نگار ارجمند؛ علیرضا سپهوند؛ امید رحمتی
چکیده
مقدمهامروزه مطالعه فرسایش خندقی بهدلیل تولید رسوب و خسارات متعدد در نتیجه فعالیتهای انسانی از اهمیت بالایی برخوردار است. در مطالعات انجام شده عوامل طبیعی زیادی بهعنوان عوامل کنترل کننده فرسایش آبکندی گزارش شدهاند که ازجمله میتوان به عوامل زمین-محیطی که شرایط بحرانی برای وقوع و توسعه فرسایش آبکندی را کنترل میکنند و ...
بیشتر
مقدمهامروزه مطالعه فرسایش خندقی بهدلیل تولید رسوب و خسارات متعدد در نتیجه فعالیتهای انسانی از اهمیت بالایی برخوردار است. در مطالعات انجام شده عوامل طبیعی زیادی بهعنوان عوامل کنترل کننده فرسایش آبکندی گزارش شدهاند که ازجمله میتوان به عوامل زمین-محیطی که شرایط بحرانی برای وقوع و توسعه فرسایش آبکندی را کنترل میکنند و در درجه اول با توپوگرافی، سنگشناسی، بارندگی، خاک و کاربری اراضی مرتبط هستند اشاره کرد. شناسایی عوامل مؤثر در وقوع فرسایش آبکندی و پهنهبندی آن یکی از ابزارهای اساسی و مهم برای کنترل و مدیریت این پدیده است. فرسایش آبکندی یک خطر مهم برای وضعیت اکوسیستمها در سراسر جهان است، در نتیجه توسعه نقشههای حساسیت فرسایش آبکندی ضروری است. بنابراین این پژوهش بهمنظور پهنهبندی حساسیت وقوع فرسایش آبکندی با استفاده از مدلهای هوش مصنوعی از نوع شبکه عصبی مصنوعی (MLP)، حداکثرآنتروپی (MaxEnt)، تحلیل تفکیککنندهانعطافپذیر (FDA)، در شهرستان الشتر انجام شد. مواد و روشهامنطقه مورد مطالعه از نظر ژئومورفولوژیکی در بخش مرکزی رشتهکوه زاگرس در استان لرستان قرار دارد که خود بخشی از زیرحوضه کرخه است. شهرستان الشتر با مساحت 1523.55 کیلومتر مربع بین طولهای جغرافیایی”38 ΄03 ْ48 تا ”52 ΄30 48 شرقی و عرضهای ”37 ΄44 33 تا ”21΄01 34 شمالی قرار دارد. میانگین بارندگی حوضه حدود 570 میلیمتر و دارای اقلیم نیمهخشک و سرد است. برای پهنهبندی حساسیت به وقوع فرسایش خندقی با استفاده از مدلهای هوش مصنوعی و تعیین بهترین مدل، از مدلهای شبکه عصبی مصنوعی (MLP) حداکثرآنتروپی (MaxEnt)، تحلیل تفکیککنندهانعطافپذیر (FDA)، استفاده شد. در این تحقیق از 12 عامل شیب، جهت شیب، بارش، فاصله از جاده، فاصله از رودخانه، فاصله از گسل، خاک، کاربری اراضی، سازند زمینشناسی، شاخص رطوبت توپوگرافی (TWI)، شاخص موقعیت توپوگرافی TPI و شاخص پوشش گیاهی NDVI به عنوان پارامترهای ورودی و نقاط خندقی و غیرخندقی بهعنوان پارامترهای خروجی برای مدلسازی و پهنهبندی حساسیت به وقوع خندق استفاده شد. سپس از مجموع 151 نقطه وقوع و عدم وقوع خندق (89 خندق و 62 غیر خندق)، 70 درصد بهعنوان دادههای آموزش و 30 درصد برای مرحله اعتبارسنجی استفاده شد. بهمنظور ارزیابی مدلها، از منحنی تشخیص عملکرد نسبی (ROC) برای قدرت پیشبینی مدلها استفاده شد. نتایج و بحثنتایج نشان داد که مدل MLP با مقادیر AUC برابر با 0.98 در مرحله آموزش و 0.92 در مرحله اعتبارسنجی، بهترین عملکرد را در پیشبینی حساسیت وقوع فرسایش آبکندی دارد. پس از آن بهترتیب مدلهای ( 0.87=AUC) FDA و (0.5=AUC) MaxEnt قرار دارند. تحلیل عوامل مؤثر نشان داد که بیشترین آبکندها در طبقات بارشی ۷۰۰-۶۰۰ میلیمتر، فواصل بیش از ۳۰۰ متر از گسل، جاده و رودخانه، شیبهای ۰-۵ و ۵-۱۵ درصد، جهتهای شمالی، کاربری کشاورزی دیم و سازندهای آبرفت قدیم و مارنها واقع شدهاند. همچنین بین شاخصهای TWI و NDVI بهترتیب رابطه مستقیم و معکوس با وقوع آبکند مشاهده شد. در نهایت، نقشه نهایی پهنهبندی حساسیت فرسایش آبکندی با استفاده از مدل برتر MLP تهیه شد. نتیجهگیریبا توجه به اینکه فرسایش آبکندی یکی از شکلهای پیشرفته فرسایش آبی است، شناسایی عوامل مؤثر و پهنهبندی آن برای کنترل و مدیریت این پدیده حائز اهمیت است. این مطالعه با هدف شناسایی عوامل مهم و تأثیرگذار در فرسایش آبکندی و ایجاد مدلهای یادگیری ماشین برای پهنهبندی حساسیت وقوع به فرسایش آبکندی در شهرستان الشتر انجام شد. نتایج نشان داد که مدل شبکه عصبی مصنوعی (MLP) بهترین عملکرد را با توجه به معیار ارزیابی مدل (0.92=AUC) کسب کرده است و پس از آن بهترتیب مدلهای ( 0.87=AUC) FDA و ( 0.5=AUC) MaxEnt قرار دارند. نتایج بهدستآمده از این پژوهش، دیدگاه مناسبی را در مورد تأثیر عوامل مؤثر در ایجاد فرسایش خندقی در اختیار برنامهریزان و محققان قرار میدهد. در نتیجه با انجام تحقیقات بیشتر میتوان استفاده از سایر تکنیکهای یادگیری ماشین را بررسی نمود و دیگر عوامل مؤثر را برای بهبود دقت مدلهای پیشبینی فرسایش خندقی در نظر گرفت.
امید رحمتی؛ سید مسعود سلیمان پور؛ باقر قرمز چشمه
چکیده
چکیده مبسوط
مقدمه
سیلابها هرساله موجب خسارات مالی و تلفات جانی زیادی در کشور شده و اثرات زیانباری بر توسعه پایدار حوزه آبخیز دارد. سیل از نظر فراوانی، در رتبه نخست بلایای طبیعی جهان قرار داد و از اینرو، مطالعات مربوط به مدیریت سیل بسیار حائز اهمیت است. با عنایت به تغییرات اقلیمی و الگوی بارندگیها در کشور، در سالهای اخیر مشاهده ...
بیشتر
چکیده مبسوط
مقدمه
سیلابها هرساله موجب خسارات مالی و تلفات جانی زیادی در کشور شده و اثرات زیانباری بر توسعه پایدار حوزه آبخیز دارد. سیل از نظر فراوانی، در رتبه نخست بلایای طبیعی جهان قرار داد و از اینرو، مطالعات مربوط به مدیریت سیل بسیار حائز اهمیت است. با عنایت به تغییرات اقلیمی و الگوی بارندگیها در کشور، در سالهای اخیر مشاهده شده است که علاوه بر تغییر رژیم بارندگی از برف به باران، شدت بارندگیها افزایش یافته و گاهاً کل مقدار بارندگی سالانه یک حوزه آبخیز در دو یا سه رخداد تخلیه شده که با در نظر گرفتن اشباع شدن رطوبت خاک در این شرایط، سیلابهای مهیبی شکل میگیرند. از سوی دیگر، با توجه به تخریب پوشش گیاهی حوزههای آبخیز کشور، شرایط برای ایجاد رواناب سطحی فراهم بوده و در نهایت، احتمال رخداد سیل در اکثر حوزههای آبخیز کشور بالا رفته است. یکی از ارکان مدیریت ریسک سیل، توجه به آسیبپذیری است که عوامل متعددی را در بر میگیرد. هدف از انجام این پژوهش، تدوین یک چارچوب علمی برای ارزیابی وضعیت آسیبپذیری نسبت به سیل در حوزه آبخیز زرینه است.
مواد و روشها
در این پژوهش، مؤلفههای مختلف اجتماعی، اقتصادی، نهادی و زیرساختی برای تدوین چارچوب ارزیابی آسیبپذیری حوزه آبخیز نسبت به سیل در نظر گرفته شد. برای هر یک از مؤلفههای مربوط به آسیبپذیری فوق، چند گروه موضوعی تعریف شده که هرکدام متغیرهای مختلفی را شامل شدند. در مؤلفه آسیبپذیری اجتماعی، درصد جمعیت بیسواد، درصد جمعیت کودکان و کهنسال، میزان همکاری و مشورت و میزان جمعیت بهعنوان متغیر انتخاب شدند. از نظر مؤلفه آسیبپذیری اقتصادی، متغیرهای درصد سکونت رهن یا استیجاری، درصد بیکاری، درصد جمعیت فاقد وسیله نقلیه و درصد وابستگی تأمین مایحتاج زندگی به خارج محدوده مدنظر قرار گرفتند. متغیرهای مربوط به مؤلفه آسیبپذیری نهادی درصد فاقد مراکز تصمیمگیری مانند دهیاری و درصد همکاری با دستگاههای اجرایی بودند. همچنین، آسیبپذیری زیرساختی براساس متغیرهای درصد واحدهای مسکونی با مقاومت کم، درصد فاقد خط تلفن و همراه، درصد فاقد دسترسی به اینترنت، درصد جادههای خاکی و درصد فاقد خانه بهداشت و درمانگاه مورد بررسی قرار گرفت. پس از جمعآوی اطلاعات 18 دهستان حوزه آبخیز زرینه از ادارات مربوطه و همچنین، مصاحبه مستقیم با ساکنان حوزه آبخیز، وضعیت آسیبپذیری هر دهستان نسبت به سیل، براساس شاخصهای آسیبپذیری اجتماعی، اقتصادی، نهادی و زیرساختی مشخص شد. سپس شاخص آسیبپذیری کل برای هر دهستان محاسبه شده و پس از استاندارسازی آن در مقیاس حوزه آبخیز زرینه، به پنچ گروه مختلف خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد طبقهبندی شد. در نهایت، نقشه شاخص آسیبپذیری کل حوزه آبخیز زرینه تهیه شد.
نتایج و بحث
براساس نتایج بهدست آمده، دهستانهای چهلچشمه، گلچیدر و اوباتو بیشترین درجه آسیبپذیری اجتماعی را کسب نمودند در حالی که کمترین درجه آسیبپذیری اجتماعی به دهستانهای سرا و بوین تعلق یافت. دهستانهای چهلچشمه، اوباتو و گلچیدر از نظر وضعیت اقتصادی، بیشترین آسیبپذیری و دهستانهای میرده و بوین کمترین آسیبپذیری را داشتند. از نظر آسیبپذیری نهادی، دهستانهای صاحب، امام، سرا، ذولفقار و نمشیر کمترین میزان آسیبپذیری را داشتند ولی دهستانهای چهلچشمه و اوباتو بیشترین مقدار شاخص آسیبپذیری نهادی را نشان دادند. از حیث آسیبپذیری زیرساختی، دهستان بوین و نمشیر بهترین وضعیت (کمترین مقدار شاخص آسیبپذیری زیرساختی) را داشته و دهستانهای گلچیدر و چهلچشمه بحرانیترین وضعیت را نشان دادند. در نهایت، براساس نقشه شاخص آسیبپذیری کل میتوان بیان نمود که دهستانهای چهلچشمه، گلچیدر و اوباتو آسیبپذیرترین بوده و دهستانهای بوین، نمشیر و ذولفقار کمترین مقدار شاخص آسیبپذیری کل را داشتند.
نتیجهگیری
براساس یافتههای این پژوهش، چارچوب مبتنی بر وضعیتهای اجتماعی، اقتصادی، نهادی و زیرساختی امکان تهیه نقشه آسیبپذیری حوزه آبخیز نسبت به سیل را فراهم نموده است. متغیرهای مد نظر در محاسبه شاخص آسیبپذیری کل به گونهای انتخاب شده که جنبههای مختلف را پوشش داده و جمعآوری اطلاعات آنها قابل انجام باشد. چارچوب تدوین شده در این پژوهش انعطافپذیر بوده و بسته به شرایط متنوع حوزههای آبخیز کشور، امکان درنظر گرفتن دیگر متغیرها فراهم شده است. نقشه آسیبپذیری حوزه آبخیز زرینه اطلاعات مفیدی را برای تصمیمگیران و مدیران در راستای مدیریت سیل تأمین نموده است. بهبود وضعیت بخشهای مختلف حوزه آبخیز زرینه نیازمند برنامهریزی دقیق دستگاههای اجرایی و متناسب با وضعیت اجتماعی، اقتصادی، نهادی و زیرساختی آنها است.
امید رحمتی؛ ناصر طهماسبیپور؛ علی حقیزاده؛ حمیدرضا پورقاسمی؛ بختیار فیضیزاده
چکیده
فرسایش آبکندی، مشکلی مهم در مدیریت منابع طبیعی و توسعه پایدار بوده که غالباً با پیامدهای زیستمحیطی، اقتصادی و اجتماعی همراه است. بنابراین، پژوهش حاضر با هدف بررسی قابلیت مدل بیشینه آنتروپی برای پیشبینی مکانی استعداد وقوع فرسایش آبکندی در حوزه آبخیز کشکان-پلدختر، واقع بین استانهای لرستان و ایلام انجام شد. ابتدا بر ...
بیشتر
فرسایش آبکندی، مشکلی مهم در مدیریت منابع طبیعی و توسعه پایدار بوده که غالباً با پیامدهای زیستمحیطی، اقتصادی و اجتماعی همراه است. بنابراین، پژوهش حاضر با هدف بررسی قابلیت مدل بیشینه آنتروپی برای پیشبینی مکانی استعداد وقوع فرسایش آبکندی در حوزه آبخیز کشکان-پلدختر، واقع بین استانهای لرستان و ایلام انجام شد. ابتدا بر اساس بررسیهای میدانی و با استفاده از دستگاه GPS، نقشه پراکنش فرسایش آبکندی منطقه مورد مطالعه تهیه شد. همچنین، عوامل مؤثر بر فرسایش آبکندی شامل سنگشناسی، بافت خاک، کاربری اراضی، تراکم زهکشی، فاصله تا جریانهای سطحی، شاخص رطوبت توپوگرافی، ارتفاع، درصد شیب، انحنای سطح و فاصله از جاده انتخاب و نقشه آنها در سامانه اطلاعات جغرافیایی تهیه شد. در مجموع، موقعیت 65 واقعه فرسایش آبکندی ثبت و این پایگاه داده بهصورت تصادفی به دو دسته آبکندهای گروه آموزش مدل (45 واقعه) و آبکندهای گروه اعتبارسنجی مدل (20 واقعه) تقسیم شد. پیشبینی استعداد فرسایش آبکندی و تعیین اهمیت عوامل مؤثر بر وقوع آن بر اساس مدل بیشینه آنتروپی در نرمافزار MAXENT انجام گرفت. در نهایت برای اعتبارسنجی نتایج پیشبینی، از منحنی تشخیص عملکرد نسبی (ROC) استفاده شد. نتایج نشان داد که بخشهای مرکزی حوزه آبخیز مورد مطالعه دارای استعداد فرسایش آبکندی بالایی هستند. بر اساس نتایج اعتبارسنجی، نقشه مناطق مستعد فرسایش آبکندی حاصل از مدل بیشینه آنتروپی 90.7 درصد دقت داشت. همچنین، نتایج اثبات نمود که "بافت خاک"، "تراکم زهکشی"، "سنگشناسی" و "فاصله از جریان" مهمترین عوامل مؤثر در وقوع فرسایش آبکندی منطقه مورد مطالعه بوده که مقدار شاخص اهمیت آنها بهترتیب 23، 18، 15.2 و 15.1 درصد بهدست آمد. این درحالی است که عوامل "ارتفاع"، "فاصله از جاده"، "جهت شیب"، "کاربری اراضی"، "شاخص رطوبت توپوگرافی" و "انحنای سطح" تأثیر کمتری در وقوع فرسایش آبکندی منطقه مورد مطالعه داشتند. بنابراین، پیشبینی دقیق استعداد فرسایش آبکندی با استفاده از مدل بیشینه آنتروپی در مطالعه حاضر مورد تأیید قرار گرفت.
