگ یافت شد. نتیجه‌گیری: در این مطالعه نقش شاخصهای مبتنیبر یک ویژگی مثل میانگین وزنی و شاخص واگرایی عملکردی در برآورد ذخیره کربن مهمتر تشخیص داده شد. همچنین شاخص پراکندگی مبتنیبر چند ویژگی که پراکنش ویژگیهای گیاهی را در چند بعد نشان میدهد معنیدار نشد. از طرفی، شاخص ویژه سطح برگ و میزان نیتروژن برگ به عنوان مهمترین ویژگیهای گیاهی مؤثر در برآورد کربن تعیین شدند.

https://iwm.ilam.ac.ir/article_728128_7320d9043a936d9148f8bea6139686bf.pdf

دانشگاه ایلام مدیریت جامع حوزه های آبخیز 2783-4581 6 1 2026 05 22 Evaluating the effects of land use change on soil conservation with the InVEST model ارزیابی اثرات تغییر کاربری اراضی بر نگهداشت خاک با استفاده از مدل InVEST 147 163 729081 10.22034/iwm.2025.2064577.1235 FA محمد رحمتی گروه علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه کاشان، ایران. سیامک دخانی گروه علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه کاشان، ایران. رضا قضاوی گروه علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه کاشان، ایران. علیرضا دانشی گروه علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گرگان، ایران. حمید نوری گروه علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه ملایر، ایران. Journal Article 2025 07 02 Extended Abstract Introduction: Ecosystem services, the direct and indirect benefits provided by natural systems, play an essential role in maintaining ecological balance, environmental sustainability, and effective natural resource management. Among these services, sediment retention is considered a crucial regulating function. It helps reduce soil loss, sustain agricultural productivity, protect water quality, extend the operational lifespan of reservoirs, and mitigate flood risks. However, land use change, driven by human activities such as urbanization, agricultural expansion, industrial development, and deforestation, has increasingly disrupted this service. In recent decades, factors like population growth, climate variability, and increasing demand for land and water have caused significant transformations in land cover, particularly in mountainous and erosion-prone watersheds. These changes have altered sediment production and transport processes, often resulting in increased erosion and downstream sedimentation. To assess and address these impacts, spatially explicit and process-based models have become essential tools. One such tool is the InVEST model, which allows for spatially distributed estimation of ecosystem services under different land use scenarios. This study aims to evaluate the effects of land use change on sediment retention in the Bazoft watershed, located in the upstream area of the Karun-4 Dam in southwestern Iran, using the sediment delivery ratio (SDR) module of the InVEST model. The results can offer useful insights into sediment dynamics and inform integrated watershed management and sustainable land use strategies. Materials and Methods: The study was conducted in the Bazoft watershed, which is located in the upper part of the Northern Karun Basin and drains into the Karun-4 Dam. The area is mountainous, with steep slopes averaging around 45%, a cold and semi-humid climate, and annual precipitation of about 766 mm. The average annual discharge is approximately 57.8 m³/s. The natural land cover consists mainly of forests and rangelands, while cultivated and residential areas represent the dominant human-induced land uses. In this study, land use and land cover (LULC) maps were generated for the years 2001 and 2021 using Landsat satellite imagery (ETM+ and OLI sensors, respectively), classified using the Maximum Likelihood algorithm in ENVI and ArcGIS software. Future land use for the year 2041 was simulated using the Scenario Generator tool, incorporating land suitability analysis and expert knowledge. The InVEST SDR model was used to estimate soil loss, sediment export, and sediment retention capacity based on inputs including LULC maps, a 30-meter resolution DEM, rainfall erosivity (R), soil erodibility (K), slope length and steepness (LS), vegetation cover factor (C), and support practice factor (P). Additional ecological inputs such as NDVI and hydrological connectivity parameters were included. Results and Discussion: The results of this study indicated that human land uses such as rainfed agriculture, irrigated agriculture, and residential areas have shown an increasing trend, while natural covers like dense forests and dense rangelands have declined. The greatest increases during the 2001–2021 period were observed in rainfed agriculture (25.9%) and residential areas (63.07%). These trends are projected to continue, with increases of 21.7% and 20.91% respectively for the 2021–2041 period. The most significant decreases were related to dense forests and dense rangelands, by −7.53% and −9.07%, respectively, in the 2001–2021 period. According to the results of the SDR (Sediment Delivery Ratio) model in the InVEST software, the potential soil loss, sediment export, and sediment deposition are expected to increase by 0.56%, 1.01%, and 0.16%, respectively, compared to the current conditions of the watershed due to land use changes. These findings suggest that the continued expansion of human land uses could lead to a long-term decline in the ecosystem’s capacity to control erosion and sedimentation. The results are consistent with similar studies and highlight the importance of sustainable land use management. Conclusion: This study demonstrates that land use changes significantly reduce the sediment retention service in the Bazoft watershed. Continued expansion of agriculture at the expense of natural vegetation exacerbates soil erosion and sediment delivery, undermining watershed sustainability. The findings reinforce the necessity of conserving forests and rangelands, and support the use of scenario-based tools like InVEST for guiding land use planning and environmental policy in fragile mountainous ecosystems. چکیده مبسوط مقدمه: خدمات بوم‌سازگان به عنوان منافع مستقیم و غیرمستقیم حاصل از طبیعت، نقش بسیار مهمی در پایداری محیط‌زیست و مدیریت منابع طبیعی ایفا می‌کنند. یکی از این خدمات حیاتی، نگهداشت رسوب است که در فرآیند کاهش فرسایش خاک، حفظ حاصلخیزی، افزایش عمر مفید سدها و کنترل سیلاب‌ها اهمیت بالایی دارد. تغییر کاربری اراضی، به عنوان یکی از مهم‌ترین عوامل انسانی مؤثر بر بومسازگانها، می‌تواند تأثیرات چشم‌گیری بر این خدمت بگذارد. در دهه‌های اخیر، به دلیل عواملی نظیر رشد جمعیت، تغییرات اقلیمی، افزایش تقاضا برای غذا و انرژی، گسترش شهرنشینی و توسعه کشاورزی و صنعت، تغییرات قابل‌توجهی در الگوی کاربری اراضی در بسیاری از مناطق رخ داده است. این تغییرات منجر به برهم خوردن تعادل عملکردهای بوم‌سازگان و تشدید فرسایش و رسوب در حوزه‌های آبخیز شده‌اند. در این راستا، استفاده از مدل‌های مکانی و فرآیندمحور مانند مدل InVEST، با توانایی شبیه‌سازی ساده، اما مؤثر خدمات بومسازگان و طراحی سناریوهای مختلف مدیریتی، رویکردی کاربردی به شمار می‌رود. پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر تغییرات کاربری اراضی بر خدمت بوم‌سازگان نگهداشت رسوب، برای نخستین‌بار در حوزه آبخیز بازفت، واقع در بالادست سد کارون ۴، و با بهره‌گیری از ماژول نسبت تحویل رسوب (SDR) مدل InVEST انجام شد. مواد و روش‌ها: محدوده مورد مطالعه، حوزه آبخیز بازفت واقع در بخش بالادست حوزه کارون شمالی است که با ویژگی‌هایی نظیر اقلیم کوهستانی، شیب متوسط ۴۵ درصد و بارندگی سالانه حدود ۷۶۶ میلی‌متر شناخته می‌شود. برای تحلیل تغییرات کاربری اراضی، تصاویر ماهواره‌ای لندست مربوط به سال‌های ۲۰۰۱ و ۲۰۲۱ با استفاده از الگوریتم حداکثر احتمال و نرم‌افزارهای ENVI و ArcGIS طبقه‌بندی شدند. برای پیش‌بینی تغییرات آتی در افق ۱۴۲۰، از ابزار Scenario Generator بهره‌گیری شد که بر پایه تحلیل تناسب اراضی و با مشارکت کارشناسان محلی، سناریوهای تغییر کاربری را مدل‌سازی می‌کند. در ادامه، مدل SDR برای برآورد نسبت تحویل رسوب پیاده‌سازی گردید. ورودی‌های مدل شامل نقشه‌های کاربری اراضی، ارتفاع، فاکتورهای R، K، LS، C و P و همچنین پارامترهای مربوط به واسنجی مدل بودند. برای محاسبه فاکتورهای اکولوژیکی از روش‌هایی نظیر شاخص NDVI و ماتریس‌های AHP استفاده شد. نتایج مدل‌سازی شامل نقشه‌های هدررفت خاک، انتقال رسوب، توان نگهداشت خاک و تحلیل فضایی خدمات بومسازگانی بود که به‌صورت مکانی در سطح پیکسل در کل حوزه تهیه شد. نتایج و بحث: نتایج نشان داد که کاربری‌های انسانی مانند کشاورزی دیم، کشاورزی آبی و مناطق مسکونی روند افزایشی داشته‌اند، در حالی‌که پوشش‌های طبیعی نظیر جنگل‌های متراکم و مراتع متراکم کاهش یافته‌اند. بیشترین افزایش مربوط به کشاورزی دیم و مناطق مسکونی به مقدار 9/25 و07/63 درصد در سالهای 1400-1380 و در ادامه به مقدار 21.7 و 20.91 درصد برای دوره 1400 تا 1420 پیشبینی گردید. بیشترین کاهش مربوط به جنگل‌های متراکم و مراتع متراکم به ترتیب53/7- و 07/9- درصد در سال 1380-1400 بوده است. نتایج مدل SDR نشان داد مقادیر پتانسیل هدررفت خاک، صادرات رسوب و رسوب تهنشین شده تحت اثر تغییر کاربری اراضی به ترتیب 0.56، 1.01 و 0.16 درصد نسبت به شرایط فعلی حوزه افزایش خواهد یافت. این نتایج حاکی از آن است که ادامه روند گسترش کاربری‌های انسانی می‌تواند در بلندمدت منجر به کاهش توان بومسازگان در کنترل فرسایش و رسوب شود. یافته‌های مطالعه با نتایج پژوهش‌های مشابه همخوانی دارد و اهمیت مدیریت پایدار کاربری اراضی را برجسته می‌سازد. نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که کاهش پوشش‌های گیاهی، به‌ویژه جنگل‌ها و مراتع، عملکرد خدمات بومسازگانی در تنظیم فرسایش و رسوب را تضعیف می‌کند. تحلیل مبتنی بر مدل SDR در چارچوب InVEST بیانگر آن است که تغییرات کاربری زمین نقشی تعیین‌کننده در افزایش یا کاهش کارایی تنظیمی بوم‌سازگان دارند؛ بنابراین، اتخاذ سیاست‌های مبتنی‌بر حفاظت از پوشش‌های طبیعی و بهره‌گیری از ابزارهای مدل‌سازی فضایی برای برنامه‌ریزی مدیریت پایدار منابع طبیعی، ضرورتی اجتناب‌ناپذیر است.

https://iwm.ilam.ac.ir/article_729081_9e68148589cac94d96fab8a2c1e53d13.pdf