نوع مقاله : پژوهشی
نویسندگان
1 دانشیار گروه ژئومورفولوژی، دانشگاه محقق اردبیلی
2 دانشجوی دکتری ژئومورفولوژی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
3 کارشناسی ریاضی، آموزش و پرورش آذربایجان شرقی، تبریز، ایران
چکیده
حوضه ی آبریز علی آباد مهمترین شبکه هیدرولوژی شهرستان هوراند می باشد و در دهه های اخیر از بحران تغییرات مخرب کاربری اراضی در امان نبوده است، بنابراین پژوهش حاضر سعی دارد، کشف و آشکارسازی تغییرات کاربری اراضی این حوضه را در بازه زمانی 25 ساله (2017- 1992) به منظور ارزیابی مسائل آبی مورد مطالعه قرار دهد. به همین منظور از تصاویر لندست با سنجنده هایTM) و (OLIبا مسیر 168 و ردیف 33 و طرح نیاز خالص آبیاری محصولات کشاورزی ایران و البته مطالعات میدانی و داده های آماری بارش و عمق چاه های نمونه استفاده گردید. با توجه به داده ها و روش تحقیق مشخص شد که اراضی کشت آبی، جنگل متراکم، مرتع درجه 1، بستر رودخانه و مناطق آبی در عرض 25 سال کاهش مساحت داشته اند در حالی که اراضی باغی، اراضی زراعت دیم، جنگل تنک، مرتع درجه 2 و 3 از افزایش مساحتی چشمگیری برخوردار بوده اند که در این خصوص اراضی باغی از مساحت 62/7 به 77/12 کیلومترمربع افزایش یافته که این افزایش به میزان 67 درصد بوده است و این افزایش نیاز مصرفی باعث حذف جریان سطحی رودخانه و پایین رفتن سطح آب های زیرزمینی حوضه شده است و آزمون آماری پارامتریک پیرسون این نتایج را تأئید کرد.
تازه های تحقیق
-
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
The Investigation of the Trend of Land Use Change in Ali Abad Horand Basin and Assessing its Impact on Water Use in Fruit Gardens During the Period of 1992-2017
نویسندگان [English]
- Sayyad Asghari Saraskanroud 1
- Rasoul Hassanzadeh 2
- Zahra Miri Atashgah 3
1 Associate Professor, M.Ardabili University, Ardabil, Iran
2 PhD Student of Geomorphology, Mohaghegh Ardabili University, Iran
3 BA in Mathematics, East Azarbaijan Education,Tabriz, Iran
چکیده [English]
Introduction
Land-use studies, using remote sensing techniques, are vital tools for generating rational information for proper decision-making in natural resource management. (Habtamu Teka et al., 2017). Land-use change has the potential to affect land cover and vice versa. Land use change affects the biodiversity and aquatic ecosystems, and change in the watershed affects water quality, resulting in an increased runoff consumption, reduced land use, and evacuated groundwater. Therefore, land-use change information for water selection, planning, monitoring, and management is important in order to meet the change in land use due to the demand for human and welfare requirements without compromising the quality and quantity of water (Ang Kane Hawa, 2017).
Methodology
Case Study
The Aliabad watershed of Horand with the southwest-northeast trend is located at the geographical coordinates of the southeastern part of the eastern part of the eastern province of East Azarbaijan and the southeastern part of Horand. Including the Horand, Majidabad and Yali
Yurt mountains, the Eight Shrines, the Cay Thai Castle and Mount Everest, it covers an area of 165278 km2. The Ali Abad River is the main river of this basin, which performs the drainage system of the area and the Dojak and Horand Rivers are the most important branches that join this river.
Data and research method
The data which was used in this study included Landsat images, which included TM and OLI sensors with track 168 and row 33, with a resolution of 30m between 1992 and 2017. To obtain the amount of water created by new gardens, a pure water irrigation project for Iranian crops, which has become a software called NETWAT was used. Landsat images in the pre-processing stage were used for the atmospheric and radiometric FLAASH corrections. The strongest method of atmospheric correction, and rescale operations were performed on corrected images to ensure accurate numerical calculations. Meanwhile, in the 2017 image, to increase the accuracy of the classification, the method of fusion of multinuclear images with a pancreatic image was made and the spatial resolution up to 15m improved. The processing of images to detect and determine the type of land use in two time intervals was done through supervised classification methods. Of four types of classification, the Maximom likelhood method was chosen due to a better processing and the absence of unknown pixels. Finally, the layer Land use in twelve classes was selected by selecting the number of educational specimens including the first class forests (4181 pixels), second class forests (3958 pixels), garden lands (2665 pixels), first class rangeland (32704 pixels), rangeland grade (30837 pixels), agriculture (7544 pixels), residential land (1911 pixels), shore lands (3257 pixels), blueberries (167 pixels), Bayer lands (2332 pixels), blue areas (131 pixels) and river beds (800 pixels).
In addition to the necessity of using large-scale images, field observations and the use of lateral information were necessary to identify some activities at different levels of the earth (Zebiri, 92).
Therefore, field observations were also needed to enhance the accuracy of the user classification. To analyze the data, ArcGIS, ENVI were used. After the processing and evaluating the accuracy of the images and examining the results of the classification, there were several ways for assessing the accuracy of the classification. The most common way was the selection of a number of pixels of the specified sample and comparing them with the classification that made these data. The ground truths were called reference data (Alawi Panah, 91: 159-152). The net irrigation project of Iran's products was from the National Project Plan (TOTEK). An optimization of the national consumption of Iranian agricultural water was carried out by the Meteorological Organization of the country and the Ministry of Jihad-e-Agriculture in collaboration with Dr. Amin Alizadeh and his research team. In order to estimate the water consumption of the basin in gardening affairs, based on the method of work, this functionality was constructed using the FAO-Penman-Monteith function and based on this function, the annual consumption of trees was calculated. Finally, the consumption of each tree was estimated as the average annual consumption.
Results
The verification of the accuracy and results of the classification of images by the Kappa coefficient were performed and the obtained coefficient with the acceptable status showed that the classification of the images was done satisfactorily and the images could be cited for the continuation of the research.
In land use maps of the AliAbad River watershed, in each of the periods of 1992 and 2017, the lands were divided into 12 classes. Based on the comparison made between the two maps, land use changes in each of the 12 classes were presented. Based on the results of two time intervals in the Aliabad Chay catchment area, it was determined that the area of the cultivated lands increased by about 5.51 km2 (Table 1). In the field studies, it was concluded that the irrigation Garden lands were built on the basis of ribs by the city's people on the upstream gardens until 1992. The Pearson parametric test showed that there was a significantly positive and strong correlation between the increase in the area of the gardens and the increase in the depth of the wells (0.935). It should be noted that by increasing the area of gardens in the land use, the depth of the wells was increased for the extraction of water from the basin. However, the correlation between rainfall changes and depth of wells (Basin flood) was negative (-0.580). The basis of the net irrigation plan for irrigated crops in Iran, and using the produced function, the annual water demand of these products was calculated in terms of planting area (Table 1 and Table 2).
(Table 1) Calculation of the water requirement of cultivated trees in the first six months with the NETWAT software
Tree type
April
May
June
spring season
July
August
September
summer season
Apple
8
44
91
143
151
138
103
392
Walnut
10
55
109
184
172
160
119
451
Apricot
13
52
86
151
122
117
53
292
Cherry
8
44
91
143
151
134
89
374
Average
39
115
377
621
596
549
364
1509
(Table 2) Calculation of the annual water requirement of cultivated trees with a built-in function
Tree type
Annual water requirement (cubic meter per sq. Km)
Apple
760000
Walnut
886900
Apricot
490000
Cherry
698000
Average consumption of trees
708725
Total consumption in newly built gardens is 5.15 square kilometers
3,649,934
Discussion and conclusion
The study area of this research is one of the important agricultural areas of East Azarbaijan Province, and the Ali Abad Chai River is considered as the only source of water supply in the region. The classification of land use in the region, especially the increase of basin gardens, which is the most important water user in the river, was done by Maximim Likelhood method.
The Pearson's parametric test was used in the SPSS software to prove that the basin's decline was caused by variation in the gardens, and the 25 year rainfall variations in the basin and the changes in the gardens were investigated with regard to the depth of the wells. There is was significant relationship between rainfall variations in the basin and the decline of the basin, but there was a significant difference between the changes in the use of gardens and the decline of the basin, and there was a very strong and positive correlation between these two variables. Therefore, it should be acknowledged that in the Aliabad watershed, if the irrigation process of the gardens is not scientific and practical and the management of water storage is not done, the flow of the river in general is disturbed in these seasons. In the warm seasons, permanent changes in geomorphologic and ecological activities will be lost and the negative effects will be felt by the inhabitants of the region.
کلیدواژه‌ها [English]
- Keywords: Land use change
- Aliabad catchment
- Landsat satellite images
- Pure irrigation requirement plan
- Pearsons test
مقدمه
مطالعات در زمینه ی استفاده از زمین با استفاده از تکنیک های سنجش از راه دور، یک ابزار حیاتی برای تولید اطلاعات عقلانی برای تصمیم گیری صحیح در مدیریت منابع طبیعی است. در مناطق گرمسیری، ثابت شده است که فعالیت های انسانی اصلی ترین عامل تغییر در زمین های مورد استفاده است. انسان عامل ایجاد فشارهای مستقیم یا غیرمستقیم بر زمین و تهدیدکننده ی مستمر منابع طبیعی در اراضی بوده و دخالت انسان تأثیر منفی بر امنیت معیشت افراد نیازمنـد به این اراضی را در پی دارد (هابتامو تکا و همکاران[1]، 2018: 10-1). تغییرات در کاربری و پوشش اراضی به دلیل فعالیت های انسان یا عوامل طبیعی میتواند با استفاده از داده های سنجش ازدور حاضر یا بایگانی شده مشاهده شود (ژوو همکاران[2]، 2008: 23- 9). امروزه اکثر کشورهای در حال رشد و پیشرفته جهان از اطلاعات ماهوارهای و سنجش از دور در مطالعات جنگل، مراتع، کاربری های اراضی و شناسایی محصولات کشاورزی و برآورد سطح زیر کشت آنها و مطالعه ی آب های سطحی و شبکه ی رودخانه ها استفاده می نمایند (زبیری، 1392: 269). تغییرات کاربری زمین توانایی تأثیرگذاری بر پوشش زمین و بالعکس را به صورت متقابل دارد؛ تغییرات کاربری اراضی بر تنوع زیستی و اکوسیستم های آبی تأثیر میگذارد و بنابراین تغییر در حوضه ی آبخیز بر کیفیت آب تأثیر میگذارد و منجر به افزایش مصرف رواناب سطح، کاهش تخلیه آب های زیرزمینی میشود؛ بنابراین اطلاعات تغییر کاربری اراضی در سطح آبریز برای انتخاب، برنامه ریزی، نظارت و مدیریت آب مهم است به گونه ای که تغییرات در استفاده از زمین به علت تقاضا برای نیازهای انسانی و رفاه را بدون به خطر انداختن کیفیت و کمیت آب برآورده کند (آنگکین هووا[3]، 2017: 12- 1).
موسوی و همکاران در سال 1394 تغییرات کاربری اراضی حوضه ی ابرکوه را با استفاده از روش تحلیلی مبتنی بر تلفیق آنالیز داده ها و تکنیک های دورسنجی و استفاده از تصاویر ماهوارهای لندست با سنجنده های (MSS، +ETM، TM، (OLI مورد بررسی قرار داده و نتیجه گرفتند که در مجموع روند کلی تغییرات طبقات افزایشی به صورت صعودی بوده و بیشترین تغییرات کاربری از نوع مخرب و ویرانگر خواهد بود و از لحاظ فضایی منطبق بر محدوده ی اطراف مراکز تجمع انسانی از قبیل شهرهای ابرکوه و مهردشت میباشد (موسوی، 1394: 146- 129). حاجی حسینی در سال 1394 تغییرات کاربری اراضی بر رواناب حوضه ی فرامرزی هلمند را در طی دوره های 1990تا 2012 میلادی با استفاده و بهره گیری از تصاویر ماهوارهای لندست مربوط به سنجنده های (TM و +ETM) مورد مطالعه قرار داده و نتیجه گرفت که متوسط آورد سالیانه در شرایط اعمال تغییرات تدریجی کاربری اراضی مقدار 78/4 میلیارد را دارد(حاجی حسینی، 1394: 86- 73). کاظمی و بیات در سال 1395 اثرات تغییرات کاربری اراضی در حوضه آبریز طالقان بر شاخص های جریان کمینه را مورد بررسی قرار دادند و برای این کار از عکس های هوایی سال 1349 و تصاویر ماهوارهای (TM و (ETM سال های 66 و 81 استفاده کرده و نتیجه گرفتند که انطباق روند افزایشی پوشش مرتعی در سال 81 نسبت به سال 49 با روند افزایش شاخص های کمینه، نشاندهنده ی نقش مثبت افزایش کاربری مرتع در افزایش شاخص های کمینه میباشد (کاظمی و بیات، 1396: 294- 287). آرزو ارنر و همکاران در سال 2012 تغییرات کاربری اراضی منطقه ی گویچک بی را با استفاده از تصاویر ماهوارهای و سیستم اطلاعات جغرافیایی مورد مطالعه قرار دادند و برای این تحقیق از تصاویر ماهوارهای (Quickbird) در بازههای زمانی 2006 و 2009 و روش تجزیه و تحلیل طبقه بندی تحت نظارت بر روی داده های چند منظوره مورد استفاده قرار گرفت؛ نتایج این مطالعه نشان داد که منطقه ی مورد مطالعه در طول دورهی زمانی 2006 تا 2009 به طور قابل توجهی تغییر کرده است و شواهدی از گسترش شهری و از دست رفتن پوشش گیاهی دارد (آرزو ارنرو همکاران[4]، 2012: 389- 385). ماریان ویتک در سال2014 نظارت بر تغییر سطح زمین با استفاده از اطلاعات ماهوارهای لندست (MSS/TM) در سراسر آفریقای غربی را با استفاده از یک نمونه منظم از تصاویر ماهواره ای، تغییرات پوشش زمین را که در سالهای 1975 تا 1990 در آفریقای غربی رخ داده است، بررسی نمود. نتایج تحقیق نشان داد که در طول سال های 1975 تا 1990 میزان تغییرات خالص سالیانه درخت چاه در حدود 95/0- درصد، در 37/0- درصد در سایر ارقام و در موزاییک پوشش گیاهی بسیار کم (05/0- درصد) تخمین زده شد (ماریان ویتک و همکاران[5]، 2014: 676- 568). آنگکین هووا[6] در سال 2017 تغییرات کاربری اراضی زمین های اطراف رودخانه ی مالاکا و تأثیر آن بر کیفیت آب رودخانه را با استفاده از تصاویر ماهوارهای لندست 5 سنجنده TM برای سالهای 2001 و 2009 و لندست 8 برای سال 2015 با طبقه بندی نظارت شده (Maximum likelihood) مورد مطالعه قرار داد و بیان داشت که مناطق ساخته شده با 9 متغیر با کیفیت آب بیشترین میزان را در تغییر کیفیت آب دارد؛ پوشش گیاهی دومین مورد با 8 متغیر با کیفیت آب قابل توجه است و کمترین اهمیت فضای باز با تنها 4 متغیر کیفیت آب که منجر به (ANOVA) شده است(آنگکین هووا، 2017: 12- 1). هاپتوما تکاو همکاران[7] در سال 2018 تغییرات کاربری اراضی جنوب اتیوبی را به همراه ادراکات دامپروران آن منطقه بر پوشش گیاهی اراضی مورد مطالعه قرار دادند و برای این منظور از تصاویر ماهواره ای لندست در بازه ی زمانی 1973، 1986 و 2003 با سنجنده های ( TMو ETM) استفاده نمودند و نتیجه گرفتند که پوشش جنگلی مراتع (Borana) از 3/11 درصد در سال 1973 به 26/49 درصد در سال 2003 افزایش یافته است و بنابراین خشکسالی شدید، افزایش جمعیت و سیاست ضعیف دولت، از رانندگان اصلی تغییرات کاربری اراضی در منطقه ی مورد مطالعه میباشد (هاپتوما تکا و همکاران، 2018: 11-1). با توجه به اینکه حوضه ی آبریز علی آباد مهمترین شبکه ی هیدرولوژی شهرستان هوراند میباشد و در دهه های اخیر از بحران تغییرات مخرب کاربری اراضی در امان نبوده است، لزوم پایش، بارزسازی و روندیابی این تغییرات به عنوان یکی از مهمترین فاکتورهای مدیریت محیط در این منطقه مورد توجه میباشد؛ بنابراین پژوهش حاضر سعی دارد، کشف و آشکارسازی تغییرات کاربری اراضی این حوضه را در بازه ی زمانی 25 ساله بین سال های (2017- 1992) به منظور ارزیابی مسائل آبی آن از قبیل برآورد میزان آبی مورد استفاده در باغات حوضه و تأثیرات آن بر دبی رودخانه را با استفاده از داده های تصاویر ماهواره ای لندست 8 و 5 و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) و با ارائه ی یک تابع ریاضی جدید جهت تحلیل آن مورد مطالعه قرار دهد.
مواد و روش ها
حوضه ی آبریز علی آباد هوراند با روند جنوب غربی- شمال شرقی در مختصات جغرافیایی ¢29 °47- ¢13 °47 طول شرقی و ¢54 °37- ¢42 °38 عرض شمالی در قسمت شمال شرقی استان آذربایجانشرقی و بخش جنوب شرقی شهرستان هوراند قرار گرفته است و شامل دشت های هوراند، مجیدآباد و کوهستان یلییورت، هشتسر، قیز قلعه سیداغ و کوه های زنجیرهای انگرد میباشد و از لحاظ مساحت نیز حدود 165/278 کیلومترمربع را به خود اختصاص داده است. رود علی آباد مهمترین رود این حوضه میباشد که سیستم زهکشی منطقه را انجام میدهد و رودهای دوجاخ، هوراند و اینجار مهمترین شاخه هایی هستند که به این رود ملحق میگردند (شکل1).
شکل(1) موقعیت جغرافیایی حوضه ی آبریز علی آبادچای
داده های مورد اسـتفاده در این مطالعه عبارتند از تصاویر لندست که شامل سنجنده های TM) و (OLI با مسیر 168 و ردیف33، با قدرت تفکیک مکانی 30 متر به ترتیب مربوط به سال های 1992و 2017 میباشد و برای به دست آوردن میزان آبی که توسط باغات تازه احداث شده در حوضه ی مصرف میشد از طرح نیاز خالص آبیاری محصولات کشاورزی ایران که تبدیل به نرمافزاری با نام NETWAT)) شده است استفاده شد؛ و جهت اثبات تأثیر تغییرات کاربری باغات بر کاهش دبی رودخانه و آب های زیرزمینی حوضه از آزمون آماری پارامتریک پیرسون با نرمافزار SPSS)) استفاده شد.
جهت ارزیابی تصاویر لندست در مرحله ی پیش پردازش از تصحیحات اتمسفری و رادیومتریک (FLAASH) که قویترین روش تصحیحات اتمسفری میباشد، استفاده شد و برای اینکه در بحث محاسبات عددی دقت کافی حاصل شود، عملیات (RESCAAL) بر روی تصاویر تصحیح شده انجام یافت. ضمناً در تصویر سال 2017 برای افزایش دقت طبقه بندی، روش فیوژن سازی تصاویر مالتی اسپکچرال با تصویر پنکروماتیک انجام یافته و قدرت تفکیک مکانی به 15 متر ارتقا یافت. پردازش تصاویر جهت آشکارسازی و تعیین نوع کاربری اراضی در دو بازه ی زمانی از طریق روش های طبقه بندی نظارت شده و از بین چهار نوع طبقه بندی، روش Maximom likelihood)) به علت پردازش بهتر و عدم وجود پیکسل های مجهول مورد انتخاب واقع شد و در نهایت لایه ی کاربری اراضی در دوازده کلاس با انتخاب تعداد نمونه های تعلیمی شامل جنگل درجه یک (4181 پیکسل)، جنگل درجه دو (3958 پیکسل)، اراضی باغی (2665 پیکسل)، مرتع درجه یک (32704 پیکسل)، مرتع درجه دو (30837 پیکسل)، زراعت (7544 پیکسل)، اراضی مسکونی (1911 پیکسل)، زمین های آیش (3257پیکسل)، اراضی با کشت آبی (167 پیکسل)، اراضی بایر (2332 پیکسل)، مناطق آبی (131پیکسل) و بستر رودخانه (800 پیکسل) بر حسب هدف تحقیق انجام شد. برای مشخص کردن برخی از فعالیت ها در سطوح مختلف زمین، علاوه بر لزوم استفاده از تصاویر بزرگ مقیاس، مشاهدات صحرایی و استفاده از اطلاعات جانبی نیز ضروری خواهد بود (زبیری،1392: 183)؛لذا مشاهدات صحرایی نیز جهت تقویت در صحت طبقه بندی کاربری اراضی انجام یافت. جهت تجزیه و تحلیل داده ها از نرم افزارهای ArcGIS) و (ENVI بهره گیری شد. در پس پردازش و ارزیابی دقت تصاویر و بررسی نتایج طبقه بندی، راه های مختلفی وجود دارد که متداول ترین روش برای ارزیابی کل صحت نتایج طبقه بندی انتخاب تعدادی پیکسل نمونه ی معلوم و مقایسه ی آنها با نتایج طبقه بندی است که این داده های معلوم را واقعیت زمینی یا داده های مرجع می نامند که اصطلاحاً reference data)) میگویند (علویپناه، 1391: 159-152). دو شاخص در این خصوص مورد استفاده قرار گرفت که عبارتند از:
1- شاخص صحت کلی: عبارت است از نسبت پیکسل هایی که به درستی طبقه بندی شده اند به کل پیکسل های معلوم(راهداری، 1395: 132).
|
رابطه ی (1) |
:C تعدادکلاسها، :N تعداد کل پیکسل های معلوم، :Eii اعضای قطری ماتریس خطا و(Accuracy Overal)A.O : دقت کلی تصویر برحسب درصد.
2- ضریب کاپا: یکی دیگر از شاخص های آماری میباشد که از ماتریس خطا به دست میآید و این ضریب صحت طبقه بندی را نسبت به یک طبقه بندی کاملاً تصادفی بررسی میکند. طبقه بندی که میزان صحت آن در ضریب کاپا بیش از 85/0 باشد قابل قبول بوده و عدد این ضریب بین صفر تا صد است (سبزقبایی، 1396: 148).
|
رابطه ی (2) |
Xii: تعداد مشاهدات در ردیف i و ستونi ، N: تعداد عناصر ماتریس خطا، xi: به ترتیب مجموع سطر iام و ستون i ، k: تعداد ردیفها در ماتریس، kapa: دقت تصویر
طرح نیاز خالص آبیاری محصولات کشاورزی ایران از مجموعه طرح های پروژه ی ملی (توتک) بهینه سازی مصرف ملی آب کشاورزی ایران میباشد که داده های مربوط به تاریخ کاشت و برداشت و طول دوره ی رشد محصولات زراعی و باغی و ضرایب گیاهی آنها بر اساس مطالعات صحرایی انجام شده و بر روی اکثر دشت های کشاورزی ایران (620 دشت) برآورد شده است. جهت برآورد میزان مصرف آب حوضه در امور باغی، تابع جدیدی توسط نگارندگان با اقتباس از تابع فائو- پنمن- مانتیث ساخته شد و بر اساس این تابع میزان مصرف سالانه ی درختان محاسبه شده و نهایتاً مصرف تک تک درختان به صورت میانگین مصرفی سالانهی کلی به دست آمد (میرموسوی و همکاران، 1391: 50). رابطههای (3 و 4).
|
رابطه های (3 و 4) |
ETc : میانگین میزان مصرف آب سالانه درختان در هکتار- ETxj: میزان مصرف آب سالانه یک درخت- ETyi: میزان مصرف آب یک درخت در طول یک ماه- N : تعداد کل درختان- S : مساحت باغات جدید احداث به هکتار.
نتایج و بحث
ارزیابی صحت و نتایج طبقه بندی تصاویر به طریق شاخص صحت کلی و ضریب کاپا انجام یافته و میزان ضریب به دست آمده با وضعیت قابل قبول نشان داد که طبقه بندی تصاویر به نحو مطلوب انجام یافته و تصاویر برای ادامه ی مراحل تحقیق قابل استناد میباشد (جدول1).
جدول (1) میزان صحت کاربری اراضی برای تصاویر لندست 5 و 8 سالهای 1992 و 2017
|
سال تصویر |
ضریب کاپا |
ضریب شاخص صحت کلی |
|
1992 |
8562/0 |
1291/85 |
|
2017 |
9454/0 |
1878/94 |
در نقشه های کاربری اراضی حوضه ی آبریز علی آباد چای در هر دو بازه ی زمانی 1992 و 2017 اراضی به 12 کلاس شامل مناطق مسکونی، اراضی باغی، اراضی کشت آبی، اراضی زراعت دیم و اراضی آیش، اراضی جنگلی در دو قسمت، اراضی مرتعی در سه درجه، مناطق بستر رودخانه، مناطق آبی که شامل دریاچه ی مجیدآباد میباشد. بر اساس مقایس های که در بین دو نقشه انجام یافت (شکل2و3)، اراضی کشت آبی، جنگل متراکم، مرتع درجه یک، بستر رودخانه و مناطق آبی در عرض 25 سال کاهش مساحت داشته اند در حالی که اراضی باغی، اراضی زراعت دیم، جنگل تنک، مرتع درجه دو و درجه سه از افزایش مساحتی چشمگیری برخوردار بوده اند که در این خصوص اراضی باغی از مساحت 62/7 کیلومترمربع به 77/12 کیلومترمربع افزایش یافته و در واقع افزایش مساحت اراضی باغی از سال 1992 تا 2017 به میزان 67 درصد بوده است. بخشی از حواشی مناطق جنگلی متراکم در جنوب شرقی حوضه به اراضی مرتعی افزوده شده است و اراضی باغی با تصرف بستر رودخانه و حاشیه های مرتعی بر مساحت خود افزوده است (جدول2 و شکل4).
جدول (2)مساحت کاربری اراضی در بازه ی زمانی 1992 و 2017 به کیلومترمربع
|
نوع اراضی |
سال1992 |
سال2017 |
تفاضل |
|
اراضی مسکونی |
5/7 |
5/8 |
1 |
|
اراضی باغ |
62/7 |
77/12 |
15/5 |
|
اراضی کشت آبی |
34/7 |
85/4 |
49/2- |
|
اراضی آیش زراعت دیم |
09/18 |
22/22 |
13/4 |
|
اراضی زراعت دیم |
11/31 |
38/30 |
73/0- |
|
جنگل انبوه |
71/3 |
69/3 |
02/0 |
|
جنگل تنک |
07/13 |
11/22 |
04/9 |
|
مرتع درجه1 |
53/48 |
54/39 |
99/8- |
|
مرتع درجه2 |
19/105 |
11/114 |
92/8 |
|
مرتع درجه3 |
58/30 |
73/21 |
85/8- |
|
بستر رودخانه |
88/5 |
2/0 |
6/5- |
|
مناطق آبی |
07/0 |
03/0 |
04/0- |
شکل (2) کاربری اراضی حوضهی آبریز علیآباد هوراند 1992
شکل (3) کاربری اراضی حوضه ی آبریز علی آباد هوراند2017
شکل(4) تفاضل تغییرات کاربری اراضی حوضه آبریز علی آبادچای 2017- 1992
بر اساس نتایج به دست آمده از تصاویر دو بازه ی زمانی در حوضه آبریز علی آبادچای مشخص گردید که مساحت اراضی باغی افزایش یافته بر اساس (جدول1) حدوداً 51/5 کیلومترمربع میباشد و طی مطالعات میدانی بر این نتیجه بود که تا سال 1992 آبیاری اراضی باغی بر اساس دهنه هایی که در بالادست باغات توسط اهالی شهرستان احداث میشدند، انجام میگرفته و با ورود موتورهای انتقال آب و امکان استحصال آب به ارتفاعات حاشیه ی باغات، باغداران مراتع حاشیه باغات را مورد درختکاری قرار داده و بر مساحت اراضی باغی خود افزوده اند. عامل دیگر در افزایش اراضی باغی بر اساس مـطالعات میدانی، چشمه های موجود در حوضه مـیباشد که قبلاً به رودخانـه سرریز میشده و امروز ساکنان در اطراف این چشمه ها تا حد توان مراتع را تبدیل به باغات میوه نموده اند که شامل درختان گردو، سیب، زردآلو و گیلاس میباشد.
ـ آزمون همبستگی (پیرسون) در بررسی تأثیر افزایش باغات بر کاهش دبی حوضه
احتمالاً گسترده ترین کاربرد شاخص آماری همبستگی دو متغیری، ضریب همبستگی پیرسون است که در آزمون های پارامتری استفاده شده و نشان می دهد که تا چه اندازه بین متغیرهای کمی رابطه ی خطی وجود دارد (کرمی، 1394: 209)؛ بنابراین از این آزمون در جهت این که آیا افزایش کاربری باغات حوضه کاهش دبی حوضه دخیل بوده و یا این که بر اثر تغییرات بارشی حوضه این اتفاق افتاده، از آمار 25 سالهی بارش حوضه و میانگین آمار 10 ساله عمق چاه های موجود در نزدیکی بستر رودخانه و تغییرات کاربری استفاده شد و نتیجه آزمون طبق (جدول3) ارائه گردید.
این آزمون پارامتریک، نشان داد که بین افزایش مساحت باغات و افزایش عمق چاه ها (کاهش دبی حوضه) همبستگی مثبت با رابطه (935/0) بسیار قوی وجود دارد و این رابطه با (00/0sig) از سطح معنی داری بالایی برخوردار میباشد و مشخص میگردد که با افزایش مساحت باغات در بحث کاربری اراضی، عمق چاه ها جهت استحصال آب بیشتر از بستر حوضه افزایش مییابد؛ در حالی که ارتباط بین تغییرات بارش و عمق چاه ها (دبی حوضه) به صورت همبستگی منفی (580/0-) بوده و ضمناً با (079/0 sig) ارتباط مـعنی داری بین تغییرات بارشی و عـمق چاه ها (دبی حوضه) وجود نـدارد و نمیتوان اثبات کرد که کاهش دبی حوضه به علت نوسانات بارشی در طی 25 سال مورد تحقیق بوده است (بلیانی، 1393: 68-66).
جدول (3) نتایج آزمون پیرسون در کاهش دبی حوضه (مستخرج از spss)
|
کاربری |
بارش |
عمق چاه |
متغیرها |
|
|
935/0 |
580/0- |
1 |
ضریب همبستگی |
عمق چاه |
|
00/0 |
079/0 |
- |
سطح معنیداری |
|
|
373/0- |
1 |
580/0- |
ضریب همبستگی |
بارش |
|
289/0 |
- |
079/0 |
سطح معنیداری |
|
|
1 |
373/0- |
935/0 |
ضریب همبستگی |
کاربری |
|
- |
289/0 |
00/0 |
سطح معنیداری |
|
ـ محاسبه ی میزان مصرف خالص سالانه آب در باغات
محصولات موجود در باغات تازه احداث، بر اساس طرح نیاز خالص آبیاری محصولات زراعی و باغی ایران و در نهایت با استفاده از تابع ریاضی ساخته شده توسط نگارندگان، نیاز آبی سالانه ی این محصولات مورد محاسبه قرار گرفت (جدول4 و جدول5) و مشخص گردید که بیشترین مصرف آب در فصل اول آبیاری به وسیله درختان گردو با میزان 184 مترمکعب در هکتار بوده و کمترین مصرف با مقدار 143 متر مکعب مربوط به درختان سیب و گیلاس میباشد. در فصل دوم آبیاری بیشترین میزان مصرف با 451 مترمکعب در هکتار مربوط به درختان گردو و کمترین میزام مصرف با 292 متر مکعب در هکتار مربوط به درختان زردآلو میباشد.
جدول (4) نیاز آبی درختان مورد کشت در شش ماهه اول با نرمافزار NETWAT
|
نوع درخت |
فروردین |
اردیبهشت |
خرداد |
فصل بهار |
تیر |
مرداد |
شهریور |
فصل تابستان |
|
سیب |
8 |
44 |
91 |
143 |
151 |
138 |
103 |
392 |
|
گردو |
10 |
55 |
109 |
184 |
172 |
160 |
119 |
451 |
|
زردآلو |
13 |
52 |
86 |
151 |
122 |
117 |
53 |
292 |
|
گیلاس |
8 |
44 |
91 |
143 |
151 |
134 |
89 |
374 |
|
میانگین |
39 |
115 |
377 |
621 |
596 |
549 |
364 |
1509 |
جدول (5) محاسبه ی نیاز آبی سالانه درختان مورد کشت با تابع ساخته شده
|
نوع درخت |
نیاز آبی سالانه (مترمکعب در کیلومترمربع) |
|
سیب |
760000 |
|
گردو |
886900 |
|
زردآلو |
490000 |
|
گیلاس |
698000 |
|
میانگین مصرفی درختان |
708725 |
|
میزان کل مصرفی در باغات جدید احداث در 15/5 کیلومترمربع |
3،649،934 |
طبق محاسبات انجام یافته مشخص شد که میزان کل مصرفی آب در باغات جدید احداث حوضه در حدود 3،649،934 مترمکعب در سال میباشد که از طریق جریان آبی رودخانه علی آباد به صورت بندهای رودخانه ای و سیستم چاه انجام میگردد. به علت اینکه حوضه ی آبریز علی آباد هوراند تا به حال از امکانات مطالعاتی رودخانه ای محروم بوده و آمار دبی رودخانه ای وجود ندارد لذا با مطالعات میدانی و آثار دبی رودخانه در طی سال های مورد مطالعه بر روی کناره های سنگی و یک مورد چاه باغی متعلق به نگارنده که از داده های ده ساله برخوردار است مورد اثبات قرار گرفت. در (شکل6) مشخص میگردد که با مرور زمان از میزان دبی رودخانه کاسته شده و داغاب سال های گذشته بر روی دیواره های سنگی رودخانه حکاکی شده است و طی این سال ها سطح رودخانه در سه مقطع به جریان خود ادامه میداده و امروزه در مقطع چهارم به جریان خود ادامه میدهد و در هر مقطع کاهش دبی رودخانه ملموس میباشد. در (شکل7) بستر رودخانه و اینکه چه قدر دبی رودخانه در فصول آبیاری کاسته میشود مورد توجه است و مشخص میگردد که حتی بستر رودخانه به علت کاهش دبی مورد تصرف اراضی باغی قرار گرفته است. انتقال مستقیم آب به باغات میوه که بخش اعظم این انتقالات نیز بر اساس جدول (3) مربوط به ماه های خرداد، تیر و مرداد است و باعث میگردد که از اواخر بهار تا مهرماه و تا زمانی که اولین بارندگی اتفاق بیافتد، دبی رودخانه به حداقل خود رسیده و تعادل دیـنامیکی و اکولوژیکی و بیولوژیکی رودخانه را دچار اختـلال و بی نظمی مینماید.
شکل (6) مقاطع مختلف آثار دبی رودخانه در سال های گذشته وکاهش چشمگیر دبی رودخانه
شکل (7) کاهش چشمگیر دبی رودخانه در فصول آبیاری و تصرف بستر
فیشر و همکارانش در مطالعاتی که از رودخانه کامبوری برزیل به عمل آورده بود تغییر کاربری اراضی حوضه را بر تغییر کیفیت آب حوضه مدنظر قرار داده و متوجه شدند که تغییرات کاربری اراضی بر کیفیت آب نیز تأثیر گذاشته و اجزای آن را دچار تحول میکند (فیشر و همکاران [8]، 2017: 13-1) و علیخواه در سال 1396 اصل تغـییرات پوشش اراضی حوضه ی آبریز کفتاره اردبـیل را مطالعه نموده و متوجه میگردد که تغییر در کاربری اراضی باعث شده است. علاوه بر منابع تأمین آب قبلی حوضه برای ساکنان، چاه هایی برای تأمین آب کشت های آبی افزوده شده در کاربری حوضه احداث شود و این روند باعث تأثیرات منفی زیستی برای حیات طبیعی حوضه گردد (علیخواه، 1396: 99-85). با در نظر گرفتن تحقیقات مذکور باید اذعان نمود که حوضه ی آبریز علی آباد نیر روند آسیبی مشابه حوضه آبریز کفتاره را با مرور زمان طی میکند که اگر مورد توجه قرار نگیرد جبران ناپذیر خواهد بود. در این خصوص به علت اینکه نوسانات بارشی قابل توجهی در این منطقه بر اساس داده های سازمان آب استان آذربایجان شرقی مشاهده نمیشود و از طرف دیگر با توجه به مطالعات میدانی مشخص میشود که تأمین کننده ی جریان سطحی رودخانه اغلب چشمه های موجود در نزدیکی بستر رودخانه است و ضمناَ به علت اینکه ارتفاع منطقه (3000متر) از مرزبرف عمومی بخش شمال شرقی ایران (4200متر) کمتر میباشد، لذا تأثیرات برف و تغییرات آن بر دبی رودخانه مدنظر قرار نگرفت (جداری عیوضی، 1387: 78-73).
نتیجه گیری
تغییرات کاربری اراضی یکی از مهمترین مسائل جهان امروزی است که باعث بروز مشکلات زیادی در سیستم های سطح زمین شده است. در تحقیق حاضر، تجزیه و تحلیل تغییرات پوشش کاربری اراضی حوضه آبریز علی آباد چای هوراند انجام شد. این ناحیه از مناطق مهم کشاورزی و دامپروری استان آذربایجان شرقی محسوب میشود و رودخانه ی علی آباد چای به عنوان تنها منبع تأمین کننده ی آب در سالهای اخیر با افت شدید آبی در فصول گرم سال مواجه بوده است. برای نیل به هدف تحقیق از تصاویر ماهواره لندست 5 با سنجنده TM و 8 با سنجنده OLI استفاده گردید. طبقه بندی کاربری اراضی منطقه بخصوص میزان افزایش باغات حوضه که مهمترین مصرفکننده ی آب رودخانه میباشند به روش (Maximim Likelhood) انجام شد و پس از طبقه بندی به عنوان یک روش کارآمد برای تعیین تغییرات پوشش و کاربری اراضی، ارائه گردید. بر اساس نتایج حاصله چنین به نظر میرسد که با افزایش مساحت باغات جدید احداث شده در طول 25 سال و آبیاری سنتی این باغات از رواناب منطقه، باعث شده است که توان مصرفی منطقه از آب رودخانه بیش از دبی جریانی بوده و در فصول گرم سال که میزان مصرف درختان نیز افزایش مییابد باعث میگردد جریان رودخانه خشک شده و حتی مجبور به استفاده از آب های زیرزمینی به صورت سیستم چاه شود و تعادل هیدرولوژیکی منطقه دچار اختلال و بی نظمی و توقف فعالیت های ژئومورفولوژیکی منطقه از قبیل فرسایش و حمل و بارگذاری در پایین دست رودخانه و یا بی نظم شدن جریان حوضه گردد. جهت بررسی این که عامل کاهش دبی حوضه، تغییرات کاربری باغات بوده است؛ از آزمون پارامتریک پیرسون در نرمافزار SPSS استفاده شده و تغییرات بارشی 25 ساله حوضه و تغییرات کاربری باغات با توجه به تغییرات عمق چاه ها مورد آزمون قرار گرفت و مشخص شد که بین تغییرات بارشی حوضه و کاهش دبی حوضه ارتباط معنی داری وجود ندارد و بلکه این معنی داری بین تغییرات کاربری باغات و کاهش دبی حوضه وجود داشته و همبستگی مثبت خیلی قوی بین این دو متغیر وجود دارد. نتایج این تحقیق منطبق با نتایج فرخ نیا و همکاران (1397: 823-839) میباشد نتایج این محققین نشان داد که در بین سالهای 1366 تا 1386 اراضی تحت آبیاری و دیم در سطح حوضه آبریز دریاچه ارومیه به ترتیب در حدود 137 و 160 هزار هکتار افزایش یافته است که تغییرات عمده شامل افزایش باغات حوضه و هم چنین اراضی کشت آبی پاییزه بوده که عمدتاً از کاربری های مرتع، کشت آبی تابستانه و اراضی دیم برداشت شده است. بنابراین با توجه به نتایج این تحقیق و نتایج مطالعات محققین مختلف نشان میدهد که روند تغییرات مراتع و تبدیل آن باغات سیر افزایشی پیدا کرده که علاوه بر افزایش مصرف بالای آب و فشار آن بر دبی رودخانـه ها و کاهش سـطح آبهای زیرزمینی باعث تخریب مراتع شده که مشکلات بی شماری از افزایش میزان فرسایش و رسوب و سایر پیامدهای منفی نتیجه آن خواهد بود و با توجه به شرایط بسیار حساس منطقه، اگر روند تغییرات کاربری اراضی به صورت بهینه نشود و آبیاری باغات دچار تحولات علمی و عملی نشود و مدیریت ذخیره سازی آب انجام نگردد؛ روند جریانی رودخانه به طور کلی دچار اختلال در فصول سال شده و با خشک شدن دایمی در فصول گرم سال فعالیت های ژئومورفولوژیکی و اکولوژیکی خود را از دست خواهد داد و اثرات منفی آن گریبانگیر ساکنان منطقه خواهد شد.
1- Habtamu Teka et al.,
2- Zaho W et al.,
3-Ang Kean Hua
1- Arzu Erener et al.,
2-Marian Vittek et al.,
3-Ang Kean Hua
4-Habtamu Teka et al.,
[8]1- Jonathan R. B. Fisher
)