نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی دکتری ژئومورفولوژی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
2 دانشیار ژئومورفولوژی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
3 دکتری ژئومورفولوژی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
چکیده
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Abstract
Karst landscapes are of great importance due to their role in providing vital water resources. However, these areas face a high risk of resource pollution, which is a significant concern. This study aimed to identify pollution-prone zones within the Tekab Catchment. The research utilized topographic maps (1:50,000 scale), a 1:100,000 geological map, and a 12.5-m digital elevation model derived from Landsat satellite imagery. Key analytical tools included ArcGIS and ENVI software. The study was conducted in two stages. First, the (Concentration, Overlapping, and Protection (COP) method was employed to delineate areas vulnerable to pollution. Second, the trend of residential expansion towards these vulnerable zones was assessed. The COP model results indicated that approximately 33% of the catchment area, primarily the northwestern and southern regions, exhibited high to very high pollution vulnerability. This was attributed to the underlying lithology, land cover type, hydroclimatic conditions, and geomorphological characteristics. Furthermore, evaluation of land use changes revealed that the built-up area had increased from 8 km2 in 1990 to 19 km2in 2019. Consequently, the southern and northwestern parts of the Tekab Catchment were facing heightened vulnerability due to both their inherent pollution potential and the ongoing expansion of human settlements. These findings underscored the critical need for targeted management strategies to protect the valuable water resources within the Tekab Catchment, particularly in the identified high-risk zones, and ensure the long-term sustainability of this important karst landscape.
Keywords: Pollution, Landuse Changes, Karst Areas, COP.
Introduction
Karst landscapes are characterized by the dissolution of bedrock and the formation of an intricate underground drainage network predominantly associated with carbonate rock formations. Karst springs are of crucial importance as they supply drinking water to approximately 25% of the global population. Considering the significant role of karst resources in providing water, protection of these valuable resources is essential. Karst landscapes are highly vulnerable and sensitive to pollution, which poses a significant challenge in the management of karst water resources. Iran's geographical location has led to approximately 11% of the country's area being covered by karst formations, including the Tekab Catchment located in the northwest of the country. The hydro-climatic characteristics of the Tekab Basin have contributed to the high potential for karst resource development, making the protection and prevention of pollution in these resources a pressing priority. Given the importance of karst water resources and the need for their protection, this study aimed to identify the areas within the Tekab Catchment, which were prone to pollution. Understanding the vulnerability of the basin to pollution is a crucial step in developing effective management strategies to safeguard these vital water resources.
Materials and Methods
This study utilized a range of geospatial data and analytical tools to achieve its objectives. The research data included 1:50,000 scale topographic maps, a 1:100,000 geological map, and a 12.5-m digital elevation model derived from Landsat satellite imagery. The key software tools employed were ArcGIS and ENVI, which were used to prepare the necessary maps and land use datasets. The research methodology was divided into two main stages. In the first stage, the Concentration, Overlapping, and Protection (COP) method was applied to identify areas within the study area that were vulnerable to pollution. This approach primarily examined two factors: the travel time of pollutants from the source to the destination and the reduction in pollutant concentration along the flow path. In the second stage, land use maps were generated for the years 1990 and 2020 using Landsat satellite imagery. This allowed for the assessment of the development trends of anthropogenic land uses (e.g., settlements) in relation to the previously identified vulnerable areas. By integrating the results from these two stages, the study was able to delineate the zones within the Tekab Catchment that were susceptible to pollution and analyze the spatial patterns of human-induced land use changes that might exacerbate the vulnerability of these critical water resources.
Research Findings
The COP method was employed to assess the vulnerability of the study area. The C factor represented the infiltration capacity, emphasizing the permeability and influence of precipitation on the ground surface. According to the C factor map, the northern parts of the region exhibited the highest potential for vulnerability. The O factor was calculated based on soil properties, including permeability, thickness, porosity, and lithological composition. This analysis indicated that the southern and northwestern regions of the basin had the greatest potential for vulnerability. The P factor considered the characteristics of precipitation, such as the amount, temporal distribution, duration, and intensity of floods, which could influence the infiltration rate. Based on this factor, the eastern and northern parts of the basin were identified as the most vulnerable areas. By integrating the maps of the individual factors, the overall vulnerability map was generated using the COP method. The results revealed that the southern and northwestern regions of the study area had the highest vulnerability to pollution. Additionally, this study examined the trend of land use development, specifically the expansion of anthropogenic land uses (e.g., settlements) towards the vulnerable areas. The analysis showed a significant increase in human-induced land uses within the vulnerable zones over a 30-year period.
Discussion of Results & Conclusion
The Tekab Catchment area is characterized by a distinct karst landscape, shaped by the region's underlying lithology and hydro-climatic conditions. This makes the identification and protection of vulnerable karst resources a critical priority. While numerous studies have focused on assessing the vulnerability of karst areas, this research presented a unique approach by not only delineating the vulnerable zones, but also analyzing the development of anthropogenic land uses within these sensitive areas. The evaluation of the COP model in the Tekab Catchment revealed that the southern and northwestern regions of the basin exhibited high to very high vulnerability. This could be attributed to the specific lithological characteristics, land cover types, hydro-climatic factors, and geomorphological conditions prevalent in these areas. Furthermore, the analysis of land use change over a 30-year period (1990 to 2019) showed a significant increase in the expansion of human-induced land uses, such as settlements, within the identified vulnerable zones. The areal extent of these anthropogenic land uses had increased from approximately 8 km2 in 1990 to nearly 19 km2in 2019. Given the high vulnerability of the southern and northwestern parts of the Tekab Catchment coupled with the intensifying development of human activities in these sensitive areas, it is crucial to implement targeted planning and management strategies. This should involve prevention of polluting industries and activities from encroaching into these vulnerable zones in order to safeguard the critical karst water resources that serve the local population.
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه
منابع کارستیک با انحلال سنگ بستر و توسعۀ شبکۀ زهکشی زیرزمینی گسترش یافته است. این منابع دراصل با سنگ‌های کربناته ارتباط پیدا می‌کند (Waltham et al., 2005, P. 2). شناخت و بهره‌برداری از کارست و منابع آب موجود در آن بسیار ضروری است؛ زیرا آب شرب حدود %25 از جمعیت جهان از منابع آب موجود از سنگ‌های کارستی تأمین می‌شود (Marin et al., 2014, P. 2408). با‌توجه به اهمیت زیاد منابع کارستیک و نقش مهمی که در تأمین منابع آب لازم در سراسر دنیا دارند، حفاظت از این منابع بسیار ضروری است (Ford & Williams, 2007, P. 12). در‌واقع، منابع آب کارستیک در کنار اهمیت و نقش بسزایی که در تأمین منابع آبی دارند، پتانسیل آسیب‌پذیری زیادی نیز دارند که همین امر سبب شده است تا این منابع همیشه در‌معرض آلودگی باشند (Ghadimi, 2022, P. 2). همچنین، وجود درز و شکاف‌های زیاد و ارتباط قوی شبکۀ آب‌های زیرزمینی به یکدیگر سبب شده است تا انتقال آلودگی در این مناطق نسبت به سایر مناطق با سرعت بیشتری انجام شود؛ بنابراین یکی از معضلات مناطق کارستیک پتانسیل زیاد انتقال آلودگی است. با‌توجه به موارد مذکور حفاظت از منابع آب کارست به‌دلیل آسیب‌پذیری و حساسیت زیاد به آلودگی یکی از مهم‌ترین اقدام‌ها درزمینۀ مدیریت منابع آب کارست است ( Afrasiabian, 2007, P. 674; Mudarra & Andreo, 2011, P. 264).
موقعیت جغرافیایی ایران سبب شده است تا حدود 11 درصد از مساحت آن را مناطق کارستیک دربرگیرد (افراسیابیان، 1377، ص. 2). از‌جمله مناطق کارستیک کشور می‌توان به حوزۀ آبریز تکاب در شمال غرب کشور اشاره کرد. موقعیت هیدرواقلیمی حوزۀ آبریز تکاب سبب شده تا این حوضه از‌طرفی، پتانسیل زیادی برای توسعۀ منابع کارستیک و از طرف دیگر، نقش مهمی در تأمین منابع آب سطحی و زیرزمینی منطقه داشته باشد. با‌توجه به وجود منابع کارستیک توسعه‌یافته در حوزۀ آبریز تکاب و روند افزایشی فعالیت‌های انسانی و ساخت‌و‌سازها در این حوضه منابع کارستیک حوضه در‌معرض آلودگی قرار دارد که در این میان، حفاظت و جلوگیری از آن بسیار اهمیت دارد. با‌توجه به اهمیت موضوع، در این پژوهش مناطق آسیبپذیر این حوضه در‌برابر آلودگی شناسایی شده است.
در ارتباط با آلودگی و آسیب‌پذیری منابع کارستیک پژوهش‌های مختلفی صورت گرفته است. در پژوهش‌های پیشین صورت‌گرفته از روش‌های مختلف از‌جمله روش COP استفاده شده است. در این روش به‌طور عمده، دو جنبه، یعنی زمان جابه‌جایی آلودگی از منشأ به مقصد و کاهش غلظت آن در‌طول مسیر بررسی قرار می‌شود (فیضی و خانمحمدی، 1397، ص. 4). روش COP در چندین آبخوان با ویژگی‌های مختلف آب‌و‌هوایی و هیدرولوژیکی آزمایش و توسعه داده شده است. از این روش برای حفاظت از منابع آب زیرزمینی در مناطق کارستی استفاده می‌شود و بر‌اساس آن می‌توان نقشۀ آسیب‌پذیری آبخوان‌های کارستی را برای مدیریت و حفاظت از آبخوان‌های کارستی تهیه کرد (سیف و همکاران، 1393، ص. 66). با‌توجه به کاربرد روش COP در پژوهش‌های مختلفی از آن استفاده شده است که از‌جملۀ آنها می‌توان به پلان و همکاران (2008) اشاره کرد که با استفاده از روش COP مناطق مستعد آلودگی را در استرالیا بررسی کردند (Plan et al., 2008). ویاس و همکاران با استفاده از روش COP آسیب‌پذیری چهار آبخوان کربناته را در اروپا (دو آبخوان در اسپانیا، آلمان و اسلوونی) بررسی کردند (Vias et al., 2006). مارین و همکاران با استفاده از دو روش COP و Paprika مناطق کارستیک آسیبپذیر را در اسپانیا و فرانسه شناسایی کردند (Marín et al., 2012). قدیمی و همکاران وضعیت آسیب‌پذیری آبخوان‌های کارستیک را در غرب ایران ارزیابی کردند. در این پژوهش از روش‌های COP و EPIK استفاده و در‌نهایت، مناطق آسیب‌پذیری در‌برابر آلودگی شناسایی شده است (Ghadimi et al., 2022). یوسفی و همکاران (1397) مناطق آسیبپذیر دشت الشتر لرستان را با استفاده از مدل COP شناسایی کردند. نتایج این پژوهش نشان داده است که 65 کیلومتر مربع از مساحت این دشت پتانسیل زیاد آسیب‌پذیری را دارد (یوسفی و همکاران، 1397).
علاوه‌بر روش COP از روش‌های دیگری برای شناسایی مناطق آسیبپذیر در‌برابر آلودگی و یا از عوامل مؤثر بر ایجاد آلودگی مناطق کارستیک استفاده شده است. پریرا و همکاران مناطق آسیبپذیر را در حوزۀ سائومیگوئل (Sao Miguel) با استفاده از روش EPIK شناسایی کردند (Pereira et al., 2019). کائو و همکاران با استفاده از روش COPK وضعیت آسیب‌پذیری آب‌های زیرزمینی مناطق کارستیک را در شمال چین ارزیابی کردند (Cao et al., 2023). گومز و همکاران نقش عوامل مختلف انسانی را در آسیب‌پذیری منابع آب کارستیک تحلیل کردند (Gomez et al., 2024). محبی و اصغری‌مقدم (1397) آسیب‌پذیری آبخوان دشت کهریز را با استفاده از مدل دراستیک ارزیابی کردند. نتایج پژوهش نشان داده است که مهم‌ترین متغیر تأثیر‌گذار بر شاخص آسیب‌پذیری، اثر منطقۀ غیراشباع است. دسترنج و همکاران (1396) نقشۀ آسیب‌پذیری آلودگی آبخوان کارستی دالاهو را ارزیابی و تهیه کردند. بر‌اساس نتایج حاصل‌شده حدود 70 درصد از منطقه توان پتانسیل آسیب‌پذیری زیاد و خیلی زیادی را دارد. کاشفی و همکاران (1399) آسیب‌پذیری کارست سطحی آبخوان‌های کارستی ششپیر و برغان را با استفاده از منطق فازی ارزیابی کردند. نتایج این پژوهش نشان داده است که 75 درصد از فروچالۀ این منطقه در طبقه با پتانسیل زیادی آسیب‌پذیری قرار دارد. قدیمی و زنگنه‌تبار (1399) آسیب‌پذیری آبخوان کارستیک گیلانغرب را ارزیابی کردند. در این پژوهش از روش‌های EPIK و KDI استفاده شده است. نتایج نشان داده است که گیلانغرب حساسیت زیادی نسبت به آلودگی دارد؛ اما عدم گسترش فعالیت‌های انسانی در حوضۀ آبگیر این آبخوان منجر به سالم‌ماندن منابع آب آن از آلودگی شده است. در راستای پژوهش‌های پیشین هدف از پژوهش حاضر شناسایی مناطق آسیبپذیر در حوزۀ آبریز تکاب و سپس ارزیابی روند توسعۀ کاربری‌های انسان‌ساخت به سمت این نواحی است.
منطقۀ مطالعه‌شده
منطقۀ مطالعه‌شده شامل حوزۀ آبریز تکاب است که از زیرحوضه‌های زرینه‌رود محسوب می‌شود. این حوضه از‌نظر تقسیمات سیاسی در جنوب غربی استان آذربایجان غربی و شهرستان تکاب قرار دارد (شکل 1). حوزۀ آبریز تکاب از‌نظر زمین‌شناسی در زیر واحد شمال غرب قرار دارد. این حوزه از‌نظر ارتفاعی بین ارتفاع 1400 تا 3300 متری از سطح دریا قرار دارد و با‌توجه به اختلاف ارتفاعی زیادی که در بین مناطق شمالی و جنوبی آن وجود دارد، در میانگین دما و بارش آن تنوع زیادی دارد. همچنین، وضعیت پوشش‌گیاهی مناطق شمالی آن متراکم‌تر از مناطق جنوبی آن است. از‌نظر ژئومورفولوژی بخش زیادی از مناطق شمالی آن را واحد کوهستان و بخش زیادی از مناطق مرکزی و جنوبی آن را واحد دشت و مخروطه‌افکنه دربرگرفته است. واحد تپه‌ماهور نیز به‌صورت پراکنده در حوضۀ مطالعه‌شده وجود دارد. همچنین، این حوضه از‌نظر اقلیمی نیز تابستان‌های معتدل و زمستان‌های سرد و مرطوب دارد.
شکل 1: موقعیت منطقۀ مطالعه‌شده (منبع: نویسندگان، 1402)
Fig 1: Location of the study area
روش‌شناسی پژوهش
در پژوهش حاضر برای دستیابی به هدف‌های مدنظر از نقشه‌های توپوگرافی ۱:۵۰۰۰۰، نقشۀ زمین‌شناسی ۱:۱۰۰۰۰۰، مدل رقومی ارتفاعی 5/12 متر آلوس پالسار (ALOSPALSAR)، تصاویر ماهوارۀ لندست به‌عنوان داده‌های پژوهش استفاده شده است. ابزارهای مهم استفاده‌شده در این مطالعه شامل ArcGIS و ENVI است که برای تهیۀ نقشه‌های مدنظر و نیز تهیۀ نقشۀ کاربری اراضی منطقه مورد استفاده قرار گرفته است. با‌توجه به موضوع، هدف‌های این پژوهش در چند مرحله انجام شده که در‌ادامه، تشریح شده است.
مرحلۀ اول (شناسایی مناطق آسیبپذیر با استفاده از روش COP): برای شناسایی مناطق آسیبپذیر با استفاده از روش COP از سه فاکتور استفاده می‌شود که عبارت است از:
- فاکتور تمرکز جریان (C): فاکتور C بیانگر نفوذ جریان است و این فاکتور بر میزان نفوذپذیری مقدار بارش در زمین تأکید دارد. برای تهیۀ نقشۀ فاکتور C ابتدا نقشۀ شیب و پوشش زمین (بر‌اساس تصاویر لندست 8) و سپس نقشۀ عوارضی سطحی (SF) تهیه شده است. پس از تهیۀ لایه‌های شیب و پوشش‌گیاهی بر‌مبنای جدول 1 به‌صورت درون‌لایه‌ای به این لایه‌های اطلاعاتی وزن داده و با ترکیب آنها لایۀ sv تهیه شده است. در‌ادامه، بر‌مبنای وضعیت زمین‌شناسی و ژئومورفولوژی وضعیت کارستیک منطقه ارزیابی و نقشۀ sf در 4 کلاس تهیه شده است (ملکی و همکاران، 1398، ص. 134). پس از تهیۀ نقشه‌های مذکور و ترکیب آنها نقشۀ فاکتور C تهیه شده است.
جدول ۱: محاسبات مربوط به فاکتور C
Table 1: Calculations related to factor C
|
sf |
sv |
|||
|
توسعۀ کارست |
وزن |
شیب |
پوشش‌گیاهی |
وزن |
|
توسعه‌یافته |
۲۵/۰ |
< ۸ درصد |
- |
۷۵/۰ |
|
کمتر توسعه‌یافته |
۵/۰ |
۸ تا ۳۱ درصد |
زیاد |
۸/۰ |
|
کم |
۸۵/۰ |
|||
|
متوسط |
۷۵/۰ |
۳۱ تا ۷۶ درصد |
زیاد |
۹/۰ |
|
کم |
۹۵/۰ |
|||
|
بدون توسعه |
۱ |
> ۷۶ درصد |
- |
۱ |
- فاکتور پوشش (O): فاکتور O بر‌اساس خواص نفوذپذیری خاک، ضخامت، تخلخل و جنس لایه‌های لیتولوژی محاسبه می‌شود. برای تهیۀ نقشۀ فاکتور O دو نقشه شامل خاک و لیتولوژی منطقه تهیه شده است. در امتیازدهی لایۀ خاک و لیتولوژی به خاک‌ها و سنگ‌هایی که ریزدانه هستند (به‌دلیل پتانسیل کم نفوذپذیری که دارند) ارزش بیشتری داده شده است (ملکی و همکاران، 1398، ص. 137). پس از تهیه و وزن‌دهی به این لایه‌ها (جدول ۲) این دو لایه با هم جمع و نقشۀ فاکتور O تهیه شده است.
جدول ۲: محاسبات مربوط به فاکتور O
Table 2: Calculations related to the O factor
|
مجموع امتیاز |
میزان آسیب‌پذیری |
|
۱ |
خیلی‌کم |
|
۲ |
کم |
|
۲ تا ۴ |
متوسط |
|
۴ تا ۸ |
زیاد |
|
۸ تا ۱۵ |
خیلی‌زیاد |
- فاکتور بارش (P): در این فاکتور به متغیرهای مکانی و زمانی بارش توجه می‌شود که در انتقال آلودگی به‌خصوص در آبخوان‌های بزرگ نقش دارند (Daly et al., 2002, P. 345). این فاکتور شامل مقدار بارش و عامل‌هایی است که میزان نفوذ را افزایش می‌دهند؛ مانند توزیع زمانی، مدت و شدت بارش‌های سیل‌آسا. این عامل‌ها به میزان توانایی بارش برای حمل آلاینده‌ها از سطح به آب زیرزمینی کمک می‌کنند. این فاکتور با دو زیرفاکتور مقدار بارش (PQ) و توریع زمانی بارش (PI) به دست می‌آید (جدول ۳). گفتنی است که برای تهیۀ نقشۀ بارش منطقه از اطلاعات ایستگاه‌های سینوپتیک منطقه و نقشۀ درون‌یابی آنها استفاده شده است.
جدول ۳: محاسبات مربوط به فاکتور P
Table 3: Calculations related to the P factor
|
بارش سالانه (میلی‌متر) |
امتیاز |
بارش سالانه (میلی‌متر) / تعداد روزهای بارانی |
امتیاز |
|
> ۱۶۰۰ |
۴/۰ |
کمتر از ۱۰ |
۶/۰ |
|
۱۲۰۰ تا ۱۶۰۰ |
۳/۰ |
۱۰ تا ۲۰ |
۴/۰ |
|
۸۰۰ تا ۱۲۰۰ |
۲/۰ |
بیش از ۲۰ |
۲/۰ |
|
۴۰۰ تا ۸۰۰ |
۳/۰ |
- |
- |
|
< ۴۰۰ |
۴/۰ |
- |
- |
پس از تهیۀ لایه‌های اطلاعاتی مربوط به هر سه فاکتور در‌نهایت، نقشۀ وضعیت آسیب‌پذیری منطقه با استفاده از رابطۀ 1 و روش COP تهیه شده است.
|
رابطۀ ۱: |
COP index=C×O×P |
مرحلۀ دوم (روند تغییرات کاربری اراضی در مناطق مستعد آلودگی): در این مرحله ابتدا با استفاده از تصاویر ماهوارۀ لندست نقشه‌های کاربری اراضی سال‌های 1990 و 2020 تهیه و سپس روند توسعۀ کاربری‌های انسان‌ساخت به سمت مناطق آسیب‌پذیری ارزیابی شده است. در این مطالعه برای تهیۀ نقشه‌های کاربری اراضی از تصویر ماهوارۀ لندست 5 و 8 مربوط به سال‌های 1990 و 2020 استفاده شده است. پس از تهیۀ تصویر مدنظر[1]، ابتدا تصحیحات هندسی و اتمسفری بر‌روی تصاویر انجام شده است. پس از اعمال تصحیحات نمونه‌های تعلیمی در 4 کلاس نواحی انسان‌ساخت، اراضی کشاورزی، باغ‌ها و مراتع از منطقه برداشت و پس از تعریف نمونه‌های تعلیمی با استفاده از روش طبقه‌بندی نظارت‌شدۀ حداکثر احتمال نقشه‌های کاربری اراضی منطقه در 4 کلاس تهیه شده است.
یافته‌های پژوهش و تجزیه‌و‌تحلیل
- روش COP: در روش COP از ۳ فاکتور C، O و P برای بررسی آسیب‌پذیری منطقه استفاده شده که در‌ادامه، هر‌کدام از آنها تشریح شده است.
فاکتور تمرکز جریان (C): با‌توجه به عواملی که در فاکتور تمرکز جریان استفاده شده، نقشۀ این فاکتور تهیه شده است (شکل 2). بر‌اساس نقشۀ تهیه‌شده بخش‌های شمال غربی و جنوب شرقی حوزۀ آبریز تکاب با‌توجه به وضعیت پوشش‌گیاهی کم تراکم‌تر و وجود منابع کارستیک توسعه‌یافته، پتانسیل نفوذپذیری بیشتری نسبت به سایر مناطق حوضه دارند. همچنین، بخش‌هایی از مناطق میانی حوضه نیز با‌توجه به شیب کم، پتانسیل نفوذ بیشتر و در‌نتیجه، پتانسیل آسیب‌پذیری بیشتری دارند.
شکل ۲: نقشۀ فاکتور C (منبع: نویسندگان، 1402)
Fig 2: Factor C map
پوشش (O): فاکتورO بر وضعیت لیتولوژی و خاک‌های حوضه تأکید دارد. با‌توجه به نوع خاک و لیتولوژی حوضۀ مطالعه‌شده نقشۀ این فاکتور تهیه شده است (شکل 3). بر‌اساس نقشۀ تهیه‌شده مناطق نزدیک به خروجی حوضه پتانسیل آسیب‌پذیری کمتری دارند. در‌واقع، این مناطق به‌دلیل اینکه از مواد ریزدانه تشکیل شده است، پتانسیل نفوذپذیری کم و در‌نتیجه، پتانسیل آسیب‌پذیری کمی دارند.
شکل ۳: نقشۀ فاکتور O (منبع: نویسندگان، 1402)
Fig 3: O factor map
فاکتور بارش P: فاکتور P بر شدت و مدت بارش تأکید دارد. با‌توجه به معیارهایی که در این فاکتور مدنظر است، نقشۀ فاکتور P تهیه شده است (شکل 4). بر‌اساس نقشۀ تهیه‌شده مناطق شمالی حوزۀ آبریز تکاب با‌توجه به اینکه شدت بارش بیشتری دارند، پتانسیل آسیب‌پذیری بیشتری نسبت به مناطق جنوبی حوضه نیز دارند.
شکل ۴: نقشۀ فاکتور P (منبع: نویسندگان، 1402)
Fig 4: P factor map
پس از تهیۀ نقشۀ فاکتورهای مدنظر نقشه‌های مذکور با استفاده از رابطۀ 1 با یکدیگر ترکیب و در‌نهایت، نقشۀ مناطق آسیبپذیر با استفاده از روش COP تهیه شده است. بر‌اساس نقشۀ تهیه‌شده مجموع امتیاز‌های به‌دست‌آمده برای منطقه بین 41/0 تا 4/7 است که بر‌اساس روش COP (جدول ۴) منطقه از‌نظر میزان آسیب‌پذیری به ۵ طبقه تقسیم شده است (شکل ۵) که بر‌اساس نتایج به‌دست‌آمده مناطق جنوبی و شمال غربی محدوده بیشترین میزان آسیب‌پذیری را دارند.
جدول ۴: طبقه‌بندی منطقه بر‌اساس امتیازات نهایی
Table 4: Classification of the region based on the final scores
|
ردیف |
امتیاز |
میزان آسیب‌پذیری |
مساحت |
درصد مساحت |
|
۱ |
۵/۰ - ۰ |
خیلی‌زیاد |
415 |
2/17 |
|
۲ |
۱ – ۵/۰ |
زیاد |
228 |
5/9 |
|
۳ |
۲ - ۱ |
متوسط |
969 |
2/40 |
|
۴ |
۴ - ۲ |
کم |
545 |
6/22 |
|
۵ |
۱۵ - ۴ |
خیلی‌کم |
252 |
5/10 |
منبع: نویسندگان، 1402
شکل ۵: نقشۀ میزان آسیب‌پذیری منطقه بر‌اساس روش COP (منبع: نویسندگان، 1402)
Fig 5: Vulnerability map of the area based on the COP method
- ارزیابی روند توسعۀ نواحی انسان‌ساخت به سمت مناطق آسیبپذیر: یکی از عوامل اصلی در آلودگی منابع کارستیک فعالیت‌های انسانی است. در طی سال‌های اخیر، روند توسعۀ نواحی انسان‌ساخت به سمت مناطق کارستیک توسعه‌یافته از عوامل اصلی آلودگی منابع آب کارستیک بوده است. در این پژوهش برای ارزیابی روند توسعۀ نواحی انسان‌ساخت از تصاویر ماهوارۀ لندست مربوط به سال‌های 1990 و 2020 استفاده شده است (شکل 6).
شکل 6: تصاویر ماهوارۀ لندست منطقۀ مطالعه‌شده (منبع: نویسندگان، 1402)
Fig 6: Landsat satellite images of the study area
پس از تهیۀ تصاویر و انجام‌دادن پیش‌پردازش‌های لازم نقشه‌های کاربری اراضی منطقۀ مربوط به سال‌های 1990 و 2020 تهیه شده است (شکل 7). گفتنی است که دقت کلی نقشه‌های کاربری اراضی مربوط به سال‌های 1990 و 2020 به‌ترتیب 86 و 93 درصد بوده است. بر‌اساس نقشه‌های تهیه‌شده مراتع بخش زیادی از مساحت حوضه را دربرگرفته است. در جدول 5 مساحت و درصد مساحت کاربری‌های اراضی در طی دورۀ زمانی 30 ساله (1990 تا 2030) نشان داده است که بر‌اساس آن کاربری نواحی سکونتگاهی در سال 1990 حدود 9/12 کیلومتر مربع وسعت داشته که این میزان در سال 2020 به 7/23 کیلومتر مربع افزایش یافته است. کاربری اراضی کشاورزی در سال 1990 حدود 5/47 کیلومتر مریع وسعت داشته که این کاربری نیز با روند افزایشی مواجه شده و در سال 2020 به 9/130 کیلومتر مربع افزایش یافته است. کاربری اراضی باغی تغییرات کمی داشته است؛ به‌طوری که این کاربری در سال 1990 حدود 8/55 کیلومتر مربع و در سال 2020 نیز حدود 9/54 کیلومتر مربع وسعت داشته است. کاربری مراتع در طی دورۀ زمانی 30 ساله روند کاهشی داشته است. این کاربری در سال 1990 حدود 8/2305 کیلومتر مربع و در سال 2020 حدود 5/2212 کیلومتر مربع وسعت داشته است.
شکل 7: نقشۀ کاربری اراضی منطقۀ مطالعه‌شده در سال‌های 1990 و 2020 (منبع: نویسندگان، 1402)
Fig 7: Land use map of the studied area in 1990 and 2020
جدول5: مساحت و درصد مساحت کاربری های اراضی منطقۀ مطالعه‌شده در طی سال‌های 1990 و 2020
Table 5: Area and percentage of land uses in the study area during the years 1990 and 2020
|
نوع کاربری |
1990 |
2020 |
||
|
مساحت (کیلومترمربع) |
درصد |
مساحت (کیلومتر مربع) |
درصد |
|
|
انسان‌ساخت |
9/12 |
5/0 |
7/23 |
1 |
|
کشاورزی |
5/47 |
2 |
9/130 |
4/5 |
|
باغ‌ها |
8/55 |
3/2 |
9/54 |
3/2 |
|
مراتع |
8/2305 |
2/95 |
5/2212 |
4/91 |
منبع: نویسندگان، 1402
با‌توجه به اینکه هدف اصلی محققان در پژوهش حاضر شناسایی مناطق آسیبپذیر در‌برابر آلودگی است و یکی از دلایل اصلی آلودگی منابع کارستیک فعالیت‌های انسانی است، در این پژوهش روند توسعۀ کاربری‌های انسان‌ساخت به سمت مناطق آسیبپذیر ارزیابی شده است. در این بخش پس از تهیۀ نقشه‌های کاربری اراضی کاربری نواحی انسان‌ساخت استخراج و سپس روند توسعۀ این کاربری در مناطق با پتانسیل آسیب‌پذیری زیاد و خیلی زیاد مشخص شده است (شکل 7). بر‌اساس نقشه‌های مذکور کاربری نواحی انسان‌ساخت در مناطق آسیبپذیر در طی دورۀ زمانی 30 ساله با افزایش چشمگیری مواجه شده است؛ به‌طوری که این نواحی در سال 1990 حدود 8 کیلومتر مربع بوده است که این میزان در سال 2020 به حدود 19 کیلومتر مربع افزایش یافته است. با‌توجه به موارد مذکور نواحی آسیبپذیر در حوزۀ آبریز تکاب در‌معرض آسیب‌پذیری ناشی از فعالیت‌های انسانی قرار دارند.
شکل 8: نقشۀ نواحی انسان‌ساخت در طبقات با پتانسیل آسیب‌پذیری زیاد و خیلی‌زیاد (منبع: نویسندگان، 1402)
Fig 8: Map of residential areas in floors with high and very high vulnerability potential
نتیجه‌گیری
حوزۀ آبریز تکاب به‌دلیل وضعیت لیتولوژی و شرایط هیدرواقلیمی دارای مناطق کارستیک توسعه یافته است و همین مسئله سبب شده است تا توجه به این حوضه و به‌خصوص شناسایی مناطق آسیبپذیر آن بسیار حائز اهمیت باشد. دربارۀ آسیب‌پذیری مناطق کارستیک پژوهش‌های زیادی صورت گرفته است. در پژوهش حاضر بر‌خلاف بسیاری از پژوهش‌های پیشین (یوسفی و همکاران، 1397). علاوه‌بر شناسایی مناطق آسیبپذیر روند توسعۀ نواحی انسان‌ساخت به سمت این مناطق نیز ارزیابی شده است. بر‌اساس نتایج به‌دست‌آمده از مدل COP مناطق شمال غربی و جنوبی حوزۀ آبریز تکاب مانند مناطق جنوبی دشت کرمانشاه (ملکی و همکاران، 1398) و بخش‌های غربی آبخوان‌های کارستی ششپیر و برغان (کاشفی و همکاران، 1399) به‌دلیل نوع لیتولوژی، نوع پوشش زمین، وضعیت هیدرواقلیمی و وضعیت ژئومورفولوژی پتانسیل آسیب‌پذیری زیاد و خیلی زیاد دارند. همچنین، در این پژوهش روند توسعۀ نواحی انسان‌ساخت به سمت مناطق آسیبپذیر ارزیابی شده که بر‌اساس نتایج حاصل‌شده وسعت نواحی انسان‌ساخت در سال 1990 حدود 8 کیلومتر مربع بوده است که این میزان در سال 2020 به حدود 19 کیلومتر مربع افزایش یافته است. با‌توجه به موارد مذکور بخش‌های شمال غربی و جنوبی حوزۀ آبریز تکاب به‌دلیل پتانسیل زیادی آسیب‌پذیری و روند توسعۀ نواحی انسان‌ساخت در آن در‌معرض آلودگی قرار دارند؛ بنابراین لازم است تا برنامه‌ریزی‌های لازم برای ورود صنایع و فعالیت‌های آلاینده به این مناطق صورت گیرد.
[1] . https://earthexplorer.usgs.gov/
)