مدیریت جامع حوزه های آبخیز

مدیریت جامع حوزه های آبخیز

تحلیل مقایسه‌ای مدل‌ها و شاخص‌های ارزیابی سلامت و پایداری آبخیز با تمرکز بر بهبود تصمیم‌گیری مدیریتی

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان
1 گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد، ایران
2 پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران
چکیده
چکیده مبسوط
مقدمه: مدیریت حوزه آبخیز به مجموعه‌ای از اقدامات و روش‌ها اشاره دارد که برای حفاظت و بهبود کیفیت و کمیت منابع آب‌وخاک به کار می‌رود. هدف از این مدیریت، کاهش فرسایش خاک، کنترل سیلاب‌ها، بهبود کیفیت آب و حفظ تنوع زیستی است. ارزیابی سلامت و پایداری آبخیزها ابزار مفیدی برای تعیین و تشخیص راهکارهای مدیریتی مناسب برای بخش‌های مختلف انسانی، بوم‌شناختی و مدیریتی آبخیز است. در این راستا، روش‌ها و شاخص‌های مختلفی برای ارزیابی سلامت و پایداری حوزه آبخیز توسعه یافته‌اند که بر اساس آن‌ها می‌توان درجه‌ی سلامت و سطح پایداری آبخیزها را تعیین نمود. هدف از این پژوهش، مروری بر برخی از روش‌ها و شاخص‌های ارزیابی سلامت و پایداری حوزه آبخیز مانند شاخص پایداری حوزه آبخیز (WSI)، شاخص اصلاح‌شده ‌فقر آبی (EWPI)، مدل مفهومی RRV، مدل مفهوم فشار- وضعیت - پاسخ (PSR) و چارچوب ارزیابی سلامت آبخیز (WHAF) ‌می‌باشد.
مواد و روش‌ها:  این پژوهش به بررسی و تحلیل شاخص‌ها و مدل‌های مختلف ارزیابی سلامت و پایداری حوزه آبخیز می‌پردازد. در این راستا، شاخص‌های WSI شامل چهار زیرشاخص هیدرولوژی، محیط‌زیست، زندگی و سیاست، و شاخص EWPI شامل پنج زیرشاخص منابع، دسترسی، ظرفیت، استفاده و محیط‌زیست مورد بررسی قرار گرفته‌اند. همچنین، مدل مفهومی PSR که از معیارها و شاخص‌های هیدرولوژی، انسان، اقلیم و سایر عوامل مرتبط استفاده می‌کند، تحلیل شده است. مدل RRV  نیز که از سه شاخص پایایی، انعطاف‌پذیری و آسیب‌پذیری به‌صورت ترکیبی برای اندازه‌گیری کارایی یک سامانه بهره می‌گیرد، بررسی گردیده است. درنهایت، شاخص WHAF با پنج زیرشاخص هیدرولوژی، ژئومورفولوژی، کیفیت آب، ارتباط و زیست‌شناسی نیز موردمطالعه قرار گرفته است. داده‌های موردنیاز برای استفاده از این شاخص‌ها و مدل‌ها از منابع مختلفی مانند شرکت آب منطقه‌ای، جهاد کشاورزی، تکمیل پرسش‌نامه‌ها و استفاده از نرم‌افزارهای RS و GIS جمع‌آوری می‌گردد. این داده‌ها شامل اطلاعات محیط‌زیست، اقتصادی-اجتماعی و جنبه‌های کیفی مختلفی می‌باشند که برای ارزیابی دقیق و جامع سلامت و پایداری حوزه آبخیز ضروری هستند.
نتایج و بحث: تحلیل‌ها نشان می‌دهد که هر یک از شاخص‌ها و مدل‌های مطرح‌شده دارای نقاط قوت و ضعف خاص خود هستند و می‌توانند در شرایط مختلف و برای اهداف متفاوت به کار گرفته شوند. شاخص WSI ابزار مفیدی برای ارزیابی جامع پایداری حوزه آبخیز ارائه می‌دهد. این شاخص توانایی تحلیل ابعاد مختلف پایداری، ازجمله جنبه‌های فیزیکی و انسانی را دارد، اما نیاز به داده‌های دقیق و گسترده برای هر زیرشاخص، یکی از چالش‌های اصلی استفاده از آن است. شاخص EWPI با تأکید بر فقر آبی و مدیریت منابع آب، بیشتر بر جنبه‌های اقتصادی و دسترسی به منابع تمرکز دارد. این شاخص می‌تواند به شناسایی مناطقی که در دسترسی به منابع آب با مشکل مواجه‌اند، کمک کند. بااین‌حال، عدم پوشش کامل جنبه‌های محیط‌زیستی و تغییرات مکانی و زمانی از معایب این شاخص است. مدل PSR با ترکیب معیارهای مختلف، به ارزیابی جامع از فشارهای وارد بر حوزه آبخیز و پاسخ‌های مدیریتی موجود می‌پردازد. این مدل به‌ویژه در شناسایی نقاط ضعف و قوت سامانه‌های مدیریت حوزه آبخیز مؤثر است و می‌تواند به‌عنوان ابزاری برای پشتیبانی از تصمیم‌گیری‌های مدیریتی به کار رود. مدل RRV ارزیابی پایداری سامانه‌ها را با توجه به توانایی آن‌ها در مقابله با تغییرات و تهدیدات انجام می‌دهد. این مدل به‌خوبی می‌تواند برای ارزیابی کارایی سامانه‌های مدیریتی و پیش‌بینی نقاط آسیب‌پذیر استفاده شود. شاخص WHAF، به‌عنوان یک چارچوب جامع برای ارزیابی سلامت آبخیز به‌ویژه در تحلیل وضعیت محیط‌زیستی حوزه آبخیز مفید است، اما برای استفاده مؤثر نیاز به داده‌های مناسب دارد.
نتیجه‌گیری: یافته‌های این مطالعه مروری نشان می‌دهد که استفاده از شاخص‌ها و مدل‌های مختلف می‌تواند به درک بهتر وضعیت سلامت و پایداری حوزه آبخیز کمک کند. بااین‌حال، چالش‌هایی مانند کمبود داده، نیاز به پوشش گسترده مکانی و زمانی، و لحاظ نشدن تمامی جنبه‌های محیط‌زیستی در برخی از این مدل‌ها و شاخص‌ها مشاهده می‌شود. به همین دلیل، انتخاب شاخص یا مدل مناسب باید بر اساس شرایط خاص حوزه آبخیز و اهداف مدیریتی موردنظر انجام شود تا بهترین نتایج حاصل شود. توصیه می‌شود در پژوهش‌های آینده، کارایی و دقت این شاخص‌ها و مدل‌ها در شرایط واقعی مناطق مختلف، ارزیابی گردد تا به بهبود و کاربرد بیشتر این ابزارها در مدیریت منابع آب و حفظ محیط‌زیست کمک کنند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Bhere, S., & Reddy, M. J. (2022). Assessment of Reliability, Resilience, and Vulnerability (RRV) of terrestrial water storage using Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) for Indian river basins. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 28, 100851. https://doi.org/10.1016/j.rsase.2022.100851
Cai, Y., & Zhang, L. (2018). Multi-scale ecological indicators for supporting sustainable watershed management. Ecological Indicators, 92, 1-10. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2018.05.079
Catano, N., Marchand, M., Staley, S., & Wang, Y. (2009). Development and Validation of the Watershed Sustainability Index for the Watershed of the REVENTAZÓN River. Report Prepared for the Ommission for the Preservation and Management of the Watershed of the Reventazón River, Costa Rica, 4-31.
Chamani, R., Sadeghi, S. H., Vafakhah, M., & Naghdi, M. (2022). Reliability, resilience, and vulnerability of Chalous Watershed based on drought index. Watershed Engineering and Management, 14(1), 65-75. https://doi.org/10.22092/ijwmse.2021.352600.1855 (In Persian)
Chamani, R., Vafakhah, M., & Sadeghi, S.H.R. (2023). Effect of drought on temporal-spatial changes of the Efin Watershed health. Watershed Engineering and Management, 15(1), 1-12.  https://doi.org/10.22092/ijwmse.2021.355697.1917 (In Persian)
Chaves, H. M., & Alipaz, S. (2007). An integrated indicator based on basin hydrology, environment, life, and policy: the watershed sustainability index. Water Resources Management, 21, 883-895. https://doi.org/10.1007/s11269-006-9107-2  
Cortes, A.E., Oyarzun, R., Kretschmer, N., Chaves, H., Soto, G., Soto, M., Amezago, J., Oyarzu, J., Otting, T., Senoret, M. & Maturana, H. (2012). Application of the watershed sustainability index to the Elqui River Basin, North- Central Chlie, ObrasProyectos 12, 57-69.
Cowie, A. L., Orr, B. J., Sanchez, V. M. C., Chasek, P., Crossman, N. D., Erlewein, A., ... & Welton, S. (2018). Land in balance: The scientific conceptual framework for Land Degradation Neutrality. Environmental Science & Policy, 79, 25-35. https://doi.org/10.1016/j.envsci.2017.10.011
Debels, P., Szlafsztein, C., Aldunce, P., Neri, C., Carvajal, Y., Quintero-Angel, M., Celis, A., Bezanilla, A., & Martínez, D. (2009). IUPA: a tool for the evaluation of the general usefulness of practices for adaptation to climate change and variability. Natural Hazards, 50, 211-233. https://doi.org/10.1007/s11069-008-9333-4  
EPA. (2012). Identifying and Protecting Healthy Watersheds: Concepts, Assessments, and Management Approaches. Environmental Protection Agency (EPA) 841-B-11-002.
Ervinia, A., Huang, J., Huang, Y., & Lin, J. (2019). Coupled effects of climate variability and land use pattern on surface water quality: An elasticity perspective and watershed health indicators. Science of the Total Environment, 693, 133592. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.133592
Firdaus, R., Nakagoshi, N., & Idris, A. (2014). sustainability assessment of humid tropical watershed: a case of Batang Merao watershed, Indonesia. Procedia Environmental Sciences, 20, 722-731.
Friends, A., & Raport, D. (1979). Towards a comprehensive framework for environment statistics: stress-response approach. Statistics Canada, Ottawa, Canada, 428-429. https://doi.org/10.1016/j.proenv.2014.03.086
Gari, S.R., Guerrero, C.E.O., Bryann, A., Icely, J.D., & Newton, A. (2018). A DPSIR-analysis of water uses and related water quality issues in the Colombian Alto and Medio Dagua Community Council. Water Science, 32(2), 318-337. https://doi.org/10.1016/j.wsj.2018.06.001
Giné Garriga, R., & Pérez Foguet, A. (2010). The enhanced water poverty index: targeting the water poor at different scales. In WISA 2010 Biennial Conference.
Hamel, P., Riveros‐Iregui, D., Ballari, D., Browning, T., Célleri, R., Chandler, D., Chun, K.P., Destouni, G., Jacobs, S., Jasechko, S., & Johnson, M.. (2018). Watershed services in the humid tropics: Opportunities from recent advances in ecohydrology. Ecohydrology, 11(3), e1921. https://doi.org/10.1002/eco.1921
Hashimoto, T., Stedinger, J.R., & Loucks, D.P. (1982). Reliability, resiliency, and vulnerability criteria for water resource system performance evaluation. Water Resources Research, 18(1), 14-20. https://doi.org/10.1029/WR018i001p00014
Hazbavi, Z., & Sadeghi, S. H. (2016). Watershed Health (Part two): Pressure, State and Response Conceptual Model. Extension and Development of Watershed Management, 4(15), 25-30. (In Persian)
Hazbavi, Z., Baartman, J. E., Nunes, J. P., Keesstra, S. D., & Sadeghi, S. H. (2018). Changeability of reliability, resilience and vulnerability indicators with respect to drought patterns. Ecological Indicators, 87, 196-208. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2017.12.054
Hazbavi, Z., Keesstra, S.D., Nunes, J.P., Baartman, J.E., Gholamalifard, M., & Sadeghi, S.H. (2018). Health comparative comprehensive assessment of watersheds with different climates. Ecological Indicators, 93, 781-790. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2018.05.078
Hazbavi, Z., Parchami, N., Alaei, N., & Babaei, L. (2020). Assessment and analysis of the Koozeh Topraghi Watershed health status, Ardabil Province, Iran. Journal of Soil and Water Resources Conservation, 9(3), 121-142. (In Persian)
Heirany, A.R., Behzadfar, M., Alaei, N., & Hazbavi, Z. (2022). Ecological Sustainability Assessment in the Tutli Watershed, North Khorasan Province. Journal of Geography, Urban and Regional Studies, 11(42), 152-169. https://doi.org/10.22126/ges.2021.6965.2457 (In Persian)
 Jahandari, J., Hejazi, R., Jozi, S. A., & Moradi, A. (2022). Impacts of urban expansion on spatio-temporal patterns of carbon storage ecosystem services in Bandar Abbas Watershed using InVEST software. Water and Soil Management and Modeling, 2(4), 91-106. https://doi.org/10.22098/mmws.2022.11069.1097 (In Persian)
Jia, H., Pan, D., & Zhang, W. (2015). Health assessment of wetland ecosystems in the Heilongjiang River Basin, China. Wetlands, 35, 1185-1200. https://doi.org/10.1007/s13157-015-0705-8
Kjeldsen, T. R., & Rosbjerg, D. (2004). Choice of reliability, resilience and vulnerability estimators for risk assessments of water resources systems/Choix d’estimateurs de fiabilité, de résilience et de vulnérabilité pour les analyses de risque de systèmes de ressources en eau. Hydrological Sciences Journal, 49(5), 755-767. https://doi.org/10.1623/hysj.49.5.755.55136
Koirala, S., Fang, Y., Dahal, N.M., Zhang, C., Pandey, B., & Shrestha, S. (2020). Application of water poverty index (WPI) in spatial analysis of water stress in Koshi River Basin, Nepal. Sustainability, 12(2), 727. https://doi.org/10.3390/su12020727
Lawrence, P. R., Meigh, J., & Sullivan, C. (2002). The water poverty index: an international comparison (pp. 1-25). Keele, Staffordshire: Department of Economics, Keele University.
Lee, Y.J., & Huang, C.M. (2007). Sustainability index for Taipei. Environmental Impact Assessment Review, 27(6), 505-521. https://doi.org/10.1016/j.eiar.2006.12.005
Li, Z., Xu, D., & Guo, X. (2014). Remote sensing of ecosystem health: opportunities, challenges, and future perspectives. Sensors, 14(11), 21117-21139. https://doi.org/10.3390/s141121117
Liu, D., & Hao, S. (2017). Ecosystem health assessment at county-scale using the pressure-state-response framework on the Loess Plateau, China. International Journal of Environmental Research and Public Health, 14(1), 2. https://doi.org/10.3390/ijerph14010002
Liu, X., Zhang, Z., Li, M., Fu, Y., & Hui, Y. (2022). Ecological source identification based on the PSR model framework and structural features: a case study in Tianjin, China. Arabian Journal of Geosciences, 15(9), 1-17. https://doi.org/10.1007/s12517-022-10117-2  
MEA (Millennium Ecosystem Assessment). (2005). Ecosystems and Human Well-Being. Washington DC: Island Press.
Minnesota Department of Natural Resources (MDNR). (2021). https://gisdata.mn.gov/dataset/env- watershed-health-assessment.
Mirchooli, F., & Sadeghi, S. H. (2019). Comparative Analysis of Watershed Health and Sustainability. Journal of Water and Sustainable Development, 5(2), 163-168. https://doi.org/10.22067/jwsd.v5i2.69177  (In Persian)
Mohamadi, T., & Dastorani, M. T. (2017). The Evaluation of the Sustainability of Watershed Using Watershed Sustainability Index. Hydrogeomorphology, 4(10), 41-64. https://doi.org/20.1001.1.23833254.1396.4.10.3.2 (In Persian)
Morrison, K., Bunch, M. J., & Hallström, L. (2017). Public health at the watershed scale. In Water Policy and Governance in Canada (pp. 337-356). https://doi.org/10.1007/978-3-319-42806-2_18   
Mosaffaie, J., Jam, A. S., Tabatabaei, M. R., & Kousari, M. R. (2021). Trend assessment of the watershed health based on DPSIR framework. Land Use Policy, 100, 104911. https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2020.104911
Niemeijer, D., & De Groot, R. S. (2008). A conceptual framework for selecting environmental indicator sets. Ecological Indicators, 8(1), 14-25. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2006.11.012
Nikouei, H., Azari, M., & Dastorani, M. T. (2022). The effect of climate change on the Fariman dam watershed health using VOR model. Water and Soil Management and Modelling, 3(4), 107-121. https://doi.org/10.22098/mmws.2022.11685.1156 (In Persian)
Peng, J., Liu, Y., Li, T., & Wu, J. (2017). Regional ecosystem health response to rural land use change: A case study in Lijiang City, China. Ecological Indicators, 72, 399-410. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2016.08.024
Petchey, O. L., & Gaston, K. J. (2009). Effects on Ecosystem Resilience of Biodiversity, Extinctions and the Structure of Regional Species Pools. Theoretical Ecology, 2(3), 177–187. https://doi.org/10.1007/s12080-009-0041-9   
Rapport, D.J. (1979). Towards a comprehensive framework for environmental statistics: a stress-response approach. Statistics Canada, 11-510, Ottawa.
Rapport, D. J., Regier, H. A., & Hutchinson, T. C. (1985). Ecosystem behavior under stress. The American Naturalist, 125(5), 617-640.
Sadeghi, S. H., & Hazbavi, Z. (2016). Watershed Health (Part one): Reliability, Resilience and Vulnerability Conceptual Model. Extension and Development of Watershed Management, 4(14), 39-42. (In Persian)
Sadeghi, S. H., Hazbavi, Z., & Gholamalifard, M. (2019). Zonation of health dynamism for the Shazand Watershed based on low and high flow discharges. Watershed Engineering and Management, 11(3), 589-608. https://doi.org/10.22092/ijwmse.2018.120288.1427 (In Persian)
Sadeghi, S.H.R., Saaduddin, A., Hizbavi, Z., & Asadi Nelivan, A. (2016). Watershed health and sustainability. Report of the zero phase of the national comprehensive management plan of the country's watersheds. (In Persian)
Sadeghi, S.H.R., Tavosi, M., Zare, S., Beiranvandi, V., Shekohideh, H., Akbari Imamzadeh, F., Bahlekeh, M., Khurshid Sokhangouy, F., & Chamani, R. (2022). Evaluation and variability of flood-oriented health of shiraz Darwazeh Quran Watershed from Watershed Management Structures. Journal of Water and Soil, 36(5), 561-577. https://doi.org/20.1001.1.20084757.1401.36.5.3.3 (In Persian)
Shahedi, K., Mohseni, B., & Moumeni, B. (2022). Investigation of Talar Watershed Health using Watershed Health Assessment Framework on GIS environment. Journal of RS and GIS for Natural Resources, 15(1), 20-45. https://doi.org/10.30495/girs.2022.691305  (In Persian)
Sharifzadegan, M. H., Nedaie Tousi, S., & Jamali, F. (2017). Identifying Regional Development Limitations: Application of Water Poverty Index to Qazvin Province of Iran. Geography and Environmental Planning, 28(1), 151-170. https://doi.org/10.22108/gep.2017.98243.0  (In Persian)
Sullivan, C.A., Meigh, J.R., & Giacomello, A.M. (2003). The water poverty index: development and application at the community scale. In Natural Resources Forum, 27(3), 189-199. https://doi.org/10.1111/1477-8947.00054
Sun, R., Yao, P., Wang, W., Yue, B., & Liu, G. (2017). Assessment of wetland ecosystem health in the Yangtze and Amazon River Basins. ISPRS International Journal of Geo-Information, 6(3), 81. https://doi.org/10.3390/ijgi6030081
Suo, A. N., Xiong, Y. C., Wang, T. M., Yue, D. X., & Ge, J. P. (2008). Ecosystem health assessment of the Jinghe River watershed on the Huangtu Plateau. EcoHealth, 5, 127-136. https://doi.org/10.1007/s10393-008-0167-z    
 
UNDP. (1994). Informe sobre el Desarrollo Humano. Programa de la Naciones Unidas para el Desarrollo y Fondo Cultura Economica FCE, México.
Yang, W., Jin, Y., Sun, T., & Li, M. (2015). Effects of seashore reclamation activities on Wetlands ecosystem, a case study in yellow river Delta. In E-proceedings of the 36th IAHR World Congress, The Hague, the Netherlands, 28, 1-3. https://doi.org/10.1016/j.ocecoaman.2016.01.013  
Zhang, S., Xiang, M., Xu, Z., Wang, L., & Zhang, C. (2020). Evaluation of water cycle health status based on a cloud model. Journal of Cleaner Production, 245, 118850. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118850
Zhang, R., Duan, Z., Tan, M., & Chen, X. (2012). The assessment of water stress with the Water Poverty Index in the Shiyang River Basin in China. Environmental Earth Sciences, 67, 2155-2160. https://doi.org/10.1007/s12665-012-1655-6  
 

  • تاریخ دریافت 31 خرداد 1403
  • تاریخ بازنگری 26 مرداد 1403
  • تاریخ پذیرش 13 شهریور 1403