علوم آب و خاک

به‌منظور برنامه‌ریزی و مدیریت سرزمین لازم است عوامل تأثیرگذار بر تغییرات آن را شناسایی و ارزشیابی کرد. تغییرات کاربری زمین یکی از عوامل اصلی تأثیرگذار بر فرایندهای آب‌و‌هوایی محلی، منطقه‌ای و جهانی است که به‌صورت تغییر در نوع استفاده از زمین تعریف می‌شود و یکی از عوامل مهم در تغییر جریان هیدرولوژیک، فرسایش حوضه و انهدام تنوع زیستی است. حوضه آبخیز بهشت‌آباد به‌عنوان یکی از زیرحوضه‌های سامانه کارون بزرگ، حدود 70 درصد از جمعیت استان چهارمحال و بختیاری را دربرمی‌گیرد. به‌همین دلیل با توجه به اهمیت بالای این حوضه در تأمین آب حوضه‌های دیگر و نیز اهمیت شناخت کاربری‌های موجود در منطقه در طول چند دهه گذشته، هدف اصلی از این مطالعه، ارزیابی روند تغییرات مکانی کاربری اراضی در حوضه آبخیز بهشت‌آباد استان چهارمحال و بختیاری با مساحتی حدود 384787 هکتار با استفاده از علم سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی طی یک دوره 25 ساله است. در این تحقیق، ابتدا با تجزیه‌و‌تحلیل و پردازش تصاویر ماهواره‌ای لندست 5 سنجنده TM مربوط به سال‌های 1991، 2008 و لندست 8 سنجنده OLI سال 2016 و درنظر گرفتن 5 طبقه کاربری شامل اراضی مرتعی، مناطق ساختمانی- شهری، اراضی کشاورزی، اراضی باغی و اراضی بایر، اقدام به تهیه نقشه‌های کاربری اراضی برای سه مقطع زمانی به‌روش چشمی و هیبریدی با دقت قابل قبول شد. دقت کلی برای هر یک از نقشه‌های کاربری به‌دست آمده برای سال‌های 1991، 2008 و 2016 به‌ترتیب برابر 17/92، 29/94 و 41/93 درصد به‌دست آمد که دلالت بر مقبولیت دقت نقشه‌های تهیه شده داشت. سپس روند تغییرات کاربری اراضی و سهم هریک از طبقه‌های کاربری و درصد تغییرات هر یک از کاربری‌ها طی دو دوره مطالعاتی مشخص شد. نتایج این تحقیق نشان‌دهنده تغییراتی در سطح حوضه مورد مطالعه است. مساحت اراضی مرتعی در طی دو دوره روند کاهشی، مناطق ساختمانی- شهری روند افزایشی، اراضی کشاورزی در طی دوره اول روند کاهشی و در طی دوره دوم روند افزایشی، اراضی باغی در طی دو دوره روند افزایشی، اراضی بایر در دوره اول روند افزایشی و در دوره دوم روند کاهشی داشته است. در مجموع باید عنوان کرد که در منطقه بهشت‌آباد شاهد افزایش جایگزینی مراتع با مناطق ساختمانی- شهری، کشاورزی دیم، باغات و اراضی بایر و بروز تخریب پوشش مرتعی در منطقه هستیم.

شناسایی تغییرات کاربری اراضی برای ارزیابی و پایش مناطق حساس با هدف برنامه‌ریزی و مدیریت پایدار سرزمین امری ضروری است. سنجش ‌از دور و استفاده از فناوری سیستم اطلاعات جغرافیایی، امروزه به‌عنوان یکی از روش‌های متداول و رایج دنیا در امر پایش بررسی تغییرات سرزمین به‌ویژه در بررسی اراضی با وسعت بالا به‌شمار می‌رود. در این مطالعه روند تغییرات مکانی کاربری اراضی در حوزه سد کارون 3 در زمان‌های قبل و بعد از احداث و آبگیری سد با استفاده از علم سنجش ‌از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی طی یک دوره 27 ساله بررسی شد. در این پژوهش، تصاویر ماهواره‌ای لندست 5 سنجنده TM مربوط به سال‌های 1991 و 2008 و لندست 8 سنجنده OLI سال 2018 مورد تجزیه و تحلیل و پردازش قرار گرفت. با استفاده از طبقه‌بندی شی‌ءگرا نقشه‌های کاربری اراضی برای سه مقطع زمانی 1991، 2008 و 2018 با صحت کلی شاخص کاپا به‌ترتیب 0/93 و 0/89 درصد برای سال 1991، 0/94 و 0/88 درصد در سال 2008 و 0/93 و 0/86 درصد سال 2018 تهیه شد. نتایج نشان می‌دهد کاربری آب منطقه با وسعت 37/68 کیلومترمربع روند افزایشی و اراضی کشاورزی و مناطق مسکونی با وسعت به‌ترتیب 139/04 و 226/56 روند کاهشی، اراضی جنگلی با وسعت 1041/49 به‌عنوان پوشش غالب منطقه باقی ماند و اراضی مرتعی با طی کردن روند کاهشی افزایش در هر دو دوره بعد از کاربری جنگل با وسعت 878/87 بیشترین وسعت را داشتند. با توجه به نتایج به‌دست‌ آمده می‌توان گفت احداث سد کارون 3 باعث زیرآب رفتن زمین‌های کشاورزی و تبدیل آنها به کاربری دیگر شده است، درنتیجه مردم روستا به‌دلیل از دست دادن شغل خود مجبور به مهاجرت شده‌اند و مناطق مسکونی رها شده به سایر کاربری‌های تبدیل می‌شوند.

روش شماره منحنی رواناب به‌طور گسترده‌ای جهت پیش‌بینی رواناب استفاده شده و در بسیاری از بسته‌های نرم‌افزاری محبوب برای مدل‌سازی گنجانده شده است؛ اما تا حد زیادی به خصوصیات گروه‌های هیدرولوژیکی خاک وابسته است. بنابراین، تلاش در جهت کاهش این اثر و استخراج اطلاعات خاک ضروری است. مطالعه حاضر به‌‌منظور ادغام منطق فازی برای استخراج شماره منحنی رواناب انجام شده است. برای دستیابی به این هدف مدل توزیعی جدیدی به نام CNS2 توسعه داده شده است. در بخش نخست، فرموله¬کردن و برنامه‌نویسی مدل CNS2‌ با استفاده از محیط زبان برنامه‌نویسی پایتون انجام شد، سپس مدل در حوزه آبخیز بهشت¬آباد اجرا شد. این مدل در گام زمانی ماهانه با شماره منحنی فازی و در نظرگرفتن فاکتور تعداد روزهای بارانی، ضریب مدیریت معادله جهانی فرسایش خاک،‌ شیب و ضریب تتای خاک، میزان تولید رواناب را در یک حوزه آبخیز شبیه‌سازی می‌نماید. نتایج بیانگر آن است که مدل با شاخص نش- ساتکلیف 0/6 و ضریب تبیین 0/63 در دورۀ واسنجی و شاخص نش 0/53 و ضریب تبیین 0/56 در دورۀ اعتبارسنجی، کارائی مناسب‌تری نسبت به روش سنتی شماره منحنی در شبیه‌سازی رواناب دارد. مزیت توزیعی¬بودن مدل امکان شناخت مناطق با تولید رواناب بیشتر را فراهم می‌آورد.

انسان‌ها همواره برای استفاده از منابع طبیعی و برطرف‌کردن نیازهای خود درصدد تغییر زمین و اراضی آن هستند. یکی از تغییرات کاربری که برای بهره‌مندی از منابع آبی پایدار رخ می‌دهد، سدسازی است. احداث سد از همان مراحل آغازین تا بهره‌برداری، پیامدهای مثبت و منفی زیادی را برای محیط‌ زیست به‌همراه دارد. هدف از انجام این تحقیق بررسی اثر سد گتوند بر تغییر کاربری اراضی، با توجه ‌به مشکل برخورد مسیر جریان آب به گنبدهای نمکی و تجمع حجم زیادی از نمک، پشت دریاچه سد است؛ لذا به این منظور از تصاویر سنجنده TM ماهواره لندست ۵ برای سال ۱۳۷۰، سنجنده ETM+ ماهواره لندست ۷ برای سال ۱۳۸۷ و سنجنده OLI ماهواره لندست ۸ برای سال ۱۳۹۹ برای طبقه‌بندی تصاویر و همچنین تهیه نقشه‌های کاربری اراضی حوضه مورد مطالعه استفاده شد. با بررسی و ارزیابی نقشه‌های کاربری از منطقه نتایج تحقیق نشان داد که اراضی کشاورزی پس از بهره‌برداری از سد در حال توسعه است. در طول دوره مطالعه اراضی بایر در حال کاهش و همچنین وسعت آب منطقه در حال افزایش است. طی سال‌های ۱۳۸۷ تا ۱۳۹۹ با گسترش جمعیت، مناطق مسکونی با افزایش مساحت همراه بود. مراتع و مرغزارها نیز در طی دوره اول روند افزایشی و در دوره دوم روند کاهشی داشته‌اند. نتایج صحت طبقه‌بندی به روش شیء‌گرا برای سه مقطع زمانی ۱۳۷۰، ۱۳۸۷ و ۱۳۹۹ به‌ترتیب 0/92، 0/97 و 0/93 به‌دست آمد. به‌طور کلی طبق نتایج این تحقیق می‌توان بیان کرد که ساخت سد باعث افزایش سطح زیر کشت اراضی شده است و در مقابل با افزایش جمعیت و گسترش شهرنشینی در محدوده ساخت سد، باعث تخریب و کاهش مساحت مراتع می‌شود.