نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• امید اسدی نلیوان ¹
• غلامرضا خسروی ²
• احسان الوندی ³

¹ استادیار، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران

² فارغ‌‌التحصیل دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

³ استادیار پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

مقدمه
حوزه‌های آبخیز به‌عنوان واحدهای کلیدی مدیریت منابع آب، نقش اساسی در پشتیبانی از فرایندهای بوم‌شناختی، تنظیم چرخه هیدرولوژیکی، تأمین آب، حفظ خاک و تداوم معیشت جوامع انسانی ایفا می‌کنند. این سامانه‌های طبیعی در معرض فشارهای روزافزون ناشی از تغییر اقلیم، رشد جمعیت، بهره‌برداری ناپایدار، توسعه کشاورزی و صنعتی و تغییرات کاربری زمین قرار دارند. در چنین شرایطی، مفهوم پایداری آبخیز به‌عنوان ظرفیت سامانه برای حفظ عملکرد بهینه فرایندهای بوم‌شناختی و خدمات محیط‌زیستی در بلندمدت، اهمیت ویژه‌ای یافته است. ارزیابی پایداری آبخیزها علاوه بر این‌که می‌تواند هشدارهای اولیه تخریب محیط‌زیست را فراهم نماید، می‌تواند علت مشکلات موجود را شناسایی کند. شاخص پایداری آبخیز (Watershed Sustainability Index, WSI) یکی از شاخص‌های معتبر است که وضعیت پایداری آبخیز را کمی‌سازی می‌کند. این شاخص، به دلیل انعطاف‌پذیری بالا و قابلیت استفاده در مقیاس‌های مختلف، به‌عنوان ابزاری مناسب برای برنامه‌ریزی و تصمیم‌گیری در مدیریت پایدار آبخیزها شناخته شده است. ازاین‌رو، مطالعه حاضر با هدف ارزیابی پایداری حوزه آبخیز رودخانه اترک و ارائه تصویری جامع از وضعیت عملکردی و پایداری بوم‌شناختی آن انجام شده است. از نقاط قوت این پژوهش می‌‌توان به گستردگی و جامعیت شاخص‌های مورد استفاده (چهار بعد کلیدی پایداری)، طول دوره مطالعاتی 10 ساله که باعث افزایش اعتبار نتایج می‌‌شود و ارزیابی فضایی زیرآبخیزها و تعیین اولویت اقدامات که امکان سیاست‌‌گذاری هدفمند را فراهم می‌‌کند، اشاره کرد.
 
مواد و روش‌‌ها
حوزه آبخیز رودخانه اترک با مساحت 819000 هکتار در استان گلستان واقع شده است. شاخص پایداری آبخیز با توسعه مدل UNESCO-HELP و با به‌کارگیری مدل علی- معلولی PSR (فشار- وضعیت- پاسخ) از معدود شاخص‌‌هایی است که مختص آبخیز طراحی شده است که در قالب چهار زیرشاخص هیدرولوژی (کیفی و کمی)، محیط‌زیست، حیات (شرایط معیشتی و توسعه انسانی) و سیاست‌گذاری به ارزیابی پایداری آبخیز موردنظر به‌صورت عددی و با استفاده از فرمول می‌‌پردازد. در این روش با در نظر گرفتن اطلاعات و داده‌‌های موجود (دوره زمانی 10 ساله) برای بررسی هر کدام از زیرشاخص‌‌ها مقادیر فراسنجه‌ها در سه مؤلفه فشار، وضعیت، پاسخ گردآوری و در دامنه امتیازدهی از صفر تا یک (صفر، 0.25، 0.5، 0.75، یک) به حالت کمی تبدیل شد. شاخص‌‌ها در بهترین وضعیت امتیاز یک و در بدترین وضعیت امتیاز صفر را کسب می‌‌کنند. مقدار WSI نهایی از طریق میانگین حسابی زیرشاخص‌‌ها در سه طبقه پایین، متوسط و بالا طبقه‌‌‌بندی شد.
 
نتایج و بحث
نتایج بخش هیدرولوژی نشان داد که در تمامی زیرآبخیز‌‌ها سرانه آب قابل دسترس در طی دوره مطالعاتی 10 ساله کاهشی بوده است. همچنین سه زیرآبخیز چات، داشلی‌برون و گمیشان به لحاظ مؤلفه فشار در طبقه ضعیف قرار دارند و فقط مراوه‌تپه در طبقه متوسط قرار دارد. این شرایط برای مؤلفه وضعیت و پاسخ نیز صادق است. بر اساس نتایج، میزان TDS در همه زیرآبخیز‌‌ها افزایش پیدا کرده است. نتایج بیانگر وضعیت بحرانی در بخش کیفیت آب است. در حالت کلی میانگین نتایج شاخص هیدرولوژی بین صفر تا 0.25 متغیر بود. شاخص محیط‌زیست نشان داد که روند افزایش زمین‌‌های کشاورزی در هر چهار زیرآبخیز‌‌ نمایان است. بیشترین میزان افزایش اراضی کشاورزی در زیرآبخیز‌‌ چات و کمترین نیز در زیرآبخیز‌‌ گمیشان اتفاق افتاده است. همچنین بیشترین میزان افزایش جمعیت در زیرآبخیز‌‌ چات اتفاق افتاده است که نتایج افزایش اراضی کشاورزی را تأیید می‌‌کند. نتایج بیانگر وضعیت خیلی بد شاخص EPI در دو زیرآبخیز‌‌ مراوه‌تپه و چات است و داشلی‌برون در رتبه بعدی قرار دارد و زیرآبخیز گمیشان بهترین وضعیت را در این شاخص دارد. با توجه به نتایج امتیاز نهایی وضعیت گمیشان بهتر از سایر زیرآبخیز‌‌ها در بخش محیط‌زیست است.در حالت کلی میانگین نتایج شاخص محیط‌زیست بین 0.33 تا 0.5 متغیر بود. نتایج شاخص حیات نشان داد که وضعیت این شاخص در کلیه زیرآبخیز‌‌ها متوسط رو به بالا است.در حالت کلی میانگین نتایج شاخص حیات بین 0.75 تا 0.83 متغیر بود. نتایج شاخص سیاست‌گذاری نشان داد که بر اساس میانگین امتیازات وضعیت این شاخص در کلیه زیرآبخیز‌‌ها ضعیف است. در حالت کلی میانگین نتایج شاخص سیاست‌‌گذاری برای همه زیرآبخیزها 0.58 بود. مقادیر نهایی شاخص WSI نشان داد که تمامی زیرآبخیز‌‌ها به لحاظ پایداری در هر چهار شاخص اصلی وضعیت ضعیفی دارند. با توجه به میانگین امتیازات (0.448) حوزه آبخیز اترک به لحاظ پایداری در طبقه پایین قرار می‌گیرد.
 
نتیجه‌‌گیری
با توجه به نتایج به‌دست‌آمده و قرارگیری حوزه آبخیز رودخانه اترک در سطح پایین پایداری، اتخاذ اقدامات فوری و برنامه‌ریزی شده برای بهبود وضعیت پایداری ضروری است. مهم‌ترین پیشنهادهای مدیریتی و قابل اجرا در حوزه آبخیز اترک شامل 1. مدیریت جامع منابع آب که سبب افزایش بازدهی مصرف آب در بخش کشاورزی با به‌کارگیری روش‌های نوین آبیاری و مدیریت مصرف در بخش شرب و صنعت خواهد شد. 2. بهبود کیفیت منابع آب شامل کنترل و کاهش ورودی آلاینده‌ها به منابع سطحی و زیرزمینی از طریق توسعه سامانه‌‌های تصفیه فاضلاب شهری و روستایی قابل انجام است. 3. حفاظت و احیای پوشش گیاهی طبیعی به‎صورت اجرای طرح‌های احیای مراتع تخریب‌شده و توسعه مناطق حفاظت‌شده که در ارتقای وضعیت پایداری آبخیز نقش اساسی دارند. 4. تقویت حکمرانی محیط‌زیستی و سیاست‌گذاری و ایجاد هماهنگی بین سازمان‌های متولی آب، کشاورزی و محیط‌زیست برای اجرای مدیریت جامع حوزه آبخیز از دیگر راهکارهای مهم جهت ارتقای وضعیت پایداری در حوزه آبخیز اترک است.

کلیدواژه‌ها

• رودخانه اترک
• رویکرد PSR
• شاخص پایداری آبخیز
• مدیریت جامع منابع آب

عنوان مقاله [English]

Watershed sustainability assessment using the HELP approach, case study: Atrak Watershed, Golestan

نویسندگان [English]

• Omid Asadi Nalivan ¹
• Gholamreza Khosravi ²
• Ehsan Alvandi ³

¹ Assistant Professor, Department of Soil Science and Engineering, Faculty of Agriculture, University of Maragheh, Maragheh, Iran

² PhD graduate of Watershed Science and Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran

³ Assistant Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran

چکیده [English]

Introduction
Watersheds, as key units of water resources management, play a fundamental role in supporting ecological processes, regulating the hydrological cycle, providing water, conserving soil, and sustaining the livelihoods of human communities. These natural systems are exposed to increasing pressures from climate change, population growth, unsustainable exploitation, agricultural and industrial development, and land use changes. In such circumstances, the concept of watershed sustainability as the system's capacity to maintain optimal performance of ecological processes and environmental services in the long term has gained special importance. In addition to providing early warnings of environmental degradation, assessing the health and sustainability of watersheds can also identify the causes of existing problems. The Watershed Sustainability Index is one of the valid indicators that quantify the status of watershed sustainability. This index, due to its high flexibility and usability at different scales, is known as a suitable tool for planning and decision-making in sustainable watershed management. Therefore, the present study was conducted with the aim of assessing the sustainability of the Atrak River watershed and providing a comprehensive picture of its functional status and ecological sustainability. The strengths of the article include the breadth and comprehensiveness of the indicators used (four key dimensions of sustainability), the 10-year study period, which increases the validity of the results, and the spatial assessment of watersheds and prioritization of actions, which allows for targeted policymaking.
 
Materials and methods
The Atrak River watershed with an area of ​​819,000 hectares is located in Golestan Province. The watershed sustainability index, developed by developing the UNESCO-HELP model and using the PSR (pressure-state-response) causal model, is one of the few indicators designed specifically for watersheds, which evaluates the sustainability of the watershed in question numerically and using a formula in the form of four sub-indices of hydrology (qualitative and quantitative), environment, life (livelihood conditions and human development), and policy. In this method, taking into account the available information and data (10-year period), the values ​​of the parameters in the three components of pressure, status, and response were collected to examine each of the sub-indices and converted into quantitative form in the scoring range from zero to one and in five categories (0, 0.25, 0.5, 0.75, 1). The indicators receive a score of one in the best condition and a score of zero in the worst condition. The final WSI value was classified into three categories of low, medium, and high through the arithmetic mean of the sub-indices.
 
Results and discussion
The results of the hydrology section showed that in all sub-watersheds, per capita available water decreased during the 10-year study period. Also, the three sub-watersheds of Chat, Dashli Borun, and Gomishan are in the weak category in terms of the pressure component, and only Maraveh Tapeh is in the medium category. This condition is also true for the status and response component. According to the results, the TDS level has increased in all sub-watersheds. The results indicate a critical situation in the water quality sector of the watershed. In general, the average results of the hydrological index varied between zero and 0.25. The environmental index showed that the trend of increasing agricultural land is visible in all four sub-watersheds. The highest increase in agricultural land occurred in the Chat sub-watershed and the lowest in the Gomishan sub-watershed. Also, the highest increase in population occurred in the Chat sub-watershed, which confirms the results of the increase in agricultural land. The results indicate a very bad situation of the EPI index in the two sub-watersheds of Maraveh Tapeh and Chat, and Dashli Borun is in the next rank, and the Gomishan sub-watershed has the best situation in this index. According to the final score results, the situation of Gomishan is better than other sub-watersheds in the environmental sector. In general, the average results of the environmental index varied between 0.33 and 0.5. The results of the life index showed that the status of this index in all sub-watersheds was average to high. In general, the average life index results varied between 0.75 and 0.83. The results of the Policy Index showed that based on the average scores, the status of this index in all sub-watersheds was poor. In general, the average Policy Index results for all sub-watersheds were 0.58. The final values ​​of the WSI index showed that all sub-watersheds have a poor status in terms of sustainability in all four main indicators. According to the average scores (0.448), the Atrak watershed is in the low category in terms of sustainability.
 
Conclusions
Considering the results obtained and the low level of sustainability of the Atrak River watershed, it is necessary to take immediate and planned measures to improve the sustainability status. The most important management and applicable suggestions in the watershed include the following. Integrated water resources management, which will increase the efficiency of water use in the agricultural sector by using modern irrigation methods and consumption management in the drinking and industrial sectors. Improving the quality of water resources, including controlling and reducing the input of pollutants into surface and groundwater sources, can be done through the development of urban and rural wastewater treatment systems. Protecting and restoring natural vegetation by implementing projects to restore degraded rangelands and developing protected areas, which play a fundamental role in improving the sustainability status of the watershed. Strengthening environmental governance and policymaking and establishing coordination between organizations responsible for water, agriculture, and the environment to implement integrated watershed management are other important strategies for improving the sustainability of the Atrak watershed.

کلیدواژه‌ها [English]

• Atrak river
• Integrated water resources management
• PSR approach
• Watershed sustainability index