نوع مقاله : پژوهشی
نویسندگان
1 استاد دانشکده جغرافیا و برنامهریزی دانشگاه تبریز، تبریز
2 دانشجوی کارشناسی ارشد جغرافیا، دانشگاه تبریز
3 دانش‌آموخته‌ی ژئومورفولوژی دانشگاه تبریز، تبریز
چکیده
در حیات انسان تأمین آب، از مسائل مهم از گذشته تا حال بوده است منابع آب سطحی و زیرزمینی از منابع با ارزش به شمار میرود و این منابع فراهمکنندهی آب مصرفی مردم میباشند. در شرایط موجود با عنایت به روند ازدیاد جمعیت، توسعه فعالیتهای کشاورزی، صنعتی و بهرهبرداری بیرویه، شناخت پتانسیل آبی هر منطقه جهت حفاظت و استفاده بهینه از منابع آب ضروری است. در این پژوهش به اولویتبندی عوامل هیدروژئومورفولوژیکی در تأمین آب و مکانگزینی سکونتگاهها پرداخته شد. در این مطالعه از تصویر TM، 2011 ماهواره لندست استفاده شد. فاکتورهای هیدروژئومورفولوژی انتخاب شده عبارتند از: شیب، جهت شیب، لیتولوژی، کاربری زمین و ... که در محیط GIS آماده شد سپس با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی وزندهی لایهها انجام شد. صحتسنجی پژوهش نیز بدین طریق بود که نتایج به دست آمده با همهی لایههای اطلاعاتی به عنوان محدودههای معیار مقایسه و مشخص شد که مناطق انتخاب شده به عنوان خیلی مناسب و مناسب برای مکانگزینی دارای شرایط ایدهآل میباشند. میتوان نتیجهگیری کرد که فرآیند تحلیل سلسلهمراتبی عملکرد مناسبی در تعیین عوامل هیدروژئومورفولوژیکی در تأمین آب و مکانگزینی دارد. تفسیر ضرایب نشان داد که، فاصله از رودخانه، بارندگی و طبقات ارتفاعی نقش مهمی دارند.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
An Investigation of the Effect of Some Hydro-Geomorphological Factors on Water Supply and Allocation of Settlements by Applying the Analysis of Hierarchical Process (AHP) Case Study: Miyandoab City
نویسندگان [English]
- Davood Mokhtari 1
- Somayyeh Moazzez 2
- Fatemeh Mohammadzadeh Golani 3
1 Assistant Professor of Geography, Univercity of Tabriz
2 - Master of Sciense, Department of Geomorphology, Univercity of Tabriz
3 Master of Sciense, Department of Geomorphology, Univercity of Tabriz
چکیده [English]
Water supply has been one of the most important issues in human life since the ancient times. Surface and underground water resources are valuable resources that supply fresh water to human use. Regarding the increase in human population, agricultural and industrial development, and overusing water, the study of any area's water potentials is essential for its protection and efficient water use. In this study, the prioritization of hydro-geomorphological factors in water supply and allocating appropriate settlements were investigated. In addition, the TM image of Landsat Satellite, 2011, were used. The selected Hydro-geomorphological factors included slope, slope direction, lithology, land use, and the like, which were prepared in the GIS environment. Then, through the analysis of a hierarchical process, weighting of the layer was performed. The accuracy of the measurement in this study was verified using the comparison of the obtained results with all layer information as the standard. It was revealed that the places which were marked as very suitable and suitable had the best conditions. It could be concluded that the process of AHP has a better function in determining hydro-geomorphological factors in water supply and identifying the allocation of settlements. In addition, the interpretation of the results revealed that the distance from the river, rain fall and elevation the most significant factors.
کلیدواژه‌ها [English]
- Analytic hierarchy process(AHP)
- Weighting
- Hydro-geomorphological factors
- Miandoab city
- Accuracy assessment
از آنجا که کشور ایران در نیمه جنوبی منطقهی معتدله شمالی در محدودهی کمربند بیابانی جهان واقع شده و از لحاظ ریزش جوی وضعیت چندان مطلوبی ندارد لذا مسئلهی آب از اهمیت ویژهای برخوردار است. از سوی دیگر با توجه به این که تولیدات کشاورزی نیاز به آب کافی داشته و به جز در کرانههای دریای خزر و مناطقی در غرب و شمال غرب کشور که دارای بارندگی تقریباً زیادی است، در بقیهی قسمتهای کشور بارندگی انـدک است و این کمبود بـه صورت مانع بـزرگی بر سر راه برنامهریزی عمرانی قرار دارد. در چنین شرایطی برای جبران این کاستیها به بهرهبرداری هر چه بیشتر از منابع آب زیرزمینی پرداخته میشود. در این زمینه نیز در اثر برداشتهای غیرمجاز، منابع آب زیرزمینی با عدم تعادل و بحران مواجه شده است که این شرایط بحرانی زنگ خطری است برای ما تا نحوهی مدیریت آب را از وضع کنونی آن تغییر داد (عامل یوسفزاده، 1385: 3). در پژوهش حاضر سعی شـده است بـه سوالات زیر پاسخ داده شـود: آیا عوامل هیدروژئومورفولوژیکی در تأمین آب و جایگزینی سکونتگاههای شهری و روستائی مؤثر میباشند؟ بر اساس نتـایج حاصل از اعـمال روش تـحلیل سلسله مراتبی (AHP)، مهمترین عـوامل هیدروژئومورفولوژیکی تأثیر گذار در تأمین آب و به تبع آن مکانگزینی سکونتگاهها در شهرستان میاندوآب کدامند؟
(لیل مرتس[1]، 1995)، در مطالعهای تحت عنوان الگوهای فضایی دشت سیلابی رود آمازون در برزیل از طریق سنجش از راه دور با استفاده از سه تصویر لندست از بالا دست و قسمت میانی و پایین دست رود نشان داد که این سه قسمت دارای ناهمگونیهایی در هیدرولوژی و پوشش گیاهی و ژئومورفولوژی هستند (سیمون بیزی[2]، 2012) در مقالهای تحت عنوان تشخیص زیستگاههای فیزیکی رودخانهها با استفاده از نقشههای مشتق شده از فرایندهای ژئومورفیک شش خوشه را شناسایی نموده چارچوب این مقاله با استفاده از GIS و روش داده کاوی SOM برای توصیف رودخانه LUNE در انگلستان با موفقیت بکار گرفته شده است. شرودر[3] (2013) در مقالهای تحت عنوان فعل و انفعالات میان پوشش گیاهی و هیدروژئومورفولوژی به این نتیجه رسیدهاند که فرایندهای هیدروژئومورفیک، پوشش گیاهی و بیوشیمی در دشتهای سیلابی که پیچیدگی بیشتر است تداخل و درک ارتباط میان فرایندهای فیزیکی و بیولوژیکی را در اکوسیستمها فراهم میکند. دن رویالی[4] (2013) در مقالهای تحت عنوان اثرات کاربری زمین در هیدروژئومورفولوژی حوضههای آبخیز کوچک به این نتیجه رسید که اثرات هیدروژئومورفیک کاربری زمین تأثیرات مهمی در سیستم رودخانه در تمام مقیاسها دارد. نوجوان و همکاران (1394) در مطالعهای در حوضهی عامرتپه با عنوان مکانگزینی سدهای زیرزمینی منطقهی مورد مطالعه را به هفت زیرحوضه تقسیم نموده و موارد مؤثر در مکانیابی سد زیرزمینی از قبیل اقلیم، روانآب، شیب و.. را در هفت زیرحوضه بررسی و سپس به حذف پلیگونهایی که فاقد شرایط مناسب جهت احداث سد بودند اقدام گردید. شایان و همکاران (1394) به مطالعهی آثار لندفرمهای ژئومورفولوژیکی بر محورهای توسعه فیزیکی شهرها پرداخته و به این نتیجه رسیدند که اگر چه زیربنای شهر و منطقه داراب را مخروط افکنه ها تشکیل میدهند، اما این لندفرمها از نظر مساحت، شیب، اندازهی دانه رسوبی تشکیلدهندهی آنها، مورفولوژی سطحی و توانمندیهای کشاورزی متفاوت با یکدیگر دارند (مجرد و همکار، 1391) در مطالعهای با عنوان مکانیابی نواحی مساعد برای توسعهی فیزیکی کلانشهر تهران با استفاده از مدل تحلیل سلسله مراتبی به این نتیجه رسید که با در نظر گرفتن پهنههای اراضی بایر و تلفیق آن با پهنههای تناسب و به منظور حفظ پوشش گیاهی، توسعهی شهر به سمت جنوب مطلوبتر از سایر جهات است. سرور (1383) طی پژوهشی با عنوان مکانیابی توسعه آتی شهر میاندوآب با استفاده از مدل AHP با بهکارگیری سنجههای باغات و اراضی کشاورزی، دسترسی به تأسیسات آبرسانی که در چهار سایت قرار گرفتهاند به این نتیجه رسید که در مکانیابی توسعه آتی شهر میاندوآب بالاترین اولویت و وزن به سایت 2 تعلق دارد. نیری (1382) در پایاننامهی خود به مطالعهی تکوین و مورفودینامیک کنونی دشت انباشتی میاندوآب پرداخته است.
معرفی منطقهی مورد مطالعه
شهرستان میاندوآب در شمالغربی ایران و جنوب شرقی دریاچهی ارومیه، جزء محدودهی سیاسی استان آذربایجان غربی میباشد (شکل1).
شکل( 1) موقعیت محدودهی مورد مطالعه
این ناحیه با مساحتی بالغ بر 66/1504 کیلومتر مربع، 18/4 درصد از سطح استان را به خود اختصاص داده و در ارتفاع متوسط ۱۳۱۴متر از سطح دریا قرار دارد. مابین َ15 ◦37 عرض شمالی و َ15 ◦46 طول شرقی قرار گرفته است. جمعیت شهرستان میاندوآب بنابر آمار رسمی سرشماری سال 1390، 260586 نفر میباشد. شهرستان میاندوآب طبق تقسیمبندی دومارتن جزء مناطق نیمهخشک بوده و از نظر توپوگرافی، تپهی ماهوری و جلگه‌ای است.
مواد و روشها
برای انجام پژوهش، ابتدا عوامل مؤثر در تأمین آب و جایگزینی سکونتگاهها به صورت لایههای مختلف اطلاعاتی در GIS تهیه شدند. بدین منظور DEM منطقه از DEM Aster 30m در محیط نرمافزار Arcgis به دست آمد. برای نقشهی فاصله از رودخانه ابتدا از طریق ابزار Arc Hidro Toolbax درمحیط ArcGis شبکهی زهکشی رودخانه به دست آمد و پس از آن با استفاده از تابع Distance نقشهی فاصله از رودخانه تهیه شد، نقشههای فاصله از گسل ابتدا از طریق نقشههای زمین شناسی 100000/1 استخراج و رقومی گردید. سپس با استفاده از تابع Distance نقشه فاصله از پارامتر مورد نظر مطابق با نقشهی فاصله از رودخانه به دست آمد. نقشههای شیب از DEM استخراج گردید. براساس طبقهبندی نظارت نشده تصویر ماهواره ای لندست TM نقشهی کاربری اراضی منطقه تهیه شد همچنین براساس تفکیک و رقومی کردن پلیگونهای واحدهای لیتولوژی از نقشهی زمینشناسی با مقیاس 100000/1 در محیط ArcGis نقشه لیتولوژی منطقه تهیه شد. در ادامه لایههای عوامل مؤثر در تأمین آب و مکانگزینی سکونتگاهها از طریق پرسشنامه مورد مقایسهی زوجی قرارگرفتند و پس از محاسبه وزن عوامل در محیط نرمافزار ArcGIS این وزنها بر روی لایههای اطلاعاتی اعمال گردید و در نهایت حاصل کار نقشهای بود که مکانیابی سکونتگاهها را بر اساس تأثیر فاکتورها نشان میداد. جهت پهنهبندی از روش طبقهبندی فاصله ژئومتریک به دلیل تطابق بیشتر آن با واقعیت منطقه انتخاب شد. در این تحقیق از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) استفاده شد. در این مدل، برای مشخص کردن عوامل و مکانگزینی از سیستم اطلاعات جغرافیایی بهره گرفته شده است که این قسمت شامل وارد کردن داده ها به محیط ARC GIS و تجزیه و تحلیل و تولید لایههای اطلاعاتی است. ابتدا با وزندهی به تک تک عوامل مؤثر در نظر گرفته شده و سپس امتیازدهی به هرکدام از کلاسهای مربوط به هر یک از عوامل، ضرایبی به دست میآورد که بر اساس آنها مدل نهایی را ارائه مینماید. بدین منظور در بررسی حاضر از نرمافزار GIS ARCو روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) استفاده شد. همچنین از نقشههای زمینشناسی 1:100000 منطقه و از دادههای سینوپتیک ده ساله میانگین سالانهی دما و بارش آماری منطقه نیز استفاده شد.
جهت بررسی عوامل مؤثر در تأمین آب منطقه، بر اساس نظرخواهی از کارشناسان خبره در این زمینه و پر نمودن پرسشنامه که این پرسشنامهها و حجم نمونه با توجه به تعداد فاکتورهای 9گانهی هیدروژئومورفولوژی مؤثر که با هم مقایسه دودیی شدند به تعداد 9 پرسشنامه انتخاب شد و توسط 9 نفر از متخصصان در این زمینه پر شدند. لایههای مربوط به فاکتورها در محیط ArcGIS تهیه شدند نقشهی بارندگی هم با استفاده از بارش ماهانه و با استفاده از روش درونیابی IDW با ضریب خطای 3/3 به دست آمد که این ضریب خطا در روش درون یابی کریجینگ برابر با 6/4 بود. به همین دلیل روش IDW در این پژوهش به علت درصد خطای پایین استـفاده شد. اشـکال زیـرنقشهی فاکـتورهای مؤثر هیدروژئومورفولوژیکی را نشان میدهد.
شکل (2) لایهی لیتولوژی منطقه
شکل (3) لایهی شیب منطقه
شکل (4) لایهی کاربری اراضی منطقه
شکل (5) لایهی طبقات ارتفاعی منطقه
شکل (6) لایهی بارندگی منطقه
شکل (7) لایهی فاصله از گسلهای منطقه
شکل (8) فاصله از رودخانهی منطقه
شکل (9) پوشش گیاهی منطقه
شکل (10) لایهی جهت شیب منطقه
بحث ونتایج
در این تحقیق یک مدل به صورت سلسله مراتبی سه سطحی متشکل از لایهی هدف، لایهی معیارها و لایهی گزینهها باتوجه به مسأله تحقیق طراحی و سازماندهی شد. طراحی سلسله مراتب مورد نظر از چندین مرحله تشکیل شده بود، مرحلهی اول:هدف و موضوع مورد مطالعه بود بررسی عوامل هیدروژئومورفولوژیکی مؤثر در تأمین آب به عنوان هدف این مطالعه برای لایهی نخست طراحی گردید. مرحلهی دوم، وجود معیارها و شاخصهایی است که برای ارزشیابی موضوع انتخاب میگردد معیارهای تحقیق نیز، فاکتورهای تأثیرگذار در تأمین آب منطقه میباشند که در سطح جداگانه برای لایهی دوم طراحی شدند. کلاسها یا گزینههای مورد نظر براساس نواحی سهگانه، در یک سطح جداگانه در لایهی سوم قرارگرفتند. شکل شماره (11) ساختار تحلیل سلسله مراتبی را نشان میدهد.
شکل (11) ساخت سلسله مراتبی عوامل مؤثر در تأمین آب شهرستان میاندوآب
در طراحی لایهی آخر به منظور تعریف گزینهها یا کلاسهای مورد نظر این تحقیق، منطقهی مورد مطالعه به سه بخش لیلانچای، زرینهرود و سیمینهرود تقسیم شد شکل (12) کلاسهای موردنظر را نشان میدهد.
شکل (12) کلاسهای منطقهی مورد مطالعه
پس از ساخت درخت سلسله مراتبی، قدم بعدی ارزیابی عناصر یا مقایسهی زوجی بود. مقایسه زوجی، فرایندی است برای مقایسه اهمیت، ارجحیت یا درست نمایی دو عنصر نسبت به عنصر سطح بالاتر در نرمافزار Expert choice جهت مقایسهی گزینهها و معیارها، انواع و حالتهای مختلف مقایسه وجود دارد. در این پژوهش جهت مقایسه زوجی گزینهها نسبت به معیارهاازنوع مقایسه ارحجیت[5] و حالت مقایسهی کلامی[6] استفاده شد نتایج حاصل از مقایسهی زوجی معیارها و گزینهها، میزان اهمیت معیارهای مورد مقایسه را مشخص نمود. میزان نرخ ناسازگاری مقایسهی زوجی این معیارها باید کمتر از 1/0 باشد تا نشاندهندهی دقت قابل قبول این مقایسهها باشد در زیر این نتایج نشان داده شده است.
جدول (1) مقایسهی معیارها نسبت به هدف
|
وزن نهایی |
(9) |
(8) |
(7) |
(6) |
(5) |
(4) |
(3) |
(2) |
(1) |
معبارها |
|
0330/0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
پوشش گیاهی (1) |
|
0539/0 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
شیب (2) |
|
0236/0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
3/1 |
2/1 |
جهت شیب (3) |
|
1052/0 |
|
|
|
|
|
1 |
4 |
2 |
4 |
طبقات ارتفاعی (4) |
|
1716/0 |
|
|
|
|
1 |
2 |
6 |
3 |
5 |
لیتولوژی (5) |
|
1052/0 |
|
|
|
1 |
2/1 |
1 |
4 |
2 |
4 |
کاربری اراضی (6) |
|
1876/0 |
|
|
1 |
2 |
1 |
2 |
7 |
4 |
6 |
فاصله از رودخانه (7) |
|
0359/0 |
|
1 |
6/1 |
4/1 |
5/1 |
4/1 |
2 |
1 |
1 |
فاصله از گسل (8) |
|
2840/0 |
1 |
7 |
2 |
3 |
2 |
3 |
9 |
5 |
7 |
بارندگی (9) |
پس از مقایسهی نرخ ناسازگاری معیارهای کلی نسبت به هدف تحقیق، نرخ ناسازگاری گزینهها یا کلاسهای معرفی شده در لایهی سوم نسبت به هر کدام از معیارها، مورد بررسی و مقایسهی زوجی قرار گرفتند که جدول (2) نرخ ناسازگاری مقایسه گزینهها نسبت به معیارها را نشان میدهد.
جدول (2) نرخ ناسازگاری مقایسهی گزینهها نسبت به معیارها
|
ماتریس |
عوامل |
شیب |
جهت شیب |
بارندگی |
فاصله از رودخانه |
پوشش گیاهی |
طبقات ارتفاعی |
لیتولوژی |
فاصله ازگسل |
کاربری اراضی |
|
نرخ ناسازگاری |
000/0 |
06/0 |
09/0 |
03/0 |
00352/0 |
06/0 |
04/0 |
07/0 |
09/0 |
02/0 |
تفسیر ضرایب نشان داد که از بین عوامل مؤثر در تأمین آب، عامل بارندگی، فاصله از رودخانه، و طبقات ارتفاعی به ترتیب دارای بیشترین اهمیت و تأثیر میباشند جدول ( 3) ضرایب حاصل از فرآیند تحلیل سلسله مراتبی را نشان میدهد.
جدول (3) ضرایب حاصل از فرآیند تحلیل سلسله مراتبی
|
علائم اختصاری برای معیارها |
معیارها |
ضرائب |
|
X1 |
پوشش گیاهی |
0330/0 |
|
X2 |
شیب |
0539/0 |
|
X3 |
جهت شیب |
0236/0 |
|
X4 |
طبقات ارتفاعی |
1052/0 |
|
X5 |
لیتولوژی |
1716/0 |
|
X6 |
کاربری اراضی |
1052/0 |
|
X7 |
فاصله از رودخانه |
1876/0 |
|
X8 |
فاصله از گسل |
0359/0 |
|
X9 |
بارندگی |
2840/0 |
پس از به دست آمدن ضرایب فاکتورهای مؤثر در تأمین آب منطقه که مجموع آنها بر اساس وزنهایی که به لایهها داده شد برابر با 1 میشود، اقدام به تهیهی نقشهی پهنهبندی براساس مدل تحلیل سلسله مراتبی گردید. بدین منظور ابتدا در محیط ArcGis لایههای اطلاعاتی که از قبل تهیه و رقومی شده بودند به فرمت رستری یا شبکهای تبدیل گشته و سپس طبقهبندی مجدد شدند و نهایتاً ضرایب به دست آمده از مدل تحلیل سلسله مراتبی AHP بر روی لایههای اطلاعاتی فوق اعمال گردید و در نهایت نقشهی پهنهبندی حاصل از مدل تحلیل سلسله مراتبی به دست آمد شکل (13).
شکل (13) نقشهی مکانیابی سکونتگاهها با استفاده از مدل تحلیل سلسله مراتبی
با توجه به نقشهی مکانیابی سکونتگاهها، قابل مشاهده است که بهترین مکانها جهت ساخت و ساز مسکونی مناطق اطراف رودها خصوصاً زرینهرود میباشد. مناطق اطراف ساحل دریاچهی ارومیه جزو مناطق نامناسب جهت ایجاد سکونتگاهها میباشد.
جدول (4) مساحت کلاس ها به درصد
|
کلاس |
مساحت به درصد |
|
بسیار مناسب |
36/16 |
|
مناسب |
72/13 |
|
نسبتا مناسب |
59/11 |
|
نامناسب |
38/28 |
نتیجهگیری
در این پژوهش از روش پردازش تحلیل سلسله مراتبی برای تعیین ارزش و وزن معیارهای مختلف برای مـکانگزینی سکونتگاهها استفاده شـد. لایههای مختلف اطلاعاتی باهم تلفیق شدند و مناطق مناسب و نامناسب برای مکانگزینی سکونتگاهها مشخص شدند. بر اساس مدل مورد استفاده نتایج زیر حاصل شد. از میان نه فاکتور مؤثر هیدروژئومورفولوژی عامل فاصله از رودخانه، بارندگی، طبقات ارتفاعی بیشترین تأثیر را در تأمین آب داشتهاند. همچنین با توجه به نقشهی حاصل شده از اجرای روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) شکل (13) مشاهده میشود که نواحی اطراف سیمینهرود و زرینهرود در سطح شهرستان میاندوآب و مناطق مرکزی شهرستان با توجه به اینکه از نظر ارتفاعی، شیب و همچنین تأمین آب و نیز به دلیل دوری از مناطق گـسلی، جهت ساخت و ساز مسکونی جزء مناطق مناسب میباشند. مناطق اطراف ساحل دریاچه ارومیه به دلیل وجود اراضی شور و نمکی جزو مناطق نامناسب برای کشاورزی و ایجاد سکونتگاه ها به شمار میآیند.
لازم به ذکر است با اینکه عامل گسل به عنوان یک فاکتور مژثر در تأمین آب میتواند باشد اما به دلیل اینکه جهت ساخت مناطق مسکونی جزء مناطق ناامن محسوب مـیشود در وزندهی به این عامل وزن کمتر داده شـده است. بنابراین میتوان گفت که عوامل هیدروژئومورفولوژیکی با توجه به فاکتورهای انتخاب شده برای پژوهش حاضر، میتوانند در تأمین آب مصرفی برای سکونتگاههای شهری و روستائی تأثـیرگذار باشند. هر روشی ضمن آنکه دارای مزایایی مـیباشد، محدودیتهایی نیز دارد و برای مشخص شدن آن در تحقیقات بعدی نتایج این روش با نتایج روشهای بیشتری مقایسه گردد همچنین هرچه تعداد معیارها و شاخصها کاملتر و دقیقتر انتخاب شود، نتایج بهتری به دنبال خواهد داشت که به طور مسلم نیاز به تحقیقات بیشتر در این زمینه دارد.
)