ارزیابی واکنش هیدرولوژیکی حوضه آبریز کیوی چای به تغییرات کاربری اراضی با استفاده از مدل SWAT

تغییر کاربری اراضی به صورت مستقیم بر روی مولفه های هیدرولوژیکی و منابع آبی تاثیرگذار است و نقش مهمی در تشدید خطرات احتمالی همچون خشکسالی و سیلاب دارد. لذا بررسی اثرات کاربری اراضی بر مولفه های آبی همچون رواناب امری ضروری است. ازاین رو در این مطالعه، وضعیت رواناب حوضه کیوی چای، یکی از مهم ترین حوضه های استان اردبیل، از نظر محیط زیستی در شرایط تغییر کاربری اراضی با استفاده از مدل SWAT  مورد بررسی قرار گرفت.

 روش پژوهش: 

برای پردازش، طبقه بندی و تجزیه وتحلیل داده ها از نرم افزارهای ArcGIS10.1،Envi5.1 و Ecognition استفاده شد. همچنین از روش مبتنی بر مدل های انتقال تابشی چون FLAASH به عنوان بهترین روش برای تصحیح اتمسفری استفاده شد. برای سگمنت سازی از الگوریتم  Multiresolution  و برای طبقه بندی از الگوریتم نزدیک ترین همسایگی استفاده شد. سپس نمونه های تعلیمی از سطح منطقه با استفاده از بازدیدهای میدانی و تصاویر ماهواره Google Earth جمع آوری شد و برای ارزیابی صحت و دقت طبقه بندی بکار رفت. در انتها از روش تشخیص تغییراتThematic) change dynamic (در Envi5 برای شناسایی تغییراتی که طی سال ها اتفاق افتاده بود، استفاده شد. برای بررسی تاثیر تغییرات کاربری اراضی روی رواناب حوضه نیز از مدل هیدرولوژیکیSWAT  استفاده شد. بعد از استخراج پارامترهای موثر در حوضه خروجی مدل با نرم افزار SWAT-CUP  و الگوریتم  SUFI-2واسنجی و اعتبارسنجی شد. برای ارزیابی نتایج این مرحله از شاخص های نش - ساتکلیف و ضریب تعیین استفاده شد.  

در این پژوهش، پس از اعمال طبقه بندی اراضی به روش شیءگرا، نقشه کاربری اراضی در هفت کلاس؛ کشاورزی دیم، کشاورزی آبی، باغ، جنگل، مسکونی، مرتع و آب تهیه گردید. در نقشه کاربری اراضی حوضه، پوشش مرتع، طبقه غالب کاربری زمین است؛ بااین حال، کاهش قابل توجه از  18/1224 کیلومترمربع به  59/1046 کیلومترمربع بین سال های 1987 و 2019 مشاهده شده است. مقادیربدست آمده برای شاخص های R-Factor,P-Factor,R2,NS در دوره واسنجی به ترتیب برای ایستگاه آبگرم (69/0، 71/0، 47/0، 53/0) و برای ایستگاه فیروزآباد (64/0، 67/0، 3/0، 32/0) و در دوره اعتبارسنجی برای ایستگاه آبگرم به ترتیب (56/0، 62/0، 0، 09/0) و برای ایستگاه فیروزآباد (51/0، 53/0، 0، 13/0) است. براین اساس نتایج به دست آمده در مرحله واسنجی و اعتبارسنجی قابل قبول ارزیابی شد. ارزیابی پاسخ مدل SWAT  به کاربری زمین  نیز نشان داد در مقیاس سالانه نشان می دهد که میزان جریان در ایستگاه فیروزآباد از 08/3 به 81/2 مترمکعب بر ثانیه (77/8- درصد) و در ایستگاه آبگرم از 11/1 به 96/0 مترمکعب بر ثانیه (51/13-) کاهش یافته است که علت آن را می توان  ناشی از تغییرات کاربری اراضی بخصوص تغییر در کاربری مراتع و تبدیل آن به زراعت دیم و باغات و جنگل ها دانست. 

روند تغییرات کاربری اراضی حوضه بین سال های 1987 تا 2019 درکاربری های کشاورزی دیم، مرتع وپهنه های آبی با روند کاهشی و در کاربری های کشاورزی آبی، باغ، جنگل و مسکونی با روند افزایشی همراه بوده است. بالابودن مقدار برازش معیارهای بکار رفته در ارزیابی مدل بیانگر این است که مدل قابلیت خوبی در شبیه سازی رواناب حوضه دارد. همچنین مدل اجرا شده برای کاربری های مختلف زمین نشان داد که جریان حوضه در هر دو ایستگاه هیدرومتری با تغییر کاربری اراضی در اکثرماه ها در کوتاه مدت افزایش و در میانگین درازمدت کاهش می یابد. تداوم تغییر کاربری زمین در حال تبدیل شدن به یک تهدید جدی برای حوضه های آبریز است. تغییر کاربری اراضی باید در حوضه های آبریز کنترل شود و اقداماتی برای تثبیت تغییر کاربری زمین انجام شود.