مدیریت جامع حوزه های آبخیز

مدیریت جامع حوزه های آبخیز

ارزیابی زیستایی حوزه آبخیز شازند استان مرکزی با استفاده از برخی معیارهای هیدرواقلیمی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران
چکیده
چکیده مبسوط
 مقدمه: بهره‌برداری بیش‌از‌حد از منابع طبیعی در ادامه رفتار نسنجیده جوامع بشری در راستای تأمین نیازهای ضروری جمعیت به یکی از مشکلات جدی کشورها تبدیل‌شده و سلامت و پایداری حوزه‌های آبخیز‏ را تهدید می­کند. انسان‌ها در هر نقطه از جهان نیاز دارند که اقدام‌های مدیریتی در راستای کاهش خطرها با هدف ساختن جوامع تاب‌آور در برابر رویدادها و بلایای طبیعی را انجام دهند. لذا کمی‌سازی دقیق روند تغییرات بوم‌شناختی و شاخص‌های مهم و تأثیرگذار برای مدیریت آبخیز از نظر تاب‌آوری و پایداری بوم‌شناختی ضروری است. در همین راستا، زیستایی (Viability) به مفهوم قابلیت سامانه آبخیز در برگشت به آستانه تاب‌آوری (Resilience) یکی از موضوعات مهم در ارزیابی توان بازیابی سلامت و پایداری است. از این‌رو برای تحلیل و ارزیابی آن می‏بایست شبکه‏ای از روابط متعدد بین متغیرهای مختلف مدنظر قرار گیرد. بااین‌حال تاکنون پژوهشی در رابطه با ارزیابی زیستایی آبخیز گزارش نشده است.
 مواد و روش‌ها: بر همین اساس مطالعه پیشگام حاضر با هدف ارزیابی زیستایی مبتنی بر ویژگیهای هیدرواقلیمی حوزه آبخیز شازند انجام شد. برای ارزیابی زیستایی هیدرواقلیمی، در ابتدا متغیرهای هیدرواقلیمی اولیه محاسبه شدند. سپس تجزیه‌وتحلیل‌های آماری متغیرهای هیدرواقلیمی انجام و برخی متغیرها حذف و برای متغیر‌های باقی‌مانده، آستانه‌های تاب‌آوری و رهاسازی تعیین شد. سپس اولویت‌بندی شاخص زیستایی با لحاظ شرایط فعلی، آستانه‌های تاب‌آوری و رهاسازی متغیر‌های مطالعاتی به‌دست آمد. درنهایت درجه زیستایی با محاسبه میانگین هندسی متغیرهای هیدرواقلیمی مشخص شد.
 نتایج و بحث: با توجه به نتایج مدل‌سازی و پهنه‌بندی انجام‌شده، شاخص زیستایی هیدرواقلیمی آبخیز شازند 58/0 و در وضعیت متوسط ارزیابی شد. قابل ذکر است اولویت‌بندی زیرآبخیزها با استفاده از روش زیستایی کاملاً متفاوت با روش‌های معمول برآوردی است. در این راستا بررسی شرایط فعلی با توجه به پویایی متغیرها به‌تنهایی نتایج قابل قبولی را ارائه نمی‌دهد و بررسی تغییرپذیری متغیرها در حالت تاب‌آور و رهاسازی و مقایسه فاصله آن‌ها با شرایط فعلی آبخیزها حائز اهمیت است. به‌طورمثال به‌جای انجام اقدامات مدیریتی در زیرآبخیز 7 با اولویت‌ بالا در حالت شرایط فعلی، توجه به زیرآبخیز 21 با اولویت‌های زیستایی اقلیمی، هیدرولوژی و هیدرواقلیمی به‌ترتیب 1، 4 و 1 ضروری است. از دیگر آبخیزهای دارای اولویت بالا می‌توان به زیرآبخیزهای 9، 20، 24، 16، 1، 11 و 15 اشاره کرد. زیرآبخیزهای مذکور و به‌خصوص 9، 20، 11 در شرایط فعلی در شرایط وضعیتی خوبی قرار دارند ولی ازلحاظ زیستایی بسیار پایین (تغییرپذیری بالا) هستند. همچنین زیرآبخیزهای 22، 5، 4 جزو زیرآبخیزهایی با زیستایی بالا (تغییرپذیری پایین) می‌باشند. با ارزیابی زیستایی هیدرواقلیمی و توجه به زیرآبخیزهای اولویت‌دار می‌توان شرایط هیدرواقلیمی را به صورت چشم‌گیری در مقایسه با سایر زیرآبخیزها تغییر داد و حالت تثبیت زیرآبخیزها را بهبود بخشید. برای ایجاد حالت تثبیت در زیرآبخیزها توجه به متغیرهایی با تغییر‌پذیری بالاتر نسبت به متغیرهای دیگر کمک‌کننده خواهد بود. ازجمله متغیرهای مؤثر با توجه به نتایج این پژوهش می‌توان به دبی مشخصه نرمال و میزان فرسایش اشاره کرد. یکی از دلایل اصلی این تغییرپذیری را میتوان به گسترش صنایع مختلف در منطقه و تأثیرات آن بر رژیم هیدرولوژی نسبت داد. زیرا اثرات این تغییرپذیری در زیرآبخیزهای 3، 6 و 7 واقع در مراکز صنعتی بیشتر مشهود است.
 نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج این پژوهش با مشخص شدن آستانه‌های تاب‌آوری و رهاسازی متغیرها و مقایسه آن با شرایط فعلی می‌توان وضعیت زیرآبخیزهای بحرانی را به آستانه تاب‌آوری نزدیک و از رهاسازی سامانه جلوگیری کرد. همچنین به سبب پیچیدگی سامانه آبخیز و دخالت عوامل متعدد در عملکرد آن، ارزیابی جامع زیستایی آبخیز با لحاظ تمامی متغیرهای دخیل می‌تواند در مدیریت جامع حوزه آبخیز بسیار مؤثر باشد. به‌طورکلی استفاده از رویکرد‌های نوین در آبخیز می‌تواند با شناخت بهتر منابع و محیط، مدیریت جامع حوزه آبخیز را بهبود بخشد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Amirnejad, H., Hosseini, S., & Saberi, M. (2021). The Role and Importance of Ecological, Economic, Technical and Social Criteria and Indicators to Reduce Flood Damage in Iran. Environmental Researches12(23),233-244. (In Persian)
Bahlekeh, M., & Sadeghi, S.H.R. (2023). Watershed Viability: Concept and Necessity. Extension and Development of Watershed Management, 11(40), 15-21. (In Persian)
Balsalobre-Lorente, D., Abbas, J., He, C., Pilar L., & Shah, S.S.R. (2023). Tourism, urbanization and natural resources rents matter for environmental sustainability: The leading role of AI and ICT on sustainable development goals in the digital era. Resources Policy, 82, 103445. https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2023.103445
Butchart-Kuhlmann, D., Kralisch, S., Fleischer, M., Meinhardt M., & Brenning, A. (2018). Multicriteria decision analysis framework for hydrological decision support using environmental flow components. Ecological Indicators, 93, 470-480. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2018.04.057
Chai, L.H., & Lha, D. (2018). A New Approach of Deriving Indicators and Comprehensive Measure for Ecological Environmental Quality Assessment. Ecological Indicators, 85, 716–728. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2017.11.039
Chamani, R., Sadeghi, S.H.R., 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)
Chen, J., Yin S., & Yang, X. (2023). The impact of adaptive management on community resilience in arid rural areas facing environmental change: An integrated analytical framework. Environmental Science & Policy, 150, 103589. https://doi.org/10.1016/j.envsci.2023.103589
Davudirad, A.A., Sadeghi, S.H., & Sadoddin, A. (2016). The impact of development plans on hydrological changes in the Shazand Watershed, Iran. Land Degradation & Development,1236-1244.
Desmet, P.J.J., & Govers, G. (1996). A GIS procedure for automatically calculating the USLE LS factor on topographically complex landscape units. Soil and Water Conservation, 51(5), 427-433.
Fan, L., & Wang, D. (2024). Natural resource efficiency and green economy: Key takeaways on clean energy, globalization, and innovations in BRICS countries. Resources Policy, 88: 104382. https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2023.104382
Ferrara, A., Salvati, L., Sateriano A., & Nole, A. (2012). Performance evaluation and costs assessment of a key indicator system to monitor desertification vulnerability. Ecological Indicators, 23, 123–129. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2012.03.015
Foushee, A. (2010). Identifying ecological indicators of climate change and land use impacts to a coastal watershed. University of Vermont, Project, 60.
 Hakimdoust,S. Y. , Pourzeidi,A.  &Gerami,M. S (2017). Spatial analysis of showers in Mazandaran Province in the GIS environment. Geographical Data (SEPEHR), 26, 191- 203. https://doi.org/10.22131/sepehr.2017.27477  (In Persian)
Hall, W.J., Borgomeo, E., Bruce, A., Di Mauro, M., & Mortazavi Naeini, M. (2019). Resilience of water resource systems: lessons from England. Water Security, 8, 43-58. https://doi.org/10.1016/j.wasec.2019.100052
Hazbavi, Z., & Sadeghi, S.H.R. (2017). Watershed health characterization using reliability-resilience, vulnerability conceptual framework based on hydrological responses. Land Degradation and Development, 28, 1528-1537. https://doi.org/10.1002/ldr.2680
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.2023.360357.1494 (In Persian).
Hazbavi, Z., Keesstra, S.D., Nunes, J.P., Jantiene, B., Gholamalifard, M., & Sadeghi, S.H.R. (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
Hejabi, S., Irannejad, P., & Bazrafshan, J. (2018). Modification of the Palmer Drought Severity Index (PDSI) based on Atmosphere-Land Surface Interaction Scheme (ALSIS) in Karkheh River Basin. Iran-Water Resources Research, 14(3), 170-183 (In Persian)
Hejazi, A., & Mezbani, M. (2016). The estimation of runoff volume and maximum discharge by using curve number (CN) Method (case study in Darrehshahr Drainage Basin). Hydrogeomorphology, 2(5), 63-81. (In Persian)
Hoseinzadeh, M.M., Nosrati, K., & Imeni, S. (2018). Determining curve number and estimating runoff yield in hesarak catchment. Applied Researches in Geographical Sciences, 18(51), 133-150. https://doi.org/10.29252/jgs.18.51.133  (In Persian)
Kelly, N.E., O’Connor, E.M., Wilson, R.F., Young, J.D., Winter, J.G., & Molot, L.A. (2016). Multiple stressor effects on stream health in the Lake Simcoe Watershed. Great Lakes Research, 42(5), 953-964. https://doi.org/10.1016/j.jglr.2016.07.007
Khakipour, N. (2024). Variability of some soil quality indicators under different land uses in a part of Lahijan region, Gilan province. Agricultural Engineering, 47(1), 19-34. https://doi.org/10.22055/agen.2024.45535.1700
Khan, R., & Gilani, H. (2021). Global drought monitoring with big geospatial datasets using Google Earth Engine. Environmental Science and Pollution Research, 28, 17244-17264. https://doi.org/10.1007/s11356-020-12023-0
Kiani Harchegani, M., Sadeghi, S.H.R., & Falahatkar, S. (2019). Comparative analysis of soil erodibility factor in Shazand Watershed. Ecohydrology, 6(1), 153-163. https://doi.org/10.22059/ije.2018.269592.985 (In Persian)
Liu, J., Loan, V.T.K., Mousa, S., Ali, A., Muda, I., & Cong, P.T. (2023). Sustainability and natural resources management in developed countries: The role of financial inclusion and human development. Resources Policy, 80, 103143. https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2022.103143
Loucks, D.P. (1997). Quantifying trends in system sustainability. Hydrological Sciences, 42 (4), 513–530. https://doi.org/10.1080/02626669709492051
Lu, L., Wang, R., Zhang, Y., Su, H., Wang, P., Jenkins, A., Ferrier, R., Bailey, M., & Squire, G. (2015). Ecosystem health towards sustainability. Ecosystem Health and Sustainability, 1(1),1-15. https://doi.org/10.1890/EHS14-0013.1
Mahdavi, M. (2001). Applied hydrology. University of Tehran, 342 p. (In Persian).
Milly, P.C., Betancourt, J., Falkenmark, M., Hirsch, R.M., Kundzewicz, Z.W., Lettenmaier, D.P., & Krysanova, V. (2015). On critiques of stationarity is dead: water management? Water Resources Research, 51, 7785-7789. https://doi.org/10.1002/2015WR017408
Min, S.K., Zhang, X., Zwiers, F.W., & Hegerl, G.C. (2011). Human contribution to more intense precipitation extremes. Nature, 498, 378-381. https://doi.org/10.1038/nature09763
Mirchooli, F., Sadeghi, S.H.R., & Khaledi Darvishan, A. (2022). Comparative analysis of the effect of different algorithms for calculating the topographic factor on the amount and spatial distribution of soil erosion in the Shazand Watershed, Iran, Watershed Engineering and Management, 14(2), 232-242. https://doi.org/10.22092/ijwmse.2021.341236.1753)  In Persian)
Mirchooli, F., Sadeghi, S.H.R., Darvishan, A.K., & Strobl, J. (2021). Multi-dimensional assessment of watershed condition using a newly developed barometer of sustainability. Science of the Total Environment, 791, 148389. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.148389
Mohammadi Ostadkelayeh, A., Toomaj, A., Mehrabi Nia, F., & Bahlake, M. (2022). Investigating the Relationship Between Spatial Resilience and Individual Resilience of Areas Subject to Resettlement Plan (Case Study of Northeastern Flooded Areas of Golestan Province). Geography and Environmental Hazards, 11(2), 127-142. https://doi.org/10.22067/geoeh.2022.73350.1128 (In Persian)
Mousavi, S.K., Tabesh, M.R., Lahijanian, A., Jozi, S.A., & Mirfakhraei, S.H. (2021). Establishment and Selection of Strategy for Improve Resilience of Yazd Ardakan Plain Water Resources. Geographical Space, 73 (21), 103-120. (In Persian).
Newson, M. (1997). Land, water and development: Sustainable management of river basin systems. Second Edition, ISBN 0-203-44352-7 Master e-book ISBN, London and New York, 460. https://doi.org/10.22092/ijwmse.2018.120288.1427
Phillips, I.D., Davies, J.M., Bowman, M.F., & Chivers, D.P. (2016). Macroinvertebrate communities in a Northern Great Plains River are strongly shaped by naturally occurring suspended sediments: implications for ecosystem health assessment. Freshwater Science, 35, 1354-1364. https://doi.org/10.1086/689013
Renard, K.G., Foster, G.R., Weesies, G.A., McCool, D.K., & Yoder, D.C. (1997). Predicting soil erosion by water: a guide to conservation planning with the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE). Washington, DC: US Government Printing Office, 703, 384.
Roose, E. (1977). Erosion et ruissellement en Afrique de l’ouest-vingt annees de mesures en petites parcelles experimentales. Pour Faire Face A` Ce Proble`me Pre´occupant, I’ORSTOM et Les Instituts Travaux et Documents de I’ORSTOM. Earth sciences, 78, 108.
Rouhani, H., Fathabadi, A., Bahlekeh, M., & Seyedian, S.M. (2019). Analysis of projected impacts of climate change on hydrological behavior of catchments based on signature indices in the Arazkoose Watershed. Water and Soil Science, 29(4), 97-108. (In Persian)
Sadeghi, S.H.R., Hazbavi, Z., & Gholamalifard, M. (2018). Dynamic health zoning of Shazand watershed based on characteristic discharges of low and high water. Watershed Engineering and Management, 11(3), 589-608. https://doi.org/10.22092/ijwmse.2018.120288.1427 (In Persian)
Sadeghi, S.H.R., 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), 61-577. https://doi.org/10.22067/jsw.2022.78150.1190 (In Persian).
Sadeghi, S.H.R., Davudirad, A., Sadoddin, A., & Paimozd, S. (2017). Trend of changes in land degradation index in Shazand Watershed, Markazi Province. Watershed Engineering and Management, 9(4), 383-397. https://doi.org/10.22092/ijwmse.2017.113459 (In Persian)
Sadeghi, S.H.R., Hazbavi, Z., & Gholamalifard, M. (2019). Interactive impacts of climatic, hydrologic and anthropogenic activities on watershed health. Science of the Total Environment, 648, 880-893. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.08.004
Sadeghi, S.H.R., 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)
Seddighi, H., & Seddighi, S. (2020). How much the Iranian government spent on disasters in the last 100 years? A critical policy analysis. Cost effectiveness and resource allocation, 18, 1-11. https://doi.org/10.1186/s1296202000242-8
Silabi, M.Z., Sadeghi, S.H.R., & Vafakhah, M. (2025). Soil erosion elasticity initiative for prioritizing sub-watersheds. International Soil and Water Conservation Research, 779-787. https://doi.org/10.1016/j.iswcr.2024.12.001  
Solaimani Sardoo, F., & Broumand, N. (2019). Study the role of outlying data in hydrological frequency analysis using L-moments in Halilroud Basin. Watershed Management Research, 1(2), 95-108. https://doi.org/10.2166/wcc.2024.310 (In Persian)
Troeh, F.R., Hobbs, J.A., & Donahue, R.L. (1999). Soil and water conservation: Productivity and environmental protection. Prentice-Hall, Inc.
Vahidi, M., Khalili, R., Vadiea, S., & Hazrati Someeh, Z. (2024). Anthropological study of social resilience opportunities and threats in North Khorasan. Anthropological Research, 14(1), 194-217. https://doi.org/10.22059/ijar.2024.377244.459878 (In Persian)
Vrsmarty, C.J., Pahl-Wostl, C., & Bhaduri, A. (2013). Water in the Anthropocene: New Perspectives for Global Sustainability.  Current Opinion in Environmental Sustainability, 5(6), 535–538. http://doi.org/10.1016/j.cosust.2013.11.01
Wang, Y., Shi, F., Yao, P. Sheng, Y., & Zhao, C. (2024). Assessing the evolution and attribution of watershed resilience in arid inland river basins, Northwest China. Science of The Total Environment, 906, 167534. https://doi.org/10.1016/j.cosust.2013.11.011
White, H.J., Gaul, W., León‐Sánchez, L., Sadykova, D., Emmerson, M.C., Caplat, P., & Yearsley, J.M. (2022). Ecosystem stability at the landscape scale is primarily associated with climatic history. Functional Ecology, 36(3), 622-634. https://doi.org/10.1111/1365-2435.13957
White, K.J. (1992). The Durbin-Watson test for autocorrelation in nonlinear models. The Review of Economics and Statistics, 74(2), 370-373. https://doi.org/10.2307/2109675
Yang, X., Scuderi, L., Paillou, P., Liu, Z., Li, H., & Ren, X. (2011). Quaternary environmental changes in the drylands of china- A critical review. Quaternary Science Reviews, 30(23), 3219-3233. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2011.08.009  

  • تاریخ دریافت 16 آذر 1403
  • تاریخ بازنگری 25 دی 1403
  • تاریخ پذیرش 17 بهمن 1403