بررسی تغییرات کاربری زمین و اثرات آن بر رژیم هیدرولوژیک حوضه های اصلی شهرستان بینالود

پیشینه و هدف تغییرات کاربری و پوشش زمین به عنوان یکی از مهم­ترین تغییرات محیطی کره زمین محسوب می شود. این تغییرات به طرز پیچیده و پویایی با سایر تغییرات محیطی (گرم شدن زمین، خشکسالی، فرسایش و زوال اکوسیستم ها) پیوند و برهمکنش دارد. در این میان، اثرات تغییر کاربری زمین بر فرایندهای هیدرولوژی از اهم موضوعات و چالش های زیست محیطی پیش روست که به جهت شمول وابستگی کشاورزی و سایر فعالیت های مرتبط با آب به رودخانه ها، به یک نگرانی عمده در مدیریت حوضه آبریز تبدیل شده است، به طوری که ارزیابی اثرات بلند مدت تغییر کاربری و پوشش زمین بر رژیم هیدرولوژی از اهمیت اساسی در برنامه ریزی کاربری زمین و مدیریت منابع آب برخوردار است. برای مثال، افزایش رواناب ناشی از تبدیل جنگل به سایر پوشش ها به ویژه کشاورزی و نیز افزایش رواناب و دبی سیلابی برخاسته از گسترش کاربری شهری و مسکونی توسط محققین مختلف گزارش شده است. با توجه به شواهد موجود از تغییرات کاربری زمین و همچنین رژیم هیدرولوژی رودخانه ها در زیرحوضه های کشف رود، تحقیق حاضر با هدف تشخیص و تعیین کم و کیف تغییرات کاربری زمین و ارتباط آن با تغییرات آب دهی حوضه های آبخیز شهرستان بینالود انجام گرفت تا رهنمودی برای مدیریت منابع آب و حفاظت منابع طبیعی در مقیاس حوضه ای باشد.مواد و روش ­ها داده های مورد استفاده شامل؛ دبی میانگین ماهانه ایستگاه های هیدرومتری شامل سه ایستگاه زیر بند گلستان، حصار و سرآسیاب شاندیز که طی سال های ۱۳۶۹، ۱۳۷۹، ۱۳۸۹ و ۱۳۹۷ جمع آوری شده بود، تصاویر ماهواره ای لندست شامل ۴ تصویر ماهواره ای مربوط به سال های ۱۹۹۰، ۲۰۰۰، ۲۰۱۰ و ۲۰۲۰ که در فصل بهار (ماه می) اخذ شده بودند. با توجه به وجود مقادیر پایین و نزدیک به صفر دبی متوسط ماهانه طی فصول تابستان و پاییز و تغییرات بسیار جزئی مقادیر مربوط، مقادیر دبی ماهانه دو فصل زمستان و بهار برای بررسی تغییرات رژیم هیدرولوژی انتخاب گردید. داده های مذکور قبل از ورود به آزمون همبستگی بر اساس روش کلموگراف- اسمیرنوف و در سطح معنی داری ۰.۰۵ مورد آزمون نرمالیته قرار گرفت. ابتدا تصحیح اتمسفری تصاویر بر اساس روش متداول FLAASH در محیط نرم افزاری ENVI انجام شد. سپس ترکیب باندهای مرئی سبز و قرمز و مادون قرمز نزدیک به صورت رنگی کاذب ( ۲-۳-۴ در لندست ۵ و ۷ ؛ ۳-۴-۵ در لندست ۸) ملاک عمل برای انجام طبقه بندی بر اساس الگوریتم حداکثر احتمال قرار گرفت. طبقات کاربری شامل؛ باغ، مسکونی، پهنه آبی، رخنمون سنگی، مرتع متوسط، مرتع ضعیف، و اراضی بایر. انتخاب نمونه های تعلیمی برای انجام طبقه بندی به کمک تصاویر گوگل ارث و نیز تفسیر چشمی تصاویر ماهواره ای و البته با آشنایی به منطقه مورد مطالعه بود. پس از انجام طبقه بندی، نسبت به صحت سنجی نقشه ها بر اساس آماره های صحت کلی و ضریب کاپا اقدام گردید. اما جهت آگاهی از ارتباط بین تغییرات کاربری اراضی و رژیم هیدرولوژیکی حوضه ها از آزمون همبستگی پیرسون دوطرفه در محیط نرم افزاری SPSS بهره گرفته شد. این آزمون در سطح معنی داری ۰.۰۵ و بین درصد های مساحت هر کاربری (۷ کاربری) و مقادیر دبی ماهانه (۶ ماه) ایستگاه های هیدرومتری طی ۴ سال صورت گرفت.نتایج و بحث نتایج اولیه حاکی از صحت خوب روش طبقه بندی برای تصاویر مورد استفاده بود، به طوری که ضرایب کاپا از ۰.۷۸ تا ۰.۹۵ متغیر بود. بر طبق نقشه های حاصل معلوم شد که بیشترین وسعت کاربری ها به مراتع و زمین بایر تعلق داشته و تغییرات و تبدیلات کاربری ها نیز عمدتا بین این دو کاربری اتفاق افتاده است. کمینه درصد مساحت حوضه ها به کاربری پهنه آبی تعلق داشت که در بالاترین میزان خود به ترتیب ۰.۱۶ و ۰.۱ درصد وسعت حوضه های آبخیز زیربند گلستان و سرآسیاب شاندیز را تحت اشغال خود داشت. به لحاظ تغییرات کاربری، کاهش سطح مراتع و افزایش زمین های بایر طی دهه های اول (۱۳۶۹-۱۳۷۹) و سوم (۱۳۸۹-۱۳۹۹) بسیار چشمگیر بوده است، به طوری که ۳۸ و ۱۳ درصد مراتع متوسط حوضه زیربند به ترتیب طی دو دهه مذکور کاهش یافته است. در مقابل، زمین های بایر این زیرحوضه با افزایش ۳۱ و ۱۵ درصدی طی این دو دهه روبه رو بوده اند. در کنار این تغییرات، افزایش ۸ درصدی وسعت سکونتگاه های انسانی به عنوان برجسته ترین تغییر کاربری زمین طی دهه دوم (۱۳۷۹-۱۳۸۹) در هر دو زیر حوضه مطرح بوده است. علاوه بر تغییرات کاربری زمین، بررسی تغییرات دبی ماهانه حوضه ها نشان داد که ماه های زمستان با روند کاهشی دبی و در مقابل، ماه های بهار با روند افزایشی دبی طی دو دهه اخیر مواجه بوده اند. اما نتایج آزمون همبستگی پیرسون نشان داد که رابطه معنی داری بین تغییرات مساحت کاربری های رخنمون سنگی، مرتع متوسط و مرتع ضعیف و تغییرات دبی در حوضه زیربند گلستان وجود دارد. در مقابل، روابط معنی داری بین مساحت کاربری ها و دبی های ماهانه در حوضه سرآسیاب به دست نیامد. عدم وجود روابط معنی دار ممکن است ناشی از تعداد کم نمونه ها (۴ سال) باشد که تبیین روابط را دشوار می سازد. به لحاظ چگونگی روابط متغیرها، وجود همبستگی مثبت بین مساحت سه کاربری مسکونی، رخنمون سنگی و بایر و دبی ماه های فروردین و اردیبهشت و در مقابل، همبستگی منفی حاصل بین مساحت کاربری مرتع و دبی ماه های مذکور از نتایج این پژوهش بود.نتیجه ­گیری کانون مهم تغییرات کاربری در دو حوضه مورد بررسی متوجه کاربری های مرتع و زمین بایر بوده است، به طوری که در دهه های گذشته، وسعت مراتع که نقش موثری در حفاظت منابع آب و خاک دارند، بسیار بیشتر از امروز بوده است. اما رفته رفته به دلیل عدم حفاظت از مراتع و دستبرد انسان در طبیعت و همچنین چرای بیش از حد دام ها، مراتع حوضه ها به سمت نواحی بالادست عقب نشسته و جای خود را به زمین های بایر و نواحی مسکونی داده است. وجود همبستگی مثبت بین مساحت سه کاربری مسکونی، رخنمون سنگی و بایر و دبی ماه های فروردین و اردیبهشت اشاره به تسریع و تشدید فرایند تبدیل بارش به رواناب در اثر افزایش سطوح کاربری های نامبرده داشت. بنابراین بایستی از رشد و گسترش بی رویه و غیراصولی نواحی مسکونی و نیز زمین های بایر و رهاشده جلوگیری به عمل آورد. از طرفی، رابطه همبستگی منفی بین درصد وسعت مراتع و دبی ماهانه اشاره به اثر مثبت مراتع بر شرایط زیست محیطی حوضه ها در قبال فرایندهای رواناب و فرسایش تسریعی دارد که در نهایت، لزوم حمایت و حفاظت از پهنه های طبیعی را می طلبد. 

Keywords:

تغییرات کاربری , دبی , همبستگی , زیربند , سرآسیاب