مدیریت جامع حوزه های آبخیز

مدیریت جامع حوزه های آبخیز

اولویت‌بندی نقاط مناسب برای استحصال آب زیرسطحی با استفاده از روش تحلیل پوششی داده‌ها (مطالعه موردی: مناطق مرزی کلات و سرخس)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خراسان رضوی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مشهد، ایران
2 پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران
چکیده
چکیده مبسوط
مقدمه: آب‌های زیرزمینی در مناطق مرزی به دلیل مشکلاتی ازجمله گستردگی منطقه و هزینه زیاد مطالعه آن‌ها، کمتر موردتوجه مدیران و سیاستمداران قرار گرفته است و آگاه‌سازی مدیران، سیاست‌گذاران و تصمیم‌گیران کشورها در این زمینه به‌وضوح احساس می‌شود. اغلب کشاورزان و دامداران مناطق مرزی استان خراسان رضوی دسترسی مناسب به منابع آب کافی برای کشاورزی و شرب دام ندارند. در این مناطق، با احداث سد زیرزمینی می‌توان بخش قابل‌توجهی از جریان آب زیرسطحی را در مخزن آبرفتی موجود در پشت سد زیرزمینی ذخیره نمود تا در مواقع نیاز بهره‌برداری گردد. لذا هدف از این پژوهش شناسایی و اولویت‌بندی مکان‌های مناسب برای برداشت آب زیرزمینی با استفاده از سد زیرزمینی در مناطق مرزی کلات و سرخس در استان خراسان رضوی می‌باشد.
 
مواد و روش‌ها: در این تحقیق مناطقی که پتانسیل اولیه برای ساخت سد زیرزمینی را ندارند با استفاده از منطق بولین از محدوده موردمطالعه حذف شدند. برای مکان‌یابی مناطق مستعد برای احداث سد زیرزمینی در محدوده موردمطالعه از پنج معیار شیب، زمین‌شناسی، کاربری اراضی، فاصله از روستا و فاصله از جاده استفاده شد. سپس با استفاده از روش Fuzzy-AHP، عوامل مؤثر در مکان‌یابی سد زیرزمینی وزن‌دهی و مناطق مستعد شناسایی و با استفاده از روش تحلیل پوششی داده‌ها (DEA)، نقاط پیشنهادی برای مطالعات بعدی اولویت‌بندی شدند. روش DEA بر اساس تکنیک‌های برنامه‌ریزی خطی ایجادشده و مبتنی بر یک سری بهینه‌سازی با استفاده از برنامه‌ریزی خطی است. در این روش نقاط پیشنهادی به دو دسته کارا و ناکارا تقسیم می‌شوند. ورودی‌های مورداستفاده در این تحقیق شامل هزینه ساخت سد، مساحت حوضه و میزان بارندگی، تقاضای آب در منطقه موردمطالعه و هزینه تأمین آب می‌باشد. خروجی استفاده شده نیز مقدار آب برآورد شده برای برداشت در نظر گرفته شد.
 
نتایج و بحث: نتایج نشان داد که بیش از نیمی از محدوده موردمطالعه (6/58 درصد) پتانسیل احداث سد زیرزمینی را ندارد و حدود 4/41 درصد را مناطق مستعد تشکیل می‌دهند. درنتیجه، حجم کاری مکان‌یابی را می‌توان با استفاده از منطق بولین به میزان قابل‌توجهی کاهش داد. نتایج روش Fuzzy-AHP نشان داد زمین‌شناسی و شیب با وزن­های به­ترتیب 395/0 و 268/0 دارای بیشترین اهمیت و کاربری اراضی و فاصله از جاده به­ترتیب با وزن  07/0 و 097/0 کمترین تأثیر را در مکان‌یابی سد زیرزمینی دارند. همچنین شیب‌های 3-0 درصد در بین سایر کلاس‌های شیب بیشترین امتیاز را کسب کرد. زیرا در این شیب‌ها سرعت آب به حداقل می‌رسد و با توجه به نوع آبرفت‌های منطقه، مخازن مناسبی برای ذخیره آب ایجاد می‌شود. بر اساس نتایج به‌دست‌آمده کاربری مرتع دارای بیشترین امتیاز برای احداث سد زیرزمینی بود و حدود 8/6 درصد از منطقه مورد مطالعه دارای پتانسیل خیلی زیاد و 7/11 درصد دارای پتانسیل زیاد برای مکان‌یابی سد زیرزمینی هستند. پس از تعیین مقادیر ورودی و خروجی، از روش تحلیل پوششی داده‌ها برای اولویت‌بندی 7 نقطه پیشنهادی استفاده شد.
 
نتیجه‌گیری: دستاوردهای این تحقیق شامل موارد زیر می‌باشد: (1) اغلب کشاورزان و دامداران در مناطق مرزی استان بر مخروط افکنه‌ها و در مجاورت خشکه‌رودها زندگی می‌کنند و به منابع آب کافی برای کشاورزی و شرب دام دسترسی ندارند. در این مناطق، با احداث سد زیرزمینی می‌توان بخش قابل‌توجهی از جریان آب زیرسطحی را که بر روی سنگ‌بستر در جریان است و دارای کیفیت مناسب برای کشاورزی و شرب دام است را در مخزن آبرفتی موجود در پشت سد زیرزمینی ذخیره کرد و در مواقع نیاز مورد بهره‌برداری قرار داد. (2) اجرای پروژه سد زیرزمینی منجر به افزایش درآمد کشاورزان و دامداران برخی از مناطق مرزی استان می‌شود و درواقع به جمعیت فعال و پویای کشاورزان و دامداران این مناطق افزوده می‌گردد. از طرف دیگر، ایجاد اشتغال و افزایش جمعیت بهره‌بردار در مناطق مرزی موجب تأمین امنیت این مناطق می‌شود. لذا با افزایش درآمد ساکنین مناطق مرزی، رضایت‌مندی کشاورزان و دامداران افزایش خواهد یافت. (3) حذف مناطقی که پتانسیل ساخت سدهای زیرزمینی را ندارند، تأثیر زیادی در ساده‌سازی تحلیل و کاهش میزان کار میدانی دارد و درنتیجه باعث کاهش هزینه‌ها می‌شود. (4) دلیل انتخاب روش تحلیل پوششی داده‌ها برای اولویت‌بندی مکان‌های مناسب برای احداث سد زیرزمینی عدم استفاده از نظر کارشناسان است که این موضوع یک رویکرد جدید از استفاده این تکنیک به حساب می‌آید.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Agriculture Organization of Khorasan Razavi, )2019(.The appearance of the city of Kalat and Sarkhes, 1th Edition.
Álvarez, I., Barbero, J., & Zofio Prieto, J. (2020). A data envelopment analysis toolbox for MATLAB. Journal of Statistical Software95(3), 1-49. http://doi.org/10.18637/jss.v095.i03
Abdekhodayi, M.M., Zoonenat Kermani, M., & Abkar, A. (2017). Investigating the effective parameters in choosing the location of the underground dam under the Harmak basin in Kerman province, 16 th Iranian Hydraulics Conference. (In Persian)
Amanian, N., Iliati, I., & Mokhtari, M. H. (2019). Site Selection for underground dams using RS and GIS (Case study: Kashan Plain, Iran). Journal of Arid Biome, 9(1), 21-37. http://doi.org/10.29252/aridbiom.2019.1541  (In Persian)
Andersen, P., & Petersen, N.C. (1993). A procedure for ranking efficient units in data envelopment analysis. Management Science, 39(10), 1261–1264. http://doi.org/10.1287/mnsc.39.10.1261
Archwichai, L., Mantapan, K., & Srisuk, K. (2005). Approachability of subsurface dams in the Northeast Thailand. In International conference on geology, geotechnology and mineral resources of Indochina, GEOINDO pp 28-30.
Charnes, A., Cooper, WW., & Rhodes, E. (1978). Measuring the Efficiency of Decision Making Units. European Journal of Operational Research, 2(6), 429–444. http://doi.org/10.1016/0377-7(78)90138-8
Chezgi, J., Maleki Nezhad, H., Ekhtesasi, M.R., & Nakhaei, M. (2018). Providing a comprehensive and appropriate strategy for the construction of an underground dam using the SWOT model QSPM matrix (A case study: Keriyan Watershed). Journal of Water and Soil Science, 22 (1), 187-198. http://doi.org/10.29252/jstnar.22.1.187 (In Persian)
De Smith, M. J., Goodchild, M. F., & Longley, P. (2007). Geospatial analysis: a comprehensive guide to principles, techniques and software tools. Troubador publishing ltd.
Esavi, V., Karami, J., Alimohammadi, A., & Niknezhad, S. A. (2012). Comparison the AHP and FUZZY-AHP Decision Making Methods in Underground DAM Site Selection in Taleghan Basin. Scientific Quarterly Journal of Geosciences, 22(85), 27-34. http://doi.org/10.22071/gsj.2012.54018 (In Persian)
Esmali, A., Golshan, M., & Khorrami, K. (2019). Determination of suitable areas for underground dam construction using boolean and fuzzy logics in central areas of Ardebil Province. Journal of Watershed Management and Research, 10(20), 225-237. http://doi.org/10.29252/jwmr.10.20.225 (In Persian)
Esmali Ouri, A., Golshan, M., & Khorrami, K. (2016). Prioritization of suitable axes for construction of underground dam in the Doostbeiglou watershed. Physical Geography Research, 48(4), 645-659. http://doi.org/10.22059/jphgr.2016.60834  (In Persian)
Fathi, A., Lee, T., & Mohebzadeh, H. (2019). Allocating Underground Dam Sites Using Remote Sensing and GIS Case Study on the Southwestern Plain of Tehran Province, Iran. Journal of the Indian Society of Remote Sensing, 47(6), 989-1002. https://doi.org/10.1007/s12524-019-00961-3
Forzieri, G., Gardenti, M., Caparrini, F., & Castelli, F. (2008). A methodology for the pre-selection of suitable sites for surface and underground small dams in arid areas: A case study in the region of Kidal, Mali. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 33(1-2), 74-85. https://doi.org/10.1016/j.pce.2007.04.014
Kharazi, P., Yazdani, M. R., & Khazealpour, P. (2019). Suitable identification of underground dam locations, using decision-making methods in a semi-arid region of Iranian Semnan Plain. Groundwater for Sustainable Development, 100240. https://doi.org/10.1016/j.gsd.2019.100240
Kheyrkhah, A., Mohammadi, F., & Memarian, H. (2015). Determination of suitable locations for rainwater harvesting using analytic hierarchy process in GIS framework (Case study: Roodsarab watershed, Khooshab, Khorasan Razavi, Iran). Journal of Rainwater Catchment Systems; 3(3), 1-14.  (In Persian)
Kordi, R., Faramarzi, M., Karimi, H., Grayi, P., & Yarmohammadi, E. (2016). Mapping underground Dam in Arid and Semi-Arid Area in Western Iran (Case Study: Mehran, Ilam Province). Journal of Watershed Management and Research, 7(13), 172-164. http://doi.org/10.18869/acadpub.jwmr.7.13.172 (In Persian)
Kumar, M., Kumar, R., & Singh, V. P. (Eds.). (2023). Advances in Water Management Under Climate Change. CRC Press. http://doi.org/10.1201/9781003351672
Maleki, F., Tahmasebi P., N., Hagizada, A., Zienivand, H., & Ebrahimi, B. (2019). Site Selection for Construction of the Underground Dams in the Khorram Abad Watershed Using the Analytical Network Processes. Watershed Management Reserches, 32, 73-83. http://doi.org/10.22092/wmej.2019.101703.1016 (In Persian)
Nilsson, Å. (1988). Groundwater dams for small-scale water supply. In Groundwater Dams for Small-Scale Water Supply, (1-69). Practical Action Publishing. http://doi.org/full/10.5555/19881859999
Peyrowan, H. R., Arab, M. R., & Kheirkhah Zarkesh, M. M. (2018). Site selection for underground dams in selected basins of Markazi province with a Decision Support System of Spatial data. Extension and Development of Watershed Management, 6(20), 54-63. (In Persian)
Rezaei, M., & Jamshidi-Zanjani, A. (2017). Landfill site selection using combination of fuzzy logic and multi criteria decision making method (Case study: Arak, Iran). Modares Civil Engineering Journal, 17 (2), 120-130. (In Persian)
Rezaei, Moghaddam, M. H., Rahimpour, T., & Nakhostinrouhi, M. (2016). Potential detection of the groundwater resources using analytic network process in geographic information system (Case study: basins leading to Tabriz Plain). Iranian Journal of Ecohydrology, 3(3), 379-389. http://doi.org/10.22059/ije.2016.60026 (In Persian)
Rostami khalaj, M., Noor, H., Bagheriyan Kalt, A., & Kheirkhah Zarkesh, M. (2022) Identification of suitable sites for subsurface flow harvesting using underground dam (Case study: Border basins of Torbat-e-Jam County). Journal of Rainwater Catchment Systems, 9(4), 19-32. (In Persian)
Rostamzadeh, R., & Sofian, S. (2011). Prioritizing effective 7Ms to improve production systems performance using fuzzy AHP and fuzzy TOPSIS, Expert Systems with Applications, 31, 5166- 5177. https://doi.org/10.1016/j.eswa.2010.10.045
Sadeghi, S. H. (2017). Hydropolitics and national security (Case study: Persian Gulf Countries). Strategy, 25(4), e124610. (In Persian)
Talebi, A., & Zahedi, E. (2015). Select Suitable Areas for Underground Dam Using The Theory of Fuzzy Logic And Analytical Hierarchy Process (Case Study: Watershed Doroongar, Dargaz). Iranian Journal of Watershed Management Science and Engineering, 9 (30), 41-50. (In Persian)
Tavakoli, S., Khashei-Siuki, A., Hashemi, S. R., & Khozeyme-Nezhad, H. (2018). Comparison of FAHP and FANP Decision-Making Methods in Determining the Appropriate Locations for Constructing an Underground Dam for Water Harvesting. Water Harvesting Research, 3(1), 81-91. https://doi.org/10.22077/jwhr.2019.1057
Webber, D., Marques, F., & de Oliveria Neto, M. B. (2019). Site selection for underground dams using spatial multi-criteria evaluation in the semi-arid region of the state of Alagoas, Brazil. In Embrapa Solos-Artigo em anais de congresso (ALICE). In: International Symposium On Managed Aquifer Recharge , 10,  236-244.

  • تاریخ دریافت 13 آبان 1403
  • تاریخ بازنگری 28 آذر 1403
  • تاریخ پذیرش 11 اسفند 1403