ارزیابی توان اکولوژیک واحدهای هیدرولوژیک حوضه‌‌های آبخیز به منظور اولویت‌‌بندی عملیات اجرایی آبخیزداری. مطالعه موردی: حوضه آبخیز دشت مختاران، بیرجند

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران.

2 استادیار گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران.

3 دکتری عمران، گرایش سازه‌های هیدرولیکی، دانشکده مهندسی عمران، گروه مهندسی آب، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

توجه به حوضه‌­های آبخیز به عنوان اصلی­ترین عامل جهت توسعه پایدار در مباحث مدیریتی حائز اهمیت می­باشد. ارزیابی توان اکولوژیکی و اولویت‌­بندی حوضه‌­های آبخیز با توجه به معیارهای مختلف اکولوژیکی، از موارد مهم در برنامه‌­ریزی و مدیریت جامع حوضه­‌های آبخیز می­‌باشد. در این مطالعه، از روش ترکیبی
Fuzzy-TOPSIS جهت تصمیم­‌گیری چند شاخصه در حوضه آبخیز دشت مختاران واقع در شهرستان بیرجند استفاده گردید. 13 معیار محیط زیستی شامل کمیت و کیفیت آب زیرزمینی منابع پایین­‌دست و بالادست، شدت سیل‌خیزی، حفاظت خاک، کمیت آب سطحی، علوفه تولیدی، تبخیر و تعرق پتانسیل، ترکیب گیاهی، فرسایش آبی و بادی، ظرفیت چرا در حوضه مطالعاتی اندازه‌­گیری و حوضه به 3 بلوک ارتفاعات شمالی، جنوبی و دشت حوضه که هر کدام دارای معیار‌های خاص خود می­‌باشند نیز تقسیم­بندی گردید. سپس معیارهای هر بلوک با فرآیند تحلیل سلسله مراتبی وزن­دهی و هر یک از 13 معیار محیط زیستی نیز فازی­سازی و مشکل اصلی هر زیرحوضه با توجه به مطالعات انجام شده در حوضه تعیین و براساس نوع مشکل، زیرحوضه‌­ها در هر بلوک گروه‌‌بندی شدند. براساس روش ارزش­گذاری طیف لیکرت، اهمیت نسبی زیرحوضه­‌ها نسبت به هر یک از معیارها به صورت اعداد فازی مثلثی مشخص و ضریب نزدیکی زیرحوضه‌‌های هر گروه برآورد و نقشه اولویت­‌بندی عملیات اجرایی آبخیزداری کل حوضه ترسیم گردید. نتایج نشان داد که زیرحوضه­های دارای اولویت کم و خیلی کم 05/54 درصد محدودۀ مورد مطالعه را در برگرفته­‌اند، که بیشتر بر دشت حوضه و ارتفاعات شمالی حوضه منطبق هستند و زیرحوضه­های دارای اولویت زیاد و خیلی زیاد 52/39 درصد محدودۀ مورد مطالعه را در برگرفته­‌اند، که بیشتر بر ارتفاعات شمالی و ارتفاعات جنوبی حوضه و بخش‌­هایی از دشت حوضه منطبق می‌­باشند و همچنین زیرحوضه­های دارای اولویت متوسط 42/6 درصد محدوده مورد مطالعه را در برگرفته‌­اند، که بیشتر بر ارتفاعات جنوبی حوضه و دشت حوضه منطبق هستند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Ecological capability assessment of watershed hydrological units to prioritize watershed management executive operations using Fuzzy_TOPSIS approach (Case study: Mokhtaran Plain Basin, Birjand, Iran)

نویسندگان [English]

  • Behrooz Ebrahimi 1
  • Hadi Memarian 2
  • Seyyed Mohamad Tajbakhsh 2
  • Amirhosein Aghakhani Afshar 3
1 MSc. Department of Rangeland and Watershed Management, Faculty of Natural Resources and Environment, University of Birjand, Birjand, Iran
2 Assistant Professor Department of Watershed Management, Faculty of Natural Resources and Environment, University of Birjand, Birjand, Iran
3 Department of water engineering, Faculty of civil engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran.
چکیده [English]

Watersheds are considered as the main unit of planning for sustainable development in many management issues. Evaluating the ecological capability of watersheds and their ranking according to different ecological criteria for prioritizing water management operations is one of the important issues in watershed planning and management. In this study, the Fuzzy-TOPSIS integration method, was chosen to be usen in the Mokhtaran watershed. In this work, 13 environmental criteria, including water resources quantity, flood intensity, soil conservation, surface water quality, groundwater quality, forage production, potential evapotranspiration, groundwater quantity, upstream resources, vegetation composition, water erosion, wind erosion, grazing capacity and groundwater quality of upstream resources were estimated and used. The study area was divided into three blocks of northern heighlands, southern highlands and plain. Each of them has its own criteria, according to the characteristics and potentials of each block. Then, the criteria of each block were weighted by AHP method and each of the 13 environmental criteria was fuzzified. After the fuzzification of the criteria and the weighting of the criteria of each block, the main problem of each sub-basin was determined according to previous studies in the watershed. Then, accordingly, the sub-basins were grouped in each block. Moreover, based on the Likert spectrum, the relative importance of options (sub-basins) was identified as triangular fuzzy numbers relative to each criterion. Finally, by entering all of the inputs in Fuzzy Topsis Solver 2013, the coefficient of proximity of each sub-basin was estimated and based on the nearest coefficient, the priority map of the watershed management plan for the watershed of Mokhtaran was extracted. According to this map, the sub-basins M8, M13, M15, M16, M21, M22, M25, M26, M28 (in the northern heights of the area), M2, M42, M43, M51 (within the southern heights of the area), M32 , M34, M46, M'13 and M'14 (within the plain of the basin) were considered to be in the highest priority and as critical hydrological units. The sub-basins M4, M5, M'4, M'5 (in northern highlands) and M1 (in the plain) were placed at the lowest priority over the study watershed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • sustainable development
  • ecology
  • Multi-criteria decision making
  • Environmental Factor
  • Mokhtaran watershed Birjand city
منابع
1. احمدی، حسن. 1374. ژئومورفولوژی کاربردی، جلد اول (فرسایش آبی). چاپ پنجم، تهران، انتشارات دانشگاه تهران.
2. اختصاصی، محمدرضا و احمدی، حسن. 1375. معرفی دو روش جدید برآورد رسوب در فرسایش بادی- روش تجربی برآورد رسوب فرسایش بادی I.R.T.I.F.R و اندازه‌­گیری غیرمستقیم با کاربرد دستگاه W.E.meter و آنالیز منطقه­‌ای سرعت و تداوم باد. دومین همایش ملی بیابان­‌زایی در روش‌­های مختلف بیابان‌­زایی، معاونت آموزش و تحقیقات وزارت جهاد سازندگی و موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع، کرمان.
3. اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان خراسان جنوبی. 1384. گزارشات پایه مطالعات توجیهی آبخیزداری حوضه آبخیز دشت مختاران.
4. اسدی نلیوان، امید، رستمی خلج، محمد، محسنی ساروی، محسن و سور، انور. 1394. اولویت­‌بندی اقدامات آبخیزداری در حوضه آبخیز با استفاده از روش TOPSIS (مطالعه موردی: زیدشت- طالقان). پژوهشنامه مدیریت حوضه آبخیز، دوره ششم، شماره 12، ساری.
5. اسدی نلیوان، امید، رضایی، فاطمه و سقازاده، نرگس. 1392. ارزیابی توان اکولوژیک حوضه آبخیز با استفاده از روش تاکسونومی جهت مدیریت جامع حوضه آبخیز (مطالعه موردی: حوضه آبخیز زیدشت، طالقان). پژوهش­‌های فرسایش محیطی، سال سوم، شماره 11، هرمزگان.
6. اصغرپور، محمد جواد. 1377. تصمیم‌­گیری چند معیاره. چاپ دهم، تهران، انتشارات دانشگاه تهران.
7. اکبرپور، ابوالفضل، آقاحسینعلی، محسن و عزیزی، محسن. ۱۳۸۹. مدیریت بهره­‌برداری آبهای زیرزمینی دشت مختاران با استفاده از مدل ریاضی تفاضلات محدود در محیط GMS 6.5. نهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، انجمن هیدرولیک ایران، تهران، دانشگاه تربیت مدرس.
8. بختیاری فر، مهرنوش، سعدی مسگری، محمد و کریمی، محمد. 1387. مدلسازی تعیین میزان مناسب کاربری اراضی با استفاده از روش‌­های تصمیم‌­گیری چند متغیره مکانی. همایش ژئوماتیک، تهران.
9. تقیلو، علی اکبر، مفرح بناب، مجتبی، مجنونی توتاخانه، علی و افتاب، احمد. 1398. تحلیل وضعیت تاب‌­آوری شاخص­‌های کالبدی مساکن شهر تبریز در برابر حوادث غیرمترقبه. آمایش جغرافیایی فضا. دوره 9، شماره 33، گلستان.
10. جان‌پرور، مهدی و علوی مقدم، محمدرضا. ۱۳۹۴. بررسی امکان تأمین آب شرب شهر بیرجند از آبخوان دشت مختاران و تأثیر آن بر افت سطح آب زیرزمینی آبخوان. اولین همایش ملی پژوهش­‌های کاربردی در نگهداشت محیط‌زیست، آب و منابع طبیعی، تهران.
11. جوانمردی، محمد، علیزاده، پردیس، راد درویش، عبدالعزیز و کشایی، سمانه. 1392. رتبه­‌بندی حوضه‌‌های مختلف ریسک زیست ‌محیطی و سلامت انسان در فناوری نانو با استفاده از روش TOPSIS و AHP در محیط فازی. مدیریت شهری و روستایی، دوره 11، شماره 31، تهران.
12. دستورانی، محمد تقی، کریمیان، علی اکبر، براهیمی، محمود رضا و رستم، محمدحسین. 1391. مروری بر روش تاپسیس (TOPSIS) و کاربرد آن در ارزیابی توان اکولوژیکی حوضه‌­ها به منظور مدیریت جامع آبخیز. هشتمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری، لرستان.
13. رضوی زاده، سمانه و شاهدی، کاکا. 1395. اولویت‌‌بندی سیلخیزی زیرحوضه‌­های حوضه آبخیز طالقان با استفاده از تلفیق AHP و TOPSIS. اکوسیستم‌­های طبیعی ایران، دوره 7، شماره 4، نور.
14. صفدری، علی اکبر، تاجبخش فخرآبادی، سید محمد و محمودی، زهرا. ۱۳۸۹. شناخت مرفولوژی تپه­‌های ماسه‌­ای ارگ مختاران و تعیین تغییرات آن در طول زمان. دومین همایش ملی فرسایش بادی، انجمن علمی مدیریت و کنترل مناطق بیابانی ایران، یزد.
15. صفدری، علی اکبر، محمودی، زهرا و معماریان خلیل‌آباد، هادی. 1387. منشأیابی رسوبات بادی منطقه دشت مختاران بیرجند. تحقیقات مرتع و بیابان ایران، دوره 15، شماره 3، تهران.
16. علیزاده، امین. 1378. اصول هیدرولوژی کاربردی. چاپ چهلم، مشهد، انتشارات آستان قدس رضوی.
17. غلامعلی زاده آهنگر، احمد. 1381. کیفیت و ارزیابی کیفی آب آبیاری. چاپ دوم، تهران، انتشارات علوم کشاورزی.
18. فال سلیمان، محمود، حجی پور، محمد و صادقی، حجت الله. 1392. مقایسه کارایی روش‌­های چند شاخصه AHP و تاپسیس به منظور تعیین نواحی مستعد کشت محصول پسته در دشت مختاران شهرستان بیرجند. تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، دوره 13، شماره 31، تهران.
19. گلکاریان، علی، محمدیان، عباسعلی و عبدالهی، ابوالفضل. 1396. اولویت­بندی زیرحوضه­های آبخیزجهت اقدامات آبخیزداری (مطالعه موردی: حوضه آبخیز دریان سمنان). مرتع و آبخیزداری (منابع طبیعی ایران)، دوره 70، شماره 3، کرج.
20. محمدی، سعدی، رستمی، شاه بختی، طالشی، مصطفی و سلطانی مقدس، ریحانه. 1396. سنجش و تحلیل وضعیت پایداری در مناطق روستایی با استفاده از تکنیک AHP، TOPSIS و تحلیل خوشه­ای (مطالعه موردی شهرستانهای مریوان سروآباد). آمایش جغرافیایی فضا، دوره 7، شماره 23، گلستان.
21. مصداقی، منصور. 1377. مرتع­‌داری در ایران. چاپ هفتم، مشهد، انتشارات دانشگاه امام رضا (ع).
22. میرداودی، حمیدرضا، زاهدی پور، حجت الله، مرادی، حمیدرضا و گودرزی، غلامرضا. 1378. بررسی و تعیین توان اکولوژیک استان مرکزی از نظر کشاورزی و مرتع‌‌داری با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS). تحقیقات مرتع و بیابان ایران، دوره 15، شماره 2، تهران.
23. نگهبان، سعید، موسوی، سیده معصومه، رخشانی مقدم، حیدر و حسین زاده، سید محسن. 1395. ارزیابی و پهنه­‌بندی خطر سیلخیزی با استفاده از منطق فازی TOPSIS در محیط GIS (مطالعه موردی: حوضه آبخیز شهر باغملک). مخاطرات محیط طبیعی، دوره 5، شماره 10، زاهدان.
24.Aher, P.D., Adinarayana, J., and Gorantiwar, S.D. 2013. Prioritization of Watersheds Using Multi-Criteria Evaluation Through Fuzzy Analytical Hierarchy Process. Journal of Agric Eng Int: CIGR, 15(1), China.
25.Aurger, P., Charles, S., Viala, M., and Poggiale, J.C. 2000. Aggregation and emergence in ecological modeling: integration of ecological levels. Ecological Modelling, 127, Netherlands.
26.Chen, S., and Hwang, C. 1992. Fuzzy Multiple Attribute Decision Making: Methods and Applications. Berlin, Springer-Verlag.
27.Chen., C.T. 2000. Extensions to the TOPSIS for group decision making under fuzzy environment. Fuzzy Sets and Systems, 114(1), Netherlands.
28.Chowdhury, V.M., Chakraborthy, D., Jeyaram, A., Krishna Murthy, Y.V.N., Sharma, J.R., and Dadhwal, V.K. 2013. Multi-Criteria Decision Making Approach for Watershed Prioritization Using Analytic Hierarchy Process Technique and GIS. Water Resource Management, 27(10), Netherlands.
29.Chung, E.S., and Lee, K.S. 2009. Prioritization of water management for sustainability using hydrologic simulation model and multi-criteria decision making techniques. Journal of Environmental Management, 90(3), United States.
30.Fernandez, D.S., and Lutz, M.A. 2010. Urban Flood Hazard Zoning in Tucumán Province, Argentina, Using GIS and Multicriteria Decision Analysis. Engineering Geology, 111(1), Netherlands.
31.Hwang, C.L., and Yoon, K. 1981. Multiple Attribute Decision Making: Methods and Applications. Berlin, Springer.
32.Khan, M.A., Gupta, V.P., and Moharana, P.C. 2001. Watershed prioritization using RS and GIS: case study from Guhiya, India. Journal of Arid Environments, 49(3), United States.
33.Levy, J.K. 2005. Multiple criteria decision making and decision support systems for flood risk management. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 19, United States.
34.Memarian, H., Balasundram, S.K., Abbaspour, K.C., Talib, J.B., Sung, C.T.B., and Sood, A.M. 2015. Integration of analytic hierarchy process and weighted goal programming for land use optimization at the watershed scale. Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences, 38(2), Turkey.
35.Memarian, H., Tajbakhsh, M., Safdari, A., and Akhondi, E. 2006. Statistical Landslide Risk Zonation on the Shourijeh Formation in GIS Framework (Case study: Estarkhy Watershed in the Northeast of Iran). Geomatics Conference, Tehran.
36.Murphy, R.R., Curriero, F.C., Ball, W.P., and ASCE, M. 2011. Comparison of spatial interpolation methods for water quality evaluation in the Chesapeake Bay. Journal of Environmental Engineering, 136(2), United States.
37.Pourebrahim, S.h., Hadipour, M., and Bin Mokhtar, M. 2011. Integration of spatial suitability analysis for land use planning in coastal areas, case of Kuala Langat Dstrict, Selangor, Malaysia. Landscape and Urban Planning, 101(1), Netherlands.
38.Raj, A.P., and Kumar, N.D. 1998. Ranking multi-criterion river basin planning alternatives using fuzzy numbers. Fuzzy sets and systems, 100(1-3), Netherlands.
39.Saaty, T. 1980. The analytical hierarchical process: planning, priority setting resourc allocation. New York, Mc Graw-Hill.
40.Sadoddin, A., Sheikh, V., Mostafazadeh, R., and Halili, M.G. 2010. Analysis of vegetation-based management scenarios using MCDM in the Ramian watershed, Golestan, Iran. International Journal of Plant Production. 4(1), Iran.
41.Semih, O., Soner Kara, S., and Isik, E. 2009. Long Term Supplier Selection Using a Combined Fuzzy MCDM Approach: A Case Study for a Telecommunication Company. Expert Systems with Applications, 36, United Kingdom.
42.Sheng, H., Tsaur, T.Y., and Chang-Hua, Y. 2002. The Evaluation of airline service quality by fuzzy MCDM. Tourism Management, 23(2), United Kingdom.
43.Vernes, J. 1984. Landslide hazard zoning; a review of principles and practice. The International Assosiation of Engeneering Geology Commision on Landslide and Other Mass Movement on Slope, France.
44.Witlox, F. 2005. Expert system in land-use planning: An overview. Expert systems with Applications. 29(2), United Kingdom.
45.Yang, T., and Hung, C. 2007. Multiple attribute decision making methods for plant layout design problem. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 23(1), United Kingdom.