مدیریت جامع حوزه های آبخیز

مدیریت جامع حوزه های آبخیز

تغییرپذیری پهنه‎بندی سلامت با استفاده از روش‌های محاسبه میانگین شاخص‌های فشار، وضعیت و پاسخ در حوزه آبخیز بلده ‌نور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران
چکیده
چکیده مبسوط
مقدمه: از آغاز انقلاب صنعتی، فعالیت‌های انسانی تأثیر بسزایی بر تغییرات آب و هوایی و سایر مسائل محیط‎زیستی داشته است. بر این اساس، بروز رخدادهای مختلف ناشی از فعالیت­های انسانی ازجمله تغییرات کاربری اراضی، افزایش فرسایش خاک، کاهش سطح آب­های زیرزمینی، گسترش مناطق مسکونی و صنعتی در پهنه­های سیلابی و موارد مشابه روزبه‌روز بر تخریب حوزه­های آبخیز افزوده است. تخریب و برهم‎آشفتگی آبخیزها سبب کاهش ارائه خدمات متوقع از آبخیزها و به عبارتی کاهش خدمات بوم­سازگان را در پی داشته است. از این‌رو ارزیابی صحیح و در عین حال تغییرپذیری سلامت حوزه­های آبخیز در اثر عوامل مختلف، گام اساسی حیاتی در مدیریت و بهره‌برداری از بوم‌سازگان و نمایش چگونگی عملکرد آبخیزهاست. لذا در این پژوهش سعی شده است وضعیت سلامت حوزه آبخیز بلده­ نور با استفاده از متغیرهای مشکل‎محور و قابل دسترس مورد ارزیابی قرار گیرد. همچنین در راستای ارزیابی اثر میانگین­های مختلف بر پراکنش مکانی سلامت آبخیز، شاخص سلامت با استفاده از میانگین‌های حسابی، وزنی، هندسی، خلاصه‎شده و هم­ساز در حوزه آبخیز بلده ‌نور در استان مازندران محاسبه شد.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق، بر اساس شرایط منطقه و تحلیل و پالایش سلامت و امنیت بوم‌شناسی منطقه، 36 معیار کلیدی از مجموعه عوامل طبیعی، اقلیمی، انسانی و هیدرولوژی در قالب شاخص‌های فشار (P)، حالت (S) و پاسخ (R) شناسایی شد. حوزه آبخیز موردمطالعه با استفاده از نرم افزار  SWATبه 18 زیرآبخیز تقسیم‌بندی شد. در ادامه برای حذف متغیرهای دارای همبستگی درونی و به­منظور جلوگیری از بروز خطا در محاسبات در هر زیرآبخیز، با استفاده از آزمون عامل تورم ورایانس متغیرهای دارای همبستگی درونی حذف شدند. پس از غربال و نرمال‌سازی معیار‌های منتخب در کنکاش رویکرد مفهومی فشار-وضعیت-پاسخ (PSR)، میانگین‌های حسابی، هندسی، وزنی، خلاصه‎شده و هم‌ساز استفاده شد. اصلی‎ترین و مهم ترین شاخص مرکزی که نشان دهنده نقطه تعادل و مرکز ثقل جامعه است، میانگین یک جامعه است. درمیان انواع میانگین‌ها، میانگین حسابی از نظر کمیت همیشه بیشترین مقدار و میانگین هم‌ساز همیشه کمترین مقدار را دارد و اگر تمام داده ها یکسان (برابر) باشند، هر سه میانگین با هم برابر می­شوند بنابراین نتایج میانگین‌های مختلف بررسی و در مقایسه با نتایج حاصل از بازدید میدانی، شاخص سلامت و امنیت بوم‌شناختی ارزیابی شد.
نتایج و بحث: بررسی نتایج نشان داد که امنیت بوم‌شناختی در حوزه آبخیز برابر با 58/0 به‌دست آمد و وضعیت سلامت حوزه آبخیز بلده نور نیز با میانگین‌های حسابی، هندسی، وزنی، خلاصه‎شده و هم‌ساز در طبقه نسبتاً سالم با مقدار عددی به‌‌ترتیب 63/0، 62/0، 62/0، 63/0 و 60/0 قرار گرفت. از لحاظ اولویت‌بندی زیرآبخیزها نیز، زیرآبخیز 9 در تمامی میانگین‌ها در اولویت آخر قرار گرفت و زیرآبخیز 17 به‌ ترتیب در میانگین‌های حسابی، وزنی و خلاصه‎شده و زیرآبخیز 18 در میانگین‌های هندسی و هم‌ساز در اولویت اول قرار گرفتند. همانطور که نتایج پژوهش نشان داد میانگین هندسی به دلیل کاهش اثر اعداد بزرگ و متعادل کردن میانگین، قابلیت استفاده بیشتری نسبت به سایر میانگین­ها دارد.
نتیجه‌گیری: تغییرات مکانی متغیرهای محاسبه‌شده نشان داد که مرتع خوب به‌عنوان مؤثرترین عامل مثبت و تراکم جمعیت و واحد دامی نیز به‌عنوان مؤثرترین عوامل منفی بر وضعیت سلامت آبخیز بلده نور محسوب می‌شوند. همچنین نتایج بیان‌گر تغییرات مکانی وضعیت سلامت در کل حوزه آبخیز موردمطالعه و عدم اختلاف معنی‎دار حاصل از کاربست میانگین‌های مختلف بوده است؛ بنابراین، برای بهبود سلامت در درجات مختلف باید برنامه‌های مختلف علمی و سازگار به‌کار برده شوند. پیشنهاد می‌شود که راهکارهای مبتنی بر طبیعت، مدیریت مشارکتی و مدیریت سازگار و یکپارچه برای بهبود سلامت آبخیز بلده نور در اولویت قرار گیرند. شاخص سلامت آبخیز می‌تواند به‌عنوان ابزاری مؤثر برای تحلیل موجودیت خدمات آبخیز متناسب با ظرفیت حمل آن‌ها نیز در نظر گرفته شود. همچنین با توجه به وضعیت مناسب حوزه آبخیز بلده نور به لحاظ جاذبه­های گردشگری و برخورداری از آب و هوای مناسب، دخل و تصرف بیشتر در منطقه و گسترش مناطق مسکونی و افزایش جمعیت خوش­نشین در آینده اجتناب‎ناپذیر خواهد بود. لذا پیشنهاد می‎شود با استفاده از روش­های مختلف مدیریتی، توسعه کم‌پیامد و تحلیل روند تغییرات محیطی چشم­انداز آینده این آبخیز با تکیه بر حفظ زیرآبخیزهای سالم و بهبود زیرآبخیزهای ناسالم به سالم طراحی و اجرایی شود.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Ahn, S. R., & Kim, S. J. (2019). Assessment of watershed health, vulnerability and resilience for determining protection and restoration Priorities. Environmental Modelling & Software, 122, 103926. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2017.03.014
Alaei, N., Mostafazadeh, R., Esmaliouri, A., Sharari, M., & Hazbavi, Z. (2020). Assessment and comparison of landscape connectivity in KoozehTopraghi watershed, Ardabil province. Iranian Journal of Applied Ecology, 8(4), 19-34. https://doi.org/10.47176/ijae.8.4.2572. (In Persian)
Alilou, H., Rahmati, O., Singh, V. P., Choubin, B., Pradhan, B., Keesstra, S., ..., & Sadeghi, S. H. (2019). Evaluation of watershed health using Fuzzy-ANP approach considering geo environmental and topo-hydrological criteria. Journal of Environmental Management, 232, 22-36. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.11.019
Asadifard, E., & Masoudi, M. (2021). Ecological potential evaluation of urban and industrial development in Firoozabad Township using proposed model of EMOLUP. Journal of Environmental Science Studies, 6(3), 3927-3937. (In Persian)
Bañares, E. N., Mehboob, M. S., Khan, A.R., & Cacal, J.C. (2024). Projecting hydrological response to climate change and urbanization using WEAP model: A case study for the main watersheds of Bicol River Basin, Philippines. Journal of Hydrology: Regional Studies, 54, 101846. https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2024.101846
Bi, H., Ma, J., Zheng, W., & Zeng, J. (2016). Comparison of soil moisture in GLDAS model simulations and in situ observations over the Tibetan Plateau. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 121(6), 2658-2678.‏ https://doi.org/10.1002/2015JD024131
Chamani, R., Sadeghi, S. H., Zare, S., Shekohideh, H., Mumzaei, A., Amini, H., ..., & Zarei, R. (2024). Flood‐oriented watershed health and ecological security conceptual modeling using pressure, state, and response (PSR) approach for the Sharghonj Watershed, South Khorasan Province, Iran. Natural Resource Modeling, 37(1), e12385. https://doi.org/10.1111/nrm.12385
Ebrahimi Gatgash, Z., & Sadeghi, S. H. (2023). Prioritization-based management of the watershed using health assessment analysis at sub-watershed scale. Environment, Development and Sustainability, 25(9), 9673 9702.‏ https://doi.org/10.1007/s10668-022-02455-8
Ebrahimi Gatgash , P., Salajegheh, A., Mohseni Saravi, M., Malekian, A., & Sadoddin, A. (2018). Watershed Health Prediction based on Surface Water Quality Variables (Case Study: Taleghan Watershed). Geography and Environmental Sustainability, 8(1), 1-13. (In Persian)
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
Gatz, D. F., & Smith, L. (1995). The standard error of a weighted mean concentration—I. Bootstrapping vs other methods. Atmospheric Environment, 29(11), 1185-1193.‏ https://doi.org/10.1016/13522310(94)00210-C
Ghanbaritaloke, F., Deyantitilki, G.A., & Vafakhah, M. (2015). Investigation of Spatial variability of Artemisia aucheri yield, density and canopy cover using geostatistics methods (Case study: Baladeh watershed). Watershed Management Research, 28(2), 48-56. https://doi.org/10.22092/wmej.2015.107084  (In Persian)
Ghabelnezam, E., Babaei, L., Alaei, N., & Hazbavi, Z. (2023). Development of an incorporative PSR-Fuzzy model for health assessment of the KoozehTopraghi Watershed. Water and Soil Management and Modeling, 3(4), 152-167. https://doi.org/10.22098/mmws.2022.11379.1125 (In Persian)
Hafezparast, M. (2020). Monitoring of groundwater level changes using GRACE and GLDAS satellites in Kermanshah Province. Irrigation and water engineering in Iran, 12 (48), 234-257. https://doi.org/10.22125/IWE.2022.150736  (In Persian)
Hazbavi, Z., & Sadeghi, S.H.R. (2017). Watershed health characterization using reliability-resilience vulnerability conceptual framework based on hydrological response, Land Degradation and conceptual framework based on hydrological response. Development, 28, 1528-1537. https://doi.org/10.1002/ldr.2680
Hazbavi, Z., & Sadeghi, S.H. (2017). Watershed Health (Part two): Pressure, State and Response Conceptual Model. Extension and Development of Watershed Management, 4(15), 25-30. https://doi.org/10.1002/ldr.3420 (In Persian)
Hazbavi, Z., Ghabelnezam, E., Azizi, E., Sharifi, Z., Fathololoumi, S., & Nikoo, M. R. (2023). Assessment of Ecological Quality in the Nir Watershed, Ardabil Province. Watershed Management Research, 36(3), 90-110. https://doi.org/10.22092/wmrj.2023.360357 (In Persian)
Hazbavi, Z., Parchami,N., Alaei, N., & Babaei, L. (2020) .Assessment and Analysis of the KoozehTopraghi Watershed Health Status, Ardabil Province, Iran. Journal of Water and Soil Resources Conservation, 3, 142-12. (In Persian)
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., Sadeghi, S.H.R., Gholamalifard. M., & Davudirad, A.A. (2020). Watershed health assessment using the pressure–state– response (PSR) framework. Land Degradation and Development, 31, 3-1. https://doi.org/10.1002/ldr.3420
IPCC. (2007). Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Inter- governmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press,Cambridge, UK and New York, NY, USA.
IPCC. (2013). Climate Change 2013: the physical science basis. Contribution of Working Group I to the 5th Assessment Report of the Intergovern–Mental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, US.
Liang, J., Crowther, T. W., Picard, N., Wiser, S., Zhou, M., Alberti, G., ..., & Reich, P. B. (2016). Positive biodiversity-productivity relationship predominant in global forests. Science, 354(6309), aaf8957.  https://doi.org/10.1126/science.aaf8957
Ma, L., Bo, J., Li, X., Fang, F., & Cheng, W., (2019). Identifying key landscape pattern indices influencing the ecological security of inland river basin: the middle and lower reaches of Shule River Basin as an example. Science of the Total Environment, 674, 424–438. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.04.107
Mahdavi M. (2009). Applied Hydrology. second volume. University of Tehran. 437 pp. (In Persian)
Mosaffaie, J. (2015). Comparison of two methods of regional flood frequency analysis by using L-moments. Water Resources, 42(3), 313–321. https://doi.org/10.1134/S0097807815030112
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
Ran, C., Wang, S., Bai, X., Tan, Q., Wu, L., Luo, X., ..., & Lu, Q. (2021). Evaluation of temporal and spatial changes of global ecosystem health. Land Degradation & Development, 32(3), 1500-1512. https://doi.org/10.1002/ldr.3813
Rapport, D. J., Gaudet, C. L., Constanza, R., Epstein, P. R., & Levins, R. (Eds.). (2009). Ecosystem health: principles and practice. John Wiley & Sons.
Ratha, D., & Agrawal, V.P. (2015). A digraph permanent approach to evaluation and analysis of integrated watershed management system. Journal of Hydrology, 1(525), 188-196. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2015.03.046
Saaduddin, A., Shahabi, M., & Bai, M. (2017). Evaluation and comprehensive management of watersheds, principles and approaches of modeling and decision making. Publications of Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, 170 p.
Sadeghi, S. H., Khaledi Darvishan, A., Vafakhah, M., Moradi Rekabdarkolaei, H., Hazbavi, Z., Rajabi, M., ... & Pournabi, S. (2023). Conceptualization and Evaluation of Asiabrood Watershed Health, Chalus Township, Iran. Journal of Watershed Management Research, 14(27), 15-25. https://doi.org/10.61186/jwmr.14.27.15 (In Persian)
Sadeghi, S.H., & Hazbavi, Z. (2017). Spatiotemporal variation of watershed health propensity through reliability-resilience-vulnerability based drought index (case study: Shazand Watershed in Iran). Science of the Total Environment, 587, 168-176. . https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.02.098
Sadeghi, S.H., Chamani, R., Silabi, M.Z., Tavosi, M., Katebikord, A., Darvishan, A. K., ..., & Rekabdarkolaei, H.M. (2023). Watershed health and ecological security zoning throughout Iran. Science of the Total Environment, 905, 167123.‏ https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.167123
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., Tavoosi, M., Zare, S., Beiranvandi, V., Shekohideh, H., Akbari Emamzadeh, F., Bahlekeh, M., Khorshid Sokhangoy, F., & Chamani, R. (2022). Evaluation and Variability of Flood-Oriented Health of Shiraz Darwazeh Quran Watershed from Watershed Management Structures. Water and Soil, 36(5), 561-577. https://doi.org/10.22067/jsw.2022.78150.1190 (In Persian)
Smithson, P. A. (2002). IPCC, 2001: climate change 2001: the scientific basis. Contribution of Working Group 1 to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, edited by JT Houghton, Y. Ding, DJ Griggs, M. Noguer, PJ van der Linden, X. Dai, K. Maskell and CA Johnson (eds). Cambridge University Press, Cambridge, UK, and New York, USA, 2001. No. of pages: 881.
Tavakoli, M., Karimi, H., & Norollahi, H. (2018). Investigation the effects of climate change on water resources of Ilam Dam Watershed. Watershed Engineering and Management, 10(2), 157-170. https://doi.org/10.22092/ijwmse.2018.109322.1264 (In Persian)
Tsai, Y. W., Lin, J. Y., & Chen, Y. C. (2021). Establishment of the watershed health indicators and health check of reservoirs. Ecological Indicators, 127, 107779. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2021.107779
Wang G, Mang S, Cai H, Liu S, Zhang Z, Wang L, & Innes JL (2016) Integrated watershed management: evolution, development and emerging trends. Journal of Forestry Research. 27, 967–994.
https://doi.org/10.1007/s11676-016-0293-3
Wilcox, R.R. (2012). Introduction to robust estimation and hypothesis testing. Academic Press.‏
Wilcox, R.R., & Keselman, H.J. (2003). Modern robust data analysis methods: measures of central tendency. Psychological Methods, 8(3), 254.‏
Zwillinger, D. (2002). CRC standard mathematical tables and formulae. Chapman and hall/CRC.‏ https://doi.org/10.1201/9781420035346

  • تاریخ دریافت 26 تیر 1403
  • تاریخ بازنگری 23 مرداد 1403
  • تاریخ پذیرش 16 شهریور 1403