زینب حزباوی

پژوهش حاضر با هدف ارزیابی آسیب پذیری اقلیمی آبخیز سامیان در استان اردبیل انجام شد. در این راستا، نخست شاخص های مهم اقلیمی و فیزیکی در سطح 27 زیرحوضه محاسبه و سپس به تعیین آستانه ها اقدام شد. نتایج نشان داد که شاخص های فصل خشک و مرطوب به ترتیب در محدوده 05/48 (زیرحوضه 21) تا 63/86 (زیرحوضه 12) و 99/254 (زیرحوضه 16) تا 83/130 (زیرحوضه 3) میلی متر متغیرند. همچنین، شاخص های دوره سرد و گرم به ترتیب بین محدوده 87/5- (زیرحوضه 8) تا 07/2 (زیرحوضه 3) و 03/13 (زیرحوضه 8) تا 96/16 (زیرحوضه 3) درجه سانتی گرادند. شاخص های حداکثر سرعت باد بین محدوده 20/34 (زیرحوضه 8) تا 48/78 (زیرحوضه 1) کیلومتر بر ساعت، ارتفاع از سطح دریا بین محدوده 1326 (زیرحوضه 21) تا 2596 (زیرحوضه 14) متر، و SPI در محدوده 0006/0 (زیرحوضه 16) تا 0111/0 (زیرحوضه 8) نیز قرار گرفتند. در مجموع، ضمن تأیید تغییرپذیری مکانی زیاد شاخص های آسیب پذیری در دوره زمانی مورد مطالعه، نتایج حاصل از تلفیق همه شاخص ها نشان داد که زیرحوضه های 15، 16، و 17 واقع در غرب دارای آسیب پذیری خیلی زیاد و زیرحوضه های 20، 21، و 24 واقع در بخش هایی از شمال و مرکز دارای کمترین آسیب پذیری اند و در طبقه برگشت پذیر از لحاظ نقطه آسیب پذیری کلی (OVP) قرار دارند.

ارزیابی پایداری بوم شناختی مبنایی برای تعیین نوع تعامل و برخورد انس ان با طبیع ت و خدمات بوم شناختی دریافتی از آن اس ت که بایستی به صورت پیوسته مورد پایش قرار گیرد. در حالی که مطالعات محدودی در داخل کشور صورت گرفته و تاکنون در سیاست گذاری ها و برنامه ریزی های منطقه ای و ملی به صورت کاربردی مورد توجه قرار نگرفته است. در همین راستا، پژوهش حاضر با هدف ارزیابی پایداری بوم شناختی حوزه آبخیز توتلی واقع در شمال استان خراسان شمالی با استفاده از چارچوب مفهومی هیدرولوژی، محیط زیست، حیات و سیاست گذاری (HELP) و محاسبه شاخص پایداری آبخیز (WSI) صورت پذیرفت. در این فرآیند ارزیابی، 14 متغیر مورد استفاده قرار گرفت که بر اساس ماهیت هر کدام از آن ها در سه دسته شاخص فشار (P)، حالت (S) و پاسخ (R) و معیارهای چهارگانه HELP دسته بندی شدند. بر همین اساس میانگین امتیازات شاخص های P، S و R برای حوزه آبخیز توتلی به ترتیب ۶۵/۰، ۸۵/۰ و ۳۵/۰به دست آمد. هم چنین، میانگین امتیازات معیارهای هیدرولوژی (H) و محیط زیست (E) برابر با 58/0 و امتیازات معیارهای حیات (L) و سیاست گذاری (P) برابر با 66/0 محاسبه شد. نتایج حاصل از تلفیق کلیه معیارها و شاخص های مورد مطالعه نشان داد که امتیاز کلی WSI برابر ۶۲/۰ بوده و نشان دهنده سطح پایداری بوم شناختی متوسط است. نتایج پژوهش حاضر برای برنامه ریزی، حفاظت و شناسایی مناطق بحرانی و هدایت راهبردها و اقدامات مدیریتی کاربرد دارند. هم چنین توصیه می شود که با اتخاذ سیاست گذاری های مناسب و برنامه های حفاظتی مؤثر و با قابلیت اجرا در منطقه نسبت به ارتقاء وضعیت پایداری آبخیز از متوسط به خوب اقدام شود.

فرآیند فرسایش خاک به عنوان متغیر اصلی موردبررسی در مطالعات حفاظت آب وخاک در اکوسیستم های پایدار تحت تأثیر عوامل طبیعی و انسانی است. هم چنین، ساختار و ترکیب کاربری اراضی در یک اکوسیستم از تغییرات صورت گرفته در سیمای سرزمین تأثیر می پذیرد. به همین منظور، پژوهش حاضر با هدف بررسی ارتباط بین سنجه های سیمای سرزمین و الگوی فرسایش خاک در حوزه آبخیز کوزه تپراقی استان اردبیل برنامه ریزی شد. در این راستا، ابتدا با استفاده از نرم افزار Fragstats 4.2.1، 14 سنجه سیمای سرزمین شامل تراکم لکه (PD)، شاخص بزرگ ترین لکه (LPI)، حاشیه کل (TE)، تراکم حاشیه (ED)، شاخص شکل لکه (LSI)، میانگین اندازه لکه (AREA-MN)، میانگین فاصله نزدیک ترین همسایه اقلیدسی (ENN-MN)، شاخص گسستگی سیما (DIVISION)، میانگین شاخص شکل لکه (SHAPE-MN)، شاخص تکه شدگی (SPLIT)، شاخص پیوستگی سیما (COHESION)، اندازه شبکه تأثیرگذار (MESH)، شاخص تجمع (AI) و درصد پوشش سیمای سرزمین (PLAND) محاسبه شد. سپس شدت فرسایش خاک منطقه با استفاده از مدل پتانسیل فرسایش (EPM) با عملکرد قابل قبول بر اساس مطالعات پیشین برآورد شد. در ادامه، نتایج حاصل از محاسبه سنجه ها و شدت فرسایش خاک وارد نرم افزار SPSS شده و رابطه های رگرسیونی میان آن ها تعیین شد. نتایج بیانگر وجود یک رابطه عکس میان سنجه های DIVISION و ED و LPI با فرسایش ویژه خاک و حاکی از وجود یک رابطه مستقیم بین SHAPE-MN و AREA-MN با فرسایش ویژه خاک حوزه آبخیز کوزه تپراقی است. هم چنین، نتایج بیان کننده الگوی متفاوت ارتباط سنجه های سیمای سرزمین و فرسایش خاک است. این نتایج در برنامه ریزی مؤثر و هدفمند مدیریت کاربری اراضی در مقیاس آبخیز و سیمای سرزمین کاربرد دارند.

هدف از تحقیق حاضر، تحلیل ارتباط بین تغییرات کاربری اراضی در دوره های زمانی مختلف با استفاده از سنجه های سیمای سرزمین در حوزه آبخیز کوزه تپراقی واقع در استان اردبیل بوده است. بدین منظور، سه تصویر ماهواره ای لندست مربوط به سال های 1379، 1389 و 1400 از پایگاه اطلاعاتی سازمان زمین شناسی آمریکا (USGS) دریافت شد. پس از تهیه نقشه های کاربری اراضی منطقه به روش طبقه بندی نظارت شده و تبدیل آن به فرمت رستری، سنجه های سیمای سرزمین از نرم افزار Fragstats 8.2 در دو سطح سیما (22 سنجه) و کلاس (13 سنجه) محاسبه و کمی سازی شدند. مقدار ضریب کاپا برای نقشه های کاربری اراضی سه سال مورد بررسی (1379، 1389 و 1400) به ترتیب برابر با 2/58، 0/75 و 2/59 درصد به دست آمد. نتایج نشان داد که در سطح کلاس زراعت دیم حداکثر مقدار را در سنجه تراکم حاشیه (ED) و زراعت آبی حداکثر مقادیر را در سنجه های میانگین فاصله نزدیک ترین همسایه اقلیدسی (ENN-MN)، تعداد لکه (NP) و حاشیه کل (TE) در هر سه سال داشته اند. هم چنین در سطح سیما نیز شاخص تکه شدگی (SPLIT) در سال 1389 نسبت به سال 1379 کاهش جزئی داشته و سپس در سال 1400 افزایش پیدا کرده است. شاخص بزرگ ترین لکه (LPI) هم کاهش قابل توجهی در سال 1400 نشان داد، به طوری که از مقدار 34/43 در سال 1379 به 81/34 در سال 1400 رسیده است.

امنیت اکولوژیکی حوزه آبخیز به ظرفیت زمین و سطح تقاضای مورد انتظار برای تضمین حیات جمعیت ساکن در آن وابسته بوده و ارزیابی منطقه ای آن برای پیشبرد برنامه ریزی ها و سیاست گذاری های راهبردی ضروری است. به همین منظور، پژوهش حاضر با هدف تحلیل وضعیت ناهمگونی امنیت اکولوژیکی حوزه آبخیز سامیان واقع در بخش مرکزی استان اردبیل انجام شد. بر همین اساس، یک روش ارزیابی جامع مبتنی بر تحلیل ابعاد مختلف تأمین و تقاضای امنیت مادی و معنوی در سطح 27 زیرحوضه مفهوم سازی و پیاده سازی شد. نتایج نشان داد که مقدار متوسط هر دو مؤلفه تأمین و تقاضای امنیت اکولوژیکی در کل حوزه آبخیز برابر با 53/0 بوده است. هم چنین، از لحاظ شاخص امنیت اکولوژیکی (ESI)، کل حوزه آبخیز دارای وضعیت امن جزئی است. با وجود این، از لحاظ ناهمگونی فضایی، حداکثر مقدار شاخص امنیت اکولوژیکی (49/0) به زیرحوضه 22 واقع در قسمت مرکزی اختصاص داده شد. از ویژگی های کلی این زیرحوضه می توان به کاربری زراعت آبی اشاره کرد که موجب شده است منطقه از لحاظ امنیت اکولوژیکی در سطح بالایی قرار گیرد. هم چنین، حداقل مقدار این شاخص (43/0-) مربوط به زیرحوضه 27 واقع در بخش مرکزی استان است. شهر اردبیل مرکز استان اردبیل در این زیرحوضه قرار دارد و شهری بودن و نبود کاربری زراعت، جنگل و باغ از جمله ویژگی های این زیرحوضه است که منجر به قرار گرفتن این زیرحوضه در وضعیت ناامن شده است. توزیع مکانی شاخص امنیت اکولوژیکی نشان داد که وضعیت های امن، امن جزئی، ناامن جزئی و ناامن به ترتیب 12، 51، 33 و چهار درصد حوزه آبخیز سامیان را شامل شده اند.

هدف: با توجه به این که مراتع تحت تأثیرات عوامل محیطی قرار خواهند گرفت، از این رو پیش بینی پوشش تاجی و تولید اولیه سطح زمین برای رویارویی با تنش ها و مدیریت حالت توازن کربن و هم چنین تعادل بین عرضه و تقاضای محصولات مرتعی ضروری خواهد بود. هدف اصلی این مطالعه، تهیه نقشه پوشش تاجی و تولید اولیه سطح زمین فرم های رویشی گیاهی با استفاده از متغیر مستقل پستی و  بلندی بود در مراتع استان اردبیل بود.روش و داده: ابتدا با در نظر گرفتن تیپ های گیاهی و عوامل محیطی، نمونه برداری در مرحله اوج رویش گیاهان از سال ۱۳۹۵ تا ۱۳۹۹ با استفاده از پلات های یک متر مربعی برداشت شد. برای تعیین مؤثرترین عامل محیطی در تغییرات پارامترهای گیاهی ذکر شده، از هم بستگی بین متغیرهای وابسته و مستقل استفاده شد. برای مدل سازی توسط مؤثرترین عامل نیز از معادله رگرسیونی خطی استفاده شد و نقشه ها شبیه سازی شد. صحت معادلات نیز با خطای جذر میانگین مربعات (RMSE) محاسبه شد.یافته ها: نتایج نشان داد عامل ارتفاع بیش ترین هم بستگی با متغیرهای وابسته را داشت. اختلاف میانگین برآورد شده از مدل با مقادیر اندازه گیری شده برای پوشش تاجی گندمیان برابر با ۱+٪، پهن برگان علفی ۱ ٪، بوته ای ها ۱ ٪، و کل ۲ ٪ و این مقادیر برای تولید اولیه سطح زمین گندمیان ۱۱+ کیلوگرم در هکتار، پهن برگان علفی برابر با صفر، بوته ای ها ۱۳- و کل برابر با ۱۵۰+ کیلوگرم در هکتار بود.نتیجه گیری: پیش بینی پارامترهای مورد مطالعه برای مدیریت تعادل بین عرضه و تقاضای محصولات مرتعی دارای اهمیت است. می توان با در درست داشتن این معادلات برای مراتع استان اردبیل، در سال های آتی بدون تخریب مرتع (قطع و توزین) و تنها با اندازه گیری پوشش تاجی از عرصه، به پیش بینی دقیقی از تولید اولیه سطح زمین فرم های رویشی و کل دست یافت.نوآوری، کاربرد نتایج: در این مطالعه با استفاده از عوامل فیزیوگرافیک به عنوان متغیرهای مستقل، پوشش تاجی و تولید اولیه سطح زمین مربوط به فرم های مختلف رویشی گیاهان مدل سازی شده است. نقشه ها و مدل های ارائه شده می تواند برای پیش بینی و مدیریت تعادل بین عرضه و تقاضای تولید علوفه استفاده شود و در مدیریت پایدار پوشش گیاهی کمک نماید.

شاخص های بوم شناختی به ابزارهای مهمی برای ارزیابی و پایش منابع طبیعی تبدیل شده اند که درک رابطه بین فعالیت های زیست شناسی و واکنش بوم شناختی برای ساختار آن ها ضروری است. از طرفی، فعالیت های انسانی از طریق تغییرات در تولید رسوب، انتقال و ذخیره سازی تأثیرات قابل توجهی بر تکامل چشم انداز دارند. لذا این امر در مدیریت جامع نگر حوضه ها و اکوسیستم های مختلف بایستی مورد توجه قرار گیرد. بر همین اساس، پژوهش حاضر با هدف ارزیابی ناهمگونی فضایی شاخص آشفتگی هیدرورسوب شناسی (HSDI) در زیرحوضه های سامیان واقع در بخش مرکزی استان اردبیل انجام شد. بدین منظور، ابتدا عوامل انتقال رسوب (ST)، تنش هیدرولوژیکی (HS)، تغذیه آب زیرزمینی (Rec) و پتانسیل فرسایش خاک (SEP) برای 27 زیرحوضه مختلف مورد مطالعه محاسبه شد. در ادامه، وزن دهی این عوامل با استفاده از روش آنتروپی شانون صورت گرفت. سپس با استفاده از میانگین وزنی شاخص آشفتگی هیدرورسوب شناسی (HSDI) محاسبه و پهنه بندی شد. نتایج نشان داد که مقادیر متوسط، حداکثر و حداقل مقدار شاخص HSDI در حوضه سامیان به ترتیب برابر 17/10، 67/45 و 20/0 بوده است. هم چنین، طبق نتایج به ترتیب 67/87، 33/5، 32/5 و 68/1 درصد از مساحت حوضه در طبقات خیلی کم، کم، متوسط و زیاد از سطح آشفتگی دسته بندی شد. زیرحوضه 19 واقع در بخش شمالی، و زیرحوضه های 20 و 21 واقع در بخش مرکزی حوضه سامیان دارای بیش ترین آشفتگی هستند، لذا برای انجام اقدامات مدیریتی در اولویت قرار می گیرند. چارچوب پژوهش حاضر به عنوان ابزاری بالقوه برای حمایت از تصمیماتی که باید بر بهبود مدیریت منابع طبیعی متمرکز باشد، قابلیت کاربرد دارند.

داده های دبی روزانه جریان از پیش نیازهای مدیریت منابع آب هستند، اما امکان اندازه گیری آن در بسیاری از آبخیزهای بالادست وجود ندارد. بر این اساس، مدل سازی هیدرولوژیکی یکی از ابزارهای مهم در برآورد خصوصیات جریان در آبخیزهای بدون آمار است. تخمین پارامتر های ورودی مدل های هیدرولوژیکی در اغلب موارد نیازمند بهینه سازی است. هدف این پژوهش، ارزیابی روش های بهینه سازی و واسنجی خودکار مدل بارش-رواناب SIMHYD در حوزه آبخیز کوزه تپراقی با مساحت 805 کیلومترمربع در استان اردبیل است. داده های دبی، بارش روزانه، تبخیر و تعرق به عنوان ورودی های مدل از سال 2002-2011 برای واسنجی و از سال 2009-2011 برای صحت سنجی در امر شبیه سازی استفاده شدند. روش های واسنجی شامل الگوریتم ژنتیک، تکامل رقابتی جامع، الگوی جستجو، الگوی جستجوی چند شروعه، نمونه گیری تصادفی یکنواخت، روزنبروک، بهینه سازی روزنبروک چند شروعه براساس معیارهای کارایی آماری ارزیابی شدند. نتایج نشان داد که تغییر الگوریتم های بهینه سازی در دقت واسنجی مدل تاثیر قابل توجهی دارد. به طوری که مقدار تابع نش-ساتکلیف برای الگوریتم های مورداستفاده به ترتیب 42/0، 31/0، 55/8-، 38/0، 56/0، 23/0، 24/0 به دست آمد. الگوریتم روزنبروک در مقایسه با سایر الگوریتم های مورد استفاده، از دقت بالایی در واسنجی مدل هیدرولوژیک SIMHYD برخوردار است.

کمبود منابع آب در برخی از استان ها به یک بحران تبدیل شده است. بر همین اساس، به تازگی توجه ویژه ای به اتصال ساختاری و عملکردی شبکه های رودخانه و منبع اصلی تأمین آب (به عنوان یکی از راه حل های مدیریتی در مقیاس حوزه آبخیز) شده است. با وجود این، به اتصال هیدرولوژیکی در ایران هنوز به طور کافی توجه نشده است؛ بنابراین پژوهش حاضر با هدف ارزیابی و بهینه سازی اتصال هیدرولوژیکی در شبکه رودخانه حوزه آبخیز سامیان برای حفاظت و مدیریت بهتر منابع آب و بهبود عملکرد هیدرولوژیکی انجام شد. نتایج نشان داد که شبکه هیدرولوژیکی رودخانه با طول کلی 73/1254 کیلومتر 173 یال و 176 گره دارد. همچنین، نسبت یال به گره (β)، اتصال گره به یال (γ)، شاخص یکپارچگی اتصال (IIC) و سنجه احتمال پیوستگی (PC) به ترتیب برابر با 983/0، 331/0، 66/5 و 151/1 به دست آمد. علاوه بر این، ساختار هیدرولوژیکی در مناطق دشتی به صورت ضعیف ارزیابی شد. در این میان، مهاجرت مرکز ثقل گردش آب پس از بهینه سازی برای سطح های مختلف اتصال هیدرولوژیکی به جنوب حوزه آبخیز انتقال پیدا کرده است. نتایج حاصل از محاسبه نسبت  یال به گره (β) و اتصال گره لبه (γ) نشان داد که پیچیدگی داخلی شبکه مسیر با افزایش سطح بهینه سازی افزایش می یابد. همچنین، افزایش سطح بهینه سازی از 1 تا 4 باعث افزایش تعداد مسیرهای اتصال آب در حوزه آبخیز، پیچیدگی شبکه رودخانه و شاخص پیوستگی هیدرولوژیکی (IIC) شده است بنابراین پیشنهاد می شود اتصال هیدرولوژیکی در حوزه آبخیز سامیان تا سطح 4 بهینه سازی شود.