بررسی اثرات تغییر کاربری اراضی بر سیل‌خیزی و دبی رواناب حوضه آبریز عموقین

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه علوم آبیاری، دانشگاه محقق اردبیلی

2 استادیار، گروه مهندسی آب، دانشگاه محقق اردبیلی

3 دانشجوی دکتری مرتع و آبخیزداری دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

پیشرفت تکنیک‌های تخمین سیلاب امکان استفاده از مدل‌های بارش - رواناب را برای ارزیابی خصوصیات هیدروگراف سیل در حوضه‌های آبخیز و کاهش خطرات سیل ایجاد کرده است. این مطالعه با هدف تعیین تأثیر تغییرات کاربری اراضی در میزان بیشینه دبی سیلاب با استفاده از مدل WMS در حوضه عموقین واقع در استان اردبیل، انجام شده است. مساحت حوضه مذکور 78 کیلومتر مربع بوده و برای تعیین مقدار CN منطقه از تلفیق نقشه کاربری اراضی و گروه هیدرولوژیک خاک(B,C,D) به‌دست آمده از تحلیل تصاویر ماهواره لندست 8 در نرم افزار Idrisi32 و روی هم‌گذاری آن‌ها در محیط ArcGIS به‌دست آمد که برای سال‌های 2000 و 2015 به‌ترتیب برابر 4/76 و 7/78 برآورد گردید. نتایج واسنجی (RE= 7.17، RMSE = 0.44) و اعتبار‌سنجی مدل (RE = 2.51، RMSE = 0.0042) با وقایع بارندگی- رواناب در منطقه نشان‌داد که میزان حداکثر دبی سیلاب و حجم سیلاب به‌خوبی با مقادیر مشاهده شده مطابقت دارد. نتایج نشان‌داد، با توجه به حساسیت بالای این مدل به توزیع بارندگی در سرتاسر منطقه، استفاده از هایتوگراف بارندگی منطقه برای دستیابی به نتایج مطلوب مدل ضروری می‌باشد. همچنین شماره منحنی حوضه، بین سال‌های 2000 تا 2015 افزایش سه درصدی داشته است که در نتیجه کاهش کیفیت مراتع و تغییر کاربری مراتع به زمین‌های کشاورزی بوده و در مناطقی از حوضه می باشد که بیشترین پتانسیل سیل‌خیزی و فرسایش را دارا می‌باشند که سبب می‌شود برای دوره‌های بازگشت 25، 50 و 100 ساله، حداکثر دبی سیلاب به ترتیب برابر 22/26 و 5/25درصد افزایش ‌یابد. بنابر‌این، با توجه به افزایش قابل توجه دبی سیلاب‌ها متاثر از تغییر کاربری در سطح حوضه، مدیریت کاربری اراضی منطقه لازم و ضروری می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluating the Impact of Land Use Changes on Flooding and Flood Runoff in Amuqin Drainage Basin

نویسندگان [English]

  • Yaser Hoseini 1
  • Javad Ramezani Moghaddam 2
  • Zahra Abdolalizadeh 3
1 Associate Professor of Moghan College of Agriculture & Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Assistant Professor of Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
3 Ph.D. Student in Range Management, Faculty of Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
چکیده [English]

The progress in flood estimation techniques has enabled us to use rainfall-runoff models to evaluate the hydrographic properties of the flood in watersheds, thus lowering the risks of flooding. Accordingly, this study aimed to determine the peak flood discharge for Amuqin to reveal the impact of land use changes on peak flood discharge using a WMS model. Amuqin area stretches across approximately 78 km2 of land. The Curve Number (CN) of the basin was found by integrating land use maps with soil hydrologic group (B, C, D) obtained from analyzing Landsat 8 Images in IDRISI32 and overlaying the maps in ArcGIS and were estimated at 76.4 and 78.7 for 2000 and 2015, respectively. The model calibration (RE= 7.17، RMSE = 0.44) and validation results (RE%= 2.51, RMSE= 0.0042) with rainfall-runoff phenomena in the area, suggested consistency with observations. Given the high sensitivity of this method to rainfall distribution, an analysis of rainfall across the region is required to obtain reliable results. Further, the curve number of the basin showed a 3% increase between 2000 and 2015 due to the reduced quality of the rangelands and the change to agricultural land use in areas of the basin most prone to flooding and erosion, which increases the peak flood discharge by 22, 26 and 25.5% for return periods of 25,50 and 100 years, respectively. The management of land use seems in order to prevent future increases in the catchment CN.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Land Use
  • Watershed
  • WMS
  • SCS
  • GIS
  • flooding
  • Ardabil

اسمعلی عوری، اباذر؛ میرزایی، یداله؛ مددی، عقیل(1397). برآورد میزان فرسایش خاک و رسوبدهی با بهره‌گیری از مدل بارش-روانابWMS مطالعه موردی: حوضه آبخیز سعدل- استان آذربایجان غربی). مخاطرات محیط طبیعی، جلد 7، شماره17، صص 18-1.

امیراحمدی، ابوالقاسم؛ محمدنیا، ملیحه؛ گلشنی، نگار (1394). تحلیل حساسیت متغیرهای ژئومورفولوژی موثر بر سیلاب با استفاده از مدل HEC-HMS مورد مطالعه: زرچشمه هونجان- استان اصفهان. هیدروژئومورفولوژی، جلد 1، شماره3، صص 42-21.

رسول زاده، علی؛ آذرتاج، الناز؛ فرضی، پریسا (1394). ایجاد و بررسی مدل‌های مختلف تحلیل منطقه‌ای تناوب سیلاب تابعی از دوره بازگشت (مطالعه موردی: استان اردبیل)، مجله علمی تخصصی مهندسی و مدیریت ساخت، جلد 22، شماره4، صص 268-261.

رئوف، مجید؛ حبیبی، رضا (۱۳۹۵). برآورد حداکثر دبی سیلاب حوضه هیرچای با استفاده از WMS، اولین همایش ملی معماری و شهرسازی (اندیشه، نظریه ها و روش‌ها)، ملایر، دانشگاه آزاد اسلامی واحد ملایر.

شعبانی بازنشین، آرمان؛ عمادی، علیرضا؛ فضلاولی، رامین (1395). بررسی پتانسیل سیلخیزی حوضههای آبخیز و تعیین مناطق مولد سیل (مطالعه موردی: حوضه آبخیز نکا). پژوهشنامه مدیریت حوضه آبخیز سال هفتم، شماره 1. صص28-20

شنانی هویزه، سیده مائده؛ زارعی، حیدر؛ رمضانی، حبیب (1395). بررسی اثر تغییرات کاربری اراضی بر هیدروگراف سیل (مطالعه موردی: حوضه آبریز ابوالعب، علوم و مهندسی آبیاری، جلد 40، شماره1، صص 229-219.

خسروشاهی، محمد؛ ثقفیان، بهرام(1382). بررسی نقش مشارکت زیرحوضه‌های آبخیز در شدت سیل‌خیزی حوضه. مجله پژوهش و سازندگی، شماره 59. صص 75-67.

گنبدی، مجید. (1384). بررسی پتانسیل تولید سیل در حوضه آبخیز کسیلیان در البرز شمالی با نرم افزارWMS پایان نامه کارشناسی ارشد دانشگاه مازندران،97 صفحه.

محمدی، مجتبی؛ شیخ، واحدبردی؛ سعدالدین، امیر(1394). مدل سازی اثر تغییر کاربری اراضی بر هیدروگراف سیل (مطالعه موردی: حوزه آبخیز جعفرآباد، استان گلستان). نشریه پژوهش‌های حفاظت آب و خاک. جلد 22، شماره5، صص 185-171.

میرزایی، سجاد؛ رئوف، مجید؛ رسول‌زاده، علی؛ پوراسکندر، ساناز (1394)، شبیه‌سازی هیدروگراف سیلاب رودخانه حوضه آتشگاه استان اردبیل با بهره‌گیری از الگوی بارش بهینه، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، نشریه پژوهش‌های حفاظت آب وخاک، جلد 25، شماره 5. صص 80-63.

یاری، رضا؛ علی، کهنه؛ نادر، جندقی؛ فرزانه، خجسته (۱۳۸۹). بررسی تأثیر تغییر کاربری اراضی بر ضریب رواناب سطحی و دبی اوج سیلاب در دوره بازگشت‌های مختلف (مطالعه موردی: حوزه آبخیز النگدره گرگان)، ششمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، نور، دانشگاه تربیت مدرس.

یوسفی مبرهن، ابراهیم؛ فرهمند، کامبخش؛ فهیم، نفیسه؛ فهیم، عماد (1395). کارایی روش منحنی‌های تداوم جریان در صحت‌سنجی مدل هیدرولوژیکی (مطالعه موردی: حوضه آبخیز زولاچای). دانش آب و خاک، جلد 26، شماره2، صص 113-101.

Brouwer, R., &Van, E.K., (2004). Reintegrated ecological, economic and social impact assessment of alternative flood control policies in the Netherlands. Ecological Economics, 50:1-21.

Chen, L., Huang, Z., Gong, J., Fu, B., &Huang, Y., (2007). The effect of land cover/vegetation on Soil water dynamic in the hilly area of the loess plateau, China. Catena 70, 200–208.

Du, J., Qian, L., Rui, H., Zuo, T. Zheng, D., Xu, Y. & Xu, C. Y. (2012). Assessing the effects of urbanization on annual runoff and flood events using an integrated hydrological modeling system for Qinhuai River basin, China. Journal of Hydrology, 464–465(0), 127-139.

Hoseini, Y., Azari, A., & Pilpayeh, A., (2017). Flood modeling using WMS model for determining peak flood discharge in southwest Iran case study: Simili basin in Khuzestan Province. Applied Water Science, 7, 3355.

Lalozaee, A., Bahreini, F., Dahmardeh, Mr., Akbar pour, A., & Moghaddamnia, A.R., (2013). Efficiency Comparison HEC-1 and TR-20 Methods in Flood Hydrograph Simulation. Technical Journal of Engineering and Applied Sciences, 3 (15), 1719-1729.

Moghadasi, N., Karimirad, I., & Sheikh, Vahedberdi. (2017). Assessing the Impact of Land Use Changes and Rangeland and Forest Degradation on Flooding Using Watershed Modeling System. Journal of Rangeland Science, 2017, Vol. 7, No. 2. 93-106.

Moreno-de las Heras, M., Espigares, T., Merino-Martin, L., & Nicolau, J.M., (2011). Water-related ecological impacts of rill erosion processes in Mediterranean-dry reclaimed slopes. Catena 84 (3), 114–124.

Pelletreau, A., (2004). Pricing soil degradation in uplands, the case of the Houay Pano catchment, Lao PDR. Internship Report. IRD-IWMI-NAFRI, Vientiane, Laos, 64.p append

Potter, K.W., (1991). Hydrological impacts of changing land management practices in a moderate-sized agricultural catchment, Water Resources Research, 27, 845-855.

Sanyal, J., Denmore, A, L., & carboneau, p. (2014). Analyzing the effect of land-use/cover changes at sub-catchment levels on downstream flood peaks: A semi-distributed modeling approach with sparse data. CATENA, 118, 28-40.

Sundrakumar, K., Harika, M., Aspiya Begum, SK., Yamini, S., & Balakrishna, K., (2012). Land use and land cover change detection and urban sprawl analysis of Vijayawada city using multi-temporal Landsat data. Journal of Engineering Science and Technology, 4(1), 166-174.

Wang, G.X., Liu, J.Q., Kubota, J.P., & Chen, L., (2007). Effects of land use changes on hydrological processes in the middle basin of the Heihe River, Northwest China, Hydrological Processes, 21(1010), 1370-1382.