تعیین پتانسیل مکان‌های مناسب ذخیرة بارش با استفاده از ‏GIS‏ و تحلیل سلسله‌مراتبی ‏‏(‏AHP‏)‏ ‏(مطالعة موردی: حوضة آبخیز سودجان)‏

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 ‏ دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی آبخیزداری، دانشگاه کاشان

2 دانشیار دانشکدة منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه کاشان

چکیده

امروزه نفوذ آب به داخل خاک به علت کاهش بارش، چرای زیاد مراتع و کاربری اراضی کاهش یافته است؛ درنتیجه بیشتر بارش‌ها به رواناب تبدیل و از دسترس خارج می‌شود؛ همچنین در این مناطق الگوهای بارندگی در دو مقیاس زمان و مکان ‌پیش‌بینی‌نشدنی هستند؛ اما بارش با بهره‌گیری از مدیریت یکپارچة حوضة آبخیز برای ذخیره و به‌دست‌آوردن منبعی مطمئن و اقتصادی استفاده می‌شود. مدیریت یکپارچة حوضة آبخیز نیازمند میزانی از اطلاعات است که با ایجاد و مطالعة روابط هریک از مؤلفه‌ها به دست می‌آید. تکنیک‌های RS، AHP و GIS اطلاعات به‌روز و ارزشمندی از منابع طبیعی و مؤلفه‌های فیزیکی زمین به دست می‌دهد. در این مطالعه مکان‌های دارای پتانسیل دستیابی به بارش با بهره‌گیری از RS، GIS و AHP شناسایی شدند. برای تصمیم‌گیری از همپوشانی لایه‌های اطلاعاتی نقشه‌های شبکة زهکشی، پتانسیل تولید رواناب، شیب، کاربری اراضی، عمق خاک و بافت خاک استفاده شد. سایت‌های مناسب برای هریک از روش‌های تغذیه/دستیابی به بارش با استفاده از دستورکار‌های ایران برای عملیات دستیابی به بارش و پژوهش‌های بین‌المللی تعیین شد. براساس نتایج، مناطق مناسب برای ساخت سدهای اصلاحی، ساخت کنتور فارو، بانکت و پیتینگ به ترتیب 627، 253، 247 و 81 هکتار (8/9، 9/3، 8/3 و 2/1 درصد از کل منطقه) را شامل می‌شوند. درنتیجه روش‌های به‌کاررفته در پژوهش حاضر نسبت به سایر روش‌ها، نشان‌دهندة بیشترین دقت، صحت و توانایی در حوضه‌های بزرگ‌تر است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Identifying Potential Rain-Water Harvesting Sites using Analytical ‎Hierarchy Proces and GIS Approach ‎(Case study: Sudjan Catchment)‎

نویسندگان [English]

  • Isa Sadeghi 1
  • Reza Ghazavi 2
1 Department of Watershed Management Faculty of Natural Resources, University of Kashan‎
2 Department of Watershed Management Faculty of Natural Resources, University of Kashan‎
چکیده [English]

Today, soil infiltration decreased due to rainfall decreasing, high grazing of rangeland, and land use change. Consequently, the majority of rainfalls convert to unusable runoff. In this area, also rainfall patterns are unpredictable, both in terms of amount and time, but, rainfall could be sufficient to make rainwater recharging/harvesting as a reliable and economical source of water via integrated watershed management. Integrated watershed management requires a lot of inter-related information to be generated and studied in relation to each other. Remote sensing, geographical information system, and AHP techniques provide valuable and up-to-date spatial information on natural resources and physical terrain parameters. In this study, the potential rainwater harvesting site was identified using remote sensing, GIS and AHP techniques. To implement the decision rules, information layers were prepared by overlaying runoff coefficient, slope, drainage network, land use permeability, lithology and soil maps. Suitable sites for each rainwater harvesting/ recharge method are determined using Iranian reports standard for rainwater harvesting structure and international researches. According to results, suitable area for check dam construction, Faroe meter, combined Bankt and Pitting was 627, 253, 247 and 81 hectare (9.8%, 3.9%, 3.85, and 1.2%) respectively . As a result, the methods used in this study show the highest accuracy, preciseness, and ability in the larger basins than other methods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Locating
  • Rainfall-Runoff Saving
  • GIS
  • AHP

مقدمه

امروزه تخلیة آب‌های زیرزمینی و جایگزین‌نشدن آب این منابع، یکی از بزرگ‌ترین مشکلاتی است که جوامع بشری با آن روبه‌رو هستند. خشک‌شدن تعداد زیادی از قنات‌ها و چاه‌ها باعث شده است بخش زیادی از سرمایه‌گذاری‌های انجام‌شده از بین برود (ناصری و همکاران، 1388: 98). یکی از مهم‌ترین نشانه‌های کمبود آب، خشک‌شدن رودخانه‌هاست که موجب شده است ساکنان انتهای سرشاخه‌های این رودخانه‌ها با کمبود شدید آب در تمام یا بخشی از سال مواجه شوند؛ پدیده‌ای که در حال حاضر در تعدادی از رودخانه‌های کشور ما نیز مشهود است (قضاوی و همکاران، 2010: 2782). تغذیة مصنوعی آبخوان‌ها، یکی از روش‌هایی است که بخشی از آب خارج‌شده از سفره‌های آب زیرزمینی را جایگزین می‌کند (ناصری و همکاران، 1388: 99) و سبب تقویت و توسعة منابع آب می‌شود (قضاوی و همکاران، 2012: 1653؛ بنی‌حبیب و همکاران، 1389: 13).

ذخیرة رواناب در به حداقل رساندن هدررفت آب یا تقویت منابع آبی در سیستم‌های حوضة آبخیز استفاده‌شده مؤثر است (2007: 41 ,and Randhir Sekar). ذخیرة بارش‌ها باعث قطع یا کاهش رواناب سطحی، کاهش فرسایش خاک، افزایش قابلیت نفوذپذیری خاک و نگهداری آب در خاک می‌شود و تغذیة سفرة آب زیرزمینی و بهبود پوشش گیاهی را به همراه دارد (قضاوی و همکاران، 2010: 2781). با توجه به کمبود آب در مناطق مختلف جهان و مشکلات ناشی از سیلاب‌ها، روش‌های متعددی برای تغذیة آب‌های زیرزمینی توسعه یافته‌اند؛ ازجمله روش تغذیة مستقیم سطحی، مستقیم زیرسطحی یا تکنیک تغذیة غیرمستقیم (Oakford, 1985: 354، کردوانی، 1370: 210). روش تغذیة مستقیم سطحی، یکی از کم‌هزینه‌ترین، ساده‌ترین و گسترده‌ترین تکنیک‌هایی است که برای تغذیة مصنوعی آبخوان‌ها به کار گرفته می‌شود. تغذیة مصنوعی، عملیات طراحی‌شدة انسان برای انتقال آب از سطح زمین به داخل لایه‌های آبدار است. با عنایت به گستردگی سطح حوزه‌های آبخیز و هزینه‌های زیاد مورد نیاز برای اجرای طرح‌های ذخیرة رواناب‌ها، نخستین مرحله در عملیات تغذیة مصنوعی، مکان‌یابی مناطق مناسب به‌منظور اجرای این عملیات است (Aladenola, 2010: 2132). فناوری‌های نوین نظیر سنجش از دور (RS) و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) با برخورداری از امکانات و توانایی‌های بالقوه و قابلیت استفاده از منابع چندگانة اطلاعاتی، تجزیه و تحلیل، تلفیق و بررسی داده‌های گوناگون این امکان را فراهم می‌کنند (اصغری پوردشت بزرگ و همکاران، 1390: 101).

عوامل مؤثر در مکان‌یابی مناطق مستعد تغذیة مصنوعی متعددند؛ ازجمله شاخص‌های اقلیمی، مرفومتریک، سیلاب، خاک و زمین ساختاری، اقتصادی و اجتماعی. بدیهی است استفاده از همة شاخص‌های مؤثر در مدل‌های مکان‌یابی میسر نیست؛ از این رو عوامل یادشده با توجه به نکاتی از قبیل هدف، مقیاس کار و دقت قابل انتظار، شرایط منطقه، میزان تأثیرگذاری هر عامل و کافی‌ و دردسترس‌بودن اطلاعات تعیین می‌شوند (حکمت‌پور و همکاران، 1386: 6).

 

پیشینة پژوهش

پژوهشگران زیادی با استفاده از مؤلفه‌های مختلف و قابلیت‌های GIS و سنجش از دور برای مکان‌یابی محل‌های مناسب ذخیرة رواناب‌ها اقدام کرده‌اند. حکمت‌پور و همکاران (1386) با استفاده از GIS و سامانة پشتیبانی تصمیم‌گیری (DSS) و مؤلفه‌های شیب، نفوذپذیری سطحی، ضخامت آبرفت، توانایی انتقال آب در آبرفت و کیفیت برای مکان‌یابی مناطق مستعد تغذیة مصنوعی در دشت ورامین اقدام کرده‌اند.

ابراهیمی و همکاران (1390) برای مکان‌یابی اجرای طرح‌های تغذیة مصنوعی شهرستان شاهرود از فناوری GIS و مؤلفه‌های شیب، کاربری اراضی، فاصله از آبراهه‌ها، بافت خاک، لیتولوژی و عمق سطح ایستابی استفاده کرده‌اند. در این مطالعه اطلاعات مربوط به این مؤلفه‌ها به روش AHP وزن‌دهی شده و با تلفیق و همپوشانی لایه‌ها، نقشة پهنه‌های مناسب برای اجرای طرح‌های تغذیة مصنوعی به دست آمده است. در این مطالعه مناسب‌ترین پهنه‌ها برای اجرای پروژه‌های تغذیة مصنوعی براساس مؤلفه‌های اقتصادی نیز اولویت‌بندی شده است.

مهدوی و همکاران (1390) در دشت شهرکرد برای مکان‌یابی تغذیة مصنوعی، عوامل مؤثر در مکان‌یابی شامل شیب، نفوذپذیری سطحی، ضخامت قسمت غیراشباع آبرفت، کیفیت شیمیایی آب، کاربری اراضی و شبکة آبراهه‌ای را در نظر گرفته‌اند. در این مطالعه لایة اطلاعاتی مربوط به هر مؤلفه‌ براساس منطق فازی در نرم‌افزارهای Arc View 3.2a و Arc GIS 9.3 کلاسه‌بندی و وزن‌دهی و با عملگر حاصل‌ضرب جبری عملیات تلفیق شاخص‌ها انجام شده است. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد
79/4 درصد از کل حوضه مناسب و 94/17 درصد نیز نسبتاً مناسب است.

راماکریشنان[1] و همکاران (2009) طی پژوهشی در حوزة کالی در منطقة گجرات هند، در یکی از مناطق خشک و نیمه‌خشک با به‌کارگیری تکنیک GIS، مؤلفه‌های مؤثر در ذخیرة رواناب قابل دستیابی همچون نفوذپذیری، مساحت حوضة آبخیز، شیب و رواناب مکان‌های مناسب برای ذخیرة رواناب‌ها را شناسایی کردند. نتایج آنها نشان داد نفوذپذیری، مهم‌ترین عامل در افزایش ذخیره‌سازی آب است.

وینرار[2] و همکاران (2007) برای مکان‌یابی ذخیرة رواناب با استفاده از سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی در حوضة آبریز پوتشینی در زیرحوضة آبریز کوچکی در حوضة رودخانة توکلای آفریقای جنوبی از داده‌های خاک، کاربری اراضی، بارندگی و اطلاعات شیب استفاده کردند و نتیجه گرفتند 17 درصد از حوضة آبریز پوتاشی پتانسیل زیادی برای تولید رواناب سطحی و ذخیرة رواناب دارد.

سینگ[3] و همکاران (2009) برای مکان‌یابی مناطق مناسب ذخیرة رواناب در پنجاب هند از GIS و RS و نقشه‌هایی همچون نقشة گروه‌های هیدرولوژیکی خاک، نقشة کاربری اراضی، نقشة شیب و نقشة DEM استفاده کردند. آنها به دلیل شیب زیاد و ضخامت کم خاک، مکان‌های مناسبی برای پخش سیلاب و حوضچه‌های ذخیرة رواناب به دست نیاوردند و چهارده چک‌دم و شش مخزن نفوذ را پیشنهاد دادند.

آجی کمار[4] و همکاران (2012) در حوضة کاراها واقع در قسمت آتشفشانی نیمه‌خشک استان دکن هند برای شناسایی مکان‌های مستعد به‌منظور ساخت سازه‌های کنترل بارش‌های جوّی شامل چک‌دم‌ها، گوراب‌ها، پخش سیلاب و سازه‌های حفاظت گالی و ذخیرة رواناب از سنجش از دور (RS) و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) بهره بردند. آنها از لایه‌های پوشش زمین/کاربری اراضی، شیب، خاک، زهکشی، رواناب و دیگر داده‌ها استفاده و شمارة منحنی
(SCS-CN) را به‌وسیلة اکستنشن Arc-CN runoff tool تهیه کردند. روش SCS-CN نشان داد پتانسیل رواناب زیاد به ترتیب مربوط به محیط‌های آبی، اراضی کشاورزی (اراضی دروشده)، بوته‌زارهای غیرمتراکم، بوته‌زارهای متراکم و به مقدار کم جنگل غیرمتراکم و جنگل متراکم است.

شارما[5] و همکاران (2012) در حوضه‌های روستایی کوچک واقع در حوضة دریاچة جایساماند در راجستان هند برای شناسایی مناطق دارای اولویت به‌منظور ذخیرة رواناب از روش SCS-CN با کمک ابزار ArcCN-Runoff در GIS بهره بردند. آنها برای این کار، شیب به‌دست‌آمده از مدل ارتفاعی رقومی (DEM) و شمارة منحنی NRCS حوضه را برای تعیین پتانسیل رواناب به کار بردند و جانمایی سایت‌های بهینه را برای ذخیرة رواناب براساس نقشة رواناب بالقوه و همچنین عوامل اجتماعی و اقتصادی مانند فاصله تا اراضی و شهرک روستایی به دست آوردند. در این مطالعه براساس مدل‌سازی سیستم یکپارچة GIS نقشه‌های مناسب برای سایت‌های بالقوة ذخیرة رواناب در حوضة روستایی ارائه شد.

رولند[6] و همکاران (2012) در حوضه‌ای گرانیتی با شرایط آب‌وهوایی نیمه‌خشک به‌منظور شناسایی مناطق مناسب برای تغذیة آب‌های زیرزمینی با استفاده از GIS و RS سازه‌هایی مانند چک‌دم‌ها و حوضچه‌های نفوذ را بررسی کردند؛ همچنین از روش SCS-CN برای برآورد رواناب بهره بردند. در ادامه بعضی از سایت‌های برگزیده برای ساخت‌وساز مناسب سازه‌های ذخیره از طریق فرایند تحلیل سلسله‌مراتبی را برای اثربخشی بیشتر بررسی و همه سایت‌های ذخیرة مناسب و نامناسب را پیدا کردند. نتایج نشان داد قابلیت سیستم اطلاعات جغرافیایی و کاربرد آن برای سازه‌های ذخیرة رواناب در مناطق نیمه‌خشک بیشتر است.

سالیانه هزینة زیادی برای اجرای طرح‌های آبخیزداری و ذخیرة رواناب‌ها در حوضه‌های آبخیز کشور صرف می‌شود، ولی کمتر مطالعه‌ای دربارة مدیریت یکپارچه و تعیین مناطق دارای اولویت برای اجرای طرح‌های ذخیرة بارش صورت گرفته است. هدف از انجام این مطالعه، مکان‌یابی و اولویت‌بندی مناطق مناسب برای رواناب‌های حاصل از بارش‌های جوی با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی و تهیة نقشة جامع کاربردی ذخیرة بارش‌ها برای حوضة آبخیز مطالعه‌شده است.

 

روش‌شناسی پژوهش

برای انجام این مطالعه با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی، بازدیدهای صحرایی و نقشه‌های موجود، مشخصات فیزیوگرافی، خاک‌شناسی و کاربری اراضی برای حوضه محاسبه و نقشه‌های مربوط با استفاده از تکنیک سیستم اطلاعات جغرافیایی ترسیم شد. همة مؤلفه‌های مورد نیاز در این روش‌ها با استفاده از نقشه‌های پایه و بازدیدهای صحرایی تهیه شد. در ادامه بهترین توزیع برای محاسبة حداکثر بارش روزانه با بهره‌گیری از نرم‌افزار samada6.0 بررسی و توزیع لوگ پیرسون نوع سوم انتخاب شد. کفایت داده‌ها با استفاده از فرمول ماکوس بررسی شد و درنهایت حداکثر بارش 24ساعته با بهره‌گیری از بهترین توزیع و نرم‌افزار samada‌ برای دورة بازگشت مدنظر به دست آمد. به‌منظور تعیین عرصه‌های مناسب برای اجرای ذخیرة بارش‌ها، روش‌هایی مختلف و مناسب شامل پخش سیلاب، کنتور فارو، پیتینگ، بانکت‌های ترکیبی و چک‌دم‌ها یا سدهای اصلاحی در نظر گرفته شدند. با بررسی منطقة پژوهش و مرور منابع درنهایت 5 عامل رواناب با دورة بازگشت 25ساله، بافت خاک، شیب، پوشش زمین و درجة شبکة آبراهه، عوامل اصلی تعیین‌کنندة روش مناسب برای ذخیرة رواناب‌ها، مشخص شدند و پس از وزن‌دهی به هریک از عوامل و مقایسة آنها با شرایط مناسب برای اجرای هر روش براساس شرایط مستخرج از منابع و دستورکار اجرای طرح‌های آبخیزداری (1389)، مکان‌های مناسب اجرای هریک از این روش‌ها تعیین و درنهایت این مکان‌ها روی نقشه نشان داده شد.

محدودة پژوهش

حوضة آبخیز سودجان با مساحت 5/6336 هکتار در قسمت شمالی استان چهارمحال و بختیاری و در بخش لاران واقع شده و یکی از زیرحوضه‌های رودخانة زاینده‌رود است. میانگین بارش این حوضه 487 میلیمتر در سال است. بیشترین ارتفاع حوضه در قسمت جنوب غرب با ارتفاع 2929 متر در ارتفاعات کوه چوبین و کمترین آن در قسمت خروجی حوضه که به رودخانة زاینده‌رود منتهی می‌شود، با ارتفاع 2118 متر واقع شده است (شکل 1). اقلیم این حوضه براساس طبقه‌بندی کوپن، معتدل سرد با تابستان‌های خشک و نیمه‌خشک است. رژیم بارندگی منطقه از نوع مدیترانه‌ای است و بیشتر بارش‌ها در ماه‌های آذر تا آخر فروردین‌ماه رخ می‌دهد. حداکثر مطلق دمای منطقه 8/35 و کمترین آن 6/30- درجه سانتی‌گراد و ارتفاعات منطقه در بیشتر طول سال پوشیده از برف است.

 

 

 

شکل 1. موقعیت حوضة آبخیز مطالعه‌شده در استان چهارمحال و بختیاری


یافته‌های پژوهش

نقشة کاربری اراضی با بهره‌گیری از تصاویر ماهواره‌ای و بازدید صحرایی (شکل 2) و نقشة خاک‌شناسی منطقه از ادارة برنامه‌وبودجه استان چهارمحال و بختیاری تهیه شد (شکل 3)؛ سپس نقشة گروه‌های هیدرولوژی خاک با استفاده از رابطة بافت خاک و نفوذپذیری تهیه شد. برای تهیة نقشة رواناب تولیدی حوضه با استفاده از ابزار Arc CN-Runof (2004 ,‍Zhan et al)، میزان رواناب تولیدی برای حداکثر بارش 24ساعته با دورة برگشت مدنظر در شرایط رطوبتی متوسط AMCII اندازه‌گیری شد. این ابزار توانایی تولید نقشة CN‌ را با استفاده از لایة کاربری اراضی و جدول CN ‌و گروه‌های هیدرولوژیکی در شرایط رطوبتی نوع دوم دارد و میزان رواناب تولیدی را در هر پلیگون به دست می‌آورد (شکل 4). نقشة رتبه‌بندی شبکة آبراهه‌ها با استفاده از نقشه‌های رقومی 1:25000 سازمان نقشه‌برداری کشور تهیه و سپس با استفاده از روش اشتراهلر رتبه‌بندی شد (شکل 5).برای به‌دست‌آوردن نقشة شیب حوضه، مدل رقومی زمین SRTM با دقت مکانی 30 متر به کار رفت (شکل 6).

پس از تهیة نقشه‌های مورد نیاز از تلفیق نتایج حاصل از مطالعات انجام‌شده در نقاط مختلف جهان (Rolland et al, 2013؛ Ramakrishnan et al, 2009؛ Ajikomar et al, 2012) و دستورکار اجرایی فعالیت‌های آبخیزداری و مرتع‌داری (ضوابط و دستورکار‌های فنی مرتع، 1387)، شرایط مناسب برای اجرای روش‌های ذخیرة بارش‌ها تعیین (جدول 1) و سپس برای مکان‌یابی از تحلیل سلسله‌مراتبی (AHP) استفاده شد.

 

 

   

شکل 2. نقشة بافت خاک حوضه

شکل 3. نقشة کاربری اراضی حوضه

 

جدول 1. شرایط مناسب برای عملیات ذخیرة بارش‌ها

پتانسیل تولید رواناب

رتبة آبراهه

بافت خاک

شیب%

کاربری

عملیات مناسب ذخیرةبارش‌ها

متوسط - کم

1 تا 2

بافت ریز و متوسط

3 تا 8

مراتع متوسط تا ضعیف

پیتینگ

متوسط

1 تا 2

بافت متوسط تا سنگین

0 تا 20

مراتع متوسط تا ضعیف

کنتور فارو

متوسط

1 تا 2

متوسط تا سبک

20 تا 30

مراتع متوسط تا ضعیف

بانکت ترکیبی

متوسط/ زیاد

1 تا 4

متوسط

<15

تمام کاربری‌ها و بستر آبراهه‌ها

چک‌دم

 

   

شکل 4. نقشة رتبه‌بندی آبراهه‌های حوضه

شکل 5. نقشة پتانسیل تولید رواناب با دورة بازگشت 25ساله

   

شکل 6. نقشة شیب حوضه به درصد

شکل 7. نقشة مکان‌های مناسب برای ذخیرة بارش

 

 

فرایند تحلیل سلسله‌مراتبی، یکی از کارآمدترین تکنیک‌های تصمیم‌گیری است که در رأس آن هدف کلی مسئله و در سطوح بعدی معیارها و گزینه‌ها قرار دارند (فاضل‌نیا و همکاران، 1391: 45). در این پژوهش برای هریک از روش‌های ذخیرة رواناب، مراحل مندرج در زیر انجام شد و مکان‌های مناسب برای هریک از روش‌ها به دست آمد؛ سپس نقشه‌های مکان‌های مناسب برای هریک از روش‌ها با توجه به بیشترین اولویت جدا و در یک نقشه ارائه شد
(شکل 7).

 

مراحل انجام تحلیل سلسله‌مراتبی

تهیة نقشه‌های فاکتور و طبقه‌بندی دوبارة داده‌ها

در این پژوهش فاکتورهای شیب، شبکة آبراهه، بافت خاک، پتانسیل تولید رواناب و کاربری اراضی به‌منظور مکان‌یابی عرصه‌های مناسب برای ذخیرة رواناب استفاده شد؛ سپس هریک از نقشه‌ها با توجه به معیارهای مهم در هریک از روش‌های ذخیرة بارش‌ها به چند کلاس طبقه‌بندی و با توجه به اهمیت هریک از کلاس‌ها ارزشی بین 1 (بدترین ارزش) تا 9 (بهترین ارزش) به آنها داده شد.

 

محاسبة وزن معیارها با بهره‌گیری از روش مقایسة زوجی

در این مرحله به‌منظور تعیین وزن جفت‌جفت سنجه‌ها، به هریک از لایه‌ها و سنجه‌های مدنظر با توجه به جدول (2)، وزنی از 1 تا 9 داده شد تا به ترتیب اثرگذاری هر لایه و میزان تأثیر آن در مکان‌یابی مشخص شود (فاضل‌نیا و همکاران، 1391: 154).

جدول 2. مقیاس 9 کمیتی پروفسور ساعتی برای مقایسة دودویی معیارها

تعریف

میزان اهمیت

اهمیت برابر

1

اهمیت برابر تا متوسط

2

اهمیت متوسط

3

اهمیت متوسط تا قوی

4

اهمیت قوی

5

اهمیت قوی تا بسیار قوی

6

اهمیت بسیار قوی

7

اهمیت بسیار قوی تا فوق‌العاده قوی

8

اهمیت فوق‌العاده قوی

9

 

سپس ماتریس دودویی برای هریک از روش‌ها و وزن معیارها و میزان ناسازگاری محاسبه شد. درنهایت با استفاده از ابزار Weighted Overlay در محیط نرم‌افزار ARC MAp، لایه‌ها با وزن‌های به‌دست‌آمده ادغام شد و مکان‌های مناسب برای هریک از روش‌های ذخیرة بارش‌های آسمانی به دست آمد.

با توجه به نقشه‌های کاربری اراضی به‌دست‌آمده اراضی زیر کشت دیم با 9/2789 هکتار معادل
44 درصد از مساحت حوضه، بیشترین مساحت کاربری را در حوضه به خود اختصاص داده‌اند (شکل 1). اراضی با شیب 10- 5 درصد با مساحت 5/1322 هکتار، 8/20 درصد مساحت حوضه و اراضی با شیب کمتر از 20 درصد نیز با مساحت 3946 هکتار،
2/62 درصد از مساحت حوضه را به خود اختصاص داده‌اند. این اراضی عموماً شامل اراضی دیم، کشاورزی آبی و شهر و روستاست. در قسمت‌هایی از حوضه نیز اراضی تا شیب‌های بیش از 20 درصد و در بعضی از عرصه‌ها تا 30 درصد کشت دیم شده‌اند. شیب‌های بیش از 20 درصد با مساحت 5/2390 هکتار، 7/37 درصد از مساحت حوضه را دربرمی‌گیرند که بیشتر شامل اراضی مرتعی و ارتفاعات‌اند.

با توجه به نقشة خاک‌شناسی حوضه، خاک با بافت‌رسی لومی با مساحت 4462 هکتار، 4/70 درصد و خاک با بافت سیلتی لوم با مساحت 1491 هکتار، 5/23درصد از مساحت حوضه را تشکیل داده‌اند. این خاک‌ها با قابلیت تولید رواناب نسبتاً زیاد و در گروه هیدرولوژیکی C قرار می‌گیرند و عموماً برای اجرای عملیات‌های آبخیزداری مناسب‌اند. بقیة حوضه نیز برون‌زد سنگی با مساحت 5/383 هکتار (6 درصد از مساحت حوضه) دارد.

پس از کسر حریم‌ها، نقشة عملیات اصلاحی با اعمال وزن معیارها براساس نتایج AHP و بدون اعمال وزن معیارها و با درنظرگرفتن وزن مساوی برای همة معیارهای منطقه تهیه شد. نتایج نشان می‌دهد با اعمال وزن معیارها، سدهای اصلاحی در مساحتی بیش از 627 هکتار اجراشدنی‌اند و بیشترین درصد از مساحت حوضه را به خود اختصاص داده‌اند که امکان اجرای ذخیرة نزولات را دارد (8/9 درصد). سپس کنتور فارو با 253 هکتار (9/3 درصد)، بانکت ترکیبی با 247 هکتار (8/3 درصد) و پیتینگ با 81 هکتار (2/1 درصد) در ردیف‌های بعدی اجرای عملیات ذخیرة رواناب قرار دارند که در کل 1208 هکتار معادل 19 درصد از مساحت حوضه را دربرگرفته‌اند (جدول 3) و
(شکل 6). بدون اعمال ضرایب حاصل از تحلیل سلسله‌مراتبی، مساحت اراضی مناسب برای هریک از عملیات اصلاحی ارائه‌شده تغییر می‌کند؛ به‌طوری که مناطق مستعد برای اجرای سدهای اصلاحی کاهش و درعوض مساحت مناسب برای اجرای کنتور فارو، بانکت و پیتینگ افزایش می‌یابد (جدول 3).


جدول 3. نوع عملیات ذخیرة رواناب‌ها و مساحت آنها

نوع عملیات ذخیرة بارش‌ها

با اعمال وزن معیارها براساس AHP

بدون اعمال وزن معیارها

مساحت (هکتار)

درصد

مساحت (هکتار)

درصد

سدهای اصلاحی

627

8/9

425

7/6

کنتور فارو

253

9/3

394

2/6

بانکت ترکیبی

247

8/3

268

2/4

پیتینگ

81

2/1

121

9/1

 

 

نتیجه‌گیری

برای آبیاری زمین‌های کشاورزی حوضة سودجان از آب حاصل از چشمه‌ها، دو قنات فعال و یک سد خاکی استفاده می‌شود که نشان‌دهندة متکی‌بودن بخش کشاورزی این حوضه بر آب‌های زیرزمینی و رواناب‌های ذخیره‌شده در سد خاکی است. اگرچه با توجه به شیب و ژئومورفولوژی خاص حوضة آبخیز سودجان، امکان تغذیة مصنوعی در همة مناطق این حوضه وجود ندارد، اما با توجه به دمای کم منطقه، ماندگاری خوب برف، وجود رواناب‌های سطحی در طول سال و شرایط مناسب برای کنترل سیلاب می‌توان با استفاده از شیوه‌های مناسب آبخیزداری برای ذخیره‌سازی آب‌های سطحی در این حوضه اقدام کرد و درنتیجه با ذخیرة بارش‌ها که بیشتر در فصل‌های پاییز و زمستان و اوایل فصل بهار رخ می‌دهد، بارش و رواناب را در پروفیل خاک ذخیره کرد تا در فصل‌های مورد نیاز کشاورزان به‌وسیلة چشمه‌ها و قنات‌ها تخلیه و از آنها استفاده شود.

با توجه به نتایج، بیشترین عرصه‌های مناسب برای اجرای عملیات ذخیرة بارش در حوضه، در شیب‌های کمتر از 20 درصد واقع شده است که کاربری این اراضی نیز بیشتر کشاورزی و از نوع اراضی دیم است. این کاربری‌ها اجرای عملیات ذخیرة رواناب را در حوضه محدود می‌کند. این محدودیت‌ها به‌ویژه دربارة عملیات پیتینگ و کنتور فارو مشخص‌تر می‌شود. دربارة پیتینگ اگرچه اراضی با شیب کمتر از
10 درصد، 6/1914 هکتار (2/30 درصد) از مساحت حوضه را شامل می‌شوند، ولی براساس مجموع عوامل، فقط 81 هکتار (معادل 2/1 درصد از مساحت حوضه) مستعد اجرای این‌گونه عملیات است. اراضی با شیب‌های کمتر از 20 درصد و مستعد اجرای عملیات کنتور فارو نیز 3946 هکتار (2/62 درصد) از مساحت حوضه را شامل می‌شوند؛ ولی براساس مجموع عوامل تأثیرگذار در تعیین مناطق مستعد اجرای این نوع عملیات، فقط در 253 هکتار معادل 9/3 درصد از مساحت حوضه این‌گونه عملیات ذخیرة بارش‌ها اجراشدنی است. این نتایج نشان‌دهندة وجود اراضی با محدودیت اجرایی در این مناطق است.

در بخش‌هایی نیز مناطق مستعد اجرای روش‌های ذخیرة بارش‌ها تداخل دارند که نشان‌دهندة وجود شرایط مساعد برای انجام این‌گونه عملیات به طور همزمان در آن مناطق است. عرصه‌های مستعد ذخیرة بارش‌ها در مناطقی همپوشانی دارند که با درنظرگرفتن مناطق همپوشانی مساحت 1087 هکتار معادل
1/17 درصد از مساحت حوضه را دربرمی‌گیرند.

با توجه به مطالعات پیشین (ملکی و همکاران، 1388؛ رمضانی مهریان و همکاران، 1390) که با استفاده از سایر ویژگی‌ها اقدام به مکان‌یابی عرصه‌های مناسب تغذیة مصنوعی با روش تحلیل سلسله‌مراتبی کرده بودند، پژوهش حاضر نشان داد روش تحلیل سلسله‌مراتبی توانایی زیادی در مکان‌یابی عرصه‌های مناسب ذخیرة بارش‌ها به روش سطحی دارد.



[1] Ramakrishnan

[2] Winnaar

[3] Singh

[4] Ajaykumar

[5] Sharma

[6] Rolland

ابراهیمی، فاطمه، کرمی، غلامحسین و حافظی مقدس، ناصر، (1390). به‌کارگیری روش سلسله‌مراتبی تحلیلی (AHP)در مکان‌یابی تغذیة مصنوعی در شهرستان شاهرود،هفتمین کنفرانس زمین‌شناسی مهندسی و محیط زیست ایران، دانشگاه صنعتی شاهرود، 11-1.

اصغری پوردشت بزرگ، نظام، ثروتی، محمدرضا، عظیمی، فریده و ظاهری عبده‌وند، زینب، (1390). مکان‌یابی عرصه‌های مناسب پخش سیلاب جهت تغذیة مصنوعی در شمال اندیمشک، فصلنامة جغرافیایی سرزمین، دورة 8، شمارة 32، 112 -99.

بنی‌حبیب، محمدابراهیم، عابد علم‌دوست، ارمغان و نیکو، محمدرضا، (1389). بررسی راندمان تغذیة مصنوعی در آبراهه‌های فصلی و بهینه‌سازی ابعاد اصلی آن، مجلة علوم مهندسی آبخیزداری ایران، دورة 4، شمارة 12، 18-11.

حکمت‌پور، محمود، فیض‌نیا، سادات، احمدی، حسن و خلیل‌پور، ابوالفضل، (1386). پهنه‌بندی مناطق مناسب برای تغذیة مصنوعی در دشت ورامین به کمک GIS و سامانة پشتیبانی تصمیم‌گیری (DSS)، مجلة محیط‌شناسی، دورة 33، شمارة 42، 8 -1.

دستورالعمل کاربرد روش‌های شمارة منحنی SCS و منطقی Rational Method در حوزه‌های آبخیز، (1368). نشریة ٦٠-ن.

رمضانی مهریان، مجید، ملک‌محمدی، بهرام، جعفری، حمیدرضا و رفیعی، یوسف، (1390). مکان‌یابی محل‌های انجام عملیات تغذیة مصنوعی آب‌های زیرزمینی با به‌کارگیری روش‌های تصمیم‌گیری چندمعیاره و سامانة اطلاعات جغرافیایی (مطالعة موردی: استان هرمزگان، دشت شمیل و آشکارا)، مجلة علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، دورة 5، شمارة 14، 10 -1.

ضوابط و دستورالعمل‌های فنی مرتع، دستورالعمل اصلاح مراتع با استفاده از روش‌های ذخیرة نزولات آسمانی، (1387). سازمان جنگل‌ها، مراتع و آبخیزداری کشور، معاونت آبخیزداری، دفتر طرح‌ریزی و هماهنگی، نشریة شمارة 419.

فاضل­نیا، غریب، حکیم‌دوست، سید یاسر و بلیانی، یدالله، (1391). راهنمای جامع مدل‌های کاربردی GIS در برنامه‌ریزی‌های شهری، روستایی و محیطی، جلد 1، چاپ اول، تهران، انتشارات آزادپیما، 105 صفحه.

کردوانی، پرویز، (1370). منابع و مسائل آب در ایران، جلد اول، چاپ 20، تهران، انتشارات دانشگاه تهران.

ملکی، امجد، حصادی، همایون و نادریان، پرویز، (1388). مکان‌یابی تغذیة مصنوعی آبخوان حوضة آبریز مرگ، فصلنامة تحقیقات جغرافیایی، دورة 24، شمارة 1، 79-53.

مهدوی، محمد، (1384). هیدرولوژی کاربردی، جلد 2، چاپ 3، تهران، دانشگاه تهران.

مهدوی، عاطفه، نوری امامزاده‌ای، محمدرضا، مهدوی نجف‌آبادی، رسول و طباطبایی، سید حسن، (1390). مکان‌یابی عرصه‌های مناسب تغذیة مصنوعی سفره‌های زیرزمینی به روش منطق فازی در حوضة آبریز دشت شهرکرد، مجلة علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب ‌و خاک، دورة 15، شمارة 56، 76-63.

ناصری، حمیدرضا، عزیزخانی، محمدجواد و کنونی، سعید، (1388). تلفیق سیستم‌های تصمیم‌گیری چندمعیاری و اطلاعات جغرافیایی در مکان‌یابی محل‌های مناسب پخش سیلاب جهت تغذیة مصنوعی (مطالعة موردی: دشت چاه‌دراز سیرجان)، فصلنامة زمین‌شناسی ایران، دورة 3، شمارة 10، 97 -105.

Ahmadi, SH; Sedghamiz, A., (2007). Geostatistical analysis of spatial and temporal variations of groundwater level, Environ Monit Assess, Vol 129,
277–294.

Ajaykumar, K., Sanjay, K., Nagesh, N.P., Pawar N.J, and R Sankhua., (2012). Identifying Potential Rainwater Harvesting Sites of a Semi-arid, Basaltic Region of Western India, Using SCS-CN Method, Water Resources Management, Vol 26 (9), 2537–2554.

Aladenola, O.O; Adeboye, O.B., (2010). Assessing the potential of rainwater harvesting, Water Resour Manage, Vol 24 (10), 2129–2137.

Chowdary, V. M; Ramakrishnan, D; Srivastava Vinu Chandran, Y. K; Jeyaram, A., (2009). Integrated Water Resource Development Plan for Sustainable Management of Mayurakshi Watershed, India using Remote Sensing and GIS, Journal Water Resour Manage, Vol 23 (8), 1581–1602.

Ghazavi, R., Vali, A. B, and S. Eslamian., (2010). Impact of Flood Spreading on Infiltration Rate and Soil Properties in an Arid Environment, Water Resources Management Vol 24 (11), 2781-2793.

Ghazavi, R., Vali, A. B, and S. Eslamian., (2012). Impact of Flood Spreading on Groundwater Level Variation and Groundwater Quality in an Arid Environment, Water Resources Management, Vol 26 (6), 1651-1663.

Kadam, A.K; Kale, S.S; Pande, N. N; Pawar, N. J; Sankhua, R. N., (2012). Identifying Potential Rainwater Harvesting Sites of a Semi-arid, Basaltic Region of Western India, Using SCS-CN Method, Journal of Water Resour Manage, Vol 26 (9) ,2537–2554. DOI 10.1007/s11269-012-0031-3.

N.R.C.S. Service., (2004). National Engineering Handbook, Chapter 10, Estimation of Direct Runoff from Storm Rainfall. U.S. Department of Agriculture, Washington, 79 p.

Oakford, E.T., (1985). Artificial recharge: Methods, hydraulics, and monitoring, In: Asano T (ed) artificial recharge of groundwater. Butterworth, 767 pp.

Ramakrishnan, D; Bandyopadhyay, A; Kusuma, K.N., (2009). SCS-CN and GIS-based approach for identifyingpotential water harvesting sites in the Kali Watershed, Mahi River Basin, India. J. Earth Syst. Sci, Vol 118 (4), 355–368.

Rolland, A; Rangarajan, R., (2013). Runoff estimation and potential recharge site delineation using analytichierarchy process, Geocarto International, Vol 28 (2), 159-170.

Sekar, I; Randhir, T.O., (2007). Spatial assessment of conjunctive water harvesting potential in watershed systems, Journal of Hydrology, Vol 334, 39– 52.

Sharma ,S; Vijay Singh, V., (2012). Identification of potential runoff harvesting sites in a water scarce rural watershed using GIS approach, India Water Week 2012 – Water, Energy and Food Security, Call for Solutions, New Delhi.

Singh, J.P; Singh, D; Litoria, P.K., (2009). Selection of Suitable Sites for Water Harvesting Structures in Soankhad Watershed, Punjab using Remote Sensing and Geographical Information System (RS&GIS) Approach- A Case Study. J. Indian Soc. Remote Sens, Vol 37 (1),
21–35.

Winnaar, G. de; Jewitt G.P.W; Horanm, M., (2007). A GIS-based approach for identifying potential runoff harvesting sites in the Thukela River basin, South Africa. Physics and Chemistry of the Earth, Vol 32 (15), 1058–1067.

Zhan X, Huang, ML., (2004). ArcCN-Runoff: an ArcGIS tool for generating curve number and runoff maps, Environ Model Softw, Vol 19 (10), 875–879.